JPH04318295A - 差圧制御装置 - 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】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポンプ等の入口と出口
の差圧を差圧調節弁により制御する場合に好適な差圧制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、一般にポンプの入口と出口の差
圧は、制御装置により一定の値に調節されている。図４
は、この種の従来のポンプの入口と出口の差圧を制御す
る制御装置のブロック構成図である。

【０００３】ポンプ１は、流体を図示矢印方向のＡから
Ｂへ送水管２を経て送出する。差圧計３はポンプ１の入
口と出口の両端の差圧を検出して、その検出信号を差圧
制御装置４へ出力する。差圧制御装置４は、差圧計３の
検出信号と予め設定された目標値とを比較し、その偏差
をＰＩＤ演算処理して開度指令信号を出力する。差圧調
節弁５は、差圧制御装置４の開度指令信号により開閉動
作をする。流量調節弁６は、ポンプ１から送出される流
体の流量を制御する。

【０００４】ところで、上記した差圧調節弁５は、図５
に示す如く、開度指令と実開度との間に、ヒステリシス
特性がある。即ち、開度指令が上昇するときａの如く実
開度が追従して上昇する一方、開度指令が降下するとき
ｂの如く実開度が追従して降下し、ヒステリシス幅αに
より開閉動作をする。

【０００５】このことはａ１点まで差圧調節弁５の実開
度を開けたときに、開度指令を降下させたとしても、ｂ
１点まで開度指令が降下させないと、差圧調節弁５の実
開度は閉動作しないことになる。この現象はヒステリシ
ス幅αが大きくなればさらに大きくなる。

【０００６】この差圧調節弁５のヒステリシスに起因し
て、図６に示す如く、差圧制御装置４により制御された
プロセス値ｃが目標値ｄの上下を振動する、いわゆるリ
ミットサイクル現象が発生する場合がある。このような
場合には、差圧調節弁５の開度を一定の開度に保持した
り、差圧制御装置４のＰＩＤ制御定数の調整により差圧
調節弁５のヒステリシスによる影響をできるだけ小さく
なるようにする等の手段が採られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のポンプ等の差圧制御装置には次の問題がある。

【０００８】例えば、差圧調節弁５にはヒステリシス特
性があるため図７に示す如く、開閉動作をする。まず、
ｔ０時点から時間に比例して開度指令ｅをｔ３時点まで
上昇させ、ｔ３時点からｔ５時点まで逆に降下させると
、実開度ｆは遅れてｔ１時点から上昇し、ｔ２時点から
ｔ４時点まで一定値となり、ｔ４時点から降下してｔ５
時点で全閉となる。

【０００９】このように差圧調節弁５は、実開度ｆの遅
れにより、開度指令ｅが変化してもｔ２時点からｔ４時
点まで実開度ｆを一定に保つ。このように差圧調節弁５
の弁開度を固定する状態になると、ポンプ１の差圧が制
御されず、ポンプ性能が低下し、ポンプ送出流量を十分
に確保できなくなるという問題がある。

【００１０】また、ポンプ１の入口と出口の差圧が危険
領域に達しないまでも、高い差圧が長時間かかればポン
プ１の寿命を縮めるという問題がある。

【００１１】このような場合、差圧制御装置４のＰＩＤ
制御定数で差圧調節弁５のヒステリシス影響を除去する
ことが考えられる。ところが、差圧制御装置４のＰＩＤ
制御定数の決定は難しく、しかも多くの時間を要し、こ
れが調整員の負担となるという問題があった。

【００１２】そこで、本発明は、ポンプの入口と出口の
差圧を安定に制御する一方、調整員への負担を軽減し、
ポンプの寿命の延長を図ることができる差圧制御装置を
提供することを目的とする。 ［発明の構成］

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、流体を送出す
るポンプの入口と出口の差圧をＰＩＤ制御手段の開度指
令値により差圧調節弁を開閉して制御する差圧制御装置
において、ポンプの入口と出口の差圧と所定の設定値と
の偏差信号の符号の変化を判断するヒステリシス補正要
否判断手段と、このヒステリシス補正要否判断手段によ
り偏差信号が負から正に変化したと判断したとき差圧調
節弁のヒステリシス相当量の補正値をＰＩＤ制御手段の
開度指令値に加えて補正する第一のヒステリシス補正設
定手段と、ヒステリシス補正要否判断手段により偏差信
号が正から負に変化したと判断したとき差圧調節弁のヒ
ステリシス相当量の補正値をＰＩＤ制御手段の開度指令
値より減じて補正する第二のヒステリシス補正設定手段
とを設けるようにしたものである。

【００１４】

【作用】上記構成により、差圧調節弁の開閉動作時のヒ
ステリシス相当分の開度指令値を補正することができる
。従って、差圧調節弁の開閉動作時のヒステリシスによ
る差圧調節弁の遅れが解消されスムースに安定した制御
ができる

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１６】図１は、本発明の一実施例を示す差圧制御
装置のブロック構成図である。

