JPH1162876A

JPH1162876A - 給水システムの末端圧力一定制御装置

Info

Publication number: JPH1162876A
Application number: JP23261597A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sato; 幸一佐藤; Koji Ono; 浩二大野; Hiroshi Okafuji; 啓岡藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 1999-03-05
Anticipated expiration: 2017-08-28
Also published as: JP3569115B2

Abstract

(57)【要約】【課題】市場で要求されている簡素化に応えることが
できるようにした給水システムの末端圧力一定制御装置
を提供すること。【解決手段】ポンプ吐出し側の圧力が、予め設定して
ある管路抵抗曲線Ｆ上に位置するように、ポンプの運転
速度を制御することにより、末端圧力一定制御が得られ
るようにした給水システムの末端圧力一定制御装置にお
いて、管路抵抗曲線Ｆの２点(1)、(2)における運転速度
ｆ₀₀、ｆ₀₁ と、吐出し圧力Ｈ₀₀、Ｈ₀₁ をティーチング
により設定する手段を設け、これにより設定された運転
速度でポンプを制御するようにしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給水システムのポ
ンプ制御装置に係り、特にインバータにより可変速駆動
されるポンプを備えた給水システムの末端圧力一定制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】可変速駆動型のポンプによる給水圧力の
制御方式には、大別して、ポンプの吐出し側の圧力を一
定に保つ吐出し圧力一定制御方式と、給水管路の抵抗曲
線に沿って圧力制御を行う末端圧力一定制御方式の２種
がある。ここで、前者の吐出し圧力一定制御方式は、後
者の末端圧力一定制御方式における抵抗曲線の傾きを０
としたものに相当する。

【０００３】ところで、この末端圧力一定制御方式は、
例えば特開昭６１−２４７８９１号公報に記載されてい
るものであるが、この方式では、圧力制御時の目標値と
なる抵抗曲線を関数として、又はデータテーブル化し
て、予め制御装置のメモリに記憶させておく必要があ
る。

【０００４】例えば関数を記憶する方式の場合、図１２
に示すように、水量０のときの所要圧力Ｈ_I と、ポンプ
１台フル運転時の所要圧力ＨＫ、それにポンプ２台同時
運転時の所要圧力Ｈ_T とを結ぶ曲線Ｆが目標圧力特性に
なっているので、これを記憶し、さらに、先発ポンプの
始動圧力Ｈ_ON、停止圧力Ｈ_OFF、追従ポンプの始動圧力
Ｈ₁、同停止圧力Ｈ₂、１台運転時Ｎ_MIN、停止速度
Ｎ_OFF、……など、ポンプを運転する上で複数のデータ
が必要になる。そこで、従来技術では、これらを予め制
御装置のメモリに記憶していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来技術には、以下の
問題があった。まず、目標とする抵抗曲線がポンプの運
転速度と圧力に基づいて決められているため、経年劣化
によりポンプ性能が低下した場合、或いはポンプ吸込側
圧力が大きく変動した場合には、前述の圧力と速度との
関係が崩れ、変更しなければならなくなるが、従来技術
では、メモリに即値データとして記憶しているため、変
更しようとすると、新にデータを書込んだものと制御装
置を交換しなければならず、面倒であり、コスト高とな
ってしまう。

【０００６】次に、基準となる圧力、基準となる速度の
２点をスイッチで設定し、他の前述した圧力及び速度の
各データは、基準値に対して所定の値を加減演算して自
動的に設定されるようになっているため、前述した特定
のデータに対する変更の要求が生じた場合でも、前述の
基準値をスイッチで変更するところまでしかできず、結
果として平行移動でしか設定変更ができない。つまり、
抵抗曲線の傾きを変えたり、ポンプを始動させる最低圧
力Ｈ_ON や、ポンプを停止させる最大圧力Ｈ_OFF などの
データを個々に変更しようとしてもできなない。

