JP5447859B2 - 配水バルブ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は配水バルブ制御装置に関し、より詳細には、上水道プラントで用いる配水バルブ制御装置に関する。

従来、上水道プラントの浄水場で生成された水は、配水池から例えば配水管等の水供給路を介して需要家に届けられる。このような配水システムでは、水の供給状態を監視するための配水バルブ、圧力計及び流量計等の各種計測器が水供給路に設けられる。

また、上水道プラントの配水システムには、需要家への配水圧力を一定にするために配水バルブ制御装置が設置される。そこで、従来、配水バルブ制御装置により良好でかつ安全な圧力制御を行うための種々の手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、流動変動幅が大きい配管系における配水圧力の制御手法が提案されており、具体的には、配管の流量が変化した際に配水圧力を調整する各弁の開度を制御する手法が提案されている。なお、特許文献１で提案されている配水圧力の制御手法では、弁に指令を出す制御装置は、各弁のキャビテェーション係数比が均等に保たれるように、弁開度比を決定しながら圧力制御を行っている。

特開平９−８１２４７号公報

上述のように、従来、上水道プラントで用いられる配水バルブ制御装置では、良好な圧力制御を行うための様々な手法が提案されている。しかしながら、上記特許文献１等で提案されているような配水制御では、例えば配水バルブ制御装置に故障等の不具合が生じた際の配水制御については十分に考慮されていない。

本発明は上記現状を鑑みなされたものであり、本発明の目的は、配水バルブ制御装置に故障等の不具合が生じた際にも、需要家に対して良好な配水制御が可能となる配水バルブ制御装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の配水バルブ制御装置は、制御部と、信号入出力部と、信号入出力部に接続されたバルブ調節部とを備える構成とし、各部の機能を次のようにする。制御部は、第１の電源ユニットから供給される電源によって駆動され、水供給路に設けられた配水バルブの開度を調整するための目標開度、及び、正常動作していることを示す正常信号をＣＰＵユニットが生成する。信号入出力部は、第２の電源ユニットから供給される電源によって駆動され、制御部から目標開度及び正常信号が入力される。また、バルブ開度調節部は、信号入出力部から正常信号が入力されている間は目標開度及び配水バルブの現在の開度を取得し、該取得した目標開度及び配水バルブの現在の開度に基づいて配水バルブを開閉制御する。そして、信号入出力部は、第１の電源ユニットの電源断、ＣＰＵユニットの故障停止、制御部と信号入出力部とを接続する通信ケーブルの断線、第２の電源ユニットの電源断、ＣＰＵユニットの手動停止のいずれかの不具合発生時に、バルブ調節部への正常信号の出力を停止して配水バルブの開度を該不具合発生時の開度に維持する。

上述のように、本発明の配水バルブ制御装置では、配水バルブ制御装置に不具合が生じた際には、配水バルブの開度を不具合発生時（現状）の開度に維持する。それゆえ、本発明によれば、配水バルブ制御装置に故障等の不具合が生じた際にも、需要家に継続して水を供給することができ、良好な配水制御が可能になる。

本発明の一実施形態に係る配水バルブ制御装置の概略構成図である。 配水バルブ制御装置の動作例１〜３の処理手順を示すフローチャートである。 配水バルブ制御装置の動作例４の処理手順を示すフローチャートである。 配水バルブ制御装置の動作例５の処理手順を示すフローチャートである。 比較例の配水バルブ制御装置の概略構成図である。

以下、本発明に係る配水バルブ制御装置の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は以下に示す例に限定されない。

まず、本発明の一実施形態に係る配水バルブ制御装置の構成を説明する前に、配水バルブ制御装置に故障等の不具合が生じた場合における配水制御の問題点をより具体的に説明する。図５に、その問題点の説明に用いる配水バルブ制御装置の一構成例（以下、比較例という）を示す。なお、図５は、比較例の配水バルブ制御装置３００の概略ブロック構成図である。

比較例の配水バルブ制御装置３００は、プログラマブルコントローラ１と、入出力装置３０２と、バルブ開度調節計３とを備える。

プログラマブルコントローラ１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）ユニット１１と、ＣＰＵユニット１１に接続されたＩ／Ｏ（Input/Output）通信ユニット１２と、これらのユニットを駆動する電源ユニット１３とを有する。

入出力装置３０２は、Ｉ／Ｏ通信ユニット２１と、アナログ信号出力ユニット３０３と、第１アナログ信号入力ユニット２４と、第２アナログ信号入力ユニット２５と、第３アナログ信号入力ユニット２６と、これらのユニットを駆動する電源ユニット２８とを有する。

