CN1148688A

CN1148688A - 异常报警装置

Info

Publication number: CN1148688A
Application number: CN96111250A
Authority: CN
Inventors: 平山博文
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1995-09-01
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 1997-04-30
Also published as: JPH0973589A

Abstract

检测并报警加热器过电流异常和操作端短路异常。控制装置1通过把用于使控制对象4成为设定温度的操作量在固态继电器12中变换为与时间成比例的电流并控制电加热器2的电流，把控制对象4控制为设定温度。其间，控制装置1的报警判定单元13用电流以互感器3检测流过电加热器2的电流，若尽管上述操作量为0％但检测出流过电加热器2的电流，则发出操作端短路警报，同时，若尽管上述操作量适宜地输出但检测出流过电加热器2的过电流，则发出过电流警报。

Description

异常报警装置

本发明涉及组装到用电加热器加热控制对象并把其温度控制为设定温度的控制装置中的报警电加热器的电流异常等的异常报警装置。

以往开发了通过用电加热器等加热控制对象把控制对象保持在设定温度的控制装置，但有时，电加热器随老化而断线。在检测这种电加热器的异常方面，已经开始并正在普及尽管输出了为把控制对象加热到设定温度而决定流过电加热器的电流的操作量，都可以检测到电加热器未流过电流的现象，并且一旦形成这样的检测则断断为电加热器断线异常并产生电加热器断线警报这样的异常报警装置。但是，电加热器的异常不仅是上述断线异常，还有在电加热器中流过不应是本来流过的过大电流的异常(加热器过电流异常)，或尽管操作量为0％但在电加热器中都有电流流过的异常等现象(操作端短路异常)，然而，检测这些异常并且发生警报的异常报警装置且组装到控制装置中的设备现在还不存在。

于是，由于即使在电加热器中流过过大的电流也不能够检测并发生誓报等，故存在发现不及时而在控制对象和其周围机器中发生故障的危险，因而要求开发早期检测上述那样电加热器过电流异常和操作短路异常等并发生警报的异常报警装置。

由于在以往的作为检测电加热器的异常而发出警报的异常报警装置且组装到把电加热器作为执行元件的控制装置的设备中即使能够检测电加热器的断线异常，但也不能检测电加热器的过电流异常和操作端路异常等，故存在虽产生这些异常但发现不及时而在控制对象和其周围机器发生故障，进而在制造装置上扩大故障，制造流水线停止等危险。

本发明是为解决上述那样的课题而形成的，目的在于得到能够检测电加热器的过电流异常和操作端短路异常并进行报警的异常报警装置。

与本发明有关的异常报警装置具备：

用于加热控制对象的加热装置；

为把上述控制对象的温度调节为设定温度求决定与上述加热装置必要的加热操作相关连的物理量大小的操作量，并根据该操作量控制上述加热装置的控制装置；

检测与由上述控制装置控制的上述加热装置进行的加热操作相关连的物理量的大小的检测装置；

尽管前述操作量为0％但由上述检测装置检测出的上述物理量的大小仍在第1予定值以上时输出第1异常警报，同时尽管上述操作量为适当值但由上述检测装置检测的上述物理量的大小仍在第2予定值以上时输出第2异常警报的报警装置。

图1是示出组装了本发明的异常报警装置的控制装置的实施例1的功能框图。

图2是示出图1所示的报警判定单元的异常检测及警报发生处理的流程的流程图。

图3是示出适用本发明能够得到同样效果的各控制对象的应用例的图表。

图4是示出组装了本发明的异常报警装置的控制装置的实施例2的功能框图。

<发明的实施形态>

以下，说明本发明的一实施形态。

实施例1

图1是示出组装了本发明的异常报警装置的控制装置的实施例1的功能框图。1是控制作为加热装置的电加器等执行元件2的动作使得控制对象4的温度等的状态量为设定值的控制装置，3是检测流过执行元件2的，作为与执行元件2的加热等的操作相关联的物理量的电流的电流互感器(CT)(检测装置)，4是例如水槽内的液体等控制对象，5是检测控制对象4的如温度的传感器。另外，执行元件2是依据被供给的电流等的输出而动作(例如发热)的如电加热器。本发明不限于用电加热器等的加热对控制对象4的温度进行控制的情况，以下，以温度控制为例进行说明。

