JP7217941B2 - Flow control device, control method for flow control device, control program for flow control device - Google Patents
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Description
本発明は、流量制御装置、ならびにその制御方法および制御プログラムに関する。 The present invention relates to a flow control device, its control method, and control program.
流量センサで測定した流量に基づいて制御弁を調整することで、下流へ流れ出る流体の流量を設定値に調整する流量制御装置が知られている。 A flow control device is known that adjusts the flow rate of a fluid flowing downstream to a set value by adjusting a control valve based on the flow rate measured by a flow sensor.
特許文献1には、マスフローコントローラ(以下、「MFC」ともいう。)によって測定される圧力、流量、応答時間およびオーバーシュートといったデータについて、統計処理を施して長期メモリに保存する、MFCの動作の管理方法が開示されている。
特許文献1のMFCでは、動作上の状態の変化があったときに、データを保存する。動作上の状態の変化とは、例えば流量の設定値の変更である。しかしながら、設定値の変更がない場合であっても、フィードバック制御の結果として制御弁の開度が細かく制御される場合があり、例えば、MFCに供給される圧力に時間的な変化が生じる場合が該当する。特許文献1のMFCにおいては、設定値の変更とは独立して発生する制御弁の動作に関しては保存することができない。そこで、機械的な部品劣化を記録することを目的に、簡素な方法で制御弁の動作履歴を記録することができる流量制御装置が必要とされている。
The MFC of
そこで、本発明は、簡素な方法で制御弁の動作履歴を記録することを目的の1つとする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, one object of the present invention is to record the operation history of a control valve by a simple method.
上記目的を達成するため、本発明の一の観点に係る流量制御装置は、制御弁と、記憶部と、前記制御弁の動作履歴を前記記憶部に保存する動作履歴保存処理部と、を備え、前記動作履歴保存処理部は、前記制御弁の稼働時間を前記記憶部に保存する稼働時間更新部と、前記制御弁の開閉回数を前記記憶部に保存する開閉回数更新部と、前記制御弁の開度指示値の変化量の総計を前記記憶部に保存する指示値変化量更新部と、を有する。 In order to achieve the above object, a flow control device according to one aspect of the present invention includes a control valve, a storage unit, and an operation history storage processing unit that stores an operation history of the control valve in the storage unit. , the operation history storage processing unit includes an operating time updating unit that stores the operating time of the control valve in the storage unit; an opening/closing frequency update unit that stores the opening/closing frequency of the control valve in the storage unit; and an instruction value change amount updating unit that stores the total amount of change in the opening degree instruction value in the storage unit.
各フィードバックループにおいて、測定される流量に基づいて前記開度指示値を計算し、流れ出る流体の流量が設定値になるように前記制御弁の開度を制御するフィードバック制御部をさらに備え、前記指示値変化量更新部は、前記フィードバックループにおいて前記開度指示値の変化量を算出し、前記開度指示値の変化量の総計に加算するものとしてもよい。 In each feedback loop, a feedback control unit that calculates the opening instruction value based on the measured flow rate and controls the opening of the control valve so that the flow rate of the outflowing fluid reaches a set value; The value change amount updating unit may calculate the amount of change in the opening instruction value in the feedback loop, and add the calculated amount to the total amount of change in the opening instruction value.
前記指示値変化量更新部は、前記流量制御装置の起動中においてそれぞれ定期的に前記開度指示値の変化量を更新するものとしてもよい。 The instruction value change amount updating unit may periodically update the amount of change in the opening degree instruction value while the flow rate control device is being activated.
前記開閉回数更新部は、前記流量制御装置に設定される流量の設定値が0になるとき、前記開閉回数を更新するものとしてもよい。 The opening/closing frequency updating unit may update the opening/closing frequency when the set value of the flow rate set in the flow rate control device becomes zero.
前記記憶部は、揮発性メモリと不揮発性メモリを備え、前記動作履歴保存処理部は、前記開閉回数および前記開度指示値の変化量を前記揮発性メモリに書込み、前記動作履歴保存処理部は、前記揮発性メモリに保存される前記開閉回数および前記開度指示値の変化量を含む動作履歴データを、前記不揮発性メモリに書き込む保存処理部をさらに有するものとしてもよい。 The storage unit includes a volatile memory and a nonvolatile memory, the operation history storage processing unit writes the number of times of opening and closing and the amount of change in the opening instruction value to the volatile memory, and the operation history storage processing unit and a storage processing unit that writes, into the nonvolatile memory, operation history data including the number of times of opening and closing and the amount of change in the opening instruction value stored in the volatile memory.
前記指示値変化量更新部による更新処理と、前記保存処理部による保存処理は、非同期に実行されるものとしてもよい。 The update process by the instruction value change amount updater and the save process by the save processor may be executed asynchronously.
