JPS60163103A - Flow rate controller - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To attain quick control by executing a step such as decision and arithmetic operation of an operating characteristic curve and read of data required for the purpose according to a program stored in advance. CONSTITUTION:A detection signal voltage (e) as a flow rate signal from a thermal mass flow sensor FS is fed to a comparator C via a preamplifier A, where the voltage is compared with a setting value e' corresponding to the preset flow rate value, and its voltage difference is inputted to a motor M of an FC. The motor M is driven by an amount corresponding to the voltage difference so as to control the opening of a needle valve for controlling gas flow rate with a stroke proportional thereto. The control system consists of a microprocessor provided with a CPU, an ROM and an RAM, the CPU performs arithmetic operation according to the program stored in advance based on a detection signal voltage read from each sensor, and the output voltage is impressed to the flow controller FC via an output port O/P and a D/A converter.

Description

【発明の詳細な説明】 流体の流量を検知する流量センサとこの流量センサから
Ｏ検知信号に基いて動作する流量調節弁とを組合せてな
る流量制御装置としては種々の形式のもＯが知られてお
り、たとえば化学プラントにおける各種のプロセスガス
などＯ流体の流量制御ないしは測定用途等に広く用いら
れている。[Detailed Description of the Invention] Various types of O are known as flow control devices that combine a flow rate sensor that detects the flow rate of a fluid and a flow rate control valve that operates based on an O detection signal from this flow rate sensor. It is widely used, for example, for controlling or measuring the flow rate of oxygen fluids such as various process gases in chemical plants.

近年かかる分野における流量制御について制御の自動化
、高精度化および安全性の確保等が一層要求されるよう
になり、これにともなって流量制御装置側にも多くの改
善が試みられて来たが、適用分野によっては必らずしも
これらの要請を充分に満足させるには到っていない。In recent years, there has been a growing demand for automation, high precision, and safety in flow control in this field, and many attempts have been made to improve flow control devices. Depending on the field of application, these requirements may not always be fully met.

たとえば、化学プシントのプロセス中で用いられるガス
等の流体についてその流量の適確な測定が必要とされる
場合には、流体の流量（質量）に比例する冷却効果を利
用した熱式質量流量計（サーマルマスフローセンサ）と
このセンサからの流量検知信号電圧に基いて作動する電
磁バルブあるいはサーマルバルブなどの流量制御手段と
を組合せた形式の流量制御装置（フローマントローラ）
が実用化されている。For example, when accurate measurement of the flow rate of a fluid such as gas used in a chemical process is required, a thermal mass flow meter that uses a cooling effect proportional to the flow rate (mass) of the fluid is used. A flow control device (flow man roller) that combines a thermal mass flow sensor (thermal mass flow sensor) and a flow control means such as an electromagnetic valve or a thermal valve that operates based on the flow rate detection signal voltage from this sensor.
has been put into practical use.

しかし、こＯような形式のフローコントローラでは、実
際の流量の測定および制御に際して生じる設定流量−実
流量および周囲温度−実流量等の動作特性上の誤差の補
正が必らずしも容易ではなかった。従来こＯような補正
をフローコントローラに組込んだ電子回路自Ｃ１）個有
の機能によって行なうことも試みられているが、回路構
成が極めて複雑化する上に調整が困難であり、コストお
よび保守Ｏ上でも難点があった。However, with this type of flow controller, it is not always easy to correct errors in operating characteristics such as set flow rate - actual flow rate and ambient temperature - actual flow rate that occur when measuring and controlling the actual flow rate. Ta. Conventionally, attempts have been made to perform such correction using the unique functions of the electronic circuit built into the flow controller, but the circuit configuration becomes extremely complex and adjustment is difficult, resulting in increased costs and maintenance. There were also difficulties on O.

特に最近ではこの種のフローマントローラカ適用される
化学プラント側で危検性の高いプロセスガスを扱う際の
安全対策として、緊急時における流路の確実なＯＮ　−
ＯＦＦ又はその他のアラーム処理つ必要性が次第に増大
している。まだ、このようなプロセスガスの種類が多岐
にわたることから、たとえば前記のサーマルフローセン
サを用いるフローコントローラなどでは制御対象とする
ガスの種類が異なる毎に夫々に個有な測定係数（コ／・
ミージョンファクタ）を設定しなければならない。Especially recently, as a safety measure when handling highly dangerous process gases in chemical plants where this type of flow controller is applied, it is necessary to ensure that the flow path is turned on in an emergency.
The need for OFF or other alarm handling is increasing. However, since there are many different types of process gases, for example, flow controllers using the above-mentioned thermal flow sensor have their own measurement coefficients (co/・) for each different type of gas to be controlled.
(my John factor) must be set.

しかし、流体の流量制御に関してフローコントローラの
［１，１に課せられる制御項目がこＤように多様化しか
つ夫々について確実かつ迅速な対応が蝉求される場合、
これらを専ら従来の電子回路等のハードウェア的な機能
のみに拠って解決することは、技術的にも極めて困難で
ある上、製作コスト０点ではほとんど実用上不可能に近
いことはψ」らかである。However, when the control items imposed on the flow controller [1, 1] regarding fluid flow rate control are so diverse and a reliable and prompt response is required for each,
It is technically extremely difficult to solve these problems solely by using hardware functions such as conventional electronic circuits, and it is practically impossible to achieve zero production costs. That's it.

