JP2002039501A - 機器の制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明が解決しようとする課題は、マイク
ロコンピュータを用いて制御を行う機器等において、高
周波ノイズ等によるマイクロコンピュータの誤動作時、
より安全な制御を行う制御回路を提供することである。 【解決手段】 機器の被制御手段を制御するマイクロコ
ンピュータ回路部１５と、前記マイクロコンピュータ回
路部１５から独立して前記機器の最低限の被制御手段を
バックアップ制御する論理回路部１６と、前記マイクロ
コンピュータ回路部１５が異常のとき、前記論理回路部
１６による制御に切り替える切替回路部１７とを備えた
ことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、マイクロコンピ
ュータを用いて制御を行う機器等のより安全な制御回路
に関する。特に、ボイラ等に適用される運転制御回路の
マイクロコンピュータの異常時のバックアップ制御回路
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に各種機器等の制御回路には、マイ
クロコンピュータが用いられる。そして、これらの機器
等において、このマイクロコンピュータは、前記機器等
を構成する各被制御手段を制御する。その制御プログラ
ムは、前記マイクロコンピュータが正常に作動している
ときの正常時制御プログラムと、前記マイクロコンピュ
ータの異常が発生したときに前記機器等の作動を停止さ
せる異常時制御プログラムとからなる。

【０００３】前記両制御プログラムはいずれもソフトウ
ェアである。そして、前記ソフトウェアは、前記マイク
ロコンピュータの内部に格納されているが、前記マイク
ロコンピュータの暴走等の異常のとき、確実に停止指令
の出力がされないおそれがある。前記マイクロコンピュ
ータの異常は、携帯電話等の通信機器から発生する高周
波ノイズによって生ずる場合がある。

【０００４】近年ボイラ等の機器においては、その機器
自体に前記通信機器を内蔵しており、前記機器の異常の
発生時の情報および予防保全的に管理センターへ自動的
に前記機器の運転情報を通信するようになっている。す
なわち、前記機器自体の制御回路においても、前記高周
波ノイズによるマイクロコンピュータの異常への対応が
必要となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、マイクロコンピュータを用いて制御を行
う機器等において、高周波ノイズ等によるマイクロコン
ピュータの異常時、より安全な制御を行う制御回路を提
供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記課題を
解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明
は、機器の被制御手段を制御するマイクロコンピュータ
回路部と、前記マイクロコンピュータ回路部から独立し
てバックアップ時の制御をする論理回路部と、前記マイ
クロコンピュータ回路部が異常のとき、前記論理回路部
による制御に切り替える切替回路部とを備えたことを特
徴としている。

【０００７】請求項２に記載の発明は、機器の被制御手
段を制御するマイクロコンピュータ回路部と、前記マイ
クロコンピュータ回路部から独立して前記被制御手段の
一部を用いてバックアップ制御する論理回路部と、前記
マイクロコンピュータ回路部が異常のとき、前記論理回
路部による制御に切り替える切替回路部とを備えたこと
を特徴としている。

【０００８】さらに、請求項３に記載の発明は、前記マ
イクロコンピュータ回路部の異常の回復時、前記論理回
路部によるバックアップ制御の状態に基づいて、前記マ
イクロコンピュータ回路部による制御を復帰させること
を特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて説明すると、この発明は、マイクロコンピュータ
を用いた機器等におけるバックアップ制御回路におい
て、特に、ボイラの運転制御回路において好適に実施で
きる。

【００１０】請求項１においては、マイクロコンピュー
タ回路部が異常のとき、バックアップ制御を行う論理回
路部と、前記論理回路部による制御に切り替える切替回
路部とを備えている。前記論理回路部は、前記マイクロ
コンピュータ回路部から独立してバックアップ時の制御
を行う。この論理回路部は、ソフトウェアに依存しない
回路素子，所謂ハードウェアにより構成されたものであ
る。その制御機能は、前記マイクロコンピュータほどで
はないが、前記高周波ノイズに対しての信頼性は高いも
のである。

【００１１】前記マイクロコンピュータ回路部による正
常時の制御プログラムは、バーナの燃焼を制御する燃焼
制御、前記ボイラの缶体内の水位を制御する給水制御、
前記ボイラの缶水の濃度を制御するブロー制御、前記ボ
イラと管理センターとの情報のやり取りを制御する通信
制御、前記ボイラの運転および異常のデータを収集する
ボイラデータ収集制御、前記ボイラの制御パネルへの表
示を制御するパネル表示制御等を含む。

