JP2002328717A - サーボ弁駆動システム故障検出装置 - Google Patents

サーボ弁駆動システム故障検出装置

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JP2002328717A
JP2002328717A JP2001130701A JP2001130701A JP2002328717A JP 2002328717 A JP2002328717 A JP 2002328717A JP 2001130701 A JP2001130701 A JP 2001130701A JP 2001130701 A JP2001130701 A JP 2001130701A JP 2002328717 A JP2002328717 A JP 2002328717A
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servo valve
control output
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signal
pulse
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Keiji Aoki
啓志 青木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 サーボ弁機構を制御、監視するサーボ弁駆動
システムの故障を診断する装置において、サーボ弁機構
の動作に影響を及ぼすことなく、サーボ弁制御出力回路
の固着故障の有無を検出する。 【解決手段】 サーボ弁機構への制御出力が保護動作領
域にあるとき、CPUからの故障診断実行信号で微小時
間パルス発生回路が制御出力信号に重畳させるパルス信
号を出力し、その信号のフィードバック信号をパルス成
分検出回路で検出して、サーボ弁制御出力回路の故障の
有無を診断する。

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、サーボ弁機構を
有する機器へ制御出力信号を出力するサーボ弁駆動シス
テムの故障検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、サーボ弁駆動システム故障検出装
置として、例えば特開平11−007321号公報に示
すものがあった。それを図1に示す。図1はサーボ弁駆
動システム故障検出装置10のブロック図であり、サー
ボ弁機構20を制御するためのサーボ弁制御出力回路1
3と、この制御出力回路13を動作させるための中央処
理装置(以下、CPUと称す)11と、プロセス入出力
装置12と、サーボ弁制御出力回路診断装置20で構成
されている。このサーボ弁駆動システム故障検出装置1
0では、サーボ弁制御出力回路診断装置20から微小パ
ルス信号をサーボ弁制御出力回路13を介して常時入力
し、サーボ弁制御出力信号に重畳されたパルス成分をサ
ーボ弁制御出力回路診断装置20で検出することによ
り、サーボ弁制御出力回路13の故障検出を行ってい
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のサーボ弁駆動システム故障診断装置では、サ
ーボ弁制御出力回路を介してサーボ弁機構に常時微小パ
ルスを印加しているため、サーボ弁機構の正常な動作に
常時影響を与えてしまう可能性があり、またサーボ弁に
電磁コイルを具備したものを採用している場合には、逆
起電力の発生によりパルスが打ち消されてしまい、シス
テムの故障検出を正常に行うことができないという問題
点があった。
【0004】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたものであり、微小時間のパルスがサー
ボ弁制御出力が保護領域にある場合のみに印加されるこ
とにより、サーボ弁機構に悪影響を及ぼすことなく故障
検出を実施でき、また電磁コイルが使用されているサー
ボ弁でも故障検出を正常に行うことが可能な装置を提供
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】この発明に係るサーボ弁
駆動システム故障検出装置は、サーボ弁機構への制御出
力が保護領域にあるとき、CPUからの故障診断実行信
号でサーボ弁制御出力回路診断装置内に設けられた微小
時間パルス発生回路が、パルス信号を出して、前記制御
出力信号に重畳させ、その制御出力信号のフィードバッ
ク信号をパルス成分検出回路で検出するものである。
【0006】また、前記制御出力信号のフィードバック
信号をパルス成分検出回路で検出するとともに、微小時
間パルス制御回路で制御したパルス信号を微小時間パル
ス発生回路を介して制御出力信号に重畳させてサーボ弁
機構に微小な位置変化を与え、その変化量をサーボ弁位