こＤため、かかるフローコントローラの動作およびその
動作特性の補正等を予め設定されたプログラムおよびデ
ータに基いてソフトウェア的な手法を加えて行なうこと
が望捷しいものと考えられるが、従来のフローコントロ
ーラは必らずしもこυようなコンピュータ制御に適した
ものではなかった。たとえば、サーマルマスフローセン
サと組合せて用いられる前記形式のフローコントローラ
では、センサからの流量検知信号に応答して流路の開度
を調節する流量制御手段として、通常電磁バルブ又はザ
ーマルノ（ルブが用いられている。しかしこれらＤバル
ブは制御動作中に常時電力を消費したり、あるいは周囲
温度の影響を受け易いという欠点に加えて、特に雑音信
号や機械的な振動に弱く又は応答性等が悪いためにデジ
タル信号による高精度の制御には適合しないという難点
があった。Therefore, it would be desirable to add a software method to the operation of such a flow controller and correction of its operating characteristics based on preset programs and data, but conventional flow controllers were not necessarily suitable for such computer control. For example, in the above-mentioned type of flow controller used in combination with a thermal mass flow sensor, an electromagnetic valve or a thermal valve is usually used as the flow control means that adjusts the opening of the flow path in response to a flow rate detection signal from the sensor. However, these D valves have the drawbacks of constantly consuming power during control operation, being susceptible to the effects of ambient temperature, and being especially susceptible to noise signals and mechanical vibrations, or having poor response. However, the problem was that it was not suitable for high-precision control using digital signals.

本発明者はこＯようなフローコントローラの流量制御手
段としてセンサからの流量検知信号に応答して回転する
モータの駆動出力で流体流路の開度を調節する弁体を制
御するモータ駆動バルブを適用することに着目した。こ
の方式ではモータに入力される電気的なセンサ信号が弁
体の変位量に変換される過程で外部の雑音信号が混入す
るおそれはほとんどなく、また周囲温度や機械的な振動
の影響を受けることもないので高精度のデジタル信号に
よる制御に特に好適なものとなる。The present inventor has developed a motor-driven valve that controls a valve body that adjusts the opening degree of a fluid flow path using the drive output of a motor that rotates in response to a flow rate detection signal from a sensor as a flow rate control means for such a flow controller. We focused on applying it. With this method, there is almost no risk of external noise signals being mixed in during the process of converting the electrical sensor signal input to the motor into the displacement amount of the valve body, and there is also no risk of being affected by ambient temperature or mechanical vibration. This makes it particularly suitable for control using highly accurate digital signals.

しかし、モータ駆動バルブの太き・な欠点はその慣性Ｏ
ために人力センサ信号に対する応答速度が極めて遅いこ
とであり、流量の変化に対応して迅速な制御を行なわせ
ることが困難である。However, the drawback of motor-driven valves is their inertia.
Therefore, the response speed to human sensor signals is extremely slow, and it is difficult to perform quick control in response to changes in flow rate.

したがって本発明の主な目的は流量制御装置の流量制御
手段として制御動作が確実で安定なモータ駆動バルブを
用い、しかもその応答性についての欠点を解消して迅速
な制御を可能にした流量制御装置を提供することにある
。Therefore, the main object of the present invention is to provide a flow control device that uses a motor-driven valve with reliable and stable control operation as the flow control means of the flow control device, and also eliminates the drawbacks of its responsiveness and enables rapid control. Our goal is to provide the following.

本発明の前記Ｏ目的は流路を流れる流量に対応する検知
信号電圧を発生する流量センサと、前記検知信号電圧お
よび所要の設定流量に対応する設定信号電圧に応じた駆
動量で回転されるモータと、前記モータの駆動量に比例
した開度で前記流路中の流量を制御する流量制御パルプ
とを備えた流量制御装置において、前記モータの駆動量
とそれに対応すべき流量との関係を所定の座標上におけ
るモータの動作特性曲線Ｏ理論式として予め記憶する手
段と、前記理論式に所定の設定流量値を代入してこれに
対応するモータの駆動量の理論値をめる演算（５）、前
記モータの駆動量の理論値とこれに対応して流量センサ
側から検知信号電圧の形として得られる測定流量値とに
基いて実際の動作特性曲線を連続した複数の一次線分式
として逐次決定する演算（Ｂ）および前記演算される各
−次線分式に前記設定流量値を逐次代入して夫々の対応
するモータの駆動量の理論値を逐次決定する演算（Ｃ）
を行なう演算手段、ならびに前記演算されたモータの駆
動量の各理論値によって夫々得られる測定流量値と前記
設定流量値と逐次比較しそれらの値の差が予め定められ
た範囲内に収束するまで前記演算（Ｃ）を反復させる手
段とを備えていることを特徴とする流量制御装置によっ
て達成される。The object of the present invention is to provide a flow rate sensor that generates a detection signal voltage corresponding to the flow rate flowing through a flow path, and a motor that is rotated with a drive amount according to the detection signal voltage and a set signal voltage corresponding to a required set flow rate. and a flow rate control pulp that controls the flow rate in the flow path with an opening degree proportional to the drive amount of the motor, wherein a relationship between the drive amount of the motor and the flow rate corresponding thereto is determined by a predetermined value. means for pre-storing a motor operating characteristic curve O as a theoretical formula on the coordinates of the motor; and a calculation (5) for substituting a predetermined set flow rate value into the theoretical formula and calculating the corresponding theoretical value of the motor drive amount. , based on the theoretical value of the drive amount of the motor and the corresponding measured flow rate value obtained in the form of a detection signal voltage from the flow sensor side, the actual operating characteristic curve is sequentially expressed as a plurality of continuous linear line equations. calculation (B) to determine, and calculation (C) to successively substitute the set flow rate value into each of the computed -order linear equations to successively determine the theoretical value of the drive amount of each corresponding motor.
and the measured flow rate value obtained from each theoretical value of the calculated motor drive amount and the set flow rate value, and successively compare the set flow rate value until the difference between these values converges within a predetermined range. This is achieved by a flow rate control device characterized by comprising means for repeating the calculation (C).