【００１２】前記論理回路部による前記バックアップ制
御は、前記マイクロコンピュータ回路部による前記各制
御の一部のみ行うことにより簡便化されており、前記ボ
イラの運転においては、必要最低限の、たとえば、燃焼
制御と給水制御のみの制御としている。

【００１３】請求項２においては、機器の被制御手段を
制御するマイクロコンピュータ回路部と、前記マイクロ
コンピュータ回路部から独立して前記被制御手段の一部
を用いてバックアップ制御する論理回路部と、前記マイ
クロコンピュータ回路部が異常のとき、前記論理回路部
による制御に切り替える切替回路部とを備えている。，
すなわち正常時には、前記マイクロコンピュータ回路部
により、前記燃焼制御、前記給水制御、前記ブロー制
御、前記通信制御、前記ボイラデータ収集制御、前記パ
ネル表示制御等が行われ、それぞれの制御に必要な前記
被制御手段を用いる。

【００１４】そして、前記論理回路部による前記バック
アップ制御のときは、前記ボイラの前記被制御手段の一
部を用いて正常時の制御の一部の制御を行うことにより
簡便化される。たとえば、前記ボイラの運転に必要最低
限である燃焼制御と給水制御のみに関する前記被制御手
段を用いて制御を行うものである。

【００１５】さらに、請求項３においては、前記マイク
ロコンピュータ回路部の異常の回復時、前記論理回路部
によるバックアップ制御の状態に基づいて、前記マイク
ロコンピュータ回路部による制御を復帰させるものであ
る。すなわち、異常がリセットされた後、前記論理回路
部によるバックアップ制御によって行われていた制御の
内容を把握し、そのバックアップ制御の内容に基づい
て、前記マイクロコンピュータ回路部による制御に復帰
して前記ボイラの運転制御を行うものである。

【００１６】よって、マイクロコンピュータ回路部の異
常時、前記ボイラを停止することなく、安全なバックア
ップ制御を行うことができるとともに、スムーズに前記
マイクロコンピュータ回路部による正常時の制御に復帰
することができる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の具体的実施例について、ボ
イラの運転制御回路に適用した場合について、図面に基
づいて詳細に説明する。図１は、この発明を実施する蒸
気ボイラの概略図である。この実施例において、ボイラ
１は蒸気ボイラを例として説明する。

【００１８】この実施例における前記ボイラ１は、内部
に水を保有するボイラ缶体２と、このボイラ缶体２の内
部の水位を検出する低位電極棒３および高位電極棒４を
内蔵する水面計ボックス５と、前記ボイラ缶体２へ水を
供給する給水ポンプ６と、前記ボイラ缶体２内の水を加
熱するバーナ７と、蒸気を取り出す蒸気バルブ８と、運
転を制御する制御回路９とを備えている。そして、前記
給水ポンプ６と前記ボイラ缶体２の間には、逆止弁１０
を配置している。前記ボイラ缶体２は、排水するための
ブローバルブ（図示省略）を備えている。

【００１９】また、前記バーナ７は、燃料ポンプ１１
と、燃料バルブ１２と、点火トランス（図示省略）およ
び送風機（図示省略）を備えている。さらに、前記バー
ナ７は、火炎を検出する炎センサ１３を備えている。そ
して、前記ボイラ缶体２内の蒸気圧力を制御する圧力ス
イッチ１４が設けられている。

【００２０】前記制御回路９は、前記両電極棒３，４
と、前記炎センサ１３と、前記圧力スイッチ１４、およ
び安全確認用の各インターロック（図示省略）とそれぞ
れ信号線（符号省略）で接続されている。そして、前記
制御回路９は前記給水ポンプ６と、前記燃料ポンプ１
１、前記点火トランス、前記送風機および前記燃料バル
ブ１２とそれぞれ制御信号線（符号省略）で接続されて
いる。さらに、前記制御回路９は、ボイラデータ収集手
段、通信手段、パネル表示手段および警報手段（いずれ
も図示省略）を備えている。

【００２１】前記ボイラ１の正常時の運転について説明
する。前記ボイラ１は、前記給水ポンプ６で前記ボイラ
缶体２内へ給水した水を、前記バーナ７で燃料を燃焼さ
せることにより、加熱沸騰させ蒸気を発生させる。前記
給水ポンプ６の運転制御方法は、前記ボイラ缶体２内の
水位を検出する前記両電極棒３，４からの検出信号に基
づいて、前記制御回路９から前記給水ポンプ６へ指令
し、前記給水ポンプ６の運転を制御する。すなわち、前
記給水ポンプ６の運転は、前記ボイラ缶体２内の水位が
所定の水位制御幅の範囲内になるように制御される。

