JP3341263B2 - 調節計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プロセスの制御などに
用いられる調節計に関し、さらに詳しくは、前面にフル
ドットの表示器を用い、そこに制御運転のための各種の
情報を表示するようにした調節計であって、プロセスに
設置したセンサからの信号を直接入力することができる
ようにした調節計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、マイクロプロセッサを用いた
シングルループ調節計が広く実用化されている。この様
なシングルループ調節計は、分散形制御システム（ＤＣ
Ｓ）に比べてエンジニアリング負担が少なく、操作性が
良好であるという利点を持っている。これまでのシング
ルループ調節計は、例えば特公昭５７−５７７２１号公
報に見られるように、その前面の操作パネルには、制御
に必要な情報（プロセス量ＰＶや制御出力ＭＶ）を表示
する指示計、設定値を変更するための操作キーや調節モ
ード（自動調節モード，手動調節モードなど）を変更す
る操作キーなどが配列され、調節計へ入力される信号
は、例えば１〜５Ｖといったような規格化されたプロセ
ス量を入力することを前提として構成されたものであっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この様な従来の調節計
は、プロセス（フィールド）に設置したセンサからの信
号を、規格化された信号に変換するための信号変換器
（シグナルコンディショナ）を介して調節計に印加する
ように構成されており、調節計とは別にシグナルコンデ
ィショナを用意する必要がある。このために、計装パネ
ルが大形化するだけでなく、配線や信号変換器の調整等
が繁雑になる課題があった。本発明は、これらの点に鑑
みてなされたもので、フィールドに設置したセンサから
の信号（フィールドセンサ信号）を直接入力することが
可能であって、その調整も容易な調節計を提供すること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この様な目的を達成する
本発明は、プロセスからの信号に関連する信号と制御目
標値とを入力し所定の制御演算を行い、演算結果をプロ
セスに操作信号として出力する制御演算部を有する調節
計であって、制御運転やその監視に必要な各種オペレー
ション情報を表示する操作キーを備えた表示器と、前記
調節計の内部に設けられ、センサからの信号を規格化さ
れた信号に変換し、その変換した信号を制御演算部に与
えるためのシグナルコンディショナと、前記表示器にシ
グナルコンディショナの機能を設定するのに必要な情報
を表示すると共に、操作キーからの信号に基づいて所定
の機能を前記シグナルコンディショナに設定するための
シグナルコンディショナメンテナンス手段と、前記制御
演算部が故障した場合に手動操作信号を前記操作信号と
して出力するバックアップ手段と、前記調節計に設けら
れ、前記調節計の内部で前記シグナルコンディショナの
出力端に接続され、その出力信号を前記調節計の外部に
取出す外部端子と、前記調節計に設けられ、前記調節計
の外部から印加される信号を前記調節計の内部で前記制
御演算部の入力端に印加する入力端子、とを設け、前記
シグナルコンディショナの出力を前記制御演算部に与え
る場合は、前記外部端子から取出された信号を前記入力
端子に印加し、前記規格化されたプロセス量を前記制御
演算部に与える場合は、前記規格化されたプロセス量を
前記入力端子に印加するようにしたことを特徴とする調
節計である。

【０００５】

【作用】表示器には、制御運転やその監視に必要な各種
オペレーション情報が表示される。シグナルコンディシ
ョナメンテナンス手段は、表示器に画面展開によりメン
テナンスに必要な各種の情報を含むメンテナンス画面を
表示し、その画面を用いてシグナルコンディショナが行
う各機能を設定する。外部端子とプロセス量が印加され
る端子との間を接続すると、シグナルコンディシナで規
格化された信号が、外部端子，入力端子を経て制御演算
部に印加される。

【０００６】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は、本発明の一実施例を示す構成ブロッ
ク図である。図において、１は調節計で、一点鎖線で囲
んだ部分はそのケースを想定している。２は調節計ケー
ス１内に収容された調節計内器で、調節計の主要な電気
回路が搭載されたプリント板などを含んで構成されてい
る。３はプロセスからの信号に関連する信号ＰＶと制御
目標値ＳＶとを入力し、例えばＰＩＤ制御演算等を行
い、その演算結果をプロセスに操作信号ＭＶａとして出
力する制御演算部で、マイクロプロセッサにより構成さ
れる。４は調節計の前面パネルに設けられた表示器で、
文字や図形を混在して表示することのできる例えばフル
ドット液晶表示器が用いられる。５は表示制御手段で、
制御演算部３とは独立する例えばマイクロプロセッサで
構成されている。この表示制御手段５は、通常の制御運
転の時は、制御演算部３が扱うプロセス量ＰＶや制御目
標値ＳＶ、操作信号ＭＶなどを入力し、制御運転やその
監視に必要な各種オペレーション情報を表示器４に表示
するための制御を行っている。また、この表示制御手段
５は、表示器４に表示する各種の画面を作成するための
機能、調節計の前面パネルに設けられた各種の操作キー
Ｋ１〜Ｋ１０からの信号を受取り、それを制御演算部３
側に転送したり、表示器４に表示されている情報に反映
させたりする機能を有している。

