JP2001242939A - バルブの開閉制御方法 - Google Patents

バルブの開閉制御方法

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JP2001242939A
JP2001242939A JP2000056915A JP2000056915A JP2001242939A JP 2001242939 A JP2001242939 A JP 2001242939A JP 2000056915 A JP2000056915 A JP 2000056915A JP 2000056915 A JP2000056915 A JP 2000056915A JP 2001242939 A JP2001242939 A JP 2001242939A
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JP
Japan
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opening
valve
deviation
calculated
control signal
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JP2000056915A
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English (en)
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Kazuhide Akiyama
和英 秋山
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 開度偏差が大きい場合でも、バルブに対する
開閉制御信号の出力時間を一定の短い時間に抑えて水撃
現象等の発生を防止し、適正かつ安定よい開閉制御を行
なうことができるようにする。 【解決手段】 制御対象バルブに対する設定流量に対応
する設定開度を、予めコントローラに設定された複数の
開度毎の損失係数とコントローラに読み込まれるバルブ
の前後差圧から演算し、その演算れた複数の設定開度と
現在開度との偏差が所定範囲内に達するまでバルブに対
して開閉制御信号をインチング出力するようにしてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば水道用バル
ブの開度を調整することにより配水池から需要先への給
水量を所定範囲内に保持するような流量制御を行なう場
合に適用されるバルブの開閉制御方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】この種の従来一般のバルブの開閉制御方
法は、図5のタイムチャートで示すように、予め定めら
れた一定の周期ごとに制御対象バルブの流量現在値PV
を検出し、その検出した流量現在値PVと目標流量とし
て予め設定されている流量設定値SVとの偏差ε(=P
V−SV)を演算し、その演算された偏差εが許容範囲
である不感帯を越えているとき、コントローラに設定さ
れているPIDパラメータを元にして偏差εの大きさに
応じてPID制御演算を行ない、バルブに対して偏差ε
が所定の範囲内に収束されるような開閉制御信号を出力
させるという制御方法が採用されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のPID制御演算によるバルブの開閉制御方
法は、偏差εの大きさに応じてPID制御演算を行なっ
て、開閉制御信号の出力時間を決定しているために、偏
差εが大きい場合、開閉制御信号の出力時間、つまり、
バルブの開閉動作時間tが長くなり、そのため、需要先
への給水量が一時的に極端に増減し、特に、バルブを開
から閉に制御する際、一挙にバルブ開度が大きく閉じら
れるために、水撃現象を起こしてバルブや配管などに破
損を生じる恐れがあるという問題があった。
【0004】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、偏差が大きい場合でも、バルブに対する開閉
制御信号の出力時間を一定の短い時間に抑えて水撃現象
等の発生を防止し、適正かつ安定よい開閉制御を行なう
ことができるバルブの開閉制御方法を提供することを目
的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1に係るバルブの開閉制御方法は、
制御対象バルブに対する設定流量に対応する設定開度と
現在開度との偏差を演算し、その演算された開度偏差が
所定範囲内に保持されるようにバルブに対して開閉制御
信号を出力するバルブの開閉制御方法であって、上記設
定開度を、予めコントローラに設定された複数の開度毎
