JP5113491B2

JP5113491B2 - Persistent noise removal device and control / monitoring system

Info

Publication number: JP5113491B2
Application number: JP2007286604A
Authority: JP
Inventors: 達朗高崎; 和正小谷; 潮宮田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-11-02
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2027-11-02
Also published as: JP2009115511A

Description

本発明は、例えばプラントの制御や監視などのためにそのプラントプロセスにおける状態量を計測する技術に係り、特に計測手段が出力する状態量計測信号から持続性のノイズを除去する技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring a state quantity in a plant process, for example, for plant control or monitoring, and more particularly to a technique for removing persistent noise from a state quantity measurement signal output by a measuring means.

例えば発電所、変電所、化学工場などのようなプラントでは、プラントプロセスの制御や監視のために、プラントプロセスにおける例えば液位、流量、圧力、電圧など多種多様な状態量について計測が行われている。こうした状態量計測では、測定対象や計測システムの構造によっては、それらの構造に起因するノイズ、特に測定対象や計測システムに生じる振動に起因するノイズが状態量計測信号に乗ってしまう場合がある。 For example, in a plant such as a power plant, a substation, and a chemical factory, measurement is performed on various state quantities such as liquid level, flow rate, pressure, and voltage in the plant process for control and monitoring of the plant process. Yes. In such state quantity measurement, depending on the structure of the measurement object and the measurement system, noise caused by the structure, particularly noise caused by vibration generated in the measurement object and measurement system, may ride on the state quantity measurement signal.

そのような例の代表的な１つとして、図１５に示すような液位計測システム１とそれを用いた液位制御システム２がある。液位制御システム２は、貯液タンク３を含み、この貯液タンク３に液体４が貯留されている。貯液タンク３には、液体４を貯液タンク３に注入する液体注入配管５と液体４を貯液タンク３から排出する液体排出配管６が接続されている。液体排出配管６には、調節弁７が設けられ、この調節弁７により貯液タンク３から液体４の排出流量を調節できるようにされている。 As a typical example of such an example, there is a liquid level measurement system 1 as shown in FIG. 15 and a liquid level control system 2 using the same. The liquid level control system 2 includes a liquid storage tank 3, and a liquid 4 is stored in the liquid storage tank 3. A liquid injection pipe 5 for injecting the liquid 4 into the liquid storage tank 3 and a liquid discharge pipe 6 for discharging the liquid 4 from the liquid storage tank 3 are connected to the liquid storage tank 3. The liquid discharge pipe 6 is provided with a control valve 7 so that the discharge flow rate of the liquid 4 from the liquid storage tank 3 can be adjusted by the control valve 7.

また貯液タンク３には、貯液タンク３の頂部で貯液タンク３に連通するように接続された上側計測用配管８ｕと貯液タンク３の底部で貯液タンク３に連通するように接続された下側計測用配管８ｄが設けられている。これら上側計測用配管８ｕと下側計測用配管８ｄは、互いの端部で連結されて液位計測用配管８を形成している。 Further, the upper storage pipe 3 is connected to the liquid storage tank 3 so as to communicate with the liquid storage tank 3 at the top of the liquid storage tank 3 and connected to the liquid storage tank 3 at the bottom of the liquid storage tank 3. The lower measurement pipe 8d is provided. The upper measurement pipe 8u and the lower measurement pipe 8d are connected to each other at the end portions to form a liquid level measurement pipe 8.

液位計測用配管８は、貯液タンク３に連通しているので貯液タンク３からの液体４で満たされ、貯液タンク３における液体４と同じレベルの液位を保っており、液位計測システム１による貯液タンク３の液位測定に用いられる。以下では液位計測用配管８に滞留する液体４を仮に液体４ｐとする。 Since the liquid level measurement pipe 8 communicates with the liquid storage tank 3, it is filled with the liquid 4 from the liquid storage tank 3 and maintains the same level as the liquid 4 in the liquid storage tank 3. It is used for the liquid level measurement of the liquid storage tank 3 by the measurement system 1. Hereinafter, the liquid 4 staying in the liquid level measurement pipe 8 is assumed to be a liquid 4p.

このように液位計測用配管８を介して貯液タンク３の液位を測定する構造としてあるのは、例えば液体４に半減期が比較的短い放射性物質が含まれているなどの理由から、液位計測用の機器を貯液タンク３に直接的に設置することができないなどの事情によるものである。そのため液位計測用配管８の配管長は、数十メートルになる場合もある。 The structure for measuring the liquid level of the liquid storage tank 3 through the liquid level measurement pipe 8 in this way is because, for example, the liquid 4 contains a radioactive substance having a relatively short half-life. This is because a liquid level measuring device cannot be installed directly in the liquid storage tank 3. Therefore, the pipe length of the liquid level measurement pipe 8 may be several tens of meters.

液位計測システム１は、液位計測手段として差圧計１１を有している。差圧計１１は、上側計測用配管８ｕと下側計測用配管８ｄの差圧として貯液タンク３の液位を計測する。 The liquid level measuring system 1 has a differential pressure gauge 11 as a liquid level measuring means. The differential pressure gauge 11 measures the liquid level in the liquid storage tank 3 as a differential pressure between the upper measurement pipe 8u and the lower measurement pipe 8d.

差圧計１１からの差圧計測信号、つまり液位計測信号Ｓ１は、制御装置１３に提供される。制御装置１３は、差圧計１１から提供された液位計測信号Ｓ１に基づいて生成する液位調節弁制御信号Ｓ２を出力して調節弁７の開閉や開度を制御することで貯液タンク３における液体４の液位を一定に保つ。 The differential pressure measurement signal from the differential pressure gauge 11, that is, the liquid level measurement signal S <b> 1 is provided to the control device 13. The control device 13 outputs a liquid level control valve control signal S2 generated based on the liquid level measurement signal S1 provided from the differential pressure gauge 11, and controls the opening and closing and the opening degree of the control valve 7, thereby controlling the liquid storage tank 3 The liquid level of the liquid 4 is kept constant.

以上のような液位制御システム２ないし液位計測システム１では、液位計測用配管８を用いていることに起因して、液位計測信号Ｓ１に特有のノイズが重畳する。 In the liquid level control system 2 or the liquid level measurement system 1 as described above, noise peculiar to the liquid level measurement signal S1 is superimposed due to the use of the liquid level measurement pipe 8.

液位計測用配管８に滞留する液体４ｐは、貯液タンク３での液位の変化に応じて液位を変化させることになるが、何らかの原因で貯液タンク３の液位に変化を生じた場合、液体４ｐには、固有の振動数でかなりの時間にわたって持続する振動（スロッシング現象）が発生する。液体４ｐの滞留部分がＵ字形になっている液位計測用配管８の場合、その振動は周期が一定している定周期性の振動であり、その周波数ｆは下記（１）式で表される。 The liquid 4p staying in the liquid level measuring pipe 8 changes the liquid level in accordance with the change in the liquid level in the liquid storage tank 3, but the liquid level in the liquid storage tank 3 is changed for some reason. In such a case, vibration (sloshing phenomenon) is generated in the liquid 4p that lasts for a considerable time at a specific frequency. In the case of the liquid level measurement pipe 8 in which the staying portion of the liquid 4p is U-shaped, the vibration is a constant periodic vibration with a constant period, and the frequency f is expressed by the following equation (1). The

ｆ＝１／２π・（ｇ／Ｌ）^１／２（１）
ここで、ｇは重力加速度、Ｌは液位計測用配管８における液柱の長さであり、例えば、液位計測用配管８の長さが２０ｍの場合、周波数ｆは約０．１Ｈｚ（周期約１０秒）となる。 f = 1 / 2π · (g / L) ^1/2 (1)
Here, g is the gravitational acceleration, and L is the length of the liquid column in the liquid level measurement pipe 8. For example, when the length of the liquid level measurement pipe 8 is 20 m, the frequency f is about 0.1 Hz (period About 10 seconds).

液位計測用配管８の液体４ｐに振動が発生すると、液体４ｐの液面が振動し、それにより液位計測信号Ｓ１は液体４ｐの液面の振動に応じた液位変化を含むことになる。なお、貯液タンク３での液体４は液位が一定になった状態であっても、液体４ｐの振動が収まらないことから、液位計測信号Ｓ１は、液体４ｐの振動に起因するために持続性であるノイズを結果として含むことになる。この関係を図１６に示す。図１６の上側は、貯液タンク３における実際の液位、図１６の下側は、液位計測信号Ｓ１から得られる液位であり、液体４ｐの振動（以下ではこれをノイズ源振動と呼ぶ）による定周期で持続する持続性ノイズ（以下では適宜にノイズと略称する）に固有の波形で重畳している。なお、図ではノイズの周期を誇張してあり、実際には本来の液位信号との関係での周期は図の状態より長い場合もある。 When vibration occurs in the liquid 4p of the liquid level measurement pipe 8, the liquid level of the liquid 4p vibrates, and the liquid level measurement signal S1 includes a liquid level change corresponding to the vibration of the liquid level of the liquid 4p. . Since the liquid 4p in the liquid storage tank 3 does not contain the vibration of the liquid 4p even when the liquid level is constant, the liquid level measurement signal S1 is caused by the vibration of the liquid 4p. As a result, it will contain noise that is persistent. This relationship is shown in FIG. The upper side of FIG. 16 is the actual liquid level in the liquid storage tank 3, and the lower side of FIG. 16 is the liquid level obtained from the liquid level measurement signal S1, and the vibration of the liquid 4p (hereinafter referred to as noise source vibration). ) With a unique waveform that is sustained in a constant cycle (hereinafter abbreviated as noise as appropriate). In the figure, the period of noise is exaggerated, and actually the period in relation to the original liquid level signal may be longer than the state in the figure.

このようなノイズを液位計測信号Ｓ１が含んでいると、それが定周期で持続するものであることから、調節弁７が不必要な調節動作を過度に繰り返すことになる。その結果、貯液タンク３の液位にも振動をもたらし、それによりさらに液位計測用配管８の液体４ｐの振動が助長され、このことで振動を長引かせることになり、制御の安定性を損なうことになってしまう。また調節弁７の不必要な調節動作は、調節弁７の可動部を徒に磨耗させてしまうなどの問題を招くことになり、また貯液タンク３の液位が所定のレベルを逸脱した場合に警報を発するようにしてある場合であれば、不用な警報が発されて混乱をもたらすような問題も招くことになる。 If such a noise is included in the liquid level measurement signal S1, it continues at a constant period, so that the control valve 7 repeats unnecessary adjustment operations excessively. As a result, the liquid level of the liquid storage tank 3 is also vibrated, which further encourages the vibration of the liquid 4p in the liquid level measuring pipe 8, which prolongs the vibration and improves the stability of the control. You will lose. Further, the unnecessary adjustment operation of the control valve 7 causes problems such as wearing out the movable part of the control valve 7, and the liquid level of the liquid storage tank 3 deviates from a predetermined level. If an alarm is to be issued, an unnecessary alarm is issued, resulting in confusion.

こうしたことから、持続性ノイズに対する効果的なノイズ対策が求められる。そのノイズ対策としては、オリフィス方式、ローパスフィルタ方式、バンドストップフィルタ方式の各方式がある。以下では、これらについて順次説明する。 For these reasons, effective noise countermeasures against persistent noise are required. As countermeasures against the noise, there are an orifice method, a low-pass filter method, and a band stop filter method. Below, these are demonstrated one by one.

