JPH09160654A - 水位制御方法および水位制御装置 - Google Patents

水位制御方法および水位制御装置

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JPH09160654A
JPH09160654A JP32470395A JP32470395A JPH09160654A JP H09160654 A JPH09160654 A JP H09160654A JP 32470395 A JP32470395 A JP 32470395A JP 32470395 A JP32470395 A JP 32470395A JP H09160654 A JPH09160654 A JP H09160654A
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JP
Japan
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water level
drainage pump
water tank
discharge capacity
water
Prior art date
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Application number
JP32470395A
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English (en)
Inventor
Yoshitaka Azuma
義隆 東
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水位の目標値である上下限設定値のみ設定す
るだけでよく、複雑なパラメータの設定を不要とでき、
しかも応答性が良好で、安価に水位制御を行う。 【解決手段】 水位センサ2と排水ポンプ3とコントロ
ーラ5とを設け、コントーラ5により水槽1に設置した
排水ポンプ3の吐出量が水位センサ2により検出した水
槽1の水位に比例するように排水ポンプ3の吐出能力を
制御する。この際、水槽1の水位の任意の上限設定値と
排水ポンプ3の吐出能力の100%とを対応させるとと
もに水槽1の上限設定値未満の任意の水位と排水ポンプ
3の吐出能力の0%とを対応させた状態で、吐出能力の
100%を制御範囲の上限とし排水ポンプ3の最少吐出
量に対応した吐出能力を制御範囲の下限とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、浄水場や下水処
理場等のように、排水ポンプを用いて水槽の排水を行う
設備において、水槽の水位を制御するための水位制御方
法および水位制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の水位制御方法および水位制御装置
について、図面を参照しながら説明する。図3に従来の
水位制御方法(水位一定制御)を実施するための水位制
御装置の概略ブロック図を示す。図3において、21は
水槽、22は水槽21内の水位を検出する水位センサで
ある。23は水槽21に設置して水槽21の排水を行う
排水ポンプ、24は排水ポンプ23を駆動するモータで
ある。25は水位を一定制御するためのPID調節計か
らなるコントローラで、水位の目標値SVと水位センサ
22の出力信号PVとを入力し、その偏差(PV−S
V)に従って水槽21の水位を比例積分微分制御するた
めの制御信号MVを出力する。26はコントローラ25
から出力される制御信号MVをモータ24に伝達する制
御伝達装置であり、可変電圧可変周波数(VVVF)駆
動装置からなり、制御信号MVに応じた電圧および周波
数でモータ24に給電してモータ24を回転させて排水
ポンプ23を動作させ、水槽21の排水を行わせる。こ
の場合、制御信号MVに応じて制御伝達装置26の出力
電圧および出力周波数が変化することで、排水ポンプ2
3の吐出能力が制御される。
【0003】図3の水位制御装置では、水槽21の水位
を検出し、水位の目標値SVと水位センサ22の出力信
号PVの偏差(PV−SV)に従って排水ポンプ23の
吐出能力を制御することにより、水槽21の水位を目標
値SVに対応した所定の水位となるように水位制御を行
うことになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
PID調節計からなるコントローラ25を用いた水位一
定制御では、PID調節計を動作させる際に、各種パラ
メータを最適に設定することが必要で、これらのパラメ
ータの最適設定のために、パラメータの値の模索が容易
でないという問題があった。
【0005】また、上記のPID調節計による制御は、
偏差応動の比例積分微分制御であり、その非線形制御の
形態をなし、応答性が悪く、水位の変化に対する排水ポ
ンプの吐出能力の追従性能が低かった。また、水槽への
流入量に予測を超える変動が生じたときに、必要に応じ
て、その都度パラメータの設定の変更が行わねばならな
かった。
【0006】したがって、この発明の目的は、水位の目
標値のみ設定するだけでよく、複雑なパラメータの設定
を不要とでき、しかも応答性が良好で、安価に水位制御
を行うことができ、しかも水槽への流入量の予測を超え
る変動に対してもパラメータの設定の変更を不要とでき