前記動作履歴保存処理部は、前記制御弁の稼働時間を前記記憶部に保存する稼働時間更新部をさらに有し、前記保存処理部は、前記稼働時間をさらに含む動作履歴データを前記不揮発性メモリに書き込むものとしてもよい。 The operation history storage processing unit further includes an operation time update unit that stores the operation time of the control valve in the storage unit, and the storage processing unit stores operation history data further including the operation time in the nonvolatile memory. may be written to
前記動作履歴データに基づいて、前記流量制御装置の損耗度を計算する損耗度計算部をさらに備えるものとしてもよい。 A wear degree calculation unit may be further provided for calculating the wear degree of the flow control device based on the operation history data.
前記損耗度計算部は、前記動作履歴データを入力とするニューラルネットワークにより構成されるものとしてもよい。 The wear degree calculation unit may be configured by a neural network that receives the operation history data.
前記制御弁は、ダイヤフラムと弁座とを備え、前記ダイヤフラムが前記弁座に対して開閉することにより流体の流量を調整するものであってもよい。 The control valve may include a diaphragm and a valve seat, and may adjust the flow rate of fluid by opening and closing the diaphragm with respect to the valve seat.
上記目的を達成するため、本発明の別の観点に係る流量制御装置の制御方法は、制御弁と、記憶部と、を備える流量制御装置の制御方法であって、前記制御弁の稼働時間を前記記憶部に保存する稼働時間更新ステップと、前記制御弁の開閉回数を前記記憶部に保存する開閉回数更新ステップと、前記制御弁の開度指示値の変化量の総計を前記記憶部に保存する指示値変化量更新ステップと、を含む。 In order to achieve the above object, a control method for a flow rate control device according to another aspect of the present invention is a control method for a flow rate control device comprising a control valve and a storage unit, wherein the operation time of the control valve is an operating time update step of storing in the storage unit; an opening/closing count updating step of storing the number of opening/closing times of the control valve in the storage unit; and an instruction value change amount update step.
前記記憶部は、揮発性メモリと不揮発性メモリを備え、前記開閉回数更新ステップおよび前記指示値変化量更新ステップは、前記開閉回数および前記開度指示値の変化量をそれぞれ前記揮発性メモリに書込むステップであり、前記揮発性メモリに保存されている前記開閉回数および前記開度指示値の変化量を、前記不揮発性メモリに書き込む保存処理ステップをさらに含み、前記指示値変化量更新ステップおよび前記保存処理ステップは、非同期に実行されるものとしてもよい。 The storage unit includes a volatile memory and a nonvolatile memory, and the step of updating the number of times of opening and closing and the amount of change in the indicated value are updated in the volatile memory, respectively. further comprising a storage processing step of writing the number of times of opening and closing and the amount of change in the opening instruction value stored in the volatile memory into the nonvolatile memory; The save processing step may be performed asynchronously.
上記目的を達成するため、本発明のさらに別の観点に係る流量制御装置の制御プログラムは、制御弁と、記憶部と、を備える流量制御装置の制御プログラムであって、前記制御弁の稼働時間を前記記憶部に保存する稼働時間更新命令と、前記制御弁の開閉回数を前記記憶部に保存する開閉回数更新命令と、前記制御弁の開度指示値の変化量の総計を前記記憶部に保存する指示値変化量更新命令と、をコンピュータに実行させる。
なお、コンピュータプログラムは、インターネット等のネットワークを介したダウンロードによって提供したり、CD-ROMなどのコンピュータが読取可能な各種の記録媒体に記録して提供したりすることができる。
In order to achieve the above object, a control program for a flow rate control device according to still another aspect of the present invention is a control program for a flow rate control device comprising a control valve and a storage unit, the operating time of the control valve an operating time update command for storing the number of times of opening and closing of the control valve in the storage unit; The computer is caused to execute an instruction to update the amount of change in the indicated value to be stored.
The computer program can be provided by downloading via a network such as the Internet, or can be provided by being recorded on various computer-readable recording media such as a CD-ROM.
本発明によれば、簡素な方法で制御弁の動作履歴を記録することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the operation history of a control valve can be recorded by a simple method.
