JPH07190303A - ボイラの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種センサからの入力により、ボイラの運転
状況を判断し、この運転状況に応じてボイラ付帯機器の
発停、電磁弁の開閉等をリレー等の能動素子を介して行
う指示信号を出力するボイラの制御装置において、制御
装置本体と各能動素子、各センサ間の配線本数を減少さ
せ、配線自体のコストやノイズ対策費の削減を図るこ
と。 【構成】 制御装置本体(10)から各能動素子(24)(24)‥
‥への動作指示の情報を整列してシリアル信号として伝
送するパラレル−シリアル変換機構(12)と，シリアル信
号の情報を分類し、各能動素子(24)(24)‥‥に伝達する
シリアル−パラレル変換機構(21)と，各センサからの検
出信号を整列してシリアル信号として伝送するパラレル
−シリアル変換機構(22)と，そのシリアル信号の情報を
分類し、制御装置本体(10)に個別に伝達するシリアル−
パラレル変換機構(13)とを備えた構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はボイラの制御装置に関
し、制御装置本体と，この制御装置本体から信号指示を
受け、給水ポンプ，燃料ポンプ，送風機等の動力機器の
発停、並びに、電磁弁の開閉操作を各装置別に行う能動
素子（リレー等）と，ボイラ本体、並びにボイラ周辺機
器の状態を検出し、制御装置本体に検出値を出力する圧
力スイッチ，感震器，過電流検出器等の各種センサとを
備えたボイラの制御装置において、制御装置本体から能
動素子への指示信号の送信、並びに、センサから制御装
置本体への検出信号の送信に関する構成の改良に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ボイラなどの産業機器は、リ
レー、タイマ等で構成されるシーケンス制御器によって
各種制御を行なっていたが、近年の半導体技術の進歩に
より、所謂マイコンを用いて複雑な制御を行うようにな
ってきている。

【０００３】特に、小型、簡易クラスのボイラ（温水ボ
イラを含む）における制御装置においては、制御の中心
となる部分（以下制御装置本体と称する）をマイコンに
よって構成してあり、給水ポンプ，燃料ポンプ，送風機
や各配管中の電磁弁への実際の通電は、制御装置本体か
らの指示信号により、夫々に対応するリレーを介して行
なっている。また、上記の給水ポンプ，燃料ポンプ，送
風機等のボイラ周辺機器やボイラ本体の状況は、圧力ス
イッチ，感震器，過電流検出器等の各種センサによって
検出し、制御装置本体に入力している。

【０００４】上記のマイコン等の電子機器は、一般にご
く微弱な電圧で作動しており、高圧の電気やノイズに弱
いという問題点を有している。上記のようなリレーは一
般的に高電圧の接点を開閉しており、また、上記の圧力
スイッチ、感震器、過電流検出器等の接点式のセンサは
高電圧の接点の開閉によって状態の検出を行なっている
ため、その開閉時のノイズによって電子機器（制御機
器）が誤動作する恐れが多分にある。

【０００５】また、マイコン等の電子機器は動作温度範
囲が上記のようなリレー，センサ類に比べて狭く、人間
がボイラの操作を行うための操作パネルや表示装置等の
近辺、即ち、人間によって操作可能な環境下に設置する
のが通常である。一方、上記のようなリレー，センサ類
は、高温・高圧等の環境条件においても設置可能であ
る。

【０００６】従って、マイコンを用いた制御装置本体
は、上記の動力機器，リレー，センサ類等からのノイズ
を受け難いように、上記リレーを組込んだ駆動部側の回
路基板（以下、駆動部と称する）とは距離をおいて、ま
た、温度上昇が少ない場所に配置されている。

