JP4112811B2

JP4112811B2 - 熱処理炉の制御システム

Info

Publication number: JP4112811B2
Application number: JP2001068641A
Authority: JP
Inventors: 大輔松本
Original assignee: Koyo Thermo Systems Co Ltd
Current assignee: Koyo Thermo Systems Co Ltd
Priority date: 2001-03-12
Filing date: 2001-03-12
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2021-03-12
Also published as: JP2002267375A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱処理炉の制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より例えば図２に示す制御システムを用いて、被処理物を加熱処理する熱処理炉を自動制御することが行われている。図２において、この従来の制御システムは、コンベアを備えた連続炉等の熱処理炉（図示せず）を制御するものであり、パーソナルコンピュータ（以下、”パソコン”という）５０と、このパソコン５０に第１及び第２通信線５３，５４をそれぞれ介して順次直列に接続されたシーケンサ５１及び炉内の温度制御を行う温度調節計５２を備えている。上記第１及び第２通信線５３，５４には、それぞれＲＳ−４２２及びＲＳ−２３２Ｃに準拠した通信線が使用されている。上記温度調節計５２には、上記熱処理炉側に設けられ、その炉内の温度を検出する熱電対（図示せず）が接続されており、その検出温度（電圧信号）をデジタルデータに変換するＡ／Ｄコンバータが含まれている。
【０００３】
パソコン５０は、シーケンサ５１を介して上記熱電対から転送された上記熱処理炉の温度のデータを記録するとともに、そのディスプレイ上に表示する。
シーケンサ５１には、上記温度調節計５２に加えて、オン／オフ弁、リミットスイッチ、流量調整弁、ヒータ、コンベアの駆動モータ、センサ、及びリレー等の熱処理炉用の各種制御機器等との間を結ぶ入出力信号回線が接続されており、専用のＩＣ等により構成された演算処理部と、この演算処理部で実行されるシーケンスプログラムを記憶したＲＡＭ等のメモリとが設けられている。上記シーケンスプログラムには、上記の各制御機器等を所定の手順で動作させるための動作プログラムと、パソコン５０及び温度調節計５２とのデータ通信を行うための通信プログラムとが含まれている。また、この通信プログラムには、上記熱電対で検出された温度のデータを、上記第２通信線５４から第１通信線５３に適した転送フォーマットに変換してパソコン５０に転送するための転送プログラムが含まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の熱処理炉の制御システムでは、シーケンサ５１が実行するシーケンスプログラムに転送プログラムを含めていたので、シーケンスプログラムのデータ量が膨大なものとなり、当該シーケンサ５１の演算処理部での処理負荷も大きくなって、上記転送プログラムを実行するのに時間を要した。このため、上記熱電対が炉内の温度を検出した時点からパソコン５０上にロギングされるまでの時間遅れが無視できなくなるという問題があった。
【０００５】
また、上記温度のデータは、温度調節計５２から第２通信線５４、シーケンサ５１、及び第１通信線５３を経てパソコン５０に転送されるので、各通信線５３，５４でのデータ転送中に外部ノイズなどによって転送誤りが生じたり、シーケンサ５１での転送フォーマットの変換時にデータの端数が省略されたりして、そのデータ精度が低下することがあった。
【０００６】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、シーケンサの処理負荷を軽減してスキャンタイムを大幅に短縮することができ、炉内の温度のデータ精度が低下するのを抑えることができる熱処理炉の制御システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱処理炉の制御システムは、熱処理炉に含まれる各種制御機器を所定の手順で動作させるための動作プログラムを含んだシーケンスプログラムを記憶し実行するシーケンサを備えた熱処理炉の制御システムであって、炉内の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段が検出した温度のデータを受信するための受信プログラムを記憶し実行するデータ処理装置と、を備え、前記シーケンサは、第１の通信路を介して前記データ処理装置に直接接続されており、前記温度検出手段は、前記第１の通信路とは独立した第２の通信路を介して前記データ処理装置に直接接続されており、前記シーケンスプログラムは、前記熱処理炉において温度制御以外の必要な制御を行うものであり、前記受信プログラムは、前記温度のデータを前記第２の通信路を経て受信するためのものであり、前記温度のデータ転送は前記第２の通信路でのみ行われることを特徴とするものである（請求項１）。
【０００８】
上記のように構成された熱処理炉の制御システムによれば、第２の通信路を介して温度検出手段に直接的に接続されたデータ処理装置に上記受信プログラムを記憶させ実行させることにより、シーケンサの処理負荷を軽減することができ、スキャンタイムを大幅に短縮することができる。しかも、温度のデータ転送が第２の通信路でのみ行われるので、転送誤り等に起因する温度のデータ精度が低下するのを抑えることができる。