以下、本発明にかかる流量制御装置ならびにその制御方法および制御プログラムの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a flow rate control device, a control method thereof, and a control program according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に示すように、流量制御装置1は、バルブボディ101、流量センサ102、変換部103、制御部104、および制御弁105を備える。流量制御装置1は、マスフローコントローラ(「MFC」ともいう。)とも呼ばれる装置である。
As shown in FIG. 1 , the
バルブボディ101は、上流流路101aおよび下流流路101bを画定する略筒状の部材である。上流流路101aの上流側および下流流路101bの下流側は、制御対象の流体が流れる管や流路ブロックにそれぞれ接続されている。
The
上流流路101aは、上流側から流体から流入する流路である。上流流路101aは途中で、流量センサ102を通る流路とバイパス流路101cとに分岐した後に合流し、制御弁105へと流出する。制御弁105は、ダイヤフラム110と、ダイヤフラム110に対向する弁座112を有する。ダイヤフラム110と弁座112の間の空間は上流流路101aと下流流路101bとの間を連通する空間となっている。ダイヤフラム110をアクチュエータ111により変形させることで、ダイヤフラム110が弁座112に対して開閉することにより流体の流量が調整可能である。図1においてアクチュエータ111の内部構造は図示省略しているが、制御弁105は、例えば金属製ダイヤフラムを、アクチュエータ111内部のピエゾ素子(ピエゾアクチュエータ)を用いて開閉するピエゾ素子駆動型制御弁である。
The
下流流路101bは、上流側から制御弁105により流量制御された流体が流入し、流量制御装置1の下流側に流出するように構成されている。
バイパス流路101cは、流体が層流になる程度に細い流路が多数並列になった構造の層流素子を有する流路である。本実施例では、エッチング加工により溝が掘られた板(バイパスシート)を複数枚積み重ねることによって層流素子が構成されている。
The
The
流量センサ102は、センサチューブ102aに流れる流体の流量を計測するセンサである。流量センサ102は、例えばセンサチューブ102aの上流および下流に発熱抵抗体102b、102cを有していて、発熱抵抗体102b、102cの温度の違いに基づいて、センサチューブ102aに流れる流体の流量を電圧に変換する。バイパス流路101cに流れる流量とセンサチューブ102aに流れる流量の割合は既知であるので、センサチューブ102aに流れる流量を計測することにより、上流流路101aの流量を算出することができる。流量センサ102は、流量が増加してくると出力値が飽和するため、計測可能な流量の範囲は限られているが、バイパス流路101cを調整することで、上流流路101aの流量、つまり流量制御装置1として計測可能な流量の範囲、を調節する事ができる。
The
変換部103は、流量設定値を流量センサ102の出力値と比較可能な状態に変換した上で、流量センサ102の出力値と共に制御部104に出力する機能部である。変換部103は、流量センサ102の出力値を整流および増幅したり、ノイズ除去のために出力値にローパスフィルタをかけたりしてもよい。変換部103は、流量設定値に対して、流体の種類に応じた差異、および流量制御装置1の個体差等により生じる測定誤差を補正した上で、センサ出力目標値として制御部104に出力する。
The
制御部104は、流量センサ102の出力値と、センサ出力目標値とを比較し、比較の結果に基づいて制御弁105を制御する機能部である。
The
制御部104は、例えばフィードバック制御を行うことにより、下流流路101bから排出される流量が流量設定値となるように、制御弁105の開度を制御する。制御部104は、CPU、メモリM、A/Dコンバータ等を内蔵している。制御部104は、後述する動作を実行するように構成されたコンピュータプログラムを含んでいてよく、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせによって実現され得る。
The
図2を用いて、制御部104が有する、制御弁105の動作履歴を保存する構成について説明する。制御部104は、フィードバック制御部11、動作履歴保存処理部12、損耗度計算部13、および記憶部20を備える。なお、本実施形態においては、制御弁105に隣接して配置される1個の筐体内に全ての機能部が格納されているように説明しているが、本発明の技術的範囲はこれに限られない。流量制御装置1は、機構部と計算部とを含む、複数の装置が接続されるシステムを含む概念である。例えば、一部又は全部の機能部が、制御弁105とは物理的に離間して配置されていて、有線又は無線で接続されていてもよい。
A configuration of the
記憶部20は、揮発性メモリ21および不揮発性メモリ22を有する。揮発性メモリ21は、高速にアクセスできる記憶部であり、例えばレジスタードメモリ等のDRAMにより構成されている。不揮発性メモリ22は、例えばフラッシュメモリ等、電源を入り切りした場合にも記録データを保持する記憶部である。不揮発性メモリ22への保存処理は、例えば1回につき5ms程度を要し、揮発性メモリ21と比較して時間を要する。 Storage unit 20 has volatile memory 21 and nonvolatile memory 22 . The volatile memory 21 is a storage unit that can be accessed at high speed, and is composed of a DRAM such as a registered memory, for example. The nonvolatile memory 22 is a storage unit such as a flash memory that retains recorded data even when the power is turned on and off. The storage process in the nonvolatile memory 22 requires, for example, about 5 ms each time, which is longer than that in the volatile memory 21 .
フィードバック制御部11は、測定される流量に基づいて、下流へ流れ出る流体の流量が設定値になるように前記制御弁の開度をフィードバック制御する機能部である。フィードバック制御部11は、各フィードバックループにおいて、測定される流量に基づいて開度指示値を計算する。 The feedback control unit 11 is a functional unit that feedback-controls the opening degree of the control valve based on the measured flow rate so that the flow rate of the fluid flowing downstream reaches a set value. The feedback control unit 11 calculates the opening instruction value based on the measured flow rate in each feedback loop.
