JP3124461B2 - バルブ制御方法及びシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、個々に設定されてい
るスプリットレンジの範囲のみ制御を受け持ちながら、
全体として高精度に複数のバルブを制御するバルブ制御
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のスプリットレンジ制御によるバル
ブ制御システムとして、図７に示すものがある。これは
工業プロセスにおいて遠隔操作される複数のバルブで全
体の制御レンジを分担するものであり、同図において、
１は１つの上位の制御装置であるコントローラである。

【０００３】また、２Ａ、２Ｂはそのコントローラ１か
ら送信用の通信線３、４を介して開度制御信号を受け、
この開度制御信号にもとづいてバルブ５、６を開度制御
するポジショナ、７、８は応答用の通信線である。

【０００４】さらに、上記各バルブ５、６は流体の流路
９、１０の途中に接続され、各流路９、１０はバルブ
５、６の出側で一本の流路１１に導かれている。

【０００５】このようなバルブ制御システムでは、コン
トローラ１が各バルブ５、６ごとに設定開度信号をそれ
ぞれ専用の通信線３、４を介して各ポジショナ２Ａ、２
Ｂに送信している。

【０００６】また、上記のようなバルブ制御方法では、
コントローラ１は各ポジショナ２Ａ、２Ｂから応答用の
通信線７、８を介して各バルブ５、６の能力と動作のデ
ータを受けて、これを把握している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のバルブ制御方法
は以上のように実施されているので、各バルブ５、６ご
とに各ポジショナ２Ａ、２Ｂとコントローラ１とを結ぶ
ために２本ずつの通信線３、７および通信線４、８が必
要となり、配線距離が長い場合にはこの配線作業が大掛
りとなるばかりか、配線使用量が増大し、コストアップ
を招くという問題点があった。

【０００８】また、コントローラ１は各ポジショナ２
Ａ、２Ｂと個別的に通信を行い、バルブ５、６の数に応
じた設定開度信号を各ポジショナ２Ａ、２Ｂに送る必要
があるほか、誤った設定開度制御を防止するためその各
バルブ５、６の能力と動作を常時把握する必要があるな
どの問題点があった。

【０００９】請求項１の発明は上記のような従来の問題
点を解消するためになされたものであり、通信線の配線
距離を短くでき、コントローラからは全てのポジショナ
に共通の１つの設定値を送り、各ポジショナには対応す
るバルブの動作範囲と動作パターンを記憶させておくだ
けで、極めて簡単な構成で、かつローコストに全体の制
御流量を分担できるバルブ制御方法を得ることを目的と
する。

【００１０】また、請求項２の発明はコントローラから
の電流値変化で各ポジショナに対し送信を確実に行える
とともに、電圧変化で応答信号をコントローラに返すこ
とができるバルブ制御方法を得ることを目的とする。

【００１１】また、請求項３の発明は簡単な回路にてバ
ルブのスプリットレンジ制御を実現できるバルブ制御方
法を得ることを目的とする。

【００１２】また、請求項４の発明は通信線の配線距離
を短くでき、コントローラからは全てのポジショナに共
通の１つの設定値を送り、各ポジショナには対応するバ
ルブの動作範囲と動作パターンを記憶させておくだけ
で、極めて簡単な構成で、かつローコストに全体の制御
流量を分担できるバルブ制御システムを得ることを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るバ
ルブ制御方法は、互いに下流側流路が合流している複 数
のバルブごとに設けられたポジショナにバルブの動作範
囲および動作パターンを記憶させておき、コントローラ
から２線式伝送路を通して共通の設定値を全バルブごと
のポジショナのそれぞれに送信した後、これらの各ポジ
ショナにおいてそれぞれ受信した共通の設定値が各バル
ブの動作範囲にあるか否かを判定し、動作範囲にあるバ
ルブを共通の設定値に応じて制御するものである。

【００１４】請求項２の発明に係るバルブ制御方法は、
上記コントローラからは全てを直列接続した上記ポジシ
ョナに対して、上記設定値を線路電流によって送信し、
該ポジショナからは上記コントローラに対して、応答信
号を線間電圧によって送信するようにしたものである。