【０００９】
また、上記のような熱処理炉の制御システム（請求項１）において、前記データ処理装置が、Ａ／Ｄ変換機能を有するとともに炉内の温度制御を行う温度制御手段を通して前記温度検出手段に接続されてもよい（請求項２）。この場合、データ処理装置からＡ／Ｄ変換機能を省略することができるとともに、複数の温度検出手段を温度制御手段に接続した場合でも、一つの上記第２の通信路により各温度検出手段で検出した温度のデータ転送を行うことができる。しかも、信頼性の高い温度制御手段に温度検出手段を直接接続することにより、その温度制御を高速かつ精度よく行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の熱処理炉の制御システムを示す好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態による熱処理炉の制御システムの構成を示すブロック図である。図１において、本実施形態の制御システムは、データ処理装置としてのパソコン１と、このパソコン１に第１の通信路４を介して直接接続されたシーケンサ２と、第２の通信路５を介して直接接続され、熱電対８ｃの検出結果に基づいて熱処理炉８の温度制御を行う温度制御手段としての温度調節計３とを備えている。また、上記シーケンサ２及び温度調節計３は、それぞれ制御線６，７を介して上記熱処理炉８に接続されている。この熱処理炉８は、上記シーケン２によってシーケンス制御される、例えば被処理物を熱処理するための連続炉等の炉体８ａと、これを加熱するヒータ８ｂと、温度検出手段としての熱電対８ｃとを備えている。尚、上記炉体８ａには、図示を省略したコンベアの駆動モータ、ガス供給用電磁弁、センサ、スイッチ、及びリレー等の各種制御機器等が含まれている。
【００１１】
上記パソコン１は、ＣＰＵ１ａと、ハードディスク装置やＲＡＭ等からなるデータ記憶部１ｂと、入出力ポート及びモデムなどを含み、外部とのデータのやりとりを行うデータ送受信部１ｃとを備えたものであり、例えば３２ビットのＯＳを搭載したＦＡＴ３２互換機により構成されている。上記データ記憶部１ｂには、熱電対８ｃが検出した熱処理炉８の炉体８ａの検出温度のデータを温度調節計３から第２の通信路５を経て受信するための受信プログラム、及びシーケンサ２との間のデータ通信を行うための通信プログラムが予め格納されている。
【００１２】
また、パソコン１では、ＣＰＵ１ａが受信プログラムを実行することにより、データ送受信部１ｃが上記熱電対８ｃで検出した温度のデータを温度調節計３を介して第２の通信路５から入力して、データ記憶部１ｂに逐次記憶させる。また、ＣＰＵ１ａが通信プログラムを実行することにより、熱処理炉８の処理状況などを示す情報を要求する指示信号がデータ送受信部１ｃから第１の通信路４を介してシーケンサ２に出力され、上記情報のデータがシーケンサ２から第１の通信路４を経てデータ送受信部１ｃに送られて、データ記憶部１ｂに逐次記憶される。尚、上記情報のデータには、センサによって検出されたコンベアの搬送速度や炉体８ａ内へのガス供給量等のリアルタイムでの検出データと、被処理物を熱処理したときの炉体８ａ内のガス濃度や圧力等のデータを例えばロット単位にまとめた処理結果を示す結果データとがある。
上記データ記憶部１ｂに記憶されているデータは、ユーザの操作等に応じて、ディスプレイに表示されるとともに、データ送受信部１ｃからＬＡＮや電話回線等を介して外部のデータ管理装置（ホストコンピュータなど）に転送される。
【００１３】
上記第１及び第２の通信路４，５には、例えばＲＳ−４２２またはＲＳ−４８５に準拠した通信線が使用されている。これらの通信線は、複数の周辺機器を数珠つなぎにパソコン１に接続可能なマルチドロップ方式のものであり、上記ＦＡＴ３２互換機であるパソコン１と組み合わせて使用することにより、合計３２台までのシーケンサ２及び温度調節計３をパソコン１に容易に接続することができる。したがって、本実施形態では、３１個の熱電対８ｃを炉体８ａの内部に取り付けて、最大３１箇所の温度のデータをパソコン１で同時に監視することができる。尚、図１では、図面の簡略化のために、各々１台のシーケンサ２及び温度調節計３だけを図示している。また、上記の通信線は従来例でのＲＳ−２３２Ｃに準拠したものに比べて耐ノイズ性を向上したものであり、第１及び第２の通信路４，５の長さ、つまりパソコン１とシーケンサ２及び温度調節計３との各設置間隔を１．５ｋｍ程度まで大きくすることができる。
【００１４】
シーケンサ２は、専用のＩＣ等からなる演算処理部２ａとＲＡＭ等からなるメモリ２ｂとを備えたものであり、演算処理部２ａには熱処理炉８に含まれた上記の各種制御機器が制御線６を介して接続されている。メモリ２ｂには、上記の各種制御機器を所定の手順で動作させるための動作プログラムを含んだシーケンスプログラムが予め格納されており、演算処理部２ａがシーケンスプログラムを実行することにより、熱処理炉８に対して温度制御以外の必要な制御を行う。
【００１５】
尚、上記の説明では、受信プログラムと通信プログラムとをデータ記憶部１ｂに予め格納し、シーケンスプログラムをメモリ２ｂに予め格納した構成について説明したが、本実施形態では、データ送受信部１ｃを利用して上記の各プログラムを容易に更新することができる。具体的には、例えば熱処理炉８での処理条件の変更に応じた新たなシーケンスプログラムを外部のホストコンピュータ等から電話回線などを通してデータ送受信部１ｃに転送しデータ記憶部１ｂにダウンロードした後、さらに第１の通信路４を介してシーケンサ２に転送してメモリ２ｂに記憶させてもよい。これにより、本実施形態の制御システムは、熱処理炉８での処理条件の変更に容易に対応することができ、ユーザの負担を軽減できる。
