JP3670900B2 - 伝送器自動校正方法及び伝送器自動校正装置 - Google Patents
伝送器自動校正方法及び伝送器自動校正装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送器自動校正方法及び伝送器自動校正装置に関し、特に、オーバーシュートなしに校正過程が自動化される伝送器自動校正方法及び伝送器自動校正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種多様なプラントで、その計測制御のために現場側で伝送器が用いられている。その伝送器は、制御室側の計器盤に接続されている。このような伝送器と計器盤は、それらの校正が必要である。図５は、それらの校正方法を示している。現場側の校正実行者は加圧ポンプ１０１を操作して校正対象の伝送器１０２に試験圧を加える。その試験圧は、マノメータ１０３により測定されながら安定化される。現場から遠隔にある制御室側の校正対象の計器盤１０４の出力値は電圧計１０５で計測される。電圧計１０５の出力値が安定値に達した時に、制御室側の校正実行者が送受話器１０６，１０７と通信回線１０８を介して、そのことを現場側の校正実行者に通知する。このような校正方法は、２人の校正実行者が現場側と制御室側の２ヶ所に配置される。このような２人の校正実行者が、加圧ポンプ１０１を操作してオーバーシュートなしに圧力を安定させ、遠隔の制御室にある計器盤の出力計測値を得るまでその圧力を維持するには、相当の熟練が必要である。
【０００３】
熟練を要しないで校正を実行することができ、更には、オーバーシュートなしに校正を実行することができることが望まれる。また、校正の高精度化と高速化が望まれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、熟練なしに校正を実行することができる伝送器自動校正方法及び伝送器自動校正装置を提供することにある。
本発明の他の課題は、オーバーシュートなしに校正を実行することができる伝送器自動校正方法及び伝送器自動校正装置を提供することにある。
本発明の更に他の課題は、オーバーシュートがなく熟練を要しないで、校正の高精度化と高速化を実現することができる伝送器自動校正方法及び伝送器自動校正装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【０００６】
本発明による伝送器自動校正方法は、最終目標圧力値を設定すること、その最終目標圧力値に対応する密閉系内容積の圧縮量又は膨張量である容積変化量を式ｋ＝ＰＶ（ｋ：定数、Ｐ：圧力、Ｖ：容積）により算出することと、その容積変化量に相当する第１内容積を伝送器に圧力的に接続する容積変化型加圧器（１）に形成することと、ここで、その第１内容積は容積変化型加圧器の内容積であると仮定されており、最終目標圧力値を若干下回る値の第１目標圧力値を設定することと、第１内容積と第１目標圧力値とに基づいて密閉系内容積の第１容積変化量を再計算することと、第１容積変化量に相当する第２内容積を容積変化型加圧器に形成することと、第２目標圧力値を設定することと、その第２目標圧力値から最終目標圧力値まで移行させる制御を計算による制御からＰＩフィードバックによる制御に切り替えることとからなる。
【０００７】
物理的式によりその仮定に基づいて計算される値は、系内の全容積Ｖを示す既述のｋ＝ＰＶにより記述されておらず、この内容積測定の加減圧段階では、圧縮・膨張量は系全体の内容積Ｖから算出したものではないので、この計算によって求められる容積変化型加圧器（１）以外の内容積Ｖｄに対応する圧力値は、目標圧力値を必ず下回る量である。したがって、この加減圧段階では、圧力のオーバーシュートは生じないから、安全に加減圧を実行することができる。最終制御過程では、物理式による計算制御がＰＩフィードバック制御に移行し、センサの精度補正基づく制御が行われ、この段階でもオーバーシュートは生じない。オーバーシュートが行い制御が行われているため、加減圧が高速動作の駆動体（例示：ステッピングモータ）で行われ得るし、更に、ＰＩフィードバック制御の段階では応答速度が速いセンサ（６）を用いることができるので、校正を高速化することができる。
【０００８】
第２目標圧力値の設定は、計測速度は遅いが計測精度高い第１圧力センサ（４）の計測圧力と計測速度は速いが計測精度が低い（低くてもよい）第２圧力センサ（６）の計測圧力との差である計測差に基づくことが好ましい。両センサの使用により校正の高速化と高精度化が同時に実現する。
【０００９】
その容積変化量は、具体的には、次式：
Ｖｄ＝｛Ｐｂ／（Ｐａ−Ｐｂ）｝Ｖｓ（圧縮時）、又は、
Ｖｄ＝｛Ｐａ／（Ｐｂ−Ｐａ）｝Ｖｓ（膨張時）．
Ｖｄ：容積変化型加圧器（１）以外の内容積、
Ｖｓ：容積変化型加圧器（１）の容積変化量、
Ｐｂ：加減圧開始前の圧力値、Ｐａ：加減圧終了後の圧力値
により計算されることが好ましい。このような明白な物理式に基づく数値計算による制御は、オーバーシュートを確実に回避することができる。
【００１０】
ＰＩフィードバック制御のための比例帯と積分時間は、次式：
第２目標圧力値Ｐ２＝（Ｐｓ／Ｐｍ）Ｐ，
Ｐ：最終目標圧力値，
Ｐｓ：第１センサの計測値，
Ｐｍ：第２センサの計測値
比例帯ＰＢ＝（Ｐ・Ｖｂ／Ｐｂ・Ｖ）ＰＢｂ，
Ｐｂ：圧力基準値，
Ｖ：第１内容積，
Ｖｂ：内容積基準値，
ＰＢｂ：比例帯基準値，
積分時間ＴＩ＝（Ｐ・Ｖｂ／Ｐｂ・Ｖ）ＴＩｂ，
ＴＩｂ：積分時間基準値
により算出され得る。
【００１１】
容積変化型加圧器（１）と伝送器（３）を含む系の内容積（圧力室（１５）の内容積を含む容積）を減圧する過程が必要になることがある。その場合、減圧弁（４１）が用いられ、その減圧弁（４１）の開放時間Ｔは、次式：
Ｔ＝ｋｌｏｇ（Ｐ０／Ｐ）．
Ｔ：時間
ｋ：定数
Ｐ０：初期の圧力
Ｐ：減圧後の圧力
により計算され得る。物理計算により適正圧力まで速やかに確実に制御なしに減圧することができる。第１圧力センサ（４）又は第２圧力センサ（６）の出力値と伝送器（３）の出力値が安定に達した時の出力値が校正値とされる。この安定化判断には、第１圧力センサ（４）の方が用いられることが好ましい。
【００１２】
本発明による伝送器自動校正装置は、設定された最終目標圧力値に対応する密閉系内容積の圧縮量又は膨張量である容積変化量を式ｋ＝ＰＶ（ｋ：定数、Ｐ：圧力、Ｖ：容積）により算出する計算機部分（２９）と、容積変化量に相当する第１内容積が形成され伝送器（３）に圧力的に接続する容積変化型加圧器（１）と、ここで、第１内容積は容積変化型加圧器（１）の内容積であると仮定されており、最終目標圧力値を若干下回る値の第１目標圧力値と第１内容積とに基づいて密閉系内容積の第１容積変化量を再計算する計算機部分（２９）と、容積変化型加圧器（１）と伝送器を接続する配管（２）中の圧力を計測するセンサとからなり、センサは、計測速度は遅いが計測精度が高い第１圧力センサ（４）と、計測速度は速いが計測精度が低い第２圧力センサ（６）とを備え、第１容積変化量に相当する第２内容積が容積変化型加圧器（１）に形成され、第１圧力センサ（４）と第２圧力センサ（６）の計測圧力との差である計測差に基づいて第２目標圧力値が設定され、第２目標圧力値から最終目標圧力値まで移行させる制御が計算による制御からＰＩフィードバックによる制御に切り替えられて最終目標圧力値がえられる。高精度圧力センサの使用は、高精度校正を可能にし、２種類のセンサの使用により、高精度と高速性の両方を自動的に実現することができる。
【００１３】
最終校正に向かう過程は、第１段階の制御と第２段階の制御に大別され、いずれの段階でもオーバーシュートを回避でき、目標設定値に近づくにつれてＰＩ制御により微細に制御するが、その微細な制御段階でもオーバーシュートが回避され、熟練に頼ることなく、速やかに校正値を得ることができる。通信回線を用いれば、遠隔地の制御が自動化され、計器番側に校正実行者を配置しなくてすむ。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図に一致対応して、本発明による伝送器自動校正装置の実施の形態は、自動加圧装置が校正対象の伝送器とともに設けられている。その自動加圧装置１０は、図１に示されるように、自動加圧ポンプ１を備え、伝送器３に接続している。自動加圧ポンプ１は、配管路２を介して校正対象の伝送器３に接続している。マノメータ４が、分岐管５を介して配管路２に連通している。自動加圧装置１０は、圧力センサ６を備えている。圧力センサ６は、分岐管７を介して配管路２に連通している。