【００１５】請求項３の発明に係るバルブ制御方法は、
上記設定値の信号および応答信号の伝送をディジタル通
信で実施するようにしたものである。

【００１６】請求項４の発明に係るバルブ制御システム
は、互いに下流側流路が合流している複数のバルブと、
これらのバルブ毎に設けられてバルブの開度を検出し設
定値に応じた開度になるように上記バルブを制御するポ
ジショナと、ポジショナに設定値を送信するコントロー
ラとを備えたバルブ制御システムにおいて、コントロー
ラは、２線式伝送路を通じて各ポジショナに共通の設定
値を送信する送信手段を備え、ポジショナは、バルブの
動作範囲及び動作パターンを予め記憶する記憶手段と、
共通の設定値が各バルブの動作範囲にあるか否かを判定
する判定手段と、共通の設定値が動作範囲にあるとき、
そのポジショナの担当下にあるバルブの開度を共通の設
定値に応じて制御する制御手段とを備えるものである。

【００１７】

【作用】請求項１の発明におけるバルブ制御方法は、２
線式の伝送路を用いるため配線使用量を低減可能にし、
また、コントローラは個々のバルブの能力や動作パター
ンを把握せずとも、全体の流量制御信号を送るだけで、
各バルブ自身が独自の動作範囲と動作パターンに従って
流量の分担制御をする。

【００１８】請求項２の発明におけるバルブ制御方法
は、各バルブごとのポジショナを直列接続した場合に
は、コントローラはこれらの電流値制御を可能にし、こ
のとき各ポジショナからは線間電圧の変化で応答信号を
コントローラへ返すようにする。

【００１９】請求項３の発明におけるバルブ制御方法
は、ディジタル通信を行うことでコントローラからの制
御信号をアナログ変換して送る必要をなくして、これに
より上記コントローラにディジタル／アナログ変換器や
ポジショナにアナログ／ディジタル変換器を接続したり
する必要をなくして、システムのローコスト化を可能に
する。

【００２０】請求項４の発明におけるバルブ制御システ
ムは、２線式の伝送路を用いるため配線使用量を低減可
能にし、また、コントローラは個々のバルブの能力や動
作パターンを把握せずとも、全体の流量制御信号を送る
だけで、各バルブ自身が独自の動作範囲と動作パターン
に従って流量の分担制御をする。

【００２１】

【実施例】以下に、この発明の一実施例を図について説
明する。図１において、１は１つの上位の制御装置であ
るコントローラ、２Ａ、２Ｂはバルブ５、６を開閉制御
するポジショナである。図示は省略したが、コントロー
ラ１は２線式伝送路を通じて各ポジショナに共通の設定
値を送信する送信手段を有している。

【００２２】また、２１、２２、２３はコントローラ１
およびポジショナ２Ａ、２Ｂを順次直列接続する通信線
（２線式伝送路）、９、１０は上記各バルブ５、６を途
中に有する流路、１１はこれらの各流路９、１０の出側
を１本に繋ぐ流路である。

【００２３】ここで、上記ポジショナ２Ａ、２Ｂはこれ
らの２つで全体のレンジを分担し、図２に示すように、
例えばバルブ５では開度が０〜１００％で全流量の０〜
５０％を分担し、さらに、上記バルブ５を全開にした状
態でバルブ６を開くことで、図３に示すように、このバ
ルブ６の開度が０〜１００％で、全流量の５０〜１００
％を分担するように機能する。

【００２４】図４は上記コントローラ１に接続されたポ
ジショナ２Ａ、２Ｂの概略構成を示すブロック図であ
り、３１はコントローラ１との間でデータの通信を行う
インタフェース３２を有する通信ライン駆動部である。

【００２５】また、３３はコントローラ１からの設定値
データを受けてこれを処理し、電空変換部３４を通して
電空変換信号をバルブ５、６に供給するデータ処理制御
部（判定手段、制御手段）である。

【００２６】さらに、３５はバルブ５、６の開度位置を
検出する位置センサで、上記データ処理制御部３３はこ
の位置センサ３５の出力にもとづいて応答信号を、通信
ライン駆動部３１を介してコントローラ１へ返すように
動作する。また、図示は省略したが、ポジショナ２Ａ，
２Ｂはバルブ５，６の動作範囲及び動作パターンを予め
記憶する記憶手段を有している。

【００２７】次に動作について、図５に示すフローチャ
ートを参照しながら説明する。まず、各ポジショナ２
Ａ、２Ｂはコントローラ１から通信ライン駆動部３１を
介して一方的に送られてくる流量の設定値（０〜１００
％）をデータ処理制御部３３で受信し（ステップＳＴ
１）、この受信した設定値はポジショナ２Ａ、２Ｂごと
に不図示の記憶手段に設定されている、図２および図３
に示すような動作範囲とを比較する（ステップＳＴ
２）。

