JPH02276955A - プロセス分析計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はプロセス分析計にかかり、詳しくは、各種プロ
セスにおける試料のｐＨ値等を測定してその化学的分析
を行なうプロセス分析計に関する。

（従来の技術） 従来、この種のプロセス分析計は連続測定を行なうのが
一般的である。この場合、測定用電極等を備えた検出部
は試料中に常時浸漬されているため汚れ易く、この汚れ
に起因して測定値に誤差を生じることがある。

このような検出部の汚れを除去して常に正確な測定値を
得るためには、検出部を定期的に洗浄し、かつ橿準液校
正等を行なう保守作業が必要になる。

しかるに、保守作業の間には測定値が試料本来の値を示
さないため、その時の測定値を自動運転されているプロ
セスの制御系にそのまま伝送してしまうと、プロセスが
誤って制御されてしまうという問題がある。

これを防止するため、保守作業中に、 ■プロセスの自動運転を停止し、手動運転を行なう。

■測定値に基づいてプロセスを制御するための信号をキ
ャンセルする。

■測定値の代わりに制御系が働かないようなダミー信号
を制御系に向けて出力する。

■保守作業に入る直前の測定値（直前値）が現在のプロ
セスの状態を最も代表しているとの前提に基づき、前記
直前値を一定期間ホールドして出力する。

等の方法が採られている。

このうち、■の方法によるプロセス分析計の主要部の構
成を第６図に示す。

すなわち第６図において、１はｐＨ等の副室用電極から
なる検出部、２は検出部１による測定値を増幅する電圧
／電圧変換部（以下、Ｖ／Ｖ変換部という）、３はアナ
ログ／ディジタル変換部（以下、Ａ／Ｄ変換部という）
、４１は零校正やスパン校正、温度補償や測定値の表示
等を行なう信号処理部、４２は検出部１の洗浄等を行な
う直前の信号処理部４１の出力をホールドする直前値ホ
ールド手段、４３は直前値ホールド手段４２へのホール
ド指令や後述する信号切換部４４への切換指令及びコン
トローラ７への作動指令を出力するタイマ、４４はタイ
マ４３からの切換指令により信号処理部４１からの測定
値（瞬時値）と直前値ホールド手段４２からの直前値と
を切り換えて出力する信号切換部、５はディジタル／ア
ナログ変換部（以下、Ｄ／Ａ変換部という）、６は電圧
信号を電流信号に変換して図示されていない受信器に伝
送するための電圧／電流変換部（以下、Ｖ／Ｉ変換部と
いう）、７はタイマ４３からの作動指令により駆動され
るコントローラ、８は検出部１の自動洗浄や自動校正を
行なう洗浄／校正手段である。

なお、前記信号処理部４１．直前値ホールド手段４２、
タイマ４３及び信号切換部４４は全体としてディジタル
処理部４を構成しており、かかるディジタル処理部４は
例えばマイクロコンピュータ等によって構成されている
。

このようなプロセス分析計では、例えばコントローラ７
及び洗浄／校正手段８によって検出部１を定期的に自動
洗浄する場合、この洗浄期間中には直前値ホールド手段
４２によりホールドされた直前値が信号切換部４４を介
して制御系に送られ、この直前値に基づいてプロセスの
・制御が行なわれている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、第７図に示すように、プロセスにおける
何等かの原因により測定値（瞬時値）が大きく変化した
時点ｔ０で上記ホールドがかけられると、その直後に測
定値が正常値に復帰したとしても、期間Δｔｈにわたっ
てホールドされた直前値Ｐ工に基づいてプロセスの制御
が行なわれる。

このため、直前値Ｐ工を是正するように試薬等が注入さ
れる結果、ホールド解除後の測定値はＰ□′に示すよう
に大幅に変化してしまい、制御が大きく乱れてしまうと
いう問題がある。

なお、この場合、検出部１の洗浄は時点乞え以後ｔ２ま
でのホールド期間Δｔｈにわたって行なわれることにな
る。

このように、従来のプロセス分析計では直前値をホール
ドして洗浄等の動作を行なうようにしていたため、直前
値の状態によってはホールド解除後に制御が大きく乱れ
てしまうという問題があった。

