JP4447302B2

JP4447302B2 - アナログ制御システム

Info

Publication number: JP4447302B2
Application number: JP2003423205A
Authority: JP
Inventors: 倫道内田; 孝夫國分
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2023-12-19
Also published as: JP2005184528A

Description

本発明は、計測器や各種センサで計測される温度や圧力などの情報信号を入力し、上記計測された計測値に応じて上記計測器あるいはセンサが設置された機器にアナログ制御信号を出力するアナログ制御システムに関するものである。

一般に、エアコンや熱処理炉などの機器の制御は、温度センサや圧力センサなどの各種センサにより計測された温度や圧力などのアナログ信号を、専用の計測値出力装置に取り込み、これを上記温度や圧力などの計測値の大きさを表わすデジタル信号に変換した後、マイクロコンピュータを搭載した監視装置や制御装置に送り、これを上記機器を制御するアナログ制御信号に変換し、このアナログ制御信号により上記機器を制御するようにしていた。
図６はその一例を示す図で、エアコン５０に設けられた温度センサ５１の出力を、シーケンサ５２のアナログ入力ユニット５２ａに入力し、上記計測された室内温度に対応するアナログ信号を増幅した後これをＡ／Ｄ変換し、このデジタル信号に変換された温度の大きさを、アナログ出力ユニット５２ｂに装着された図示しない専用のアナログ出力カードを用いて、室内機５３のファンと室外機５４の圧縮機及びファンモータとを制御するためのアナログ制御信号に変換し、上記エアコン５０の制御装置５５に出力することにより、室内温度が上記設定温度になるように室内温度を調整する。

また、生産ラインの熱処理炉の監視などのように、複数の機器を監視する場合には、図７に示すように、温度センサ６１ａ〜６１ｎで計測された各熱処理炉６０ａ〜６０ｎの温度を上記アナログ入力ユニット５２ａに相当する信号変換器６２ａ〜６２ｎでデジタル信号に変換した後、マイクロコンピュータ７０に送ってこれを設定温度と比較する。マイクロコンピュータ７０は、上記比較結果に基づいて、各熱処理炉６０ａ〜６０ｎの温度を制御するデジタル制御信号を温度監視手段８０に送る。温度監視手段８０は上記デジタル制御信号を図示しないＤ／Ａ変換器にて、各熱処理炉６０ａ〜６０ｎのヒータの電流値などを制御するためのアナログ制御信号に変換し、これを上記各熱処理炉６０ａ〜６０ｎに送って温度制御を行う。

しかしながら、上記従来の装置では、検出された温度の大きさなどを一旦デジタル信号に変換する必要があるため、Ａ／Ｄ変換器などのような専用の機器が必要であるだけでなく、上記デジタル情報信号を利用して上記のようなアナログ制御信号を出力するためにはＤ／Ａ変換器や専用のアナログ出力カードが必要であることから、装置が高価になるだけでなく複雑になってしまうといった問題点があった。
また、生産ラインの熱処理炉の監視などの場合のように、リアルタイムの計測が必ずしも必要でない用途の場合には、所定時間毎に監視すればよく、上記のように常時計測値を出力して制御するシステムはオーバースペックであり、効率的ではなかった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、計測器や各種センサで計測される温度や圧力などの情報信号を所定時間毎に取り込んで、上記計測された計測値に応じて上記計測器あるいはセンサが設置された機器に、上記機器を制御するアナログ制御信号を出力するアナログ制御システムを提供することを目的とする。

