CN108139347B - 负载控制装置、负载控制装置的电流测量方法 - Google Patents

负载控制装置、负载控制装置的电流测量方法 Download PDF

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Abstract

使用在一个电流检测部(120)测量出的多个计算对象负载中流动的电流值，在负载电流计算部(130)计算多个计算对象负载中的各负载的负载电流值。在负载电流计算部(130)，在扫描期间中仅将向多个计算对象负载中任一个负载的输出设为关闭，将向其以外的多个计算对象负载的输出设为开启，测量上述情况下的多个计算对象负载中流动的合成电流值，且将该处理对多个计算对象负载的全部负载依次实施，将全部的合成电流值由负载电流计算部(130)按照数式5进行处理，由此算出多个计算对象负载中的各负载的负载电流值。

Description

负载控制装置、负载控制装置的电流测量方法
技术领域
本发明涉及在控制加热器等多个负载时测量在各负载中流动的电流的负载控制装置、负载控制装置的电流测量及负载控制方法。
背景技术
目前，已知有使时间比例控制等、负载电源的开启/关闭时间比率、即占空比变化，控制向加热器等负载的电力供给的控制设备。在这种控制设备中，为了探测加热器等负载的断线或劣化等之类的异常而进行在各负载中流动的负载电流的测量。
关于负载电流的测量方法，已知有按照负载的电源特性在与负载相连的线路上分别安装分流器或变流器等电流检测器，测量在各负载中流动的电流的方法。
但是，分流器或变流器等电流检测器也存在高成本的部件，特别是变流器多为尺寸大且重。因此，在用于组装设备等的情况下，产品的成本降低、尺寸减小的实现是困难的。
为了应对这样的课题，专利文献1中公开有使用一个电流检测器测量在多个加热器中流动的负载电流的加热器控制装置。
专利文献1所记载的发明中公开有一种加热器控制装置，通过将向多个加热器中的、期望负载电流的测量的加热器以外的加热器的电力供给设为关闭，仅测量在该加热器中流动的负载电流，通过对全部的加热器进行该测量，测量在各加热器中流动的负载电流。
进而，公开有加热器控制装置，将向多个加热器中的、首先是全部的加热器的的电力供给设为关闭，每经过一定时间阶段性地开始电力供给，在向各加热器的电力供给开始前后取得所测量的电流值的差值，由此算出在所希望的加热器中流动的负载电流值。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005－3500号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在上述现有的装置中，在进行负载电流的测量时，需要在一定时间内将向各加热器的电力供给设为关闭，停止该时间长的电力供给。因此，在现有的装置中，特别是在需要接近操作输出值100％的大的输出的状况下，存在不能得到与所希望的操作输出值相符的输出的状况。另外，随着同时进行负载电流的测量的加热器的数量增加，向不是测量对象的加热器的电力供给停止的时间被累积，因此，该倾向变得更显著。其结果，因为不能进行必要的电源供给，所以成为装置的启动完成延迟的原因。为了消除该装置的启动完成延迟的问题，如果缩短电力供给停止的时间，则能够对AD转换分配的时间也变短，测量结果的负载电流值的分辨率会降低。
因此，在使用一个电流检测器测量多个负载电流的情况下，存在难以确保电流测量的分辨率或精度，且难以缩短在电流测量时电力供给停止的时间的课题。
本发明鉴于上述情况，其目的在于，提供一种使用由一个电流检测器进行的在多个计算对象负载中流动的电流的检测结果，计算在各计算对象负载中流动的负载电流值的负载控制装置、负载控制装置的电流测量方法，能够在实现电流测量的分辨率或精度的提高的同时，缩短在电流测量时电力供给停止的时间。
用于解决问题的技术方案
(构成1)
一种负载控制装置，其控制向作为控制对象的多个负载的电力供给，其特征在于，
具备负载电流计算部，在相对于所述多个负载中的、进行负载电流值的计算的多个计算对象负载预先设定的时间内，仅所述多个计算对象负载中的任一个负载中流动的电流为0的情况下，将通过电流检测部检测到的所述多个计算对象负载中流动的电流作为电流值取入，并作为合成电流值进行记录，将上述这种处理对全部的所述多个计算对象负载实施，通过下式表示的I(x)算出所述多个计算对象负载中的第x个负载中流动的负载电流值，
[数式1]
在所述式中，
Ic(k)是仅所述多个计算对象负载中的第k个负载中流动的电流为0时的由所述负载电流计算部记录的所述合成电流值，
n是所述多个计算对象负载的总数，为2以上的整数。
(构成2)
根据构成1所述的负载控制装置，其特征在于，
就所述负载控制装置中的电力供给的控制信号而言，
为了取得所述合成电流值，仅所述预先设定的时间依次将向所述多个计算对象负载中的任一个负载的电力供给设为关闭，并将所述控制信号的输出周期内的电力供给设为开启的时间和设为关闭的时间的比率基于对每一负载设定的操作输出值决定。
(构成3)
根据构成1或2所述的负载控制装置，其特征在于，
就所述负载控制装置中的所述控制信号而言，
