CN111949054A - 温度调节计及异常判断方法 - Google Patents

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Abstract

一种温度调节计及异常判断方法，在于能更确实地防止由传感器偏离适当的测定部位而导致的加热器破损。测定部(102)测定加热器(101)的温度。计算部(103)基于测定部(102)所测定的测定温度及预先设定的设定温度来计算用于控制加热器(101)的控制值。当计算部(103)所计算出的计算值超过预先设定的控制值上限时，控制部(104)将控制值上限作为控制值而输出。检测部(105)检测计算部(103)所计算出的计算值超过从控制部(104)输出的控制值上限。测量部(106)测量如下状态持续的时间，所述状态为检测部(105)检测到计算值超过从控制部(104)输出的控制值上限的状态。

Description

温度调节计及异常判断方法
技术领域
本发明涉及一种对控制对象的温度进行控制的温度调节计及异常判断方法。
背景技术
对各种温度环境等的温度进行调节的温度调节计将使用热电偶或测温电阻体等温度传感器所检测出的监视对象的温度进行数值显示，而且根据所检测出的温度及设定温度而求出对加热器的控制值，控制监视对象的温度。
此外，加热器当错误操作时会破损，因此对于温度调节计等控制加热器的设备，通常可进行下述那样的警报设定或控制值的设定(参照专利文献1、专利文献2)。加热器的利用者使用这些功能来输出警报，而且限制流经加热器的电流。
·监视温度，以不加热至加热器的制造厂商所规定的温度以上(温度上限警报)。
·监视温度变化率，以不成为加热器的制造厂商所规定的升温速度以上(温度变化率警报)。
·监视温度调节计的控制值(操纵变量(Manipulated Variable，MV)值)的上限，当超过警报上限值时发出警报(MV值上限警报)。
·设定控制值(MV值)的上限(控制值上限)，以使温度调节计不产生必要以上的输出(控制值上限设定)。
·测定流经加热器的电流，当流通设定值以上的电流时发出警报(过电流警报)。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开平09-243098号公报
[专利文献2]日本专利特开平01-298385号公报
发明内容
发明所要解决的问题
此外，如所述那样，当控制值(MV值)的上限(控制值上限)设定为例如80％时，即使通过比例积分微分(Proportion Integral Differential，PID)控制等运算根据检测出的温度及设定温度求出的MV值为100％，实际输出的MV值也成为设定为控制值上限的80％。
在稳定控制的情况下，PID运算的结果超过控制值上限的期间大致固定的情况多。另一方面，关于MV值，视异常状态的状况，在发生的异常状态得到改善之前，计算超过控制值上限的MV值。例如，在如传感器偏离适当的测定部位，测定的不是加热器的温度而是周围的温度那样的情况下，传感器输出的测定值成为大幅低于设定值的值，温度调节计增大MV值，以使测定值升温至设定值的温度为止。当计算出的MV值达到控制值上限时，不会输出更大的MV值，当所述状态持续得长时，加热器会成为超过使用范围的高温度，有时会导致破损。
此外，当在传感器所连接的电路发生断线等的情况下，在温度调节计中成为与所述同样的控制状态。然而，关于断线，所述状态是由一般的温度调节计检测，当检测出断线后MV值成为0％，因此不会导致加热器破损。
所述传感器偏离适当的部位时的加热器破损的问题例如能够通过使用警报上限值的警报发出来应对。当计算出的MV值超过所设定的警报上限值的时间持续固定时间后，可以通过发出警报，应对所述问题。例如，若为所设定的警报上限值，则将不发生破损的时间设定为用于发出所述警报的限制时间。根据所述控制，即使传感器偏离适当的测定部位，MV值成为控制值上限，也会在固定时间后发出警报，因此管理者(利用者)认识到异常的状态。若管理者认识到异常的状态，则能够实施例如停止温度调节计的运行，确认异常的状态，消除异常的状态等由管理者进行的处理，能防止加热器破损。