動作履歴保存処理部12は、制御弁の動作履歴を更新して保存する機能部である。動作履歴保存処理部12は、稼働時間更新部121、開閉回数更新部122、指示値変化量更新部123および保存処理部124を有する。 The operation history storage processing unit 12 is a functional unit that updates and stores the operation history of the control valve. The operation history storage processing unit 12 has an operating time updating unit 121 , an opening/closing number updating unit 122 , an indicated value change amount updating unit 123 and a storage processing unit 124 .
稼働時間更新部121は、制御弁105の稼働時間を更新して揮発性メモリ21に保存する機能部である。稼働時間は、通電される部品の寿命に対応する。また、稼働時間は、特に制御部104に搭載されるコンデンサ等の電気回路を含む、機械的動作に関係のない部品の寿命の指標である。
The operating time update unit 121 is a functional unit that updates the operating time of the
開閉回数更新部122は、制御弁105の開閉回数を更新して揮発性メモリ21に保存する機能部である。開閉回数更新部122は、流量制御装置1が流量設定値を変更するコマンドを受信し、制御弁105が閉じられるコマンドであるとき、閉になった回数の計数を行う。開閉回数、特に閉になった回数は、バルブが閉じられ、ダイヤフラム110が弁座112に着座する時の衝撃の指標である。
The opening/closing frequency update unit 122 is a functional unit that updates the opening/closing frequency of the
指示値変化量更新部123は、制御弁105の開度指示値の変化量の総計を更新して揮発性メモリ21に保存する機能部である。指示値変化量更新部123は、開度指示値の変化量を算出して総和を記録する。より具体的には、指示値変化量更新部123は、フィードバック制御部11により計算される開度指示値と、直前の開度指示値との差の絶対値を算出し、開度指示値の変化量の総計に加算する。開度指示値を示す制御部104からの伝達信号は、例えば電圧であり、さらに電流に変換されてアクチュエータ111を駆動してもよい。開度指示値の変化量は、ダイヤフラムの変形の総量の指標である。すなわち、連続的な金属の変形に起因する金属体の寿命に対応する。
The instruction value change amount updating unit 123 is a functional unit that updates the total amount of change in the opening degree instruction value of the
稼働時間更新部121、開閉回数更新部122および指示値変化量更新部123によりそれぞれ取得される稼働時間、開閉回数および開度指示値の変化量の総計は、流量制御装置1の動作履歴である。稼働時間、開閉回数、および開度指示値の変化量を少なくとも含むデータ群を、動作履歴データともよぶ。
The operating time, the number of times of opening and closing, and the total amount of change in the opening instruction value obtained by the operating time updating unit 121, the opening/closing number updating unit 122, and the instruction value change amount updating unit 123 are the operation history of the
保存処理部124は、揮発性メモリ21に保存される動作履歴データを、不揮発性メモリ22に書き込む機能部である。動作履歴データを定期的に不揮発性メモリ22に保存する構成によれば、流量制御装置1の電源が突如オフになっても、データを保持することができる。
The storage processing unit 124 is a functional unit that writes the operation history data stored in the volatile memory 21 to the nonvolatile memory 22 . According to the configuration in which the operation history data is periodically stored in the nonvolatile memory 22, the data can be retained even if the power supply of the
不揮発性メモリ22への保存処理は、揮発性メモリ21よりも時間を要する。保存処理の所要時間は、一般的なマイコンのデータフラッシュ特性において、例えば5ms程度である。したがって、稼働時間更新部121、開閉回数更新部122および指示値変化量更新部123は各処理においては揮発性メモリ21に一時保存した上で、保存処理部124による定期的な割込処理により不揮発性メモリ22へ再保存する。この構成によれば、開閉回数更新部122および指示値変化量更新部123による処理の応答時間に影響を与えずに、不揮発性メモリへの保存処理を実現できる。また、不揮発性メモリとして典型的なフラッシュメモリは書き換え可能回数が比較的少ないが、この構成によれば不揮発性メモリ22への保存処理の頻度を下げることができ、不揮発性メモリ22の使用可能な時間を延ばす事ができる。 The saving process to the nonvolatile memory 22 requires more time than the volatile memory 21 . The time required for the saving process is, for example, about 5 ms in the data flash characteristics of general microcomputers. Therefore, the operating time update unit 121, the opening/closing number update unit 122, and the indicated value change amount update unit 123 are temporarily stored in the volatile memory 21 in each process, and then non-volatile by periodic interrupt processing by the storage processing unit 124. The data is stored again in the property memory 22 . According to this configuration, the saving process to the non-volatile memory can be realized without affecting the response time of the process by the open/close count updating unit 122 and the instruction value change amount updating unit 123 . In addition, flash memory, which is typical as a nonvolatile memory, has a relatively small number of rewritable times. You can extend the time.
