JPH031519B2

JPH031519B2 -

Info

Publication number: JPH031519B2
Application number: JP58062131A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sato; Tadayuki Hosho; Takashi Ooba; Yukio Tagawa
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-04-11
Filing date: 1983-04-11
Publication date: 1991-01-10
Also published as: JPS59188096A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、インバータのよな可変速制御手段に
よつて、ポンプ駆動用モートルを速度制御し給液
を行なう装置に関する。

〔発明の背景〕

従来から可変周波数インバータの出力によつて
ポンプ駆動用モートルを速度制御し、給液管路内
の圧力を目標圧力に近づくように制御すること
が、例えば特開昭58−41285号公報で提案されて
いる。しかし、一般に可変速制御手段はトランジ
スタのような過負荷耐量の小さい素子を使用して
いるので、過負荷状態が続いたときに、短い時間
でトリツプするように構成してある。可変速制御
手段がトリツプしてしまうと、当然のことなが
ら、もはや給液することができない。

〔発明の目的〕

本発明は以上のような点に鑑みなされたもので
あつて、その目的とするところは、可変速制御手
段がトリツプしたときにも、給液を続けることが
できる給液装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

すなわち本発明では、使用液量に応じて、ポン
プの運転速度を制御し給液を行うものに於いて、
ポンプと、このポンプで吐出した液体を送給する
給液管路と、この給液管路内の圧力を検出する圧
力センサーと、ポンプを変速駆動するモートル
と、このモートルの速度制御を行なう可変速制御
手段と、圧力センサーの発する信号を入力し、ポ
ンプの吐出圧力を目標圧力に近付けるように可変
速制御手段に変速制御を指令するマイクロコンピ
ユータと、可変速制御手段がトリツプした時にマ
イクロコンピユータの入力ポートの割り込み端子
へ信号を出力するインターフエースとを有してお
り、マイクロコンピユータは、更に可変速制御手
段がトリツプしたことを示す信号を受けたとき、
モートルを可変速制御手段から切り離し、代わつ
て直接商用電源に接続して、圧力センサーが出力
する信号に関連して、モートルを間欠運転するた
めの制御信号を出力するように構成する。

〔発明の実施例〕

本発明装置の第１図〜第１０図に示す実施例に
ついて説明する。第１図は給液装置の構成図で１
は受液槽、２１，２２はそれぞれ吸込管、３１，
３２，８２，８１は仕切弁、４１，４２はそれぞ
れ１号ポンプ及び２号ポンプ、６１，６２はそれ
ぞれ１号ポンプ４１を駆動する１号モートル及び
２号ポンプ４２を駆動する２号モートル、７１，
７２はそれぞれ逆止め弁、９は給液管路１０は給
液管路９に配設された圧力センサー、１１は給液
管路９の途中に設けた圧力タンクである。圧力セ
ンサー１０は給液管路路を流れる液体の圧力を検
出し、これに応じた直流の電気信号（電流又は電
圧）を発するものである。第２図は給液装置のポ
ンプ４１，４２を変速運転又は定速運転した場合
の運転特性図であり、横軸に液量Ｑ、縦軸に圧力
Ｈを取つて示す。曲線ｅはポンプ４１，４２いず
れかが最高速度（100％）Mmaxで運転している
場合のＱ−Ｈ性能を示し、同様に曲線ｈはポンプ
４１または４２が最低速度Nminで運転している
場合のＱ−Ｈ性能を示す。また、曲線ａは変速ポ
ンプ４１または４２が最高速度Nmaxで運転し定
速ポンプ４２又は４１と並列運転している場合の
合成したＱ−Ｈ性能を示し、同様に曲線ｄは変速
ポンプが最低速度Nminで運転し、定速ポンプと
並列運転している場合の合成したＱ−Ｈ性能を示
す。変速ポンプの運転速度は連続的な無段変速で
あるが、便宜上、途中段階の任意の運転速度N₁，
N₂でのポンプのＱ−Ｈ性能を示すと曲線ｂ、ｃ、
ｆ、ｇとなる。第３図は制御装置の信号の流れを
示したブロツク図であり、比例積分器PIDは誤差
増幅器OP、目標圧力設定ボリユームVr、比例回
路Ｐ、積分回路Ｉ、加算回路Ａより成る。INV
は可変速モートルの可変速制御手段で、本例の場
合には可変周波インバータを使用しているが他の
一次電圧制御などの方式でも同様である。又、
CHSは運転順序切換及び増台、減台指令を行う
切換制御手段で、CTLは比例積分器PIDの出力に
よつて変速指令制御信号を作り、この信号を可変
速制御手段INVに送り、これに応じた速度で可
変速モートル６１又は６２を運転させるととも
に、切換制御手段CHSに運転順序切換、ポンプ
の増減指令制御を行なう制御手段である。