図１７に示すのは、オリフィス方式を用いた液位制御システム１５である。液位計測用配管８にはオリフィス１６が設けられている。このオリフィス１６は、以下のようにして液位計測用配管８における液体４ｐの振動を減弱させることでノイズを排除するのに機能する。 FIG. 17 shows a liquid level control system 15 using an orifice system. An orifice 16 is provided in the liquid level measurement pipe 8. The orifice 16 functions to eliminate noise by attenuating the vibration of the liquid 4p in the liquid level measurement pipe 8 as follows.

例えば貯液タンク３の液位が上昇した場合、貯液タンク３の液体４と液位計測用配管８の液体４ｐの静水頭差により、液体４は貯液タンク３から液位計測用配管８に流入しようとする。この場合、液位計測用配管８におけるオリフィス１６は、貯液タンク３から液位計測用配管８への液体４の流入量を制限するように作用し、それによりノイズ源振動を減弱させる。その一方でオリフィス１６は、液位計測用配管８における液位変化の貯液タンク３における液位変化に対する遅れをもたらす。すなわち液位計測用配管８の液位は、オリフィス１６による流入量制限により、貯液タンク３の液位に対して遅れて変化する。この遅れは、ほぼ１次遅れとなる。またその１次遅れ回路の時定数は、オリフィス１６の孔径に依存し、孔径を小さくすると大きくなり、孔径を大きくすると小さくなる。 For example, when the liquid level in the liquid storage tank 3 rises, the liquid 4 is discharged from the liquid storage tank 3 to the liquid level measurement pipe 8 due to the hydrostatic head difference between the liquid 4 in the liquid storage tank 3 and the liquid 4p in the liquid level measurement pipe 8. Try to flow into. In this case, the orifice 16 in the liquid level measurement pipe 8 acts to limit the amount of the liquid 4 flowing from the liquid storage tank 3 into the liquid level measurement pipe 8, thereby reducing the noise source vibration. On the other hand, the orifice 16 causes a delay of the liquid level change in the liquid level measurement pipe 8 with respect to the liquid level change in the liquid storage tank 3. That is, the liquid level in the liquid level measurement pipe 8 changes with a delay from the liquid level in the liquid storage tank 3 due to the inflow restriction by the orifice 16. This delay is almost a first-order delay. Further, the time constant of the first-order lag circuit depends on the hole diameter of the orifice 16, and becomes larger when the hole diameter is made smaller, and becomes smaller when the hole diameter is made larger.

図１８に、液位計測用配管８の液位変化幅と貯液タンク３の液位変化幅の間の伝達関数（１次遅れ）の内、ゲイン（＝計測液位の振幅／実液位の振幅）の周波数特性を示す。これに見られるように、液位計測用配管８の液位変化幅は、周波数が１次遅れ回路のしゃ断周波数を超えると、周波数が高くなるにつれて小さくなる。なお、１次遅れ回路の時定数としゃ断周波数の関係は、下記（２）式で表される。 FIG. 18 shows the gain (= measured liquid level amplitude / actual liquid level) in the transfer function (first-order lag) between the liquid level change width of the liquid level measurement pipe 8 and the liquid level change width of the liquid storage tank 3. The frequency characteristic of (the amplitude of). As can be seen, the liquid level change width of the liquid level measurement pipe 8 decreases as the frequency increases when the frequency exceeds the cutoff frequency of the primary delay circuit. The relationship between the time constant of the primary delay circuit and the cutoff frequency is expressed by the following equation (2).

しゃ断周波数＝１／（２π・時定数）（２）
ここで、オリフィス１６の孔径は、前記１次遅れ回路のしゃ断周波数が液位計測用配管８におけるノイズ源振動の周波数より多少低めになるよう、小さ目に設定する。これは、しゃ断周波数を高めに設定すると、前述のようにノイズ源振動を十分に減弱させることが出来ないからである。また、しゃ断周波数を余り低めに設定すると、ノイズ源振動を十分に減弱させることができるものの、液体４ｐの液位変化が緩慢になってしまい、制御の動特性を悪化させてしまうからである。なお、制御の動特性悪化の例としては、応答時間が長くなる、オーバーシュート量が大きくなる、整定時間が長くなるなどが挙げられる。 Cut-off frequency = 1 / (2π · time constant) (2)
Here, the hole diameter of the orifice 16 is set small so that the cutoff frequency of the primary delay circuit is slightly lower than the frequency of the noise source vibration in the liquid level measurement pipe 8. This is because if the cutoff frequency is set high, the noise source vibration cannot be sufficiently attenuated as described above. Further, if the cutoff frequency is set too low, the noise source vibration can be sufficiently attenuated, but the liquid level change of the liquid 4p becomes slow, and the dynamic characteristics of the control are deteriorated. Examples of the deterioration of the dynamic characteristics of control include a long response time, a large overshoot amount, and a long settling time.

図１９に、図１７の液位制御システム１５における液位計測信号Ｓ１から得られる液位の時間変化と貯液タンク３における実液位の時間変化を示す。これに見られるように、液位制御システム１５では、オリフィス１６によりノイズ源振動が減弱され、図１５の液位制御システム２に比べてノイズのレベルが低下している。しかし液位制御システム１５では、上述のような１次遅れがあることから、例えば液位が変化幅の９０％に到達する時刻を比較すると、１次遅れの時定数程度の遅れを生じ、これにより制御の動特性が悪くなるといった問題を残しており、オリフィス方式は十分なノイズ対策とならない。 FIG. 19 shows the time change of the liquid level obtained from the liquid level measurement signal S 1 in the liquid level control system 15 of FIG. 17 and the time change of the actual liquid level in the liquid storage tank 3. As can be seen, in the liquid level control system 15, the vibration of the noise source is attenuated by the orifice 16, and the noise level is lower than that in the liquid level control system 2 of FIG. 15. However, since the liquid level control system 15 has the first-order lag as described above, for example, when the time when the liquid level reaches 90% of the change width is compared, a delay of about the time constant of the first-order lag occurs. Therefore, the problem that the dynamic characteristics of the control deteriorate is left, and the orifice method is not a sufficient noise countermeasure.

図２０に示すのは、ローパスフィルタ方式を用いた液位制御システム１７である。液位制御システム１７では、差圧計１１から制御装置１３に液位計測信号Ｓ１を伝送する信号ラインにＬＰＦ（ローパスフィルタ）１８を挿入している。ＬＰＦ１８のしゃ断周波数は、上述の液位制御システム１５の場合と同様に、液体４ｐの振動の周波数より多少低めに設定する（図１８参照）。これにより、差圧計１１からの液位計測信号Ｓ１をＬＰＦ１８で処理して得られるノイズ除去後液位計測信号Ｓ４は、図１９の場合と同様に、ノイズのレベルが低下する。しかしＬＰＦ１８が遅れを有しており、その遅れ特性から、例えば液位が変化幅の９０％に到達する時刻を比較すると、図１９の場合と同様に、１次遅れの時定数程度の遅れを生じることになる。 FIG. 20 shows a liquid level control system 17 using a low-pass filter system. In the liquid level control system 17, an LPF (low-pass filter) 18 is inserted in a signal line for transmitting the liquid level measurement signal S 1 from the differential pressure gauge 11 to the control device 13. The cutoff frequency of the LPF 18 is set slightly lower than the vibration frequency of the liquid 4p, as in the case of the liquid level control system 15 described above (see FIG. 18). As a result, the noise level of the post-noise-removed liquid level measurement signal S4 obtained by processing the liquid level measurement signal S1 from the differential pressure gauge 11 with the LPF 18 decreases as in the case of FIG. However, the LPF 18 has a delay. From the delay characteristics, for example, when the time when the liquid level reaches 90% of the change width is compared, a delay of about the time constant of the first-order delay is obtained as in FIG. Will occur.

このことは、液体４ｐの振動に起因するノイズの特性による問題として捉えることもできる。すなわち液体４ｐの振動は、液位計測用配管８の配管長が長くなると、その周期が数秒〜十数秒程度となり、貯液タンク３における液体４の液位変化における数秒〜数十秒程度の周期に近接するという特性がある。そしてそのために液体４ｐの振動に起因するノイズをＬＰＦ１８で液位計測信号Ｓ１から十分に除去しようとすると、液位計測信号における本来の信号を鈍らせてしまことから、制御の動特性を悪化させるという問題を招き、一方、液位計測信号における本来の信号の鈍りを防ごうとすると、十分なノイズ除去を行えないという問題を招くということである。そしてこうしたことにより、制御の動特性などが悪くなるといった問題を残しており、ローパスフィルタ方式も十分なノイズ対策とならない。 This can also be regarded as a problem due to noise characteristics caused by the vibration of the liquid 4p. That is, the vibration of the liquid 4p has a cycle of about several seconds to several tens of seconds when the pipe length of the liquid level measurement pipe 8 becomes long, and a cycle of several seconds to several tens of seconds in the liquid level change of the liquid 4 in the liquid storage tank 3. Is close to For this reason, if the LPF 18 tries to sufficiently remove the noise caused by the vibration of the liquid 4p from the liquid level measurement signal S1, the original signal in the liquid level measurement signal will be dulled, thereby deteriorating the dynamic characteristics of the control. On the other hand, if an attempt is made to prevent the dullness of the original signal in the liquid level measurement signal, it causes a problem that sufficient noise removal cannot be performed. As a result, there remains a problem that the dynamic characteristics of control are deteriorated, and the low-pass filter method is not a sufficient noise countermeasure.

図２１に示すのは、バンドストップフィルタ方式を用いた液位制御システム２１である。液位制御システム２１では、差圧計１１から制御装置１３に液位計測信号Ｓ１を伝送する信号ラインにＢＳＦ（バンドストップフィルタ；帯域消去フィルタ）２２を挿入している。ＢＳＦ２２の消去中心周波数は、ノイズ源振動の周波数と同じにする。図２２に、ＢＳＦ２２の伝達関数の内、ゲイン（＝計測液位の振幅／実液位の振幅）の周波数特性を示す。これに見られるように、差圧計１１からの液位計測信号Ｓ１をＢＳＦ２２で処理して得られるノイズ除去後液位計測信号Ｓ４の変化幅は、ノイズ源振動の周波数がＢＳＦ２２の消去中心周波数近傍の場合、小さくなっている。 FIG. 21 shows a liquid level control system 21 using a band stop filter system. In the liquid level control system 21, a BSF (band stop filter; band elimination filter) 22 is inserted in a signal line for transmitting the liquid level measurement signal S 1 from the differential pressure gauge 11 to the control device 13. The erase center frequency of the BSF 22 is made the same as the frequency of the noise source vibration. FIG. 22 shows frequency characteristics of gain (= measured liquid level amplitude / actual liquid level amplitude) in the transfer function of the BSF 22. As can be seen, the change width of the liquid level measurement signal S4 after noise removal obtained by processing the liquid level measurement signal S1 from the differential pressure gauge 11 with the BSF 22 is such that the frequency of the noise source vibration is near the erase center frequency of the BSF 22. The case is getting smaller.