【００１５】
閉止用電磁弁８が、配管路２に介設されている。自動加圧ポンプ１は、閉止用電磁弁８を介して伝送器３に接続している。閉止用電磁弁８と伝送器３との間の配管路２と、分岐管５と、分岐管７とは、同圧状態で互いに連通している。閉止用電磁弁８と自動加圧ポンプ１との間の配管路２の部分管９に、給排気用電磁弁１１が連通している。自動加圧装置１０は、試験圧出力口１２を有している。配管路２の伝送器３の側の部分管は、試験圧出力口１２に接続している。
【００１６】
自動加圧ポンプ１は、シリンダ容器１３と、ピストン１４とから形成されている。シリンダ容器１３とピストン１４とによりシリンダ室である圧力室１５が形成されている。ピストン１４に同体であるピストンロッド１６は、動体１７を介してボールねじ１８に可動自在に結合している。ボールねじ１８は、螺軸受１９に軸受けされ、サーボモータ２１により回転駆動される。サーボモータ２１は、ステッピングモータである。
【００１７】
自動加圧装置１０は、演算制御回路２２を備えている。圧力センサ６が計測して出力する圧力計測値は信号線２３を介して演算制御回路２２に入力される。演算制御回路２２は、後述される所要回転角加減量指令値２４を出力し、所要回転角加減量指令値２４はサーボモータ２１に入力される。
【００１８】
伝送器３から遠隔にある制御室側には、校正対象の計器盤２５が設けられている。伝送器３は、伝送路２６を介して計器盤２５に接続している。電圧計２７が、計器盤２５に接続している。電圧計２７は、制御室側コンピュータ２８により制御される。自動加圧装置１０の側には、自動加圧装置側コンピュータ２９が設けられている。
【００１９】
自動加圧装置側コンピュータ２９は、ソフトウエア３１を有している。自動加圧装置側コンピュータ２９は、自動加圧装置１０の演算制御回路２２とマノメータ４に接続して、演算制御回路２２とマノメータ４を制御する。制御室側コンピュータ２８と自動加圧装置側コンピュータ２９とは、通話回線３２で接続されている。
【００２０】
圧力室１５は、個々のプラントの設備として設置されている。自動加圧装置１０と、伝送器３と、マノメータ４とは、校正試験を実行する度に配管路２で管結合されて現場で仮設される。配管路２の内容積は、そのような仮設の度にその値が変わる。自動加圧ポンプ１により生成される圧力は、ステッピングモータ２１の回転角度に対応して可変である。
【００２１】
自動加圧ポンプ１により生成される発生圧力は、一方では、閉止用電磁弁８を介して圧力センサ６と試験圧出力口１２に導かれる。試験圧出力口１２の圧力は、配管路２の部分を介して、自動加圧装置１０の外側に配置されている伝送器３とマノメータ４とに作用する。自動加圧ポンプ１により生成される発生圧力は、他方では、給排気用電磁弁１１を介して給排気口３４に導かれる。給排気口３４は、大気に開放されている。
【００２２】
圧力センサ６とマノメータ４は、自動加圧ポンプ１の圧力室１５に発生する発生圧力を検出してそれを計測する。圧力センサ６は、マノメータ４よりも計測の応答速度が速く、マノメータ４は圧力センサ６よりも計測精度が高い。マノメータ４の計測値は、自動加圧装置側コンピュータ２９に取り込まれる。圧力センサ６の計測値は、演算制御回路２２に取り込まれる。
【００２３】
自動加圧ポンプ１が生成した発生圧力の作用を受ける伝送器３の出力は、伝送路２６を通されて計器盤２５に伝達され、所要の信号処理を受ける。その信号処理により計器盤２５から出力される出力電圧は、電圧計２７により計測されて、制御室側コンピュータ２８に取り込まれる。制御室側コンピュータ２８に取り込まれた電圧計２７の計測値は、通話回線３２を経て自動加圧装置側コンピュータ２９に取り込まれる。
【００２４】
自動加圧装置側コンピュータ２９には、校正実行者により目標圧力値が入力されている。自動加圧装置側コンピュータ２９のソフトウエア３１は、下記の５つの機能（コンピュータを動作させる能力）を有している。
第１動作能力：
その目標圧力値に対応する圧力室１５の圧縮量又は膨張量である容積変化量を算出してその容積変化量をステッピングモータ２１の所要回転角加減量に変換して演算制御回路２２に与えることができる。
【００２５】
第２動作能力：
その所要の圧縮又は膨張が行われた後の自動加圧ポンプ１の発生圧力をマノメータ４から取得して、自動加圧ポンプ１、圧力センサ６、マノメータ４、伝送器３と、これらを互いに接続している配管２，７，５，９とから形成される密閉系の内容積を計算により算出する。
第３動作能力：
圧力の加減・外部空気の取込・排出動作に応じて必要となる閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１への開閉信号を生成する。
【００２６】
第４動作能力：
演算制御回路２２を回転角加減量演算からＰＩフィードバック演算に切り替えるための信号送出と目標圧力値・比例帯・積分時間を演算制御回路２２に与える。
第５動作能力：
圧力センサ６の圧力計測値とマノメータ４の圧力計測値とから精度補正を行った目標圧力値を演算制御回路２２に与える。
【００２７】
閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１は、ソフトウエア３１から開閉信号を与えられて開閉動作する。閉止用電磁弁８が開であり給排気用電磁弁１１が閉であれば、自動加圧ポンプ１、圧力センサ６、マノメータ４、伝送器３と、これらを互いに結合する配管とで既述の通りの密閉系が形成される。このような密閉状態で、自動加圧ポンプ１のピストン１４を圧縮・膨張方向に駆動して、その密閉系の圧力を加減する。
【００２８】
閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１とが共に開であれば、自動加圧ポンプ１、圧力センサ６、マノメータ４、伝送器３と、これらを互いに結合する配管とは、それらの内部が大気圧と同圧になる。閉止用電磁弁８が閉であり給排気用電磁弁１１が開であれば、圧力センサ６、マノメータ４、伝送器３の内部に圧力が封じ込まれ、自動加圧ポンプ１のピストン１４を圧縮・膨張方向に駆動して、圧力室１５の中に外部の空気を取り入れ、又は、そこから外部へ空気を排出する。
【００２９】
圧力室１５に外部の空気を取り込んで、閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１を共に閉にすれば、自動加圧ポンプ１のピストン１４を圧縮方向に駆動して、圧力センサ６、マノメータ４、伝送器３の中に封じ込めた圧力の追加加圧を可能にする状態を形成することができる。ステッピングモータ２１の回転角は、演算制御回路２２から与えられるパルス出力に従う。演算制御回路２２は、自動加圧装置１０の外部にある自動加圧装置側コンピュータ２９の中のソフトウエア３１で生成される所要回転角加減量指令値、又は、目標圧力指令値を得て、そのパルス出力を生成する。
【００３０】
ソフトウエア３１から与えられる指令値が所要回転角加減量であれば、直接にそれを出力し、ソフトウエア３１から与えられる指令値が目標圧力指令値であれば、それと同時に与えられる比例帯と積分時間を取込み、それを演算制御回路２２に設定して、回転角加減量演算からＰＩフィードバック演算に切り替えるための既述の信号を受けたときに設定された条件で、ＰＩフィードバック演算を開始する。そのときのパルス出力は、与えられた目標圧力値と圧力センサ６で検出した発生圧力値との差をＰＩフィードバック演算した結果に従う。
【００３１】
図２は、本発明による伝送器自動校正方法の実施の形態の動作フローを示している。動作フローは、下記ステップスからなる。
第１ステップ：
目標圧力値が、自動加圧装置側コンピュータ２９に校正実行者により入力される。ソフトウエア３１により、その目標圧力値に対応する密閉系内容積の圧縮量又は膨張量が式ｋ＝ＰＶ（ｋ：定数、Ｐ：圧力、Ｖ：容積）にしたがって算出される。この容積変化量は、ピストン１４のストローク変化量に相当するステッピングモータ２１の回転角加減量に変換される。この計算では、その内容積は自動加圧ポンプ１の内容積のみで成立するものと仮定される。この仮定の上で、その回転角加減量が算出される。