本願の請求項１に記載の発明は、計測器あるいはセンサにより計測されたアナログ信号の計測値を入力して、予め設定された設定値と比較し、上記計測器あるいはセンサが設置された機器を制御するアナログ制御信号を出力するアナログ制御システムであって、計測値出力装置とアナログ制御信号出力装置とを備え、計測値出力装置は、上記入力されたアナログ信号の計測値を、上記計測値の大きさに対応する時間だけ、ＯＮ状態あるいはＯＦＦ状態が継続時間Ｔ _w だけ継続するＯＮ／ＯＦＦ信号に変換する検出信号変換手段と、上記ＯＮ／ＯＦＦ信号を所定時間Ｔ _p毎に出力するＯＮ／ＯＦＦ信号出力手段とを有し、アナログ制御信号出力装置は、上記計測値出力装置から出力されたＯＮ／ＯＦＦ信号の継続時間Ｔ_wを検出する継続時間検出手段と、上記検出された継続時間Ｔ_wと上記予め設定された設定値に対応する継続時間Ｔ _n との時間差もしくは継続時間比を求める比較手段と、上記比較手段で求められた時間差もしくは継続時間比の大きさに応じて上記計測器あるいはセンサが設置された機器を制御するアナログ制御信号を、上記所定時間Ｔ _p 毎に上記機器に出力する制御信号出力手段とを有することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアナログ制御システムにおいて、上記アナログ制御信号出力装置を、複数の計測器あるいはセンサが設置された機器から出力される複数個の計測値、複数種類の計測値、あるいは、複数種類の複数個の計測値を入力し、上記複数個の計測値、複数種類の計測値、あるいは、複数種類の複数個の計測値に対応するアナログ制御信号を、予め設定された順序に従って上記複数の計測器あるいはセンサが設置された機器に出力するように構成したものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のアナログ制御システムにおいて、上記計測値を温度、圧力、電流のいずれか１つまたは複数としたものである。

本発明によれば、熱処理炉内の温度や圧力などの入力された計測器あるいはセンサにより計測された計測値の大きさに対応する時間だけＯＮ状態あるいはＯＦＦ状態が継続時間Ｔ _w だけ継続するＯＮ／ＯＦＦ信号を所定時間Ｔ _p 毎に出力する計測値出力装置と、上記計測値出力装置から出力されたＯＮ／ＯＦＦ信号の継続時間Ｔwを検出し、この検出された継続時間Ｔwと予め設定された設定値に対応する継続時間Ｔnとの時間差もしくは継続時間比を求めるとともに、比較手段で求められた時間差もしくは継続時間比の大きさに応じて、上記計測器あるいはセンサが設置された機器を制御するアナログ制御信号を、上記所定時間Ｔ _p 毎に上記機器に出力するアナログ制御信号出力装置とを備え、上記入力された計測値の大きさに応じたアナログ制御信号を上記機器に出力するようにしたので、簡単な構成で、上記機器を制御して、室内温度や熱処理炉内の圧力などを精度よく調整することができる。

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本最良の形態に係るアナログ制御システムの構成を示す図で、同図において、１０は制御対象である熱処理炉６０（６０ａ〜６０ｎ）に設けられた温度センサ６１（６１ａ〜６１ｎ）からの出力（計測値）をそれぞれ入力し、上記計測値の大きさに対応する時間だけ、ＯＮ状態あるいはＯＦＦ状態が継続するＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する計測値出力装置、２０は上記計測値出力装置１０から送られてきたＯＮ／ＯＦＦ信号のＯＮ状態あるいはＯＦＦ状態が継続する時間に対応するアナログ制御信号を出力するアナログ制御信号出力装置、３０は上記アナログ制御信号出力装置２０からの出力を予め設定された所定の順序で上記各熱処理炉６０ａ〜６０ｎに出力する出力信号切換手段である。
上記計測値出力装置１０は、上記温度センサ６１の出力を増幅して上記熱処理炉６０内の温度の大きさＴを検出するとともに、上記検出された温度の大きさ（アナログ信号）を時間間隔（継続時間）Ｔ_wに変換する検出信号変換部１１と、所定時間Ｔ_p毎に、上記時間間隔Ｔ_wだけＯＮ状態あるいはＯＦＦ状態が継続するＯＮ／ＯＦＦ信号を順次出力するＯＮ／ＯＦＦ信号出力手段１２とを備え、所定時間Ｔ_p毎に出力レベルをＯＦＦ状態からＯＮ状態に切換えるとともに、上記検出信号変換部１１で算出された温度の大きさに相当する上記継続時間Ｔ_wが経過した後に、上記出力をＯＮ状態からＯＦＦ状態に戻す。これにより、上記計測値出力装置１０は、図２に示すように、例えば、熱処理炉６０内の温度が８５℃，８７℃，８３℃と変化した場合には、所定時間Ｔ_p毎に継続時間（パルス幅）が２．５ｓｅｃ，２．７ｓｅｃ，２．３ｓｅｃであるＯＮ／ＯＦＦ信号（パルス信号）を上記アナログ制御信号出力装置２０に出力することができる。

