JPH0793178B2 - 多点温度調節計のヒータ断線検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は多点温度調節計のヒータ断線検出装置に係り、
特に、制御対象に配置した複数のヒータを調節する多点
温度調節計に搭載され各ヒータ回路の断線の有無を検出
するヒータ断線検出装置の改良に関する。

［従来の技術］ 一般に、温度調節計を含む装置としては、第10図に示す
ように、例えば射出成形機等の制御対象１内に配置され
たヒータ３にヒータ操作器５を接続し、ヒータ３に対応
して制御対象１に配置した温度測定用のセンサ７を温度
調節計９に接続するとともに、この温度調節計９をヒー
タ操作器５に接続してなり、温度調節計９においてセン
サ７からの測定値PVと予め設定した設定値SVから例えば
PID演算し、制御信号としての操作量MVをヒータ操作器
５に出力し、その操作量に応じてヒータ操作器５がヒー
タ３へのヒータ電流をON/OFF操作する構成となってい
た。

しかも、ヒータ操作器５からヒータ３へのヒータ回路の
途中にヒータ電流検出器11を配置し、温度調節計９はそ
のヒータ電流検出器11からの電流検出信号CTのレベルが
予め可変抵抗器等（図示せず）で設定したヒータ断線電
流設定値HBAより低いときにヒータ回路が断線している
ことを検出して警報を発生するように形成されていた。
すなわち、温度調節計９はヒータ断線警報付調節計とな
っていた。

さらに、ヒータ操作器５によるヒータ３のOFF動作時に
おいて、ヒータ電流検出器11からの電流検出信号CTのレ
ベルがヒータ断線電流設定値HBAより高いときには、ヒ
ータ操作部５の操作端の導通、例えば操作接点の溶着を
検出するように温度調節計９を形成することも可能であ
った。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した構成を発展させて制御対象１内
の複数箇所に配置したヒータ３を制御する多点温度調節
計を構成し、これにおいてヒータ断線検出機能を実施し
ようとすると、各ヒータ３毎にヒータ電流検出器11を設
け、各ヒータ電流検出器11に対応して設定されたヒータ
断線電流設定値HBAと比較してヒータ断線を検出する必
要があり、多点の温度調節計ではその点数分の回路構
成、特にヒータ電流検出器11からの回路が多点となり、
コストアップを招く難点がある。

なお、多点温度調節計のヒータ断線検出装置としては、
特開平１−93083号公報に示されているように、１つの
検出回路でヒータ断線を検出する構成も提案されている
が、この構成はヒータを一定周期で強制的にON操作さ
せ、そのON操作時の電流検出信号に基づいて検出するも
のであり、ヒータを一定周期で強制的にON操作させたく
ない場合もある。

また、ヒータ制御ブロック内のどこかに溶着又は導通し
た操作端があると、ヒータ断線の検出が不能となる。

本発明はこのような従来の欠点を解決するためになされ
たもので、制御対象の複数箇所に配置されたヒータを多
点温度調節する多点温度調節計において、構成を複雑化
させることなくヒータ断線の検出が可能で安価なヒータ
断線検出装置の提供を目的とする。

また、本発明はヒータをON/OFF操作するヒータ操作器に
おける操作端溶着又は導通検出の可能のヒータ断線検出
装置の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ このような課題を解決するために本発明は、クレーム対
応図である第１図に示すように、制御対象100と、複数
のヒータ手段101と、複数のヒータ操作手段102と、複数
の温度測定手段103と、複数の電流検出手段104と、ヒー
タ断線検出手段105を有して構成されている。

ヒータ操作手段102は制御対象100の複数箇所に配置され
たヒータ手段101に対応して設けられヒータ電流を断続
操作することによってそれら各ヒータ手段101を加熱制
御するものであり、温度測定手段103は制御対象100にお
ける各ヒータ手段101に対応した温度を測定するもので
あり、電流検出手段104は複数のヒータ操作手段102への
各ヒータ電流を検出するものである。