また、プロセスの状態にかかわりなく一定周期で保守作
業に入り、その間は測定値がホールドされることから、
変動状態にある測定値を検出できない場合があった。

よって第１の発明の目的とするところは、測定値が大き
く変化した場合に測定を続行しながら自動洗浄や自動校
正等の保守作業を遅延させ、保守作業終了後に制御の乱
れを生じさせないようにしたプロセス分析計を提供する
ことにある。

また、第２の発明の目的とするところは１例えば自動洗
浄や自動校正等の保守作業を行なう手段を備えず、これ
らの保守作業を人為的に行なう場合に瞬時値のホールド
値等を測定値として取り込むようにしたプロセス分析計
において、瞬時値が大きく変化した際にプロセスの異常
を示す警報を出力し、これによって人為的な保守作業を
制限して保守作業終了時の制御の乱れを未然に防止する
ようにしたプロセス分析計を提供することにある。

更に第２の発明では、自動洗浄装置等を組み合わせて使
用するプロセス分析計において、上記警報出力により自
動洗浄装置等の運転を停止させることも目的としている
。

ここで、従来のプロセス分析計では、上述したような自
動的な保守作業または人為的な保守作業の結果、すなわ
ち、校正が正常に行えるか、薬液洗浄時に測定値の指示
が変動しないか等の判定結果により、プロセス分析計の
良否を判断している。

このため、仮りに各保守作業の時点では正常と判定され
ても、保守作業の間に異常が発生した場合にはこれを検
出することができず、その間の測定値（キ信頼できない
ものとなる。

よって、第３の発明の目的とするところは、瞬時値と移
動平均値との差に着目し、この差が設定値以下である状
態が設定時限以上継続した場合には瞬時値に殆ど変化が
なく、検出部等に異常が発生したものとみなして警報を
出力することにより。

プロセスの計測を中断することなく自己診断が行なえる
ようにしたプロセス分析計を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、第１の発明は、プロセス計測
用の検出部に対して自動洗浄、自動校正等の保守作業を
行なう保守手段を備えたプロセス分析計において、前記
検出部により検出された測定値の移動平均値を演算する
手段と、前記測定値の瞬時値と前記移動平均値との差が
設定値以上である場合に前記保守作業を遅延させる手段
とを備えたものである。

また、第２の発明は、プロセス計測用の検出部により検
出された測定値の移動平均値を演算する手段と、前記測
定値の瞬時値と前記移動平均値との差が設定値以上であ
る場合に警報を出力する手段とを備えたものである。

更に、第３の発明は、前記移動平均値を演算する手段と
、前記測定値の瞬時値と前記移動平均値との差が設定値
以下である状態が設定時限以上継続した場合に警報を出
力する手段とを偏えたものである。

（作用） 第１の発明によれば、測定値の瞬時値が大きく変化した
場合でも、この瞬時値と移動平均値との差が設定値以上
であるときには自動洗浄等の保守作業が遅延されて測定
値が制御系に送られる。換言すれば、上記差が設定値よ
り小さくなってから自動洗浄等が開始されるため、その
時点で例えば直前値等をホールドして洗浄等を行ない、
その後前記ホールドを解除したとしても、ホールドされ
る値自体が予め設定されているプロセス制御の目標値に
比較的近いため、ホールド解除後すなわち洗浄等の終了
後に測定値が急変することがなく、制御を乱すおそれが
ない。

また、第２の発明によれば、瞬時値と移動平均値との差
が設定値以上である場合に警報が出力される。この警報
は、例えば接点信号等の形で出力され、自動洗浄や自動
校正等の保守作業を行なう保守手段を組合わせて使用す
るプロセス分析計においては、前記接点信号により保守
作業が延期される。そして、前記警報は、自動的な保守
手段を有しないプロセス分析計において人為的な保守作
業の延期ないし中止を促すための警報表示等に利用され
る。勿論、前記警報は、自動的な保守手段を有するプロ
セス分析計において警報表示等にも利用することができ
る。

更に、第３の発明によれば、例えば検出部において測定
用電極の極度の汚れや断線等が発生した場合には、瞬時
値と移動平均値との差が殆どない状態が継続するため、
これを一定時間にわたり検出することで検出部等の異常
を検出するものであり、プロセスの計測作業を行ないな
がら検出部等の状態を常時、自己診断するものである。