なお、比較例では、Ｉ／Ｏ通信ユニット２１と、アナログ信号出力ユニット３０３、第１アナログ信号入力ユニット２４、第２アナログ信号入力ユニット２５及び第３アナログ信号入力ユニット２６とはバス２７を介して電気的に接続される。また、第１アナログ信号入力ユニット２４、第２アナログ信号入力ユニット２５及び第３アナログ信号入力ユニット２６は、配水池２０１から需要家２０５へ向かう水供給路Ｐ_Ｗの途中に設けられた配水バルブ２０２、圧力計２０３及び流量計２０４に電気的にそれぞれ接続される。

さらに、比較例では、プログラマブルコントローラ１のＩ／Ｏ通信ユニット１２と、入出力装置３０２のＩ／Ｏ通信ユニット２１とが通信ケーブル２０で接続される。なお、プログラマブルコントローラ１のＩ／Ｏ通信ユニット１２は、ケーブル３０４によりバルブ開度調節計３に接続される。また、バルブ開度調節計３は、入出力装置３０２のアナログ信号出力ユニット３０３及び配水バルブ２０２と電気的に接続される。

比較例の配水バルブ制御装置３００では、バルブ開度調節計３に、プログラマブルコントローラ１が正常であることを示す信号（以下、ＣＰＵ正常信号Ｓ１という）が入力される。また、ＣＰＵ正常信号Ｓ１が入力されている間、バルブ開度調節計３はアナログ信号出力ユニット３０３から配水バルブ開度の目標値（目標開度）に対応する所定電圧値の電圧信号（以下、配水バルブ目標開度Ｓ２という）を取得する。そして、バルブ開度調節計３は、取得した配水バルブ目標開度Ｓ２に基づいて配水バルブ２０２を開閉制御する。

具体的には、アナログ信号出力ユニット３０３から例えば０［Ｖ］の配水バルブ目標開度Ｓ２が出力された際には、バルブ開度調節計３は配水バルブ２０２を閉じる制御を行う。一方、アナログ信号出力ユニット３０３から例えば１〜５［Ｖ］の配水バルブ目標開度Ｓ２が出力された際には、バルブ開度調節計３は、取得した配水バルブ目標開度Ｓ２に対応する開度で配水バルブ２０２を開ける制御を行う。

なお、比較例では、配水バルブ制御装置３００に不具合が生じた際には、アナログ信号出力ユニット３０３は、リセットモードで動作し、例えば０［Ｖ］の配水バルブ目標開度Ｓ２を出力するものとする。また、比較例では、プログラマブルコントローラ１及び入出力装置３０２間の通信は、プログラマブルコントローラ１に故障が発生した場合や、電源ユニット１３が電源断した場合には停止される。ただし、比較例では、ＣＰＵユニット１１を手動で停止した場合には、プログラマブルコントローラ１及び入出力装置３０２間の通信は継続されるものとする。

比較例の配水バルブ制御装置３００における配水圧力の制御動作は次の通りである。まず、配水バルブ制御装置３００は、配水バルブ２０２の開度（配水バルブ開度Ｓ４）、圧力計の計測値（配水圧力Ｓ５）及び流量計の計測値（配水流量Ｓ６）のアナログ信号を取得する。次いで、プログラマブルコントローラ１は、取得した各種アナログ信号に基づいて配水圧力を適切に制御するための演算を行い、配水バルブ目標開度Ｓ２を算出する。次いで、プログラマブルコントローラ１は、算出した配水バルブ目標開度Ｓ２を、通信ケーブル２０を介して入出力装置３０２内のアナログ信号出力ユニット３０３に出力する。

次いで、プログラマブルコントローラ１からケーブル３０４を介してＣＰＵ正常信号Ｓ１がバルブ開度調節計３に入力されている場合（プログラマブルコントローラ１が正常動作している場合）、バルブ開度調節計３は、配水バルブ目標開度Ｓ２をアナログ信号出力ユニット３０３から読み込む。そして、バルブ開度調節計３は、配水バルブ目標開度Ｓ２と、配水バルブ２０２から入力される配水バルブ開度Ｓ４とに基づいて配水バルブ２０２に開／閉指令信号Ｓ３を出力し、配水バルブ２０２の開度を制御する。

上述のようにして動作する配水バルブ制御装置３００において、例えば、入出力装置３０２の電源ユニット２８が電源断した場合には、プログラマブルコントローラ１及び入出力装置３０２間のＩ／Ｏ通信が停止する。

この場合、アナログ信号出力ユニット３０３は、リセットモードで動作するので、例えば０［Ｖ］の配水バルブ目標開度Ｓ２をバルブ開度調節計３に出力する。また、この際、プログラマブルコントローラ１は正常に動作しているので、ＣＰＵ正常信号Ｓ１がバルブ開度調節計３に入力された状態（ＯＮ状態）は維持される。その結果、バルブ開度調節計３は例えば０［Ｖ］の配水バルブ目標開度Ｓ２を取得して配水バルブ２０２を閉める旨の指令信号を配水バルブ２０２に出力する。すなわち、比較例では、配水バルブ制御装置３００に不具合が生じてプログラマブルコントローラ１及び入出力装置３０２間のＩ／Ｏ通信が停止すると、需要家２０５への水供給が停止し（断水が発生し）、需要家２０５に大きな影響を与える。