ヒータ断線検出手段105は、温度測定手段103からの各測
定温度に基づき、その電流検出手段104の検出中にヒー
タ操作手段102の出力が切換わらないと言う測定条件の
整った個々のヒータ手段101について、ヒータ操作手段1
01の操作中における電流検出手段104からの測定値が所
定の基準値よりも低いとき、当該ヒータ手段101へのヒ
ータ回路が断線していることを検出するものである。

そして、本発明は、測定条件の整ったヒータ手段101に
ついてヒータ操作手段102の非操作中における電流検出
手段104からの測定値が所定の基準値よりも高いとき、
ヒータ操作手段102の接点の溶着又は導通を検出する操
作端導通検出手段106を有するように構成してもよい。

［作 用］ このような手段を備えた本発明では、制御対象100に配
置された各ヒータ手段101がヒータ操作手段102のヒータ
電流断続操作によって加熱制御され、温度測定手段103
が各ヒータ手段101に対応した温度を測定してヒータ断
線検出手段105へ出力する一方、電流検出手段104が各ヒ
ータ操作手段102からヒータ手段100への各ヒータ電流を
検出してヒータ断線検出手段105に出力する。

ヒータ断線検出手段105では、その電流検出手段104の検
出中にヒータ操作手段102の出力が切換わらないと言う
測定条件の整ったものから、ヒータ操作手段101で操作
中のヒータ手段100の検出信号を取込み、所定の基準値
よりも低いときには当該ヒータ手段101へのモータ回路
が断線していることを検出する。

そして、操作端導通検出手段106を有する構成では、測
定条件の整ったヒータ手段101についてヒータ操作手段1
02の非操作中における電流検出手段104からの測定値が
所定の基準値と比較され、基準値よりも高いときにはヒ
ータ操作手段102が接点溶着又は導通していることを検
出する。

［実 施 例］ 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第２図は本発明に係る多点温度調節計のヒータ断線検出
装置の一実施例を示すブロック図である。

図において、図示を省略した制御対象内の複数箇所に配
置されたｎ個のヒータに対応して設けたセンサ等の温度
測定回路15、17、・・・21は、センサ近傍の温度に応じ
たアナログ電圧（測定値PV）を出力するもので、マルチ
プレクサ（MPX）23を構成するスイッチ回路23a、23b、
・・・23cを介して増幅器25に接続されている。

マルチプレクサは、後述する制御装置41からの切換信号
によって個々のスイッチ回路23a、23b、・・・23cが選
択的に導通し、温度測定回路15、17、・・・21からの測
定値PVを増幅器25へ出力するものであり、増幅器25はマ
ルチプレクサ（MPX）27に接続されている。

第２図では省略したヒータ操作器からヒータへのヒータ
電流供給回路の途中に配置されたヒータ電流検出回路2
9、31、・・・33は、ヒータ回路を流れるヒータ電流レ
ベルに応じた電流検出信号CTをアナログ電圧にして出力
するものであり、マルチプレクサ（MPX）35に接続され
ている。ヒータ操作器は機械的リレーや半導体スイッチ
が用いられる。

マルチプレクサ35は制御装置41からの切換信号によって
それらヒータ電流検出回路29、31、・・・33を選択的に
切換え、絶対値回路36へ接続するもので、絶対値回路36
は交流波形を絶対値波形に変換して増幅器37へ接続する
ものであり、増幅器37はマルチプレクサ27に接続されて
いる。

マルチプレクサ27は増幅器25、37からのアナログ信号を
選択的に切換えてA/D変換回路39へ出力するものであ
り、このA/D変換回路39はマルチプレクサ27からのアナ
ログ信号をデジタル信号にA/D変換して制御装置41へ出
力するものである。

制御装置41は、例えば第３図に示すように、演算機能を
有するCPU、このCPUの動作プログラムを内蔵したROMお
よび入出力信号のインタフェースI/Oを有する制御回路4
3と、この制御回路43に接続された記憶回路45と、設定
手段としてのキー入力装置47およびヒータ操作器として
の出力回路49が接続されている。