在为了取得所述合成电流值，仅所述预先设定的时间依次要将向所述多个计算对象负载中的任一个负载的电力供给设为关闭时，在存在被供给比基于对每一负载设定的操作输出值决定的值多的电力的负载的情况下，仅限于该负载在所述预先设定的时间内将电力供给始终设为关闭，仅在所述控制信号的输出周期内的、所述预先设定的时间以外，以基于对所述每一负载设定的操作输出值的比例进行电力供给。
(构成4)
根据构成1或2所述的负载控制装置，其特征在于，
就所述负载控制装置中的所述控制信号而言，
在为了取得所述合成电流值，仅所述预先设定的时间依次要将向所述多个计算对象负载中的任一个负载的电力供给设为关闭时，在存在不能供给基于对每一负载设定的操作输出值决定的值的电力的负载的情况下，仅限于该负载，在所述控制信号的输出周期内的所述预先设定的时间以外，将电力供给始终设为开启。
(构成5)
根据构成1或2所述的负载控制装置，其特征在于，
就所述负载控制装置中的所述控制信号而言，
在为了取得所述合成电流值，仅所述预先设定的时间依次要将向所述多个计算对象负载中的任一个负载的电力供给设为关闭时，在存在不能供给基于对每一负载设定的操作输出值决定的值的电力的负载的情况下，在所述多个计算对象负载的全部负载中，不进行在所述预先设定的时间依次要将向所述多个计算对象负载的任一个负载的电力供给设为关闭的操作，而在所述控制信号的输出周期内，以基于对所述每一负载设定的操作输出值的比例进行电力供给。
(构成6)
根据构成1～5中任一项所述的负载控制装置，其特征在于，
向所述多个负载供给的电力由交流电源供给，且具备由一个变流器构成的所述电流检测部。
(构成7)
根据构成6所述的负载控制装置，其特征在于，
在个别构成与所述多个计算对象负载连接的电源的路径时，通过使所述路径贯通所述一个变流器，所述电流检测部取得所述电流值。
(构成8)
一种负载控制装置的电流测量方法，控制向作为控制对象的多个负载的电力供给，其特征在于，
具备负载电流计算步骤，在相对于所述多个负载中的、进行负载电流值的计算的多个计算对象负载预先设定的时间内，仅所述多个计算对象负载中的任一个负载中流动的电流为0的情况下，将检测到的所述多个计算对象负载中流动的电流作为电流值取入，并作为合成电流值进行记录，将上述这种处理对全部的所述多个计算对象负载实施，通过下式表示的I(x)算出所述多个计算对象负载中的第x个负载中流动的负载电流值，
[数式2]
Figure BDA0001630808080000051
在所述式中，
Ic(k)是仅所述多个计算对象负载中的第k个负载中流动的电流为0时的由所述负载电流计算步骤记录的所述合成电流值，
n是所述多个计算对象负载的总数，为2以上的整数。
(构成9)
根据构成8所述的负载控制装置的电流测量方法，其特征在于，
就所述负载控制装置的电流测量方法中的电力供给的控制信号而言，
为了取得所述合成电流值，仅所述预先设定的时间依次将向所述多个计算对象负载中的任一个负载的电力供给设为关闭，并将所述控制信号的输出周期内的电力供给设为开启的时间和设为关闭的时间的比率基于对每一负载设定的操作输出值决定。
(构成10)
根据构成8或9所述的负载控制装置的电流测量方法，其特征在于，
就所述负载控制装置的电流测量方法中的所述控制信号而言，
在为了取得所述合成电流值，仅所述预先设定的时间依次要将向所述多个计算对象负载中的任一个负载的电力供给设为关闭时，在存在被供给比基于对每一负载设定的操作输出值决定的值多的电力的负载的情况下，仅限于该负载在所述预先设定的时间内将电力供给始终设为关闭，仅在所述控制信号的输出周期内的、所述预先设定的时间以外，以基于对所述每一负载设定的操作输出值的比例进行电力供给。
(构成11)
根据构成8或9所述的负载控制装置的电流测量方法，其特征在于，
就所述负载控制装置的电流测量方法中的所述控制信号而言，
在为了取得所述合成电流值，仅所述预先设定的时间依次要将向所述多个计算对象负载中的任一个负载的电力供给设为关闭时，在存在不能供给基于对每一负载设定的操作输出值决定的值的电力的负载的情况下，仅限于该负载，在所述控制信号的输出周期内的所述预先设定的时间以外，将电力供给始终设为开启。
(构成12)
根据构成8或9所述的负载控制装置的电流测量方法，其特征在于，
就所述负载控制装置的电流测量方法中的所述控制信号而言，
在为了取得所述合成电流值，仅所述预先设定的时间依次要将向所述多个计算对象负载中的任一个负载的电力供给设为关闭时，在存在不能供给基于对每一负载设定的操作输出值决定的值的电力的负载的情况下，在所述多个计算对象负载的全部负载中，不进行在所述预先设定的时间依次要将向所述多个计算对象负载的任一个负载的电力供给设为关闭的操作，而在所述控制信号的输出周期内，以基于对所述每一负载设定的操作输出值的比例进行电力供给。
(构成13)
根据构成8～12中任一项所述的负载控制装置的电流测量方法，其特征在于，
向所述多个负载供给的电力由交流电源供给，且具备由一个变流器进行的所述电流检测步骤。
(构成14)
根据构成13所述的负载控制装置的电流测量方法，其特征在于，
在所述电流检测步骤中，在个别构成与所述多个计算对象负载连接的电源的路径时，通过使所述路径贯通所述一个变流器，取得所述电流值。
发明效果