る水位制御方法および水位制御装置を提供することであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明の水位制御方法
は、水槽に設置した排水ポンプの吐出量が水槽の水位に
比例するように排水ポンプの吐出能力を制御する。この
際、水槽の水位の任意の上限設定値と排水ポンプの吐出
能力の100%とを対応させるとともに水槽の上限設定
値未満の任意の水位と排水ポンプの吐出能力の0%とを
対応させた状態で、吐出能力の100%を制御範囲の上
限とし排水ポンプの最少吐出量に対応した吐出能力を制
御範囲の下限とする。
【0008】この方法によれば、水槽の水位の変化に即
応して排水ポンプの吐出能力を変化させることができ
る。また、比例積分微分制御のような複雑な制御を行わ
ず、単に水位に応じて排水ポンプの吐出能力を変化させ
るだけであり、また、水位の目標値である上下限設定値
のみ設定するだけでよく、複雑なパラメータの設定を不
要とでき、また制御装置コストも低くできる。
【0009】この発明の水位制御装置は、水槽に設置し
た排水ポンプと、水槽の水位を検出する水位センサと、
水位センサの出力信号に基づき水槽の水位に排水ポンプ
の吐出量が比例するように排水ポンプの吐出能力を制御
するコントローラとを備えている。この場合、コントロ
ーラが、水槽の水位の上限設定値と排水ポンプの吐出能
力の100%とを対応させるとともに水槽の上限設定値
未満の任意の水位と排水ポンプの吐出能力の0%とを対
応させた状態で、吐出能力の100%を制御範囲の上限
とし排水ポンプの最少吐出量に対応した吐出能力を制御
範囲の下限として、水槽の水位に対して排水ポンプの吐
出量が比例するように排水ポンプの吐出能力を制御す
る。
【0010】この構成によれば、水槽の水位の変化に即
応して排水ポンプの吐出能力を変化させることができ
る。また、比例積分微分制御のような複雑な制御を行わ
ず、単に水位に応じて排水ポンプの吐出能力を変化させ
るだけであり、また、水位の目標値である上下限設定値
のみ設定するだけでよく、複雑なパラメータの設定を不
要とでき、またコストも低くできる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。図1にこの発明の水
位制御方法を実施するための水位制御装置の実施の形態
の概略ブロック図を示す。図1において、1は水槽、2
は水槽1内の水位を検出する水位センサである。3は水
槽1に設置して水槽1の排水を行う排水ポンプ、4は排
水ポンプ3を駆動するモータである。
【0012】5は水位を追従比例制御するためのコント
ローラで、水位センサ2の出力信号を入力として水槽1
の水位に排水ポンプの吐出量が比例するように排水ポン
プ3の吐出能力を制御する。この場合、コントローラ5
は、水槽1の水位の上限設定値と排水ポンプ3の吐出能
力の100%とを対応させるとともに水槽1の上限設定
値未満の任意の水位と排水ポンプ3の吐出能力の0%と
を対応させた状態で、吐出能力の100%を制御範囲の
上限とし排水ポンプ3の最少吐出量に対応した吐出能力
を制御範囲の下限として、水槽1の水位に対して排水ポ
ンプ3の吐出量が比例するように排水ポンプ3の吐出能
力を制御する。なお、最少吐出量は、排水ポンプの特性
と実揚程で決まる。
【0013】上記のコントローラ5は、信号変換器5A
と信号発生器5Bとからなり、上記の制御動作を行う。
信号変換器5Aは、水位センサ2の出力信号(電流信
号)を排水ポンプ3の回転数を指示する回転数指令信号
(電流信号)変換する機能を有し、水槽1の水位の上限
設定値と排水ポンプ3の吐出能力の100%とを対応さ
せるとともに水槽1の上限設定値未満の任意の水位と排
水ポンプ3の吐出能力の0%とを対応させるように信号
変換を行う。また、信号発生器5Bは、排水ポンプ3の
最少吐出量に対応した吐出能力を設定し、この吐出能力
より低い状態では排水ポンプ3を動作させないように制
限をかける。
【0014】図2には、上記したコントローラ5の動作
を説明するための概略図である。図2(a)は、水槽1
の水位を示し、図2(b)にはコントローラ5の入出力
特性を示し、破線Aは水位センサ2の出力特性を示し、
実線Bは信号変換器5Aの出力特性を示している。この
図2について説明すると、水槽の水位が0mから5mま
での範囲において、水位センサ2から信号変換器5Aへ
入力される電流が4mAから20mAまで水位に比例し
て変化し、例えば水槽1の水位が0mのときに水位セン
サ2から4mAの電流が、また1mのときに7.2mA
の電流が、また2mのときに10.4mAの電流が、ま
た3mのときに13.6mAの電流が、また4mのとき
に16.8mAの電流が、また5mのときに20.0m
Aの電流が、信号変換器5Aに供給されることを示して
いる。
【0015】また、この例では、水槽1の水位の上限設
定値が例えば4mになっており、4mの水位に相当する
16.8mAの電流が水位センサ2から信号変換器5A
に入力されたときに、信号変換器5Aが排水ポンプ3の
吐出能力の100%(100%回転数)に対応した20
mAの電流を出力し、任意の水位(例えば、2m)に相
当する10.4mAの電流が水位センサ2から信号変換
器5Aに入力されたときに、信号変換器5Aが排水ポン
プ3の吐出能力の0%(70%回転数)に対応した1
5.2mAの電流を出力するような変換特性をもち、入
力電流に比例した電流を出力することになる。この際、
信号発生器5Bにより、排水ポンプ3の最少吐出量に対
応した吐出能力(70%回転数)に相当する15.2m