また、比較例の配水バルブ制御装置３００では、図５に示すように、プログラマブルコントローラ１とバルブ開度調節計３との間を、ＣＰＵ正常信号Ｓ１を通電するためのケーブル３０４で接続する。それゆえ、プログラマブルコントローラ１とバルブ開度調節計３との間の距離が長くなると、ケーブル３０４の長さも長くなる。この場合、ケーブル３０４での損失が大きくなり、十分な振幅のＣＰＵ正常信号Ｓ１をバルブ開度調節計３に印加することが困難になり誤動作する可能性もある。すなわち、比較例の配水バルブ制御装置３００の構成は、プログラマブルコントローラ１及びバルブ開度調節計３間の距離に制約を受ける。

そこで、以下に説明する本発明に係る配水バルブ制御装置の一実施形態では、配水バルブ制御装置に上述のような不具合が生じた際にも需要家２０５への水供給を維持できる配水バルブ制御装置を説明する。さらに、以下に説明する実施形態では、上述したプログラマブルコントローラ１及びバルブ開度調節計３間の距離の制約に関する問題も軽減可能な配水バルブ制御装置を説明する。

［配水バルブ制御装置の構成］
図１に、本発明の一実施形態に係る配水バルブ制御装置の概略構成を示す。なお、図１において、上述した図５に示す配水バルブ制御装置３００（比較例）と同じ構成には同じ符号を付して示す。なお、本実施形態の配水バルブ制御装置１００は、上水道プラントの配水監視システム（不図示）に組み込まれている。

本実施形態の配水監視システムでは、配水バルブ制御装置１００は、図１に示すように、配水池２０１から需要家２０５へ向かう水供給路Ｐ_Ｗの途中に設けられた配水バルブ２０２、圧力計２０３及び流量計２０４に電気的に接続される。

なお、配水バルブ２０２、圧力計２０３及び流量計２０４は、それぞれ配水バルブ開度Ｓ４（開度）、配水圧力Ｓ５（圧力）及び配水流量Ｓ６（流量）の現状を監視するために設けられる。そして、配水バルブ２０２、圧力計２０３及び流量計２０４はそれぞれ計測した配水バルブ開度Ｓ４、配水圧力Ｓ５及び配水流量Ｓ６を配水バルブ制御装置１００に出力する。

また、図１には示さないが、配水バルブ２０２、圧力計２０３及び流量計２０４でそれぞれ計測された配水バルブ開度Ｓ４、配水圧力Ｓ５及び配水流量Ｓ６等の情報は、配水監視システムの監視系に入力される。そして、その監視系に入力された各情報はディスプレイ（不図示）に表示される。また、本実施形態では、配水監視システムはオペレータにより操作可能な操作入力部（不図示）を備え、その操作入力部に対するオペレータの所定操作により、ＣＰＵユニット１１を手動で停止することができる。

配水バルブ制御装置１００は、プログラマブルコントローラ１（制御部）と、入出力装置２（信号入出力部）と、バルブ開度調節計３（バルブ調節部）とを備える。

プログラマブルコントローラ１は、ＣＰＵユニット１１と、Ｉ／Ｏ通信ユニット１２と、電源ユニット１３とを有する。なお、ＣＰＵユニット１１は、Ｉ／Ｏ通信ユニット１２と電気的に接続され、Ｉ／Ｏ通信ユニット１２は、通信ケーブル２０を介して入出力装置２の後述するＩ／Ｏ通信ユニット２１に接続される。また、図１には示さないが、電源ユニット１３は、プログラマブルコントローラ１を構成する各ユニットに電気的に接続される。

ＣＰＵユニット１１は、演算処理装置および制御装置として機能し、配水バルブ制御装置１００内の各部の動作全般を制御する。例えば、本実施形態では、ＣＰＵユニット１１は、入出力装置２から入力される配水バルブ開度Ｓ４、配水圧力Ｓ５及び配水流量Ｓ６に基づいて配水圧力を適切に制御するための演算を行い、配水バルブ目標開度Ｓ２（目標開度）を算出する。

なお、本実施形態では、配水バルブ目標開度Ｓ２として電圧信号を用い、配水バルブ目標開度Ｓ２が例えば０［Ｖ］の電圧信号である場合には配水バルブ２０２を閉じる制御を行う。一方、配水バルブ目標開度Ｓ２が例えば１〜５［Ｖ］である場合には、その配水バルブ目標開度Ｓ２に対応する配水バルブ開度で配水バルブ２０２が開くように制御する。