第１図〜第３図に於いて、今、便宜上、可変速
ポンプを４１とし、使用液量がQHのとき、速度
NminでＱ−Ｈ曲線ｈで運転しているものとす
る。この状態で使用液量がQHからQeに増加する
と、これに伴つて、吐出し圧力Hoを一定に保ち
ながら、運転速度はNminからN₁，N₂，Nmax
へ増速し、ポンプＱ−Ｈ曲線はｈからｇ、ｆ，ｅ
に変化し、運転点はＨ点からＧ，Ｆ，Ｅ点へと移
動する。

さらに使用液量がQeからQdに増加すると、休
止中のポンプ４２が始動し、並列運転となり、ポ
ンプ４１の運転速度はNmaxからNminとなり、
ポンプＱ−Ｈ曲線はｅからｄに変化し、運転点は
ＥからＤに移動し、以下使用液量に応じて、吐出
し圧力を一定に保ちながら、可変速運転及びポン
プの増台、減台運転を続ける。第５図は本発明の
実施例の制御回路を示し、MCBは主回路用の遮
断器、MC₀〜MC₄は電磁接触器のコイル、MC₀a
〜MC₄aはその接点、INVは可変速モートル運転
速度を変えるための可変速制御手段としての可変
周波インバータである。TH₁，TH₂はモートル
M₁，M₂の過負荷防止用のサーマルリレー、μcon
は中央演算処理手段CPU（以下CPUと略す。）メ
モリＭ、電源端子Ｅ、入力ポートINA、出力ポ
ートOUTA、OUTB、より構成されるマイクロ
コンピユータ、F₁は圧力センサー１０から発信
されるアナログ信号をデイジタル信号に変換し、
前記マイクロコンピユータμconに続み込むため
のＡ／Ｄ変換器、F₂はマイクロコンピユータ
μconから発信される速度指令信号（デイジタル
信号）をデイジタル信号からアナログ信号に変換
して、可変周波インバータINVへ送るＤ／Ａ変
換器、Ｇは前記マイクロコンピユータμconの出
力ポートOUTAと接続するインターフエースを
示し、トランジスターTr₀〜Tr₄、リレーX₀〜
X₄、抵抗R₆〜R₁₀より成り、たとえば前記出力ポ
ートOUTAより信号０１（₁₆）を出力すると、ト
ランジスターTr₄が導通し、リレーX₄が付勢し
て、電磁接触器MC₄が付勢するものである。又、
ＸはトランスＴ、電源ユニツトＺ、始動、停止ス
イツチSS、前記した電磁接触器MC₀〜MC₄のコ
イル部などから成る操作回路部である。尚、電磁
接触器MC₁，MC₄が投入されると、モートルM₁，
M₂は直接電源Ｒ，Ｓ，Ｔと接続されて、定速運
転を行ない、電磁接触器MC₂又はMC₃が投入さ
れると、可変周波インバータINVを介して、モ
ートルM₁又はM₂は可変速運転を行なうものであ
る。Keは可変周波インバータが不具合などによ
つてトリツプする接点INVTaとプルアツプ抵抗
R₁₁、ノツトゲートNOTより成る第１のインター
フエースであり、これよりの信号線を前記マイク
ロコンピユータμconの入力ポートINBの割込入
力端子に接続する。