【００２８】そして、上記設定値が上記各動作範囲内に
あるか否かを判定し（ステップＳＴ３）、動作範囲内に
あると判定された場合には、その設定値に対応するよう
に電空変換部３４を介してバルブ５または６の開度制御
を行う（ステップＳＴ４）。

【００２９】また、位置センサ３５はその開度データを
検出し、この検出データを上記データ処理制御部３３が
通信ライン駆動部３１を通じてコントローラ１に応答信
号として返す（ステップＳＴ５）。

【００３０】一方、ステップＳＴ３で上記設定値が動作
範囲内でないと判定された場合には、続いて、上記設定
値が上記動作範囲より大か否かを判定し（ステップＳＴ
６）、大の場合にはバルブ５または６を全開とし（ステ
ップＳＴ７）、小の場合には全閉状態にする（ステップ
ＳＴ８）。

【００３１】このように、上記各ポジショナ２Ａ、２Ｂ
はそれぞれ上記のような手順にて動作するが、図１に示
すように、上記ポジショナ２Ａ、２Ｂが互いに直列接続
された場合には、各ポジショナ２Ａおよび２Ｂにはそれ
ぞれ図２および図３に示すような動作範囲および動作パ
ターンが各ポジショナ２Ａ及び２Ｂの不図示の記憶手段
に分担設定されているため、全流量レンジを２つのバル
ブ５、６でそれぞれ分担することになる。

【００３２】従って、上記コントローラから１つの共通
の設定値を通信線２１を介してポジショナ２Ａに、さら
に通信線２２を介してポジショナ２Ｂに供給することに
より、その設定値の大きさに応じてポジショナ２Ａ、２
Ｂは自己の動作範囲にあるか否かをチェックして、自己
の動作範囲にあるなら上記設定値に従ってバルブの開度
制御を行うことになる。

【００３３】例えば、設定値が流量７０％とすると、バ
ルブ５ではこれの動作範囲０〜５０％を超えているの
で、このバルブ５を全開とし、上記流量７０％がバルブ
６の動作範囲５０〜１００％にあるため、このバルブ６
がその残り２０％の流量を分担し、これらを各流路９、
１０を介して流出させ、流路１１では流量７０％が得ら
れるようになる。

【００３４】すなわち、この実施例では各ポジショナ２
Ａ、２Ｂが直列接続されているため、コントローラ１か
らは上記設定値のデータを共通の線路電流Ｉによって送
信し、各ポジショナ２Ａ、２Ｂからの応答は図１に示す
ように、線間電圧Ｖ1 、Ｖ2のアナログ値変化としてコ
ントローラ１へ向けて入力可能となる。

【００３５】また、図６に示すように、ポジショナ２
Ａ、２Ｂを並列接続し、コントローラ１からは設定値を
１つの線間電圧によって送信し、一方、このコントロー
ラ１に対しては応答信号を各ポジショナ２Ａ、２Ｂごと
に線路電流によって返すこともでき、この場合にも、線
間電圧を設定値として各バルブ５、６は各ポジショナで
設定した動作範囲で開度制御されて流量を分担し、上記
同様のスプリットレンジによるバルブ２Ａ、２Ｂの流量
制御を実施する。

【００３６】また、上記各実施例においては設定値およ
び応答は線路電流および線間電圧のアナログ値を取り扱
っているため、コントローラ１の出力をアナログ変換す
るディジタル／アナログ変換器と、各ポジショナ２Ａ、
２Ｂにディジタルデータを入力するためのアナログ／デ
ィジタル変換器とを要する。

【００３７】しかし、コントローラ１および各ポジショ
ナ２Ａ、２Ｂ間で扱う設定値や応答信号をディジタル信
号とすることで、上記のようなディジタル／アナログ変
換器やアナログ／ディジタル変換器は不要となり、構成
の簡素化とローコスト化を図ることができる。すなわ
ち、ディジタル通信を用いればスプリットレンジ機能を
簡単に実現することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、互いに下流側流路が合流している複数のバルブごと
に設けられたポジショナにバルブの動作範囲および動作
パターンを記憶させておき、コントローラから２線式伝
送路を通して共通の設定値を全バルブごとの上記ポジシ
ョナのそれぞれに送信した後、これらの各ポジショナに
おいてそれぞれ受信した上記共通の設定値が上記各バル
ブの動作範囲にあるか否かを判定し、上記動作範囲にあ
るバルブを上記共通の設定値に応じて制御するので、通
信線の配線距離を短くでき、コントローラからは全ての
ポジショナに共通の１つの設定値を送り、各ポジショナ
には対応するバルブの動作範囲及び動作パターンを記憶
させておくだけで、極めて簡単な構成で、かつローコス
トに全体の制御流量を分担できるものが得られる効果が
ある。