此外，在此种控制中，大多情况下与控制环境的变化相对应，从初始的设定变更所述控制值上限。例如，有时在初始将设为80％的控制值上限变更为70％。在此种变更时，警报上限值也需要从80％变更为70％。然而，有时即使控制值上限变更，也会忘记变更MV值上限警报的警报上限值。例如，有时即使控制值上限变更为70％，也会忘记警报上限值的变更，警报上限值仍为80％。
在此种情况下，即使传感器偏离适当的测定部位，MV值成为控制值上限，也未达到警报上限值，因此，结果不会发出警报。当未发出警报时，不会进行如上所述的由管理者进行的处理，结果导致加热器破损。使用警报上限值的警报发出具有可以与控制值上限分开设定警报上限值的警报发出的自由度，但如上所述，存在有时由于忘记设定警报上限值等而无法防止传感器偏离适当的测定部位等异常的状态下的加热器破损等问题。
本发明是为了消除以上那样的问题点而成，其目的在于能更确实地防止由传感器偏离适当的测定位置而导致的加热器破损。
解决问题的技术手段
本发明的温度调节计控制加热器的加热能力，将控制对象的温度控制为预先设定的设定温度，所述温度调节计包括：测定部，构成为测定加热器的温度；计算部，构成为基于测定部所测定的测定温度及预先设定的设定温度来计算用于控制加热器的控制值；控制部，当计算部所计算出的计算值超过预先设定的控制值上限时，将控制值上限作为控制值而输出；检测部，构成为检测计算部所计算出的计算值超过从控制部输出的控制值上限；测量部，构成为测量下述状态持续的时间，所述状态为检测部检测到计算值超过从控制部输出的控制值上限的状态；判断部，构成为当测量部测量的时间超过预先设定的判断时间时判断为异常；以及输出部，当判断部判断为异常时，输出警报。
在所述温度调节计的一构成例中，计算部具有多个用于计算控制值的控制内容。
在所述温度调节计的一构成例中，针对计算部用于计算控制值的每个控制内容设定判断时间。
另外，本发明的异常判断方法包括：第一步骤，基于所测定的加热器的测定温度及预先设定的设定温度来计算用于控制加热器的控制值；第二步骤，检测第一步骤中计算出的计算值超过预先设定的控制值上限；第三步骤，测量下述状态持续的时间，所述状态为在第二步骤中检测到计算值超过控制值上限；以及第四步骤，当第三步骤中测量的时间超过预先设定的判断时间时，判断为异常。
在所述异常判断方法的一构成例中，具有多个用于计算控制值的控制内容。
在所述异常判断方法的一构成例中，针对用于计算控制值的每个控制内容设定判断时间。
发明的效果
如以上所说明，根据本发明，测量下述状态持续的时间，所述状态为检测部检测到计算值超过从控制部输出的控制值上限的状态，当测量的时间超过预先设定的判断时间时，判断为异常，因此能更确实地防止由传感器偏离适当的测定部位而导致的加热器破损。
附图说明
图1为表示本发明实施方式的温度调节计的构成的构成图。
图2为用于说明本发明实施方式的异常判断方法的流程图。
图3为表示本发明实施方式的温度调节计的计算部、检测部、测量部以及判断部的硬件构成的构成图。
符号的说明
101：加热器
102：测定部
103：计算部
104：控制部
105：检测部
106：测量部
107：判断部
108：输出部
109：存储部
301：CPU
302：主存储装置
303：外部存储装置
304：网络连接装置
305：网络
S101～S109：步骤
具体实施方式
以下，参照图1对本发明实施方式的温度调节计进行说明。所述温度调节计控制加热器101的加热能力，将控制对象的温度控制为预先设定的设定温度。所述温度调节计包括测定部102、计算部103、控制部104、检测部105、测量部106、判断部107、输出部108、以及存储部109。
测定部102测定加热器101的温度。计算部103基于测定部102所测定的测定温度及预先设定的设定温度来计算用于控制加热器101的控制值。计算部103例如基于存储(设定)在存储部109的控制内容来计算控制值。
