JP2005253247A - ワンループコントローラによる系統切換制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワンループコントローラにより２系統の電動機を切換制御するとき、安全性を考慮して一方の系統を停止した後、他方の系統の運転を行っているため、プラントに悪影響を与えている。
【解決手段】一方の系統から他方の系統への切換指令を出力する切換スイッチ及び前記２系統の各電動機Ｍ１，Ｍ２を含む機器状態監視用の表示部を有する操作パネルを設け、かつ前記ワンループコントローラに、操作パネルからの切換指令に基づいて切換制御を実行するとき、一方の電動機Ｍ１と他方の電動機Ｍ２との速度が略一致したときに自動から手動に切換える手段を有する制御部を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ワンループコントローラによる系統切換制御装置に係わり、特に複数系統可変速電動機の切換装置に関するものである。

重要なプラント設備においては、常用系統他に予備の系統を備え、常用系統に異常が発生したときワンループコントローラ（自動制御系の制御に用いられるコントローラ）を用いて常用から予備への切換えを行っている。
図４はポンプによる液体流路制御例を示したものである。Ｐは管路で、この管路Ｐは分岐されて第１系統と第２系統を形成し、各系統には電動機Ｍ１とＭ２とが配設されている。電動機Ｍ１，Ｍ２はポンプ駆動用の電動機で、各電動機Ｍ１，Ｍ２はインバータ装置ＩＮＶ１，ＩＮＶ２によって各別に可変速制御される。また、電動機Ｍ１，Ｍ２前後の管路にはコントロールバルブＶ１，Ｖ３及びＶ２，Ｖ４がそれぞれ配設されている。ＯＣはワンループコントローラで、このコントローラはマイクロコンピュータや、検出器Ｄによって検出されたアナログの検出信号ＰＶをディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、及び各種データやマイクロコンピュータの実行プログラムが予め記憶されたメモリ等より構成されて、シーケンサ機能やフィードバック制御機能等を有している。このワンループコントローラＯＣは、インバータ装置ＩＮＶ１，ＩＮＶ２、及びバルブＶ１〜Ｖ４に対して制御信号を出力する。

図４のようなプラント設備においては、Ｖ１、Ｍ１、Ｖ３のループで構成される第１系統が常用とされ、Ｖ２、Ｍ２、Ｖ４のループで構成される第２系統が待機系とされ、第１系統に異常が発生したときに第２系統に切換て運転する。このような常用−待機系の運転については、特許文献１のものが公知となっている。
特開平１０−６３３０１号公報

ワンループコントローラを用いて常用（第１系統）から予備（第２系統）へ、或いは予備から常用に切換て運転する場合、安全性を考慮して多くは一旦常用側の電動機Ｍ１を停止後に予備側である電動機Ｍ２を運転しているため、制御系が停止するか、若しくは停止できない機器がループ上にある場合にはプラント全体を停止し、その後に常用から予備に切換ている。したがって、何れの場合においてもプラントに悪影響を与えている。
また、マニュアルで切換する場合、外乱が多いことからマニュアル操作も外乱の一部になる可能性があるため、制御系を乱すことなく切換えることは困難となっている。なお、特許文献１には、ワンループコントローラを用いて自動的に一方の電動機から他方の電動機への切換については記載されていない。

そこで、本発明が目的とするところは、自動制御系を使用しながら系統の制御を可能とした系統切換制御装置を提供することにある。

本発明の第１は、常用，予備の２系統にそれぞれインバータ装置を介して制御される電動機Ｍ１，Ｍ２を設け、各インバータ装置にワンループコントローラより制御信号を出力するものにおいて、
前記ワンループコントローラに一方の系統から他方の系統への切換指令を出力する切換スイッチ及び前記２系統の各電動機Ｍ１，Ｍ２を含む機器状態監視用の表示部を有する操作パネルを設け、かつ前記ワンループコントローラに、操作パネルからの切換指令に基づいて切換制御を実行するとき、一方の電動機Ｍ１と他方の電動機Ｍ２との速度が略一致したときに自動から手動に切換える手段を有する制御部を設けたことを特徴としたものである。

本発明の第２は、前記インバータ装置とワンループコントローラとは、伝送手段にて接続したことを特徴としたものである。

本発明の第３は、前記２系統にはそれぞれ機器としてのコントロールバルブが各電動機の前段，後段に設けられたことを特徴としたものである。

本発明の第４は、前記操作パネルには、各系統の機器操作を選択するための操作場所選択スイッチを有することを特徴としたものである。

以上のとおり、本発明によれば、ワンループコントローラを用いて２系統の可変速電動機を切換える場合において、自動制御系を使用しながら電動機の切換ができるので、その切換時にはプラントに対して悪影響を与えることなく可能となる。しかも、その切換は操作パネルを介してワンタッチにて自動制御系への切換ができるもので、従来のような設備の停止や電動機の停止をしなくとも常用から予備に、或いは予備から常用への切換が可能となる。また、可変速電動機を制御するためのインバータとワンループコントローラ間の信号の授受は操作パネルを介して伝送処理にて実行することにより、ケーブル数を減少することができる。

図１は本発明の実施例を示した操作フローで、この操作フローは図４のプラント設備の場合を示したものである。また、図２は図１の操作フローによって切換制御されたときの時刻に対する速度状態を示したものである。
図４において、Ｖ１，Ｍ１，Ｖ３よりなる第１系統（ＣＡＳ：カスケード）が常用として選択され、かつ電動機Ｍ１は自動運転されているとする。このとき、電動機Ｍ２は停止、バルブＶ１，Ｖ３は閉状態となっている（ステップＳ１）。
ステップＳ２では、第１系統の運転中で時刻ｔ１となったときに第１系統から第２系統への切換命令が出されると、電動機Ｍ１は図２の点線で示すように徐々にその回転数を下げる。