スイツチSSを入れると、トランスＴ、電源ユ
ニツトＺを介して安定な電力がマイクロコンピユ
ータμconの電源端子Ｅに送られ、運転準備が完
了する。

第５図は本発明の実施例の運転特性図で、横軸
に液量Ｑ、縦軸に圧力Ｈを取つて示したもので、
第２図と同一符号を示すものは同様である。同図
に於いてH₁はポンプの増台指令圧力、H₂はポン
プの減台指令圧力で曲線Ｋは可変速ポンプ１台で
運転している時の低速度N₁の時のＱ−Ｈ性能で、
曲線ｅは可変速ポンプが運転速度N₁で、定速ポ
ンプと並列運転している場合の合成性能である。
又、曲線ｆは可変速ポンプが最低速度Nminで、
定速ポンプと並列運転している場合のＱ−Ｈ合成
性能で、台数、増、減時の圧力変動を低く押さえ
るため、この曲線と、可変速ポンプが最高速度
Nmaxで運転している時のＱ−Ｈ性能曲線ｆ上の
目標圧力H₀を満足する点Ｆとが交わるように設
定してある。即ち、可変速ポンプが最高速度に達
し、使用液量の増加に伴つて、給液管路路９内の
圧力が前記した増台圧力H₁に達すると定速ポン
プを始動させて、前記可変速ポンプの運転速度を
NmaxからNminへ変更し、この状態より、使用
液量の減少に伴つて、給液管路路９内の圧力が前
記した減台圧力Ｈ２に達すると、定速ポンプを停
止させ、前記可変速ポンプを最低速度Nminより
最高速度Nmaxに変更するものである。

第６図は可変速運転をしたポンプの運転速度が
変わつた場合のＱ−Ｈ性能の変化を示したもの
で、１台のポンプの例で示す。第７図は可変周波
インバータINVがトリツプした場合に、これを
介さないで直接電源にモートルを接続し、２台の
ポンプを運転した場合のポンプのＱ−Ｈ特性曲線
を示したもので横軸に液量Ｑ、縦軸に圧力Ｈを示
す。曲線ａはポンプ１台のＱ−Ｈ性能曲線、曲線
ｂは同一特性ポンプ２台の並列運転による合成し
たＱ−Ｈ性能曲線で、圧力H₁は先行ポンプ始動
圧力、H₂は停止圧力、同様に圧力H₃は追従ポン
プの始動圧力、H₄は停止圧力である。尚H₃はH₀
以上に設定する。またはQ₁〜Q₄はこれらの圧力
に対応するポンプの吐出量である。第８図はマイ
クロコンピユータμconが割り込み処理を行なう
時のメモリマツプを示す。即ち、可変周波インバ
ータINVがトリツプした時、この信号が前記マ
イクロコンピユータμconの入力ポートINBの割
り込み端子に送られると、この信号が優先的に処
理され、割り込みベクトルFFFF（₁₆）、FFFF（₁₆）
にストアされているメモリML、MHへジヤンプ
し、これ以降の処理を行なう。第９図・第１０図
はこの処理を示すプログラムのフローチヤートで
ある。尚これらのプログラムは予めじめメモリＭ
に記憶させてある。第６図に於いて、今、ポンプ
４１（モートル６１）が液量Q₀で、ポンプの特
性曲線Ｃ点のO₀点で運転しているものとする。
この時使用液量がQ₄に変化したものとすると給
液管路９内の圧力は上昇しH₁となる。この時、
圧力センサー１０はこの圧力を検出して電気信号
を発する。マイクロコンピユータμconはこの測
定した圧力Ｈとマイクロコンピユータμcon内に
記憶している目標圧力とを比較し、測定した圧力
が高いので△Ｎだけ、減ずる信号を、目標圧力
H₀と測定する圧力が一致するまで繰り返し出力
する。即ち、ポンプの運転速度は△Ｎずつ減じ、
運転点はO₁→O₂→O₃→O₄と移動し、圧力はH₁→
H₂→H₃→H₀と目標圧力に達する。同様に使用液
量が増加した場合には逆の操作により目標圧力を
一定に保つ。また、第６図では図示していない
が、使用液量が増加し、１台のポンプでまかない
きれない場合にはもう一台のポンプを増台し、使
用液量が減少し、需要量より給液能力の方が上回
ると、１台のポンプを減台する。このように使用
液量に応じて、ポンプを増減して、給液圧力を一
定に保ちながら給液を行なつてゆくものである。
しかし、可変周波インバータの不具合などでトリ
ツプするとポンプは停止し、断液して日常の生活
に支障をきたしてしまう。そこでこれを対策し改
良した、本発明の実施例を具体的に説明する。第
４，８〜１０図に於いて、前記した通り、可変周
波インバータINVがトリツプすると優先的に割
込みベクトルが選択され、FFFF（₁₆）とFFFF
（₁₆）番地にストアされているメモリ番地ML、
MH以降の命令を実行する。便宜上ここでは、第
９図に示す１ステツプの先頭番地をML、MHと
する。即ち、１ステツプで初期設定を行なう。そ
の内容は次の通りである。