図２３は、貯液タンク３内の液位が変化した際のノイズ除去後液位計測信号Ｓ４の時間変化を貯液タンク３における実液位の時間変化とともに示している。これに見られるように、液位制御システム２１では、ＢＳＦ２２により液位計測信号Ｓ１からノイズが除去され、図１５の液位制御システム２に比べてノイズのレベルが低下している。そしてそのノイズ除去性は、ローパスフィルタ方式よりも優れており、しかもノイズ除去後液位計測信号Ｓ４が貯液タンク３における実際液位の変化に対してほとんど遅れていない。 FIG. 23 shows the time change of the liquid level measurement signal S4 after noise removal when the liquid level in the liquid storage tank 3 is changed, together with the time change of the actual liquid level in the liquid storage tank 3. As can be seen, in the liquid level control system 21, noise is removed from the liquid level measurement signal S1 by the BSF 22, and the noise level is lower than that in the liquid level control system 2 of FIG. The noise removal performance is superior to that of the low-pass filter system, and the liquid level measurement signal S4 after noise removal is hardly delayed with respect to the actual liquid level change in the liquid storage tank 3.

したがってバンドストップフィルタ方式は、液体４ｐの振動に起因するノイズ（これは上述のように本来の信号と周期が近接している）についても、ＢＳＦ２２の消去中心帯域を十分に狭くすることで、有効性の高いノイズ対策になるといえる。しかしバンドストップフィルタ方式では、ノイズ源振動の周波数変化への対応問題がある。すなわちＢＳＦ２２の消去中心帯域が固定的であることから、ノイズ源振動の周波数が何らかの理由により変化した場合に、ノイズの帯域が狭い消去中心帯域から外れてＢＳＦ２２がノイズ除去能を発揮できなくなるという問題である。これについては、ＢＳＦ２２の消去中心帯域をノイズ源振動の周波数変化に応じて調節できるようにすることで対応可能であるが、それにはノイズ源振動の周波数の常時的な監視が必要となり、液位制御システム２１の構造などが複雑化し、またシステム管理が煩雑になってしまうといった問題を招く。一方、ＢＳＦ２２の消去中心帯域を広くすると、ノイズ源振動の周波数変化への対応性を高めることができるものの、ノイズ除去性や即応性が低下するという問題を招く。こうしたことからバンドストップフィルタ方式も十分なノイズ対策とならない。 Therefore, the band stop filter method is effective by sufficiently narrowing the erasure center band of the BSF 22 even with respect to noise caused by the vibration of the liquid 4p (which has a period close to that of the original signal as described above). It can be said that this is a highly noise countermeasure. However, the band stop filter method has a problem of dealing with the frequency change of the noise source vibration. That is, since the erasure center band of the BSF 22 is fixed, when the frequency of the noise source vibration changes for some reason, the noise band deviates from the narrow erasure center band and the BSF 22 cannot exhibit the noise removal capability. It is. This can be dealt with by allowing the elimination center band of the BSF 22 to be adjusted according to the frequency change of the noise source vibration. However, this requires constant monitoring of the frequency of the noise source vibration. The structure of the control system 21 is complicated, and the system management becomes complicated. On the other hand, if the erasure center band of the BSF 22 is widened, it is possible to improve the response to the frequency change of the noise source vibration, but this causes a problem that the noise removability and responsiveness are lowered. For this reason, the band stop filter method is not a sufficient noise countermeasure.

ここで、状態量計測信号からフィルタなどによりノイズを除去する技術としては、例えば特許文献１や特許文献２に開示の例が知られている。 Here, as a technique for removing noise from a state quantity measurement signal by a filter or the like, examples disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, for example, are known.

特開２００７−１２９４０８号公報JP 2007-129408 A 特開２００４−１５０８８３号公報JP 2004-150883 A

本発明は、状態量計測信号についてのノイズ対策における上述のような従来の事情を背景になされてものであり、状態量計測信号に重畳している持続性ノイズについて、より効果的なノイズ対策を可能とする持続性ノイズ除去装置の提供を課題としている。 The present invention is made in the background of the above-described conventional situation in noise countermeasures for state quantity measurement signals, and more effective noise countermeasures are provided for persistent noise superimposed on the state quantity measurement signals. It is an object to provide a continuous noise removal device that can be used.

上述のように状態量計測信号に重畳するノイズにはノイズ源振動起因の持続性ノイズがあり、この持続性ノイズが特に問題である。したがってノイズ対策としては、持続性ノイズの除去が特に重要となる。状態量計測信号に重畳する持続性ノイズは、上述の例のように定周期性である場合が一般的である。こうした持続性ノイズの特性に着目する。またそれとともに、特開昭６０−３３７５４号公報に開示の例のような位相同期回路（Phase-locked loop：ＰＬＬ）の機能性に着目する。 As described above, noise superimposed on the state quantity measurement signal includes persistent noise caused by noise source vibration, and this persistent noise is a particular problem. Therefore, removal of persistent noise is particularly important as a noise countermeasure. In general, the persistent noise superimposed on the state quantity measurement signal is regularly periodic as in the above-described example. Focus on these persistent noise characteristics. At the same time, attention is paid to the functionality of a phase-locked loop (PLL) as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-33754.

ＰＬＬは、位相比較手段（通常は位相比較器として構成される）、位相補償手段（通常はループフィルタとして構成される）、および電圧制御発振手段（通常は電圧制御発振器として構成される）を含んでなり、入力信号と周波数が同じで位相が同期した信号を発振する。こうしたＰＬＬの機能性は、状態量計測信号における持続性ノイズの定周期性と考え合わせると、その持続性ノイズをより鋭敏に除去するノイズ除去手段として活用することが可能である。すなわちＰＬＬは、入力信号の特定成分についての信号を生成するように機能させることができ、この機能により、定周期性であり、しかも本来の信号と周期が近接している持続性ノイズをそれが重畳している状態量計測信号からきわめて鋭敏に除去することが可能になるということである。 The PLL includes phase comparison means (usually configured as a phase comparator), phase compensation means (usually configured as a loop filter), and voltage controlled oscillation means (usually configured as a voltage controlled oscillator). It oscillates a signal whose frequency is the same as the input signal and whose phase is synchronized. The functionality of the PLL can be used as a noise removal means that removes the persistent noise more sharply when combined with the periodicity of the persistent noise in the state quantity measurement signal. In other words, the PLL can function to generate a signal for a specific component of the input signal, and this function makes it possible to generate persistent noise that has a constant periodicity and a period close to that of the original signal. This means that it becomes possible to remove the superposed state quantity measurement signal very sensitively.

本発明は以上のような知見に基づいており、上記課題を解決するために、計測対象の状態量を計測する計測手段が出力する状態量計測信号から当該状態量計測信号に重畳している持続性のノイズを除去する持続性ノイズ除去装置において、前記ノイズに周波数と位相が同じである信号をノイズ波形信号として生成するノイズ波形信号生成手段、前記ノイズについて振幅を検出するノイズ振幅検出手段、前記ノイズ波形信号に前記ノイズ振幅を乗算してノイズ除去用信号を生成するノイズ除去用信号生成手段、および前記状態量計測信号から前記ノイズ除去用信号を減算してノイズ処理済信号を生成するノイズ処理済信号生成手段を備えていることを特徴としている。 The present invention is based on the knowledge as described above, and in order to solve the above-described problem, the state quantity measurement signal output from the measurement unit that measures the state quantity of the measurement target is continuously superimposed on the state quantity measurement signal. A noise waveform signal generating means for generating a signal having the same frequency and phase as the noise as a noise waveform signal; a noise amplitude detecting means for detecting an amplitude of the noise ; Noise removing signal generating means for generating a noise removing signal by multiplying the noise waveform signal by the noise amplitude, and noise for generating a noise processed signal by subtracting the noise removing signal from the state quantity measurement signal It is characterized by comprising processed signal generation means.

上記のような持続性ノイズ除去装置におけるノイズ波形信号生成手段は、上述のようにＰＬＬ構成を基本とすることになる。したがって本発明では、上記のような持続性ノイズ除去装置について、そのノイズ波形信号生成手段は、位相比較手段として位相比較器、位相補償手段としてループフィルタ、および電圧制御発振手段として電圧制御発振器を含むものとし、位相補償手段は、比例演算手段と積分演算手段を含み、さらに微分演算手段を含む比例積分微分制御方式とされることを特徴としている。また、ノイズ振幅検出手段は、ハイパスフィルタ、整流回路、および平滑回路を有することを特徴としている。 The noise waveform signal generating means in the persistent noise removing apparatus as described above is based on the PLL configuration as described above. Therefore, in the present invention, the noise waveform signal generating means of the above-described persistent noise removing apparatus includes a phase comparator as the phase comparing means , a loop filter as the phase compensating means , and a voltage controlled oscillator as the voltage controlled oscillating means. The phase compensation means includes a proportional operation means and an integral operation means, and further is a proportional integral differential control system including a differential operation means . Further, the noise amplitude detection means has a high-pass filter, a rectifier circuit, and a smoothing circuit.

このように、位相補償手段を比例積分微分制御方式にして機能性を向上させることにより、除去対象の持続性ノイズに位相の急激な変化を生じた場合でも、十分な応答性を確保することができるようになり、ノイズ除去性を高めることができる。 In this way, by making the phase compensation means a proportional-integral-derivative control system and improving its functionality, it is possible to ensure sufficient responsiveness even when a sudden phase change occurs in the persistent noise to be removed. As a result, noise eliminability can be improved.

また本発明では、上記のような持続性ノイズ除去装置について、そのノイズ波形信号生成手段における電圧制御発振手段は、前記ノイズに位相が同じである正弦波を前記ノイズに同期させて１周期分発生するワンショット正弦波発生手段を含むものとしている。 Further, in the present invention, the voltage controlled oscillation means in the noise waveform signal generating means for the persistent noise removing apparatus as described above generates a sine wave having the same phase as the noise for one period. One-shot sine wave generating means is included.

このようにすることにより、ノイズ波形信号の生成に際してノイズへの位相の同期化処理を不要にすることができる。このため、除去対象の持続性ノイズに位相の急激な変化を生じた場合の応答性を改善でき、ノイズ除去性を高めることができる。 By doing so, it is possible to eliminate the process of synchronizing the phase with noise when generating the noise waveform signal. For this reason, it is possible to improve the responsiveness when a sudden phase change occurs in the continuous noise to be removed, and to improve the noise eliminability.

また本発明では、上記のような持続性ノイズ除去装置について、そのノイズ波形信号生成手段は、前記ノイズの振幅の最大値と前記ノイズの微分値の最大値から演算することで前記ノイズ振幅を検出するようにするものとしている。 In the present invention, the noise waveform signal generating means detects the noise amplitude by calculating from the maximum value of the amplitude of the noise and the maximum value of the differential value of the noise. I am trying to do that.

このようにすることにより、ノイズ振幅の検出における時間遅れをより少なくすることができ、これにより除去対象の持続性ノイズに振幅の急激な変化を生じた場合の応答性を改善することができ、ノイズ除去性を高めることができる。 By doing so, it is possible to reduce the time delay in the detection of the noise amplitude, thereby improving the responsiveness when a sudden change in amplitude occurs in the persistent noise to be removed, Noise eliminability can be improved.

以上のような持続性ノイズ除去装置は、これをプラントなどにおける制御／監視システムに適用することで、その効用をより効果的に発揮させることができる。そこで本発明では、計測対象の状態量を計測する計測手段で得られる状態量計測結果に基づいて制御や監視を行うようになっている制御／監視システムについて、上記のような持続性ノイズ除去装置を備えさせるものとしている。 The persistent noise removing apparatus as described above can exert its utility more effectively by applying it to a control / monitoring system in a plant or the like. Therefore, in the present invention, a continuous noise removing apparatus as described above is used for a control / monitoring system that performs control and monitoring based on a state quantity measurement result obtained by a measuring unit that measures a state quantity to be measured. It is supposed to be equipped with.