置検出回路で検出するものである。
【0007】またさらに、微小時間パルス制御回路で制
御したパルス信号を微小時間パルス発生回路を介して制
御出力信号に重畳させ、サーボ弁機構に微小な位置変化
を与えて、その変化量をサーボ弁位置検出回路で検出す
るものである。
【0008】また、微小時間パルス発生回路からのパル
ス信号を制御出力信号に重畳させるとともに、サーボ弁
制御出力遮断回路が、サーボ弁制御出力回路とサーボ弁
機構とを切り離し、前記パルス信号を重畳した制御出力
信号のフィードバック信号をパルス成分検出回路で検出
するものである。
【0009】またさらに、微小時間パルス発生回路から
のパルス信号を制御出力信号に重畳させるとともに、サ
ーボ弁制御電流検出回路がサーボ弁機構の入力部に流れ
る電流を検出するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明の
実施の形態1によるサーボ弁駆動システムの故障検出装
置を図1〜図3に基づいて説明する。図1は従来例に示
したものと同様のサーボ弁駆動システム故障検出装置1
0のブロック図である。サーボ弁機構20を制御するサ
ーボ弁制御出力回路13と、この回路を動作させるCP
U11と、プロセス入出力装置12とサーボ弁制御出力
回路診断装置20とで前記サーボ弁駆動システム故障検
出装置10が構成されている。なお、サーボ弁機構には
その位置検出装置40が設けられている。図2はこの発
明の前記サーボ弁制御出力回路診断装置20の内部構成
を示すブロック図であり、微小時間パルス発生回路21
とパルス成分検出回路22とが設けられている。図3は
微小時間のパルス信号がサーボ弁制御出力に重畳された
時のサーボ弁操作量との関係を示す図である。次に動作
について説明する。図3に示したように、サーボ弁制御
出力が保護動作領域にある場合に、CPU11からの故
障診断実行信号を受けた微小時間パルス発生回路21
は、サーボ弁制御出力回路13の出力するサーボ弁制御
出力に重畳されるパルス信号を発生する。このパルス信
号はサーボ弁機構30を誤って動作させるようなパルス
幅(例えば数msec程度の)や振幅でないものであ
り、サーボ弁機構30を含め、そのプラントシステム系
によって決定されるものである。この時の制御出力の状
態を図3に示す。このようにサーボ弁機構に出力された
前記パルス信号を重畳した制御出力信号のフィードバッ
ク信号をパルス成分検出回路22に入力し、保護動作領
域で飽和しているサーボ弁制御出力がこのパルスで変化
する微小量を検出することで、サーボ弁制御出力回路1
3の固着故障の有無を検出することができる。
【0011】実施の形態2.図4に基づき実施の形態2
を説明する。図4は実施の形態1にて示したサーボ制御
出力回路診断装置20の本実施の形態2による内部構成
を示すブロック図である。図4において、微小時間パル
ス発生回路21のパルス信号を制御する微小時間パルス
制御回路23と、パルス成分検出回路22と、サーボ弁
位置検出回路24が設けられている。次に動作を説明す
る。実施の形態1と同様にサーボ制御出力が保護動作領
域にある場合に、CPU11からの故障診断実行信号を
受けた微小時間パルス発生回路21は、微小時間パルス
制御回路23によってパルスの時間幅および振幅を変化
させたパルス信号をサーボ弁制御出力に重畳させる。こ
の出力を受けたサーボ弁機構30は微小な位置変化を発
生し、サーボ弁機構30に取り付けられた位置検出装置
40の出す位置検出信号から前記サーボ弁機構の微小変
化を位置検出回路24で検出し、サーボ弁機構30が正
常に動作するか否かを検出する。また、前記実施の形態
1と同様に、サーボ弁制御出力回路診断装置20内にパ
ルス成分検出回路22を備えているので、サーボ弁機構
30に出力されたパルス信号を重畳した制御出力信号の
フィードバック信号を、パルス成分検出回路22に入力
し、保護動作領域で飽和しているサーボ弁制御出力がこ
のパルスで変化する微小量を検出することでサーボ弁制
御出力回路13の固着故障の有無も検出可能である。
【0012】実施の形態3.図5に基づき実施の形態3
を説明する。図5はサーボ弁制御出力回路診断装置20
の本実施の形態3による内部構成を示すブロック図であ
る。図からわかるように本実施の形態3は前記実施の形
態2に示した図4の構成に含まれていたパルス成分検出
回路22を有していないものである。この図4に示す実
施の形態3では、時間幅および振幅を変化させたパルス
信号をサーボ弁制御出力に重畳させ、この出力を受けた
サーボ弁機構30は位置検出装置40から出す微小位置
変化信号を位置検出回路24で検出し、サーボ弁機構3
0の正常動作を確認する。
【0013】実施の形態4.図6に基づき実施の形態4
を説明する。図6は形態1で示した図1のサーボ弁駆動
システム故障検出装置10に、サーボ弁制御出力遮断回