【０００７】また、上記のようなマイコンを用いた制御
装置では、その簡便さから、駆動部のリレー１個毎に１
〜２本の配線を用意し、制御装置本体からの信号を直接
伝達している。具体的には図２に示すような構成となっ
ている。即ち、演算処理装置（マイコン）を含む電子回
路からなる判定部(2) を備えた制御装置本体(1) と，制
御対象機器への通電を行う駆動部(3) とを備えている。
この駆動部(3) は、センサからの出力を制御装置本体
(1) に入力するための中継器を兼ねている。上記駆動部
(3) の各リレー(4)(4)‥‥，センサの出力と制御装置本
体(1) との接続は、判定部(2) から延びる各リレー(4)
(4)‥‥に対応する出力線(5)(5)‥‥並びに各センサ‥
‥毎に対応する入力線(6)(6)‥‥により、個別に行な
い、各センサからの入力並びに各リレー(4)(4)‥‥への
信号出力は、夫々の専用の配線によって、直接的に入出
力していた。（尚、センサからの信号は、駆動部(3) に
設けたインターフェース回路部(7) を介して行なってお
り、このインターフェース回路部(7) は、センサからの
高電圧の信号をマイコン等の電子機器が取り扱う低電圧
の信号（例えば、２００Ｖを５Ｖ）に変換する電圧変換
機能を備えている。）

【０００８】しかしながら、より効率的な運転のために
制御の対象となる機器を増加させたり、センサの数を増
加させると、その増加に対応してリレーの数が多くな
り、同時にリレー毎、センサ毎の配線の本数も多くな
る。従って、その配線に係る費用やノイズ対策の費用も
多くなるという問題が生じる。特に、上記のリレーや白
熱電球の駆動等のように高速の信号伝達が不要な場合に
は、上記の様な出力に１個毎に対応した配線を引回すこ
とは過剰品質となる。

【０００９】また、上記リレーが大容量のもので高電圧
のノイズの発生源となる場合や、制御装置本体の判定部
（マイコン）がノイズに弱いような場合には、制御装置
本体とリレーとの距離を大きくする必要があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従って、この発明が解
決しようとする課題は、制御装置本体とリレー等の各能
動素子、並びに、各センサとの間の配線の本数を減少さ
せ、併せて、各配線に対するノイズ対策費、熱対策費等
を減少させることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題に
鑑みてなされたもので、ボイラの制御装置本体から、給
水ポンプ，燃料ポンプ，送風機等の動力機器の発停、並
びに、電磁弁の開閉操作を各装置別に行うリレー等の能
動素子への動作指示の情報を整列してシリアル信号とし
て伝送するパラレル−シリアル変換機構と，その情報を
分類し、上記各能動素子に伝達するシリアル−パラレル
変換機構とを備えてなることを第１の特徴とし、ボイラ
の各種状況を検出し制御装置本体に向けて検出信号を出
力する各センサからの検出信号を整列してシリアル信号
として伝送するパラレル−シリアル変換機構と，その情
報を分類し、制御装置本体に個別に伝達するシリアル−
パラレル変換機構とを備えてなることを第２の特徴と
し、ボイラの制御装置本体から、給水ポンプ，燃料ポン
プ，送風機等の動力機器の発停、並びに、電磁弁の開閉
操作を各装置別に行うリレー等の能動素子への動作指示
の情報を整列してシリアル信号として伝送するパラレル
−シリアル変換機構と，その情報を分類し、上記各能動
素子に伝達するシリアル−パラレル変換機構と、ボイラ
の各種状況を検出し制御装置本体に向けて検出信号を出
力する各センサからの検出信号を整列してシリアル信号
として伝送するパラレル−シリアル変換機構と，その情
報を分類し、制御装置本体に個別に伝達するシリアル−
パラレル変換機構とを備えてなることを第３の特徴とす
るボイラの制御装置である。

【００１２】

【作用】この発明に係るボイラの制御装置によるとき
は、リレー等の複数の能動素子への信号の送信、並び
に、複数のセンサからの信号の受信を、シリアル信号の
伝送によって数本の信号線によって行うことにより、各
能動素子毎に行っていた配線を大幅に削減する。