以下本発明を熱式マスフローセンサとモータ駆動バルブ
とを組合せてなるガス７０−コントローラの例について
図面に基いて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings, with reference to an example of a gas 70-controller formed by combining a thermal mass flow sensor and a motor-driven valve.

〔熱式マスフローセンサの概要〕[Overview of thermal mass flow sensor]

熱式ヤスフローセンサの原理はすでに公知であり、その
基本的な構成および動作の概要を第１図および第２図に
よって説明する。The principle of the thermal Yasu flow sensor is already well known, and its basic configuration and operation will be outlined with reference to FIGS. 1 and 2.

第１図中、被測定流体は流量に応じて適宜な流量比に分
割されて検知管りおよびバイパス管ｄに流され、検知管
りには互いに等しい抵抗温度特性を有する上流側のセン
サコイルＬ７、下流側のセンサコイルＬ２およびヒータ
コイルＬ３が付設されている。センサコイルＬ、（抵抗
値ＲＩＮ　）およびセンサコイルＬ２（抵抗値ＲＯＵＴ
　）は定電流源Ｉ、　、　Ｉ２によって励起される。In FIG. 1, the fluid to be measured is divided into appropriate flow rate ratios according to the flow rate and is passed through the detection pipe and the bypass pipe d, and the detection pipe has an upstream sensor coil L7 having equal resistance-temperature characteristics. , a downstream sensor coil L2 and a heater coil L3 are attached. Sensor coil L, (resistance value RIN) and sensor coil L2 (resistance value ROUT
) are excited by constant current sources I, , I2.

流体が流れていない状態では第２図の曲線ＣＩ）で示す
ように上流側および下流側ＯセンサコイルＬ、およびＬ
２の温度はＴｏで互いに等しく（ＴＩＮ”　ＴＯＵＴ　
）、したがってそれらの抵抗値ＲＩＮおよびＲＯＵＴが
等しいので、回路は平衡して出力を生じない。ここであ
る流量の流体がたとえば矢印Ｐの向きに流されると、こ
の流体による冷均効果によって曲線（ＩＩ）で示すよう
にコイルＬ、およヒＬ２ノ温度カＴ’ｔＮ＜Ｔ６ｕＴ（
ＴＡＵＴ−Ｔ’ｒＮ−Δｔ　）　（！：なり、したがっ
てそれらの抵抗値がＲ’ＩＮ　＜　Ｒ６ｕＴとなって回
路の平衡が失なわれ出力電圧ｅを生じる。この電圧ｅは
前記温度差Δｔに比例しかつΔｔは流体流量に対応する
ので、この出力電圧ｅによって流体流量を測定しまたは
制御することができる。When no fluid is flowing, the upstream and downstream O sensor coils L and L
The temperatures of 2 are equal to each other at To (TIN” TOUT
), so their resistance values RIN and ROUT are equal, so the circuit does not produce an output in balance. For example, when a certain flow rate of fluid is flowed in the direction of arrow P, the temperature of coil L and coil L2 becomes T'tN<T6uT(
TAUT-T'rN-Δt ) (!: Therefore, their resistance values become R'IN < R6uT, and the circuit is unbalanced, producing an output voltage e. This voltage e is proportional to the temperature difference Δt. And since Δt corresponds to the fluid flow rate, the fluid flow rate can be measured or controlled by this output voltage e.

〔フローコントローラの概要〕 前記熱式マスフローセンサＦＳからの流量信号としての
検知信号電圧ｅは第３図に示すようにプリアンプＡを介
して比較器Ｃに送られ、ここで予め設定された流量値に
対応する設定信号ｅ′と比較されてその差電圧がフロー
コントローラＦＣのＤＣモータＭに入力される。ＤＣモ
ータＭはこの差電圧に対応する量回転し、それに比例し
たストロークでガス流量制御用のニードルパルプＶの開
度が調節されて流路のガス流量が設定流量に制御される
。[Overview of flow controller] The detection signal voltage e as a flow rate signal from the thermal mass flow sensor FS is sent to a comparator C via a preamplifier A as shown in Fig. 3, where it is set to a preset flow rate value. is compared with a setting signal e' corresponding to , and the difference voltage is input to the DC motor M of the flow controller FC. The DC motor M rotates by an amount corresponding to this differential voltage, and the opening degree of the needle pulp V for controlling the gas flow rate is adjusted with a stroke proportional to this, so that the gas flow rate in the flow path is controlled to the set flow rate.