損耗度計算部13は、動作履歴データに基づいて、流量制御装置1の損耗度を計算する機能部である。稼働時間、開閉回数、および開度指示値の変化量は、いずれも値が大きいほど損耗度が大きいことを示す。稼働時間、開閉回数、および開度指示値の変化量は、上述したように、それぞれ制御部104およびダイヤフラム110における異なる故障モードに対応する指標であり、かつそれぞれの指標が複合的に別の故障モードに影響を及ぼす。例えば、電気回路の寿命は、動作時間に加えて、開度指示値の変化量と相関のあるアクチュエータ111への供給電力量にも依存する。また、開度指示値の変化量はある値から下では閉め切り力を増加させるだけでダイヤフラム110の変形をおこさない領域があり、ダイヤフラム110の損耗度は、開度指示値の変化量だけではなく開閉回数についても考慮する事が望ましい。したがって、複数の指標を組み合わせて損耗度を計算することで、流量制御装置1の損耗度を精度良く評価することができる。特に本実施形態において採用する3個の指標は、電気的負荷および物理的負荷を考慮して損耗度を精度良く計算することができる。
The wear degree calculator 13 is a functional unit that calculates the wear degree of the
稼働時間、開閉回数、および開度指示値の変化量は、それぞれ積算値で構成される1個の値である。すなわち、過去の値の履歴を複数保持する必要がないため、データ量が小さく、揮発性メモリ21および不揮発性メモリ22に短時間で記憶させることができる。 The operating time, the number of times of opening and closing, and the amount of change in the opening degree indication value are each a single value composed of an integrated value. That is, since it is not necessary to hold a plurality of histories of past values, the amount of data is small and can be stored in the volatile memory 21 and the nonvolatile memory 22 in a short period of time.
損耗度計算部13は、動作履歴データを入力とするニューラルネットワークにより構成されている。ニューラルネットワークのパラメータは統計データから計算され、あらかじめ格納されている。この教師データは、異なる稼働シーケンス下に置かれた流量制御装置1に対して故障発生率を求めたり、フィードバック制御における制御対象システムの応答特性の製造時からの変化量を求めたりすることによって、統計的に作成される。流量制御装置1の内部には、これらの教師データによって学習された学習済みモデルが搭載されている。損耗度計算部13は、損耗度算出の命令に基づいて、この学習済みモデルを用いたニューラルネットワークにより、動作履歴データから損耗度を計算する。
The wear degree calculator 13 is composed of a neural network that receives operation history data. Neural network parameters are calculated from statistical data and pre-stored. This teaching data is obtained by obtaining the failure rate for the
損耗度計算部13は、適宜の通信手段を有していて、通信手段を介して算出される損耗度を外部機器に出力可能である。外部機器は、損耗度の指標を表示してもよい。また、損耗度計算部13は、損耗度に基づいて、各部品の交換頻度が妥当かどうかの検証を行ったり、交換時期が近いかどうかの判定を行って使用者に通知する機能を有していてもよい。また、損耗度計算部13は、損耗度が所定の条件を満たすか判定し、当該条件を満たすとき、外部機器に出力する機能を有していてもよい。 The wear degree calculator 13 has appropriate communication means, and can output the calculated wear degree to an external device via the communication means. The external device may display an indicator of wear and tear. The wear degree calculation unit 13 also has a function of verifying whether or not the replacement frequency of each part is appropriate based on the wear degree, and determining whether the replacement time is near and notifying the user. may be Further, the wear degree calculator 13 may have a function of determining whether the wear degree satisfies a predetermined condition and outputting to an external device when the wear degree satisfies the predetermined condition.
●動作履歴データを不揮発性メモリに保存するフローチャート
図3(a)に示すように、流量設定値の変更処理S10は、流量設定値を変更するコマンドを受信することで開始される(S11)。次いで、現在設定されている流量設定値が0以外であって、新たに設定される流量設定値が0であるか否かを判定する(S12)。流量設定値が0以外から0に変更される場合、閉回数Nに1を加算する(S13)。流量設定値が0以外から0に変更されることは、制御弁105を閉じることを意味するためである。次いで、流量設定値を新に設定される値に更新する(S14)。ステップS13は、開閉回数更新部122による開閉回数更新処理に相当する。
Flowchart for Storing Operation History Data in Non-Volatile Memory As shown in FIG. 3A, the flow set value change process S10 is started by receiving a command to change the flow set value (S11). Next, it is determined whether or not the currently set flow rate set value is other than 0 and the newly set flow rate set value is 0 (S12). When the flow rate set value is changed from other than 0 to 0, 1 is added to the closing number N (S13). This is because changing the flow rate set value from other than 0 to 0 means closing the
図3(b)に示すように、フィードバックループS20は、一定時間ごと、例えば1msごとに実行されるループ処理である。まず、計測される流量と流量設定値との値に基づいて新たな開度指示値が決定される、フィードバック処理が行われる(S21)。次いで、S21で決定される新たな開度指示値と、直前の開度指示値との差の絶対値を算出し、開度指示値の変化量の総計Vchに加算する(S22)。ステップS22は、指示値変化量更新部123による更新処理に相当する。 As shown in FIG. 3(b), the feedback loop S20 is a loop process that is executed at fixed time intervals, for example, at intervals of 1 ms. First, a feedback process is performed in which a new opening instruction value is determined based on the measured flow rate and the flow rate set value (S21). Next, the absolute value of the difference between the new opening instruction value determined in S21 and the previous opening instruction value is calculated, and added to the total Vch of the amount of change in the opening instruction value (S22). Step S<b>22 corresponds to update processing by the instruction value change amount update unit 123 .