路14を追加して設け、さらにサーボ弁制御出力回路診
断装置20の構成を示す本実施の形態4のブロック図で
ある。次に動作について説明する。サーボ弁機構30へ
の制御出力が保護領域にある場合に、CPU11からの
故障診断実行信号を受けた微小時間パルス発生回路21
は、パルス信号を発し、この信号をサーボ弁制御出力回
路13の制御出力信号に重畳させるとともに、サーボ弁
制御出力遮断回路14はサーボ弁制御出力回路13とサ
ーボ弁機構30とを切り離す。このような状態でパルス
成分検出回路22でパルスの変化を検出することで、サ
ーボ制御出力回路13の固着故障を検出することが可能
である。従来の例で示したように、サーボ弁機構に電磁
コイルが用いられたものを使用する場合、微小時間パル
ス発生回路21の出力するパルスが、コイルのインダク
タンスによる逆起電力によりパルスが打ち消されてしま
い、パルス成分検出回路22でパルス変化を検出できな
くなる可能があったが、この実施の形態4ではサーボ弁
制御出力回路13とサーボ弁機構30との間にサーボ弁
制御出力遮断回路14を設けているので、サーボ弁機構
のコイルによる逆起電力に関係なくパルス成分検出回路
22でパルス変化を検出し、サーボ弁制御出力回路13
の固着故障を検出することができる。
【0014】実施の形態5.図7に基づき実施の形態5
を説明する。図7はサーボ弁制御出力回路診断装置20
の本実施の形態5による内部構成を示すブロック図であ
る。図からわかるように、サーボ弁制御電流検出回路2
5を設けてあり、サーボ弁機構30の入力部に供給され
る制御出力信号を流れる電流を前記サーボ弁制御電流検
出回路25で検出することにより、サーボ弁制御出力回
路13の固着故障を検出すると同時に、サーボ弁機構入
力部の断線状態の検出を合わせて行うことができる。
【0015】
【発明の効果】この発明は、以上述べたような構成を採
用したサーボ弁駆動システム故障検出装置であるので、
以下に示すような優れた効果を奏する。
【0016】サーボ弁機構への制御出力信号が保護動作
領域にある時に、CPUからの故障診断実行信号で微小
時間パルス発生回路は、サーボ弁制御出力回路の制御出
力信号に重畳させるパルス信号を出力し、その制御出力
信号のフィードバック信号をパルス成分検出回路で検出
しているので、サーボ弁制御出力回路の固着故障を容易
に検出することができる。
【0017】また前記に加え、あるいは単独に微小時間
パルス制御回路は、制御したパルス信号を微小時間パル
ス発生回路を介してサーボ弁制御出力信号に重畳させ、
サーボ弁機構の位置に微小な変化を与えその変化量を検
出しているのでサーボ弁機構が正常に動作するか否かを
チェックできる。
【0018】またさらに、前記制御出力信号に重畳させ
たパルス信号を出力するとともに、サーボ弁制御出力遮
断回路が、サーボ弁制御出力回路とサーボ弁機構とを切
り離しているので、サーボ弁機構のコイルの逆起電力に
影響されることなく、サーボ弁制御出力回路の固着故障
を検出することができる。
【0019】また、サーボ弁制御電流検出回路がサーボ
弁機構の入力部に流れる電流を検出するので、サーボ弁
機構入力部の断線状態を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1〜5および従来のサ
ーボ弁駆動システム故障検出装置を示す構成ブロック図
である。
【図2】 この発明の実施の形態1のサーボ弁制御出力
回路診断装置の内部構成を示すブロック図である。
【図3】 この発明の実施の形態1〜5のサーボ弁制御
出力とサーボ弁操作量の関係を示す図である。
【図4】 この発明の実施の形態2のサーボ弁制御出力
回路診断装置の内部構成を示すブロック図である。
【図5】 この発明の実施の形態3のサーボ弁制御出力
回路診断装置の内部構成を示すブロック図である。
【図6】 この発明の実施の形態4のサーボ弁駆動シス
テム故障検出装置の部分ブロック図およびサーボ弁制御
出力回路診断装置の内部構成を示すブロック図である。
【図7】 この発明の実施の形態5のサーボ弁制御出力
回路診断装置の内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
10 サーボ弁駆動システム故障検出装置、11 CP
U、12 プロセス入出力装置、13 サーボ弁制御出
力回路、14 サーボ弁制御出力遮断回路、20 サー
ボ弁制御出力回路診断装置、21 微小時間パルス発生
回路、22 パルス成分検出回路、23 微小時間パル
ス制御回路、24 サーボ弁位置検出回路、25 制御
電流検出回路、30 サーボ弁機構、40 位置検出装
置。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サーボ弁駆動システム故障検出装置であ
    って、サーボ弁機構への制御出力信号を出力するサーボ