【００２２】そして、運転スイッチ(図示省略)と、前記
圧力スイッチ１４の燃焼指令の出力信号と、前記各イン
ターロックが安全であることの出力信号とを確認の後、
前記バーナ７の燃焼を開始する。前記バーナ７の燃焼に
より、前記炎センサ１３が火炎を検出すると燃焼を継続
させ蒸気を発生する。そして、前記蒸気バルブ８より蒸
気を供給するものである。

【００２３】前記制御回路９は、前記ボイラ１の正常時
の運転制御がマイクロコンピュータを用いた回路部によ
り行われるように構成されている。さらに、前記制御回
路９は、前記マイクロコンピュータの異常のとき前記マ
イクロコンピュータから独立したバックアップ制御を行
う回路も備えている。

【００２４】この制御回路９を図２〜図３に基づいてよ
り詳細に説明する。図２は、この発明を実施するための
前記制御回路９の要部を示す概略ブロック図である。図
３は、前記制御回路９の制御動作を説明する概略フロー
チャートである。

【００２５】図２に示すように、この発明の前記制御回
路９は、マイクロコンピュータ回路部１５と、論理回路
部１６と、切替回路部１７で構成される。そして、前記
切替回路部１７は、監視回路１８と出力切替回路１９で
構成される。

【００２６】前記ボイラ１の運転スイッチ（図示省略）
からの信号と、前記圧力スイッチ１４からの信号および
各インターロック（図示省略）からの信号は、複数の制
御信号入力端子２０，２０，…を介して、前記マイクロ
コンピュータ回路部１５および前記論理回路部１６へそ
れぞれ接続されている。

【００２７】前記ボイラ１の前記炎センサ１３からの信
号と、前記両電極棒３，４からの信号等は、複数のセン
サ信号入力端子２１，２１，…を介して、前記マイクロ
コンピュータ回路部１５および前記論理回路部１６へそ
れぞれ接続されている。

【００２８】前記マイクロコンピュータ回路部１５およ
び前記論理回路部１６からの出力信号は、前記出力切替
回路１９へそれぞれ接続されている。前記論理回路部１
６の出力信号は、前記マイクロコンピュータ回路部１５
へも接続されている。

【００２９】そして、前記出力切替回路１９は、複数の
制御出力端子２２，２２，…を介して、前記ボイラ１の
前記各被制御手段である前記送風機，前記点火トラン
ス，前記燃料ポンプ１１，前記燃料バルブ１２，前記給
水ポンプ６，前記警報手段，前記ブローバルブ，前記通
信手段，前記データ収集手段および前記パネル表示手段
とそれぞれ接続されている。

【００３０】さらに、前記マイクロコンピュータ回路部
１５のクロック信号の出力信号は、前記監視回路１８へ
接続されている。このクロック信号は、前記マイクロコ
ンピュータ回路部１５における正常時の制御で、メイン
ルーチンを１周する毎に１パルスを前記監視回路部１８
へ出力するように構成されている。

【００３１】前記監視回路１８は、前記マイクロコンピ
ュータ回路部１５が正常に作動しているときに出力され
る前記クロック信号を監視する。そして、前記クロック
信号が継続して前記監視回路１８により確認されていれ
ば、前記出力切替回路１９は、前記マイクロコンピュー
タ回路部１５の出力を有効として、正常時の運転制御を
行い、前記クロック信号が確認されなくなると、前記出
力切替回路１９は、前記論理回路部１６の出力を有効と
して、バックアップの運転制御を行う。

【００３２】つぎに、正常運転時の制御について説明す
る。前記制御回路９の正常時の運転制御のとき、前記複
数の各制御信号入力端子２０へは、前記運転スイッチ，
前記圧力スイッチ１４，前記各インターロック等からの
信号が入力される。前記複数の各センサ信号入力端子２
１へは、前記炎センサ１３，前記両電極棒３，４等から
の信号が入力される。これらの入力信号に基づいて、予
め設定されている正常時の制御プログラムにより、前記
複数の各制御出力端子２２へ前記マイクロコンピュータ
回路部１５からの作動指令が出力されることにより、前
記各制御が行われる。