根据本发明，在使用由一个电流检测器进行的在多个计算对象负载中流动的电流的检测结果，计算在各计算对象负载中流动的负载电流值的负载控制装置、负载控制装置的电流测量方法中，具有能够在实现电流测量的分辨率或精度的提高的同时，缩短在电流测量时电力供给停止的时间的效果。
附图说明
图1是表示本发明实施方式的负载控制装置的结构图。
图2是表示使用交流电源时的、向操作器输入的电力供给的控制信号和在负载中流动的电流的不确定性的图。
图3是表示个别地构成与负载相连的电源的路径，并贯通一个变流器时的、本发明实施方式的负载控制装置的结构图。
图4是表示交流电源的相位分别不同时的、施加于负载的电源电压的图。
图5是表示交流电源的频率分别为50Hz及60Hz时的、施加于负载的电源电压的图。
图6是表示本发明实施方式的电流测量时的控制信号的一例的时序图。
图7是表示本发明实施方式的控制信号生成及输出动作开始为止的概略动作的流程图。
图8是表示有关本发明实施方式的电流的测量、合成电流值的记录、负载电流值的计算、异常检测的概略动作的流程图。
图9是关于本发明实施方式的输出周期内的控制信号表示与一般的电力控制方法的比较的时序图的一例。
图10是关于本发明实施方式的输出周期内的控制信号表示与一般的电力控制方法的比较的时序图的一例。
图11是关于本发明实施方式的输出周期内的控制信号表示与一般的电力控制方法的比较的时序图的一例。
图12是关于本发明实施方式的输出周期内的控制信号表示与一般的电力控制方法的比较的时序图的一例。
图13是关于负载电流值的计算表示现有方法和本实施方式的比较结果的图。
图14是用于说明与本发明的实施方式类似的电流计算方法之一例的、控制信号的一例和表示合成电流值的时序图。
具体实施方式
实施方式
以下，参照附图说明本发明实施方式的负载控制装置。
＜功能及结构＞
图1是表示本发明实施方式的负载控制装置100的结构的框图。
负载控制装置100具备输出部110、负载电流计算部130、异常检测部150、输出定时生成部160，通过同样连接的操作器141～144控制向各负载的电力供给，通过与负载控制装置100连接的电流检测部120检测负载中流动的电流。
此外，在此，以负载控制装置100不具备电流检测部120和操作器141～144为例进行说明，但负载控制装置100也可以具备电流检测部120和操作器141～144的任一方或双方。
输出定时生成部160进行操作输出值等的设定，进行控制信号的生成，同时，统管输出部110、负载电流计算部130、及异常检测部150的动作定时。
输出部110向与负载控制装置100连接的操作器141～144输出基于由输出定时生成部160生成的输出定时的控制信号。
操作器141～144根据来自输出部110的控制信号，相对于所连接的负载分别控制电力供给的开启/关闭。
电流检测部120检测多个计算对象负载(进行负载电流值的计算的对象的负载)中流动的电流。此外，在本实施方式中，以将所有的负载设为计算对象负载为例进行说明(以下，除没有特别言及的情况，将计算对象负载简称为负载。图内的说明也相同。)。
负载电流计算部130测量由电流检测部120检测到的电流，将其作为电流值取入，并作为合成电流值记录，算出各个负载中流动的负载电流值。
异常检测部150基于在输出定时生成部160生成的输出定时及通过负载电流计算部130算出的负载电流值，检测负载自身、或与负载连接的电路等的异常。
此外，在本实施方式中，如上述，以将与负载控制装置100连接的全部负载(负载1～负载4)设为计算对象负载，计算对象负载的数量为4为例，但计算对象负载的数量也可以为两个以上的任意的数量。另外，在本实施方式中，对预先确定计算对象负载的例子进行说明，但也可以设为利用未图示的输入部等切换计算对象负载的结构等、以任意的定时切换计算对象负载的结构。
另外，电流检测部120是由变流器等构成的电流检测器(电流检测传感器)，只要是能够检测在多个负载中流动的电流的结构即可。另外，也可以按照与负载连接的电源的种类而使用分流器等。另外，也可以在负载电流计算部130装入测量由电流检测部120检测到的输出信号并将其转换为电流值的电路等。
此外，负载电流计算部130、异常检测部150及输出定时生成部160分别由专用的电路构成，但也可以由微型计算机等构成。另外，操作器141～144由半导体继电器(SSR：Solid－State Relay)构成，但也可以由机械式继电器或混合继电器等构成。
另外，对各负载连接的电源由单相的交流电源构成，但也可以由根据路径而相位及频率分别不同的交流电源或直流电源构成。
以下对负载电流计算部130所使用的电流计算方法进行说明。
本方法中，根据由一个电流检测部检测到的在多个负载中流动的电流来测量规定条件下的电流，将得到的电流值作为合成电流值进行记录，算出在各负载中流动的负载电流值。
因此，首先测量在多个负载中流动的电流。以下，对与操作器的特性及负载电源的特性对应的电流的处理进行说明。
图2是表示负载电源为单相的交流电源的情况下的电源电压、操作器中的控制信号、在负载中流动的电流的关系的示意图。此外，图2中将负载1～4的电阻值全部设为相同的值进行说明。
操作器由半导体继电器构成，在具有零交叉功能(在电源电压阻止0伏特的瞬间进行开关动作的功能)的情况下，在零交叉的定时和输入信号的上升(或下降)的定时重叠时，因电路特性或与负载电源重叠的噪声的影响而开关动作的定时会偏移，有时在各负载流动的电流变得不确定。即，有时不确定取得图2中的虚线所示的电流波形的哪一状态。因此，紧接开关动作之后的半周期的期间设置不进行电流的测量的期间。通过设置这样的期间，能够进行控制信号和电力供给一致的状态下的测量，能够测量正确的电流。