【００３２】
開閉信号が、自動加圧装置側コンピュータ２９から閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１に与えられる。閉止用電磁弁８が開かれ、給排気用電磁弁１１が閉じられる。この状態は、以下で、加圧状態といわれる。演算制御回路２２に既に算出済みの既述の回転角加減量が与えられる。回転角加減量に対応して、ステッピングモータで２１が駆動され、圧力室１５は圧縮され、又は、膨張する。
【００３３】
このような加減圧段階の前後の圧力は、その加減圧の前後に、マノメータ４により測定される。その測定値を用いて既述の仮定に基づく次式の計算が実行される。
Ｖｄ＝｛Ｐｂ／（Ｐａ−Ｐｂ）｝Ｖｓ（圧縮時）、又は、
Ｖｄ＝｛Ｐａ／（Ｐｂ−Ｐａ）｝Ｖｓ（膨張時）．
Ｖｄ：自動加圧ポンプ１以外の内容積、
Ｖｓ：自動加圧ポンプ１の容積変化量、
Ｐｂ：加減圧開始前の圧力値、Ｐａ：加減圧終了後の圧力値
この式は、系内の全容積Ｖ（このＶは既述のｋ＝ＰＶの容積Ｖに一致していない）について記述されておらず、この内容積測定の加減圧段階では、圧縮・膨張量は系全体の内容積Ｖから算出したものではないので、この計算によって求められる自動加圧ポンプ１以外の内容積Ｖｄに対応する圧力値は、目標圧力値を必ず下回る量である。したがって、この加減圧段階では、圧力のオーバーシュートは生じないから、安全に加減圧を実行することができる。
【００３４】
第２ステップ：
ステップ２は、目標圧力値を若干下回る値（例示：目標圧力値の９７％程度であり、この値は以下で第１目標圧力値といわれる）まで高速に加減圧する動作段階である。計算・測定された内容積と第１目標圧力値とを基に、圧縮量又は膨張量を再計算し、その結果が演算制御回路２２を経てステッピングモータで２１に与えられる。閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１に関し既述の加圧状態に開閉制御して、圧力室１５は急速に加圧又は減圧される。第１目標圧力値は目標圧力値を若干下回る程度であるから、圧縮・膨張による空気温度の変化の影響があっても、圧力のオーバーシュートは生じない。回転角加減量は一義的に定まるので、ステッピングモータ２１を最高速で回転させて加減圧を実行することができる。
【００３５】
補充ステップ：
再計算の結果である圧縮量又は膨張量が自動加圧ポンプ１の内容積（圧力室１５の容積）を越える場合は、加減圧の途中で外部より空気を取込み、又は、外部へ空気を排出することにより、所要の圧縮量又は膨張量を得る。
【００３６】
外部空気は、自動加圧ポンプ１のピストン１４が最大圧縮位置に達した時、閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１に、閉止用電磁弁８が閉とされ給排気用電磁弁１１が開とされる（この開閉状態は、給排気状態といわれる）開閉信号が与えられ、自動加圧ポンプ１のピストン１４が最大膨張位置まで戻されることにより外部から空気が取り込まれる。その後に、閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１が共に閉とされる（この開閉状態は、以下、平衡加圧状態といわれる）開閉信号が与えられ、自動加圧ポンプ１の中を単独で圧縮することができる圧縮可能状態として形成し、その中の圧力が圧力センサ６、マノメータ４、伝送器３と、それらを互いに接続する配管とで全内容積が形成される密封系に封じ込まれた圧力値にほぼ等しくなる回転角加減量が算出され、その回転角加減量に基づいてステッピングモータ２１が駆動されて、圧力室１５が圧縮される。このような圧縮完了後には、自動加圧ポンプ１の中の圧力と密閉系に封じ込まれた圧力とがほぼ均衡する。その均衡時点で、閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１を既述の加圧状態として、再び、加圧を実行する。このような動作過程が所要の圧縮量が得られるまで繰り返されて、最終の圧縮段階に達したときに、既述の第２ステップによる圧力制御が行われる。
【００３７】
内部空気は、自動加圧ポンプ１のピストンが最大膨張位置に達した時、閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１が給排気状態にされ、自動加圧ポンプ１のピストン１４が最大圧縮位置まで押し込まれることにより外部へ排出される。その後に、閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１が加圧状態にされ、再び、膨張・減圧が行われる。この過程は、所要の膨張量が得られるまで繰り返され、最終の膨張段階に達した時に既述の第２ステップによる圧力制御が行われる。
【００３８】
第３ステップ：
第３ステップは、第１目標圧力値から目標圧力値まで演算制御回路２２を回転角加減量演算からＰＩフィードバック制御（比例積分フィードバック制御）に切り替えて加減圧を実行する動作段階である。演算制御回路２２に与える圧力の指令値は、第２ステップ（第２動作段階）の終了時点の圧力センサ６とマノメータ４との圧力指示の差から圧力センサ６の計測誤差を算出して、その補正を施したもの（以下、第２目標値といわれる）とされる。更に、ＰＩフィードバック制御を行うために必要な比例帯・積分時間が算出されてそれが演算制御回路２２に与えられ、その後に、回転角加減量からＰＩフィードバック制御に切り替えられる信号が与えられて、目標圧力値が得られるまでステッピングモータ２１が駆動制御される。この場合の第２目標圧力値・比例帯・積分時間は、次式により算出される。
【００３９】
第２目標圧力値Ｐ２＝（Ｐｓ／Ｐｍ）Ｐ，
Ｐ：目標圧力値、
Ｐｓ：圧力センサ６の指示値、
Ｐｍ：マノメータ４の指示値
比例帯ＰＢ＝（Ｐ・Ｖｂ／Ｐｂ・Ｖ）ＰＢｂ，
Ｐｂ：圧力基準値、
Ｖ：第１段階で計測した内容積、
Ｖｂ：内容積基準値
ＰＢｂ：比例帯基準値
積分時間ＴＩ＝（Ｐ・Ｖｂ／Ｐｂ・Ｖ）ＴＩｂ，
ＴＩｂ：積分時間基準値
【００４０】
このように演算制御回路２２に与えられる比例帯・積分時間は、基準の比例帯・積分時間に対して、目標圧力値に比例し内容積に反比例するように設定されている。このように比例帯・積分時間を可変にすることにより、最適の制御が可能になり、安定で、且つ、オーバーシュートがない加減圧が行われる。圧力センサ６は、既述の通り、応答速度が速いものが使用されているため、圧力の整定時間が短くなるように制御されている。
【００４１】
第４ステップ：
第４ステップは、マノメータ４の圧力計測値と、制御室側コンピュータ２８と、通話回線３２を介して電圧計２７で計測された計器盤２５の電圧出力値が安定に達したことが判定され、その安定した時の圧力計測値と電圧出力値が校正値とされる校正の動作段階である。
【００４２】
この校正時の安定値到達の判定は次のように行われる。電圧及び圧力のそれぞれの計測値がサンプリング時間間隔（例示：０．５秒）で得られ、それが観測時間間隔の間（例示：５回計測分即ち２．５秒）記憶され、それと計測値との差が算出され、その差が安定値判定の基準値以下になった時に、安定値に達したと判定される。安定値判定の観測時間間隔（例示：２．５秒）より短い時間間隔（例示：０．５秒）で安定に達したことが検出されるので、校正所要時間が短縮される。
【００４３】
図３は、本発明による伝送器自動校正装置の実施の他の形態を示している。図３に示される機器構成系統は、図１に示される機器構成系統に概ね同じであるが、両実施の形態は２点で異なっている。図１に示される自動加圧装置１０の圧力センサ６は、本実施の形態の自動加圧装置１０’では削除され、したがって、図１に示される信号線２３と演算制御回路２２は存在しない。図３に示される本実施の形態の自動加圧装置１０’では、図１に示される実施の形態には存在しない逆止弁付排気速度制御弁４１が新たに設けられている。自動加圧装置側コンピュータ２９の出力は、直接にステッピングモータで２１に入力される。自動加圧ポンプ１により生成される発生圧力の一方は、給排気用電磁弁１１と逆止弁付排気速度制御弁４１を介して給排気口３４に導かれる。給排気用電磁弁１１以外の内容積は、圧力センサ６が削除された分だけ減少している。図１の実施の形態に関する記述中の「自動加圧ポンプ１、圧力センサ６、マノメータ４、伝送器３と、これらを互いに接続している配管２，７，５，９とから形成される密閉系の内容積」は、「自動加圧ポンプ１、マノメータ４、伝送器３と、これらを互いに接続している配管２，５，９とから形成される密閉系の内容積」と読み替えられる。