【００３３】すなわち、前記マイクロコンピュータ回路
部１５による正常時の制御は、前記バーナ７の燃焼を制
御する燃焼制御、前記缶体２内の水位を制御する給水制
御、前記ボイラ１の缶水の濃度を制御するブロー制御、
前記ボイラ１と管理センター（図示省略）との情報のや
り取りを制御する通信制御、前記ボイラ１の運転および
異常のデータを収集するボイラデータ収集制御、前記ボ
イラ１の制御パネル（図示省略）への表示を制御するパ
ネル表示制御を含む。

【００３４】そして、異常時のバックアップ制御につい
て説明する。前記論理回路部１６による前記バックアッ
プ制御は、前記マイクロコンピュータ回路部１５による
前記各制御の一部のみ行うことにより簡便化されてお
り、前記ボイラ１の運転においては、必要最低限の前記
燃焼制御と前記給水制御のみの制御としている。

【００３５】つぎに、正常時の運転制御と正常運転時に
用いられる前記被制御手段について説明する。前記制御
回路９の正常時の運転制御のとき、前記複数の各制御信
号入力端子２０へは、前記運転スイッチ，前記圧力スイ
ッチ１４，前記各インターロック等からの信号が入力さ
れる。前記複数の各センサ信号入力端子２１へは、前記
炎センサ１３，前記両電極棒３，４等からの信号が入力
される。これらの入力信号に基づいて、予め設定されて
いる正常時の制御プログラムにより、前記複数の各制御
出力端子２２へ前記マイクロコンピュータ回路部１５か
らの作動指令が出力されることにより、前記各被制御手
段が制御される。

【００３６】このような正常運転時に用いられる前記各
被制御手段は、前記送風機，前記点火トランス，前記燃
料ポンプ１１，前記燃料バルブ１２，前記給水ポンプ
６，前記警報手段，前記ブローバルブ，前記通信手段，
前記ボイラデータ収集手段，前記パネル表示手段であ
る。

【００３７】そして、異常時の運転制御と異常時に用い
られる前記被制御手段について説明する。異常の運転制
御のときも、前記複数の各制御信号入力端子２０へは、
前記運転スイッチ，前記圧力スイッチ１４，前記各イン
ターロック等からの信号が入力される。前記複数の各セ
ンサ信号入力端子２１へは、前記炎センサ１３，前記両
電極棒３，４等からの信号が入力される。これらの入力
信号に基づいて、予め設定されているバックアップ時の
制御により、前記複数の各制御出力端子２２へ前記論理
回路部１６からの作動指令が出力されることにより、前
記各被制御手段の一部が制御される。

【００３８】このような異常時の運転制御に用いられる
前記各被制御手段は、前記送風機，前記点火トランス，
前記燃料ポンプ１１，前記燃料バルブ１２，前記給水ポ
ンプ６であり、これらの制御により、前記ボイラ１の最
低限の運転制御，すなわち燃焼制御と給水制御のみを行
うものである。

【００３９】ここで、この実施例の制御動作を図３のフ
ローチャートに基づいて説明する。図３において、ステ
ップＳ０から開始する。

【００４０】ステップＳ１で前記監視回路１８が前記ク
ロック信号を検出していると、ステップＳ２へ進む。

【００４１】ステップＳ２において、前記マイクロコン
ピュータ回路部１５は正常であるので前記切替回路部１
７の前記出力切替回路１９は、前記マイクロコンピュー
タ回路部１５の出力を有効とする。

【００４２】そして、ステップＳ３へ進み、前記マイク
ロコンピュータ回路部１５の出力信号により、前記各被
制御手段の制御を行い、正常時の運転制御を行い前記ボ
イラ１の運転を継続する。

【００４３】ステップＳ４により前記運転スイッチから
の停止信号を判定すれば、ステップＳ５へ進み前記ボイ
ラ１の運転を停止する。

【００４４】つぎに、前記ステップＳ１において、前記
クロック信号が無いことを前記監視回路１８が検出する
と，すなわち異常と判定すると、ステップＳ６へ進む。

【００４５】ステップＳ６では、前記切替回路部１７
は、バックアップ制御が必要であると判断し、前記論理
回路部１６の出力を有効とする。

【００４６】ステップＳ７へ移行して前記論理回路部１
６の出力信号により前記異常時のバックアップ制御を行
う。

【００４７】ステップＳ８では、前記監視回路１８の前
記クロック信号の回復を確認し、確認できなければ、前
記ステップＳ６から前記ステップＳ７により、前記バッ
クアップ制御を継続する。

【００４８】さらに、ステップＳ８において、前記クロ
ック信号の回復，すなわち異常の回復が確認されると、
ステップＳ９へ進む。

【００４９】ステップＳ９では、前記バックアップ制御
を維持しながらステップＳ１０へ進む。このとき、ステ
ップＳ９での前記論理回路部１６による制御の内容は、
前記マイクロコンピュータ回路部１５へも出力信号とし
て送られる。

