JPH08159825A - 流量制御系の異常検知装置 - Google Patents

流量制御系の異常検知装置

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JPH08159825A
JPH08159825A JP30195894A JP30195894A JPH08159825A JP H08159825 A JPH08159825 A JP H08159825A JP 30195894 A JP30195894 A JP 30195894A JP 30195894 A JP30195894 A JP 30195894A JP H08159825 A JPH08159825 A JP H08159825A
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昌二郎 豊田
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秀樹 桑山
Eiji Taya
英治 田谷
Atsuko Suzuki
敦子 鈴木
Akio Fujita
晃朗 藤田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コントロールループを構成する装置の異常の
検出が可能で、流量測定の信頼性が向上でき、メンテナ
ンスが容易な流量制御系の異常検知装置を提供する。 【構成】 管路と、管路の流量を検出する検出端と、検
出端の出力が入力されるコントローラと、コントローラ
の制御信号により操作され管路の流量を操作する操作端
とを具備する流量制御系の異常検知装置において、操作
端よりコントロールループの上流側の検出端までの間に
設けられ所要時に伝送信号を変化させるチェック信号を
出力するチェック信号発信手段と、操作端よりコントロ
ールループの上流側の検出端までの間に設けられチェッ
ク信号に基づく測定信号の変化を検出し所定の基準値と
比較してコントロールループを構成する装置の異常を検
出し検知信号を発する診断手段とを具備したことを特徴
とする流量制御系の異常検知装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コントロールループを
構成する装置の異常の検出が可能で、流量測定の信頼性
が向上でき、メンテナンスが容易な流量制御系の異常検
知装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は従来より一般に使用されている従
来例の構成説明図で、例えば、「工業計測ハンドブッ
ク」(空気式計器編) 横河電機製作所編 東京電機大
学出版局発行 昭和41年12月10日発行 第2頁
図1・3に示されている。
【0003】図6において、1は測定流体2が流れる管
路である。3は測定流体の流量を制御する弁、4は弁3
の弁開度を制御するポジショナである。5はポジショナ
4をコントロールするコントローラである。
【0004】6は、弁3により制御された測定流体の流
量を検出し、検出信号をコントローラ5に送る流量計本
体で、この場合は、差圧伝送器が使用されている。7は
流量計本体6に測定流体2の圧力を伝達する導圧管であ
る。8は流量に応じた差圧を発生させるためのオリフィ
スである。
【0005】以上の構成において、管路1に測定流体2
が流れると、流量計本体6は測定流体2の流量を測定す
る。流量計本体6の流量測定信号は、コントローラ5に
送られ、目標値と比較され、調節信号がバルブポジショ
ナー4に送られ、弁3の開閉が行われる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置においては、導圧管7に詰まりが生じ導圧管7に
異常があった時でも、流量計本体6の出力が振切れるほ
どの流量の大変動が生じた場合や、定期点検等の点検を
した場合には異常が検知出来るが、多くの場合は、異常
検出が困難である。
【0007】また、バルブポジショナー4、コントロー
ラ5、流量計本体6についても同様な問題が存在する。
【0008】これらの異常を、出力異常発生前に防ぐに
は、出力の変化から経験的に予測するか、作業者の定期
点検等で異常状態を発見するしかない。安全サイドから
は頻繁な定期点検が必要であり,頻繁な点検は時間と手
間がかかるという問題がある。更に突発的な故障には対
応出来ないという問題があった。
【0009】本発明は上記従来技術の問題を解決するた
めになされたものである。本発明の目的は、コントロー
ルループの状態を常に監視しておき、コントロールルー
プの不具合が所定レベルを越えた場合には、警報を発す
ることが可能な流量制御系の異常検知装置を提供するこ
とを目的とする。
【0010】即ち、コントロールループを構成する装置
の異常の検出が可能で、流量測定の信頼性が向上でき、
メンテナンスが容易な流量制御系の異常検知装置を提供
するにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、測定流体が流れる管路と、該管路の流量
を検出する検出端と、該検出端の出力が入力される制御
用のコントローラと、該コントローラの制御信号により
操作され前記管路の流量を操作する操作端とを具備する
流量制御系の異常検知装置において、前記操作端よりコ
ントロールループの上流側の前記検出端までの間に設け
られ所要時に伝送信号を変化させるチェック信号を出力