【００１７】差圧制御装置７は、入力手段８、記憶手段
９、比較手段１０、ＰＩＤ制御手段１１、ヒステリシス
補正手段１２、および出力手段１３で構成される。さら
に、ヒステリシス補正手段１２は、ヒステリシス補正要
否判断手段１４、第一のヒステリシス補正設定手段１５
ａ、第二のヒステリシス補正設定手段１５ｂ、第一の接
点１６ａ、第二の接点１６ｂおよび加算手段１７で構成
される。

【００１８】ここで、入力手段８は、差圧計３の差圧検
出信号を入力する。記憶手段９は、ポンプ１を最適な運
転状態の差圧とするための目標値として設定値を記憶す
る。比較手段１０は、入力手段８の出力値と記憶手段９
の設定値との偏差を演算し、この偏差信号をＰＩＤ制御
手段１１およびヒステリシス補正手段１２に出力する。 ＰＩＤ制御手段１１は、比較手段１０の偏差信号に基づ
いて速度型ＰＩＤ演算処理によりＰＩＤ演算信号を出力
する。

【００１９】ヒステリシス補正手段１２は、ヒステリシ
ス補正の要否を判断し、この結果によりＰＩＤ制御手段
１１のＰＩＤ演算信号に所定値を加算し補正する。ヒス
テリシス補正要否判断手段１４は、比較手段１０の偏差
信号の符号の変化を判断する。即ち、偏差信号が負から
正の符号に変化したとき第一の接点１６ａを閉とする一
方、偏差信号が正から負の符号に変化したとき第二の接
点１６ｂを閉とする。第一のヒステリシス補正設定手段
１５ａは、補正値Ｘ＝αを設定する。第二のヒステリシ
ス補正設定手段１５ｂは、補正値Ｘ＝−αを設定する。 第一の接点１６ａは、閉のとき、第一のヒステリシス補
正設定手段１５ａの補正値Ｘ＝αを加算手段１７へ出力
する。第二の接点１６ｂは、閉のとき第二のヒステリシ
ス補正設定手段１５ｂの補正値Ｘ＝−αを加算手段１７
へ出力する。

【００２０】加算手段１７は、ＰＩＤ制御手段１１のＰ
ＩＤ演算信号にヒステリシス補正手段１２からの補正値
を加算する。出力手段１３は、加算手段１７の加算値を
開度指令として差圧調節弁５へ出力する。

【００２１】上記構成で、差圧計３がポンプ１の入口と
出口の差圧を検出し、その検出信号を差圧制御装置７の
入力手段８に出力する。入力手段８は、検出信号を内部
処理可能な入力信号に変換し、比較手段１０に出力する
。比較手段１０は、記憶手段９の設定値と入力手段８の
入力信号の値とを比較し、その偏差信号をＰＩＤ制御手
段１１およびヒステリシス補正手段１２に出力する。

【００２２】ここで、ヒステリシス補正手段１２の処理
について図２を参照して説明する。

【００２３】まず、ヒステリシス補正要否判断手段１４
が偏差信号を入力し偏差値を読む（１０１）。次に、ヒ
ステリシス補正要否判断手段１４は、一定周期で比較手
段１０からの偏差信号の符号を判断する。まず、偏差信
号の符号が前回と今回と同じか否か判断する（１０２）
。この結果、偏差信号の符号が同じ場合、第一の接点１
６ａまたは第二の接点１６ｂを閉動作とさせる信号を出
力しないで補正値Ｘ＝０とする（１０３）。一方、偏差
信号の符号が前回と今回で変化したときには、変化後の
偏差信号の符号が正か負かを判断する（１０４）。 このとき、ヒステリシス補正要否判断手段１４は、偏差
信号の符号が負から正に変化したとき第一の接点１６ａ
を閉動作とさせる信号を出力する。これにより、第一の
ヒステリシス補正設定手段１５ａの補正値Ｘ＝αが加算
手段１７に出力される（１０５）。逆に、偏差信号の符
号が正から負に変化したときには第二の接点１６ｂを閉
動作とさせる信号を出力する。これにより、第二のヒス
テリシス補正設定手段１５ｂの補正値Ｘ＝−αが加算手
段１７に出力される（１０６）。

【００２４】ところで、第一のヒステリシス補正設定手
段１５ａは、補正値Ｘ＝αとして予め測定し設定してい
る。また、第二のヒステリシス補正設定手段１５ｂは、
補正値Ｘ＝−αとして設定している。この補正値±αは
、差圧調節弁５のヒステリシスに対応し差圧調節弁５の
ヒステリシスに起因する開度指令と実開度との開度差を
解消する値としている。

【００２５】上記補正値Ｘは、加算手段１７においてＰ
ＩＤ制御手段１１のＰＩＤ演算信号に加算される（１０
７）。この結果、開度指令に対して実開度は図３に示す
如く、図７に比べて遅れがなく追従する。