【００５０】ステップＳ１０においては、前記バックア
ップ制御から前記マイクロコンピュータ回路部１５によ
る制御へ復帰するときの準備を行うものである。前記論
理回路部１６により行っていた前記燃焼制御と前記給水
制御の内容を前記マイクロコンピュータ回路部１５で読
み取る。たとえば、待機の状態であれば、前記運転スイ
ッチの信号はオン、前記圧力スイッチの信号はオフ、前
記各インターロック信号は正常の前記制御信号入力であ
ることを読み取る。つぎに、前記炎センサ１３の信号は
オフ、前記低位電極棒３の信号はオン、前記高位電極棒
４の信号はオフのセンサ信号入力であることを読み取
る。さらに、前記被制御手段はすべてオフの状態の指令
が前記論理回路部１６から出力されていることを読み取
り記憶する。

【００５１】つぎに、ステップＳ１１へ進み、前記バッ
クアップ制御の待機の状態から受け継いで、前記マイク
ロコンピュータ回路部１６の出力を待機の状態の制御と
する準備を行うものである。そして、前記ステップＳ１
１の処理の後、前記ステップＳ１に戻る。

【００５２】そして、前記ステップＳ１で前記クロック
信号が有りと判定されると、前記ステップＳ２を経て、
前記ステップＳ３において、前記マイクロコンピュータ
回路部１５による正常時の運転制御に復帰する。

【００５３】以上説明したように本実施例においては、
前記マイクロコンピュータ回路部１５の異常がリセット
された後、前記論理回路部１６によるバックアップ制御
によって行われていた制御の内容を把握し、そのバック
アップ制御の内容に基づいて、前記マイクロコンピュー
タ回路部１５による制御に復帰して、前記ボイラ１の運
転制御を継続して行うものである。

【００５４】この実施例では、説明を簡略するために前
記ボイラ１の燃焼制御をオンオフ制御として説明した
が、前記燃料バルブ１２を複数設け、それに合わせた燃
焼用空気の供給の制御を行う多段階の制御を実施するボ
イラにも適用できる。

【００５５】

【発明の効果】この発明によれば、マイクロコンピュー
タを用いて制御を行う機器等において、高周波ノイズ等
によるマイクロコンピュータの異常時、より安全な制御
を行うことができる。さらに、この発明によれば、マイ
クロコンピュータの異常が解消されて正常時の運転に復
帰するときにバックアップ制御の運転状態を加味してス
ムーズに復帰できるので、より安全な制御ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明を実施するための蒸気ボイラ
の概略説明図である。

【図２】図２は、この発明の一実施例の制御回路の要部
を示す概略ブロック図である。

【図３】図３は、同一実施例の制御動作を説明する概略
フローチャート図である。

【符号の説明】

１５ マイクロコンピュータ回路部 １６ 論理回路部 １７ 切替回路部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹村 伸一 愛媛県松山市堀江町７番地 三浦工業株式 会社内 (72)発明者 田中 聖二 愛媛県松山市堀江町７番地 三浦工業株式 会社内 Ｆターム(参考） 3L021 CA02 EA04 5H209 AA11 CC01 DD04 EE11 FF02 GG04 HH13

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機器の被制御手段を制御するマイクロコ
   ンピュータ回路部１５と、前記マイクロコンピュータ回
   路部１５から独立してバックアップ時の制御をする論理
   回路部１６と、前記マイクロコンピュータ回路部１５が
   異常のとき、前記論理回路部１６による制御に切り替え
   る切替回路部１７とを備えたことを特徴とする機器の制
   御回路。
2. 【請求項２】 機器の被制御手段を制御するマイクロコ
   ンピュータ回路部１５と、前記マイクロコンピュータ回
   路部１５から独立して前記被制御手段の一部を用いてバ
   ックアップ制御する論理回路部１６と、前記マイクロコ
   ンピュータ回路部１５が異常のとき、前記論理回路部１
   ６による制御に切り替える切替回路部１７とを備えたこ
   とを特徴とする機器の制御回路。
3. 【請求項３】 前記マイクロコンピュータ回路部１５の
   異常の回復時、前記論理回路部１６によるバックアップ
   制御の状態に基づいて、前記マイクロコンピュータ回路
   部１５による制御を復帰させることを特徴とする請求項
   １または請求項２に記載の機器の制御回路。