また上記のような持続性ノイズ除去装置は、上述の例のような液位制御システムに対して特に有効である。そこで本発明では、上記のような制御／監視システムについて、前記計測対象の状態量として、貯液タンクに貯留された液体の液位を含むものとしている。 Further, the continuous noise removing device as described above is particularly effective for the liquid level control system as in the above-described example. Therefore, in the present invention, the control / monitoring system as described above includes the liquid level stored in the liquid storage tank as the state quantity to be measured.

以上のような本発明によれば、状態量計測信号に重畳している持続性ノイズについて、より効果的なノイズ対策が可能となる。 According to the present invention as described above, more effective noise countermeasures can be taken for the persistent noise superimposed on the state quantity measurement signal.

以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１に、第１の実施形態による液位制御システム３１とそこにおける液位計測システム３２の構成を模式化して示す。液位制御システム３１は、その基本的に構成として、上述した図１５の液位制御システム２と同様である。したがって液位制御システム２と共通する要素について、図１５におけるのと同一の符号を付して示し、それらについての説明は省略する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described. In FIG. 1, the structure of the liquid level control system 31 by 1st Embodiment and the liquid level measurement system 32 in there is shown typically. The liquid level control system 31 is basically the same in configuration as the liquid level control system 2 of FIG. 15 described above. Therefore, elements common to the liquid level control system 2 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 15, and description thereof will be omitted.

液位計測システム３２は、差圧計１１から制御装置１３に液位計測信号Ｓ１を伝送する信号ラインに持続性ノイズ除去装置３３が設けられている。持続性ノイズ除去装置３３は、液位計測信号Ｓ１からノイズの成分を抽出するノイズ成分抽出手段として機能するＨＰＦ（ハイパスフィルタ）３４、ノイズ波形信号生成手段として機能するＰＬＬ（Phase-locked loop：位相同期回路）３５、ノイズ振幅検出手段として機能するレベル検出器３６、ノイズ除去用信号生成手段として機能する乗算器３７、およびノイズ処理済信号生成手段として機能する減算器３８を備えてなる。 In the liquid level measurement system 32, a persistent noise removal device 33 is provided on a signal line for transmitting the liquid level measurement signal S <b> 1 from the differential pressure gauge 11 to the control device 13. The persistent noise removal device 33 includes an HPF (High Pass Filter) 34 that functions as a noise component extraction unit that extracts a noise component from the liquid level measurement signal S1, and a PLL (Phase-locked loop) that functions as a noise waveform signal generation unit. Synchronization circuit) 35, a level detector 36 functioning as noise amplitude detecting means, a multiplier 37 functioning as noise removing signal generating means, and a subtractor 38 functioning as noise processed signal generating means.

図２に、ＰＬＬ３５の構成をＨＰＦ３４との関係で示す。ＰＬＬ３５は、位相比較手段として機能する位相比較器３９、位相補償手段として機能するループフィルタ４０、および電圧制御発振手段として機能する電圧制御発振器４１を含む。 FIG. 2 shows the configuration of the PLL 35 in relation to the HPF 34. The PLL 35 includes a phase comparator 39 that functions as phase comparison means, a loop filter 40 that functions as phase compensation means, and a voltage control oscillator 41 that functions as voltage control oscillation means.

ＰＬＬ３５の前段に設けられたＨＰＦ３４は、液位計測信号Ｓ１からノイズの成分を大まかに抽出し、粗ノイズ信号Ｓ１１を生成する。したがってＨＰＦ３４の通過帯域は、液位計測信号Ｓ１に重畳するノイズの周波数程度、より具体的には液位計測システム３２で通常的に発生するノイズ源振動の周波数程度することになる。ＰＬＬ３５は、この粗ノイズ信号Ｓ１１を入力信号とし、入力信号のＨＰＦ３８による処理、ＨＰＦ３８の出力の位相比較器３９による処理、位相比較器３９の出力のループフィルタ４０による処理、ループフィルタ４０の出力に基づく電圧制御発振器４１での処理という各処理、および電圧制御発振器４１の出力を位相比較器３９にフィードバックするフィードバック制御により、入力信号における特定の成分と周波数が同じで位相が同期した信号をノイズ波形信号Ｓ１２として出力する。このようなＰＬＬ３５の動作原理は周知であることから、それらについての詳しい説明は省略する。ここで、位相比較は、周波数比較でもあり、したがって位相比較器３９は、位相比較に機能するとともに周波数比較にも機能する。 The HPF 34 provided in the preceding stage of the PLL 35 roughly extracts a noise component from the liquid level measurement signal S1, and generates a coarse noise signal S11. Accordingly, the pass band of the HPF 34 is about the frequency of noise superimposed on the liquid level measurement signal S 1, more specifically, the frequency of noise source vibration that is normally generated in the liquid level measurement system 32. The PLL 35 receives the coarse noise signal S11 as an input signal, and processes the input signal by the HPF 38, the process by the phase comparator 39 of the output of the HPF 38, the process by the loop filter 40 of the output of the phase comparator 39, and the output of the loop filter 40. The signal having the same frequency as that of the specific component in the input signal and the phase is synchronized by each process of the processing by the voltage controlled oscillator 41 based on the above and the feedback control that feeds back the output of the voltage controlled oscillator 41 to the phase comparator 39. Output as signal S12. Since the operation principle of the PLL 35 is well known, detailed description thereof will be omitted. Here, the phase comparison is also a frequency comparison. Therefore, the phase comparator 39 functions not only for phase comparison but also for frequency comparison.

図３に、ループフィルタ４０の構成を示す。ループフィルタ４０は、比例積分制御器と機能的に同等で、その比例積分制御機能によりＰＬＬ３５でのフィードバックループで必要となる位相補償を行う。そのためループフィルタ４０は、比例器４３と積分器４４を有しており、位相比較器３９からの出力信号を入力信号とし、その入力信号を比例器４３と積分器４４それぞれで演算し、その結果を加算器４５で加算して出力信号を生成し、それを電圧制御発振器４１に入力させる。ここで、ＰＬＬ３５が出力するノイズ波形信号Ｓ１２の位相や周波数が液位計測信号Ｓ１に対して迅速かつ安定的に応答する必要があることから、ループフィルタ４０に設定する制御定数は、両条件を満たす折衷値にする。 FIG. 3 shows the configuration of the loop filter 40. The loop filter 40 is functionally equivalent to a proportional-integral controller, and performs phase compensation necessary for a feedback loop in the PLL 35 by the proportional-integral control function. Therefore, the loop filter 40 has a proportional unit 43 and an integrator 44. The output signal from the phase comparator 39 is used as an input signal, and the input signal is calculated by the proportional unit 43 and the integrator 44, respectively. Are added by the adder 45 to generate an output signal, which is input to the voltage controlled oscillator 41. Here, since the phase and frequency of the noise waveform signal S12 output from the PLL 35 needs to respond quickly and stably to the liquid level measurement signal S1, the control constant set in the loop filter 40 satisfies both conditions. Use a compromise value that meets the requirements.

図４に、レベル検出器３６の構成を示す。レベル検出器３６は、ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）４６、整流回路４７、および平滑回路４８を有している。そしてＨＰＦ４６により入力信号である液位計測信号Ｓ１から直流成分や超低周波成分を除去した後、整流回路４７と平滑回路４８で順次処理し、これにより液位計測信号Ｓ１に重畳のノイズについてノイズ振幅信号Ｓ１３を生成する。なお、ＨＰＦ４６は、その機能をＨＰＦ３４に負わせるようにすることで省略することが可能である。 FIG. 4 shows the configuration of the level detector 36. The level detector 36 includes an HPF (High Pass Filter) 46, a rectifier circuit 47, and a smoothing circuit 48. The HPF 46 removes a direct current component and an ultra-low frequency component from the liquid level measurement signal S1, which is an input signal, and then sequentially processes them by the rectifier circuit 47 and the smoothing circuit 48. An amplitude signal S13 is generated. The HPF 46 can be omitted by giving the HPF 34 its function.

図５に、液位計測システム３２の動作の説明のために、差圧計１１、ＰＬＬ３５、レベル検出器３６、乗算器３７、および減算器３８それぞれの出力信号の時間変化を示す。貯液タンク３に対する液体４の注入や排出などで貯液タンク３の液位が変化すると、その液位変化に液位計測用配管８での液位が追従する過程で液位計測用配管８の液体４ｐに振動を生じる。また、貯液タンク３に対する液体４の注入や排出あるいは貯液タンク３に加わる振動などで貯液タンク３の液体４の液面が傾くと、スロッシング現象と呼ばれる現象として、液体４に振動を生じ、これに伴って液位計測用配管８の液体４ｐにも振動を生じる。そしてこうした液体４ｐの振動がノイズ源振動となって液位計測信号Ｓ１に持続性ノイズが重畳する（図５の（１））。 FIG. 5 shows temporal changes in output signals of the differential pressure gauge 11, the PLL 35, the level detector 36, the multiplier 37, and the subtractor 38 for explaining the operation of the liquid level measurement system 32. When the liquid level of the liquid storage tank 3 changes due to the injection or discharge of the liquid 4 to or from the liquid storage tank 3, the liquid level measurement pipe 8 is in the process in which the liquid level in the liquid level measurement pipe 8 follows the liquid level change. The liquid 4p is vibrated. Further, when the liquid surface of the liquid 4 in the liquid storage tank 3 is tilted due to injection or discharge of the liquid 4 to the liquid storage tank 3 or vibration applied to the liquid storage tank 3, the liquid 4 is vibrated as a phenomenon called a sloshing phenomenon. Accordingly, the liquid 4p in the liquid level measurement pipe 8 also vibrates. Such vibration of the liquid 4p becomes noise source vibration, and persistent noise is superimposed on the liquid level measurement signal S1 ((1) in FIG. 5).

ＰＬＬ３５は、ＨＰＦ３４からの粗ノイズ信号Ｓ１１を入力とし、図５の（２）に示すように、液位計測信号Ｓ１に重畳のノイズと周波数が同じで位相が同期したノイズ波形信号Ｓ１２を出力する。レベル検出器３６は、液位計測信号Ｓ１を入力とし、図１２の（３）に示すノイズ振幅信号Ｓ１３を生成して出力する。乗算器３７は、ＰＬＬ３５からのノイズ波形信号Ｓ１２とレベル検出器３６からのノイズ振幅信号Ｓ１３を乗算し、図１２の（４）に示すノイズ除去用信号Ｓ１４を生成して出力する。減算器３８は、液位計測信号Ｓ１からノイズ除去用信号Ｓ１４を減算し、図１２の（５）に示すノイズ処理済信号Ｓ１５を生成して出力する。 The PLL 35 receives the coarse noise signal S11 from the HPF 34, and outputs a noise waveform signal S12 having the same frequency and the same phase as the noise superimposed on the liquid level measurement signal S1, as shown in (2) of FIG. . The level detector 36 receives the liquid level measurement signal S1, and generates and outputs a noise amplitude signal S13 shown in (3) of FIG. The multiplier 37 multiplies the noise waveform signal S12 from the PLL 35 and the noise amplitude signal S13 from the level detector 36 to generate and output a noise removal signal S14 shown in (4) of FIG. The subtractor 38 subtracts the noise removal signal S14 from the liquid level measurement signal S1, and generates and outputs a noise processed signal S15 shown in (5) of FIG.

