JP5432102B2 - オンオフ制御する制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、開閉装置と該開閉装置をオンオフ制御する制御装置を備えたオンオフ制御装置に関する。

例えば、ヒータなどの負荷をオンオフ制御して、装置の温度を一定に制御する温度制御装置においては、オンオフ制御する開閉器として電磁接触器等が広く用いられている。電磁接触器等の開閉器の予防保全は、開閉器の定期的な交換によるのが一般的である。しかし、この方法では開閉器を交換する前に故障が発生したり、あるいは寿命に至らないにもかかわらず交換することになるなど、経済的かつ合理的な方法とは言えない。

ところで、装置の寿命を診断するシステムあるいは方法は種々提案されている。例えば特許文献１および特許文献２には開閉器を用いた負荷制御装置の寿命を診断することが開示されている。

特許文献３には、プラント制御装置の運転状態の履歴を考慮したプラント制御装置予防保全システムが開示されている。

特許文献４には、 電源の障害発生を未然に察知して部品の予防交換を行うことが開示されている。

特許文献５には、電気機器の点検時期や寿命時期を合理的手法で判定した上でそれを製品使用者に報知することが開示されている。

特開平６−１７８４３８公報 特開平６−１７８４４０公報 特開２００６−３１２３１公報 特開２００７−１９９０５２公報 特開２０１０−２０５１１公報

オンオフ制御を利用した温度制御においては、温度変化に対応して開閉器をオンオフ制御するため、前記開閉器の開閉頻度は一般的な開閉器に比して高いと推定される。しかしながら、具体的な開閉回数（動作回数）を推定することは困難であり、したがって寿命の推定も困難である。

電磁接触器などの開閉装置の開閉回数には当然開閉耐久性仕様から上限値があって、これら上限値を越えて開閉動作を行うと最終的にはコイルの焼損、接点の異常磨耗、溶着などに至る。なお、開閉装置として一般に用いられる電磁接触器の寿命は、温度、湿度、塵埃の状態、異物混入、腐食性ガス、振動・衝撃などの使用環境、あるいは操作電圧（過電圧、低電圧、電圧変動）、開閉電流、開閉頻度、取付方法などの使用条件が、単独あるいは相互に絡み合って影響される。また、規格には開閉回数による機械的耐久性と電気的耐久性が規定されている。

ところで、開閉装置の予防保全は従来より定期交換によって対応している。しかしながら、定期交換による対応は、設備数が数百台程度の大規模になると、交換費用の負担が膨大となる。このため、寿命診断装置による合理的な寿命診断に基づいて交換する方式が提案されているが、この方式においても設備が大規模となると寿命診断装置を導入するための初期投資費用の負担が増大する。また、診断装置を設置するためのスペースなども要求される。

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、負荷をオンオフ制御する開閉装置の寿命診断に用いることのできるデータを簡易に取得することのできるオンオフ制御装置を提供するものである。

本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。

外部に接続された開閉装置をオンオフ制御する制御装置であって、
前記制御装置は、演算回路を制御するためのプログラムを格納したプログラムデータ記憶部、前記オンオフ制御するための設定値を格納した設定値記憶部、前記演算回路で演算される任意のトレンドデータを記憶するトレンドデータ記憶部、を有する記憶装置と、入力されたデジタル検出信号をフィードバック信号とし前記記憶装置に格納された設定値との比較演算を行い、当該比較演算の結果を制御信号として前記開閉装置に出力する前記演算回路と、前記記憶されたトレンドデータを表示する表示器と、を備え、
前記制御装置には、時間情報を生成する時間回路と、前記演算回路の制御信号を受信して時間情報を計数する計数回路と、を追加構成して配置し、前記計数回路は、前記演算回路の前記制御信号及び前記時間回路の前記時間情報を基に、前記開閉装置をオンオフ制御する制御信号の使用開始日、前記制御信号の出力開始時以降の累積時間である累積使用時間、前記開閉装置をオンに駆動する出力信号を出力した時間の累積である累積通電時間、前記開閉装置の開閉回数の累積である累積開閉回数、を計数する回路であり、
前記計数回路で計数した前記使用開始日、前記累積使用時間、前記累積通電時間、前記累積開閉回数、を前記トレンドデータ記憶部にトレンドグラフ情報として記憶し、前記トレンドデータ記憶部に記憶された前記トレンドグラフ情報を前記表示器に表示して前記開閉装置の寿命を把握する構成とする。

本発明は、以上の構成を備えるため、負荷をオンオフ制御する開閉装置の寿命を診断するためのデータを簡易に取得することができる。

本発明の実施形態にかかる制御装置を説明する図である。 本実施形態における各計数回路の計数結果を示す図である。 第２の実施形態を説明する図であるる。 本発明を適用することのできるオンオフ制御装置の構成を説明する図である。