ただし、配水バルブ目標開度Ｓ２の値（電圧値）と配水バルブ２０２の開閉制御との関係はこの例に限定されず、任意に設定することができる。また、本実施形態では、配水バルブ目標開度Ｓ２の信号として電圧信号を用いる例を説明するが、本発明はこれに限定されず、配水バルブ目標開度Ｓ２として電流信号を用いてもよい。この場合、例えば、配水バルブ２０２を閉じる際の配水バルブ目標開度Ｓ２を０［ｍＡ］とし、配水バルブ２０２を開ける際の配水バルブ目標開度Ｓ２を４〜２０［ｍＡ］程度とすることができる。

さらに、ＣＰＵユニット１１は、ＣＰＵ正常信号Ｓ１（正常信号）を生成する。そして、ＣＰＵユニット１１が正常動作している間は、ＣＰＵユニット１１はＣＰＵ正常信号Ｓ１を出力し続ける。なお、本実施形態では、ＣＰＵ正常信号Ｓ１として所定電圧値の電圧信号を用いる。

Ｉ／Ｏ通信ユニット１２は、プログラマブルコントローラ１及び入出力装置２間で所定の信号（情報）を送受信（通信）する際に必要な通信デバイス等を含む通信インタフェースである。また、電源ユニット１３は、プログラマブルコントローラ１を構成する各ユニットの駆動電源である。

なお、本実施形態では、プログラマブルコントローラ１の故障や電源ユニット１３の電源断等によりＣＰＵユニット１１が停止した場合には、プログラマブルコントローラ１及び入出力装置２間の通信動作も停止する。また、本実施形態では、ＣＰＵユニット１１を手動で停止した場合にも、プログラマブルコントローラ１及び入出力装置２間の通信を停止する。すなわち、本実施形態では、プログラマブルコントローラ１及び入出力装置２間の通信動作が、ＣＰＵユニット１１の動作と連携するように構成する。

入出力装置２は、Ｉ／Ｏ通信ユニット２１と、デジタル信号出力ユニット２２と、アナログ信号出力ユニット２３と、第１アナログ信号入力ユニット２４と、第２アナログ信号入力ユニット２５と、第３アナログ信号入力ユニット２６と、電源ユニット２８とを有する。なお、各ユニットの接続関係は次の通りである。

Ｉ／Ｏ通信ユニット２１は、通信ケーブル２０を介してプログラマブルコントローラ１のＩ／Ｏ通信ユニット１２に接続される。また、デジタル信号出力ユニット２２及びアナログ信号出力ユニット２３の入力端子は、バス２７を介してＩ／Ｏ通信ユニット２１に接続され、デジタル信号出力ユニット２２及びアナログ信号出力ユニット２３の出力端子は、バルブ開度調節計３に接続される。なお、デジタル信号出力ユニット２２の出力端子は、ケーブル３０を介してバルブ開度調節計３に接続される。さらに、第１アナログ信号入力ユニット２４〜第３アナログ信号入力ユニット２６の入力端子は、それぞれ配水バルブ２０２、圧力計２０３及び流量計２０４に接続される。また、第１アナログ信号入力ユニット２４〜第３アナログ信号入力ユニット２６の出力端子は、バス２７を介してＩ／Ｏ通信ユニット２１に接続される。なお、図１には示さないが、電源ユニット２８は、入出力装置２を構成する各ユニットに電気的に接続される。

Ｉ／Ｏ通信ユニット２１は、プログラマブルコントローラ１及び入出力装置２間で所定の信号を送受信する際に必要な通信デバイス等を含む通信インタフェースである。

デジタル信号出力ユニット２２には、ＣＰＵユニット１１で生成されたＣＰＵ正常信号Ｓ１が、プログラマブルコントローラ１から通信ケーブル２０、Ｉ／Ｏ通信ユニット２１及びバス２７を介して入力される。そして、デジタル信号出力ユニット２２は、入力されたＣＰＵ正常信号Ｓ１をバルブ開度調節計３に出力する。すなわち、本実施形態では、ＣＰＵ正常信号Ｓ１を入出力装置２内のデジタル信号出力ユニット２２を介して間接的にバルブ開度調節計３に入力する。

また、本実施形態では、配水バルブ制御装置１００に後述するような故障等の不具合が生じた場合、デジタル信号出力ユニット２２は、ＣＰＵ正常信号Ｓ１の出力を停止する。すなわち、本実施形態では、配水バルブ制御装置１００に不具合が生じた場合、デジタル信号出力ユニット２２は、リセットモードで動作する。

アナログ信号出力ユニット２３には、ＣＰＵユニット１１で算出された配水バルブ目標開度Ｓ２が、プログラマブルコントローラ１から通信ケーブル２０、Ｉ／Ｏ通信ユニット２１及びバス２７を介して入力される。そして、アナログ信号出力ユニット２３は、入力された配水バルブ目標開度Ｓ２をバルブ開度調節計３に出力する。