の損失係数とコントローラに読み込まれるバルブの前後
差圧から演算し、その演算された複数の設定開度と現在
開度との偏差が所定範囲内に達するまでバルブに対して
開閉制御信号をインチング出力することを特徴とするも
のである。
【0006】上記のような構成の請求項1の発明によれ
ば、制御対象バルブの設定流量に対する設定開度が、予
めコントローラに設定されている複数の開度毎の損失係
数とコントローラに読み込まれるバルブの前後差圧から
演算され、その演算された複数の設定開度と現在開度と
の偏差が所定範囲内に達するまでバルブに対して開閉制
御信号がインチング出力されることになる。したがっ
て、偏差の大きさにかかわらず、開閉制御信号の出力時
間は一定であり、特に、偏差が大きく、かつ、バルブを
開から閉に制御する際も制御信号の出力時間が短く抑え
られるために、制御対象バルブの動作時間が不当に長く
なることに起因する水撃現象などの不良事態の発生を抑
制することが可能となる。
【0007】また、本発明の請求項2に係るバルブの開
閉制御方法は、制御対象バルブに対する設定流量に対応
する設定開度と現在開度との偏差を演算し、その演算さ
れた開度偏差が所定範囲内に保持されるようにバルブに
対して開閉制御信号を出力するバルブの開閉制御方法で
あって、予めコントローラに設定された複数の開度毎の
損失係数とコントローラに読み込まれるバルブの前後差
圧から演算された複数の設定開度と現在開度との偏差が
所定範囲内に達するまでに要する開閉制御信号の出力時
間を算出し、その算出された出力時間と上記偏差に応じ
たPID制御演算に要する時間とを比較して、算出出力
時間がPID制御演算時間よりも短いときはバルブに対
して開閉制御信号をインチング出力し、また、算出出力
時間がPID制御演算時間よりも長いときはバルブに対
してPID制御演算によるバルブ開閉制御信号を出力す
ることを特徴とするものである。
【0008】上記のような構成の請求項2の発明によれ
ば、予めコントローラに設定されている複数の開度毎の
損失係数とコントローラに読み込まれるバルブの前後差
圧から演算された複数の設定開度と現在開度との偏差が
所定範囲内に達するまでに要する開閉制御信号の出力時
間の長さと偏差に応じたPID制御演算に要する時間の
長さとの比較結果に基づいて、PID制御演算に要する
時間長さの方が長いとき、すなわち、偏差が大きいとき
は、バルブに対して開閉制御信号をインチング出力させ
て偏差の大きさにかかわらずバルブに対する開閉制御信
号の出力時間を一定の短い時間に抑えて水撃現象などの
不良事態の発生を抑制しつつ、PID制御演算に要する
時間長さの方が短いとき、すなわち、偏差が小さいとき
は、バルブに対してPID制御演算によるバルブ開閉制
御信号を出力させて所定範囲内への開閉制御を迅速かつ
滑らかに行なうことが可能である。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は本発明を水道用バルブの開
閉制御装置に適用した場合の配管系統の概略構成図であ
る。
【0010】図1において、1は水道水の需要先への給
水用配管2が接続された配水池であり、この給水用配管
2には、制御対象となる水道用バルブ3が介在されてお
り、この水道用バルブ3にはそれの開度を駆動調整する
モータ4が連結されているとともに、この水道用バルブ
3の現在開度を検出する開度検出器5及び該バルブ3前
後の差圧を検出する差圧検出器6が備えられている。
【0011】7はバルブコントローラであり、上記開度
検出器5からの開度信号および差圧検出器6からの差圧
信号が入力されるとともに、制御目標値としての流量設
定値SVを入力するための設定器8が接続されており、
このコントローラ7は所定の周期ごとに制御動作を行な
うものである。
【0012】つぎに、上記構成の水道用バルブ3に対す
る開閉制御装置の動作を、図2に示すフローチャート及
び図3に示すタイムチャートを参照して説明する。基本
的には、設定器8に対する流量設定値SVが変更された
か否かを判定して(ステップS21)、設定変更があっ
た場合の制御動作と設定変更がない場合の制御動作とに
選択される。以下、設定変更があった場合の制御動作と
設定変更がない場合の制御動作とに分けて説明する。
【0013】流量設定値SVの設定変更があった場合の
制御動作;制御周期毎に、コントローラ7に、流量設定
値SVと共に差圧検出器6により検出される現在の前後
差圧と開度検出器5により検出される水道用バルブ3の
現在開度とが読み込まれる(ステップS22〜S2
3)。
【0014】次いで、コントローラ7のメモリに予め設
定されている、例えば2%開度毎など複数の開度毎の損
失係数が算出されるとともに、その損失係数とコントロ
ーラ7に読み込まれる現在の前後差圧とから流量設定値
SVに対応する設定開度が演算される(ステップS24