〔モータ制御システム〕[Motor control system]

前記のように、フローコントローラＦＣのＤＣモータＭ
の回転量、したがってニードルバルブｖのストロークを
センサＦＳで感知されるガス流量にしたがって制御する
ことにより、ガス流量が所定の設定流量値に維持される
。As mentioned above, the DC motor M of the flow controller FC
The gas flow rate is maintained at a predetermined set flow rate value by controlling the amount of rotation of the needle valve v and thus the stroke of the needle valve v in accordance with the gas flow rate sensed by the sensor FS.

ここで本発明の一実施例では前記動作特性曲線の決定や
演算およびそのために必要なデータの読込み等の手順を
たとえば第４図に示すようなマイクロプロセッサによる
制御システムを用い、予め記憶されこれをプログラムに
したがって実行させるようになされている。In one embodiment of the present invention, a control system including a microprocessor as shown in FIG. It is made to execute according to the program.

第４図に示すように、この制御システムはＣＰＵＲＯＭ
およびＲＡＭ等を備えた通常のマイクｐゼツサシステム
でアリ、フローセンサＦＳ、＠度センサＴＳ、回転数セ
ンサＲ８からの検知信号電圧を夫々ＡＤ変換器を介して
入力ポートＩ／ｐから入力するようになされている。Ｃ
ＰＵはこれらセンサから読込まれた検知信号電圧に基い
て予め記憶された後述するプログラムにしだがって演算
を行ない、出力電圧を出力ボートＯ／ＰおよびＤ−Ａ変
換器を介してフローコントローラＦＣのＤＣモータＭに
加えて所定の駆動量（ストローク）でこれを回転させて
ニードルバルブ■の開度を制度するようになされている
。その他図中、ＣＦは制御対象とするガスの種類に応じ
て変わる変換係数（コンバージョン・ファクタ）を導入
するだめの設定手段を示し、たとえば流量設定手段ＦＴ
と同様にテンキイＴＥＮを用いて入力される。またＡＬ
はフローセンサＦＳが検知する流量異常時にＣＰＵから
の指示によって警報を発生するアラーム装置でありＤｐ
はフローセンサＦＳによって測定された流量値を表示す
る表示器である。As shown in Figure 4, this control system
Detection signal voltages from the flow sensor FS, @degree sensor TS, and rotation speed sensor R8 are input from the input port I/P via the AD converter, respectively, using a normal microphone system equipped with RAM, etc. being done. C
The PU performs calculations based on the detection signal voltages read from these sensors according to a pre-stored program to be described later, and sends the output voltage to the flow controller FC via the output boat O/P and the DA converter. In addition to the DC motor M, this is rotated by a predetermined drive amount (stroke) to regulate the opening degree of the needle valve (2). In addition, in the figure, CF indicates a setting means for introducing a conversion factor that changes depending on the type of gas to be controlled, such as a flow rate setting means FT.
It is input using the numeric keypad TEN in the same way. Also AL
Dp is an alarm device that generates an alarm according to instructions from the CPU when the flow rate is abnormal detected by the flow sensor FS.
is an indicator that displays the flow rate value measured by the flow sensor FS.

以下、かかる実施例によるフローコントローラＦＣ’Ｃ
）モータＭの回転駆動量（ストローク）の制御動作を第
５図の動作行線曲線図および第６図のプログラムフロー
に基いて説明する。The flow controller FC'C according to this embodiment will be described below.
) The control operation of the rotational drive amount (stroke) of the motor M will be explained based on the operation line curve diagram in FIG. 5 and the program flow in FIG. 6.

モータＭの流量／ストロークについての理想動作特性曲
線は予め知られている代表的なノシラメータによってこ
の例では第５図に示す一次式の曲１　（Ｉ）として与え
られている。The ideal operating characteristic curve for the flow rate/stroke of the motor M is given by a previously known representative nocilometer in this example as curve 1 (I) of the linear equation shown in FIG.

ここで第５図中の理想動作特性曲線は任意の数ｎ（たと
えば５）の連続した線分に区分され、各線分上の任意の
Ｐｎｊ　（Ｘｎｊ、ｙｎｊ　）は次の一次式によって力
えられる。Here, the ideal operating characteristic curve in Fig. 5 is divided into an arbitrary number n (for example, 5) of continuous line segments, and any Pnj (Xnj, ynj) on each line segment is given by the following linear equation. .

Ｙｎｊ　＝　””　”　（Ｘｎｊ　Ｘｎ　）　−ｙｎ　
・・・・・・・・・（１）Ｘｎ４−１−ｘｎ （尚武中ｙは流量で図中にで表わされまたＸはモータス
トロークに対応する回転駆動量であり図中朋で示す）。Ynj = “” ” (Xnj Xn) −yn
・・・・・・・・・(1) .