【００４４】
閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１とが共に開であれば、自動加圧ポンプ１、マノメータ４、伝送器３と、これらを互いに結合する配管の中の圧力が排気される。この場合、本実施の形態では、その排気の速度は、逆止弁付排気速度制御弁４１により調整され得る。そのような排気状態にする時間が算出され、その時間だけその電磁弁が動作して、配管の中が所定圧力に減圧され、大気圧と異なる圧力に調整される。
【００４５】
図４は、本発明による伝送器自動校正方法の図３の実施の形態の動作フローを示している。その動作フローは、下記ステップスからなる。
第１ステップ：
図１，２に示される実施の形態の既述の第１ステップに同じである。
【００４６】
第２ステップ：
計算された系全体の内容積を基にマノメータ４で計測した現在の圧力値と目標圧力値との差を若干下回る値（例示：差の９７％程度）に相当する圧縮量又は膨張量を再計算し、その結果が直接にステッピングモータ２１に与えられる。閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１に関し既述の加圧状態に開閉制御して、圧力室１５は急速に加圧又は減圧される。圧縮量又は膨張量は目標圧力値を若干下回る程度であるから、圧縮・膨張による空気温度の変化の影響があっても、圧力のオーバーシュートは生じない。回転角加減量は一義的に定まるので、ステッピングモータ２１を最高速で回転させて加減圧を実行することができる。
【００４７】
次に、加減圧結果の現在の圧力値をマノメータ４で計測し、目標圧力値との差が精度の閾値を下回っておれば、既述の第２ステップを繰り返す。このように漸近的制御手法により目標圧力値を得る。再計算の結果である圧縮量又は膨張量が自動加圧ポンプ１の内容積を越える場合は、加減圧の途中で外部より空気を取込み、又は、外部へ空気を排出することにより、所要の圧縮量又は膨張量を得る。
【００４８】
外部空気は、自動加圧ポンプ１のピストン１４が最大圧縮位置に達した時、閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１に、閉止用電磁弁８が閉とされ給排気用電磁弁１１が開とされる給排気状態の開閉信号が与えられ、自動加圧ポンプ１のピストン１４が最大膨張位置まで戻されることにより外部から空気が取り込まれる。その後に、閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１が共に閉とされる（平衡加圧状態）開閉信号が与えられ、自動加圧ポンプ１の中を単独で圧縮することができる圧縮可能状態として形成し、その中の圧力がマノメータ４、伝送器３と、それらを互いに接続する配管とで全内容積が形成される密封系に封じ込まれた圧力値にほぼ等しくなる回転角加減量が算出され、その回転角加減量に基づいてステッピングモータで２１が駆動されて、圧力室１５が圧縮される。このような圧縮完了後には、自動加圧ポンプ１の中の圧力と密閉系に封じ込まれた圧力とがほぼ均衡する。その均衡時点で、閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１を既述の加圧状態として、再び、加圧を実行する。このような動作過程が所要の圧縮量が得られるまで繰り返されて、最終の圧縮段階に達したときに、既述の第２ステップによる圧力制御が行われる。
【００４９】
内部空気は、閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１が共に開とされ（排気状態といわれる）て、外部へ排出される。この弁の開度が調整されて、その排気速度が変えられ、マノメータ４の応答速度との同調が取られる。このような内部空気の排出による減圧は、予め次の式に従って算出した時間だけ電磁弁８，１１が排気状態にされて行われる。
【００５０】
Ｔ＝ｋｌｏｇ（Ｐ０／Ｐ）．
Ｔ：時間
ｋ：定数
Ｐ０：初期の圧力
Ｐ：減圧後の圧力
排気終了後、電磁弁８，１１が加圧状態にされて、既述の第２ステップの圧力制御が行われて、高速の減圧が可能である。
【００５１】
第３ステップ：
マノメータ４の圧力計測値と、制御室側コンピュータ２８と、通話回線３２を介して電圧計２７で計測された計器盤２５の電圧出力値が安定に達したことが判定され、その安定した時の圧力計測値と電圧出力値が校正値とされる。
【００５２】
この校正時の安定値到達の判定は次のように行われる。電圧及び圧力のそれぞれの計測値がサンプリング時間間隔（例示：０．５秒）で得られ、それが観測時間間隔の間（例示：５回計測分即ち２．５秒）記憶され、それと計測値との差が算出され、その差が安定値判定の基準値以下になった時に、安定値に達したと判定される。このような判定方法により、安定値判定の観測時間（例示：２．５秒）より短い時間間隔（例示：０．５秒）で安定に達したことが検出されるので、校正所要時間が短縮される。
【００５３】
【発明の効果】
本発明による伝送器自動校正方法及び伝送器自動校正装置は、自動校正の高精度化と高速化が同時に達成され、従って、高度な熟練を要しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による伝送器自動校正装置の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明による伝送器自動校正方法の実施の形態を示す動作フロー図である。
【図３】図３は、本発明による伝送器自動校正装置の実施の他の形態を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明による伝送器自動校正方法の実施の他の形態を示す動作フロー図である。
【図５】図５は、公知の伝送器の校正方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１…容積変化型加圧器（自動加圧ポンプ）
３…伝送器
４…第１圧力センサ（マノメータ）
６…（第２）圧力センサ
３１…計算機部分（自動加圧装置側コンピュータ）
４１…減圧弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送器自動校正方法及び伝送器自動校正装置に関し、特に、オーバーシュートなしに校正過程が自動化される伝送器自動校正方法及び伝送器自動校正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種多様なプラントで、その計測制御のために現場側で伝送器が用いられている。その伝送器は、制御室側の計器盤に接続されている。このような伝送器と計器盤は、それらの校正が必要である。図５は、それらの校正方法を示している。現場側の校正実行者は加圧ポンプ１０１を操作して校正対象の伝送器１０２に試験圧を加える。その試験圧は、マノメータ１０３により測定されながら安定化される。現場から遠隔にある制御室側の校正対象の計器盤１０４の出力値は電圧計１０５で計測される。電圧計１０５の出力値が安定値に達した時に、制御室側の校正実行者が送受話器１０６，１０７と通信回線１０８を介して、そのことを現場側の校正実行者に通知する。このような校正方法は、２人の校正実行者が現場側と制御室側の２ヶ所に配置される。このような２人の校正実行者が、加圧ポンプ１０１を操作してオーバーシュートなしに圧力を安定させ、遠隔の制御室にある計器盤の出力計測値を得るまでその圧力を維持するには、相当の熟練が必要である。
【０００３】
熟練を要しないで校正を実行することができ、更には、オーバーシュートなしに校正を実行することができることが望まれる。また、校正の高精度化と高速化が望まれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、熟練なしに校正を実行することができる伝送器自動校正方法及び伝送器自動校正装置を提供することにある。