【００２６】即ち、差圧調節弁５の実開度が「０」全閉
のときはその前に差圧調節弁５を「０」全閉にする動作
が必ずあったから偏差信号の符号が負になっている。こ
の状態で差圧調節弁５に開度指令を図示するように徐々
に上昇させると、直ちに偏差値の符号が負から正に変化
する。このため、ヒステリシス補正要否判断手段１４が
接点１６ａを閉接点とする信号を出力する。これにより
、第一のヒステリシス補正設定手段１５ａの補正値Ｘ＝
αが加算手段１７に出力され、この補正値Ｘ＝αがＰＩ
Ｄ制御手段１１のＰＩＤ演算信号に加算される。出力手
段１３は、差圧調節弁５に対し補正値Ｘ＝αが加えられ
た信号で制御する。従って、ｔ１時点で開度指令が上昇
し、さらにｔ２時点で実開度が遅れなく立ち上がり応答
がよい。

【００２７】次に、図３に示すように、比較手段１０の
出力が開動作から閉動作に変化した場合、偏差信号の符
号は正から負に変化する。この結果、ヒステリシス補正
要否判断手段１４が第二の接点１６ｂを閉とする信号を
出力する。そして、第二のヒステリシス補正設定手段１
５ｂの補正値Ｘ＝−αが加算手段１７に出力され、この
値がＰＩＤ制御手段１１のＰＩＤ演算信号に加算される
。従って、出力手段１３からの開度指令は、補正値Ｘ＝
−αの加わった信号となり、開度指令ｅ１に−αが加っ
たｅ２になる。従って、実開度は開度指令に直ちに追従
する。

【００２８】このように、差圧調節弁を閉とすると、ポ
ンプの入口と出口の差圧のプロセス値が上昇するプロセ
ス制御で、プロセス値から設定値を減算した偏差信号の
符号が正から負に変わったときＰＩＤ演算信号にヒステ
リシス相当量の補正値−αを加える。また、偏差信号の
符号が負から正に変わったときＰＩＤ演算信号に補正値
＋αを加える。このため偏差信号の符号の反転に基づい
て差圧調節弁のヒステリシス相当量が補正された開度指
令により制御されるからヒステリシスに伴う差圧調節弁
の動作の遅れが解消され、スムースで安定した差圧制御
ができる。

【００２９】なお、本実施例では、偏差信号の符号の変
化からヒステリシス補正手段を作動させているがこれに
限ることなく、差圧制御装置の開度指令の変化状態、つ
まり開度指令が開動作から閉動作に変化（偏差信号が正
から負）、または、閉動作から開動作（偏差信号が負か
ら正）を検出してヒステリシス補正手段を作動させても
同様に実施できる。さらに、本実施例はマイクロコンピ
ュータ等を用いれば容易に実現できることは明らかであ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、差圧調節
弁への開度指令にヒステリシス相当量を補正したので差
圧調節弁の応答性が優れる。また、ポンプの入口と出口
の差圧も安定に保たれポンプの寿命が長くなる。その上
、調整員はＰＩＤ制御定数の設定による負担から解放さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す差圧制御装置のブロッ
ク構成図である。

【図２】同装置のヒステリシス補正手段の処理手順を示
すフローチャートである。

【図３】同装置の開度指令と実開度を示す説明図である
。

【図４】従来例を示すポンプの差圧制御の機器構成図で
ある。

【図５】差圧調節弁のヒステリシス特性を示す説明図で
ある。

【図６】従来の制御の一例を示す説明図である。

【図７】従来例の開度指令と実開度を示す説明図である
。

【符号の説明】

１　　　　ポンプ ３　　　　差圧計 ５　　　　差圧調節弁 ７　　　　差圧制御装置 ８　　　　入力手段 ９　　　　記憶手段 １０　　　　比較手段 １１　　　　ＰＩＤ制御手段 １２　　　　ヒステリシス補正手段 １３　　　　出力手段 １４　　　　ヒステリシス補正要否判断手段１５ａ　　
　　第一のヒステリシス補正設定手段１５ｂ　　　　第
二のヒステリシス補正設定手段１６ａ　　　　第一の接
点 １６ｂ　　　　第二の接点 １７　　　　加算手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　流体を送出するポンプの入口と出口の
   差圧をＰＩＤ制御手段の開度指令値により差圧調節弁を
   開閉して制御する差圧制御装置において、前記ポンプの
   入口と出口の差圧と所定の設定値との偏差信号の符号の
   変化を判断するヒステリシス補正要否判断手段と、この
   ヒステリシス補正要否判断手段により偏差信号が負から
   正に変化したと判断したとき差圧調節弁のヒステリシス
   相当量の補正値を前記ＰＩＤ制御手段の開度指令値に加
   えて補正する第一のヒステリシス補正設定手段と、前記
   ヒステリシス補正要否判断手段により偏差信号が正から
   負に変化したと判断したとき差圧調節弁のヒステリシス
   相当量の補正値を前記ＰＩＤ制御手段の開度指令値より
   減じて補正する第二のヒステリシス補正設定手段とを備
   えたことを特徴とする差圧制御装置。