また、本実施形態では、配水バルブ制御装置１００に後述するような故障等の不具合が生じた場合、アナログ信号出力ユニット２３は、出力する配水バルブ目標開度Ｓ２を不具合発生時の配水バルブ目標開度Ｓ２に維持する。すなわち、本実施形態では、配水バルブ制御装置１００に不具合が生じた場合、アナログ信号出力ユニット２３は、ホールドモードで動作する。

第１アナログ信号入力ユニット２４は、配水バルブ２０２で計測される現在の配水バルブ開度Ｓ４（アナログ信号）を取得する。そして、第１アナログ信号入力ユニット２４は、取得した配水バルブ開度Ｓ４をバス２７、Ｉ／Ｏ通信ユニット２１及び通信ケーブル２０を介してプログラマブルコントローラ１に出力する。なお、配水バルブ２０２で計測される現在の配水バルブ開度Ｓ４は、図１に示すように、バルブ開度調節計３にも入力される。

第２アナログ信号入力ユニット２５は、圧力計２０３で計測される現在の配水圧力Ｓ５（アナログ信号）を取得する。そして、第２アナログ信号入力ユニット２５は、取得した配水圧力Ｓ５をバス２７、Ｉ／Ｏ通信ユニット２１及び通信ケーブル２０を介してプログラマブルコントローラ１に出力する。

第３アナログ信号入力ユニット２６は、流量計２０４で計測される現在の配水流量Ｓ６（アナログ信号）を取得する。そして、第３アナログ信号入力ユニット２６は、取得した配水流量Ｓ６をバス２７、Ｉ／Ｏ通信ユニット２１及び通信ケーブル２０を介してプログラマブルコントローラ１に出力する。

バルブ開度調節計３は、入出力装置２から入力されるＣＰＵ正常信号Ｓ１及び配水バルブ目標開度Ｓ２、並びに、配水バルブ２０２から入力される配水バルブ開度Ｓ４に基づいて、配水バルブ２０２に開／閉指令信号Ｓ３を出力する。本実施形態では、バルブ開度調節計３の誤動作を防止するために、バルブ開度調節計３の配水バルブ目標開度Ｓ２の取り込み動作を、ＣＰＵ正常信号Ｓ１を用いて制御する。

具体的には、バルブ開度調節計３は、ＣＰＵ正常信号Ｓ１が入力されている状態（ＯＮ状態）では配水バルブ目標開度Ｓ２を取得する。そして、バルブ開度調節計３は、取得した配水バルブ目標開度Ｓ２及び配水バルブ開度Ｓ４に基づいて、配水バルブ２０２の開度が配水バルブ目標開度Ｓ２となるように配水バルブ２０２に開／閉指令信号Ｓ３を出力する。一方、ＣＰＵ正常信号Ｓ１が停止された際（ＯＦＦ状態）には、入出力装置２からの配水バルブ目標開度Ｓ２の取得を停止する。この場合、配水バルブ２０２の配水バルブ開度は、ＣＰＵ正常信号Ｓ１の停止時の配水バルブ開度に維持される。

［配水バルブ制御装置の動作］
次に、本実施形態の配水バルブ制御装置１００の動作を説明する。最初に、正常時における配水バルブ制御装置１００の動作を説明する。

まず、第１アナログ信号入力ユニット２４、第２アナログ信号入力ユニット２５及び第３アナログ信号入力ユニット２６は、水供給路Ｐ_Ｗにおける現在の配水バルブ開度Ｓ４、配水圧力Ｓ５及び配水流量Ｓ６をそれぞれ取得する。そして、第１アナログ信号入力ユニット２４〜第３アナログ信号入力ユニット２６は、取得した配水バルブ開度Ｓ４、配水圧力Ｓ５及び配水流量Ｓ６をバス２７、入出力装置２のＩ／Ｏ通信ユニット２１、通信ケーブル２０、及び、プログラマブルコントローラ１のＩ／Ｏ通信ユニット１２を介してＣＰＵユニット１１に出力する。

次いで、ＣＰＵユニット１１は、入出力装置２から入力された配水バルブ開度Ｓ４、配水圧力Ｓ５及び配水流量Ｓ６に基づいて配水圧力を適切に制御するための演算を行い、配水バルブ目標開度Ｓ２を算出する。なお、配水バルブ目標開度Ｓ２は、配水圧力Ｓ５及び配水流量Ｓ６に基づいて算出することも可能である。しかしながら、配水バルブ２０２は、その配水バルブ開度によって流量特性が異なる場合がある。それゆえ、本実施形態では、配水バルブ開度の違いによって生じる流量特性の差を補正するために、配水バルブ開度Ｓ４を用いる。

次いで、ＣＰＵユニット１１は、算出した配水バルブ目標開度Ｓ２をプログラマブルコントローラ１のＩ／Ｏ通信ユニット１２、通信ケーブル２０、入出力装置２のＩ／Ｏ通信ユニット２１、及び、バス２７を介してアナログ信号出力ユニット２３に出力する。そして、アナログ信号出力ユニット２３は、入力された配水バルブ目標開度Ｓ２をバルブ開度調節計３に出力する。