本発明の他の課題は、オーバーシュートなしに校正を実行することができる伝送器自動校正方法及び伝送器自動校正装置を提供することにある。
本発明の更に他の課題は、オーバーシュートがなく熟練を要しないで、校正の高精度化と高速化を実現することができる伝送器自動校正方法及び伝送器自動校正装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【０００６】
本発明による伝送器自動校正方法は、最終目標圧力値を設定すること、その最終目標圧力値に対応する密閉系内容積の圧縮量又は膨張量である容積変化量を式ｋ＝ＰＶ（ｋ：定数、Ｐ：圧力、Ｖ：容積）により算出することと、その容積変化量に相当する第１内容積を伝送器に圧力的に接続する容積変化型加圧器（１）に形成することと、ここで、その第１内容積は容積変化型加圧器の内容積であると仮定されており、最終目標圧力値を若干下回る値の第１目標圧力値を設定することと、第１内容積と第１目標圧力値とに基づいて密閉系内容積の第１容積変化量を再計算することと、第１容積変化量に相当する第２内容積を容積変化型加圧器に形成することと、第２目標圧力値を設定することと、その第２目標圧力値から最終目標圧力値まで移行させる制御を計算による制御からＰＩフィードバックによる制御に切り替えることとからなる。
【０００７】
物理的式によりその仮定に基づいて計算される値は、系内の全容積Ｖを示す既述のｋ＝ＰＶにより記述されておらず、この内容積測定の加減圧段階では、圧縮・膨張量は系全体の内容積Ｖから算出したものではないので、この計算によって求められる容積変化型加圧器（１）以外の内容積Ｖｄに対応する圧力値は、目標圧力値を必ず下回る量である。したがって、この加減圧段階では、圧力のオーバーシュートは生じないから、安全に加減圧を実行することができる。最終制御過程では、物理式による計算制御がＰＩフィードバック制御に移行し、センサの精度補正基づく制御が行われ、この段階でもオーバーシュートは生じない。オーバーシュートが行い制御が行われているため、加減圧が高速動作の駆動体（例示：ステッピングモータ）で行われ得るし、更に、ＰＩフィードバック制御の段階では応答速度が速いセンサ（６）を用いることができるので、校正を高速化することができる。
【０００８】
第２目標圧力値の設定は、計測速度は遅いが計測精度高い第１圧力センサ（４）の計測圧力と計測速度は速いが計測精度が低い（低くてもよい）第２圧力センサ（６）の計測圧力との差である計測差に基づくことが好ましい。両センサの使用により校正の高速化と高精度化が同時に実現する。
【０００９】
その容積変化量は、具体的には、次式：
Ｖｄ＝｛Ｐｂ／（Ｐａ−Ｐｂ）｝Ｖｓ（圧縮時）、又は、
Ｖｄ＝｛Ｐａ／（Ｐｂ−Ｐａ）｝Ｖｓ（膨張時）．
Ｖｄ：容積変化型加圧器（１）以外の内容積、
Ｖｓ：容積変化型加圧器（１）の容積変化量、
Ｐｂ：加減圧開始前の圧力値、Ｐａ：加減圧終了後の圧力値
により計算されることが好ましい。このような明白な物理式に基づく数値計算による制御は、オーバーシュートを確実に回避することができる。
【００１０】
ＰＩフィードバック制御のための比例帯と積分時間は、次式：
第２目標圧力値Ｐ２＝（Ｐｓ／Ｐｍ）Ｐ，
Ｐ：最終目標圧力値，
Ｐｓ：第１センサの計測値，
Ｐｍ：第２センサの計測値
比例帯ＰＢ＝（Ｐ・Ｖｂ／Ｐｂ・Ｖ）ＰＢｂ，
Ｐｂ：圧力基準値，
Ｖ：第１内容積，
Ｖｂ：内容積基準値，
ＰＢｂ：比例帯基準値，
積分時間ＴＩ＝（Ｐ・Ｖｂ／Ｐｂ・Ｖ）ＴＩｂ，
ＴＩｂ：積分時間基準値
により算出され得る。
【００１１】
容積変化型加圧器（１）と伝送器（３）を含む系の内容積（圧力室（１５）の内容積を含む容積）を減圧する過程が必要になることがある。その場合、減圧弁（４１）が用いられ、その減圧弁（４１）の開放時間Ｔは、次式：
Ｔ＝ｋｌｏｇ（Ｐ０／Ｐ）．
Ｔ：時間
ｋ：定数
Ｐ０：初期の圧力
Ｐ：減圧後の圧力
により計算され得る。物理計算により適正圧力まで速やかに確実に制御なしに減圧することができる。第１圧力センサ（４）又は第２圧力センサ（６）の出力値と伝送器（３）の出力値が安定に達した時の出力値が校正値とされる。この安定化判断には、第１圧力センサ（４）の方が用いられることが好ましい。
【００１２】
本発明による伝送器自動校正装置は、設定された最終目標圧力値に対応する密閉系内容積の圧縮量又は膨張量である容積変化量を式ｋ＝ＰＶ（ｋ：定数、Ｐ：圧力、Ｖ：容積）により算出する計算機部分（２９）と、容積変化量に相当する第１内容積が形成され伝送器（３）に圧力的に接続する容積変化型加圧器（１）と、ここで、第１内容積は容積変化型加圧器（１）の内容積であると仮定されており、最終目標圧力値を若干下回る値の第１目標圧力値と第１内容積とに基づいて密閉系内容積の第１容積変化量を再計算する計算機部分（２９）と、容積変化型加圧器（１）と伝送器を接続する配管（２）中の圧力を計測するセンサとからなり、センサは、計測速度は遅いが計測精度が高い第１圧力センサ（４）と、計測速度は速いが計測精度が低い第２圧力センサ（６）とを備え、第１容積変化量に相当する第２内容積が容積変化型加圧器（１）に形成され、第１圧力センサ（４）と第２圧力センサ（６）の計測圧力との差である計測差に基づいて第２目標圧力値が設定され、第２目標圧力値から最終目標圧力値まで移行させる制御が計算による制御からＰＩフィードバックによる制御に切り替えられて最終目標圧力値がえられる。高精度圧力センサの使用は、高精度校正を可能にし、２種類のセンサの使用により、高精度と高速性の両方を自動的に実現することができる。
【００１３】
最終校正に向かう過程は、第１段階の制御と第２段階の制御に大別され、いずれの段階でもオーバーシュートを回避でき、目標設定値に近づくにつれてＰＩ制御により微細に制御するが、その微細な制御段階でもオーバーシュートが回避され、熟練に頼ることなく、速やかに校正値を得ることができる。通信回線を用いれば、遠隔地の制御が自動化され、計器番側に校正実行者を配置しなくてすむ。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図に一致対応して、本発明による伝送器自動校正装置の実施の形態は、自動加圧装置が校正対象の伝送器とともに設けられている。その自動加圧装置１０は、図１に示されるように、自動加圧ポンプ１を備え、伝送器３に接続している。自動加圧ポンプ１は、配管路２を介して校正対象の伝送器３に接続している。マノメータ４が、分岐管５を介して配管路２に連通している。自動加圧装置１０は、圧力センサ６を備えている。圧力センサ６は、分岐管７を介して配管路２に連通している。
【００１５】
閉止用電磁弁８が、配管路２に介設されている。自動加圧ポンプ１は、閉止用電磁弁８を介して伝送器３に接続している。閉止用電磁弁８と伝送器３との間の配管路２と、分岐管５と、分岐管７とは、同圧状態で互いに連通している。閉止用電磁弁８と自動加圧ポンプ１との間の配管路２の部分管９に、給排気用電磁弁１１が連通している。自動加圧装置１０は、試験圧出力口１２を有している。配管路２の伝送器３の側の部分管は、試験圧出力口１２に接続している。
【００１６】
自動加圧ポンプ１は、シリンダ容器１３と、ピストン１４とから形成されている。シリンダ容器１３とピストン１４とによりシリンダ室である圧力室１５が形成されている。ピストン１４に同体であるピストンロッド１６は、動体１７を介してボールねじ１８に可動自在に結合している。ボールねじ１８は、螺軸受１９に軸受けされ、サーボモータ２１により回転駆動される。サーボモータ２１は、ステッピングモータである。
【００１７】
自動加圧装置１０は、演算制御回路２２を備えている。圧力センサ６が計測して出力する圧力計測値は信号線２３を介して演算制御回路２２に入力される。演算制御回路２２は、後述される所要回転角加減量指令値２４を出力し、所要回転角加減量指令値２４はサーボモータ２１に入力される。
【００１８】
伝送器３から遠隔にある制御室側には、校正対象の計器盤２５が設けられている。伝送器３は、伝送路２６を介して計器盤２５に接続している。電圧計２７が、計器盤２５に接続している。電圧計２７は、制御室側コンピュータ２８により制御される。自動加圧装置１０の側には、自動加圧装置側コンピュータ２９が設けられている。