    弁制御出力回路と、前記サーボ弁の位置を検出する位置
    検出装置と、前記サーボ弁制御出力回路を制御、動作さ
    せるCPUおよびプロセス入出力装置と、サーボ弁制御
    出力回路診断装置とを備え、 前記サーボ弁制御出力回路診断装置には、微小時間パル
    ス発生回路と、パルス成分検出回路とが設けられてお
    り、前記制御出力が保護動作領域にあるときに前記CP
    Uからの故障診断実行信号で前記微小時間パルス発生回
    路は、前記制御出力信号に重畳させるパルス信号を出力
    し、その制御出力信号のフィードバック信号を前記パル
    ス成分検出回路で検出することを特徴とするサーボ弁駆
    動システム故障検出装置。
  2. 【請求項2】 サーボ弁制御出力回路診断装置には、微
    小時間パルス発生回路と、このパルス信号を制御する微
    小時間パルス制御回路と、パルス成分検出回路と、サー
    ボ弁位置検出回路とが設けられており、制御出力が保護
    動作領域にあるときに、CPUからの故障診断実行信号
    で前記微小時間パルス発生回路は、制御出力信号に重畳
    させるパルス信号を出力し、その制御出力信号のフィー
    ドバック信号を前記パルス成分検出回路で検出するとと
    もに、前記微小時間パルス制御回路は、制御したパルス
    信号を前記微小時間パルス発生回路を介して、サーボ弁
    制御出力回路の制御出力信号に重畳させてサーボ弁機構
    の位置に微小な変化を与え、その変化量を前記サーボ弁
    位置検出回路で検出することを特徴とする請求項1に記
    載のサーボ弁駆動システム故障検出装置。
  3. 【請求項3】 サーボ弁制御出力回路診断装置には、微
    小時間パルス発生回路とこのパルス信号を制御する微小
    時間パルス制御回路と、サーボ弁位置検出回路とが設け
    られており、制御出力が保護動作領域にあるときにCP
    Uからの故障診断実行信号で、前記微小時間パルス制御
    回路は制御したパルス信号を前記微小時間パルス発生回
    路を介してサーボ弁制御出力回路の制御出力信号に重畳
    させてサーボ弁機構の位置に微小な変化を与え、その変
    化量を前記サーボ弁位置検出回路で検出することを特徴
    とする請求項1に記載のサーボ弁駆動システム故障検出
    装置。
  4. 【請求項4】 サーボ弁駆動システム故障検出装置であ
    って、サーボ弁機構への制御出力信号を出力するサーボ
    弁制御出力回路と、このサーボ弁制御出力を遮断するサ
    ーボ弁制御出力遮断回路と、前記サーボ弁制御出力回路
    を制御動作させるCPUおよびプロセス入出力装置と、
    サーボ弁制御出力回路診断装置とを備え、 前記サーボ弁制御出力回路診断装置には、微小時間パル
    ス発生回路と、パルス成分検出回路とが設けられてお
    り、前記制御出力が保護動作領域にあるときに前記CP
    Uからの故障診断実行信号で、前記微小時間パルス発生
    回路は、前記サーボ弁制御出力回路の制御出力信号に重
    畳させるパルス信号を出力するとともに、前記サーボ弁
    制御出力遮断回路は、前記サーボ弁制御出力回路と前記
    サーボ弁機構とを切り離し、前記パルス信号を重畳した
    制御出力信号のフィードバック信号を前記パルス成分検
    出回路で検出することを特徴とするサーボ弁駆動システ
    ム故障検出装置。
  5. 【請求項5】 サーボ弁制御出力回路診断装置には、微
    小時間パルス発生回路と、サーボ弁制御電流検出回路と
    が設けられており、制御出力が保護動作領域にあるとき
    にCPUからの故障診断実行信号で前記微小時間パルス
    発生回路は、サーボ弁制御出力回路の制御出力信号に重
    畳させるパルス信号を出力するとともに、前記サーボ弁
    制御電流検出回路は、サーボ弁機構の入力部に流れる電
    流を検出することを特徴とする請求項1に記載のサーボ
    弁駆動システム故障検出装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017033229A (ja) * 2015-07-31 2017-02-09 アズビル株式会社 制御システム、支援装置、制御装置、および制御方法
CN109101007A (zh) * 2017-06-20 2018-12-28 宝山钢铁股份有限公司 一种轧机hgc系统伺服阀在线诊断方法
CN116501027A (zh) * 2023-06-29 2023-07-28 中南大学 分布式制动系统健康评估方法、系统、设备及存储介质

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