するチェック信号発信手段と、前記操作端より前記コン
トロールループの上流側の前記検出端までの間に設けら
れ前記チェック信号に基づく測定信号の変化を検出し所
定の基準値と比較して前記コントロールループを構成す
る装置の異常を検出し検知信号を発する診断手段とを具
備したことを特徴とする流量制御系の異常検知装置を構
成したものである。
【0012】
【作用】以上の構成において、コントロールループの故
障診断を行う際には、チェック信号発信手段において、
流量コントロールしている正規の伝送信号からチェック
信号に替えて出力する。診断手段において、前記チェッ
ク信号に基づく測定信号の変化を検出し、所定の基準値
と比較して、コントロールループを構成する装置の異常
状態を検出し検知信号を出力する。以下、実施例に基づ
き詳細に説明する。
【0013】
【実施例】図1は本発明の一実施例の要部構成説明図で
ある。図において、図6と同一記号の構成は同一機能を
表わす。以下、図6と相違部分のみ説明する。
【0014】図において、11は、操作端、この場合は
弁3よりコントロールループの上流側の検出端、この場
合は流量計本体6までの間に設けられ、この例の場合、
所要時に、流量計本体6の出力信号を伝送信号αからチ
ェック信号βに替えて出力するチェック信号発信手段で
ある。
【0015】12は、操作端、この場合は、弁3よりコ
ントロールループの上流側の検出端、この場合は、流量
計本体6までの間に設けられ、チェック信号に基づく測
定信号の変化を検出し、所定の基準値と比較して、コン
トロールループを構成する装置の異常を検出し検知信号
を発する診断手段である。
【0016】以上の構成において、コントロールループ
の故障診断を行う際には、チェック信号発信手段11に
おいて、流量計本体6の出力信号を、通常送られている
伝送信号αからチェック信号βに切り代えて出力する。
診断手段12において、チェック信号βに基づく差圧の
変化を検出し、所定の基準値と比較して、コントロール
ループを構成する装置の異常状態を検出し検知信号を出
力する。
【0017】即ち、詰まり診断は通常は、図2(a)に
示す如く、一定周期T毎に行う。なお、任意の時に診断
を行うようにしてもよい事は勿論である。ここで、縦軸
は出力量を示し、横軸は時間軸を示す。以下グラフを示
す場合は同様とする。
【0018】図2(b)は、図2(a)の拡大図で、こ
の場合は、チェック信号は実際の出力より低い方向にβ
変化した事を示している。チェック信号に対して、コン
トローラ5は、図2(c)に示す如く、測定流体2の流
量を増やす方向に変化する。この場合の変化の様子は、
PID動作の設定値によって異なって来る。
【0019】コントローラ5の制御量が変化するので、
図2(d)に示す如く、流量Qもそれに合わせて変化す
る。コントローラの制御量が流量を増やす方向で変化す
るということは、バルブ弁3の開度が大きくなり、流量
Qもそれに応じて変化する。流量Qと差圧ΔPとの間に
は、次式の関係があるので、流量Qが変化すれば、オリ
フィス8前後の差圧ΔPも変化する。
【0020】 Q=K(ΔP)1/2 (1) K:比例定数 また、弁3の開度が大きくなった場合、図2(e)に示
す如く、弁3で生じる圧力損失が小さくなるため、オリ
フィス8の上流側の圧力(静圧)も高くなる。
【0021】ここで、異常検知の例として導圧管7が詰
まった場合について考える。導圧管7が正常な場合は、
図2(f)に示す如く、診断手段12で検出する差圧Δ
Pの信号も変化する。導圧管7が詰った場合には、図2
(g)に示す如く、流量変化があった時でも、診断手段
12で検出する差圧ΔPの信号はあまり変化しない。
【0022】導圧管7が完全に詰っておらず、詰りかけ
の状態の診断手段12で検出する差圧ΔPの信号の変化
は、導圧管7が正常な時と比べ応答が遅くなる(時定数
が大きくなる)ことが予想できる。
【0023】従って、チェック信号発信手段11によ
り、弁3の弁開度を変化させた場合の、診断手段12に
入力される応答の様子を、正常時の場合と比較する事
で、導圧管7が詰まってなくて正常状態であるか、否か
を容易に、何時でも検知する事ができる。
【0024】導圧管7が詰まってなく、正常状態である
か、否かの良否の判定の一例としては、例えば、下記の
如く行う。チェック信号発信手段11の出力を変化させ
たt秒後の、診断手段12に入力される入力差圧変化量
yが、設定した閾値xに対して、大きいか小さいかで判
定する。
【0025】図3(a)はチェックのため、流量計本体
6の測定出力値αを、チェック信号発信手段11で変化
βさせた状態を示す。
【0026】図3(b)は、流量計本体6の出力値α
を、チェック信号発信手段11で変化βさせたのに対し
て、対応する正常時の診断手段12への入力信号を示
す。図3(c)は、t秒後の診断手段12への、入力差
圧変化信号量yが設定値xに対して、大きい場合を示
し、判定は「良」となり、導圧管7が詰まっていない事
が、診断手段12において判断される。
【0027】図3(d)は、t秒後の診断手段12へ
の、入力差圧変化信号量yが設定値xに対して、小さい
場合を示し、判定は「否」となり、例えば、アラーム信
号を診断手段12より出力する。なお、上記t,xは、
正常時の入力差圧変化量の様子から、適切な値に設定す
る。
【0028】診断手段12よりの警報出力の例として