前記式（１）の各点Ｐ＋（Ｘ＋ｙ＋）・・・・・・Ｐｎ
　（Ｘｎ　Ｙｎ　）の座標値はＣＰＵＯＲ０Ｍ中に予め
記憶されている。Each point P+(X+y+)...Pn of the above formula (1)
The coordinate values of (Xn Yn) are stored in advance in CPUOR0M.

所要υ設定値ｙｓ（たとえば２５０　ＣＣ）に対してモ
ータＭのストロークを制御する際には、前記−次式の各
Ｐ１点Ｑ値ＩＰ＋　（Ｘ＋　Ｙ＋　）　−−Ｐｎ　（Ｘ
ｎ　ｙｎ　）がＣＰＵによってＲＯＭから読出される（
第６図のフロー中、ステップ１）。次いで所要の設定流
量値Ｙｓ　（２５０ＣＣ）がＦＴから読込まれ（ステッ
プ２）、この値ｙ５が各点Ｐｎのｙｏの値（ｙ＋　・・
ｙｎ　）と比較され、ｙ５≦ｙｎ　（図ではｙ〈４）で
あれば（ステップ３）、Ｐ３とＰｎとを結ぶ線分式Ａ　
（Ｐ３　Ｐｎ　）を演算する（ステップ４）。次いで設
定流量値ｙｓをこの線分式Ａに代入して対応する概略ス
トロークＸ１を演算する（ステップ５）。前記ストロー
クＸ１を得るのに必要な駆動量でモータＭを駆動しこれ
によって得られた測定流量値Ｙ１の電圧信号をフローセ
ンサＦＳからＣＰＵに読込む（ステップ６）。点Ｑ＋（
Ｘ＋・ｙｉと一次式の点Ｐｎ−１（＝３）とを結ぶ線分
式Ｂを演算する（ステップ７）。設定流量値ｙ８を前記
線分式Ｂに代入して対応する概略ストロークＸ２を演算
する（ステップ８）。前記ストロークＸ２を得るのに必
要な回転駆動量でモータＭを駆動し、これによって得ら
れる流量測定値Ｙ２をフローセンサＦＳかうＣＰＵに読
込む（ステップ９）。ここでＹ２二ｙ。When controlling the stroke of the motor M with respect to the required υ setting value ys (for example, 250 CC), the Q value of each P1 point IP+ (X+ Y+) −−Pn (X
n yn ) is read from the ROM by the CPU (
In the flow of Fig. 6, step 1). Next, the required set flow rate value Ys (250CC) is read from the FT (step 2), and this value y5 becomes the value of yo at each point Pn (y+...
yn ), and if y5≦yn (y<4 in the figure) (step 3), the line segment formula A connecting P3 and Pn
(P3 Pn) is calculated (step 4). Next, the set flow rate value ys is substituted into this line segment equation A to calculate the corresponding approximate stroke X1 (step 5). The motor M is driven with the drive amount necessary to obtain the stroke X1, and the voltage signal of the measured flow rate value Y1 obtained thereby is read into the CPU from the flow sensor FS (step 6). Point Q+(
A line segment equation B connecting X+.yi and the point Pn-1 (=3) of the linear equation is calculated (step 7). The set flow rate value y8 is substituted into the line segment equation B to calculate the corresponding approximate stroke X2 (step 8). The motor M is driven with the rotational drive amount necessary to obtain the stroke X2, and the flow rate measurement value Y2 obtained thereby is read into the flow sensor FS and the CPU (step 9). Here Y22y.

であれば設定流量値への制御プログラムは一応終了する
（ステップ１０）。If so, the control program for controlling the set flow rate value ends (step 10).

Ｙ２〜ｙ５７）ときは前記実際の測定によって得られた
Ｑ＋（Ｘ＋・ｙ＋）と点Ｑ２　（Ｘ２・Ｙ２）とを結ぶ
線分式Ｃ１を演算する（ステップ１１）。設定流量値ｙ
ｓを前記線分Ｃ１に代入して対応するストロークＸ３を
演算する（ステップ１２）。前記ストロークＸ。Y2 to y57), a line segment equation C1 connecting Q+ (X+.y+) obtained by the actual measurement and point Q2 (X2.Y2) is calculated (step 11). Set flow rate value y
s is substituted into the line segment C1 to calculate the corresponding stroke X3 (step 12). The stroke X.

を得るのに必要な回転駆動量でモータＭを駆動しこれに
よって得られた流量測定値Ｙ３をフローセンサＦＳから
ＣＰＵに読込む（ステップ１３）。The motor M is driven with the amount of rotational drive required to obtain the flow rate, and the flow rate measurement value Y3 obtained thereby is read into the CPU from the flow sensor FS (step 13).

この場合図から明らかなようにＹ３は実質的にＹｓに等
しく、モータＭによる所要の流量設定値ｙ。As can be seen in this case, Y3 is substantially equal to Ys, the desired flow set point y by the motor M.

を得るのに必要なストローク制御が完了してプログラム
は終了する（ステップ１４）。The stroke control necessary to obtain this is completed and the program ends (step 14).

尚ステップ１４までのストローク制御によってほとんど
の場合に実際上満足すべき精度で設定流量値が得られる
が、より高い精度が必要な場合には以下点Ｑ３、Ｑ４等
について前記ステップ１１〜１４の手順をｙ。＋１キｙ
Ｓとなる捷で逐次反復すればよい。Note that the stroke control up to step 14 allows the set flow rate value to be obtained with practically satisfactory accuracy in most cases; however, if higher accuracy is required, the procedures of steps 11 to 14 above for the following points Q3, Q4, etc. y. +1 key
All you have to do is to iterate one after another with a choice of S.