这里，控制装置1具有

根据控制对象4的设定温度和由传感器5检测出的当前温度求为把控制对象4加热到设定温度而决定流过执行元件2的电流的操作量，由此控制执行元件2的动作等使得控制对象4的温度成为设定温度的控制单元11；

作为把从该控制单元11的输出的操作量变换为通/断输出或与时间成比例的输出的驱动电路的输出驱动单元12；

检测执行元件2的异常并判定是否发生警报的报警判定单元(报警装置)13；

输入电流互感器3检测的电流输入单元14；

暂时保存由该电流输入单元14输入的电流值的电流值缓冲存储器15；

暂时保存从报警判定单元13输出的报警信号的报警输出状态缓冲存储器16；

把判定基准值输入到存储单元18-21的判定基准值输入单元17；

存储在从控制单元11输出操作量时流过执行元件2的最大电流的上限值的最大电流设定值上限存储单元18；

存储在从控制单元11输出操作量时能够流过执行元件2的允许最大电流的下限值的最大电流设定值下限存储单元19；

存储在从控制单元11未输出操作量或操作量为0％时能够流过执行元件2的允许最小电流的上限值的最小电流设定值上限存储单元20；

存储在从控制单元11未输出操作量或操作量为0％时能够流过执行元件2的允许最小电流的下限值的最小电流设定值下限存储单元21。

另外，控制装置还包含控制装置1及输出驱动单元12。

下面，说明本实施形态的动作。控制装置1的控制单元11输入由传感器5检出的控制对象4的温度等的当前值，把该当前值与予先设定的控制对象4的温度设定值进行比较，根据该比较结果求用于使控制对象4达到设定温度的操作量(MV)，把该操作量(例如电压)供给输出驱动单元12。输出驱动单元12在把操作量变换为通/断电流的情况下由继电器构成，在把操作量变换为与时间成比例的电流输出的情况下由固态继电器构成，把输入的操作量变换为通/断电流输出或与时间成比例的电流输出，并输出到执行元件2。例如由电加热器构成的执行元件2改变控制对象4的温度，控制单元11通过上述控制动作进行控制使控制对象4的温度成为设定温度，若达到设定温度则进行保持该温度的控制。

另一方面，在控制单元11进行上述那样的控制时，用电流互感器3检测供给到执行元件2的输出值如电流值，该检测出的电流值由电流输入单元14保存在电流值缓冲存储器15中。报警判定单元13以予定的周期读入被保存在电流值缓冲存储器15中的上述电流值的同时，读入从控制单元11输出的操作量的有无或大小，进行以下详述的报警判定处理。

图2是示出报警判定单元13实行的报警判定处理的流程的流程图。首先，报警判定单元13在步骤ST201中，判断从输出驱动单元12输出的输出种类是通/断控制输出还是时间比例控制等的连续输出，连续输出时进入步骤ST203，通/断控制时进入步骤ST202。在步骤ST202中，报警判定单元13判定是输出了操作量还是来输出操作量的断开状态，未输出时进入步骤ST206，输出时进入步骤ST204。另一方面，如上述那样进入了步骤ST203时，报警判定单元13判定从控制单元11输出的操作量是否大于0％，大于0％时进入步骤ST204，操作量为0％时，进入步骤ST206。

报警判定单元13在步骤ST204中把从电流值缓冲存储器15读入的供给执行元件2的当前的电流值(以后把其也称为当前值)和存储在最大电流设定值上限存储单元18中的最大电流值的上限值相比较，在上述当前值为上述最大电流值的上限值以上时，进入步骤ST213，否则进入步骤ST205。报警判定单元13在步骤ST213中发生过电流报警信号，经由报警输出状态缓冲器16将其输出到外部。另一方面，进入了步骤ST205时，报警判定单元13比较上述当前值和存储在最大电流设定值下限存储单元19中的最大电流值的下限值，在上述当前值为上述下限值以下时，进入步骤ST212，否则进入步骤ST211。报警判定单元13在步骤ST212中发生小电流报警信号，经由报警输入状态缓冲器16将其输出到外部。另一方面，进入到步骤ST211时，报警判定单元13在未发出报警时不进行任何动作，在发生报警时停止其报警信号的发生，结束处理。