符号51は出力回路49によって加熱操作されるヒータを含
む制御対象である。ただし、上記出力回路49によって操
作されるものは加熱ヒータに限定されない。

記憶回路45は制御回路43における演算過程のデータや後
述する負荷率を記憶する他、第４図に示すように、各ヒ
ータおよびこのヒータを操作するヒータ操作器について
ヒータ断線測定終了フラグ（ＦH）、操作端導通測定終
了フラグ（ＦS）、ヒータ断線測定可能フラグ（ＦO
N）、操作端導通測定可能フラグ（ＦOFF）、ヒータ断線
エラー検出フラグ（ＦERR1）および操作端導通エラー検
出フラグ（ＦFRR2）の内容をマップ状にして記憶するも
のである。

そして、記憶回路45には、制御回路43の管理下で、ヒー
タ断線測定終了フラグおよび操作端導通測定終了フラグ
は「１」（未測定）に、その他は「０」（測定不可又は
エラーなし）が初期設定記憶されており、起動後の状態
変化に従ってそれが「０」又は「１」に変更記憶され、
制御回路43はその内容に基づいてヒータ断線検出および
操作端導通検出する。

制御回路43は、制御対象51から温度測定回路15、17、・
・・21、マルチプレクサ23、27を介して取込んだ測定値
PVと、キー入力装置47からの設定値SVに基づきPID演算
して操作量MVを出力手段49から制御対象51へ出力する多
点温度調節機能を有するとともに、各ヒータ電流検出回
路29、31、・・・33からマルチプレクサ35、27を介して
入力された各電流検出信号CTに対してキー入力装置47か
ら入力されたヒータ断線電流測定値HBAとを比較し、ヒ
ータ断線検出および操作端導通検出を行なう機能を有し
ている。

以下、制御装置41におけるこれらの各検出機能を、第５
図のタイムチャートに従って説明する。

制御装置41は、各ヒータ（便宜上チャンネルCHとする）
についてある単位時間Ｔずつ割当てて各チャンネルとも
同じ動作を繰返すようになっており、この単位時間Ｔ内
では多点温度調節計としての主要処理、すなわち温度測
定回路15、17、・・・21からの測定値PVの入力、PID演
算および操作量MVの出力処理、ヒータ電流検出器27、3
1、・・・33からの電流検出信号CTの入力に基づくヒー
タ断線電流設定値HBAとの比較によるヒータ断線検出お
よび操作端導通検出処理、その他多点温度調節計として
の動作を確保する処理が行なわれるが、その他の動作処
理の説明は省略する。

温度測定回路15、17、・・・21からの測定値PVの入力処
理やヒータ電流検出回路29、31、・・・33からの電流検
出信号CTの入力処理は、マルチプレクサ23、27、35を切
換えることによって定期的に行なわれる。

測定値PVの入力処理はチャンネル１から順番にチャンネ
ルｎまで選択的に入力して再びチャンネル１に戻り、以
降これを繰返すようになっており、例えばチャンネルｎ
からチャンネル１に移る間に定期的に別の処理例えば室
温測定等のデータ補正用入力処理を行わせることも可能
である。

例えば、８チャンネルを２秒周期で制御する場合、１チ
ャンネル分の期間Ｔを222msecとし室温測定等のデータ
補正用入力時間Txを224msecとすれば、８チャンネル全
ての処理を行なうには（222×８）＋224＝2000msec、す
なわち２秒間となる。

他方、ヒータ電流検出器29、31、・・・33からの電流検
出信号CTについては、測定値PVを入力するチャンネルに
依存せず、個々のチャンネルについて当該チャンネルの
制御期間Ｔ中に電流検出信号CTのデータ取込み条件が揃
ったものから入力を行う。

以下チャンネルｎを例にして詳細に説明する。

第５図において、でマルチプレクサ27が切換わってチ
ャンネルｎからの測定値PVが入力可能となり、A/D変換
回路39でアナログ測定信号のA/D変換処理が開始され、
斜線の部分でA/D変換処理される。