（実施例） 以下、図に沿って各発明の一実施例を説明する。

第１図は、第１の発明にかかるプロセス分析計の主要部
の構成を示すもので、ディジタル処理部４Ａ以外の構成
要素は第６図に示したものと同一であるためこれらにつ
いては詳述を省略し、以下、主としてディジタル処理部
４Ａの構成について説明する。

すなわち、ディジタル処理部４Ａは、Ａ／Ｄ変換部３の
出力が加えられ、零校正やスパン校正、温度補償や測定
値の表示等を行なう信号処理部４１と、この信号処理部
４１から出力される瞬時値を入力として洗浄等の保守作
業に入る直前値をホールトする直前値ホールド手段４２
Ａと、同じく前記瞬時値を入力とし、時間的に推移する
一定期間の平均値を演算する移動平均値演算手段４５Ａ
と、この移動平均値をホールドするホールド手段４７Ａ
と、各ホールド手段４２Ａ、　４７Ａに対するホールド
指令及びコントローラ７に対する作動指令を出力するタ
イマ４３Ａと、信号処理部４１からの瞬時値と移動平均
値演算手段４５Ａからの移動平均値との差を求めてその
差が設定値ΔＰｓ以上である場合にタイマ４３Ａに対し
て遅延信号Ｓｃ＋を出力する比較手段４６Ａと、信号処
理部４１からの瞬時値、直前値ホールド手段４２Ａから
の直前値、移動平均値のホールド手段４７Ａからの移動
平均値及びダミー値を入力とし、これらの各信号のうち
何れかを選択して出力可能な信号切換部４４Ａとからな
り、かかるディジタル処理部４Ａは例えばマイクロコン
ピュータによって構成されている。

次に、この動作を第２図を参照しつつ説明する６まず、
検出部１によってプロセスから測定されたｐＨ等の瞬時
値が第２図に示すとおりであり、時点ｔ□の直前から振
幅が大きく変化して異常値になったとする。この瞬時値
に対して、一定期間の移動平均値が移動平均値演算手段
４５Ａにより常時演算されている。この移動平均値は比
較手段４６Ａに入力されていると共に、信号処理部４１
を経た前記瞬時値も比較手段４６Ａに入力されている。

比較手段４６Ａでは、瞬時値と移動平均値との差を求め
、この差が設定値へＰｓよりも小さくなるまで遅延信号
Ｓｄを出力し、コントローラ７に対して自動洗浄や自動
校正等の保守作業を遅延させる。すなわち第２図におい
て、仮りに時点ｔ工が洗浄等の保守作業を開始する本来
のタイミングであるとすれば、この時点での瞬時値と移
動平均値との差ΔＰはΔＰｓよりも大きいため、ΔＰが
ΔＰｓに等しくなる時点ｔ２まで期間Δｔｄにわたって
保守作業を遅延させる。

なお、この期間Δｔｄにおいては、信号処理部４１から
の瞬時値が信号切換部４４Ａ、　Ｄ／Ａ変換部５及びＶ
／Ｉ変換部６を介して制御系に送られており、プロセス
の瞬時値に基づく制御動作が行なわれている。

そして、時点ｔ２以後にΔＰがΔＰｓよりも小さくなっ
た際に比較手段４６Ａからの遅延信号Ｓｄが解除され、
コントローラ７及び洗浄／校正手段８によって検出部１
の自動洗浄等が行なわれる。この洗浄等が行なわれてい
る期間では、信号切換部４４Ａによって信号処理部４１
からの瞬時値、直前値ホールド手段４２Ａからの直前値
、移動平均値のホールド手段４７Ａからの移動平均値ま
たはダミー値の何れかが選択され、この選択された値に
基づいてプロセスの制御が実行される。

従って、洗浄期間中の制御動作を直前値ホールドによっ
て行なうこととしても、このときホールドされる値は時
点ｔ２ないしその直前の値となるため、例えば時点ｔ工
における値に比入でかなり小さくなり、プロセス制御の
目標値に近くなる。

このため、従来のようにホールド解除後すなわち洗浄等
の終了後に測定値が大きく乱れる心配が無く、制御の乱
れも生じないものである。

なお、移動平均値の演算やホールド、瞬時値との比較等
の処理はマイクロコンピュータのソフトウェアによって
可能であるから、ディジタル処理部４Ａの構成が複雑化
するおそれがなく、このディジタル処理部４Ａを前述し
た種々の変換部２，３゜５．６等と共に一つの分析計内
に設けて全体の小型化を図ることが可能である。