図3(c)に示すように、保存処理S30は、フィードバックループS20よりも長い間隔で、一定時間ごと、例えば10分ごとに実行されるループ処理である。まず、稼働時間tを更新する(S31)。次いで、開度指示値の変化量の総計Vch、稼働時間t、および閉回数Nを不揮発性メモリ22に保存する(S32)。なお、ステップS32の所要時間は数msを要する。ステップS32は、保存処理部124による保存処理に相当する。 As shown in FIG. 3C, the saving process S30 is a loop process that is executed at intervals longer than the feedback loop S20, for example, every 10 minutes. First, the operating time t is updated (S31). Next, the total Vch of the amount of change in the opening degree indication value, the operating time t, and the number of closing times N are stored in the nonvolatile memory 22 (S32). Note that the time required for step S32 is several milliseconds. Step S<b>32 corresponds to saving processing by the saving processing unit 124 .
なお、本実施形態においては、稼働時間の記録を保存処理S30において行う。保存処理S30はフィードバックループS20に比べて実行間隔が大きいため、電源がオフされるときに保存が間に合わなかった時間データ損失が存在し得る。しかしながら、損失される時間データは10分未満であり、流量制御装置1の寿命に対して十分小さく、無視できる量である。
Note that, in the present embodiment, the operating time is recorded in the saving process S30. Since the saving process S30 has a longer execution interval than the feedback loop S20, data may be lost when saving is not done in time when the power is turned off. However, the time data lost is less than 10 minutes, which is small enough for the life of the
稼働時間更新部121および指示値変化量更新部123は、流量制御装置1の起動中においてそれぞれ定期的に稼働時間および開度指示値の変化量を更新する。稼働時間の更新は、約10分ごと、開度指示値の変化量の更新は、約1msごとである。このように、流量制御装置1の起動中に常に定期的に動作履歴データを更新する構成によれば、例えば流量設定値が変更になったときのみ動作履歴を記憶する構成と比較して、測定したい対象の特性に応じた的確な頻度で動作履歴を保存することができる。
The operating time update unit 121 and the instruction value change amount update unit 123 periodically update the operation time and the amount of change in the opening degree instruction value, respectively, while the
指示値変化量更新部123による指示値変化量更新処理S22と、保存処理部124による保存処理S32は、非同期に実行される。開閉回数更新処理S13は、指示値変化量更新処理S22および保存処理S32とは非同期に実行される。言い換えれば、開閉回数更新処理S13、指示値変化量更新処理S22および保存処理S32をそれぞれ含む変更処理S10、フィードバックループS20および保存処理S30は、マルチスレッド処理により実行される。これら3種類の処理系列は、それぞれ別の割込処理により処理され、複数のスレッドを切り替えながらプログラムを実行する。 The instruction value change amount updating process S22 by the instruction value change amount updating unit 123 and the saving process S32 by the saving processing unit 124 are executed asynchronously. The opening/closing count update process S13 is executed asynchronously with the instruction value change amount update process S22 and the save process S32. In other words, the change processing S10, the feedback loop S20, and the storage processing S30 including the opening/closing count update processing S13, the instruction value change amount update processing S22, and the storage processing S32, respectively, are executed by multithread processing. These three types of processing series are processed by separate interrupt processing, and the program is executed while switching between a plurality of threads.
なお、流量設定値の受信処理や保存処理は、ポーリングで処理されていてもよい。また、FPGA等を用いて並列処理が可能な回路ブロックを構成してもよい。 Note that the reception processing and storage processing of the flow rate setting value may be processed by polling. Moreover, a circuit block capable of parallel processing may be configured using an FPGA or the like.
なお、電源投入時には、開度指示値の変化量の総計Vch、稼働時間t、および閉回数Nを不揮発性メモリ22から読みだして揮発性メモリ21に配置した後に、流量設定値の変更処理S10、フィードバックループS20および保存処理S30を許可する処理を行い、各処理を開始する。 When the power is turned on, the total Vch of the amount of change in the opening instruction value, the operating time t, and the number of closing times N are read from the nonvolatile memory 22 and stored in the volatile memory 21, and then the flow rate setting value change processing S10. , processing for permitting the feedback loop S20 and the saving processing S30, and each processing is started.
このように、本発明にかかる流量制御装置によれば、簡素な方法で制御弁の動作履歴を記録することができる。 Thus, according to the flow rate control device of the present invention, the operation history of the control valve can be recorded by a simple method.