メモリMAに先行ポンプの始動圧力H₁に対応
するデータを、メモリMBに先行ポンプの追従圧
力H₂に対応するデータを、メモリMCに追従ポン
プの始動圧力H₃に対応するデータを、メモリ
MDには追従ポンプの停止圧力H₄に対応するデ
ータを、メモリMEに電磁接触器MC₀，MC₁ON
のデータを、メモリMFに電磁接触器MC₀，
MC₄ONのデータを、メモリMGに電磁接触器
MC₀，MC₁，MC₄ONのデータを格納する。ただ
し、追従ポンプの始動圧力H₃は目標圧力H₀以上
に設定しておく。

次に２ステツプで圧力センサー１０の検出した
圧力信号をＡ／Ｄ変換器F₁にてデイジタル信号
に変換した信号をマイクロコンピユータμconの
入力ポートINAより入力し、Ａレジスターにロ
ードする。３ステツプでＢレジスターにメモリ
MA（先行ポンプの始動圧力H₁のデータ）のデー
タを転送し、４ステツプでインデツクスレジスタ
ーIXをＯクリアして５ステツプでＡレジスター
とＢレジスターの内容を比較する。その結果、Ａ
レジスターの方が大きく先行ポンプの始動圧力に
達していなければ始動圧力に達するまで再度この
ステツプの処理を繰り返し、Ａレジスターの方が
小さく先行ポンプの始動圧力H₁以下に達してお
れば、６ステツプへ進み、ここでインデツクスレ
ジスターIXのLSD（boビツト）が０かどうか判定
する。０であればＡレジスターに１号ポンプON
即ちMC₀，MC₁，ONのデータの入つているメモ
リMEの内容をロードし、０でなければ８ステツ
プでＡレジスターに２号ポンプONのデータ
MC₀，MC₄の入つているメモリMFの内容をロー
ドする。説明のため今、便宜上、Ａレジスター内
にメモリMEのデータがロードされているものと
する。そして次に、９ステツプでＡレジスタ内の
データを出力ポートOUTAより出力すると、ト
ランジスタTr₀，Tr₁が導通し、リレーX₀，X₁が
付勢し、電磁接触器MC₀，MC₁が付勢する。こ
のため、これらの接点MC₀a，MC₁aが閉じ、モ
ートルM₁は可変周波インバータ装置INVを介す
ることなく、直接電源Ｒ，Ｓ，Ｔに接続されて、
運転を始める。10ステツプではインデツクスレジ
スターIXをインクリメントし、11ステツプでは
始動時の圧力脈動で圧力センサーが取り込まない
ように必要な時間の待ち時間ｔを実行し、12ステ
ツプで、圧力センサー１０の検出した信号を入力
ポートINAより入力し、Ａレジスターにロード
し、13ステツプで、先行ポンプの停止圧力Ｈ２の
データの入つているメモリMBの内容をＢレジス
ターにロードする。そして、14ステツプで圧力セ
ンサー１０にて検出した圧力が、停止圧力H₂以
上に達しているかどうかの判定を実行する。この
結果、圧力センサー１０の検出した圧力が停止圧
力H₂以上に達している場合には17ステツプにジ
ヤンプし、始動頻度を抑制するのに十分な一定時
間ｔの待ち時間を実行した後、16，15ステツプを
実行して運転している１号ポンプ４１を停止さ
せ、５ステツプへジヤンプし、再度これ以降の処
理を実行する。ただし、10ステツプを実行するた
びにインデツクスレジスターをインクリメントし
ているため６ステツプでのインデツクスレジスタ
ーIXのLSD（boビツト）は交互に０，１となり、
１号ポンプと２号ポンプが交互運転を行なうこと
になる。14ステツプで判定した結果、圧力センサ
ー１０の検出した圧力が停止圧力H₂より低い場
合には、同様にして１８，19，20ステツプで今度
は給水管路９内の圧力が追従ポンプの始動圧力
H₃以下に達しているかどうかの判定を実行し、
この結果、達していなければ12ステツプへジヤン
プして、これ以降の処理を再度実行し、始動ポン