Aの電流を下限値として設定し、変換器5Aの出力値を
この点に制限するので、コントローラ5としては、水槽
1の水位が4mのときに100%回転数に対応する20
mAの電流を出力し、水槽1の水位の低下に比例して吐
出能力が減少するように出力電流を直線的に減少させ
る。なお、出力電流の下限は、上記の70%回転数に相
当する15.2mAであり、水槽1の水位が15.2m
Aに対応する値(2m)より低下しても、排水ポンプ3
は70%回転数(最少吐出量)で運転を続けることにな
る。
【0016】6はコントローラ5の出力信号をモータ4
に伝達する制御伝達装置であり、可変電圧可変周波数
(VVVF)駆動装置からなり、コントローラ5の出力
信号に応じた電圧および周波数でモータ4に給電してモ
ータ4を回転させて排水ポンプ3を動作させ、水槽1の
排水を行わせる。この場合、コントローラ5の出力信号
に応じて制御伝達装置6の出力電圧および出力周波数が
変化することで、排水ポンプ3の吐出能力が追従比例制
御される。
【0017】以上述べたように、この実施の形態におけ
る水位制御方法では、水槽1に設置した排水ポンプ3の
吐出量が水槽1の水位に比例するように排水ポンプ3の
吐出能力を制御する。この際、水槽1の水位の任意の上
限設定値と排水ポンプ3の吐出能力の100%とを対応
させるとともに水槽1の上限設定値未満の任意の水位と
排水ポンプ3の吐出能力の0%とを対応させた状態で、
吐出能力の100%を制御範囲の上限とし排水ポンプ3
の最少吐出量に対応した吐出能力を制御範囲の下限とす
る。
【0018】この実施の形態によれば、水槽1の水位の
変化に即応して排水ポンプ3の吐出能力を変化させるこ
とができる。また、比例積分微分制御のような複雑な制
御を行わず、単に水位に応じて排水ポンプ3の吐出能力
を変化させるだけであり、また、水位の目標値である上
下限設定値のみ設定するだけでよく、複雑なパラメータ
の設定を不要とでき、しかも水槽への流入量の予測を超
える変動に対してもパラメータの設定の変更を不要とで
きる。また、水位制御装置のコストも低くでき、この場
合、従来例のPID調節計を用いた場合に比べて約1/
10程度になる。
【0019】なお、水槽の水位が下限値より下がった場
合には、下限値以下の別途設定した適切なレベルでポン
プは停止させる。この制御は従来の制御と何等変わらな
い。同様に、運転開始レベルは、上限設定値より上位に
設定して使用する。
【0020】
【発明の効果】この発明の水位制御方法および水位制御
装置によれば、水槽の水位の変化に即応して排水ポンプ
の吐出能力を変化させることができる。また、比例積分
微分制御のような複雑な制御を行わず、単に水位に応じ
て排水ポンプの吐出能力を変化させるだけであり、ま
た、水位の目標値である上限設定値のみ設定するだけで
よく、複雑なパラメータの設定を不要とでき、また制御
装置コストも低くできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態における水位制御装置の
構成を示す概略ブロック図である。
【図2】コントローラの動作を示す概略図である。
【図3】従来の水位制御装置の構成を示す概略ブロック
図である。
【符号の説明】
1 水槽 2 水位センサ 3 排水ポンプ 4 モータ 5 コントローラ 5A 信号変換器 5B 信号発生器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水槽に設置した排水ポンプの吐出量が前
    記水槽の水位に比例するように前記排水ポンプの吐出能
    力を制御することを特徴とする水位制御方法。
  2. 【請求項2】 水槽の水位の任意の上限設定値と排水ポ
    ンプの吐出能力の100%とを対応させるとともに前記
    水槽の前記上限設定値未満の任意の水位と前記排水ポン
    プの吐出能力の0%とを対応させた状態で、吐出能力の
    100%を制御範囲の上限とし前記排水ポンプの最少吐
    出量に対応した吐出能力を制御範囲の下限とする請求項
    1記載の水位制御方法。
  3. 【請求項3】 水槽に設置した排水ポンプと、前記水槽
    の水位を検出する水位センサと、前記水位センサの出力
    信号に基づき前記水槽の水位に前記排水ポンプの吐出量
    が比例するように前記排水ポンプの吐出能力を制御する
    コントローラとを備えた水位制御装置。
  4. 【請求項4】 コントローラが、水槽の水位の上限設定
    値と排水ポンプの吐出能力の100%とを対応させると
    ともに前記水槽の前記上限設定値未満の任意の水位と前
    記排水ポンプの吐出能力の0%とを対応させた状態で、
    吐出能力の100%を制御範囲の上限とし前記排水ポン
    プの最少吐出量に対応した吐出能力を制御範囲の下限と
    して、前記水槽の水位に対して前記排水ポンプの吐出量
    が比例するように前記排水ポンプの吐出能力を制御する
    ことを特徴とする請求項3記載の水位制御装置。
JP32470395A 1995-12-13 1995-12-13 水位制御方法および水位制御装置 Pending JPH09160654A (ja)

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Cited By (5)

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