以上のような持続性ノイズ除去装置３３で得られるノイズ処理済信号Ｓ１５には、上述のようなノイズ源振動によるノイズの重畳が実質的にないといえる。またノイズ処理済信号Ｓ１５は、大きな遅れを伴うこともない。つまり液位計測システム３２では、持続性ノイズ除去装置３３により、きわめて効果的なノイズ除去がなされているということである。このため液位制御システム３１では、より高精度な制御を安定的に行うことが可能となる。なお、本実施形態では持続性ノイズ除去装置３３を制御装置１３の前段に設けているが、制御装置１３と調節弁７の間に持続性ノイズ除去装置３３を設けるようにしても機能的には同等である。 It can be said that the noise-processed signal S15 obtained by the persistent noise removing apparatus 33 as described above is substantially free from noise superposition due to the noise source vibration as described above. Further, the noise processed signal S15 is not accompanied by a large delay. In other words, in the liquid level measurement system 32, extremely effective noise removal is performed by the continuous noise removal device 33. For this reason, in the liquid level control system 31, it becomes possible to perform more highly accurate control stably. In the present embodiment, the continuous noise removing device 33 is provided in the preceding stage of the control device 13, but functionally even if the continuous noise removing device 33 is provided between the control device 13 and the control valve 7. It is equivalent.

次に、第２の実施形態について説明する。上述のようにループフィルタ４０では、ＰＬＬ３５が出力するノイズ波形信号Ｓ１２の位相や周波数が液位計測信号Ｓ１に対して迅速かつ安定的に応答するという条件を満たすような折衷値としてその制御定数が設定される。そのため液位計測信号Ｓ１に重畳のノイズの周波数や位相が急激に変化した場合にノイズ波形信号Ｓ１２に応答の遅れを生じることがある。第２の実施形態は、このことについて改善を図るもので、その他の構成については第１の実施形態におけるそれらと同様である。ここで、ノイズの周波数や位相の急激な変化は、例えばノイズ源振動が貯液タンク３や液位計測用配管８に生じている状態で新たな振動原因が加わって、それまでのノイズ源振動とは周波数や位相の異なるノイズ源振動を発生するなどして生じ、特に位相について急激な変化を生じる場合が多い。 Next, a second embodiment will be described. As described above, in the loop filter 40, the control constant is set as a compromise value that satisfies the condition that the phase and frequency of the noise waveform signal S12 output from the PLL 35 respond quickly and stably to the liquid level measurement signal S1. Is set. Therefore, when the frequency or phase of noise superimposed on the liquid level measurement signal S1 changes abruptly, a response delay may occur in the noise waveform signal S12. The second embodiment is intended to improve this, and the other configurations are the same as those in the first embodiment. Here, a sudden change in the frequency or phase of the noise is caused by, for example, a new vibration cause added in a state in which the noise source vibration is generated in the liquid storage tank 3 or the liquid level measurement pipe 8, and the noise source vibration up to that time. Occurs due to the generation of noise source vibrations having different frequencies and phases, and in particular, there is often a sudden change in the phase.

図６に、第２の実施形態におけるループフィルタ５１の構成を示す。ループフィルタ５１は、第１の実施形態におけるループフィルタ４０が比例積分制御方式であったのに対し、比例積分微分制御方式としている。すなわちループフィルタ５１は、比例器４３と積分器４４を有するのに加えて微分器５２を有しており、図２の位相比較器３９からの出力信号を入力信号とし、その入力信号を比例器４３、積分器４４、微分器５２のそれぞれで演算し、その結果を加算器４５で加算して出力信号を生成し、それを電圧制御発振器４１に入力させる。 FIG. 6 shows the configuration of the loop filter 51 in the second embodiment. The loop filter 51 is a proportional integral derivative control method, whereas the loop filter 40 in the first embodiment is a proportional integral control method. That is, the loop filter 51 has a differentiator 52 in addition to the proportional unit 43 and the integrator 44, and the output signal from the phase comparator 39 in FIG. 2 is used as an input signal, and the input signal is used as the proportional unit. 43, the integrator 44 and the differentiator 52, and the result is added by an adder 45 to generate an output signal, which is input to the voltage controlled oscillator 41.

このように比例積分微分制御方式としてことにより、ノイズの周波数や位相に急激な変化を生じても、微分機能の働きにより、ＰＬＬ３５からのノイズ波形信号Ｓ１２の周波数や位相を迅速に追従させることができ、したがってノイズ波形信号Ｓ１２の応答の遅れについて改善することができ、より効果的なノイズ除去が可能となる。 As described above, the proportional integral differential control method allows the frequency and phase of the noise waveform signal S12 from the PLL 35 to be quickly followed by the action of the differential function even if a sudden change occurs in the noise frequency or phase. Therefore, the response delay of the noise waveform signal S12 can be improved, and more effective noise removal can be achieved.

次に、第３の実施形態について説明する。ＰＬＬ３５における電圧制御発振器４１は、その発振信号の周波数を入力電圧に応じて変化させるようになっているが、発振信号の位相を液位計測信号Ｓ１に重畳のノイズの位相に一致させるよう動作をそれ自身で積極的になすものではない。このため、液位計測信号Ｓ１に重畳のノイズの位相や周波数が変化した場合、その変化に追従するのに数周期分の時間を要する。このような追従の遅れは、ノイズの周期が数秒〜十数秒程度といった長周期である場合には大きな影響を及ぼす。第３の実施形態は、第１の実施形態における電圧制御発振器４１の機能を改善することで上記のような追従遅れの改善を図るもので、その他の構成については第１の実施形態におけるそれらと同様である。 Next, a third embodiment will be described. The voltage-controlled oscillator 41 in the PLL 35 changes the frequency of the oscillation signal in accordance with the input voltage, but operates so as to match the phase of the oscillation signal with the phase of the noise superimposed on the liquid level measurement signal S1. It is not something that you do on your own. For this reason, when the phase or frequency of the noise superimposed on the liquid level measurement signal S1 changes, it takes time for several cycles to follow the change. Such follow-up delay has a significant effect when the period of the noise is a long period of about several seconds to several tens of seconds. In the third embodiment, the function of the voltage controlled oscillator 41 in the first embodiment is improved to improve the follow-up delay as described above, and other configurations are the same as those in the first embodiment. It is the same.

図７に、第３の実施形態における電圧制御発振器５３の構成を示し、図８に、電圧制御発振器５３における各機能要素からの出力信号の時間変化を示す。電圧制御発振器５３は、ＨＰＦ５４、第１波形整形回路５５、微分回路５６、整流回路５７、ワンショット正弦波発生回路５８、第２波形整形回路５９、減算器（位相差演算器）６０、積分回路６１、積算器６２、および加算器６３を含んでいる。 FIG. 7 shows the configuration of the voltage controlled oscillator 53 in the third embodiment, and FIG. 8 shows the time change of the output signal from each functional element in the voltage controlled oscillator 53. The voltage controlled oscillator 53 includes an HPF 54, a first waveform shaping circuit 55, a differentiation circuit 56, a rectification circuit 57, a one-shot sine wave generation circuit 58, a second waveform shaping circuit 59, a subtracter (phase difference calculator) 60, and an integration circuit. 61, an integrator 62, and an adder 63 are included.

ＨＰＦ５４は、図２のループフィルタ４０または図６のループフィルタ５１からの出力信号を入力信号Ｘ１とし、これを処理して信号Ｘ２を出力する。第１波形整形回路５５は、信号Ｘ２を入力とし、信号Ｘ２の信号が正の場合は１、負の場合は０となるように演算し、信号Ｘ３を出力する。微分回路５６は、信号Ｘ３を微分して信号Ｘ４を出力する。整流回路５７は、信号Ｘ４を入力とし、信号Ｘ４の値が正の場合のみ１となるよう信号Ｘ５を出力する。 The HPF 54 uses the output signal from the loop filter 40 of FIG. 2 or the loop filter 51 of FIG. 6 as the input signal X1, processes this, and outputs a signal X2. The first waveform shaping circuit 55 takes the signal X2 as an input, calculates 1 when the signal X2 is positive, and 0 when it is negative, and outputs a signal X3. The differentiation circuit 56 differentiates the signal X3 and outputs a signal X4. The rectifier circuit 57 receives the signal X4 and outputs the signal X5 so as to be 1 only when the value of the signal X4 is positive.

ワンショット正弦波発生回路５８は、ワンショット正弦波発生手段であり、液位計測信号Ｓ１に重畳のノイズに位相が同じである正弦波をそのノイズに同期させて１周期分発生する。具体的にはワンショット正弦波発生回路５８は、信号Ｘ５を入力とし、信号Ｘ５が１になったタイミングで正弦波を１周期分、信号Ｘ６として出力する。またワンショット正弦波発生回路５８は、後述する加算器６３からの信号Ｘ１１も入力し、この信号Ｘ１１の値を基にして１周期分の正弦波の周期を設定する。 The one-shot sine wave generation circuit 58 is a one-shot sine wave generation means, and generates one cycle of a sine wave having the same phase as the noise superimposed on the liquid level measurement signal S1. Specifically, the one-shot sine wave generation circuit 58 receives the signal X5, and outputs the sine wave for one cycle as the signal X6 at the timing when the signal X5 becomes 1. The one-shot sine wave generation circuit 58 also receives a signal X11 from an adder 63, which will be described later, and sets the period of one sine wave based on the value of this signal X11.

第２波形整形回路５９は、信号Ｘ６を入力とし、信号Ｘ６の信号が正の場合は１、負の場合は０となるように演算し、信号Ｘ７を出力する。減算器６０は、信号Ｘ３から信号Ｘ７の値を減じ、信号Ｘ８を出力する。ここで、液位計測信号Ｓ１に重畳のノイズの周期が本発振回路の周期に対して長い場合には、その周期の差分の時間だけ＋１のパルスが出力される。逆に、液位計測信号Ｓ１に重畳のノイズの周期が本発振回路の周期に対して短い場合には、その周期の差分の時間だけ−１のパルスが出力される。 The second waveform shaping circuit 59 receives the signal X6, calculates 1 when the signal X6 is positive, and 0 when it is negative, and outputs a signal X7. The subtractor 60 subtracts the value of the signal X7 from the signal X3 and outputs a signal X8. Here, when the period of the noise superimposed on the liquid level measurement signal S1 is longer than the period of the oscillation circuit, a pulse of +1 is output for the time of the difference between the periods. On the contrary, when the period of noise superimposed on the liquid level measurement signal S1 is shorter than the period of the oscillation circuit, a pulse of −1 is output for the time of the difference between the periods.

積分回路６１は、信号Ｘ８を入力とし、信号Ｘ８を積分して信号Ｘ９を出力する。これにより、信号Ｘ９の値が周期の差分に比例することになる。また積分回路６１は、信号Ｘ５も入力し、信号Ｘ５が１になった場合には、積分値をゼロにリセットする。積算器６２は、信号Ｘ９を入力とし、信号Ｘ５が１の場合のみ積算演算を実施し、信号Ｘ１０を出力する。加算器６３は、信号Ｘ１０にバイアス値を加算し、信号Ｘ１１を出力する。なお、信号Ｘ１１のレベルは、電圧制御発振器５３の発振周波数の逆数、つまり周期に対応する。また、電圧制御発振器５３の発振周波数については、貯液タンク３や液位計測用配管８での液体４や液体４ｐの振動とは明らかに異なる振動との混同を回避するため、上限と下限を設定する。 The integration circuit 61 receives the signal X8, integrates the signal X8, and outputs a signal X9. As a result, the value of the signal X9 is proportional to the period difference. The integration circuit 61 also receives the signal X5, and resets the integration value to zero when the signal X5 becomes 1. The integrator 62 receives the signal X9, performs an integration operation only when the signal X5 is 1, and outputs a signal X10. The adder 63 adds a bias value to the signal X10 and outputs a signal X11. The level of the signal X11 corresponds to the reciprocal of the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 53, that is, the cycle. The oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 53 has an upper limit and a lower limit in order to avoid confusion with vibrations that are clearly different from the vibrations of the liquid 4 and the liquid 4p in the liquid storage tank 3 and the liquid level measurement pipe 8. Set.