如上所述，进入到步骤ST206时，报警判定单元13把上述当前值和存储在最小电流设定值上限存储单元20中的最小电流的上限值进行比较，在当前值为最小电流上限值以上时进入步骤ST208，否则进入步骤ST207。报警判定单元13在步骤ST208中发生电流报警信号，经由报警输出状态缓冲器16将其输出到外部。进入到步骤ST207时，报警判定单元13比较上述当前值和存储在最小电流设定值下限存储单元21中的最小电流的下限值，在当前值为最小电流下限值以下时进入步骤ST209，否则进入步骤ST210。报警判定单元13在步骤ST209中发生小电流报警信号，经由报警输出状态缓冲器16将其输出到外部。进入到步骤ST210时，报警判定单元13在没有发出报警时不进行任何动作而结束处理，在发出报警时停止其报警信号的输出后结束处理。但如果把存储在最小电流设定值下限存储单元21中的最小电流的下限值设定为0，则由于不存在小于0的电流值，故也能够使步骤ST207的判断处理在实用上不起作用。

虽然未图示，但从报警输出状态缓冲存储器16输出的报警信号根据其种类，或者使发光二极管发光，或者发生报警声等。成为传递给操作者的视觉和听觉的警报。另外，也可以根据报警信号的种类在液晶显示装置(LCD)等上显示例如“发生了过电流”等信息。

若依据本实施例，则当在步骤ST204中输出了操作量或操作量大于0％时，判断为当前值在予先设定的最大电流值的上限值以上的情况下，判断为执行元件2中流过过大的电流，应在事前避免用这种过大的电流加热，控制对象4成为异常高温而引起火灾等危险，在步骤ST213能够输出过电流警报。在步骤ST205中操作量被输出或操作量大于0％时，当前值为予先设定的最大电流的下限值以下的情况下，流过执行元件2中的电流过小，判断为由于某些故障在执行元件2中未流过电流或难于流过电流，在步骤ST212中能够输出过小电流警报。

进而，在步骤ST206中未输出操作量或操作量为0％时并被判断为当前值为予先设定的最小电流的上限值以上的情况下，意味着在执行元件2中流过比原来流过的电流大得多的电流。判断为发生某些故障，例如操作端短路等，在步骤ST208中能够输出过电流警报。在步骤ST207中未输出操作量或操作量为0％时并被判断为当前值为予先设定的最小电流的下限值以下的情况下，意味着在执行元件2中的相对于本应流过的电流实际上流过的电流过小，判断为由于某些故障在执行元件2中未流过电流或难于流过电流，在步骤ST209中能够输出过小电流警报，由此，操作者能够依据上述过电流警报和过小电流警报早期得知执行元件2及其周边机器(输出驱动单元等)的异常，能够迅速地采取停止生产线等适当措施，阻止事态严重化。

另外，在执行元件2是燃烧炉并且向该燃烧炉供给的燃气量随操作量变化时，即使操作量是0％，但由于需要在燃烧炉中始终燃烧着火种，故向燃烧炉供给的燃气不为0。从而，在上述步骤ST207中尽管操作量为0％但向燃烧炉供给的燃气流量为予先决定的最小燃气流量的下限值以下时，判断为在火种系统中发生了某些异常，因此，在这里意味着发生警报。

还有，能够把从警报输出状态缓冲器16输出的报警信号输入到控制总体生产线的主计算机等中使得主计算机依据报警信号的种类自动停止生产线，还能够建立若检测到执行元件2及其周围电路的异常则立即停止生产线的系统。

另外，在上述实施例的说明中，对作为执行元件2使用电加热器，作为检测在该电加热器中流过的电流的传感器使用电流互感器3、作为输出驱动单元12使用继电器或固态继电器的情况进行了说明，而作为执行元件2、输出驱动单元12及传感器，根据控制对象的种类及控制的物理量，可以使用图3所示的各种装置。这样，即使在调节和电流不同的物理量以控制和上述实施形态不同种类的控制对象的温度等状态量时，也能够适用本发明得到同样的效果。例如，作为加热装置的执行元件2使用燃烧炉，从而，燃烧炉的调节控制物理量是燃气流量时，作为传感器使用气体流量传感器，作为输出驱动单元12使用阀和开闭该阀的散度调整电机，这种情况下，控制对象4为炉体的温度。在这种结构时，报警判定单元13把由气体流量传感器检测出的当前燃气汉量(当前值)与予先设定的最大/最小燃气流量上限/下限值进行比较，能够发生过大/过小燃气流量警报等。