控制部104将计算部103所计算出的计算值作为控制值而输出。另外，当计算部103所计算出的计算值超过预先设定的控制值上限时，控制部104将控制值上限作为控制值而输出。控制部104例如使用存储(设定)在存储部109的控制值上限。例如，将80％设定为控制值上限。在此情况下，当计算部103所计算出的计算值超过80％且例如成为90％时，控制部104将控制值上限的80％作为控制值而输出到加热器101侧。
检测部105检测计算部103所计算出的计算值超过控制值上限的情况。测量部106测量下述状态持续的时间，所述状态为检测部105检测到计算值超过从控制部104输出的控制值上限的状态。当测量部106测量的时间超过预先设定的判断时间时，判断部107判断为异常。判断时间例如可设为50秒。当判断部107判断为异常时，输出部108进行异常处理(跳转为异常时操作量，发出警报等)。例如，在未图示的显示部显示产生了异常。另外，使用喇叭、扬声器等通过声音等发出通知作为警报。
根据所述实施方式，由检测部105检测出计算部103所计算出的计算值超过控制值上限，由测量部106测量其持续的时间，当测量的时间超过判断时间时判断为异常。如此，检测部105的检测不参照警报上限值，而是参照控制值上限，检测出计算值超过所述值。根据实施方式，若控制值的上限被变更，则自动地反映至检测部105的检测中的参照对象。
其结果，根据实施方式，即使因管理者等忘记设定警报上限值或设定错误等，而产生传感器的位置偏离也不会不发出警报，能更确实地防止由传感器的位置偏离而产生的加热器破损。
此外，在此种PID控制中，为了可以通过使用各自不同的PID常数的多个控制内容来实施控制，如以下的表1所示，将PID常数及与此相关的设定值(也包括控制值上限等)作为控制内容的组(PID组)设定在温度调节计。当设定多个PID组时，可以通过变更用于控制的PID组来简单地改变控制性。例如，多个PID组可以存储在存储部109。
[表1]
表1
PID组 1组 2组 … x组
比例带 5 10 … 15
积分时间 10 30 … 50
微分时间 1 3 … 5
… … … … …
控制值上限 80 90 … 85
控制值下限 0 0 … 0
… … … … …
在如上所述那样设定多个PID组的情况下，也可以如以下的表2所示，用于针对计算部103用于计算控制值的每个PID组(控制内容)设定判断时间。通过如上所述那样操作，可以根据控制内容自动地设定适当的判断时间。
[表2]
表2
PID组 1组 2组 3组
比例带 5 10 15
积分时间 10 30 50
微分时间 1 3 5
… … … …
判断时间 5 1 3
控制值上限 80 90 85
… … … …
接下来，使用图2的流程图对实施方式的温度调节计的运行例(异常判断方法)进行说明。
首先，步骤S101中，计算部103基于所测定的加热器101的测定温度及预先设定的设定温度来计算用于控制加热器101的控制值(第一步骤)。接着，步骤S102中，检测部105检测由计算部103所计算出的计算值超过控制值上限(第二步骤)。当由检测部105检测到计算值超过控制值上限时(步骤S102的是(yes))，步骤S103中，判断测量部106是否已开始测量下述状态持续的时间，即，检测到计算值超过从控制部104输出的控制值上限的状态。当未开始测量时间时(步骤S103的否(no))，步骤S104中，测量部106开始测量下述状态持续的时间，即，检测到计算值超过从控制部104输出的控制值上限的状态，进入步骤S105。另外，当已开始测量时间时(步骤S103的是(yes))，进入步骤S105(第三步骤)。
接着，步骤S105中，判断测量的时间是否超过预先设定的判断时间。当测量的时间超过判断时间时(步骤S105的是(yes))，步骤S106中，测量部106停止(结束)测量时间，步骤S107中，判断部107判断为异常(第四步骤)。此外，时间的测量在检测到计算值超过控制值上限的期间中持续(步骤S101～步骤S105)。当判断部107判断为异常时，步骤S108中进行异常处理(跳转为异常时操作量，发出警报等)。警报发出后，维持所述状态直到步骤S109中进行解除操作为止。