また、この際、ＣＰＵユニット１１は、生成したＣＰＵ正常信号Ｓ１をプログラマブルコントローラ１のＩ／Ｏ通信ユニット１２、通信ケーブル２０、入出力装置２のＩ／Ｏ通信ユニット２１、及び、バス２７を介してデジタル信号出力ユニット２２に出力する。そして、デジタル信号出力ユニット２２は、入力されたＣＰＵ正常信号Ｓ１をバルブ開度調節計３に出力する。

次いで、バルブ開度調節計３は、入出力装置２から入力されるＣＰＵ正常信号Ｓ１及び配水バルブ目標開度Ｓ２、並びに、配水バルブ２０２から入力される現在の配水バルブ開度Ｓ４に基づいて配水バルブ２０２に開／閉指令信号Ｓ３を出力する。

具体的には、配水バルブ制御装置１００の正常動作時には、ＣＰＵ正常信号Ｓ１がバルブ開度調節計３に入力されているので（ＯＮ状態）、まず、バルブ開度調節計３は、アナログ信号出力ユニット２３から配水バルブ目標開度Ｓ２を取り込む。次いで、バルブ開度調節計３は、配水バルブ目標開度Ｓ２及び配水バルブ開度Ｓ４に基づいて配水バルブ２０２に開／閉指令信号Ｓ３を出力する。正常動作時には、配水バルブ制御装置１００は、このようにして配水バルブの開閉制御を行い、配水池２０１から需要家２０５への水供給路Ｐ_Ｗの配水圧力を制御する。

次に、配水バルブ制御装置１００に何らかの不具合が生じた場合の配水バルブ制御装置１００の動作を説明する。なお、ここでいう「不具合」には、配水バルブ制御装置１００内の各装置部に故障等が生じて停止した場合だけでなく、例えばオペレータがＣＰＵユニット１１を手動停止した場合も含む。

本実施形態では、配水バルブ制御装置１００に不具合が生じた場合、バルブ開度調節計３に入力するＣＰＵ正常信号Ｓ１を停止する。これにより、配水バルブ制御装置１００に何らかの不具合が生じた場合には、配水バルブ２０２の配水バルブ開度は不具合発生時の配水バルブ開度に維持され、断水を防止することができる。

また、本実施形態では、配水バルブ制御装置１００に不具合が生じた場合、より確実に、配水バルブ２０２の配水バルブ開度を不具合発生時の配水バルブ開度に維持するために、アナログ信号出力ユニット２３をホールドモードで動作させる。すなわち、本実施形態では、配水バルブ制御装置１００に不具合が生じた場合、バルブ開度調節計３に入力する配水バルブ目標開度Ｓ２を不具合発生時の値に維持する。

配水バルブ制御装置１００に何らかの不具合が生じた場合にアナログ信号出力ユニット２３をリセットモードで動作させても、配水バルブ目標開度Ｓ２がリセットされる前にＣＰＵ正常信号Ｓ１を停止すれば、配水バルブ２０２の配水バルブ開度は不具合発生時の配水バルブ開度に維持され、断水を防止することができる。しかしながら、何らかの原因で、アナログ信号出力ユニット２３のリセット動作のタイミングがＣＰＵ正常信号Ｓ１の停止動作のそれより早くなった場合、配水バルブ２０２の配水バルブ開度Ｓ４がリセットされ、配水バルブ２０２が閉じることになる。この場合、断水が発生する。

本実施形態では、上述のような問題を解消して、断水をより確実に防止するために、配水バルブ制御装置１００に何らかの不具合が生じた場合にはアナログ信号出力ユニット２３をホールドモードで動作させる。この場合、アナログ信号出力ユニット２３の不具合発生時の動作タイミングがＣＰＵ正常信号Ｓ１の停止動作のそれより早くなっても、バルブ開度調節計３には不具合発生時の配水バルブ目標開度Ｓ２が入力されるので、配水バルブ２０２の配水バルブ開度は不具合発生時の配水バルブ開度に維持される。

ここで、配水バルブ制御装置１００で発生しうる各種不具合例を挙げ、各不具合例発生時の配水バルブ制御装置１００の動作を、図面を参照しながらより具体的に説明する。

（１）動作例１
動作例１では、プログラマブルコントローラ１の電源ユニット１３に電源断が発生した際の配水バルブ制御装置１００の動作を、図２を参照しながら説明する。なお、図２は、動作例１、並びに、後述する動作例２及び３における配水バルブ制御装置１００の圧力制御の処理手順を示すフローチャートである。

プログラマブルコントローラ１の電源ユニット１３に電源断が発生する（ステップＳ１１）と、ＣＰＵユニット１１が停止する。この際、配水バルブ制御装置１００は、ＣＰＵユニット１１の停止動作に連携してプログラマブルコントローラ１及び入出力装置２間の通信動作を停止する（ステップＳ１２）。