【００１３】

【実施例】以下、この発明に係るボイラの制御装置の好
ましい一実施例における構成並びに作用を、図１を参照
しながら説明する。尚、図１に例示する実施例において
は、詳細な構造の図示を省略し、必要箇所のみ概略的に
示してある。また、上記図面には図示していないが、ボ
イラにおいての制御対象機器としては、通常、給水ポン
プ，燃料ポンプ，送風機や各配管中の電磁弁等が該当
し、電気ボイラにおいては上記燃料ポンプ，送風機の代
わりに電熱ヒータが該当する。

【００１４】この実施例における制御装置は、制御装置
本体(10)と、制御対象機器の駆動部(20)とで構成され
る。上記制御装置本体(10)は、判定部(11)，パラレル−
シリアル変換機構(12)，シリアル−パラレル変換機構(1
3)，データ伝送用端子(14a)(14b)(14c)(14d)，センサ用
端子群(15)を備えており、上記駆動部(20)は、シリアル
−パラレル変換機構(21)，パラレル−シリアル変換機構
(22)，データ伝送用端子(23a)(23b)(23c)(23d)，能動素
子(24)(24)‥‥，センサ用端子群(25)を備えている。そ
して、上記制御装置本体(10)と駆動部(20)との接続は、
制御装置本体(10)側のデータ伝送用端子(14a)(14b)(14
c)(14d)と、駆動部(20)側のデータ伝送用端子(23a)(23
b)(23c)(23d)とを、対応する端子同志をデータ伝送用配
線(26a)(26b)(26c)(26d)で接続することによって行う。

【００１５】上記制御装置本体(10)の判定部(11)は、微
弱な電気によって作動する演算処理装置（マイコン）を
含む電子回路の部分であり、後述する各センサからの入
力信号に基づいて、ボイラの運転状況を判断し、各制御
対象機器の運転状況を変更あるいは維持するための信号
を出力するものである。

【００１６】上記パラレル−シリアル変換機構(12)並び
にシリアル−パラレル変換機構(13)，は、上記判定部(1
1)とデータ伝送用端子(14a)(14b)(14c)(14d)との間に接
続してあり、判定部(11)とパラレル−シリアル変換機構
(12)との間は、制御対象機器数に対応する数のデータ線
(16)(16)‥‥によって接続し、判定部(11)とシリアル−
パラレル変換機構(13)との間は、センサ数に対応する数
のデータ線(17)(17)‥‥によって接続する。従って、上
記判定部(11)と、上記パラレル−シリアル変換機構(12)
並びにシリアル−パラレル変換機構(13)との間のデータ
の入出力は、データ線(16)(16)‥‥，(17)(17)‥‥によ
って伝送される各対象機器毎，各センサ毎の並列的な信
号である。

【００１７】上記パラレル−シリアル変換機構(12)は、
上記判定部(11)から複数のデータ線(16)(16)‥‥によっ
て並列的に伝送される信号を、一定の順番で整列させる
ことにより、一組の時系列的なデータ（シリアルデー
タ）信号に変換し、駆動部(20)に向けて出力する。ここ
で、パラレル−シリアル変換機構(12)から出力されるデ
ータ信号は、一組のデータ列の各データが各能動素子毎
の動作の指示に対応している。また、上記シリアル−パ
ラレル変換機構(13)は、上記駆動部(20)からの一組の時
系列的なデータ（シリアルデータ）を、上記の一定の順
番で分類することにより、上記判定部(11)への複数のデ
ータ線(17)(17)‥‥によって並列的に伝送される信号に
変換し、判定部(11)に入力するもので、シリアル−パラ
レル変換機構(13)から出力されるデータ信号は、各デー
タ線の各データが各センサの出力に対応している。上記
のパラレル−シリアル変換機構(12)，シリアル−パラレ
ル変換機構(13)としては、単体のシフトレジスタや，マ
イコン内蔵のシフトレジスタ機能等を用いる。