之后，将这种不进行电流的测量的期间设为未测量期间，在图4～图6、图14的图表上用灰色的期间表示。关于图9～图12，也为同样的表示。
此外，在操作器不为半导体继电器而为机械式继电器的情况下，通过将未测量期间作为继电器触点的机械的动作时间进行设定，能够测量正确的电流。更具体而言，将未测量期间设定为动作时间与反弹时间之和、或恢复时间与反弹时间之和的两者中的较长者。
图3是图1所示的电流检测部120由变流器120’构成，且负载电源分别由不同的路径构成的情况下的结构图。
图4表示在交流电源的相位相差各120度(R相、S相、T相)的情况下通过各相施加于负载的电源电压。如上述，因为决定了由灰色表示的未测量期间，所以不取决于相位而未测量期间以外的输出状态确定。因此，即使在负载控制装置100如图3那样构成且负载电源的相位分别不同的情况下，也能够与图2同样地测量正确的电流。
图5表示交流电源的频率分别为50Hz或60Hz的情况下的、施加于负载的电源电压。另外，如图5所示，就未测量期间而言，通过以电源频率50Hz的情况为基准设定为10ms的整数倍，无论电源频率为50Hz、60Hz哪一种情况，未测量期间以外的输出状态都确定。因此，即使在负载控制装置100如图3那样构成且负载电源的频率不同而为50Hz和60Hz的情况下，能够与图2同样地测量正确的电流。
此外，通过将测量期间设为50ms的整数倍，在电源频率为50Hz的情况下，在2.5周期的整数倍的期间能够测量电流，在电源频率为60Hz的情况下，在3周期的整数倍的期间能够测量电流。
此外，因为能够由一个变流器构成电流检测部120，所以能够取得在基板上搭载部件的安装工序的工时数消减、及产品重量消减的效果。
另外，如从图3所理解的一样，即使在存在多个电源供给路(线缆)的情况下，通过使连接各负载的线缆贯通一个变流器，也能够进行电流的测量，因此，能够直接使用已铺设完成的配线，取得系统更新时的成本消减的效果。进而，因为能够使用电流容量较小且细的线缆，所以也能够取得配线的处理变得容易的效果。
这样，可知即使在使用相位或频率不同的交流电源作为负载电源的情况下，也能够测量除未测量期间外意图上、即正确地反映对操作器的控制信号的状态下的负载中流动的电流。
图6是表示在负载电流计算部130，在进行电流的测量的期间、即电流测量时从输出部110输出的控制信号的时序图。
这样，即使在连续地进行电流的测量的情况下，通过在控制信号切换定时的前后设置适当的未测量期间，也能够测量反映了控制信号的状态的电流。之后，在本实施方式中，将使在多个负载中流动的电流组合多个而连续地进行测量的期间称作扫描期间。
接着，对在多个负载中流动的电流的测量、和合成电流值的记录、负载电流计算部130的负载电流值的计算方法进行说明。
图6中，将电力供给为开启时的各负载1～4中流动的负载电流值分别假定为A、B、C、D。另外，在负载电源为交流电源的情况下，电流值、合成电流值及负载电流值作为有效值进行处理。
为了进行负载电流值A、B、C、D的计算，首先，仅在预先决定的未测量期间tb和测量期间ts的合计即时间(tb+ts)仅使向负载1的控制信号为关闭(图6的期间1)。此时，使将控制信号设为关闭的负载1以外的负载、即负载2～4的控制信号为开启。因此，在期间1的测量期间，由电流检测部120进行检测且被取入负载电流计算部130的电流值成为B+C+D。将该电流值记录为合成电流值Ic(1)。同样，在仅将向负载2的控制信号设为关闭的情况下，将期间2的测量期间的电流值A+C+D记录为合成电流值Ic(2)。同样，在仅将向负载3的控制信号设为关闭的情况下，将期间3的测量期间的电流值A+B+D记录为合成电流值Ic(3)。同样，在仅将向负载4的控制信号设为关闭的情况下，将期间4的测量期间的电流值A+B+C记录为合成电流值Ic(4)。
此外，记录合成电流值的顺序也可以在扫描期间中根据需要进行互换。
如果将Ic(1)至Ic(4)的合成电流值总结，则成为以下的数式3。
[数式3]
IC(1)＝B+C+D
IC(2)＝A+C+D
IC(3)＝A+B+D
IC(4)＝A+B+C
此外，Ic(k)是仅向第k个负载的电流为0的情况下的合成电流值。
通过求解数式3所示的联立方程式，能够算出负载电流值A、B、C、D的值。例如，在负载1中流动的负载电流值即A通过以下的数式4算出。
[数式4]
Figure BDA0001630808080000131
如果将上述的内容一般化，则在第x负载中流动的负载电流值I(x)能够通过以下的数式5表示。
[数式5]
Figure BDA0001630808080000141
此外，n为与负载控制装置100连接的计算对象负载的数量(其中，利用一个变流器，成为电流的测量对象的计算对象负载的数量)，为2以上的整数(本实施方式中为4)。
这样，首先，测量仅将向任一个负载的控制信号设为关闭，将向其以外的负载的控制信号设为开启时的测量期间的电流，将其记录为合成电流值。然后，依次对全部的负载进行同样的处理，将所记录的全部的合成电流值代入数式5，由此能够算出在各负载中流动的负载电流值。
