JPH02297023A - 配水制御装置 - 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、上水道などの配水制御装置に関する。

従来の技術 従来の上水道などの配水路において、その流量を制御す
る際には、配水路に流量センサと流量制御弁とを介装し
、この流量センサにより求められる現流量を設定流量に
維持するように、流量制御弁の開度を制御している。こ
の開度制御に際しては、開度の設定値は、たとえばＰＩ
Ｄ演算にて求めるようにしている。

発明が解決しようとする課題 しかし、このような従来の構成では、流量制御弁のほか
に流量センサを設置する必要があることから、設備が複
雑になるうえにそのコストも大きなものとなるという問
題点がある。

また、たとえば上水道においては、将来の人口増加を見
込み、給水計画の初年度は流量が少なく、年４増加して
いく。したがって、初年度と最終計画年度の流量比が１
；１０〜１　；２０にもなる。このため同じ口径の制御
弁で従来のような単純なＰＩＤ制御をおこなっただけで
は、流量の制御範囲が大きすぎ、流量の大きさにより制
御弁の口径をかえる必要があるという問題点もある。

そこで本発明はこれらの問題点を解決し、簡単な構成で
安価に流量制御を行うことができる配水制御装置を提供
することを目的とする。

また、簡単な構成で安価に流量制御を行えるに加えて、
配水路の流量の制御範囲が大きい場合であっても、弁開
度の制御性を常に良好なものとすることができる配水制
御装置を提供することをも目的とする。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するため本発明は、配水路に設けられた
多孔可変オリフィス弁と、この多孔可変オリフィス弁の
開度を検出する開度センサと、前記多孔可変オリフィス
弁に並列に接続されて、前記配水路における多孔可変オ
リフィス弁の上流側と下流側との差圧を検出可能な差圧
センサと、前記多孔可変オリフィス弁の特性により決定
される関数の値を、前記開度センサからの開度信号にも
とづいて演算する手段と、この関数値の演算結果と前記
差圧センサからの差圧信号とにより前記配水路の現流量
を演算する手段とを有する構成としたものである。

また本発明は、上記に加えてさらに、弁開度を調節して
配水路の現流量を設定流量に等しくさせるように、多孔
可変オリフィス弁を開閉動作させるための開閉出力信号
を発生する手段と、前記弁開度が所定値よシも小さくな
ったときに、前記開閉出力信号を小さな値に変更して、
前記多孔可変オリフィス弁の開閉動作量を小さな値に変
更する手段とを有する構成としたものである。

ここで開閉出力信号がパルス信号であシ、そのパルス長
を増減することにより前記開閉出力信号の大小を制御す
るようにするのが好適である。

作用 多孔可変オリフィス弁においては、その弁特性をあらか
じめ把握しておけば、この弁特性と、弁の開度と、弁の
両端における差圧とによって、この弁を通過する流体の
流量を算出することが可能である。したがって、上記構
成によれば、弁特性を関数の形で求めておくことにより
、開度センサからの開度信号と差圧センサからの差圧信
号とを用いて、高価な流量計を必要とすることなしに、
配水路の流量が演算される。

また、弁開度が所定値よりも小さくなったときく、開閉
出力信号を小さな値に変更して、多孔可変オリフィス弁
の開閉動作量を小さな値に変更する手段を有する構成と
することにより、低流量時においても弁の開閉制御性が
悪化することが防止される。

実施例 第１図は、本発明にもとづく配水制御装置の概略構成を
示す。ここで１は配水路としての上水道の管路であり、
配水池２からの上水３を通すことができるようになって
いる。萱路１には多孔可変オリフィス弁４が設けられ、
この弁４と並列の位置には、この弁４よシも上流側と下
流側との差圧を検出するための差圧センサ５が設けられ
ている。

また多孔可変オリフィス弁４には、この弁の開度を検出
するための開度センサ６が設けられている。

８はコンピュータを利用したコントローラで、各センサ
５．６．７からの信号線が接続されている。コントロー
ラ８の開閉制御出力端子９には、自動・手動切換スイッ
チ１０を介して、パルプ制御回路１１が接続さ、れてい
る。このパルプ制御回路１１は、コントローラ８からの
自動制御信号または手動スイッチνからの手動制御信号
を受け、これら制御信号にもとづいて弁４の開度を調節
可能となっている。またパルプ制御回路１１は、弁４か
ら全閉信号や全閉信号を受けて、これをコントローヲ８
の入力端子１３へ供給可能である。