以下、実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図４は、本発明を適用することのできるオンオフ制御制御装置の構成を説明する図である。図において、１は開閉器３０をオンオフ制御する制御装置であり、マイクロコンピュータおよびマイクロコンピュータを制御するためのプログラムで構成されている。２はＡ／Ｄ変換器であり、サーモカップルなどの温度検出器が検出したアナログ温度検出信号をデジタル信号に変換する。３は演算回路であり、Ａ／Ｄ変換器２を介して入力したデジタル温度検出信号をフィードバック信号とし、記憶装置１６に格納された温度設定値１６ｂとの間で比較演算および論理演算を行い、演算結果を制御信号として出力回路４を介して前記開閉器に送信し、開閉器３０をオンオフ制御する。

５は表示器であり、ランプ、ＬＣＤパネルなどで構成され、制御装置１の運転状況あるいは故障状況を表示する。１７は通信インタフェース回路であり、外部にある保守装置と制御装置１内の記憶装置１６との間での通信を行う。

１６は記憶装置であり、演算回路を制御するためのプログラムを格納したプログラムデータ記憶部１６ａ、設定値を記憶するための設定値記憶部１６ｂ、トレンドデータを記憶するトレンドデータ記憶部１６ｃを備える。なお、トレンドデータは演算回路３のプログラム上で任意に指定する箇所の入力信号、制御信号、制御プログラムの動き、内部演算結果などのデータであり、これらはトレンドデータとして表示器５に表示することができる。

図１は本発明の実施形態にかかる制御装置を説明する図である。図において、１は開閉器３０をオンオフ制御する制御装置であり、マイクロコンピュータおよびマイクロコンピュータを制御するためのプログラムで構成されている。２はＡ／Ｄ変換器であり、サーモカップルなどの温度検出器が検出したアナログ温度検出信号をデジタル信号に変換する。３は演算回路であり、Ａ／Ｄ変換器２を介して入力したでデジタル温度検出信号をフィードバック信号とし、記憶装置１６に格納された温度設定値１６ｂとの比較演算および論理演算を行い、演算結果を制御信号として出力回路４を介して前記開閉器に送信し、開閉器３０をオンオフ制御する。なお、出力回路４はオープンコレクタ回路、リレー回路などにより構成できる。

５は表示器であり、ランプ、ＬＣＤパネルなどで構成され、制御装置１の運転状況あるいは故障状況を表示する。１７は通信インタフェース回路であり、外部にある保守装置と制御装置１内の記憶装置１６との間での通信を行う。

１６は記憶装置であり、演算回路を制御するためのプログラムを格納したプログラムデータ記憶部１６ａ、設定値を記憶するための設定値記憶部１６ｂ、トレンドデータを記憶するトレンドデータ記憶部１６ｃを備える。なお、トレンドデータは演算回路３を制御するプログラム上で任意に指定する箇所の入力信号、制御信号、制御プログラムの動き、内部演算結果などを表すデータであり、これらはトレンドデータとして表示器５あるいは保守装置２０に表示することができる
１１は時間回路であり、例えば年、月、日、時刻などの時間情報Ｔを管理し、前記時間情報を出力開始日計数回路１２、出力開始時間計数回路１３、制御信号出力時間計数回路１４、および出力回数計数回路１５に提供する。

出力開始日計数回路１２は、演算回路３からの初制御信号を出力開始時点として検出し、この出力開始時点の時刻を、時間回路１１からの時間情報に基づいて使用開始日（年、月、日、）Ｄｓとして決定し記憶装置１６の使用開始日記憶部１６ｄに保存する。

出力開始時間計数回路１３は、演算回路３からの初制御信号を出力開始時間として検出するとともに前記時間情報を計数し、この計数値を累積使用時間Ｔｓとして記憶装置の累積使用時間記憶部１６ｅに記憶する。これにより、開閉器の累積使用時間を常に保持することができる。

制御信号出力時間計数回路１４は、演算回路３のオン制御信号を検出した期間、前記時間情報を計数し、計数した結果を累積通電時間Ｔｏとして記憶装置１６の累積通電時間記憶部１６ｆに保存する。

出力回数計数回路１５は、演算回路３が出力したオン信号の回数Ｓｎを計数して開閉回数記憶部１６ｇに保存する。

このように、計数回路は、開閉器のオンオフ状態を制御信号の状態をもとに推定し、前記開閉装置の累積使用時間、累積通電時間、および累積開閉回数を演算するので、開閉器の動作状態を簡易な構成で取得することができる。

記憶装置１６は、目標温度、警報温度、制御定数、選択した制御モード、演算回路用の制御プログラム、処理データ、入出力信号、内部演算結果などのトレンドデータ保存する機能を有する。また、記憶された設定値の操作あるいはプログラムのインストールは保守装置２０と制御装置１を通信ケーブルを介して接続し、保守装置２０から通信インタフェース回路１７を経由して実施される。