此外，在本实施方式中，构成为对与负载控制装置100连接的全部的负载进行负载电流值的计算(以全部的负载作为计算对象负载。)，但也可以仅对任意的负载进行电流的测量和合成电流值的计算(仅将任意的负载设为计算对象负载。)。此时，电流测量时不进行负载电流值的计算的负载的电流需要为0。
返回图1，从输出定时生成部160向异常检测部150输入各负载的扫描期间中的输出状态，进而输入通过负载电流计算部130算出的在各负载中流动的负载电流值。然后，通过针对每一负载比较扫描期间中的输出状态、及与所设定的各种异常对应的阈值及负载电流值等，检测在所连接的电路等中发生的异常。
具体而言，在由输出定时生成部160生成的输出定时，尽管扫描期间内的特定的负载的控制信号为开启，在负载电流值为0的情况下，也判定为断线。另外，同样，尽管特定的负载的控制信号为开启，在负载电流值大幅低于所期待的电流值的情况下，也判定为负载的性能降低、消耗或故障等异常，在负载电流值大幅超过所期待的电流值的情况下，也判定为发生过电流或短路。另外，在上述输出定时，尽管扫描期间内的特定的负载的控制信号始终为关闭，在负载电流值不为0的情况下，也判定为发生操作器等的触点熔接或短路等异常。
检测到的异常通过异常检测LED等未图示的显示部通知给用户。
此外，检测的异常的种类及判定方法不限于上述示例，只要为通过向负载的输出状况和实际在负载中流动的电流值的比较可进行检测的异常及判定方法即可。
另外，关于检测到的异常，不仅直接通知给用户，而且也可以作为通信数据向其他系统传送信息。
＜动作＞
图7及图8是表示本实施方式的负载控制装置100的概略动作的流程图。以下，参照图7及图8说明各自的动作。
图7是表示有关本实施方式中的控制信号的生成的概略动作的流程图。这些动作在每一输出周期进行一次并重复执行，步骤S711至S723的处理以对各负载个别地实施作为基本动作。
首先，在步骤S701中取得电力供给的开启/关闭控制所需的参数。此时，扫描期间S根据未测量期间tb、测量期间ts、负载的数量n(计算对象负载的数量，在本实施方式中为4。)决定，并通过以下的数式6表示。
[数式6]
S＝(tb+ts)×n
此外，关于未测量期间tb及测量期间ts，可以参照未图示的输入部等的设定值，也可以使用预先对每一装置决定的值。
接着，在步骤S711，在操作输出值MV、与输出周期T的关系上以下的数式7表示的关系成立的情况下(步骤S711：Yes)，移向步骤S712。另外，在数式7表示的关系未处理的情况下(步骤S711：No)，移向步骤S723。
[数式7]
MV×T≥(tb+ts)×(n-1)
然后，在步骤S712，在操作输出值MV、与输出周期T的关系上以下的数式8表示的关系成立的情况下(步骤S712：Yes)，移向步骤S721。另外，在数式8表示的关系不成立的情况下(步骤S712：No)，移向步骤S722。
[数式8]
MV×T≥T-(tb+ts)
即，在所设定的操作输出值MV中，判断在扫描期间S中是否能够实施用于电流的测量和记录合成电流值的控制信号的开启/关闭操作。根据其结果从步骤S721～S723中选择控制信号的生成方法。
以下，参照图9～图12具体说明步骤S721～S723。
此外，图中的上段的图表是进行一般的电力控制方法即时间比例控制时的、输出周期内的控制信号。
另外，图中的下段的图表是插入用于电流的测量和记录合成电流值的扫描期间S的、输出周期内的控制信号的一例，表示负载2的控制信号。在本实施方式中连接的负载的数量为n＝4，因此，扫描期间S成为(tb+ts)×4。另外，在将负载电流值的计算所需的合成电流值在扫描期间S中连续进行记录时，将仅将负载2的控制信号设为关闭的顺序设为第二。
图9的下段的图表是判断为在步骤S711及步骤S712中，在维持所设定的操作输出值MV的状态下，在扫描期间S中能够实施用于电流的测量和记录合成电流值的控制信号的开启/关闭操作的情况下，在步骤S721中生成的控制信号。
在扫描期间S中，插入仅将负载2的控制信号设为关闭的时间，因此，扫描期间S中的开启时间ton1成为以下所示的数式9。
[数式9]
ton1＝(tb+ts)×(n-1)
因此，为了确保仅相当于所设定的操作输出值MV的开启时间，需要将设于扫描期间S外的开启时间ton2设为以下所示的数式10。
[数式10]
ton2＝MV×T-ton1
此外，关于在扫描期间S外将控制信号设为开启的定时，如图10的下段图表所示，只要在相同输出周期内，则也可以在任意的定时产生。
通过生成这种控制信号，能够设定与图9的上段所示的时间比例控制相同的电力供给的开启/关闭时间，得到同等的控制特性。
图12的下段的图表是在步骤S711及步骤S712中于扫描期间S中实施用于电流的测量和记录合成电流值的控制信号的开启/关闭操作时，在判断为以所设定的操作输出值MV以上进行电力供给的情况下，在步骤S723中生成的控制信号。
在扫描期间S中，始终将控制信号设为关闭，确保相当于在扫描期间S外所设定的操作输出值MV的开启时间。因此，扫描期间S中的开启时间ton1和设于扫描期间S外的开启时间ton2如数式11、数式12。
[数式11]
ton1＝0
[数式12]
ton2＝MV×T