ステップＳ３でバルブＶ２を開き、Ｓ４の時刻ｔ４では手動により電動機Ｍ２を最低速度ににまで運転し、Ｓ５ではバルブＶ４を開き、Ｓ６で電動機Ｍ２の速度を図２の実線で示すように徐々に上昇させる。Ｓ７では、時刻ｔ４となってＭ１とＭ２との速度が一致したとき、電動機Ｍ１を手動運転とし電動機Ｍ２を自動運転に切換て第２系統を自動運転系統とする。その後電動機Ｍ１はステップＳ８を経由して徐々にその速度を低下させ、時刻ｔ５となったＳ９のときに電動機Ｍ１を最低速度運転とする。時刻ｔ６となったとき、Ｓ１０としてバルブＶ３を閉じ、Ｓ１１において電動機Ｍ１停止させる。次いでＳ１２にてバルブＶ１を閉じＳ１３で切換完了とする。

上記した図１の処理は、ワンループコントローラＯＣ内に組み込まれた制御部のソフトウェア処理によって実行され、そのための切換時間、バルブの開閉時間及び加減速時間などは専用ツールを使用することでワンループコントローラにて設定、変更が自由にできるよう構成されるが、切換実行指令等は図３で示す操作パネルに基づいて処理実行される。
図３は操作パネルの表面を示したものである。１は第１系統の表示部で、第１系統を構成する電動機Ｍ１の運転，停止状態、コントロールバルブＶ１，Ｖ３の開，閉状態が表示される。２は第２系統の表示部で、第２系統を構成する電動機Ｍ２の運転，停止状態、コントロールバルブＶ２，Ｖ４の開，閉状態が表示される。３は操作場所選択スイッチで、操作したい機器の選択がこのスイッチにより行われる。４は切換指令を与えるための切換スイッチで、このスイッチによって第１系統か若しくは第２系統への何れかの系統に対する切換を行う。

５はＬＥＤなどよりなる第１系統用の運転表示灯で、カスケード（ＣＡＳ）、自動（ＡＵＴ）、手動（ＭＡＮ）の３灯を有している。６は第２系統用の運転表示灯で、５の表示灯と同様にＬＥＤなどよりなってカスケード（ＣＡＳ）、自動（ＡＵＴ）、手動（ＭＡＮ）の３灯を有している。７は第１系統用の数値表示部で、設定値ＳＶ，検出値ＰＶ，インバータの出力値ＭＶおよび電動機の速度等がバーグラフ若しくはディジタル値で表示される。８は選択スイッチで、このスイッチは押しボタンスイッチよりなり、数値表示部７に表示させる単独項目を選択するために設けられて、カスケード選択Ｃ，自動選択Ａ及び手動選択Ｍ用を有している。

９は第２系統用の数値表示部で、設定値ＳＶ，検出値ＰＶ，インバータの出力値ＭＶおよび電動機の速度等がバーグラフ若しくはディジタル値で表示される。１０は第２系統用表示項目の選択スイッチで、このスイッチは選択スイッチ８同様に押しボタンスイッチよりなり、数値表示部９に表示させる単独項目を選択するために設けられて、カスケード選択Ｃ，自動選択Ａ及び手動選択Ｍ用を有している。１１はワンループコントローラに対する切換時間などの設定変更を行うときのツール接続口である。
上記のように操作パネル表面は構成されているが、裏面側には電源端子やインバータ間との伝送接続コネクタ、計装信号入出力端子及び制御信号端子などが設けられ、この操作パネルによってプラント設備の状態把握や切換制御が行われる。

このように構成された操作パネルを介して２系統プラントの切換制御や機器状態の監視、ワンループコントローラに対する定数の設定等が可能となる。

本発明の実施形態を示す操作フロー図。 切換時における時間−回転速度の説明図。 操作パネル表面図。 ワンループコントローラによる２系統制御構成図。

符号の説明

１…第１系統表示部
２…第２系統表示部
３…操作場所選択スイッチ
４…切換スイッチ
５…第１系統用運転表示灯
６…第２系統用運転表示灯
７…第１系統用数値表示部
８…第１系統用選択スイッチ
９…第２系統用数値表示部
１０…第２系統用選択スイッチ
１１…ツール接続口

Claims (4)

1. 常用，予備の２系統にそれぞれインバータ装置を介して制御される電動機Ｍ１，Ｍ２を設け、各インバータ装置にワンループコントローラより制御信号を出力するものにおいて、
   前記ワンループコントローラに一方の系統から他方の系統への切換指令を出力する切換スイッチ及び前記２系統の各電動機Ｍ１，Ｍ２を含む機器状態監視用の表示部を有する操作パネルを設け、かつ前記ワンループコントローラに、操作パネルからの切換指令に基づいて切換制御を実行するとき、一方の電動機Ｍ１と他方の電動機Ｍ２との速度が略一致したときに自動から手動に切換える手段を有する制御部を設けたことを特徴としたワンループコントローラによる系統切換制御装置。
2. 前記インバータ装置とワンループコントローラとは、伝送手段にて接続したことを特徴とした請求項１記載のワンループコントローラの系統切換制御装置。
3. 前記２系統にはそれぞれ機器としてのコントロールバルブが各電動機の前段，後段に設けられたことを特徴とした請求項１又は２記載のワンループコントローラの系統切換装置。
4. 前記操作パネルには、各系統の機器操作を選択するための操作場所選択スイッチを有することを特徴とした請求項１乃至３記載のワンループコントローラの系統切換制御装置。
   

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