〜S25)。
【0015】続いて、その演算された設定開度と現在開
度との絶対値の開度偏差εが求められ、その開度偏差ε
が所定範囲内に達するまで上記水道用バルブ3のモータ
4に対して開閉制御信号がインチング出力され、これに
よって、図3に示すように、設定変更された流量設定値
SVと流量現在値PVとの偏差が不感帯内に収束される
までのバルブ開閉制御が行なわれる(ステップS26〜
S28)。
【0016】流量設定値SVの設定変更がない場合の制
御動作;制御周期毎に、コントローラ7に、流量設定値
SVと共に差圧検出器6により検出される現在の前後差
圧と開度検出器5により検出される水道用バルブ3の現
在開度とが読み込まれる(ステップS29〜S30)。
【0017】次いで、コントローラ7に読み込まれた流
量設定値SVと、現在の前後差圧と現在開度から算出さ
れた流量現在値PVとの偏差が演算され、その演算され
た偏差に応じてPID制御演算が行なわれた後、水道用
バルブ3のモータ4に対して開閉制御信号が出力される
(ステップS31〜S33)。
【0018】以上のように、水道用バルブ3の設定流量
に対する設定開度を、予めコントローラ7に設定されて
いる複数の開度毎の損失係数とコントローラ7に読み込
まれるバルブの前後差圧から演算し、その演算された複
数の設定開度と現在開度との開度偏差が所定範囲内に達
するまで水道用バルブ3のモータ4に対して開閉制御信
号をインチング出力することにより、開度偏差の大きさ
にかかわらず、開閉制御信号の出力時間を一定にする。
特に、開度偏差が大きく、かつ、バルブ2を開から閉に
制御する際もインチング出力回数が増えるだけで制御信
号の出力時間tは一定の短いものに抑えられるために、
バルブ3の動作時間が不当に長くなることに起因する水
撃現象などの不良事態の発生を抑制することが可能であ
る。
【0019】なお、上記実施の形態では、開度偏差の大
きさにかかわらず無条件で開閉制御信号をインチング出
力する方法について説明したが、開度偏差の大きさに応
じて開閉制御信号をインチング出力する状態と、PID
制御演算によるバルブ開閉制御信号を出力する状態とを
選択的に切替えるような開閉制御手段を採用してもよ
い。
【0020】図4は、そのような選択切替え式の開閉制
御動作を示すフローチャートであって、制御周期毎に、
コントローラ7に、流量設定値SVと共に差圧検出器6
により検出される現在の前後差圧と開度検出器5により
検出される水道用バルブ3の現在開度とが読み込まれ
(ステップS22〜S23)、次いで、コントローラ7
のメモリに予め設定されている、例えば2%開度毎など
複数の開度毎の損失係数が算出されるとともに、その損
失係数とコントローラ7に読み込まれる現在の前後差圧
とから流量設定値SVに対応する設定開度が演算される
(ステップS24〜S25)。
【0021】続いて、その演算された設定開度と現在開
度との絶対値の開度偏差εを求めた(ステップS26)
後、その開度偏差が所定範囲内に達するまでに要する開
閉制御信号の出力時間を{(開度偏差/100)×開閉
時間}なる式から算出し、その算出された出力時間T1
と上記開度偏差εに応じたPID制御演算に要する時間
T2とを比較してT1<T2のときは水道用バルブ3の
モータ4に対して開閉制御信号をインチング出力し、ま
た、T1>T2のときは水道用バルブ3のモータ4に対
してPID制御演算によるバルブ開閉制御信号を出力
し、これら選択出力によって、図3に示すように、設定
変更された流量設定値SVと流量現在値PVとの偏差が
不感帯内に収束されるまでのバルブ開閉制御を行なう
(ステップS34〜S38)。
【0022】なお、図4のステップS22〜S26、S
34〜S38は、流量設定値SVの設定変更があった場
合の制御動作であって、流量設定値SVの設定変更がな
い場合の制御動作は、図3のステップS29〜S33と
同様である。
【0023】図4のフローチャートに示すような選択切
替え式の開閉制御動作では、開度偏差が大きいときは、
バルブ3に対して開閉制御信号をインチング出力させて
偏差の大きさにかかわらずバルブ3に対する開閉制御信
号の出力時間を一定の短い時間に抑えて水撃現象などの
不良事態の発生を抑制しつつ、開度偏差が小さいとき
は、バルブ3に対してPID制御演算によるバルブ開閉
制御信号を出力させて所定範囲内への開閉制御を迅速か
つ滑らかに行なうことが可能である。
【0024】
【発明の効果】以上のように、本発明の請求項1によれ
ば、制御対象バルブの設定流量に対する設定開度を複数
の開度毎の損失係数とコントローラに読み込まれるバル
ブの前後差圧から演算し、その演算された複数の設定開
度と現在開度との偏差が所定範囲内に達するまでバルブ
に対して開閉制御信号をインチング出力することによっ
て、偏差の大きさにかかわらず、開閉制御信号の出力時