通过生成这种控制信号，即使在包含无法实施用于电流的测量和记录合成电流值的控制信号的开启/关闭操作的负载的情况下，也能够继续进行该负载以外的负载电流值的计算。
此外，关于在该条件下生成控制信号的负载，由扫描期间S中的控制信号始终为关闭也可见，算出的该负载电流值的计算结果也为0(算出的负载电流值不为0的情况下，判断为发生操作器等的触点熔接或短路等异常)。
图11的下段的图表是在步骤S711及步骤S712中于扫描期间S中实施用于电流的测量和记录合成电流值的控制信号的开启/关闭操作时，在判断为不满足所设定的操作输出值MV的情况下，在步骤S722中生成的控制信号。
在扫描期间S中，插入仅将负载2的控制信号设为关闭的时间，在扫描期间S外始终将控制信号设为开启。因此，扫描期间S中的开启时间ton1和设于扫描期间S外的开启时间ton2成为数式13、数式14。
[数式13]
ton1＝(tb+ts)×(n-1)
[数式14]
ton2＝T-(tb+ts)×n
通过生成这种控制信号，能够继续进行负载电流值的计算。但是，因为不能确保与图11的上段所示的时间比例控制同等的开启时间，所以成为与电力供给受到限制的状态相同的状态。
在步骤S711及步骤S712中，如果在扫描期间中实施用于电流的测量和记录合成电流值的控制信号的开启/关闭操作，则在判断为不满足所设定的操作输出值MV的情况下，通过利用未图示的输入部等进行设定，也可以在全部的负载中切换为图11的上段那种一般的电力控制方法。此外，在该情况下不能实施负载电流值的计算，但因为不对电力供给施加限制而能够继续进行控制，所以具有能够缩短装置启动时间等的优点。
另外，在步骤S711及步骤S712中，如果在扫描期间S中实施用于测量电流和记录合成电流值的控制信号的开启/关闭操作，则即使在判断为会以所设定的操作输出值MV以上进行电力供给的情况下，通过利用未图示的输入部等进行设定，也可以在扫描期间S中强制实施用于测量电流和记录合成电流值的控制信号的开启/关闭操作，继续进行负载电流值的计算。
此外，在本实施方式中，针对每一输出周期插入扫描期间S，算出负载电流值，但也可以从未图示的输入部等向所设定的任意的定时的下一输出周期插入扫描期间S，执行负载电流值的计算。
另外，也可以将电流测量时的电流的测量和记录合成电流值的动作遍及多个输出周期依次实施，在记录了必要的全部的合成电流值的时刻算出负载电流值。
另外，在不向控制信号强制插入扫描期间S，而在进行一般的电力控制方法时判断为此时的向各负载的控制信号的开启/关闭状态的组合与所希望的合成电流值的条件一致的情况下，也可以进行电流的测量和合成电流值的记录，在记录了必要的全部的合成电流值的时刻算出负载电流值。
如上，通过根据操作输出值MV改变控制信号，能够在尽可能地维持与时间比例控制同等的控制性的同时，继续安全地进行负载电流值的计算。
如果对全部的负载生成控制信号，则输出定时生成部一边取得各负载的控制信号的同步一边开始输出动作(步骤S702)。然后，从输出部110相对于操作器141～144输出控制信号。
图8是表示有关本实施方式的电流的测量、合成电流值的记录、负载电流值的计算及异常检测处理的概略动作的流程图。这些也在每一输出周期重复执行，步骤S811以后的处理以对各负载个别地实施作为基本动作。
首先，在扫描期间S中的期间1至期间4的各测量期间，将由电流检测部120检测且由负载电流计算部130取入的电流值记录为合成电流值Ic(1)、Ic(2)、Ic(3)、Ic(4)(步骤S801)。然后，在全部的合成电流值的记录结束时，使用数式5算出在各负载中流动的负载电流值(步骤S802)。然后，基于算出的负载电流值，判断用于由异常检测部150进行异常检测的条件(步骤S811)。
在图7中的步骤S721及步骤S722中生成了控制信号的情况等下，期待扫描期间S中的负载电流值成为根据电源电压和负载的电阻值决定的值(步骤S811：Yes)。因此，与通过未图示的输入部等设定的期待值相比，在负载电流值大幅低于或大幅高于该期待值的情况下，判断为负载存在异常(步骤S812：Yes)，警报成为开启(步骤S803)。另外，在负载电流值相当于该期待值的情况下，判断为负载为正常(步骤S812：No)，警报成为关闭(步骤S804)。
另外，在图7中的步骤S723中生成了控制信号的情况等下，期待扫描期间S中的负载电流值成为0(步骤S811：No)。因此，在负载电流值为0的情况下判断为正常(步骤S813：Yes)，警报成为关闭(步骤S805)。另外，在负载电流值不为0的情况下，判断为异常(步骤S813：No)，警报成为开启(步骤S806)。
图13是表示通过作为现有方法的专利文献1所记载的方法和本实施方式的负载控制装置计算出各负载电流值时的比较结果的表。基于实际的运用事例，负载的数量为n＝8，输出周期为T＝10000ms，未测量期间为tb＝10ms，测量期间为ts＝50ms。此时，扫描期间S根据数式6，成为S＝(10+50)×8＝480ms。
首先，将能够在每一输出周期一边进行向全部负载的负载电流值的计算一边向负载供给的最大输出(操作输出值的最大值)进行比较。
在现有方法中，仅将所希望的负载的控制信号(未测量期间tb+测量期间ts)设为开启，其以外的负载的控制信号设为关闭。此时，在测量期间由电流检测部进行检测，将被取入控制装置的电流值作为负载电流值。而且，通过重复负载数量的该操作，能够取得全部的负载的负载电流值。因此，为了得到负载电流值而在每一输出周期插入的控制信号的关闭时间toff1能够由数式15表示。