でA/D変換処理が完了してデジタル測定値PVが制御装
置41に取込まれる。〜がチャンネルｎの温度測定期
間である。

続くでは、記憶回路45に記憶されている各チャンネル
の負荷率と、すなわち制御出力のON/OFF継続時間に基づ
いて測定可能状態のチェックが実行される。

このチェックは、において第６図のフローチャートを
チャンネル数ｎ回分行うことにより、記憶回路45の各チ
ャンネルの測定可能フラグ立てることによってなされ
る。

すなわち、ステップ602にて測定チャンネルｎの負荷率
が100％か否か判断され、NOの場合にはステップ603にて
測定チャンネルの負荷率が０％か否か判断され、NOの場
合にはステップ604にて測定チャンネルの現在の出力がO
Nであるか否か判断され、YESの場合にはステップ605に
て電流検出信号CTの測定終了まで出力ONが継続するか否
か判断される。

ステップ604がNOの場合にはステップ606にて電流検出信
号CTの測定終了まで出力OFFが継続するか否か判断さ
れ、ステップ602および605がYESの場合には、ステップ6
07にて測定チャンネルのヒータ断線測定可能フラグを
「１」とし、ステップ608にて操作端導通測定可能フラ
グを「０」にして終了する。

ステップ603および606がYESの場合にはステップ609にて
測定チャンネルの操作端導通測定可能フラグを「１」に
し、ステップ610にて測定チャンネルのヒータ断線測定
可能フラグを「０」にして終了し、ステップ605および6
06がNOの場合にはステップ611にて測定チャンネルのヒ
ータ断線測定可能フラグを「０」にし、ステップ612に
て操作端導通測定可能フラグも「０」にして終了する。

これら第６図の処理によって次の電流検出信号CTの入力
のために各チャンネルの各測定可能フラグを立てる処
理、すなわち電流検出信号CTの入力中にヒータ操作器が
ON又はOFF切換えされるか否かのチェックが実行され
る。

第５図のでは、ヒータ断線および操作端導通溶着の発
生エラーチャンネルがあるかを、ヒータ断線エラー検出
フラグおよび操作端導通エラー検出フラグをみてチェッ
クし、もしエラーチャンネルがあるなら、そのチャンネ
ルの測定終了フラグを「０」にして測定終了するととも
に、電流検出信号CTを入力するチャンネルを決める。そ
の動作が第７図のフローチャートに従ってなされる。

ステップ701にてヒータ断線検出エラー発生チャンネル
があるか否か判断され、NOの場合にはステップ703に移
り、ステップ701がYESの場合にはステップ702にてエラ
ー発生チャンネルの操作端導通測定終了フラグを「０」
にし、ステップ703にて操作端導通エラー発生チャンネ
ルがあるか否か判断される。

ステップ703がNOの場合にはステップ705に移り、YESの
場合にはステップ704にてヒータ断線測定終了フラグを
「０」にしてステップ705に移る。

ステップ705にてヒータ断線測定可能チャンネルがある
か否か（ヒータ断線測定可能フラグが「１」で、ヒータ
断線測定終了フラグが「１」のところがあるか）判断さ
れ、NOの場合にはステップ706にて操作端導通測定可能
チャンネルがあるか否か（操作端導通測定可能フラグが
「１」で、操作端導通測定終了フラグが「１」のところ
があるか）判断され、NOの場合には終了し、ステップ70
5または706がYESの場合にはステップ707において測定可
能チャンネルのマルチプレクサ、27、35をON動作して終
了する。

そのため、マルチプレクサ27、35が切換え操作されて測
定可能チャンネルからの電流検出信号CTの入力が可能と
なる。

続くではヒータ電流検出回路29、31、・・・33のいず
れかからの入力が取込まれてA/D変換が開始され、斜線
の部分でA/D変換処理される。

でマルチプレクサ23が温度測定を行う温度測定回路1
5、17、・・・21のいずれかに切換えられ、温度測定の
準備が行われる。ただしマルチプレクサ27は切り換って
いないため、ヒータ電流のA/D変換は引き続き行われ
る。

次に、では前チャンネルｎ−１のPID演算によって演
算された負荷率がチェックされる。

この負荷率のチェックは、ヒータ断線又は操作端導通の
検出可能なON時間またはOFF時間（ｔ）があるかを判断
し、条件に満たさなければ各測定終了フラグを「０」に
するプログラムで行われる。例えば、一瞬しかONになら
ないような場合にヒータ断線検出は不能とするプログラ
ムである。