コントローフ８には、商用電源１４、遠隔操作用の操作
卓１５、およびデータ表示のための出力プリンタ１６が
接続゛されている。またコントローラ８には、アナログ
出力源１７と、接点入力信号線１８と、接点出力信号線
１９とが接続されている。２０はモデムで、図外のホス
トコンピュータとの通信のために用いられる。

以下、第２図〜第４図にもとづいて、上記構成にもとづ
く制御につき詳細に説明する。

まず、第２図のステップ２１で流量制御のμｍチンが開
始されると、ステップ２２において差圧センサ５によシ
差圧信号ΔＨのサンプリングが行なわれ、スデツデ幻に
おいてその平方根が演算される。

かつ、これと同時に、ステップ翼において開度センサ６
により開度信号とのサンプリングが行われる。コントロ
ーラ８には、弁４の特性を表わす関数ｆ　（ｘｌが、Ｒ
ＯＭ　’？　ＲＡＭなどのメモリを利用して、あらかじ
め記憶されている。この関数ｆ　（Ｘ）は開度Ｘの関数
でアシ、たとえば第３図に示すような曲線を呈するもの
でおる。ステップ２５では、弁４の開度Ｘに応じて、上
記メモリから関数ｆ　ｆｘｌの値を読み出す。そして、
ステップ２６において、この関数ｆ　（ｘｌＱ値が決定
される。

次に、ステップ部において、次式 ％式％（ によシ弁４を通過する水の流量が演算される。演算結果
は、上述のサンプリングデータなどとともに、プリンタ
１６などの適当な表示部へ出力され、表示される。

ここでは、流量制御のための弁４の開閉動作は、一定の
周期ごとに間欠的に行っている。そこでステップ２９に
おいて、この制御周期のための一定時間が経過したかど
うかを判断する。制御周期に該当する時間がまだ経過し
ていない場合には、ステップ２２およびスに戻って再び
データのサンプリングを行う。

制御周期に該当する時間が経過したなら、ステップ３０
に進む。このステップ３０では、まず、流量設定値と現
在値とが比較される。これら設定値と現在値との偏差６
（俤）すなわち ｔ＝Ｃ設定値−現在ｔｉり＋レンジ×１００がその絶対
値Ｉｔ（において所定の値よシ小さいなら、流量の変動
は不感帯の範囲内であると判断される。

その場合には流量制御は行われず、ステップ２２および
２４に戻る。なお、不感帯の範囲は、適宜に設定変更可
能である。

６１が所定値を越えたなら、ステップ３１に進んで、弁
４の開度調部にもとづく流量制御が行われる。

ここでは、まず、設定すべき弁開度Ｍ（憾）を、次の演
算式を用いて演算する。

＋」と（ｍ（１−１−ｍ、　） ＣＴ ここで第１項は比例項、第２項は積分項、そして第３項
は微分項である。

第１図における９９４の開閉動作はバμス、信号によシ
行われ、そのパルス長を変更することで、弁全閉状態ま
で動作させるに必要な時間ＯＴ（秒）を用いて、出カバ
μス長ＭＴ（秒）は、 ＭＴ＝　Ｍ　ＸＯＴ＋　１００ より求まる。ＭＴはたとえば０．２秒単位で設定でき、
弁開度Ｍがデツスのときは開のバスμ、マイナスのとき
は閉のパルスとなる。

上記ＰＩＤ演算式の比例項において、Ｃは上記と同様の
偏差である。

積分項において、Σｆｉ−１は一つ前の制御サイクルに
おいて演算したときの積分項である′。ＣＴは前述の制
御周期のための時間、εは偏差である。■は積分制御パ
フメー！である。