以上のように本実施形態の電圧制御発振器５３は、ワンショット正弦波発生手段であるワンショット正弦波発生回路５８で発生させた１周期分の正弦波を利用してノイズ波形信号Ｓ１２を発振する。このようなワンショット正弦波方式で発振を行う電圧制御発振器５３を用いた位相同期処理構造では、液位計測信号Ｓ１に重畳のノイズに対する位相合せが実質的に不要となり、周波数合わせだけで済む。したがって、追従遅れについて効果的に改善することができ、このことで高い応答性を実現でき、ノイズ除去性をさらに高めることができる。 As described above, the voltage controlled oscillator 53 of the present embodiment oscillates the noise waveform signal S12 using the sine wave for one cycle generated by the one-shot sine wave generation circuit 58 which is a one-shot sine wave generation means. . In such a phase-locked processing structure using the voltage controlled oscillator 53 that oscillates by the one-shot sine wave method, phase alignment for noise superimposed on the liquid level measurement signal S1 is substantially unnecessary, and only frequency alignment is required. Therefore, it is possible to effectively improve the follow-up delay, thereby realizing high responsiveness and further improving noise eliminability.

ここで、電圧制御発振器５３の上述のような構成は、ワンショット正弦波方式の発振として特に好ましい形態の１つであるものの、これに限られるものでない。要は、ワンショット正弦波発生手段で発生させる１周期分の正弦波を利用してノイズ波形信号を発振することができればよく、そうした発振器には適宜の構成を与えることができる。 Here, the above-described configuration of the voltage-controlled oscillator 53 is one of the particularly preferable forms as the one-shot sine wave type oscillation, but is not limited thereto. In short, it is sufficient that the noise waveform signal can be oscillated using a sine wave for one cycle generated by the one-shot sine wave generating means, and an appropriate configuration can be given to such an oscillator.

次に、第４の実施形態について説明する。第１の実施形態における図５のレベル検出器３６は、ＨＰＦ４６、整流回路４７、平滑回路４８で構成されている。こうしたレベル検出器３６における平滑回路４８は、時間遅れという特性を有している。このため液位計測信号Ｓ１に重畳のノイズの位相や周波数が変化した場合に、それへの追従に遅れを生じる。このような追従の遅れは、ノイズの周期が数秒〜十数秒程度といった長周期である場合には大きな影響を及ぼす。第４の実施形態は、第１の実施形態におけるレベル検出器３６の機能を改善することで上記のような追従遅れの改善を図るもので、その他の構成については第１の実施形態ないし第３の実施形態におけるそれらと同様である。 Next, a fourth embodiment will be described. The level detector 36 shown in FIG. 5 according to the first embodiment includes an HPF 46, a rectifier circuit 47, and a smoothing circuit 48. The smoothing circuit 48 in the level detector 36 has a characteristic of time delay. For this reason, when the phase or frequency of the noise superimposed on the liquid level measurement signal S1 changes, a delay occurs in following the change. Such follow-up delay has a significant effect when the period of the noise is a long period of about several seconds to several tens of seconds. The fourth embodiment improves the follow-up delay as described above by improving the function of the level detector 36 in the first embodiment, and the other configurations are the first to third embodiments. It is the same as those in the embodiment.

図９に、第４の実施形態におけるレベル検出器６５の構成を示し、図１０に、レベル検出器６５における各機能要素からの出力信号の時間変化を示す。レベル検出器６５は、ＨＰＦ６６、第１ゼロ通過判定回路６７、微分回路６８、第１絶対値演算回路６９、乗算器７０、第１サンプルホールド回路７１、第１スイッチ７２、第２ゼロ通過判定回路７３、第２絶対値演算回路７４、第２サンプルホールド回路７５、第２スイッチ７６、および第３スイッチ７７を含んでいる。 FIG. 9 shows a configuration of the level detector 65 in the fourth embodiment, and FIG. 10 shows a time change of an output signal from each functional element in the level detector 65. The level detector 65 includes an HPF 66, a first zero passage determination circuit 67, a differentiation circuit 68, a first absolute value calculation circuit 69, a multiplier 70, a first sample hold circuit 71, a first switch 72, and a second zero passage determination circuit. 73, a second absolute value calculation circuit 74, a second sample hold circuit 75, a second switch 76, and a third switch 77.

ＨＰＦ６６は、液位計測信号Ｓ１を入力信号Ｙ１とし、これを処理して信号Ｙ２を出力する。第１ゼロ通過判定回路６７は、信号Ｙ２についてゼロ通過を判定し、その判定結果として信号Ｙ３を出力する。信号Ｙ３は、信号Ｙ２がゼロ値を通過した際に１となり、それ以外は０となる。微分回路６８は、信号Ｙ２を微分して信号Ｙ４を出力する。第１絶対値演算回路６９は、信号Ｙ４の値の絶対値を取って信号Ｙ５を出力する。乗算器７０は、信号Ｙ５にパルス幅を２πで除した値、つまり角周波数を乗じることで信号Ｙ６を出力する。なお、この場合のパルス幅には、第３の実施形態における電圧制御発振器５３で得られる信号Ｘ１１（図７）を用いる。 The HPF 66 uses the liquid level measurement signal S1 as an input signal Y1, processes it, and outputs a signal Y2. The first zero passage determination circuit 67 determines zero passage for the signal Y2, and outputs a signal Y3 as the determination result. The signal Y3 becomes 1 when the signal Y2 passes the zero value, and becomes 0 otherwise. The differentiating circuit 68 differentiates the signal Y2 and outputs a signal Y4. The first absolute value calculation circuit 69 takes the absolute value of the value of the signal Y4 and outputs a signal Y5. The multiplier 70 outputs the signal Y6 by multiplying the signal Y5 by the value obtained by dividing the pulse width by 2π, that is, the angular frequency. Note that the signal X11 (FIG. 7) obtained by the voltage controlled oscillator 53 in the third embodiment is used as the pulse width in this case.

第１サンプルホールド回路７１には、第１スイッチ７２を介して信号Ｙ６が入力する。第１スイッチ７２は、信号Ｙ３が１の場合、つまり信号Ｙ２がゼロ通過の場合にＯＮとなり、信号Ｙ３が０の場合、つまり信号Ｙ２がゼロ通過でない場合にはＯＦＦとなる。したがって第１サンプルホールド回路７１は、信号Ｙ３が１の場合に信号Ｙ６の値を取り込むことで、それまで保持していた値を更新し、一方、信号Ｙ３が０の場合にはそれまでの値を保持し続けるという処理を行いつつ、信号Ｙ７を出力する。 A signal Y 6 is input to the first sample hold circuit 71 via the first switch 72. The first switch 72 is turned on when the signal Y3 is 1, that is, when the signal Y2 passes through zero, and turned off when the signal Y3 is 0, that is, when the signal Y2 does not pass through zero. Therefore, the first sample-and-hold circuit 71 takes in the value of the signal Y6 when the signal Y3 is 1, thereby updating the value held so far, while when the signal Y3 is 0, the previous value is obtained. The signal Y7 is output while performing the process of continuing to hold.

第２ゼロ通過判定回路７３は、信号Ｙ４についてゼロ通過を判定し、その判定結果として信号Ｙ８を出力する。信号Ｙ８は、信号Ｙ４がゼロ値を通過した際に１となり、それ以外は０となる。第２絶対値演算回路７４は、信号Ｙ２の値の絶対値を取って信号Ｙ９を出力する。 The second zero passage determination circuit 73 determines zero passage for the signal Y4 and outputs a signal Y8 as the determination result. The signal Y8 becomes 1 when the signal Y4 passes the zero value, and becomes 0 otherwise. The second absolute value calculation circuit 74 takes the absolute value of the value of the signal Y2 and outputs a signal Y9.

第２サンプルホールド回路７５には、第２スイッチ７６を介して信号Ｙ９が入力する。第２スイッチ７６は、信号Ｙ８が１の場合、つまり信号Ｙ４がゼロ通過の場合にＯＮとなり、信号Ｙ８が０の場合、つまり信号Ｙ４がゼロ通過でない場合にはＯＦＦとなる。したがって第２サンプルホールド回路７５は、信号Ｙ８が１の場合に信号Ｙ９の値を取り込むことで、それまで保持していた値を更新し、一方、信号Ｙ８が０の場合にはそれまでの値を保持し続けるという処理を行いつつ、信号Ｙ１０を出力する。 The signal Y9 is input to the second sample hold circuit 75 via the second switch 76. The second switch 76 is ON when the signal Y8 is 1, that is, when the signal Y4 passes through zero, and is OFF when the signal Y8 is 0, that is, when the signal Y4 does not pass through zero. Therefore, the second sample and hold circuit 75 takes in the value of the signal Y9 when the signal Y8 is 1, thereby updating the value held so far, while when the signal Y8 is 0, the value up to that time is updated. The signal Y10 is output while performing the process of continuing to hold.

第１サンプルホールド回路７１と第２サンプルホールド回路７５それぞれの出力である信号Ｙ７、信号Ｙ１０は、第３スイッチ７７を通じて出力信号Ｙ１１として出力される。第３スイッチ７７は、オルタネート型であり、信号Ｙ３が１の場合には信号Ｙ７側に接続されて保持され、信号Ｙ８が１の場合には信号Ｙ１０側に接続されて保持される。 The signals Y7 and Y10, which are the outputs of the first sample hold circuit 71 and the second sample hold circuit 75, are output as the output signal Y11 through the third switch 77. The third switch 77 is an alternate type, and is connected and held on the signal Y7 side when the signal Y3 is 1, and is connected and held on the signal Y10 side when the signal Y8 is 1.

以上のような本実施形態のレベル検出器６５は、液位計測信号Ｓ１に重畳のノイズの振幅の最大値とそのノイズの微分値の最大値から演算することでノイズ振幅を検出するものであり、液位計測信号Ｓ１に重畳のノイズの周期の半分の時間遅れでその周期の値を検出することができる。したがって、追従遅れについて効果的に改善することができ、このことで高い応答性を実現でき、ノイズ除去性をさらに高めることができる。 The level detector 65 of the present embodiment as described above detects noise amplitude by calculating from the maximum value of the amplitude of noise superimposed on the liquid level measurement signal S1 and the maximum value of the differential value of the noise. The value of the cycle can be detected with a time delay that is half the cycle of the noise superimposed on the liquid level measurement signal S1. Therefore, it is possible to effectively improve the follow-up delay, thereby realizing high responsiveness and further improving noise eliminability.