このように本発明の前記具体例によれば、フローコント
ローラの流量制御手段としてモータ駆動バルブを用いて
おり、ここでモータの動作制御は専ら印加電圧のみによ
って電気的に行なわれるので、フローコントローラをＣ
ＰＵ等によって制御されるシステムに組込むのに極めて
適したものとすることができる。As described above, according to the specific example of the present invention, a motor-driven valve is used as the flow rate control means of the flow controller, and since the operation of the motor is controlled electrically only by the applied voltage, the flow controller is C
It can be made extremely suitable for being incorporated into a system controlled by a PU or the like.

まだ、モータは前記従来○制御バルブ類に比較して動作
の信頼度、構造上の強度、消費電力低減等の点ですぐれ
ておりかつ制御流量の増大に対しても単にモータの定格
を上げることによって容易に対応することができる。However, the motor is superior to the conventional ○ control valves in terms of operational reliability, structural strength, and reduced power consumption, and it is also possible to simply increase the motor rating in response to an increase in the controlled flow rate. This can be easily handled by

ことで、モータ駆動方式のバルブでは前記のようにその
応答速度が極めて遅い。しかし、前記の具体例によれば
、フローコントローラＤモータＭの動作特性曲線の理論
式を予め記憶する手段および前記記憶された理論式に所
定の流量設定値を代入することによって対応する。駆動
量の理論値を概算し、さらにこの駆動量の理論値によっ
て得られる実流量測定値に基いて実際の動作特性曲線を
逐次間近的に演算しかつ前記所定の設定流量を前記特性
曲線の各部に逐次代入して夫々対応する駆動量の概略理
論値を演算する演算手段を備えているって、所定の設定
流量を得るためのモータの駆動制御を極めて迅速に行な
うととができる。すなわち、記憶された理論式および実
際の動作特性式に基くモータＭの所定設定流量に対応す
る駆動量の理論値Ｘ１゜Ｘ２．Ｘ３．・・・・・・の演
算、ならびにそれに必要な各線分式の演算等はいずれも
ＣＰＵの制御下で極めて迅速に行なわれるので制御に実
質的に必要な時間は前記Ｘ、　、　Ｘ２．　Ｘ３にモー
タを駆動する時間のみである。ここでＤＣモータＭの駆
動量は回転数と時間との積に比例するが回転数はモータ
への印加電圧を増大することによって上昇されるので、
最も時間を必要とする初期値ＸＩへの設定もたとえば１
〜２秒程度の比較的短時間で行なうことができ、以下の
Ｘ２．、Ｘ３への設定はさらに短い時間で行なわれる。As a result, the response speed of motor-driven valves is extremely slow, as described above. However, according to the specific example described above, this is handled by storing in advance a theoretical formula for the operating characteristic curve of the flow controller D and motor M, and by substituting a predetermined flow rate setting value into the stored theoretical formula. The theoretical value of the drive amount is roughly estimated, and then an actual operating characteristic curve is successively calculated based on the actual flow rate measurement value obtained from this theoretical value of the drive amount, and the predetermined set flow rate is calculated at each part of the characteristic curve. By sequentially substituting the values into the values of the flow rate and calculating the approximate theoretical value of the corresponding drive amount, it is possible to extremely quickly control the drive of the motor to obtain a predetermined set flow rate. That is, the theoretical value X1°X2. X3. The calculations of . It is only the time to drive the motor for X3. Here, the amount of drive of the DC motor M is proportional to the product of the number of rotations and time, but the number of rotations can be increased by increasing the voltage applied to the motor, so
For example, setting the initial value XI, which requires the most time, is 1.
It can be done in a relatively short time of about 2 seconds, and the following X2. , X3 is done in even shorter time.

しかも、通常この種Ｏフローコ／トローラに必要とされ
る流量制御ではＸ３までの制御で実用上充分な精要が得
られるので前記駆動量の制御ステップは約３回以内で済
むことになる。したがって、フローコントローラをモー
タ駆動バルブ方式とする上で大きな障害となっていたモ
ータ応答性の問題が実質上除去され、従来様々の点で難
点のあった電磁バルブ、サーマルバルブ等に代えてモー
タ駆動バルブを導入することが可能になる。Moreover, in the flow rate control normally required for this type of O flow controller/troller, practically sufficient precision can be obtained by controlling up to X3, so that the drive amount control step can be performed within about three times. Therefore, the problem of motor responsiveness, which was a major hindrance in using a motor-driven valve type flow controller, has been virtually eliminated, and motor-driven valves can be used instead of electromagnetic valves, thermal valves, etc., which have had various drawbacks in the past. It becomes possible to introduce valves.

同前記フローコントローラの制御はバルブ開度の減少方
向に行なうもつとして説明したがもとよりこのような制
御は夫々の場合に応じ同様にしてバルブ開度の増大方向
にも行なうことができる。Although it has been explained that the control of the flow controller is carried out in the direction of decreasing the valve opening degree, such control can also be carried out in the same way in the direction of increasing the valve opening degree, depending on each case.