【０００７】６はセンサからの信号を規格化された信号
に変換し、その変換した信号を制御演算部３に与えるた
めのシグナルコンディショナで、これもマイクロプロセ
ッサやメモリを含んで構成されており、各種のセンサか
らの信号を扱うことができる既に公知の各種の機能を有
している。７はシグナルコンディショナ（ＳＣ）メンテ
ナンス手段で、表示器４にシグナルコンディショナ６の
機能を設定するのに必要な情報を表示制御手段５の働き
のもとに表示する機能と、操作キーからの信号に基づい
て調節計に直接接続するセンサの種類に対応する所定の
機能をシグナルコンディショナ６に設定する機能とを有
している。８は制御演算部３が故障した場合、そのバッ
クアップを手動にて行うバックアップ手段である。９は
制御演算部３が故障した場合、バックアップ手段８から
の手動操作信号ＭＶｂを選択して操作端側に出力するス
イッチである。

【０００８】ケース１において、１１，１２はフィール
ドに設置したセンサＳＮＲからの信号が直接印加される
一対の入力端子で、ここに印加された信号は、シグナル
コンディショナ６の入力端に導かれている。１３はシグ
ナルコンディショナ６の出力端が接続された外部端子、
１４，１５は規格化されたプロセス量ＰＶが印加される
一対の入力端子で、ここに印加されたプロセス量ＰＶが
制御演算部３の入力端に印加されるようになっている。
１６，１７はバルブのような操作端ＶＡが接続される出
力端子で、スイッチ９を介して選択された操作信号がこ
こから出力される。ＣＣはケースに設けた各端子と内器
２内の電気回路との間の電気的接続を行う着脱自在のコ
ネクタである。規格化された例えば１〜５Ｖ信号からな
るプロセス量ＰＶを調節計に入力させる場合、この規格
化された信号ＰＶは、端子１３，１４に印加される。こ
れに対して、調節計にセンサを直結する場合は、センサ
ＳＮＲからの信号を端子１１，１２間に印加すると共
に、外部端子１３と規格化された信号を入力する一つの
端子１４との間に、破線に示すようにリード線２０を接
続する。これにより、シグナルコンディショナ６から出
力される規格化された信号が、端子１３，１４を経て制
御演算部３に印加されるように構成してある。

【０００９】図２は、調節計の計器前面を示す平面図
で、ここでは表示制御手段５によって表示器４に制御運
転を行うための運転画面を表示している場合を示してい
る。表示器４に表示されている運転画面内には、画面の
ほぼ中央付近に測定値ＰＶがその値に応じて上下方向に
伸び縮むバーグラフＢＧ１で表示され、画面の下側に
は、制御出力ＭＶがその値に応じて左右方向に伸び縮む
ようにバーグラフＢＧ２で表示されている。この制御出
力ＭＶを示すバーグラフにおいて、左側の「Ｃ」の符号
は制御出力ＭＶが小さくなって例えばバルブをクローズ
する方向であることを意味し、また右側の「Ｏ」の符号
は、バルブが開く方向であることを意味している。ま
た、設定値ＳＶを、測定値ＰＶを示すバーグラフＢＧ１
と同じスケールＳＬ上に関連づけて三角形状の指示マー
クＭＫで表示してある。この指示マークの位置は、設定
値の変更（操作キーＫＹ４，ＫＹ５の操作）と共にスケ
ールＳＬに沿って上下するようになっている。この様な
表示形態は、従来の調節計の前面パネル面（計器図）を
模擬したもので、従来の調節計に馴れ親しんだオペレー
タでも違和感無く、制御運転状況の監視や操作を行える
ように考慮してある。運転画面内には、ＰＶ値，ＳＶ
値，ＭＶ値がディジタル数値としても表示されている。
また、画面の上部にはこの調節計が担当している制御ル
ープに付されているタグナンバー（ＴＩＣ−１０００）
が表示されている。この様な運転画面によれば、調節計
から離れて監視する場合、主要なデータであるＰＶ値，
ＳＶ値，ＭＶ値はアナログ表示で認識することができ、
調節計に接近すると各データの具体的な数値をディジタ
ル表示で認識することができる。