次に、第５の実施形態について説明する。図１１に、第５の実施形態による液位制御システム８１の構成を模式化して示す。液位制御システム８１は、基本的には第１の実施形態の液位制御システム３１と同様で、第１の液位計測システム８２ａと第２の液位計測システム８２ｂとして２つの液位計測システムが設けられている点で相違している。この他の構成は液位制御システム３１と共通するので、それらの共通要素については、図１におけるのと同一の符号を付して示し、説明を省略する。 Next, a fifth embodiment will be described. FIG. 11 schematically shows the configuration of a liquid level control system 81 according to the fifth embodiment. The liquid level control system 81 is basically the same as the liquid level control system 31 of the first embodiment, and two liquid level measurement systems are used as the first liquid level measurement system 82a and the second liquid level measurement system 82b. Is different in that it is provided. Since this other configuration is common to the liquid level control system 31, those common elements are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 and description thereof is omitted.

第１の液位計測システム８２ａは、第１の液位計測用配管８３ａに第１の差圧計８４ａを設け、第１の差圧計８４ａが出力する第１の液位計測信号Ｓ２１ａを第１の持続性ノイズ除去装置８５ａで処理した後に制御装置１３に入力させる構成とされている。一方、第２の液位計測システム８２ｂは、第１の液位計測用配管８３ａと連通するようにして貯液タンク３に接続された第２の液位計測用配管８６ｂに第２の差圧計８４ｂを設け、第２の差圧計８４ｂが出力する第２の液位計測信号Ｓ２１ｂを第２の持続性ノイズ除去装置８５ｂで処理した後に制御装置１３以外の機器、例えば警報装置（図示を省略）に入力させる構成とされている。 In the first liquid level measurement system 82a, a first differential pressure gauge 84a is provided in the first liquid level measurement pipe 83a, and the first liquid level measurement signal S21a output from the first differential pressure gauge 84a is supplied to the first liquid level measurement system 82a. The processing is performed by the continuous noise removing device 85a and then input to the control device 13. On the other hand, the second liquid level measuring system 82b has a second differential pressure gauge connected to the second liquid level measuring pipe 86b connected to the liquid storage tank 3 so as to communicate with the first liquid level measuring pipe 83a. 84b is provided, and the second liquid level measurement signal S21b output from the second differential pressure gauge 84b is processed by the second continuous noise removing device 85b, and then a device other than the control device 13, such as an alarm device (not shown). It is set as the structure made to input.

以上のような構成にあっては、第１の液位計測用配管８３ａと第２の液位計測用配管８６ｂそれぞれの配管長が異なる。この場合、第１の液位計測用配管８３ａと第２の液位計測用配管８６ｂのそれぞれで発生するノイズ源振動は、周波数が異なる。そして、第１の液位計測用配管８３ａと第２の液位計測用配管８６ｂは、それぞれで発生する周波数の異なったノイズ源振動の影響を互いに受ける。このため、第１の差圧計８４ａからの第１の液位計測信号Ｓ２１ａと第２の差圧計８４ｂからの第２の液位計測信号Ｓ２１ｂには、第１の液位計測システム８２ａと第２の液位計測システム８２ｂそれぞれにおけるノイズ源振動に起因するノイズが重畳することになる。つまり第１の液位計測信号Ｓ２１ａと第２の液位計測信号Ｓ２１ｂには、第１の液位計測システム８２ａと第２の液位計測システム８２ｂそれぞれにおけるノイズ源振動に起因し、それぞれ周波数の異なっている２種類のノイズが重畳することになる。また第１の液位計測信号Ｓ２１ａと第２の液位計測信号Ｓ２１ｂには、第１の液位計測システム８２ａと第２の液位計測システム８２ｂそれぞれに固有なノイズ源振動の高調波成分によるノイズが重畳する場合もある。 In the configuration as described above, the first liquid level measurement pipe 83a and the second liquid level measurement pipe 86b have different pipe lengths. In this case, the noise source vibration generated in each of the first liquid level measurement pipe 83a and the second liquid level measurement pipe 86b has different frequencies. The first liquid level measurement pipe 83a and the second liquid level measurement pipe 86b are mutually affected by noise source vibrations having different frequencies. Therefore, the first liquid level measurement signal S21a from the first differential pressure gauge 84a and the second liquid level measurement signal S21b from the second differential pressure gauge 84b include the first liquid level measurement system 82a and the second liquid level measurement signal 82a. The noise resulting from the noise source vibration in each of the liquid level measurement systems 82b is superimposed. That is, the first liquid level measurement signal S21a and the second liquid level measurement signal S21b are caused by noise source vibrations in the first liquid level measurement system 82a and the second liquid level measurement system 82b, respectively. Two different types of noise are superimposed. Further, the first liquid level measurement signal S21a and the second liquid level measurement signal S21b depend on the harmonic component of the noise source vibration unique to each of the first liquid level measurement system 82a and the second liquid level measurement system 82b. Noise may be superimposed.

したがって持続性ノイズ除去装置８５（第１の持続性ノイズ除去装置８５ａ、第２の持続性ノイズ除去装置８５ｂ）は、周波数がそれぞれ異なる複数のノイズに対応できるように構成する必要がある。図１２に、持続性ノイズ除去装置８５の構成を示す。持続性ノイズ除去装置８５は、周波数がそれぞれ異なる２つのノイズに対応できる場合としたもので、それぞれＰＬＬ３５、レベル検出器３６、乗算器３７を有した第１系ユニット８８ｘと第２系ユニット８８ｙを備えている。そして第１系ユニット８８ｘと第２系ユニット８８ｙそれぞれで得られる一次ノイズ除去用信号Ｓ１４ｘと一次ノイズ除去用信号Ｓ１４ｙは、加算器８９で加算されることでノイズ除去用信号Ｓ１４とされる。そしてこのノイズ除去用信号Ｓ１４を減算器３８で第１の液位計測信号Ｓ２１ａや第２の液位計測信号Ｓ２１ｂから減算することで、ノイズ処理済信号Ｓ１５が生成される。 Therefore, it is necessary to configure the persistent noise removing device 85 (the first persistent noise removing device 85a and the second persistent noise removing device 85b) so as to cope with a plurality of noises having different frequencies. FIG. 12 shows the configuration of the continuous noise removing device 85. The persistent noise removing device 85 is a case where two frequencies having different frequencies can be dealt with, and includes a first system unit 88x and a second system unit 88y each having a PLL 35, a level detector 36, and a multiplier 37. I have. Then, the primary noise removal signal S14x and the primary noise removal signal S14y obtained by the first system unit 88x and the second system unit 88y, respectively, are added by the adder 89 to obtain the noise removal signal S14. The noise removal signal S15 is generated by subtracting the noise removal signal S14 from the first liquid level measurement signal S21a and the second liquid level measurement signal S21b by the subtractor 38.

ここで、本実施形態では除去対象のノイズの数を２としあるが、これ以上の数のノイズについてもユニットの数を増やすことで対応することができる。また本実施形態では、２つの持続性ノイズ除去装置８５を並列接続で設けているが、直列接続によっても同様の機能が得られる。 Here, in the present embodiment, the number of noises to be removed is set to 2, but a larger number of noises can be dealt with by increasing the number of units. In this embodiment, the two continuous noise removing devices 85 are provided in parallel connection, but the same function can be obtained by serial connection.

次に、第６の実施形態について説明する。第６の実施形態では、本発明による持続性ノイズ除去装置を流量制御システムに適用する。図１３に、第６の実施形態による流量制御システム９１の構成を模式化して示す。 Next, a sixth embodiment will be described. In the sixth embodiment, the continuous noise removal apparatus according to the present invention is applied to a flow control system. FIG. 13 schematically shows the configuration of the flow rate control system 91 according to the sixth embodiment.

流量制御システム９１は、流体９２を流下させる配管９３、配管９３の途中に設けられたポンプ９４、配管９３を流下する流体９２の流量を調節する流量調節弁９５、流体９２の流量を計測する計測手段であるオリフィス式の流量計９６、流量計９６からの流量計測信号（状態量計測信号）Ｓ２２に対してノイズ除去処理を行う持続性ノイズ除去装置９７、および持続性ノイズ除去装置９７で処理して得られるノイズ処理済信号Ｓ２３に基づいて流量調節弁９５を制御する流量制御装置９８を備えてなり、その流量計９６から持続性ノイズ除去装置９７までが流量計測システム９９を形成している。 The flow rate control system 91 includes a pipe 93 for flowing down the fluid 92, a pump 94 provided in the middle of the pipe 93, a flow rate adjusting valve 95 for adjusting the flow rate of the fluid 92 flowing down the pipe 93, and a measurement for measuring the flow rate of the fluid 92. An orifice type flow meter 96 as a means, a continuous noise removal device 97 that performs noise removal processing on the flow measurement signal (state quantity measurement signal) S22 from the flow meter 96, and a continuous noise removal device 97 perform processing. The flow rate control device 98 for controlling the flow rate control valve 95 based on the noise processed signal S23 obtained in this way is provided, and the flow meter 96 to the continuous noise removal device 97 form a flow rate measurement system 99.

このような流量制御システム９１では、ポンプ９４の駆動などに伴って配管９３や流体９２などに振動を生じ、それがノイズ源振動となる。したがって持続性ノイズ除去装置９７を上述の各実施形態における持続性ノイズ除去装置３３や持続性ノイズ除去装置８５と同様に構成することにより、ノイズ源振動に起因して流量計測信号Ｓ２２に重畳するノイズを効果的に除去することができ、より高精度な流量制御を行えるようになる。 In such a flow rate control system 91, vibration is generated in the pipe 93, the fluid 92, and the like as the pump 94 is driven, which becomes noise source vibration. Therefore, by configuring the continuous noise removing device 97 in the same manner as the continuous noise removing device 33 and the continuous noise removing device 85 in the above-described embodiments, noise superimposed on the flow rate measurement signal S22 due to noise source vibrations. Can be effectively removed, and more accurate flow rate control can be performed.

次に、第７の実施形態について説明する。第７の実施形態では、本発明による持続性ノイズ除去装置を圧力制御・監視システムに適用する。図１４に、第７の実施形態による圧力制御・監視システム１０１の構成を模式化して示す。圧力制御・監視システム１０１は、流体１０２が流下する配管１０３、流体１０２の圧力を計測する計測手段である圧力計１０４、圧力計１０４からの圧力計測信号（状態量計測信号）Ｓ２４に対してノイズ除去処理を行う持続性ノイズ除去装置１０５、および持続性ノイズ除去装置１０５で処理して得られるノイズ処理済信号Ｓ２５に基づいて流体１０２の圧力を制御・監視するための制御・監視装置１０６を備えてなり、その圧力計１０４から持続性ノイズ除去装置１０５までが圧力計測システム１０７を構成している。 Next, a seventh embodiment will be described. In the seventh embodiment, the continuous noise removing apparatus according to the present invention is applied to a pressure control / monitoring system. FIG. 14 schematically shows the configuration of the pressure control / monitoring system 101 according to the seventh embodiment. The pressure control / monitoring system 101 includes noise on the pipe 103 through which the fluid 102 flows, a pressure gauge 104 that is a measuring unit that measures the pressure of the fluid 102, and a pressure measurement signal (state quantity measurement signal) S24 from the pressure gauge 104. A continuous noise removing device 105 that performs removal processing, and a control / monitoring device 106 for controlling and monitoring the pressure of the fluid 102 based on a noise processed signal S25 obtained by processing by the continuous noise removing device 105 are provided. Thus, the pressure measurement system 107 is composed of the pressure gauge 104 to the continuous noise removing device 105.