また、特定の場合についてなされた前記演算およびモー
タ駆動量の設定等の手順を夫々Ｄ場合について記憶させ
ておけば次に同一の条件での制御が必要となる場合にこ
の記憶データに基いてより迅速なモータ制御が可能にな
り、いわゆる学習機能を備えさせることができる。In addition, if the procedures such as the calculations and motor drive amount settings performed for a specific case are memorized for each case D, the next time control under the same conditions is required, this stored data can be used. Rapid motor control is possible and a so-called learning function can be provided.

伺本実施例ではモータＭを通常ＯＤＣモータとして説明
したが、もとよりこのモータはその他の形式、たとえば
ステップモータとしてもよく、この場合にはＣＰＵ側か
ら出力されるデジタル形式の信号電圧と容易に整合でき
る利点が得られる。In this embodiment, the motor M was explained as a normal ODC motor, but this motor may of course be of other types, such as a step motor, and in this case, it can be easily matched with the digital signal voltage output from the CPU side. You can get the benefits that you can.

以上、本発明をフローコントローラのモータの動作制御
について説明したが、かかる制御をイワユルマイクロコ
ンピュータ等の７ステムを利用してＣＰＵ制御下で行な
う本発明の具体例においては、その他センザ周囲温度の
影響に対する補償、流量異常時のアラーム処理、および
各種制御対象流体に応じたコンバージョンファクタの設
定等の制御についてもかかる７ステムを用いて有効に行
なうことができる。The present invention has been described above regarding the operation control of the motor of a flow controller. However, in a specific example of the present invention in which such control is performed under CPU control using a 7-stem computer such as an Iwayuru microcomputer, there are other effects of the sensor ambient temperature. The seven stems can also be used to effectively perform control such as compensation for flow rate abnormalities, alarm processing when flow rate is abnormal, and setting of conversion factors depending on various fluids to be controlled.

たトエばマスフローセンサＦＳおよびその信号増幅回路
等は設定環境の周囲温度によってその動作特性が非直線
的になり、補償が必要になる。However, the operating characteristics of the mass flow sensor FS and its signal amplification circuit become non-linear depending on the ambient temperature of the setting environment, and compensation is required.

このため本発明においては第４図に示すように前記設置
場所に設けたザーモセンザＴＳによって周囲温度を検出
しその検知信号電圧をＡ／Ｄ変換器よりＣＰＵ側に読込
むようになされている。記憶装置ＲＯＭには予めセンサ
部分の温度−出力電圧の動作特性曲線が記憶されており
、定時的に前記サーモセンサ側から温度検知信号電圧が
入ノアされる度にこれを前記特性曲線に照合して補償電
圧を決定しこれをセンサ部の出力側にフィードバックす
るようになされている。Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 4, the ambient temperature is detected by a thermosenser TS provided at the installation location, and the detected signal voltage is read into the CPU side from an A/D converter. The storage device ROM stores in advance a temperature-output voltage operating characteristic curve of the sensor section, and each time a temperature detection signal voltage is input from the thermosensor side, this is compared with the characteristic curve. The compensating voltage is determined by using the sensor, and this is fed back to the output side of the sensor section.

１だフローコントローラによる制御対象流体の中には引
火や腐食等の点で危険性の大きなガスが多く、このため
流量値に異常がある場合にはこれを確実に検出して適切
な対策を講じることが安全対策上必要である。こ０ため
第４図の具体例では設定流量値に対して所定の闇値によ
る上限および下限を設け、前記センサー部から流量の検
知信号電圧がＣＰＵに人力される際にこれを前記モータ
Ｍの駆動量の制御に用いると共に、前記上限および下限
値と比較してそれが闇値を越えたものと判断されるとＣ
ＰＵからアラーム回路ＡＬに指示信号が出力される。ア
ラーム回路ＡＬはその出力によって警報を発生させ、ま
たは場合によってはモータＭを緊急駆動してバルブ■を
完全開放もしくは閉鎖状態にするようになされている。1. Among the fluids that are controlled by flow controllers, there are many gases that are highly dangerous in terms of ignition, corrosion, etc. Therefore, if there is an abnormality in the flow rate value, this must be reliably detected and appropriate measures taken. This is necessary for safety measures. For this reason, in the specific example shown in FIG. 4, an upper limit and a lower limit are provided for the set flow rate value by predetermined dark values, and when the flow rate detection signal voltage is input from the sensor section to the CPU, this is applied to the motor M. It is used to control the drive amount, and when it is determined that it exceeds the dark value by comparing it with the upper and lower limit values, C
An instruction signal is output from the PU to the alarm circuit AL. The alarm circuit AL is configured to generate an alarm based on its output, or in some cases emergency drive the motor M to completely open or close the valve (2).