【００１８】上記駆動部(20)のシリアル−パラレル変換
機構(21)は、制御装置本体(10)からのデータ信号（シリ
アルデータ）を、能動素子(24)(24)‥‥毎の信号に整理
分割する。即ち、シリアル−パラレル変換機構(21)は、
駆動部(20)に入力されるデータ信号を、上記制御装置本
体(10)の判定部(11)から信号と同様の各制御対象機器毎
の並列的な制御信号に変換する。上記駆動部(20)のパラ
レル−シリアル変換機構(22)は、センサ用端子群(25)に
接続した各センサーから並列的に伝送される信号を、一
組の時系列的なデータ（シリアルデータ）信号に変換
し、制御装置本体(10)に向けて出力する。ここで、パラ
レル−シリアル変換機構(12)から出力されるデータ信号
は、一組のデータ列の各データが各センサ毎の検出値に
対応している。上記のシリアル−パラレル変換機構(2
1)，パラレル−シリアル変換機構(22)としては、上述同
様に単体のシフトレジスタや，マイコン内蔵のシフトレ
ジスタ機能等を用いる。

【００１９】上記能動素子(24)(24)‥‥としては、給水
ポンプ，燃料ポンプ，送風機や各配管中の電磁弁等のよ
うな制御対象機器を微弱な低電圧の信号によって動作さ
せるための手段、特にリレー等の接点出力手段が好適で
あり、他にはＬＥＤ，白熱灯等の表示用、警告用、照明
用等のランプ類の点灯や、フォトカプラの駆動等におい
ても摘要できる。従って、各制御対象機器は、シリアル
−パラレル変換機構(21)からの信号により、能動素子(2
4)(24)‥‥を介して、その運転状態を変更あるいは維持
する。

【００２０】ここで、駆動部(20)のセンサ用端子群(25)
は、ボイラの運転状況を検出するための各センサからの
信号を入力するためのもので、上述圧力スイッチ、感震
器、過電流検出器等のように、１乃至複数の設定値によ
って区画される範囲内かどうかの段階的な状況の検出を
高電圧の接点の開閉により行なう接点式のセンサを接続
する。尚、センサからの信号は、図２に示す従来例同様
に、駆動部(20)に設けたインターフェース回路部(7) を
介して行なっている。

【００２１】また、上記の制御装置本体(10)側のセンサ
用端子群(15)には、主に、ボイラ缶体の温度を検出する
温度センサー，バーナの火炎状況を検出する炎センサ
ー，ボイラ缶体内の圧力を検出する圧力センサー等のよ
うな連続値を計測し出力するセンサを接続する。勿論、
制御装置本体(10)側のセンサ用端子群(15)は、上記のよ
うな接点式のセンサを接続しても構わない。

【００２２】以上の構成において、制御装置本体(10)の
判定部(11)に対する各センサからのボイラの運転状況の
出力、並びに、各制御対象機器の運転を変更あるいは維
持するための信号の入出力については、従来同様である
が、この制御装置本体(10)と駆動部(20)との間の信号伝
達のための配線本数は、上記４本のデータ伝送用配線(2
6a)(26b)(26c)(26d)によって行う。

【００２３】即ち、制御装置本体(10)から駆動部(20)へ
のシリアルデータを送信するための信号線(26a) と、シ
リアルデータの各データの送信間隔を合せるためのクロ
ック信号線(26b) と、データの始まりと終わりのタイミ
ングを制御する制御線(26c)と、駆動部(20)から制御装
置本体(10)へのシリアルデータを送信するための信号線
(26d) の４本で良く、能動素子側においてクロックタイ
ミングが同期するのであればクロック信号線(26b) とタ
イミング制御線(26c) は省略できる。従って、複数個の
能動素子に信号を送るのに各能動素子毎に配線を行う必
要が無く、最低２本の小数本の配線によって信号伝達を
行うことができる。尚、このようなデータ伝送経路にお
いてはアース線は通常省略可能であるので本実施例では
省略しているが、より確実なノイズ対策が必要であれば
このアース線を配線すると共にこのアース線によって上
記配線をシールド処理してもよい。即ち、制御装置本体
(10)と駆動部(20)との間のデーター伝送用配線を、従来
は、各制御対象機器毎に対応させて設けた能動素子(24)
(24)‥‥毎に、また、センサ毎に１〜２本配線する必要
があり、全体として多数の本数を必要としていたが、こ
の発明では２〜３本の配線でよいため、その配線コスト
を大幅に削減できる。