【００３９】請求項２の発明によれば、コントローラか
らは全てを直列接続したポジショナに対して、上記設定
値を線路電流によって送信し、該ポジショナからは上記
コントローラに対して、応答信号を線間電圧によって送
信するようにしたので、コントローラからの直流電流変
化で各ポジショナに対し送信を確実に行えるとともに、
電圧変化で応答信号をコントローラに返すことができる
ものが得られる効果がある。

【００４０】請求項３の発明によれば、設定値の信号お
よび応答信号の伝送をディジタル通信で実施するように
したので、簡単な回路にてバルブのスプリットレンジ制
御を実現できるものが得られる効果がある。

【００４１】請求項４の発明によれば、互いに下流側流
路が合流している複数のバルブと、これらのバルブ毎に
設けられてバルブの開度を検出し設定値に応じた開度に
なるように上記バルブを制御するポジショナと、ポジシ
ョナに設定値を送信するコントローラとを備えたバルブ
制御システムにおいて、コントローラは、２線式伝送路
を通じて各ポジショナに共通の設定値を送信する送信手
段を備え、ポジショナは、バルブの動作範囲及び動作パ
ターンを予め記憶する記憶手段と、共通の設定値が各バ
ルブの動作範囲にあるか否かを判定する判定手段と、共
通の設定値が動作範囲にあるとき、そのポジショナの担
当下にあるバルブの開度を共通の設定値に応じて制御す
る制御手段とを備えるので、通信線の配線距離を短くで
き、コントローラからは全てのポジショナに共通の１つ
の設定値を送り、各ポジショナには対応するバルブの動
作範囲を動作パターンを記憶させておくだけで、極めて
簡単な構成で、かつローコストに全体の制御流量を分担
できるものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるバルブ制御方法を実
施するバルブ制御装置を示すブロック図である。

【図２】図１における一のポジショナの動作範囲および
動作パターンを示す特性図である。

【図３】図１における他方のポジショナの動作範囲およ
び動作パターンを示す特性図である。

【図４】図１における各ポジショナの構成を示すブロッ
ク図である。

【図５】図１における各ポジショナの動作手順を示すフ
ローチャートである。

【図６】この発明の他の実施例によるバルブ制御方法を
実施するバルブ制御装置を示すブロック図である。

【図７】従来のバルブ制御装置を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ コントローラ ２Ａ，２Ｂ ポジショナ ５，６ バルブ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに下流側流路が合流している複数の
   バルブごとに設けられたポジショナに上記バルブの動作
   範囲および動作パターンを記憶させておき、コントロー
   ラから２線式伝送路を通して共通の設定値を全バルブご
   との上記ポジショナのそれぞれに送信した後、これらの
   各ポジショナにおいてそれぞれ受信した上記共通の設定
   値が上記各バルブの動作範囲にあるか否かを判定し、上
   記動作範囲にあるバルブを上記共通の設定値に応じて制
   御するバルブ制御方法。
2. 【請求項２】 上記コントローラからは全てを直列接続
   した上記ポジショナに対して、上記設定値を線路電流に
   よって送信し、該ポジショナからは上記コントローラに
   対して、応答信号を線間電圧によって送信することを特
   徴とする請求項１に記載のバルブ制御方法。
3. 【請求項３】 上記設定値の信号および応答信号の伝送
   をディジタル通信で実施することを特徴とする請求項１
   又は請求項２記載のバルブ制御方法。
4. 【請求項４】 互いに下流側流路が合流している複数の
   バルブと、これらのバルブ毎に設けられてバルブの開度
   を検出し設定値に応じた開度になるように上記バルブを
   制御するポジショナと、上記ポジショナに上記設定値を
   送信するコントローラとを備えたバルブ制御システムに
   おいて、 上記コントローラは、２線式伝送路を通じて各ポジショ
   ナに共通の設定値を送信する送信手段を備え、 上記ポジショナは、上記バルブの動作範囲及び動作パタ
   ーンを予め記憶する記憶手段と、上記共通の設定値が上
   記各バルブの動作範囲にあるか否かを判定する判定手段
   と、上記共通の設定値が上記動作範囲にあるとき、その
   ポジショナの担当下にあるバルブの開度を上記共通の設
   定値に応じて制御する制御手段とを備えたことを特徴と
   するバルブ制御システム。