此外，所述实施方式的温度调节计的计算部、控制部、检测部、测量部以及判断部也可如图3所示，设为包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)301、主存储装置302、外部存储装置303以及网络连接装置304等的计算机设备，通过CPU 301根据在主存储装置展开的程序而运行(执行程序)，从而实现上文所述的各功能(异常判断方法)。所述程序为用于由计算机执行上文所述的实施方式所示的异常判断方法的程序。网络连接装置304连接于网络305。另外，各功能也可分散于多个计算机设备。
另外，上文所述的实施方式的温度调节计的计算部、控制部、检测部、测量部以及判断部也可包含现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)等可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD)。例如，通过使FPGA的逻辑元件以电路的形式包括计算部、控制部、检测部、测量部以及判断部各自，从而可执行上文所述的功能。计算电路、控制电路、检测电路、测量电路以及判断电路各自可连接规定的写入装置而写入至FPGA。另外，写入至FPGA的所述各电路也可由连接于FPGA的写入装置确认。
如以上所说明那样，根据本发明，测量下述状态持续的时间，所述状态为检测部检测到计算值超过控制值上限的状态，当测量的时间超过预先设定的判断时间时，判断为异常，因此能更确实地防止由传感器偏离适当的测定部位而导致的加热器破损。
此外，显然本发明不限定于以上说明的实施方式，可在本发明的技术思想内，由在本领域中技术人员实施多种变形及组合。在所述实施方式中也可以将使用警报上限值的警报发出加以组合。另外，例如，除了所述实施方式所示的警报以外，也可在测定的温度成为设定值以上时发出警报。另外，也可在流经加热器的电流超过设定的值时发出警报。另外，也可在对加热器施加的电压超过设定的值时发出警报。也可通过增加监视项目从而作为更强固的负载保护功能而发挥功能。

Claims (6)

1.一种温度调节计，控制加热器的加热能力，将控制对象的温度控制为预先设定的设定温度，所述温度调节计包括：
测定部，构成为测定所述加热器的温度；
计算部，构成为基于所述测定部所测定的测定温度及预先设定的设定温度来计算用于控制所述加热器的控制值；
控制部，当所述计算部所计算出的计算值超过预先设定的控制值上限时，将所述控制值上限作为控制值而输出；
检测部，构成为检测所述计算部所计算出的计算值超过从所述控制部输出的控制值上限；
测量部，构成为测量下述状态持续的时间，所述状态为所述检测部检测到所述计算值超过从所述控制部输出的控制值上限的状态；
判断部，构成为当所述测量部测量的时间超过预先设定的判断时间时判断为异常；以及
输出部，当所述判断部判断为异常时，输出警报。
2.根据权利要求1所述的温度调节计，其特征在于：
所述计算部具有多个用于计算所述控制值的控制内容。
3.根据权利要求2所述的温度调节计，其特征在于：
针对所述计算部用于计算所述控制值的每个控制内容设定所述判断时间。
4.一种异常判断方法，包括：
第一步骤，基于所测定的加热器的测定温度及预先设定的设定温度来计算用于控制所述加热器的控制值；
第二步骤，检测所述第一步骤中计算出的计算值超过预先设定的控制值上限；
第三步骤，测量下述状态持续的时间，所述状态为在所述第二步骤中检测到所述计算值超过所述控制值上限的状态；以及
第四步骤，当所述第三步骤中测量的时间超过预先设定的判断时间时，判断为异常。
5.根据权利要求4所述的异常判断方法，其特征在于：
具有多个用于计算所述控制值的控制内容。
6.根据权利要求5所述的异常判断方法，其特征在于：
针对用于计算所述控制值的每个控制内容设定所述判断时间。
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