【００１６】
上記温度調節計３は、上記の熱電対８ｃからの検出温度（電圧信号）と設定温度との差に基づきヒータ８ｂに供給する電力をフィードバック制御するための出力値を演算して、制御信号として上記ヒータ８ｂ用の電力調整器（図示せず）に出力する温度制御部３ａを備えている。なお、この温度調節計３には、上記の検出温度をデジタルデータに変換するＡ／Ｄコンバータが含まれている。
【００１７】
上記のように構成された本実施形態の熱処理炉の制御システムでは、パソコン１が受信プログラムを記憶するとともに、その受信プログラムを実行して熱電対８ｃで検出した温度のデータを温度調節計３及び第２の通信路５を介して受信する。それゆえ、上述の従来例のものと異なり、パソコン１はシーケンサ２の動作状況に関わらず上記のデータを取得することができ、タイムラグを少なくすることができる。また、その温度のデータ転送は第２の通信路５でのみ行われるので、上記従来例での転送フォーマットの変換処理を行う必要がなく、転送誤り等に起因する温度のデータ精度が低下するのを抑えることができる。さらに、シーケンスプログラムから従来例での転送プログラムを割愛することができるので、上記メモリ２ｂに格納されるシーケンスプログラムのデータ量を小さくすることができ、当該シーケンサ２の処理負荷を軽減することができる。その結果、操作レスポンスを向上でき、また場合によっては演算処理部２ａの回路規模及びメモリ２ｂの記憶容量を小さいものとすることができ、シーケンサ２の構成を容易に簡略化することができる。
【００１８】
また、熱電対８ｃがＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ変換機能）を有する温度調節計３に接続されているので、パソコン１からＡ／Ｄ変換機能を省略することができるとともに、複数の熱電対８ｃを温度調節計３に接続した場合でも、一つの第２の通信路５により各熱電対８ｃで検出した温度のデータ転送を行うことができる。しかも、信頼性の高い温度調節計３に熱電対８ｃを直接接続することにより、その温度制御を高速かつ精度よく行うことができる。
【００１９】
尚、上記の説明では、熱電対８ｃを温度調節計３に接続した構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記受信プログラムを記憶し実行可能なデータ処理装置が温度検出手段が検出した炉内の温度のデータを第２の通信路を経て受信できるものであれば何等限定されない。具体的には、熱電対８ｃからの電圧信号をパソコン１のアナログ信号用の入力ポートに直接接続する構成でもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１の熱処理炉の制御システムによれば、上記データ処理装置が受信プログラムを記憶するとともに、その受信プログラムを実行して第２の通信路を介して接続された温度検出手段から炉内の温度のデータを受信するので、シーケンサのスキャンタイムを大幅に短縮することができ、またデータ転送中の転送誤り等に起因する温度のデータ精度が低下するのを抑えることができる。しかも、シーケンサに記憶させ実行させるシーケンスプログラムから上記従来例での転送プログラムを割愛することができるので、シーケンサの処理負荷を軽減することができ、さらに操作レスポンスを向上でき、また場合によってはシーケンサの構成を簡略化することができる。
【００２１】
また、請求項２の熱処理炉の制御システムによれば、データ処理装置からＡ／Ｄ変換機能を省略することができるとともに、一つの上記第２の通信路により複数の各温度検出手段で検出した温度のデータ転送を行うことができるので、データ処理装置及び第２の通信路の構成を簡略化することができる。温度制御を高速かつ精度よく行うことができるので、熱処理炉のヒータを適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による熱処理炉の制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】従来の熱処理炉の制御システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１パソコン（データ処理装置）
２シーケンサ
３温度調節計（温度制御手段）
４第１の通信路
５第２の通信路
８熱処理炉
８ｃ熱電対（温度検出手段）

Claims

熱処理炉に含まれる各種制御機器を所定の手順で動作させるための動作プログラムを含んだシーケンスプログラムを記憶し実行するシーケンサを備えた熱処理炉の制御システムであって、
炉内の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段が検出した温度のデータを受信するための受信プログラムを記憶し実行するデータ処理装置と、を備え、
前記シーケンサは、第１の通信路を介して前記データ処理装置に直接接続されており、
前記温度検出手段は、前記第１の通信路とは独立した第２の通信路を介して前記データ処理装置に直接接続されており、
前記シーケンスプログラムは、前記熱処理炉において温度制御以外の必要な制御を行うものであり、
前記受信プログラムは、前記温度のデータを前記第２の通信路を経て受信するためのものであり、前記温度のデータ転送は前記第２の通信路でのみ行われることを特徴とする熱処理炉の制御システム。
前記データ処理装置が、Ａ／Ｄ変換機能を有するとともに炉内の温度制御を行う温度制御手段を通して前記温度検出手段に接続されていることを特徴とする請求項１記載の熱処理炉の制御システム。