【００１０】操作キーＫ１〜Ｋ３は、運転モードの切替
えを行うための機能が割り付けられていて、操作キーＫ
１を押すと、上位の計算機から設定値ＳＶが与えられて
制御運転が行われる上位計算機運転モードになり、操作
キーＫ２を押すとこの調節計単独で制御運転を行う自動
運転モードになり、操作キーＫ３を押すと制御出力ＭＶ
を手動により調節できる手動調節モードとなる。操作キ
ーＫ４，Ｋ５は設定値ＳＶを設定するための機能が割り
付けられ、これらの操作キーを押すことで、設定値ＳＶ
が変更できるようになる。この設定値は、表示器４の設
定値マークＭＫの位置として認識できる。操作キーＫ８
〜Ｋ１０は、手動調節モードに切り替えられたときに制
御出力ＭＶを変更するための機能が割り付けてある。す
なわち、手動調節モードに切り替えられた状態では、こ
れらの操作キーからの信号は図示してない手動調節手段
に与えられる。ここでは、操作キーＫ８を押すことによ
り制御出力ＭＶを減少、操作キーＫ１０を押すことによ
り制御出力ＭＶを増大できるようにしてある。また、操
作キーＫ８またはＫ１０と、操作キー（増速キー）Ｋ９
を同時に押すことにより制御出力ＭＶの減少または増加
の速度を早くして迅速に所望の制御出力値に変更できる
ようにしてある。

【００１１】図３は、メンテナンス手段７と表示制御手
段５とがシグナルコンディショナ６をメンテナンスする
時に表示器４に表示するＳＣメンテナンス画面と、この
画面が表示されているときに各操作キーに割り付けてあ
る機能を示す図である。通常、この画面は、調節計の動
作を開始するに先立って用いられるもので、制御演算を
停止した状態で、各種の機能をシグナルコンディショナ
６に設定できるようになっている。図において、６１は
画面タイトル、６２は設定が可能か否かの表示、６３は
設定項目名で、ここではゼロ点を調節する項目名を表示
している。６４はデータ、６５は単位を示す表示であ
る。操作キーＫＹ１は、メニューキー（大項目選択キ
ー）の機能が割り付けてあり、以下、操作キーＫＹ２は
パラメータキー（小項目選択キー）、操作キーＫＹ３は
カーソルキー、操作キーＫＹ４，ＫＹ５は設定値増減キ
ー、操作キーＫＹ６は設定データ書き込みキーとしての
機能がそれぞれ割り付けてある。

【００１２】このＳＣメインテナンス画面では、シグナ
ルコンディショナ６内の設定データを読出しながら、そ
の値を変更することで設定や、操作指令を行えるように
なっている。シグナルコンディショナ６内には、各項目
が大項目，小項目の２階層に分類されており、メニュー
キーＫＹ１とパラメータキーＫＹ２で、ページをめくる
ように次々と読み出すことができる。カーソルキーＫＹ
３により、読出したデータを１桁ごとに桁選択し、その
値のデータ変更を増減キーＫＹ４，ＫＹ５で行う。所望
のデータになったところで、最後に書き込みキーＫＹ６
により、シグナルコンディショナ６内のメモリに各種の
設定項目やデータを書き込み、接続するセンサの種類に
合致した機能を設定する。この様なメンテナンス画面で
の機能やデータの設定は、前述したように調節計の制御
演算を停止させ、非操業モードにしてから行う必要があ
る。したがって、メンテナンス画面に最初に展開された
時点（開かれた時点）では、設定が可能か否かの表示部
６２には、設定が不可能であることを示す「ＳＥＴ Ｉ
ＮＨＩＢＩＴ」が表示されている状態（操業状態）にあ
る。この状態で、カーソルキーＫＹ３を操作すると、設
定が可能の状態「ＳＥＴＥＮＡＢＬＥ」となり、制御演
算が停止し、シグナルコンディショナ６内の設定データ
を読出すことができるようにしてある。なお、このメン
テナンス画面の中には、その機能を変更する操作を、誰
でも自由に行えないように、パスワードを設定してお
き、特定なパスワード（例えば４桁の数字で構成され
る）を入力したときだけ、この画面を開いて機能の変更
を行えるようにしてもよい。