また、本発明にかかる流量制御装置によれば、開度指示値の変化量の積算値を算出することにより、ダイヤフラムの変形に寄与する指標を取得することができる。 Further, according to the flow rate control device of the present invention, it is possible to obtain an index that contributes to the deformation of the diaphragm by calculating the integrated value of the amount of change in the opening instruction value.
さらに、本発明にかかる流量制御装置によれば、流量制御装置1の起動中に常に定期的に動作履歴データを更新する構成によれば、例えば流量設定値が変更になったときのみ動作履歴を記憶する構成と比較して、高頻度で精確な動作履歴を保存することができる。
Furthermore, according to the flow control device of the present invention, according to the configuration in which the operation history data is regularly updated while the
さらに、本発明にかかる流量制御装置によれば、流量の設定値が0になるときに開閉回数を更新するため、閉回数の回数を効率よく確実に計数することができる。 Furthermore, according to the flow rate control device of the present invention, since the number of times of opening and closing is updated when the set value of the flow rate becomes 0, the number of times of closing can be counted efficiently and reliably.
さらにまた、本発明にかかる流量制御装置によれば、指示値変化量の更新処理とは非同期に、動作履歴データを不揮発性メモリに書き込む処理を行うことができる。したがって、不揮発性メモリへの保存処理に要する時間が、フィードバックループの応答性に影響を与えることを回避することができる。また、不揮発性メモリに動作履歴データを保持するため、電源を入り切りした場合にも、以前の動作履歴を引き継いで記録を継続することができる。 Furthermore, according to the flow rate control device of the present invention, the process of writing the operation history data to the nonvolatile memory can be performed asynchronously with the process of updating the amount of change in the indicated value. Therefore, it is possible to avoid the time required for the storage process in the nonvolatile memory from affecting the responsiveness of the feedback loop. In addition, since the operation history data is held in the nonvolatile memory, even when the power is turned on and off, the previous operation history can be handed over and recording can be continued.
さらにまた、本発明にかかる流量制御装置によれば、動作履歴データに基づいて損耗度を計算することで、ダイヤフラムの損耗の程度を正確に算出することができる。また、動作履歴データには複数の指標が含まれているので、複数の指標を複合的に考慮して損耗度を算出することができる。 Furthermore, according to the flow rate control device of the present invention, the degree of wear of the diaphragm can be accurately calculated by calculating the degree of wear based on the operation history data. In addition, since the operation history data includes a plurality of indices, it is possible to calculate the degree of wear by considering the plurality of indices in combination.
さらにまた、本発明にかかる流量制御装置によれば、ニューラルネットワークを用いて損耗度を計算することで、ダイヤフラムの損耗の程度をより正確に算出することができる。 Furthermore, according to the flow rate control device of the present invention, by calculating the degree of wear using a neural network, the degree of wear of the diaphragm can be calculated more accurately.
1 流量制御装置
104 制御部
11 制御部(フィードバック制御部)
12 動作履歴保存処理部
121 稼働時間更新部
122 開閉回数更新部
123 指示値変化量更新部
124 保存処理部
20 記憶部
21 揮発性メモリ
22 不揮発性メモリ
1 flow
12 Operation history storage processing unit 121 Operating time update unit 122 Switching times update unit 123 Indicated value change amount update unit 124 Storage processing unit 20 Storage unit 21 Volatile memory 22 Non-volatile memory
Claims (13)
記憶部と、
前記制御弁の動作履歴を前記記憶部に保存する動作履歴保存処理部と、
を備え、
前記動作履歴保存処理部は、
前記制御弁の開閉回数を前記記憶部に保存する開閉回数更新部と、
前記制御弁の開度指示値の変化量の総計を積算して前記記憶部に保存する指示値変化量更新部と、
を有する、
流量制御装置。 a control valve;
a storage unit;
an operation history storage processing unit that stores an operation history of the control valve in the storage unit;
with
The operation history storage processing unit
an opening/closing frequency updating unit that stores the opening/closing frequency of the control valve in the storage unit;
an instruction value change amount updating unit that integrates a total amount of change in the opening degree instruction value of the control valve and stores the amount in the storage unit;
having
Flow controller.
前記指示値変化量更新部は、前記フィードバックループにおいて前記開度指示値の変化量を算出し、前記開度指示値の変化量の総計に加算する、
請求項1記載の流量制御装置。 In each feedback loop, further comprising a feedback control unit that calculates the opening degree indication value based on the measured flow rate and controls the opening degree of the control valve so that the flow rate of the outflowing fluid becomes a set value;
The instruction value change amount updating unit calculates the amount of change in the opening instruction value in the feedback loop and adds it to the total amount of change in the opening instruction value.
The flow control device according to claim 1.
請求項1又は2記載の流量制御装置。 The instruction value change amount updating unit periodically updates the amount of change in the opening degree instruction value while the flow rate control device is running.
The flow control device according to claim 1 or 2.
請求項1乃至3のいずれかに記載の流量制御装置。 The opening/closing frequency update unit updates the opening/closing frequency when the set value of the flow rate set in the flow rate control device becomes 0.