アナログ制御信号出力装置２０は、上記ＯＮ／ＯＦＦ信号の継続時間を検出する継続時間検出部２１と、上記継続時間Ｔ_wと予め設定された設定温度に対応する継続時間Ｔ_nとを比較する比較部２２と、上記比較結果に基づいて、上記熱処理炉６０を制御するアナログ制御信号を出力する制御信号出力部２３とを備え、上記継続時間検出部２１で検出された継続時間Ｔ_wに対応するアナログ制御信号出力、具体的には、上記継続時間Ｔ_w，Ｔ_nとの時間差あるいは継続時間比の大きさに応じたアナログ制御信号出力を出力する。このとき、上記アナログ制御信号としては信号範囲が４〜２０ｍＡの電流値あるいは、１〜５Ｖのアナログ信号である計装標準信号を用いる。これにより、計測値出力装置１０から、図２に示すような、継続時間（パルス幅）Ｔ_wが２．５ｓｅｃ，２．７ｓｅｃ，２．３ｓｅｃであるＯＮ／ＯＦＦ信号（パルス信号）が出力された場合、設定温度が８５℃であるときの熱処理炉６０ａ〜６０ｎへ送られる基準アナログ制御信号が１０ｍＡであったとすると、アナログ制御信号出力装置２０からは、図３に示すように、所定時間Ｔ_p毎に１０ｍＡ，８ｍＡ，１２ｍＡであるアナログ制御信号（あるいは、２．５Ｖ，２．３Ｖ，２．７Ｖであるアナログ制御信号）が出力信号切換手段３０に順次出力される。
各熱処理炉６０ａ〜６０ｎは、出力信号切換手段３０から出力される上記アナログ制御信号を入力し、図示しないヒータへの通電電流を制御して各熱処理炉６０ａ〜６０ｎ内の温度が上記設定温度になるように調整する。

このように、本最良の形態によれば、各熱処理炉６０ａ〜６０ｎの温度を温度センサ６１ａ〜６１ｎで計測し、計測値出力装置１０にて、上記計測された温度の大きさ（アナログ信号）を時間間隔（継続時間）Ｔ_wに変換し、所定時間Ｔ_p毎に、上記時間間隔だけＯＮ状態あるいはＯＦＦ状態が継続するＯＮ／ＯＦＦ信号を順次出力するとともに、アナログ制御信号出力装置２０にて、上記ＯＮ／ＯＦＦ信号の継続時間Ｔ_wを検出し、上記継続時間Ｔ_wと予め設定された設定温度に対応する継続時間Ｔ_nとを比較して、上記熱処理炉６０ａ〜６０ｎを制御するアナログ制御信号を出力するようにしたので、Ａ／Ｄ変換器やＤ／Ａ変換器、あるいは、専用のアナログ出力カードなどを用いることなく、上記各熱処理炉６０ａ〜６０ｎの温度を制御するアナログ制御システムを構築することができる。
また、上記アナログ制御信号は所定時間Ｔ_p毎に出力されるので、複雑なシーケンス制御を行うことなく、生産ラインの熱処理炉の監視や制御を行うことができる。