【００１９】
自動加圧装置側コンピュータ２９は、ソフトウエア３１を有している。自動加圧装置側コンピュータ２９は、自動加圧装置１０の演算制御回路２２とマノメータ４に接続して、演算制御回路２２とマノメータ４を制御する。制御室側コンピュータ２８と自動加圧装置側コンピュータ２９とは、通話回線３２で接続されている。
【００２０】
圧力室１５は、個々のプラントの設備として設置されている。自動加圧装置１０と、伝送器３と、マノメータ４とは、校正試験を実行する度に配管路２で管結合されて現場で仮設される。配管路２の内容積は、そのような仮設の度にその値が変わる。自動加圧ポンプ１により生成される圧力は、ステッピングモータ２１の回転角度に対応して可変である。
【００２１】
自動加圧ポンプ１により生成される発生圧力は、一方では、閉止用電磁弁８を介して圧力センサ６と試験圧出力口１２に導かれる。試験圧出力口１２の圧力は、配管路２の部分を介して、自動加圧装置１０の外側に配置されている伝送器３とマノメータ４とに作用する。自動加圧ポンプ１により生成される発生圧力は、他方では、給排気用電磁弁１１を介して給排気口３４に導かれる。給排気口３４は、大気に開放されている。
【００２２】
圧力センサ６とマノメータ４は、自動加圧ポンプ１の圧力室１５に発生する発生圧力を検出してそれを計測する。圧力センサ６は、マノメータ４よりも計測の応答速度が速く、マノメータ４は圧力センサ６よりも計測精度が高い。マノメータ４の計測値は、自動加圧装置側コンピュータ２９に取り込まれる。圧力センサ６の計測値は、演算制御回路２２に取り込まれる。
【００２３】
自動加圧ポンプ１が生成した発生圧力の作用を受ける伝送器３の出力は、伝送路２６を通されて計器盤２５に伝達され、所要の信号処理を受ける。その信号処理により計器盤２５から出力される出力電圧は、電圧計２７により計測されて、制御室側コンピュータ２８に取り込まれる。制御室側コンピュータ２８に取り込まれた電圧計２７の計測値は、通話回線３２を経て自動加圧装置側コンピュータ２９に取り込まれる。
【００２４】
自動加圧装置側コンピュータ２９には、校正実行者により目標圧力値が入力されている。自動加圧装置側コンピュータ２９のソフトウエア３１は、下記の５つの機能（コンピュータを動作させる能力）を有している。
第１動作能力：
その目標圧力値に対応する圧力室１５の圧縮量又は膨張量である容積変化量を算出してその容積変化量をステッピングモータ２１の所要回転角加減量に変換して演算制御回路２２に与えることができる。
【００２５】
第２動作能力：
その所要の圧縮又は膨張が行われた後の自動加圧ポンプ１の発生圧力をマノメータ４から取得して、自動加圧ポンプ１、圧力センサ６、マノメータ４、伝送器３と、これらを互いに接続している配管２，７，５，９とから形成される密閉系の内容積を計算により算出する。
第３動作能力：
圧力の加減・外部空気の取込・排出動作に応じて必要となる閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１への開閉信号を生成する。
【００２６】
第４動作能力：
演算制御回路２２を回転角加減量演算からＰＩフィードバック演算に切り替えるための信号送出と目標圧力値・比例帯・積分時間を演算制御回路２２に与える。
第５動作能力：
圧力センサ６の圧力計測値とマノメータ４の圧力計測値とから精度補正を行った目標圧力値を演算制御回路２２に与える。
【００２７】
閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１は、ソフトウエア３１から開閉信号を与えられて開閉動作する。閉止用電磁弁８が開であり給排気用電磁弁１１が閉であれば、自動加圧ポンプ１、圧力センサ６、マノメータ４、伝送器３と、これらを互いに結合する配管とで既述の通りの密閉系が形成される。このような密閉状態で、自動加圧ポンプ１のピストン１４を圧縮・膨張方向に駆動して、その密閉系の圧力を加減する。
【００２８】
閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１とが共に開であれば、自動加圧ポンプ１、圧力センサ６、マノメータ４、伝送器３と、これらを互いに結合する配管とは、それらの内部が大気圧と同圧になる。閉止用電磁弁８が閉であり給排気用電磁弁１１が開であれば、圧力センサ６、マノメータ４、伝送器３の内部に圧力が封じ込まれ、自動加圧ポンプ１のピストン１４を圧縮・膨張方向に駆動して、圧力室１５の中に外部の空気を取り入れ、又は、そこから外部へ空気を排出する。
【００２９】
圧力室１５に外部の空気を取り込んで、閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１を共に閉にすれば、自動加圧ポンプ１のピストン１４を圧縮方向に駆動して、圧力センサ６、マノメータ４、伝送器３の中に封じ込めた圧力の追加加圧を可能にする状態を形成することができる。ステッピングモータ２１の回転角は、演算制御回路２２から与えられるパルス出力に従う。演算制御回路２２は、自動加圧装置１０の外部にある自動加圧装置側コンピュータ２９の中のソフトウエア３１で生成される所要回転角加減量指令値、又は、目標圧力指令値を得て、そのパルス出力を生成する。
【００３０】
ソフトウエア３１から与えられる指令値が所要回転角加減量であれば、直接にそれを出力し、ソフトウエア３１から与えられる指令値が目標圧力指令値であれば、それと同時に与えられる比例帯と積分時間を取込み、それを演算制御回路２２に設定して、回転角加減量演算からＰＩフィードバック演算に切り替えるための既述の信号を受けたときに設定された条件で、ＰＩフィードバック演算を開始する。そのときのパルス出力は、与えられた目標圧力値と圧力センサ６で検出した発生圧力値との差をＰＩフィードバック演算した結果に従う。
【００３１】
図２は、本発明による伝送器自動校正方法の実施の形態の動作フローを示している。動作フローは、下記ステップスからなる。
第１ステップ：
目標圧力値が、自動加圧装置側コンピュータ２９に校正実行者により入力される。ソフトウエア３１により、その目標圧力値に対応する密閉系内容積の圧縮量又は膨張量が式ｋ＝ＰＶ（ｋ：定数、Ｐ：圧力、Ｖ：容積）にしたがって算出される。この容積変化量は、ピストン１４のストローク変化量に相当するステッピングモータ２１の回転角加減量に変換される。この計算では、その内容積は自動加圧ポンプ１の内容積のみで成立するものと仮定される。この仮定の上で、その回転角加減量が算出される。
【００３２】
開閉信号が、自動加圧装置側コンピュータ２９から閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１に与えられる。閉止用電磁弁８が開かれ、給排気用電磁弁１１が閉じられる。この状態は、以下で、加圧状態といわれる。演算制御回路２２に既に算出済みの既述の回転角加減量が与えられる。回転角加減量に対応して、ステッピングモータで２１が駆動され、圧力室１５は圧縮され、又は、膨張する。
【００３３】
このような加減圧段階の前後の圧力は、その加減圧の前後に、マノメータ４により測定される。その測定値を用いて既述の仮定に基づく次式の計算が実行される。
Ｖｄ＝｛Ｐｂ／（Ｐａ−Ｐｂ）｝Ｖｓ（圧縮時）、又は、
Ｖｄ＝｛Ｐａ／（Ｐｂ−Ｐａ）｝Ｖｓ（膨張時）．
Ｖｄ：自動加圧ポンプ１以外の内容積、
Ｖｓ：自動加圧ポンプ１の容積変化量、
Ｐｂ：加減圧開始前の圧力値、Ｐａ：加減圧終了後の圧力値
この式は、系内の全容積Ｖ（このＶは既述のｋ＝ＰＶの容積Ｖに一致していない）について記述されておらず、この内容積測定の加減圧段階では、圧縮・膨張量は系全体の内容積Ｖから算出したものではないので、この計算によって求められる自動加圧ポンプ１以外の内容積Ｖｄに対応する圧力値は、目標圧力値を必ず下回る量である。したがって、この加減圧段階では、圧力のオーバーシュートは生じないから、安全に加減圧を実行することができる。
【００３４】
第２ステップ：