負荷率のチェックは第８図のフローチャートによってな
される。すなわち、ステップ801にて負荷率が50％以上
か否か判断され、NOの場合にはステップ803にてON時間
＝負荷率×制御周期の計算がなされ、ステップ804にて
制御出力ON時間がｔ秒以下か否か判断される。

ステップ804がNOの場合には終了し、YESの場合にはステ
ップ805にて演算チャンネルヒータのヒータ断線測定終
了フラグを「０」にして終了する。

ステップ802がYESの場合にはステップ806にてOFF時間＝
（１−負荷率）×制御周期の計算が演算され、続くステ
ップ807にて制御出力OFF時間がｔ秒以下か判断される。

ステップ807がNOの場合には終了し、YESの場合にはステ
ップ808にて演算チャンネルの操作端溶着測定終了フラ
グを「０」にして終了する。

第５図のでは、チャンネルｎ−１の測定入力とチャン
ネルｎの測定入力間に測定されたヒータ電流検出回路2
9、31、・・・33のいずれからの測定値とヒータ断線電
流設定値HBAの比較チェックが第９図のフローチャート
に従ってなされる。

ステップ902においてヒータ断線検出測定データがある
か否か判断され、YESの場合にはステップ903にて測定チ
ャンネルのヒータ断線測定終了フラグを「０」にしてス
テップ904に移る。

ステップ904において設定値入力と測定値の大小を比較
して設定値≦測定値であるか否か判断され、NOの場合に
はステップ905にて測定チャンネルのヒータ断線検出エ
ラーフラグを「１」とし、続くステップ906にて測定チ
ャンネルのヒータ断線検出警報登録処理をしてステップ
908に移る。

ステップ904がYESの場合にはステップ907にて測定チャ
ンネルのヒータ断線検出エラーフラグを「０」にしてス
テップ908に移る。

ステップ902がNOの場合には、ステップ911にて測定チャ
ンネルの操作端導通測定終了フラグを「０」にしてステ
ップ912に移る。

ステップ912において設定値入力と測定値の大小を比較
して設定値≧測定値であるか否か判断され、NOの場合に
はステップ913にて測定チャンネルの操作端導通エラー
フラグを「１」とし、続くステップ914にて測定チャン
ネルの操作端導通警報登録処理をしてステップ908に移
る。

ステップ912がYESの場合にはステップ915にて測定チャ
ンネルの操作端溶着エラーフラグを「０」にしてステッ
プ908に移る。

ステップ908ではヒータ断線測定終了フラグについて全
てのチャンネルが「０」であるか否か判断され、NOの場
合には終了し、YESの場合には続くステップ909にて操作
端導通測定終了フラグの全てが「０」か否か判断され
る。

ステップ909がNOの場合には終了し、YESの場合には続く
ステップ910においてヒータ断線測定終了フラグおよび
操作端導通測定終了フラグの各々の全ビットを「１」に
して終了する。

なお、ステップ906、914において、実際の警報は別のプ
ログラムで出力する構成となっている。また、ノイズ等
により測定データの誤りも考えられるため、エラー検知
が数回連続した場合に警報を出力するような構成として
もよい。

第５図のではより開始されたA/D変換が終了しヒー
タ電流検出回路29、31、・・・33のいずれかからの入力
データを取込み、その後マルチプレクサ27が増幅器37側
から増幅器25側へ切換わってチャンネルｎにおける処理
が終了して次のチャンネルｎ＋１に移る。

上述した第７図〜第９図の処理動作は各チャンネルの処
理時間毎に実行されるので、制御周期が２秒で８チャン
ネルでは２秒間に８回実行される。

このような本発明によれば、上述した第６図〜第９図ま
での処理動作中に、個々のチャンネルについて第３図の
記憶回路45内の測定終了フラグと測定可能フラグが
「１」になった時点で電流検出信号CTがヒータ断線電流
設定値HBAと比較されてヒータ断線検出又は操作端導通
検出処理がなされ、図示しない警報装置が駆動される。