次いで、アナログ信号出力ユニット２３は、ホールドモードで動作し、配水バルブ目標開度Ｓ２を不具合発生時の値に維持（現状維持）する（ステップＳ１３）。また、この際、デジタル信号出力ユニット２２は、リセットモードで動作し、ＣＰＵ正常信号Ｓ１の出力を停止（ＯＦＦ）する（ステップＳ１４）。なお、ステップＳ１３及びＳ１４の処理は、並行して（同時に）実施してもよいし、一方の処理ステップを実施した後に他方の処理ステップを実施してもよい。

次いで、バルブ開度調節計３は、配水バルブ目標開度Ｓ２の取り込みを停止する（ステップＳ１５）。この結果、配水バルブ２０２の配水バルブ開度は不具合発生時の配水バルブ開度に維持される。

プログラマブルコントローラ１の電源ユニット１３に電源断が発生した場合には、このようにして配水バルブ２０２の開閉制御を行う。

（２）動作例２
動作例２では、プログラマブルコントローラ１のＣＰＵユニット１１の故障停止時における配水バルブ制御装置１００の動作を、図２を参照しながら説明する。

ＣＰＵユニット１１が故障停止する（ステップＳ２１）と、配水バルブ制御装置１００は、ＣＰＵユニット１１の停止動作に連携してプログラマブルコントローラ１及び入出力装置２間の通信動作を停止する（ステップＳ１２）。その後は、上記動作例１と同様にして動作する。それゆえ、動作例２においても、ステップＳ１５で配水バルブ目標開度Ｓ２の取り込みが停止され、配水バルブ２０２の配水バルブ開度は不具合発生時の配水バルブ開度に維持される。

（３）動作例３
動作例３では、通信ケーブル２０の断線時における配水バルブ制御装置１００の動作を、図２を参照しながら説明する。

通信ケーブル２０が断線する（ステップＳ３１）と、プログラマブルコントローラ１及び入出力装置２間の通信動作が停止する（ステップＳ１２）。その後は、上記動作例１と同様にして動作する。それゆえ、動作例３においても、ステップＳ１５で配水バルブ目標開度Ｓ２の取り込みが停止され、配水バルブ２０２の配水バルブ開度は不具合発生時の配水バルブ開度に維持される。

（４）動作例４
動作例４では、入出力装置２の電源ユニット２８に電源断が発生した際の配水バルブ制御装置１００の動作を、図３を参照しながら説明する。なお、図３は、動作例４における配水バルブ制御装置１００の圧力制御の処理手順を示すフローチャートである。

入出力装置２の電源ユニット２８に電源断が発生する（ステップＳ４１）と、デジタル信号出力ユニット２２及びアナログ信号出力ユニット２３が停止する。その結果、入出力装置２は、バルブ開度調節計３への配水バルブ目標開度Ｓ２及びＣＰＵ正常信号Ｓ１の出力を停止する（ステップＳ４２）。

次いで、バルブ開度調節計３は、ＣＰＵ正常信号Ｓ１がＯＦＦするので、配水バルブ目標開度Ｓ２の取り込みを停止する（ステップＳ４３）。この結果、配水バルブ２０２の配水バルブ開度は不具合発生時の配水バルブ開度に維持される。

入出力装置２の電源ユニット２８に電源断が発生した場合には、このようにして配水バルブ２０２の開閉制御を行う。

（５）動作例５
動作例５では、ＣＰＵユニット１１を手動停止させた際の配水バルブ制御装置１００の動作を、図４を参照しながら説明する。なお、図４は、動作例５における配水バルブ制御装置１００の圧力制御の処理手順を示すフローチャートである。

オペレータがＣＰＵユニット１１を手動停止した（ステップＳ５１）場合、配水バルブ制御装置１００は、ＣＰＵユニット１１の停止動作に連携してプログラマブルコントローラ１及び入出力装置２間の通信動作を停止する（ステップＳ５２）。

次いで、アナログ信号出力ユニット２３は、ホールドモードで動作し、配水バルブ目標開度Ｓ２をＣＰＵユニット１１の停止時における値に維持する（ステップＳ５３）。また、この際、デジタル信号出力ユニット２２は、リセットモードで動作し、ＣＰＵ正常信号Ｓ１の出力を停止する（ステップＳ５４）。なお、ステップＳ５３及びＳ５４の処理は、並行して（同時に）実施してもよいし、一方の処理ステップを実施した後に他方の処理ステップを実施してもよい。

次いで、バルブ開度調節計３は、配水バルブ目標開度Ｓ２の取り込みを停止する（ステップＳ５５）。この結果、動作例５においても、上記動作例１〜４と同様に、配水バルブ２０２の配水バルブ開度はＣＰＵユニット１１の手動停止時の配水バルブ開度に維持される。