[数式15]
toff1＝(tb+ts)×(n-1)
即，toff1＝(10+50)×(8－1)＝420ms。
另外，能够一边进行负载电流值的取得一边进行电力供给的最大输出(操作输出值的限制)MVlim通过以下所示的数式16表示。
[数式16]
MVlim＝(T-toff1)/T
因此，如果在数式16中代入toff1＝420ms，则MVlim成为95.8％。
在本实施方式中，如与图11下段的时序图对应的操作，在扫描期间S中仅将向任一个负载的控制信号设为关闭仅一次，其以外始终设为开启。因此，为了算出负载电流值而在每一输出周期插入的控制信号的关闭时间toff1能够由数式17表示。
[数式17]
toff1＝(tb+ts)
即，设为toff1＝(10+50)＝60ms。如果将其代入数式16，则MVlim成为99.4％。因此，与现有方法相比，能够进行更大的电力供给，对装置启动时间的缩短等有效果。
接着，探讨电流值的精度。通常，在AD转换器等进行的测量中，转换时间越长，能够进行越高分辨率的测量。
在现有方法中，仅将所希望的负载的控制信号设为60ms期间(未测量期间+测量期间)开启，在其中的测量期间50ms之间进行AD转换，测量电流，得到负载电流值。
在本实施方式中，在扫描期间S中仅将向任一个负载的控制信号设为关闭仅一次，在设于扫描期间S中的多个测量期间进行AD转换，测量电流。因此，多个测量期间ts_all能够如数式18表示。
[数式18]
ts_all＝ts×(n-1)
即，根据在ts_all＝50×(8-1)＝350ms期间测量出的电流值算出负载电流值。即，与现有方法相比，与耗费相当于7倍的时间进行AD转换等效，能够取得更高分辨率的负载电流值。
另外，负载电流计算部130及输出定时生成部160除本实施方式中说明的负载电流值的计算方法及控制信号的生成方法之外，也可以构成为利用使用了联立方程式的类似方法进行负载电流值的计算及输出定时的生成。另外，该情况下，负载电流值的计算方法及控制信号的生成方法可以按照预先设定的条件自动地进行切换，也可以通过未图示的输入部等的设定值任意进行切换。
图14是表示用于表示使用了上述联立方程式的类似方法之一例的、来自输出部110的控制信号的时序图。
在各期间，由电流检测部120检测且被取入负载电流计算部130的电流值被记录为以下所示的数式19那样的合成电流值，
[数式19]
I1＝A′+B′+C′+D′
I2＝A′+C′+D′
I3＝A′+B′+D′
I4＝A′+B′+C′
求解该联立方程式，计算各负载电流值时，成为如下所示的数式20。
[数式20]
A′＝I1+I2+I3-(2×I1)
B′＝I1-I2
C′＝I1-I3
D′＝I1-I4
此外，在图14中，也可以将全部的负载的控制信号成为开启的期间设为期间1，在期间2至4的任一个期间设为全部的负载的控制信号成为开启的组合，实现基于类似的联立方程式的负载电流值的计算。
＜发明的效果＞
如上，本实施方式中记载的负载控制装置100实现如下的效果。
在本实施方式中构成为：在扫描期间中，仅将向计算对象负载中任一个负载的控制信号设为关闭仅一次，在设于扫描期间中的多个测量期间进行AD转换，测量电流。因此，实现能够实现电流测量的分辨率及精度的提高的效果。
另外，在本实施方式中构成为：在扫描期间中，仅将向计算对象负载中任一个负载的控制信号设为关闭仅一次，其以外始终设为开启。因此，实现能够缩短在电流测量时电力供给停止的时间的效果。
以上，参照实施方式说明了本发明，但本发明不限于上述的实施方式。关于本发明的构成及动作，在不脱离本发明的宗旨的范围内能够进行本领域技术人员可理解的各种变更。
符号说明
100…负载控制装置
110…输出部
120、120′…电流检测部
130…负载电流计算部
141～144…操作器
150…异常检测部
160…输出定时生成部

Claims (14)

1.一种负载控制装置，其控制向作为控制对象的多个负载的电力供给，其特征在于，
具备负载电流计算部，在相对于所述多个负载中的、进行负载电流值的计算的多个计算对象负载预先设定的时间内，仅所述多个计算对象负载中的任一个负载中流动的电流为0的情况下，将通过电流检测部检测到的所述多个计算对象负载中流动的电流作为电流值取入，并作为合成电流值进行记录，将上述这种处理对全部的所述多个计算对象负载实施，通过下式表示的I(x)算出所述多个计算对象负载的中的第x个负载中流动的负载电流值，
[数式1]
在所述式中，
Ic(k)是仅所述多个计算对象负载中的第k个负载中流动的电流为0时的由所述负载电流计算部记录的所述合成电流值，
n是所述多个计算对象负载的总数，为2以上的整数。
2.根据权利要求1所述的负载控制装置，其特征在于，
就所述负载控制装置中的电力供给的控制信号而言，
为了取得所述合成电流值，仅所述预先设定的时间依次将向所述多个计算对象负载中的任一个负载的电力供给设为关闭，并将所述控制信号的输出周期内的电力供给设为开启的时间和设为关闭的时间的比率基于对每一负载设定的操作输出值决定。
3.根据权利要求1或2所述的负载控制装置，其特征在于，
就所述负载控制装置中的控制信号而言，