【００２４】また、データ伝送用配線の本数の大幅な減
少に伴い、このような配線に施していたシールド処理，
ツイストペア線の使用，ノイズフィルタの挿入等のノイ
ズ対策費や、その他熱対策費も大幅に削減できる。ま
た、このように配線の本数が大幅に減少することから、
各配線に施すノイズ対策や熱対策も容易である。

【００２５】尚、以上の構成においてデータ伝送用配線
(26a)(26b)(26c)(26d)に、各端子(14a)(14b)(14c)(14
d)，(23a)(23b)(23c)(23d)との間で接触不良等の障害が
生じたり、設計時点よりも過大なノイズが生じた場合に
は、上記データ伝送用配線(26a)(26b)(26c)(26d)中のシ
リアルデータ、クロック信号等にノイズが加わり、制御
装置本体(10)からの信号と異なった信号が伝送される恐
れがある。そこで、駆動部(20)側で受信したデータが所
定の複数回数繰り返された場合にそのデータを正しいも
のとして各能動素子(24)(24)‥‥に信号を伝達するか、
或いは各能動素子(24)(24)‥‥に対応するデータが所定
の複数回数繰り返された場合にそのデータを正しいもの
として各能動素子(24)(24)‥‥に信号を伝達するように
構成するのが良い。また、駆動部(20)が受信した信号を
制御装置本体(10)に逆に伝送し、制御装置本体(10)から
の送信信号と比較し、一致した場合に、そのデータを正
しいものとして各能動素子(24)(24)‥‥に信号を伝達す
るように構成したものであってもよい。このような構成
により、耐ノイズ性が向上し、上記の配線本数の削減に
よる耐ノイズ対策費の低減効果と相俟って極めてノイズ
対策費の安価な、換言すれば一層ノイズに強い制御装置
を提供することができる。

【００２６】また、上記のデータ伝送用配線(26a)(26b)
(26c)(26d)に切断等の障害が生じ、信号の伝達が不能と
なった場合には、各能動素子(24)(24)を安全側に作動さ
せるフェールセーフ回路を設けるのが好ましい。例え
ば、図１に示すように、駆動部(20)から制御装置本体(1
0)へのシリアルデータを送信するための信号線(26d) を
用いて制御装置本体(10)からの信号を駆動部(20)から再
び制御装置本体(10)に伝送するように構成し、この駆動
部(20)からの信号が制御装置本体(10)に入力されない場
合、あるいは、一定時間内に回復しない場合には、判定
部(11)においてデータ伝送用配線(26a)(26b)(26c)(26d)
に障害が生じたと判断し、上記駆動部(20)への電源供給
配線(32)を開とする等して駆動部(20)を遮断し、回路全
体を遮断し、ボイラを停止させる遮断回路(30)を設ける
のが好ましい。

【００２７】また、上記のようなフェールセーフ機構を
組込むにあたり、データ伝送用配線(26a)(26b)(26c)(26
d)の障害を制御装置本体(10)側で判断する他、駆動部(2
0)側で判断を行なってもよい。即ち、駆動部(20)側にデ
ータ伝送用配線(26a)(26b)(26c)(26d)からの信号によっ
て蓄電されるコンデンサを設けて信号受信時に常に蓄電
されるように接続し、このコンデンサの放電による蓄電
電圧の降下を検出することによって駆動部(20)側に一定
時間以上信号がきていないことを検出し、駆動部(20)の
回路を遮断するような構成が挙げられる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係るボ
イラの制御装置によれば、リレー等の複数の能動素子へ
の信号、並びに、複数のセンサからの信号の伝達をシリ
アル信号の伝送によって数本の信号線によって行うこと
により、従来各能動素子毎，各センサ毎に行っていた配
線を大幅に削減することができ、配線に関するコストが
大幅に削減できる。