<实施例2>

图4是示出本发明的实施例2的功能框图。1是进行控制使水槽内的液体等的控制对象4的温度成为设定值的控制装置，2是作为加热控制对象4的加热装置的电加热器，3是测定流过电加热器2中的电流值的电流互感器，4是水槽内的流体等控制对象，5是检测控制对象4的温度的热电偶，6是进行向电加热器2接通或阻断电流的继电器，7是向电加热器2供给电流的电源，12是把从控制装置1输出的操作量变换为时间比例的电流的固态继电器(SSR)(驱动电路)。另外，控制装置包括控制装置1和固态继电器12。

下面说明本实施例的动作。控制装置1输入由热电偶5检出的控制对象4的温度的当前值，把该当前值与予先设定的控制对象4温度设定值进行比较，根据其比较结果求用于把控制对象4的温度调节为设定温度的操作量(MV)，把该操作量(时间比例的电压)输出到固态继电器12。固态继电器12把输入的操作量变换为与时间成比例的电流，将其输出到电加热器2。电加热器2用通过固态继电器12从电源7供给的电流加热而发热，根据其发热量，控制对象4的温度上升或下降，或者维持控制对象4的当前温度。控制装置1用上述那样的控制动作把控制对象4的温度调节为设定值，一旦达到设定值，则进行保持该温度控制。

在上述那样的控制动作期间，电流互感器3检测流过电加热器2中的电流，把其检测电流值作为当前值反馈到控制装置1的报警判定单元(报警装置)13。由此，报警判定单元13在适当输出操作量时，把上述当前值与予先设定的电加热器2的允许最大电流值进行比较，在上述当前值为该允许最大电流值以上时，输出过电流警报，同时，用流过电流警报输出断开断电器6。由此，在停止向电加热器2供给过大电流的同时，向操作者报警发生了在电加热器2中流过过大电流的异常情况。

另外，报警判定单元13在输出的操作量为0％时，把上述当前值与予先设定的电加热器2的最小电流值(例如0)相比较，在上述当前值大于该最小电流值并在电加热器中流过电流时，输出操作端短路警报，向操作者报警发生了异常情况。还有，报警判定单元13在适当地输出了操作量时，在流过电加热器2中的电流值即上述当前值为0的情况下，判断为电加热器2断线，输出告之这一故障的警报，向操作者报警电加热器2断线。

若依据本发明，虽然适当输出操作量，但能够检测出在电加热器2中流过过电流并将其作为过电流异常向操作者报警，同时，还能够在操作量尽管为0％的状态下，检测出在电加热器2中流过电流并将其作为操作端短路异常向操作者报警。由此，操作者能够立即得知电加热器2的过电流异常和操作端短路异常，能够迅速采取停止生产线等适宜的措施，防止事态严重化。

另外，为检测电流而使用电流互感器3是基于谦价、可以简单得到，形状为5cm×5cm×1cm左右，设置非常简单，以及不必向电流互感器自身供民等理由。

如以上所述，若依据本发明则具有如下的效果，即，在尽管操作量适宜但与例如电加热器这样的加热装置的加热操作相关联的物理量的当前值如电加热器中流过的电流的当前值大于予先设定的允许最大电流的情况下，以及尽管操作量为0％但检测出在电加热器中流过电流的情况下，能够检测并报警电加热器的过电流异常和操作端短路异常。

Claims

1.异常报警装置，具有：

用于加热控制对象的加热装置；

求决定与为了把上述控制对象的温度调节为设定湿度所需要的上述加热装置的加热操作相关联的物理量大小的操作量，根据该操作量控制上述加热装置的控制装置；

检测与由上述控制装置控制的上述加热装置进行的加热操作相关联的物理量大小的检测装置；

在尽管上述操作量为0％但由上述检测装置检测出的上述物理量的大小为第1子定值以上时输出第1异常警报，同时，在尽管上述操作量为适宜值但由上述检测装置检测出的上述物理量的大小为第2予定值以上时输出第2异常警报的报警装置。