The flow control device according to any one of claims 1 to 3.
前記開閉回数更新部および前記指示値変化量更新部は、前記開閉回数および前記開度指示値の変化量をそれぞれ前記揮発性メモリに書込み、
前記動作履歴保存処理部は、前記揮発性メモリに保存されている前記開閉回数および前記開度指示値の変化量を、前記不揮発性メモリに書き込む保存処理部をさらに有する、
請求項1乃至4のいずれかに記載の流量制御装置。 The storage unit includes a volatile memory and a nonvolatile memory,
The opening/closing number update unit and the instruction value change amount update unit write the opening/closing number of times and the amount of change in the opening instruction value to the volatile memory, respectively;
The operation history storage processing unit further includes a storage processing unit that writes, into the nonvolatile memory, the opening/closing count and the amount of change in the opening instruction value stored in the volatile memory.
The flow control device according to any one of claims 1 to 4.
請求項5に記載の流量制御装置。 The updating process by the instruction value change amount updating unit and the saving process by the saving processing unit are performed asynchronously.
The flow control device according to claim 5.
前記制御弁の稼働時間を前記記憶部に保存する稼働時間更新部をさらに有し、
前記保存処理部は、前記稼働時間をさらに含む動作履歴を前記不揮発性メモリに書き込む、
請求項5又は6記載の流量制御装置。 The operation history storage processing unit
further comprising an operating time update unit that stores the operating time of the control valve in the storage unit;
wherein the storage processing unit writes an operation history further including the operating time to the nonvolatile memory;
The flow control device according to claim 5 or 6.
請求項1乃至7のいずれかに記載の流量制御装置。 Further comprising a wear degree calculation unit that calculates the wear degree of the flow control device based on the operation history,
The flow control device according to any one of claims 1 to 7.
請求項8記載の流量制御装置。 The wear degree calculation unit is configured by a neural network that receives the operation history as input,
The flow control device according to claim 8.
請求項1乃至9のいずれかに記載の流量制御装置。 The control valve comprises a diaphragm and a valve seat, and the diaphragm adjusts the flow rate of the fluid by opening and closing with respect to the valve seat.
The flow control device according to any one of claims 1 to 9.
記憶部と、
を備える流量制御装置の制御方法であって、
前記制御弁の開閉回数を前記記憶部に保存する開閉回数更新ステップと、
前記制御弁の開度指示値の変化量の総計を積算して前記記憶部に保存する指示値変化量更新ステップと、
を含む、
流量制御装置の制御方法。 a control valve;
a storage unit;
A control method for a flow control device comprising
an opening/closing count update step of storing the opening/closing count of the control valve in the storage unit;
an instruction value change amount update step of accumulating a total amount of change in the opening degree instruction value of the control valve and storing the amount in the storage unit;
including,
A control method for a flow control device.
前記開閉回数更新ステップおよび前記指示値変化量更新ステップは、前記開閉回数および前記開度指示値の変化量をそれぞれ前記揮発性メモリに書込むステップであり、
前記揮発性メモリに保存されている前記開閉回数および前記開度指示値の変化量を、前記不揮発性メモリに書き込む保存処理ステップをさらに含み、
前記指示値変化量更新ステップおよび前記保存処理ステップは、非同期に実行される、
請求項11記載の流量制御装置の制御方法。 The storage unit includes a volatile memory and a nonvolatile memory,
The step of updating the number of times of opening and closing and the step of updating the amount of change in the indicated value are steps of writing the number of times of opening and closing and the amount of change in the indicated value of opening to the volatile memory, respectively;
further comprising a storage processing step of writing the number of times of opening and closing and the amount of change in the opening instruction value stored in the volatile memory into the nonvolatile memory;
The instruction value change amount update step and the storage processing step are performed asynchronously,
The control method of the flow control device according to claim 11.
記憶部と、
を備える流量制御装置の制御プログラムであって、
前記制御弁の開閉回数を前記記憶部に保存する開閉回数更新命令と、
前記制御弁の開度指示値の変化量の総計を積算して前記記憶部に保存する指示値変化量更新命令と、
をコンピュータに実行させる、
流量制御装置の制御プログラム。 a control valve;
a storage unit;
A control program for a flow control device comprising
an open/close count update command for storing the open/close count of the control valve in the storage unit;
an instruction value change amount update command for accumulating a total amount of change in the opening degree instruction value of the control valve and storing the amount in the storage unit;
cause the computer to run
Control program for flow controller.
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Family Cites Families (3)
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JPH08263131A (en) * | 1995-03-27 | 1996-10-11 | Hitachi Ltd | Device and method for diagnosing plant deterioration |
JP5473463B2 (en) * | 2009-08-07 | 2014-04-16 | 株式会社日立製作所 | Plant maintenance information distribution system |
JP6682411B2 (en) * | 2016-09-16 | 2020-04-15 | 横河電機株式会社 | Plant status display device, plant status display system, and plant status display method |
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