ステップ２は、目標圧力値を若干下回る値（例示：目標圧力値の９７％程度であり、この値は以下で第１目標圧力値といわれる）まで高速に加減圧する動作段階である。計算・測定された内容積と第１目標圧力値とを基に、圧縮量又は膨張量を再計算し、その結果が演算制御回路２２を経てステッピングモータで２１に与えられる。閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１に関し既述の加圧状態に開閉制御して、圧力室１５は急速に加圧又は減圧される。第１目標圧力値は目標圧力値を若干下回る程度であるから、圧縮・膨張による空気温度の変化の影響があっても、圧力のオーバーシュートは生じない。回転角加減量は一義的に定まるので、ステッピングモータ２１を最高速で回転させて加減圧を実行することができる。
【００３５】
補充ステップ：
再計算の結果である圧縮量又は膨張量が自動加圧ポンプ１の内容積（圧力室１５の容積）を越える場合は、加減圧の途中で外部より空気を取込み、又は、外部へ空気を排出することにより、所要の圧縮量又は膨張量を得る。
【００３６】
外部空気は、自動加圧ポンプ１のピストン１４が最大圧縮位置に達した時、閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１に、閉止用電磁弁８が閉とされ給排気用電磁弁１１が開とされる（この開閉状態は、給排気状態といわれる）開閉信号が与えられ、自動加圧ポンプ１のピストン１４が最大膨張位置まで戻されることにより外部から空気が取り込まれる。その後に、閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１が共に閉とされる（この開閉状態は、以下、平衡加圧状態といわれる）開閉信号が与えられ、自動加圧ポンプ１の中を単独で圧縮することができる圧縮可能状態として形成し、その中の圧力が圧力センサ６、マノメータ４、伝送器３と、それらを互いに接続する配管とで全内容積が形成される密封系に封じ込まれた圧力値にほぼ等しくなる回転角加減量が算出され、その回転角加減量に基づいてステッピングモータ２１が駆動されて、圧力室１５が圧縮される。このような圧縮完了後には、自動加圧ポンプ１の中の圧力と密閉系に封じ込まれた圧力とがほぼ均衡する。その均衡時点で、閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１を既述の加圧状態として、再び、加圧を実行する。このような動作過程が所要の圧縮量が得られるまで繰り返されて、最終の圧縮段階に達したときに、既述の第２ステップによる圧力制御が行われる。
【００３７】
内部空気は、自動加圧ポンプ１のピストンが最大膨張位置に達した時、閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１が給排気状態にされ、自動加圧ポンプ１のピストン１４が最大圧縮位置まで押し込まれることにより外部へ排出される。その後に、閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１が加圧状態にされ、再び、膨張・減圧が行われる。この過程は、所要の膨張量が得られるまで繰り返され、最終の膨張段階に達した時に既述の第２ステップによる圧力制御が行われる。
【００３８】
第３ステップ：
第３ステップは、第１目標圧力値から目標圧力値まで演算制御回路２２を回転角加減量演算からＰＩフィードバック制御（比例積分フィードバック制御）に切り替えて加減圧を実行する動作段階である。演算制御回路２２に与える圧力の指令値は、第２ステップ（第２動作段階）の終了時点の圧力センサ６とマノメータ４との圧力指示の差から圧力センサ６の計測誤差を算出して、その補正を施したもの（以下、第２目標値といわれる）とされる。更に、ＰＩフィードバック制御を行うために必要な比例帯・積分時間が算出されてそれが演算制御回路２２に与えられ、その後に、回転角加減量からＰＩフィードバック制御に切り替えられる信号が与えられて、目標圧力値が得られるまでステッピングモータ２１が駆動制御される。この場合の第２目標圧力値・比例帯・積分時間は、次式により算出される。
【００３９】
第２目標圧力値Ｐ２＝（Ｐｓ／Ｐｍ）Ｐ，
Ｐ：目標圧力値、
Ｐｓ：圧力センサ６の指示値、
Ｐｍ：マノメータ４の指示値
比例帯ＰＢ＝（Ｐ・Ｖｂ／Ｐｂ・Ｖ）ＰＢｂ，
Ｐｂ：圧力基準値、
Ｖ：第１段階で計測した内容積、
Ｖｂ：内容積基準値
ＰＢｂ：比例帯基準値
積分時間ＴＩ＝（Ｐ・Ｖｂ／Ｐｂ・Ｖ）ＴＩｂ，
ＴＩｂ：積分時間基準値
【００４０】
このように演算制御回路２２に与えられる比例帯・積分時間は、基準の比例帯・積分時間に対して、目標圧力値に比例し内容積に反比例するように設定されている。このように比例帯・積分時間を可変にすることにより、最適の制御が可能になり、安定で、且つ、オーバーシュートがない加減圧が行われる。圧力センサ６は、既述の通り、応答速度が速いものが使用されているため、圧力の整定時間が短くなるように制御されている。
【００４１】
第４ステップ：
第４ステップは、マノメータ４の圧力計測値と、制御室側コンピュータ２８と、通話回線３２を介して電圧計２７で計測された計器盤２５の電圧出力値が安定に達したことが判定され、その安定した時の圧力計測値と電圧出力値が校正値とされる校正の動作段階である。
【００４２】
この校正時の安定値到達の判定は次のように行われる。電圧及び圧力のそれぞれの計測値がサンプリング時間間隔（例示：０．５秒）で得られ、それが観測時間間隔の間（例示：５回計測分即ち２．５秒）記憶され、それと計測値との差が算出され、その差が安定値判定の基準値以下になった時に、安定値に達したと判定される。安定値判定の観測時間間隔（例示：２．５秒）より短い時間間隔（例示：０．５秒）で安定に達したことが検出されるので、校正所要時間が短縮される。
【００４３】
図３は、本発明による伝送器自動校正装置の実施の他の形態を示している。図３に示される機器構成系統は、図１に示される機器構成系統に概ね同じであるが、両実施の形態は２点で異なっている。図１に示される自動加圧装置１０の圧力センサ６は、本実施の形態の自動加圧装置１０’では削除され、したがって、図１に示される信号線２３と演算制御回路２２は存在しない。図３に示される本実施の形態の自動加圧装置１０’では、図１に示される実施の形態には存在しない逆止弁付排気速度制御弁４１が新たに設けられている。自動加圧装置側コンピュータ２９の出力は、直接にステッピングモータで２１に入力される。自動加圧ポンプ１により生成される発生圧力の一方は、給排気用電磁弁１１と逆止弁付排気速度制御弁４１を介して給排気口３４に導かれる。給排気用電磁弁１１以外の内容積は、圧力センサ６が削除された分だけ減少している。図１の実施の形態に関する記述中の「自動加圧ポンプ１、圧力センサ６、マノメータ４、伝送器３と、これらを互いに接続している配管２，７，５，９とから形成される密閉系の内容積」は、「自動加圧ポンプ１、マノメータ４、伝送器３と、これらを互いに接続している配管２，５，９とから形成される密閉系の内容積」と読み替えられる。
【００４４】
閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１とが共に開であれば、自動加圧ポンプ１、マノメータ４、伝送器３と、これらを互いに結合する配管の中の圧力が排気される。この場合、本実施の形態では、その排気の速度は、逆止弁付排気速度制御弁４１により調整され得る。そのような排気状態にする時間が算出され、その時間だけその電磁弁が動作して、配管の中が所定圧力に減圧され、大気圧と異なる圧力に調整される。
【００４５】
図４は、本発明による伝送器自動校正方法の図３の実施の形態の動作フローを示している。その動作フローは、下記ステップスからなる。
第１ステップ：
図１，２に示される実施の形態の既述の第１ステップに同じである。
【００４６】
第２ステップ：
計算された系全体の内容積を基にマノメータ４で計測した現在の圧力値と目標圧力値との差を若干下回る値（例示：差の９７％程度）に相当する圧縮量又は膨張量を再計算し、その結果が直接にステッピングモータ２１に与えられる。閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１に関し既述の加圧状態に開閉制御して、圧力室１５は急速に加圧又は減圧される。圧縮量又は膨張量は目標圧力値を若干下回る程度であるから、圧縮・膨張による空気温度の変化の影響があっても、圧力のオーバーシュートは生じない。回転角加減量は一義的に定まるので、ステッピングモータ２１を最高速で回転させて加減圧を実行することができる。