保守装置２０は、制御装置１の記憶装置１６の記憶された情報（目標設定温度、制御定数、制御モード選択などの各種設定値及び警報設定値の操作、演算回路３のプログラム及び処理データ、入出力信号、制御信号、制御プログラムの動き、内部演算結果をなどのトレンド記録）の表示機能を有する。また、使用開始日、累積使用時間、累積通電時間、開閉回数などの数値情報の表示する機能を有する。

本実施形態においては、図４に示す例に加えて、記憶装置１６に、出力開始日計数回路１２が計数した使用開始日Ｄｓ、出力開始時間計数回路１３が計数した累積使用時間Ｔｓ、制御信号出力時間計数回路１４が計数した累積通電時間Ｔｏ、出力回路１５が計数した開閉回数Ｓｎの各データを保存するようにしてある。

図２は、本実施形態における各計数回路の計数結果を示す図であり、図２（ａ）は演算回路３の出力信号（オンオフ制御信号）、図２（ｂ）は使用開始日（Ｄｓ）、累積使用時間（Ｔｓ）、累積通電時間（Ｔｏ）、開閉回数（Ｓｎ）を表している。

図３は、第２の実施形態を説明する図である。図２の例では、出力開始日計数回路１２が計数した使用開始日Ｄｓ、出力開始時間計数回路１３が計数した累積使用時間Ｔｓ、制御信号出力時間計数回路１４が計数した累積通電時間Ｔｏ、出力回路１５が計数した開閉回数Ｓｎの各データをそれぞれ使用開始日記憶部１６ｄ、累積使用時間記憶部１６ｅ、累積通電時間記憶部１６ｆ、開閉回数記憶部１６ｇに記憶させた。しかし、制御装置１がトレンド記録機能を備える場合には、該機能を利用して、前記使用開始日、累積使用時間、累積通電時間、開閉回数の各情報をトレンドグラフ情報として記憶装置１６に記憶しておき、保守装置２０の表示器等を用いて記憶した情報を表示することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、オンオフ制御される開閉装置の寿命を、制御装置が元来備えている演算回路（マイクロコンピュータおよびマイクロコンピュータ用のプログラム）に機能追加することで簡単に把握することが可能となる。また、開閉装置以外の電気機器に対しても機器の制御信号を利用して同様に寿命診断を行うことができる。 また、計数回路は、開閉器のオンオフ状態を制御信号の状態をもとに推定し、前記開閉装置の累積使用時間、累積通電時間、および累積開閉回数を演算するので、寿命の推定に必要な開閉器の動作履歴を表すデータを簡易な構成で取得することができる。

１ 制御装置
２ Ａ／Ｄ変換器
３ 演算回路
４ 出力回路
５ 表示器
１１ 時間回路
１２ 出力開始日計数回路
１３ 出力開始時間計数回路
１４ 制御信号出力時間計数回路
１５ 出力回数計数回路
１６ 記憶回路
１７ 通信インタフェース回路
２０ 保守装置
３０ 開閉装置

Claims (1)

1. 外部に接続された開閉装置をオンオフ制御する制御装置であって、
   前記制御装置は、
   演算回路を制御するためのプログラムを格納したプログラムデータ記憶部、前記オンオフ制御するための設定値を格納した設定値記憶部、前記演算回路で演算される任意のトレンドデータを記憶するトレンドデータ記憶部、を有する記憶装置と、
   入力されたデジタル検出信号をフィードバック信号とし前記記憶装置に格納された設定値との比較演算を行い、当該比較演算の結果を制御信号として前記開閉装置に出力する前記演算回路と、
   前記記憶されたトレンドデータを表示する表示器と、を備え、
   前記制御装置には、時間情報を生成する時間回路と、前記演算回路の制御信号を受信して時間情報を計数する計数回路と、を追加構成して配置し、
   前記計数回路は、前記演算回路の前記制御信号及び前記時間回路の前記時間情報を基に、前記開閉装置をオンオフ制御する制御信号の使用開始日、前記制御信号の出力開始時以降の累積時間である累積使用時間、前記開閉装置をオンに駆動する出力信号を出力した時間の累積である累積通電時間、前記開閉装置の開閉回数の累積である累積開閉回数、を計数する回路であり、
   前記計数回路で計数した前記使用開始日、前記累積使用時間、前記累積通電時間、前記累積開閉回数、を前記トレンドデータ記憶部にトレンドグラフ情報として記憶し、
   前記トレンドデータ記憶部に記憶された前記トレンドグラフ情報を前記表示器に表示して前記開閉装置の寿命を把握する
   ことを特徴とする制御装置。

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