さらに、化学プラントには多種類のガスが用いられてお
シ、フローセンサの検知信号電圧はガスの種類によって
同一流量であってもそれぞれ呪ｔつだ値を示す。したが
って、フローセンサの出７Ｊ電圧値は測定対象とするこ
れら各ガスの種類に応じて定められる所定の係数（コン
バージョンファクタ）ＣＦによって補正することが必要
である。従来は概存のセンサ部について夫々このような
コンバージョンファクタを導入する補正回路が組込捷れ
ているだめ多様なガスへの対応が容易ではなかった。Furthermore, many types of gases are used in chemical plants, and the detection signal voltage of the flow sensor exhibits different values depending on the type of gas even if the flow rate is the same. Therefore, it is necessary to correct the output 7J voltage value of the flow sensor using a predetermined coefficient (conversion factor) CF determined according to the type of each of these gases to be measured. Conventionally, existing sensor sections each have a built-in correction circuit that introduces such a conversion factor, making it difficult to deal with a variety of gases.

本発明においては、測定ないしは制御対象として予測さ
れる種々のガスにろいてのコンバージョンファクタＣＦ
が予め記憶装置中のテーブルに記憶されている。実際の
測定時には個々のガスの種類に応じて対応するＣＦの数
値を読込んでテーブルを参照し、該当する係数データを
記憶装置から読出して、これをフローセ／すからＣＰＵ
に入力された検知信号電圧に乗算する係数回路で処理し
、補正後の信号電圧を流量信号として扱うようになされ
ている。前記数値の読込みは個々の値を、たとえばテン
キイーＴＥＮ等の入力手段から打込むことによって容易
に行なわれる。In the present invention, the conversion factor CF for various gases predicted to be measured or controlled is
is stored in advance in a table in the storage device. During actual measurement, the corresponding CF value is read in according to the type of individual gas, the table is referred to, the corresponding coefficient data is read from the storage device, and the data is sent to the flow controller from the CPU.
A coefficient circuit multiplies the detection signal voltage input to the sensor, and the corrected signal voltage is treated as a flow rate signal. Reading of the numerical values is easily carried out by inputting the individual values from an input means such as a numeric keypad TEN.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図および第２図は本発明の実施例に用いる熱式マス
フローセンサの原理図、第３図および第４図は本発明の
具体例の概要を示すブロック図、第５図は前記具体例の
制御動作方法を示す図、第６図はこの動作方法の手順を
示すフロー図である。 ＦＳ・・・フローセンｆ、ＦＣ・・・フローコントロー
ラ、Ｍ・・・ＤＣモータ、ＴＥＮ・・・テンキイ（流量
、ＣＦ設定）、■・・・バルブ、ＡＬ・・・アラーム回
路、ＤＰ・・・流量表示回路。 １Ｘ１０1 and 2 are principle diagrams of a thermal mass flow sensor used in an embodiment of the present invention, FIGS. 3 and 4 are block diagrams showing an outline of a specific example of the present invention, and FIG. 5 is a diagram of the specific example described above. FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of this operation method. FS...flow sensor f, FC...flow controller, M...DC motor, TEN...numeric keypad (flow rate, CF setting), ■...valve, AL...alarm circuit, DP... Flow rate display circuit. 1X10

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 流路を流れる流量に対応する検知信号電圧を発生する流
量センサと、前記検知信号電圧および所要の設定流量に
対応する設定信号電圧に応じた駆動量で回転されるモー
タと、前記モータの駆動量に比例した開明で前記流路中
の流量を゛制御する流量制御バルブとを備えた流量制御
装置において、前記モータの駆動量とそれに対応すべき
流量との関係を所定の座標上におけるモータの動作特性
曲線の理論式として予め記憶する手段と、前記理論式に
所定の設定流量値を代入してこれに対応するモー・夕の
駆動量の理論値をめる演算囚、前記モータの駆動量の理
論値とこれに対応して流量センサ側から検知信号電圧の
形として得られる測定流量値とに基いて実際の動作特性
曲線を連続した複数の一次線分式として逐次決定する演
算（Ｂ）および前記演算される各−次線分式に前記設定
流量値を逐次代入して夫々の対応するモータの駆動量の
理論値を逐次決定する演算Ｃ）を行なう演算手段、なら
びに前記演算されたモータの駆動量の各理論値によって
夫々得られる測定流量値と前記設定流量値と逐次比較し
それらの値の差が予め定められた範囲内に収束するまで
前記演算（Ｃ）を反復させる手段とを備えていることを
特徴とする流量制御装置。　′A flow rate sensor that generates a detection signal voltage corresponding to the flow rate flowing through a flow path, a motor that is rotated by a drive amount according to the detection signal voltage and a set signal voltage corresponding to a required set flow rate, and a drive amount of the motor. In a flow control device comprising a flow control valve that controls the flow rate in the flow path with an opening proportional to means for pre-storing a characteristic curve as a theoretical formula; a calculator for substituting a predetermined set flow rate value into the theoretical formula to obtain a corresponding theoretical value of the motor drive amount; Calculation (B) for sequentially determining the actual operating characteristic curve as a plurality of continuous linear line equations based on the theoretical value and the corresponding measured flow rate value obtained in the form of a detection signal voltage from the flow sensor side; Calculating means for performing calculation C) of sequentially substituting the set flow rate value into each of the calculated linear line equations to sequentially determine the theoretical value of the drive amount of each corresponding motor; means for successively comparing the measured flow rate value obtained by each theoretical value of the drive amount with the set flow rate value and repeating the calculation (C) until the difference between these values converges within a predetermined range. A flow control device characterized by: ′