プH₃以下に達している場合には21，22ステツプ
でメモリ）MG（並列運転MC₀，MC₁，MC₄ON）
のデータを出力ポートOUTAより出力する。こ
の結果、トランジスタTr₀，Tr₁，Tr₄が導通し、
リレーX₀，X₁，X₄が付勢し、電磁接触器MC₀，
MC₁，MC₄が付勢して、これの接点MC₀a，
MC₁a，MC₄aを閉じる。このためモートルM₁，
M₂はインバータINVを介することなく直接電源
Ｒ，Ｓ，Ｔに接続され、２号ポンプ（２号ポンプ
が先行した場合には１号ポンプが追従）が追従
し、並列運転となる。この後、23ステツプで前述
と同様の理由で一定時間の待ち時間を実行した
後、24ステツプ以降を実行する。24，25，26ステ
ツプでは給水管路９内の圧力が追従ポンプの停止
圧力H₄以上に達しているかどうかの判定を実行
し、達していない場合には27ステツプを実行した
後、再度24ステツプへ戻り、これ以降の命令を実
行し、達している場合には29ステツプでインデツ
クスレジスターIXのboビツトが０か否かを判定
し、０の場合には30，32ステツプで１号ポンプを
残し、２号ポンプを停止させ、１の場合には31，
32ステツプで２号ポンプを残し、１号ポンプを停
止させる。これらの命令を実行したら９ステツプ
戻り、割り込みが解除されるまで（インバータ装
置INVのトリツプが解除されるまで）以上の動
作を繰り返し実行する。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、本来、可変速
モートルの速度制御、運転順序制御などの目的に
使用したマイクロコンピユータの割り込み機能を
利用して、可変速度制御手段がトリツプした時
に、これを介さないで直接、電源に切替え接続
し、ポンプの運転を続けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的な実施例の構成を説明
するためのポンプ装置の構成図、第２図はポンプ
を定速運転、あるいは可変速運転した場合の運転
特性図、第３図はポンプ装置の制御装置の構成を
説明するためのブロツク図、第４図は本発明の基
本的な実施例の制御装置の制御回路を示すブロツ
ク図、第５図〜第７図は実施例の運転特性図、第
８図は第４図に示した実施例のメモリマツプの一
部を示す略図、第９図および第１０図は第４図に
示す実施例の動作を説明するたのフローチヤート
である。９……給液管路、１０……圧力センサー、４
１，４２……ポンプ、IVN……可変速制御手段
としてのインバータ、μcon……マイクロコンピ
ユータ、Ke……インターフエンス。

Claims

【特許請求の範囲】

１使用液量に応じて、ポンプの運転速度を制御
し給液を行うものに於いて、前記ポンプと、該ポ
ンプで吐出した液体を送給する給液管路と、該給
液管路内の圧力を検出する圧力センサーと、前記
ポンプを変速駆動するモートルと、該モートルの
速度制御を行なう可変速制御手段と、前記圧力セ
ンサーの発する信号を入力し、前記ポンプの吐出
圧力を目標圧力に近付けるように前記可変速制御
手段に変速制御を指令するマイクロコンピユータ
と、前記可変速制御手段がトリツプした時に前記
マイクロコンピユータの入力ポートの割り込み端
子へ信号を出力するインターフエースとを有して
おり、前記マイクロコンピユータは、更に前記可
変速制御手段がトリツプしたことを示す信号を受
けたとき、前記モートルを前記可変速制御手段か
ら切り離し、代わつて直接商用電源に接続して、
前記圧力センサーが出力する信号に関連して、前
記モートルを間欠運転するための制御信号を出力
するように構成したことを特徴とする給液装置。