そのため、制御対象の複数箇所に配置した複数のヒータ
を多点温度調節する構成であっても、各ヒータチャンネ
ルについて温度測定回路15、17、・・・21やヒータ電流
検出回路29、31、・・・33以外の回路が共通となり、回
路構成が複雑化し難く、価格のアップを抑えることが可
能である。

また、各測定チャンネルについて周期的に状況を把握す
る過程で、電流検出信号CTの取込み中にヒータ操作器が
ON又はOFFに切換わらないと言う検出条件が整ったもの
からその電流検出信号CTが検出され、検出するまで１つ
の測定チャンネルに長い時間を費やす必要がなく、異常
事態の発生時からすぐに警報等を発することが可能とな
る。

さらに、制御装置41に操作端導通検出機能を持たせる構
成では、操作者がヒータ断線および操作端導通の検出が
区別なく簡単にできる。

なお、本発明においてはヒータ断線検出および操作端導
通検出の双方の機能を持たせる必要はなく、少なくとも
ヒータ断線検出機能を持たせれば実用上支障はない。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、各ヒータ手段の温度測定
が基づくヒータ操作器に関し、負荷率や制御出力処理デ
ータをもとにしてヒータ電流検出信号の取込み中にその
ヒータ操作器が切換わらないと言う検出条件の整ったヒ
ータ手段のヒータ電流検出信号を基準信号と比較してヒ
ータ断線を検出するから、制御対象の複数箇所に配置さ
れたヒータを多点温度調節する多点温度調節計におい
て、構成を複雑化させることなく早いヒータ断線の検出
が可能となる。

また、操作端導通検出機能を有する構成では、ヒータを
ON/OFF操作するヒータ操作器における操作端導通検出が
ヒータ断線検出と区別して検出不能となり、操作性が一
層向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る多点温度調節計のヒータ断線検出
装置のクレーム対応図、第２図は本発明に係るヒータ断
線検出装置の一実施例を示すブロック図、第３図は第２
図の制御装置を示すブッロク図、第４図は第２図の記憶
回路に記憶される内容を説明する図、第５図は本発明の
動作を説明するタイムチャート、第６図〜第９図は本発
明の動作を説明するフローチャート、第10図は従来のヒ
ータ断線検出装置を説明するブロック図である。 １、51……制御対象 ３……ヒータ ５……ヒータ操作器 ７……センサ ９……温度調節計 11……ヒータ電流検出器 15〜17……温度測定回路 23、27、35……マルチプレクサ 25、37……増幅器 29〜33……ヒータ電流検出回路 36……絶対値回路 39……A/D変換回路 41……制御装置 43……制御回路 45……記憶回路 47……キー入力装置 49……出力回路 100……制御対象 101……ヒータ手段 102……ヒータ操作手段 103……温度測定手段 104……電流検出手段 105……ヒータ断線検出手段 106……操作端導通検出手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御対象と、 この制御対象の複数箇所に配置された複数のヒータ手段
   と、 これら複数のヒータ手段に対応して設けられヒータ電流
   を断続操作することによって前記各ヒータ手段を加熱制
   御する複数のヒータ操作手段と、 前記制御対象における前記各ヒータ手段に対応した温度
   を測定する複数の温度測定手段と、 前記複数のヒータ操作手段への各ヒータ電流を検出する
   複数の電流検出手段と、 前記温度測定手段からの各測定温度に基づき、前記電流
   検出手段の検出中に前記ヒータ操作手段の出力が切換わ
   らないと言う測定条件の整った個々の前記ヒータ手段に
   ついて、前記ヒータ操作手段の操作中における電流検出
   手段からの測定値が所定の基準値よりも低いとき、当該
   ヒータ手段のヒータ断線を検出するヒータ断線検出手段
   と、 を具備してなることを特徴とする多点温度調節計のヒー
   タ断線検出装置。
2. 【請求項２】測定条件の整った前記ヒータ手段について
   前記ヒータ操作手段の非操作中における電流検出手段か
   らの測定値が所定の基準値よりも高いとき、前記ヒータ
   操作手段の導通を検出する操作端導通検出手段を有する
   請求項１記載の多点温度調節計のヒータ断線検出装置。