微分項において、ｍ、は流量の現在値（憾）、ｍ、−１
は一つ前の演算時における現在値である。σは上記と同
様′の時間である。Ｄは微分制御パラメータである。

次に、ステップ３２において、パルス長ＭＴを、第４図
にもとづいて変換する。すなわち、第４図は、横軸に弁
４の開度をとるとともに、縦軸にＭＴ値の設定倍数をと
ったグラフである。弁４の開度が設定開度（たとえば２
０暢）以上の場合は、設定倍数は１となり、上記におい
て設定されたＭＴＯ値がそのまま用いられる。弁４の開
度が設定開度未満の場合は、図示のように設定倍数は１
よシも小さな値をとり、しかも開度が小さくなるにつれ
設定倍数はより小さな値へと変化する。このように弁４
の開度に応じた設定倍数を掛算することによって、最終
的なＭＴ［が決定される。

その後、第２図のステップ３３において、弁開度の設定
値と、第１図のセンサ６にて検出された弁開度の現在値
との差がとられ、この差値の工員によυ、開または閉の
制御方向が決定される。そして、スデツ１において、制
御量ＭＴの制御出力が発せられ、第１図のパルプ制御回
路１１により、設定値の開度となるように弁４が制御さ
れる。このとき、第４図に示すように、弁開度が所定値
よりも小さい場合はそれに応じてＭＴｉｔを小さな値に
変更するため、制御系の安定がくずれてハンチングなど
を生ずるような事頗の発生が防止される。弁４の開閉動
作を行ったなら、再びステップ２２および罠に戻る。

このようにして、一定の制御周期、ごとに弁４を開閉動
作させることにより、第１図における管路１の流量が設
定流量に等しくなるように制御するものである。

発明の効果 以上述べたように本発明によると、多孔可変オリフィス
弁の開度にもとづく特性と、この弁の両端の差圧とによ
って、この弁を通過する水の現流量を求めるようにした
ため、高価な流社計を用いることなしに、配水路の現流
量を演算することができる。

また、多孔可変オリフィス弁の開度が所定値よ）も小さ
くなったときに、この弁の開閉動作量を小さな値に変更
する手段を設は九構成によると、弁開度が小さな場合で
あっても、ハンチングなどの発生を防止した良好な制御
性を得ることができる。このため、１日における流量の
変動が大きい上水道などの配水路の流量を、常に安定し
て制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の配水制御装置の概略構成を
示す図、第２図は第１図の装置の制御フローを示すフロ
ーチャート、第３図は多孔可変オリフィス弁の開度の関
数として表わされるこの弁の特性を示すグラフ、第４図
は第２図の制御フローにおける弁開度とＭＴｉｊ［の設
定倍数との関係を示すグラフである。 １・・・管路（配水路）、４・・・多孔可変オリフィス
弁、５・・・差圧センサ、６・・・開度センサ、７・・
・圧力センサ、８・・・コントローフ、　１１・・・パ
μプ制ｍ回路。 代理人　　　森　　本　　義　　弘 第１図 ｔ　、−’ｆｔ１ｌｔ＜ｙ、、ｙ＊シ、ン４−・聞／Ｉ
Ｌンサ ／−、コントローブ ｔｒ−・バルブ＠に：ｔ９■八路 第 図 ・η３ 図 第 ４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、配水路に設けられた多孔可変オリフィス弁と、この
   多孔可変オリフィス弁の開度を検出する開度センサと、
   前記多孔可変オリフィス弁に並列に接続されて、前記配
   水路における多孔可変オリフィス弁の上流側と下流側と
   の差圧を検出可能な差圧センサと、前記多孔可変オリフ
   ィス弁の特性により決定される関数の値を、前記開度セ
   ンサからの開度信号にもとづいて演算する手段と、この
   関数値の演算結果と前記差圧センサからの差圧信号とに
   より前記配水路の現流量を演算する手段とを有すること
   を特徴とする配水制御装置。 ２、弁開度を調節して配水路の現流量を設定流量に等し
   くさせるように、多孔可変オリフィス弁を開閉動作させ
   るための開閉出力信号を発生する手段と、前記弁開度が
   所定値よりも小さくなつたときに、前記開閉出力信号を
   小さな値に変更して、前記多孔可変オリフイス弁の開閉
   動作量を小さな値に変更する手段とを有することを特徴
   とする請求項１記載の配水制御装置。 ３、開閉出力信号はパルス信号であり、そのパルス長を
   増減することにより前記開閉出力信号の大小が制御され
   るように構成されていることを特徴とする請求項２記載
   の配水制御装置。