【００２９】更に、この発明においては、制御装置本体
と能動素子間、並びに、制御装置本体と各センサ間の配
線本数が減少するため、各配線に施すノイズ対策費が少
なく、また、配線を長く引回すことができるので、例え
ば、温度やノイズの環境の良いところに制御装置本体を
設置し、制御対象機器の近傍に能動素子を置くことがで
き、動力線や制御対象機器と制御装置本体との距離を稼
ぐことができるという利点がある。従って、この発明に
よれば環境に強く、最適な機器のレイアウトが実現で
き、コストダウンも可能なボイラの制御装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るボイラの制御装置の一実施例を
示す概略構成図である。

【図２】従来のボイラの制御装置の一例を示す概略構成
図である。

【符号の説明】

(10) 制御装置本体 (11) 判定部 (12) パラレル−シリアル変換機構 (13) シリアル−パラレル変換機構 (20) 駆動部 (21) シリアル−パラレル変換機構 (22) パラレル−シリアル変換機構 (24) 能動素子 (25) センサ用端子群 (26a) データ伝送用配線 (26b) データ伝送用配線 (26c) データ伝送用配線 (26d) データ伝送用配線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御装置本体(10)と，この制御装置本体
   (10)から信号指示を受け、給水ポンプ，燃料ポンプ，送
   風機等の動力機器の発停、並びに、電磁弁の開閉操作を
   各装置別に行うリレー等の能動素子(24)(24)‥‥とを備
   えたボイラの制御装置において、上記制御装置本体(10)
   から各能動素子(24)(24)‥‥への動作指示の情報を整列
   してシリアル信号として伝送するパラレル−シリアル変
   換機構(12)と，その情報を分類し、上記各能動素子(24)
   (24)‥‥に伝達するシリアル−パラレル変換機構(21)と
   を備えてなることを特徴とするボイラの制御装置。
2. 【請求項２】 制御装置本体(10)と，ボイラの各種状況
   を検出し制御装置本体に向けて検出信号を出力する各セ
   ンサを備えたボイラの制御装置において、上記各センサ
   からの検出信号を整列してシリアル信号として伝送する
   パラレル−シリアル変換機構(22)と，その情報を分類
   し、上記制御装置本体(10)に個別に伝達するシリアル−
   パラレル変換機構(13)とを備えてなることを特徴とする
   ボイラの制御装置。
3. 【請求項３】 制御装置本体(10)と，この制御装置本体
   (10)から信号指示を受け、給水ポンプ，燃料ポンプ，送
   風機等の動力機器の発停、並びに、電磁弁の開閉操作を
   各装置別に行うリレー等の能動素子(24)(24)‥‥と、ボ
   イラの各種状況を検出し制御装置本体に向けて検出信号
   を出力する各センサを備えたボイラの制御装置におい
   て、上記制御装置本体(10)から各能動素子(24)(24)‥‥
   への動作指示の情報を整列してシリアル信号として伝送
   するパラレル−シリアル変換機構(12)と，その情報を分
   類し、上記各能動素子(24)(24)‥‥に伝達するシリアル
   −パラレル変換機構(21)と、上記各センサからの検出信
   号を整列してシリアル信号として伝送するパラレル−シ
   リアル変換機構(22)と，その情報を分類し、上記制御装
   置本体(10)に個別に伝達するシリアル−パラレル変換機
   構(13)とを備えてなることを特徴とするボイラの制御装
   置。