また、上記実施例のように保守作業を行う期間以外はプ
ロセスの瞬時値に基づいて制御を行うのではなく、図示
されていないが、保守作業を行う期間以外は移動平均値
をホールドせずにそのまま制御に用いることも可能であ
る。

次に、第３図は第２の発明の一実施例を示している。こ
の実施例は、前述の第１図の構成から自動洗浄や自動校
正等の保守作業を実行するための手段を除去したもので
あり、具体的には第１図におけるコントローラ７及び洗
浄／校正手段８を除去し、検出部１の洗浄や校正等の保
守作業を人為的に行なうようにしたものである。なお、
第３図において、４Ｂはディジタル処理部を示し、また
、信号処理部４１からの側定値（瞬時値）が入力されて
ホールドされる瞬時値ホールド手段４８Ａは、第１図の
直前値ホールド手段４２Ａと実質的に同一の機能を有し
ている。

この実施例においては、前記同様に比較手段４６Ａにお
いて、信号処理部４１を介した測定値の瞬時値と移動平
均値演算手段４５Ａにより演算された測定値の移動平均
値とが比較される。そして、両者の羞がある設定値へＰ
ｓ以上になった場合はプロセスの状態変化等により瞬時
値が大きく変化して異常値となった場合であるから、こ
のときに比較手段４６Ａから警報が出力される。

この警報出力は、例えばプロセス分析計に共作された警
報表示器や警報ブザー等に加えられ、測定者に対する異
常値発生の警告に利用される。従ってこれにより、測定
者は検出部１の洗浄や校正等の保守作業を行なうべきタ
イミングではないことを認識できる。すなわち、仮りに
これらの保守作業を実行した場合には、異常値である瞬
時値に基づいた制御によって制御の大きな乱れが予想さ
れるが、この実施例では異常値が解消するまで保守作業
の延期を促すことにより、上記不都合を未然に防止する
ことができる。

なお、本発明は、外部に設けられた自動的な洗浄／校正
手段を組合わせて使用するプロセス分析計にも勿論適用
可能であり、この場合には、警報出力を洗浄／校正の延
期に利用することで実質的に第１の発明と同様の作用を
なすものである。

次に、第４図は第３の発明の一実施例を示している。こ
の実施例においては、瞬時値と移動平均値とを比較する
比較手段４６Ａの後段に、比較手段４６Ａの出力信号が
所定の設定時限６１以上継続した場合に警報を出力する
時間判定手段４９Ａを備えている。ここで、比較手段４
６Ａは、信号処理部４１からの瞬時値と、移動平均値演
算手段４５Ａからの移動平均値とを取り込み、両者の差
ΔＰが設定値ΔＰｓ以下である場合に時間判定手段４９
Ａに向けて例えば”Ｈｉｇｈ”レベルの信号を出力する
ものである。

なお、図において、４Ｃはディジタル処理部を示してい
る。

すなわちこの実施例において、検出部１やその後段のＶ
／Ｖ変換部２、Ａ／Ｄ変換部３、信号処理部４１等が正
常に動作している場合、瞬時値が第５図（ａ）に示すよ
うに変化したとすると、移動平均値は図示の如く変化す
る。このとき、比較手段４６Ａにおける設定値ΔＰｓを
比較的小さな値に設定しておくことにより、瞬時値と移
動平均値との差ΔＰが上記設定値ΔＰｓ以下になる時間
は時間判定手段４９Ａにおける設定時限ΔＴよりも短い
。このため１時間判定手段４９Ａから警報出力が発生す
ることはない。

一方、検出部１の極度の汚れや断線、その後段の測定回
路の故障等により、第５図（ｂ）に示すように時刻ｔ１
以前から瞬時値がほぼ一定となり、時刻ｔ０以後に移動
平均値との差ΔＰが設定値ΔＰｓ以下になったとしてこ
の状態が時間Ｔにわたって継続したとする。この期間は
、比較手段４６Ａからｌ′Ｈｉｇｈ　Ｉ＋レベルの信号
が出力され、この信号が時間判定手段４９Ａの設定時限
ΔＴを超えて継続すると時間判定手段４９Ａでは検出部
１や測定回路等の故障と判断し、同図に示すようにトリ
ガパルス状の警報出力を発生する。