オペレータがＣＰＵユニット１１を手動停止した場合には、このようにして配水バルブ２０２の開閉制御を行う。

上記動作例１〜５で説明したように、本実施形態の配水バルブ制御装置１００では、不具合が生じた場合、バルブ開度調節計３へのＣＰＵ正常信号Ｓ１の出力を停止（ＯＦＦ）し、配水バルブ２０２の配水バルブ開度を不具合発生時の配水バルブ開度に維持する。それゆえ、本実施形態では、配水バルブ制御装置１００に不具合が生じた場合であっても、断水を防止することができ、需要家２０５への水供給を維持することができる。

また、本実施形態では、上述のように、配水バルブ制御装置１００に不具合が生じた場合、アナログ信号出力ユニット２３をホールドモードで動作させるので、より確実に、断水を防止することができる。

さらに、本実施形態の配水バルブ制御装置１００では、ＣＰＵ正常信号Ｓ１を伝達するためのケーブル３０は入出力装置２及びバルブ開度調節計３間に設けられる。それゆえ、上記比較例の配水バルブ制御装置３００に比べてケーブル３０の長さを短くすることができ、上述したプログラマブルコントローラ１及びバルブ開度調節計３間の距離の制約に関する上記問題を軽減することができる。

上記実施形態では、配水バルブ制御装置１００に不具合が生じた際に、入出力装置２内のアナログ信号出力ユニット２３をホールドモードで動作させる例を説明したが、本発明はこれに限定されない。配水バルブ制御装置１００に不具合が生じた際に、入出力装置２内のアナログ信号出力ユニット２３をリセットモードで動作させてもよい。

ただし、この場合、上述したように、デジタル信号出力ユニット２２におけるＣＰＵ正常信号Ｓ１の停止動作がアナログ信号出力ユニット２３のリセット動作より必ず先に行われるように、配水バルブ制御装置１００を構成する。これにより、アナログ信号出力ユニット２３から出力される配水バルブ目標開度Ｓ２がリセットされる前に、バルブ開度調節計３の配水バルブ目標開度Ｓ２の取り込み動作が必ず停止されるので、配水バルブ２０２の配水バルブ開度を現状の配水バルブ開度に維持することができる。

また、上記実施形態では、プログラマブルコントローラ１と入出力装置２との間を通信ケーブル２０で接続する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、通信手法に応じて、通信ケーブルの代わりに電気ケーブルを用いてもよい。ただし、通常、通信ケーブルとしてはシールド機能付きケーブルが用いられるので、耐ノイズ性の向上という観点では、上記実施形態のように、プログラマブルコントローラ１と入出力装置２との間を通信ケーブル２０で接続することが好ましい。

１…プログラマブルコントローラ、２…入出力装置、３…バルブ開度調節計、１１…ＣＰＵユニット、１２，２１…Ｉ／Ｏ通信ユニット、１３，２８…電源ユニット、２０…通信ケーブル、２２…デジタル信号出力ユニット、２３…アナログ信号出力ユニット、２４…第１アナログ信号入力ユニット、２５…第２アナログ信号入力ユニット、２６…第３アナログ信号入力ユニット、２７…バス、３０…ケーブル、１００…配水バルブ制御装置、２０１…配水池、２０２…配水バルブ、２０３…圧力計、２０４…流量計

Claims (3)

1. 第１の電源ユニットから供給される電源によって駆動され、水供給路に設けられた配水バルブの開度を調整するための目標開度、及び、正常動作していることを示す正常信号をＣＰＵユニットが生成する制御部と、
   第２の電源ユニットから供給される電源によって駆動され、前記制御部から前記目標開度及び前記正常信号が入力される信号入出力部と、
   前記信号入出力部に接続され、前記信号入出力部から前記正常信号が入力されている間は前記目標開度及び前記配水バルブの現在の開度を取得し、該取得した前記目標開度及び前記配水バルブの現在の開度に基づいて前記配水バルブを開閉制御するバルブ調節部とを備え、
   前記信号入出力部は、前記第１の電源ユニットの電源断、前記ＣＰＵユニットの故障停止、前記制御部と前記信号入出力部とを接続する通信ケーブルの断線、前記第２の電源ユニットの電源断、前記ＣＰＵユニットの手動停止のいずれかの不具合発生時に、前記バルブ調節部への前記正常信号の出力を停止して前記配水バルブの開度を該不具合発生時の開度に維持することを特徴とする配水バルブ制御装置。
2. 前記信号入出力部は、前記不具合発生時に、該不具合発生時の前記目標開度を前記バルブ調節部に出力することを特徴とする請求項１に記載の配水バルブ制御装置。
3. 前記制御部は、前記水供給路に設けられた配水バルブ、圧力計及び流量計でそれぞれ計測される開度、圧力及び流量の情報を、前記信号入出力部を介して取得し、該取得した情報に基づいて前記目標開度を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の配水バルブ制御装置。

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