【００４７】
次に、加減圧結果の現在の圧力値をマノメータ４で計測し、目標圧力値との差が精度の閾値を下回っておれば、既述の第２ステップを繰り返す。このように漸近的制御手法により目標圧力値を得る。再計算の結果である圧縮量又は膨張量が自動加圧ポンプ１の内容積を越える場合は、加減圧の途中で外部より空気を取込み、又は、外部へ空気を排出することにより、所要の圧縮量又は膨張量を得る。
【００４８】
外部空気は、自動加圧ポンプ１のピストン１４が最大圧縮位置に達した時、閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１に、閉止用電磁弁８が閉とされ給排気用電磁弁１１が開とされる給排気状態の開閉信号が与えられ、自動加圧ポンプ１のピストン１４が最大膨張位置まで戻されることにより外部から空気が取り込まれる。その後に、閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１が共に閉とされる（平衡加圧状態）開閉信号が与えられ、自動加圧ポンプ１の中を単独で圧縮することができる圧縮可能状態として形成し、その中の圧力がマノメータ４、伝送器３と、それらを互いに接続する配管とで全内容積が形成される密封系に封じ込まれた圧力値にほぼ等しくなる回転角加減量が算出され、その回転角加減量に基づいてステッピングモータで２１が駆動されて、圧力室１５が圧縮される。このような圧縮完了後には、自動加圧ポンプ１の中の圧力と密閉系に封じ込まれた圧力とがほぼ均衡する。その均衡時点で、閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１を既述の加圧状態として、再び、加圧を実行する。このような動作過程が所要の圧縮量が得られるまで繰り返されて、最終の圧縮段階に達したときに、既述の第２ステップによる圧力制御が行われる。
【００４９】
内部空気は、閉止用電磁弁８と給排気用電磁弁１１が共に開とされ（排気状態といわれる）て、外部へ排出される。この弁の開度が調整されて、その排気速度が変えられ、マノメータ４の応答速度との同調が取られる。このような内部空気の排出による減圧は、予め次の式に従って算出した時間だけ電磁弁８，１１が排気状態にされて行われる。
【００５０】
Ｔ＝ｋｌｏｇ（Ｐ０／Ｐ）．
Ｔ：時間
ｋ：定数
Ｐ０：初期の圧力
Ｐ：減圧後の圧力
排気終了後、電磁弁８，１１が加圧状態にされて、既述の第２ステップの圧力制御が行われて、高速の減圧が可能である。
【００５１】
第３ステップ：
マノメータ４の圧力計測値と、制御室側コンピュータ２８と、通話回線３２を介して電圧計２７で計測された計器盤２５の電圧出力値が安定に達したことが判定され、その安定した時の圧力計測値と電圧出力値が校正値とされる。
【００５２】
この校正時の安定値到達の判定は次のように行われる。電圧及び圧力のそれぞれの計測値がサンプリング時間間隔（例示：０．５秒）で得られ、それが観測時間間隔の間（例示：５回計測分即ち２．５秒）記憶され、それと計測値との差が算出され、その差が安定値判定の基準値以下になった時に、安定値に達したと判定される。このような判定方法により、安定値判定の観測時間（例示：２．５秒）より短い時間間隔（例示：０．５秒）で安定に達したことが検出されるので、校正所要時間が短縮される。
【００５３】
【発明の効果】
本発明による伝送器自動校正方法及び伝送器自動校正装置は、自動校正の高精度化と高速化が同時に達成され、従って、高度な熟練を要しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による伝送器自動校正装置の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明による伝送器自動校正方法の実施の形態を示す動作フロー図である。
【図３】図３は、本発明による伝送器自動校正装置の実施の他の形態を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明による伝送器自動校正方法の実施の他の形態を示す動作フロー図である。
【図５】図５は、公知の伝送器の校正方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１…容積変化型加圧器（自動加圧ポンプ）
３…伝送器
４…第１圧力センサ（マノメータ）
６…（第２）圧力センサ
３１…計算機部分（自動加圧装置側コンピュータ）
４１…減圧弁
Claims (7)
- 最終目標圧力値を設定することと、
前記最終目標圧力値に対応する密閉系内容積の圧縮量又は膨張量である容積変化量を式ｋ＝ＰＶ（ｋ：定数、Ｐ：圧力、Ｖ：容積）により算出することと、
前記容積変化量に相当する第１内容積を伝送器に圧力的に接続する容積変化型加圧器に形成することと、ここで、前記第１内容積は容積変化型加圧器の内容積であると仮定されており、
前記最終目標圧力値を若干下回る値の第１目標圧力値を設定することと、
前記第１内容積と前記第１目標圧力値とに基づいて前記密閉系内容積の第１容積変化量を再計算することと、
前記第１容積変化量に相当する第２内容積を前記容積変化型加圧器に形成することと、
第２目標圧力値を設定することと、
前記第２目標圧力値から前記最終目標圧力値まで移行させる制御を前記計算による制御からＰＩフィードバックによる制御に切り替えること
とからなる伝送器自動校正方法。 - 請求項１において、
前記第２目標圧力値の設定は、
計測速度は遅いが計測精度高い第１圧力センサの計測圧力と計測速度は速いが計測精度が低い第２圧力センサの計測圧力との差である計測差に基づく設定である
伝送器自動校正方法。 - 請求項１において、
前記容積変化量は、次式：
Ｖｄ＝｛Ｐｂ／（Ｐａ−Ｐｂ）｝Ｖｓ（圧縮時）、又は、
Ｖｄ＝｛Ｐａ／（Ｐｂ−Ｐａ）｝Ｖｓ（膨張時）．
Ｖｄ：容積変化型加圧器以外の内容積、
Ｖｓ：容積変化型加圧器の容積変化量、
Ｐｂ：加減圧開始前の圧力値、Ｐａ：加減圧終了後の圧力値
により計算される
伝送器自動校正方法。 - 請求項１において、
前記ＰＩフィードバック制御のための比例帯と積分時間は、次式：
第２目標圧力値Ｐ２＝（Ｐｓ／Ｐｍ）Ｐ，
Ｐ：最終目標圧力値，
Ｐｓ：第１センサの計測値，
Ｐｍ：第２センサの計測値
比例帯ＰＢ＝（Ｐ・Ｖｂ／Ｐｂ・Ｖ）ＰＢｂ，
Ｐｂ：圧力基準値，
Ｖ：第１内容積，
Ｖｂ：内容積基準値，
ＰＢｂ：比例帯基準値，
積分時間ＴＩ＝（Ｐ・Ｖｂ／Ｐｂ・Ｖ）ＴＩｂ，
ＴＩｂ：積分時間基準値
により算出される
伝送器自動校正方法。 - 請求項４において、
第１圧力センサ又は第２圧センサの出力値と伝送器の出力値が安定に達した時の出力値が校正値とされる
伝送器自動校正方法。 - 請求項１において、更に、
前記容積変化型加圧器と前記伝送器を含む系の内容積を減圧することからなり、次式：
Ｔ＝ｋｌｏｇ（Ｐ０／Ｐ）．
Ｔ：時間
ｋ：定数
Ｐ０：初期の圧力
Ｐ：減圧後の圧力
により計算される時間だけ減圧弁が開放される
伝送器自動校正方法。 - 設定された最終目標圧力値に対応する密閉系内容積の圧縮量又は膨張量である容積変化量を式ｋ＝ＰＶ（ｋ：定数、Ｐ：圧力、Ｖ：容積）により算出する計算機部分と、
前記容積変化量に相当する第１内容積が形成され伝送器に圧力的に接続する容積変化型加圧器と、ここで、第１内容積は容積変化型加圧器の内容積であると仮定されており、
前記最終目標圧力値を若干下回る値の第１目標圧力値と第１内容積とに基づいて密閉系内容積の第１容積変化量を再計算する計算機部分と、
容積変化型加圧器と伝送器を接続する配管中の圧力を計測するセンサとからなり、
前記センサは、
計測速度は遅いが計測精度が高い第１圧力センサと、
計測速度は速いが計測精度が低い第２圧力センサとを備え、
前記第１容積変化量に相当する第２内容積が前記容積変化型加圧器に形成され、第１圧力センサと第２圧力センサの計測圧力との差である計測差に基づいて第２目標圧力値が設定され、前記第２目標圧力値から最終目標圧力値まで移行させる制御が計算による制御からＰＩフィードバックによる制御に切り替えられて最終目標圧力値がえられる
伝送器自動校正装置。
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