このトリガパルスは図示されていない警報表示器やブザ
ー等の能動回路に加えられ、測定者に対する警報が行な
われることとなり、測定者に検出部１や測定回路等の点
検を促すものである。また、警報信号を利用してプロセ
スの制御を中断させるような動作を行なわせてもよい。

なお、この実施例では、信号切換部４４Ａに信号処理部
４１または瞬時値ホールド手段４８Ａを介した瞬時値と
、ホールド手段４７Ａを介した移動平均値と、ダミー値
とが入力されており、信号切換部４４Ａではこれらの入
力を選択して出力するものである。また、この実施例に
おいても第１図のように自動的な洗浄／校正手段を付加
することが可能であり、その場合には、比較手段４６Ａ
において、瞬時値と移動平均値との差が別の設定値以上
である場合に遅延信号を出力させ、第１図に示した如く
この遅延信号を用いてタイマ４３Ａを介し、洗浄／校正
等の保守作業を遅延させることが可能である。

勿論、自動的な洗浄／校正手段を有しない場合には、第
３図のように比較手段４６＾から人為的な保守作業に対
する警報出力を得ることもできる。

なお、上述した第１ないし第３の発明はｐＨ測定のみな
らず、プロセスにおける種々の測定・分析に適用するこ
とができる。

（発明の効果） 以上詳述したように第１の発明によれば、瞬時値ζ移動
平均値との差が十分に小さくなるまで自動洗浄等の保守
作業を遅延させているので、保守作業が終了した時点で
測定値が大幅に変化するおそれがなく、制御の乱れを確
実に防止できるという効果がある。また、結果的に測定
値が大きく変化している時の値を測定可能となるから、
プロセスの変動を正確に把握することができる。

また、第２の発明によれば、プロセスに異常値が発生し
た場合に測定者に対して人為的な保守作業の延期や外部
の自動的な保守手段の運転停止等を促す警報を発するこ
とができ、保守作業を強行した場合の制御の乱れを未然
に防止することが可能である。

更に、第３の発明によれば、測定動作と並行して検出部
やこの後段の測定回路における故障発生の有無を検出す
ることができるため、検出・測定系の自己診断機能をも
つプロセス分析計を容易に実現することができる。従っ
て１例えば定期的な校正や電極洗浄等の結果によらなく
ともプロセス分析計の良否を常時判定することが可能で
ある。

加えて第１ないし第３の発明によれば、移動平均値の演
算やホールド、瞬時値との比較等の処理手段を分析計内
に一体化することにより、分析計全体の小型化、使い勝
手の向上及びコストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の一実施例の構成を示すブロック図
、第２図はその作用を説明するための波形図、第３図は
第２の発明の一実施例の構成を示すブロック図、第４図
は第３の発明の一実施例の構成を示すブロック図、第５
図（ａ）、　（ｂ）はこの実施例の作用を説明するため
の波形図、第６図は従来技術を示すブロック図、第７図
は従来技術の問題点を説明するための波形図である。 ４．１・・・信号処理部 ４２Ａ・・・直前値ホールド手段 ４３Ａ・・・タイマ ４５Ａ・・・移動平均値演算手段 ４６Ａ・・・比較手段 ４８Ａ・・・瞬時値ホールド手段 ４４Ａ・・・信号切換部 ４７Ａ・・・ホールド手段 ４９Ａ・・・時間判定手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）プロセス計測用の検出部に対して自動洗浄、自動
   校正等の保守作業を行なう保守手段を備えたプロセス分
   析計において、 前記検出部により検出された測定値の移動平均値を演算
   する手段と、 前記測定値の瞬時値と前記移動平均値との差が設定値以
   上である場合に前記保守作業を遅延させる手段と、 を備えたことを特徴とするプロセス分析計。
2. （２）プロセス計測用の検出部により検出された測定値
   の移動平均値を演算する手段と、 前記測定値の瞬時値と前記移動平均値との差が設定値以
   上である場合に警報を出力する手段と、を備えたことを
   特徴とするプロセス分析計。
3. （３）プロセス計測用の検出部により検出された測定値
   の移動平均値を演算する手段と、 前記測定値の瞬時値と前記移動平均値との差が設定値以
   下である状態が設定時限以上継続した場合に警報を出力
   する手段と、 を備えたことを特徴とするプロセス分析計。