は、一例としは、例えば、下記の如く行う。 (1)LCD表示のある装置のばあい、LCDに予め決
めて置いたエラーナンバーを表示するとか、表示を点滅
させるとかする。
【0029】(2)出力電流を、予め定めて置いた規則
で変動させる。 (3)フィールドバス対応の場合は、フィールドバスに
エラーコードを出力する。 この結果、流量制御系の系の途中にチェック信号発信手
段11と診断手段12が設けられたので、導圧管7の詰
まりなど系の異常による間違った制御をする恐れを容易
に、何時でも回避することができる。
【0030】図4,図5は本発明の他の一実施例の要部
動作説明図である。本実施例においては、コントローラ
ー5に異常がある場合についての、異常検知装置に関す
るものである。なお、装置の構成は図1と同様である。
【0031】図において、図4(a)はコントローラー
5が正常時のチェック信号発生手段11の出力、図4
(b)はコントローラー5が正常時のコントローラー5
の出力、図4(c)はコントローラー5が正常時の流量
Q、図4(d)はコントローラー5が正常時の診断手段
12への入力信号である。
【0032】図5(a)はコントローラー5が異常時の
チェック信号発生手段11の出力、図5(b)はコント
ローラー5が異常時のコントローラー5の出力、図5
(c)はコントローラー5が異常時の流量Q、図5
(d)はコントローラー5が異常時の診断手段12への
入力信号である。
【0033】以上の様な動作により、診断手段12によ
りコントローラー5の異常が検知できる。なお、前述の
実施例においては、導圧管7あるいはコントローラー5
に異常がある場合について説明したが、これに限ること
はなく、当該流量制御ループ内の各装置に異常がある場
合、例えば、操作機器、この場合は、バルブポジショナ
ー4、あるいは、弁3に異常がある場合についても異常
を検知することができる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、測定流
体が流れる管路と、該管路の流量を検出する検出端と、
該検出端の出力が入力される制御用のコントローラと、
該コントローラの制御信号により操作され前記管路の流
量を操作する操作端とを具備する流量制御系の異常検知
装置において、前記操作端よりコントロールループの上
流側の前記検出端までの間に設けられ所要時に伝送信号
を変化させるチェック信号を出力するチェック信号発信
手段と、前記操作端より前記コントロールループの上流
側の前記検出端までの間に設けられ前記チェック信号に
基づく測定信号の変化を検出し所定の基準値と比較して
前記コントロールループを構成する装置の異常を検出し
検知信号を発する診断手段とを具備したことを特徴とす
る流量制御系の異常検知装置を構成した。
【0035】この結果、流量制御系の系の途中にチェッ
ク信号発信手段11と診断手段12が設けられたので、
流量制御系の異常による間違った制御をする恐れを容易
に、何時でも回避することができる。
【0036】従って、本発明によれば、コントロールル
ープを構成する装置の異常の検出が可能で、流量測定の
信頼性が向上でき、メンテナンスが容易な流量制御系の
異常検知装置を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図2】図1の動作説明図である。
【図3】図1の動作説明図である。
【図4】本発明の他の実施例の要部動作説明図である。
【図5】本発明の他の実施例の要部動作説明図である。
【図6】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。
【符号の説明】
1 管路 2 測定流体 3 弁 4 バルブポジショナー 5 コントローラ 6 流量計本体 7 導圧管 8 オリフィス 11 チェック信号発生手段 12 診断手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 敦子 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 藤田 晃朗 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】測定流体が流れる管路と、該管路の流量を
    検出する検出端と、該検出端の出力が入力される制御用
    のコントローラと、該コントローラの制御信号により操
    作され前記管路の流量を操作する操作端とを具備する流
    量制御系の異常検知装置において、 前記操作端よりコントロールループの上流側の前記検出
    端までの間に設けられ所要時に伝送信号を変化させるチ
    ェック信号を出力するチェック信号発信手段と、 前記操作端より前記コントロールループの上流側の前記
    検出端までの間に設けられ前記チェック信号に基づく測
    定信号の変化を検出し所定の基準値と比較して前記コン
    トロールループを構成する装置の異常を検出し検知信号
    を発する診断手段とを具備したことを特徴とする流量制
    御系の異常検知装置。
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JP2016162024A (ja) * 2015-02-27 2016-09-05 アズビル株式会社 流量制御システム
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