間を一定にして、特に、偏差が大きく、かつ、バルブを
開から閉に制御する際も制御信号の出力時間を短く抑え
るために、制御対象バルブの動作時間が不当に長くなる
ことに起因する水撃現象の発生やそれに伴うバルブの破
損などの不良事態の発生を抑制し。適正かつ安定よい開
閉制御を行なうことができるという効果を奏する。
【0025】また、本発明の請求項2によれば、開度偏
差の大きさに応じて開閉制御信号をインチング出力する
状態とPID制御演算によるバルブ開閉制御信号を出力
する状態とに切替えることができ、開度偏差の大きいと
きは水撃現象などの不良事態の発生を抑制しつつ、開度
偏差が小さいときは、所定範囲内への開閉制御を迅速か
つ滑らかに行なうことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を水道用バルブの開閉制御装置に適用し
た場合の配管系統の概略構成図である。
【図2】同上開閉制御装置によるの動作を説明するフロ
ーチャートである。
【図3】同上開閉制御装置の動作を説明するタイムチャ
ートである。
【図4】同上開閉制御装置の他の動作を説明するフロー
チャートである。
【図5】従来一般のバルブの開閉制御方法による動作の
タイムチャートである。
【符号の説明】
3 水道用バルブ 5 開度検出器 6 差圧検出器 7 バルブコントローラ PV 流量現在値 SV 流量設定値 ε 開度偏差
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H062 AA15 BB02 CC01 CC23 DD07 FF01 HH07 5H004 GA40 GB08 HA02 HB03 HB07 JB18 KA03 KA22 KA24 KA69 KB02 KB04 KB06 5H307 AA08 BB06 DD20 EE02 EE06 FF02 FF13 FF27 HH02 HH08 JJ03

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 制御対象バルブに対する設定流量に対応
    する設定開度と現在開度との偏差を演算し、 その演算された開度偏差が所定範囲内に保持されるよう
    にバルブに対して開閉制御信号を出力するバルブの開閉
    制御方法であって、 上記設定開度を、予めコントローラに設定された複数の
    開度毎の損失係数とコントローラに読み込まれるバルブ
    の前後差圧から演算し、 その演算された複数の設定開度と現在開度との偏差が所
    定範囲内に達するまでバルブに対して開閉制御信号をイ
    ンチング出力することを特徴とするバルブの開閉制御方
    法。
  2. 【請求項2】 制御対象バルブに対する設定流量に対応
    する設定開度と現在開度との偏差を演算し、 その演算された開度偏差が所定範囲内に保持されるよう
    にバルブに対して開閉制御信号を出力するバルブの開閉
    制御方法であって、 予めコントローラに設定された複数の開度毎の損失係数
    とコントローラに読み込まれるバルブの前後差圧から演
    算された複数の設定開度と現在開度との偏差が所定範囲
    内に達するまでに要する開閉制御信号の出力時間を算出
    し、 その算出された出力時間と上記偏差に応じたPID制御
    演算に要する時間とを比較して、算出出力時間がPID
    制御演算時間よりも短いときはバルブに対して開閉制御
    信号をインチング出力し、 また、算出出力時間がPID制御演算時間よりも長いと
    きはバルブに対してPID制御演算によるバルブ開閉制
    御信号を出力することを特徴とするバルブの開閉制御方
    法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003128192A (ja) * 2001-10-24 2003-05-08 Sanyo Electric Co Ltd 液体送出方法および液体送出装置
JP2012194650A (ja) * 2011-03-15 2012-10-11 Toshiba Corp 弁開度制御システム
CN109944974A (zh) * 2019-03-01 2019-06-28 中国恩菲工程技术有限公司 开关阀设备及控制方法、装置、设备和计算机可读介质
JP2021093182A (ja) * 2021-02-17 2021-06-17 株式会社堀場エステック 流量制御装置、流量制御方法、及び、流量制御装置用プログラム
JP2021120798A (ja) * 2020-01-30 2021-08-19 日立金属株式会社 流量制御装置の制御方法および流量制御装置

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