在为了取得所述合成电流值，仅所述预先设定的时间依次要将向所述多个计算对象负载中的任一个负载的电力供给设为关闭时，在存在被供给比基于对每一负载设定的操作输出值决定的值多的电力的负载的情况下，仅限于该负载在所述预先设定的时间内将电力供给始终设为关闭，仅在所述控制信号的输出周期内的、所述预先设定的时间以外，以基于对所述每一负载设定的操作输出值的比例进行电力供给。
4.根据权利要求1或2所述的负载控制装置，其特征在于，
就所述负载控制装置中的控制信号而言，
在为了取得所述合成电流值，仅所述预先设定的时间依次要将向所述多个计算对象负载中的任一个负载的电力供给设为关闭时，在存在不能供给基于对每一负载设定的操作输出值决定的值的电力的负载的情况下，仅限于该负载，在所述控制信号的输出周期内的所述预先设定的时间以外，将电力供给始终设为开启。
5.根据权利要求1或2所述的负载控制装置，其特征在于，
就所述负载控制装置中的控制信号而言，
在为了取得所述合成电流值，仅所述预先设定的时间依次要将向所述多个计算对象负载中的任一个负载的电力供给设为关闭时，在存在不能供给基于对每一负载设定的操作输出值决定的值的电力的负载的情况下，在所述多个计算对象负载的全部负载中，不进行在所述预先设定的时间依次要将向所述多个计算对象负载的任一个负载的电力供给设为关闭的操作，而在所述控制信号的输出周期内，以基于对所述每一负载设定的操作输出值的比例进行电力供给。
6.根据权利要求1或2所述的负载控制装置，其特征在于，
向所述多个负载供给的电力由交流电源供给，且具备由一个变流器构成的所述电流检测部。
7.根据权利要求6所述的负载控制装置，其特征在于，
在个别构成与所述多个计算对象负载连接的电源的路径时，通过使所述路径贯通所述一个变流器，所述电流检测部取得所述电流值。
8.一种负载控制装置的电流测量方法，控制向作为控制对象的多个负载的电力供给，其特征在于，
具备负载电流计算步骤，在相对于所述多个负载中的、进行负载电流值的计算的多个计算对象负载预先设定的时间内，仅所述多个计算对象负载中的任一个负载中流动的电流为0的情况下，将通过电流检测步骤检测到的所述多个计算对象负载中流动的电流作为电流值取入，并作为合成电流值进行记录，将上述这种处理对全部的所述多个计算对象负载实施，通过下式表示的I(x)算出所述多个计算对象负载的中的第x个负载中流动的负载电流值，
[数式2]
Figure FDA0002146678580000031
在所述式中，
Ic(k)是仅所述多个计算对象负载中的第k个负载中流动的电流为0时的由所述负载电流计算步骤记录的所述合成电流值，
n是所述多个计算对象负载的总数，为2以上的整数。
9.根据权利要求8所述的负载控制装置的电流测量方法，其特征在于，
就所述负载控制装置的电流测量方法中的电力供给的控制信号而言，
为了取得所述合成电流值，仅所述预先设定的时间依次将向所述多个计算对象负载中的任一个负载的电力供给设为关闭，并将所述控制信号的输出周期内的电力供给设为开启的时间和设为关闭的时间的比率基于对每一负载设定的操作输出值决定。
10.根据权利要求8或9所述的负载控制装置的电流测量方法，其特征在于，
就所述负载控制装置的电流测量方法中的控制信号而言，
在为了取得所述合成电流值，仅所述预先设定的时间依次要将向所述多个计算对象负载中的任一个负载的电力供给设为关闭时，在存在被供给比基于对每一负载设定的操作输出值决定的值多的电力的负载的情况下，仅限于该负载在所述预先设定的时间内将电力供给始终设为关闭，仅在所述控制信号的输出周期内的、所述预先设定的时间以外，以基于对所述每一负载设定的操作输出值的比例进行电力供给。
11.根据权利要求8或9所述的负载控制装置的电流测量方法，其特征在于，
就所述负载控制装置的电流测量方法中的控制信号而言，
在为了取得所述合成电流值，仅所述预先设定的时间依次要将向所述多个计算对象负载中的任一个负载的电力供给设为关闭时，在存在不能供给基于对每一负载设定的操作输出值决定的值的电力的负载的情况下，仅限于该负载，在所述控制信号的输出周期内的所述预先设定的时间以外，将电力供给始终设为开启。
12.根据权利要求8或9所述的负载控制装置的电流测量方法，其特征在于，
就所述负载控制装置的电流测量方法中的控制信号而言，
在为了取得所述合成电流值，仅所述预先设定的时间依次要将向所述多个计算对象负载中的任一个负载的电力供给设为关闭时，在存在不能供给基于对每一负载设定的操作输出值决定的值的电力的负载的情况下，在所述多个计算对象负载的全部负载中，不进行在所述预先设定的时间依次要将向所述多个计算对象负载的任一个负载的电力供给设为关闭的操作，而在所述控制信号的输出周期内，以基于对所述每一负载设定的操作输出值的比例进行电力供给。
13.根据权利要求8或9所述的负载控制装置的电流测量方法，其特征在于，
向所述多个负载供给的电力由交流电源供给，且具备由一个变流器进行的所述电流检测步骤。
14.根据权利要求13所述的负载控制装置的电流测量方法，其特征在于，
在所述电流检测步骤中，在个别构成与所述多个计算对象负载连接的电源的路径时，通过使所述路径贯通所述一个变流器，取得所述电流值。
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