【００１３】このように構成した装置によれば、制御演
算部３は、端子１４，１５に印加される信号に基づい
て、調節計としての制御演算動作を行っている。すなわ
ち、センサが直結されている場合は、内器２内に設けら
れているシグナルコンディショナで規格化された信号
を、また、センサが直結されていない場合は、外部のシ
グナルコンディショナで規格化された信号を入力し、そ
のプロセス量ＰＶとＳＶ操作キーＫＹ４，ＫＹ５によっ
て設定されている設定値ＳＶとの偏差に、ＰＩＤ制御演
算を行い、その演算結果をスイッチ９、出力端子１６，
１７を経て操作端ＶＡに出力する。表示制御手段５は、
制御演算部３からの表示情報を受取り、表示器４に例え
ばＰＶやＭＶをバーグラフおよびディジタル値として表
示する。また、各種操作キーのオン／オフ状態を制御演
算部３に伝達する。ここで、ＳＶ操作キーＫＹ４，ＫＹ
５からのオン／オフ信号を受けると、設定値ＳＶを示す
マークＭＫを移動表示させると共に、このマークＭＫが
示す設定値ＳＶを制御演算部３に与える。

【００１４】制御演算部３あるいは表示制御手段５が故
障した場合には、スイッチ９を手動によってバックアッ
プ手段８からの信号を選択するように駆動し、バックア
ップ手段８からの手動操作信号ＭＶｂを操作端ＶＡに出
力して、手動バックアップを行うこととなる。なお、上
記の実施例では、表示器４には制御運転を行う場合に用
いられる運転画面を表示する場合を示したが、この表示
器には操作キーからの指令で、例えばプロセス量ＰＶの
過去の推移を示すトレンドグラフや、アラーム情報を示
すアラーム画面、制御演算部３が用いる各種のパラメー
タを設定するためのチューニング画面、調節計の扱う各
種信号の種類や通信の種類など環境度の設定のためのエ
ジニアリング画面などを表示することが可能である。ま
た、ここでは一つのプロセス量ＰＶを扱う調節計を例示
してあるが、２以上のセンサを直結したり、２以上のプ
ロセス量を入力してカスケード調節や、セレクタ調節を
行うような調節計に適用してもよい。

【００１５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、調節計にセンサを直結することができるもので、
配線が簡略される外に計装パネルをコンパクトにでき
る。また、調節計の制御運転に用いる表示器を利用して
シグナルコンディショナの機能設定を簡単に行うことが
できる。また、シグナルコンディショナからの出力信号
を外部端子１３と１４間に接続したリード線を介して制
御演算部に与えるように構成したもので、リード線が接
続されている場合は、規格化された信号を端子１４に印
加することが困難（さらに別のリード線を接続すること
が困難）となり、両信号の接続を混同することなく行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。

【図２】調節計の計器前面を示す平面図である。

【図３】ＳＣメンテナンス画面と、この画面が表示され
ているときに各操作キーに割り付けてある機能を示す図
である。

【符号の説明】

１ 調節計ケース ２ 調節計内器 ３ 制御演算部 ４ 表示器 ５ 表示制御手段 ６ シグナルコンディショナ ７ シグナルコンディショナメンテナンス手段 ８ バックアップ手段 ＳＮＲ センサ ＶＡ 操作端

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−31017（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−116306（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−298801（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−208504（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−74101（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 11/00 - 11/42 G05B 7/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プロセスからの信号に関連する信号と制御
   目標値とを入力し所定の制御演算を行い、演算結果をプ
   ロセスに操作信号として出力する制御演算部を有する調
   節計であって、 制御運転やその監視に必要な各種オペレーション情報を
   表示する操作キーを備えた表示器と、前記調節計の内部に設けられ、 センサからの信号を規格
   化された信号に変換し、その変換した信号を制御演算部
   に与えるためのシグナルコンディショナと、 前記表示器にシグナルコンディショナの機能を設定する
   のに必要な情報を表示すると共に、操作キーからの信号
   に基づいて所定の機能を前記シグナルコンディショナに
   設定するためのシグナルコンディショナメンテナンス手
   段と、前記制御演算部が故障した場合に手動操作信号を前記操
   作信号として出力するバックアップ手段と、 前記調節計に設けられ、前記調節計の内部で前記シグナ
   ルコンディショナの出力端に接続され、その出力信号を
   前記調節計の外部に取出す外部端子と、 前記調節計に設けられ、前記調節計の外部から印加され
   る信号を前記調節計の内部で前記制御演算部の入力端に
   印加する入力端子、とを設け、前記シグナルコンディショナの出力信号を前記制御演算
   部に与える場合は、前記外部端子から取出された信号を
   前記入力端子に印加し、 前記規格化されたプロセス量を前記制御演算部に与える
   場合は、前記規格化されたプロセス量を前記入力端子に
   印加するようにしたことを特徴とする調節計。