なお、上記最良の形態では、アナログ制御システムを熱処理炉６０ａ〜６０ｎの温度制御に適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、本発明は差動変圧器、圧力センサ、温度センサなどの各種センサが設置された機器を制御する制御システムにも適用可能である。また、対象とする計測値も一種類に限るものではなく、温度や圧力などの複数種類の計測値、あるいは、複数種類の複数個の計測値に対応するアナログ制御信号を、予め設定された順序に従って上記機器に出力するように構成することも可能である。
また、上記例では、上記ＯＮ／ＯＦＦ信号のＯＮ信号またはＯＦＦ信号の継続時間Ｔ_wを検出してこれを予め設定された設定温度に対応する継続時間Ｔ_nと比較した後、上記継続時間Ｔ_w，Ｔ_nとの時間差あるいは継続時間比の大きさに応じたアナログ制御信号出力を出力するようにしたが、先に上記継続時間Ｔ_wに応じたアナログ信号を出力し、これを予め設定された設定温度に対応する基準電圧と比較してアナログ制御信号を出力するようにしてもよい。
また、図４に示すように、入力されたＯＮ／ＯＦＦ信号のＯＮ信号またはＯＦＦ信号の継続時間Ｔ_wを検出する継続時間検出部４１と、上記継続時間Ｔ_wに対応するアナログ信号を出力するアナログ信号出力部４２とを備えたアナログ信号出力装置４０を構成することにより、図５（ａ）に示すような、上記計測値出力装置１０からの出力と同様の、計測値の大きさに対応する継続時間Ｔ_wを有するＯＮ／ＯＦＦ信号を、図５（ｂ）に示すような、上記計測値の大きさに応じた計装標準信号に逆変換する装置を得ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で、温度や圧力など計測値の大きさに応じたアナログ制御信号を熱処理炉などの機器に出力することができるので、低コストで設計・製作が容易なアナログ制御システムを実現することができる。

本発明の最良の形態に係るアナログ制御システムを示す図である。本最良の形態に係るＯＮ／ＯＦＦ信号の一例を示す図である。本最良の形態に係るアナログ制御信号の一例を示す図である。本発明によるアナログ出力装置の構成を示す図である。本発明によるアナログ出力装置の動作を示す図である。従来のアナログ制御システムの構成を示す図である。従来のアナログ制御システムの他の構成を示す図である。

符号の説明

１０計測値出力装置、１１検出信号変換部、１２ＯＮ／ＯＦＦ信号出力手段、
２０アナログ制御信号出力装置、２１継続時間検出部、２２比較部、
２３制御信号出力部、３０出力信号切換手段。

Claims

計測器あるいはセンサにより計測されたアナログ信号の計測値を入力して、予め設定された設定値と比較し、上記計測器あるいはセンサが設置された機器を制御するアナログ制御信号を出力するアナログ制御システムであって、
計測値出力装置とアナログ制御信号出力装置とを備え、
計測値出力装置は、
上記入力されたアナログ信号の計測値を、上記計測値の大きさに対応する時間だけ、ＯＮ状態あるいはＯＦＦ状態が継続時間Ｔ _w だけ継続するＯＮ／ＯＦＦ信号に変換する検出信号変換手段と、
上記ＯＮ／ＯＦＦ信号を所定時間Ｔ _p毎に出力するＯＮ／ＯＦＦ信号出力手段とを有し、
アナログ制御信号出力装置は、
上記計測値出力装置から出力されたＯＮ／ＯＦＦ信号の継続時間Ｔ _wを検出する継続時間検出手段と、
上記検出された継続時間Ｔ _wと上記予め設定された設定値に対応する継続時間Ｔ _n との時間差もしくは継続時間比を求める比較手段と、
上記比較手段で求められた時間差もしくは継続時間比の大きさに応じて上記計測器あるいはセンサが設置された機器を制御するアナログ制御信号を、上記所定時間Ｔ _p 毎に上記機器に出力する制御信号出力手段とを有することを特徴とするアナログ制御システム。
上記アナログ制御信号出力装置は、複数の計測器あるいはセンサが設置された機器から出力される複数個の計測値、複数種類の計測値、あるいは、複数種類の複数個の計測値を入力し、上記複数個の計測値、複数種類の計測値、あるいは、複数種類の複数個の計測値に対応するアナログ制御信号を、予め設定された順序に従って上記複数の計測器あるいはセンサが設置された機器に出力することを特徴とする請求項１に記載のアナログ制御システム。
上記計測値を温度、圧力、電流のいずれか１つまたは複数としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアナログ制御システム。