このような圧力制御・監視システム１０１では、配管１０３の内部に設けられているフィルタなどの構造物１０８の下流でカルマン渦１０９などが発生することで配管１０３や流体１０２などに振動を生じ、それがノイズ源振動となる。したがって持続性ノイズ除去装置１０５を上述の各実施形態における持続性ノイズ除去装置３３や持続性ノイズ除去装置８５と同様に構成することにより、ノイズ源振動に起因して圧力計測信号Ｓ２４に重畳するノイズを効果的に除去することができ、より高精度な圧力の制御や監視を行えるようになる。 In such a pressure control / monitoring system 101, a Karman vortex 109 or the like is generated downstream of a structure 108 such as a filter provided in the pipe 103, thereby causing vibration in the pipe 103 or the fluid 102. Becomes noise source vibration. Therefore, the noise that is superimposed on the pressure measurement signal S24 due to the noise source vibration is configured by configuring the persistent noise removing device 105 in the same manner as the persistent noise removing device 33 and the persistent noise removing device 85 in the above-described embodiments. Can be effectively removed, and more accurate pressure control and monitoring can be performed.

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、これらは代表的な例に過ぎず、本発明は、その趣旨を逸脱することのない範囲で様々な形態で実施することができる。例えば上記各実施形態は、計測対象の状態量が貯液タンクにおける液体の液位、配管を流下する流体の流量、配管を流下する流体の圧力であったが、これらに限られるものでなく、例えば温度、差圧、カロリー、加速度、速度、位置、面積、体積、電圧、電流、電力、周波数、位相角度、回転数、水素イオン濃度、導電率、密度、露点、湿度、中性子束レベル、放射線レベル、トルク、濃度、角度など様々な状態量の計測について本発明を適用することが可能である。また、以上では発電所、変電所、化学工場などのプラントにおける制御や監視を前提した例として説明したが、これに限られず、プラント以外における制御や監視などについても本発明を適用することが可能である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, these are only typical examples, This invention can be implemented with various forms in the range which does not deviate from the meaning. For example, in each of the above embodiments, the state quantity to be measured was the liquid level in the liquid storage tank, the flow rate of the fluid flowing down the pipe, the pressure of the fluid flowing down the pipe, but is not limited thereto, For example, temperature, differential pressure, calories, acceleration, speed, position, area, volume, voltage, current, power, frequency, phase angle, rotation speed, hydrogen ion concentration, conductivity, density, dew point, humidity, neutron flux level, radiation The present invention can be applied to measurement of various state quantities such as level, torque, concentration, and angle. In the above description, the example is based on the premise of control and monitoring in plants such as power plants, substations, and chemical factories. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to control and monitoring other than plants. It is.

第１の実施形態による液位制御システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the liquid level control system by 1st Embodiment. ＰＬＬの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of PLL. ループフィルタの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a loop filter. レベル検出器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a level detector. 液位計測システムにおける出力信号の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the output signal in a liquid level measurement system. 第２の実施形態におけるループフィルタの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the loop filter in 2nd Embodiment. 第３の実施形態における電圧制御発振器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the voltage controlled oscillator in 3rd Embodiment. 図７の電圧制御発振器における各機能要素からの出力信号の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the output signal from each function element in the voltage control oscillator of FIG. 第４の実施形態におけるレベル検出器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the level detector in 4th Embodiment. 図９のレベル検出器における各機能要素からの出力信号の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the output signal from each function element in the level detector of FIG. 第５の実施形態による液位制御システムの構成を模式化して示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the liquid level control system by 5th Embodiment. 第５の実施形態における持続性ノイズ除去装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the continuous noise removal apparatus in 5th Embodiment. 第６の実施形態による流量制御システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the flow control system by 6th Embodiment. 第７の実施形態による圧力制御・監視システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the pressure control and monitoring system by 7th Embodiment. 従来の液位計測システムと液位制御システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional liquid level measurement system and a liquid level control system. 図１５の液位計測システムにおける計測液位と実液位それぞれの時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of each of a measurement liquid level and an actual liquid level in the liquid level measurement system of FIG. オリフィス方式を用い従来の液位制御システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional liquid level control system using an orifice system. 図１７の液位制御システムにおける伝達関数を示す図である。It is a figure which shows the transfer function in the liquid level control system of FIG. 図１７の液位制御システムにおける計測液位と実液位それぞれの時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of each of a measurement liquid level and an actual liquid level in the liquid level control system of FIG. ローパスフィルタ方式を用いた従来の液位制御システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional liquid level control system using a low-pass filter system. バンドストップフィルタ方式を用いた従来の液位制御システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional liquid level control system using a band stop filter system. 図２１の液位制御システムにおける伝達関数を示す図である。It is a figure which shows the transfer function in the liquid level control system of FIG. 図２１の液位制御システムにおける計測液位と実液位それぞれの時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of each of a measurement liquid level and an actual liquid level in the liquid level control system of FIG.

Explanation of symbols

３貯液タンク
４液体
８液位計測用配管
１１差圧計（計測手段）
１３制御装置
３１液位制御システム（制御／監視システム）
３３持続性ノイズ除去装置
３４ＨＰＦ（ノイズ成分抽出手段）
３５ＰＬＬ（ノイズ波形信号生成手段）
３６レベル検出器（ノイズ振幅検出手段）
３７乗算器（ノイズ除去用信号生成手段）
３８減算器（ノイズ処理済信号生成手段）
３９位相比較器（位相比較手段）
４０ループフィルタ（位相補償手段）
４１電圧制御発振器（電圧制御発振手段）
４３比例器（比例演算手段）
４４積分器（積分演算手段）
４５加算器
４６ＨＰＦ
４７整流回路
４８平滑回路
５１ループフィルタ（位相補償手段）
５２微分器（微分演算手段）
５３電圧制御発振器（電圧制御発振手段）
５４ＨＰＦ
５５第１波形整形回路
５６微分回路
５７整流回路
５８ワンショット正弦波発生回路（ワンショット正弦波発生手段）
５９第２波形整形回路
６０減算器（位相差演算器）
６１積分回路
６２積算器
６３加算器
６５レベル検出器（ノイズ振幅検出手段）
６６ＨＰＦ
６７第１ゼロ通過判定回路
６８微分回路
６９第１絶対値演算回路
７０乗算器
７１第１サンプルホールド回路
７２第１スイッチ
７４第２絶対値演算回路
７５第２サンプルホールド回路
７６第２スイッチ
７７第３スイッチ
８１液位制御システム
８２ａ第１の液位計測システム
８２ｂ第２の液位計測システム
８４ａ第１の差圧計
８４ｂ第２の差圧計
８５持続性ノイズ除去装置
９１流量制御システム
９２流体
９３配管
９４ポンプ
９５流量調節弁
９６流量計
９７持続性ノイズ除去装置
９８流量制御装置
９９流量計測システム
１０１圧力制御・監視システム
１０２流体
１０３配管
１０４圧力計
１０５持続性ノイズ除去装置
１０６制御・監視装置
１０７圧力計測システム
１０８構造物
１０９カルマン渦
Ｓ１液位計測信号（状態量計測信号）
Ｓ１２ノイズ波形信号
Ｓ１３ノイズ振幅信号
Ｓ１４ノイズ除去用信号
Ｓ１５ノイズ処理済信号
Ｘ１〜Ｘ１１信号
Ｙ１〜Ｙ１１信号 3 Liquid storage tank 4 Liquid 8 Liquid level measurement pipe 11 Differential pressure gauge (measuring means)
13 Controller 31 Liquid Level Control System (Control / Monitoring System)
33 Persistent noise removal device 34 HPF (noise component extraction means)
35 PLL (noise waveform signal generation means)
36 level detector (noise amplitude detection means)
37 Multiplier (Noise removal signal generating means)
38 Subtractor (noise processed signal generation means)
39 Phase comparator (phase comparison means)
40 loop filter (phase compensation means)
41 Voltage controlled oscillator (voltage controlled oscillation means)
43 Proportional device (proportional calculation means)
44 integrator (integral calculation means)
45 Adder 46 HPF
47 Rectifier circuit 48 Smoothing circuit 51 Loop filter (phase compensation means)
52 Differentiator (differential calculation means)
53 Voltage controlled oscillator (voltage controlled oscillation means)
54 HPF
55 First waveform shaping circuit 56 Differentiation circuit 57 Rectifier circuit 58 One-shot sine wave generation circuit (one-shot sine wave generation means)
59 Second waveform shaping circuit 60 Subtractor (phase difference calculator)
61 integrating circuit 62 accumulator 63 adder 65 level detector (noise amplitude detecting means)
66 HPF
67 First Zero Pass Determination Circuit 68 Differentiation Circuit 69 First Absolute Value Calculation Circuit 70 Multiplier 71 First Sample Hold Circuit 72 First Switch 74 Second Absolute Value Calculation Circuit 75 Second Sample Hold Circuit 76 Second Switch 77 Third Switch 81 Liquid level control system 82a First liquid level measurement system 82b Second liquid level measurement system 84a First differential pressure gauge 84b Second differential pressure gauge 85 Persistent noise removal device 91 Flow control system 92 Fluid 93 Piping 94 Pump 95 Flow control valve 96 Flow meter 97 Sustainable noise removal device 98 Flow control device 99 Flow measurement system 101 Pressure control / monitoring system 102 Fluid 103 Piping 104 Pressure gauge 105 Continuous noise removal device 106 Control / monitoring device 107 Pressure measurement system 108 Structure 109 Karman vortex S1 Liquid level measurement signal (state meter Signal)
S12 Noise waveform signal S13 Noise amplitude signal S14 Noise removal signal S15 Noise processed signals X1 to X11 Signals Y1 to Y11

Claims

In the continuous noise removal apparatus for removing the continuous noise superimposed on the state quantity measurement signal from the state quantity measurement signal output by the measuring unit that measures the state quantity of the measurement target,
Noise waveform signal generating means for generating a signal frequency and phase are the same in the noise as a noise waveform signal, the noise amplitude detection means for detecting an amplitude for said noise, noise by multiplying the noise amplitude before Symbol noise waveform signal Noise removing signal generating means for generating a removing signal, and noise processed signal generating means for generating a noise processed signal by subtracting the noise removing signal from the state quantity measurement signal ,
The noise waveform signal generation means includes a phase comparator as phase comparison means, a loop filter as phase compensation means, and a voltage control oscillator as voltage control oscillation means,
The phase compensation means includes a proportional calculation means and an integral calculation means, and is a proportional integral differential control system including a differential calculation means,
The noise amplitude detecting means includes a high-pass filter, a rectifier circuit, and a smoothing circuit, and the continuous noise removing device.

2. The sustainability according to claim 1 , wherein the voltage-controlled oscillation unit includes a one-shot sine wave generation unit that generates a sine wave having the same phase as the noise in synchronization with the noise for one period. Noise removal device.

The noise amplitude detection means according to claim 1 or claim, characterized in that it is adapted to detect the noise amplitude by calculating the maximum value of the differential value of the noise and the maximum value of the amplitude of the noise 2. The continuous noise removing apparatus according to 2.

In a control / monitoring system that performs control and monitoring based on a state quantity measurement result obtained by a measurement means that measures a state quantity of a measurement target,
A control / monitoring system comprising the persistent noise removing device according to any one of claims 1 to 3 .

The control / monitoring system according to claim 4 , wherein the state quantity to be measured includes a liquid level of a liquid stored in a liquid storage tank.