【０００７】さらに、基準となるデータとして運転速度
を用いた場合には、最高運転速度をＮ_MAX、その時の締
切圧力をＨ₃ とすると、基準速度Ｎ_MIN について、Ｎ_MIN＝Ｎ_MAX √(Ｈ₂／Ｈ₃) として、設定前に予め演算して求めておく必要がある
が、これが大変に面倒であり、設定の簡素化が強く要求
されているが、これが満たされず、さらには設定点数の
削減や設定手段の操作の簡略化が望まれて来ているが、
これらも満たされていない。

【０００８】本発明の目的は、上記問題点を解消し、市
場で要求されている簡素化に応えることができるように
した給水システムの末端圧力一定制御装置を提供するこ
とにある。具体的には、以下の点が目標となるようにし
たものである。

【０００９】まず、圧力制御時の目標となる抵抗曲線に
応じた制御定数(パラメータ)の設定及び変更が自由に簡
単に出来るようにし、且つ、末端圧力一定制御時の目標
となる演算式が自動生成できるようにすること。次に、
演算式の自動生成に必要な、例えば、上記したＨ_ON、Ｈ
_OFF、Ｈ₁、Ｈ₂などの作動点データと、始動時速度
ｆ₀₀、ｆ₀₀’などの作動点データが、速度データを用い
ずに自動設定できるようにすること。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、ポンプ吐出
し側の圧力が、予め設定してある管路抵抗曲線上に位置
するように、ポンプの運転速度を制御することにより、
末端圧力一定制御が得られるようにした給水システムの
末端圧力一定制御装置において、ポンプの運転速度を決
めることにより、前記管路抵抗曲線に対応した制御目標
値が決定されるようにして達成される。

【００１１】また、上記目的は、ポンプ吐出し側の圧力
が、予め設定してある管路抵抗曲線上に位置するよう
に、ポンプの運転速度を制御することにより、末端圧力
一定制御が得られるようにした給水システムの末端圧力
一定制御装置において、前記管路抵抗曲線の少なくとも
２点における運転速度と吐出し圧力をティーチングによ
り設定する手段を設け、これにより設定された運転速度
と吐出し圧力から制御目標値が決定されるようにして達
成される。

【００１２】このため、本発明の或る実施形態では、ま
ず、制御定数(パラメータ)設定手段と、手動運転モー
ド、自動運転モード、パラメータ設定モード等のモード
設定手段、それにインバータの出力周波数を指令する指
令手段(例えば可変抵抗器)を設ける。

【００１３】パラメータは、設定手段によって設定する
だけではなく、前述した各作動点をティーチングにより
試行し、同作動点の圧力、周波数(運転速度と同意)をメ
モリ(不揮発性のメモリが望ましい)に記憶しておき、末
端圧力一定制御を行う際の演算式を自動生成し、さら
に、自動運転する上での各作動点もティーチングにより
自動設定するようになっている。

【００１４】これにより、例えば従来技術で必要であっ
た最低速度Ｎ_MIN、Ｎ_MIN’などの事前での計算が不要に
なり、この結果、目的が達成されることになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明による給水システム
の末端圧力一定制御装置について、図示の実施形態によ
り詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態が適用
された給水システムの一例で、図示してないインバータ
により可変速運転される電動機４と、これによって駆動
されるポンプ３を備え、吸込管１と仕切弁２−１を介し
て、図示してない外部の給水系統から導入されてくる水
をポンプ３で加圧し、逆止め弁５を介して配水管６に送
り出し、仕切弁２−２を介して配管に接続されている水
栓(蛇口)などに対する給水が得られるようになってい
る。

【００１６】そして、ポンプ３の吐き出し側には、過少
水量を検出して出力を発生する流量スイッチ１０が設け
てあり、これにより過少水量状態が検出されるようにな
っている。次に配水管６には、内部に空気溜りを有する
圧力タンク７と圧力センサ８、それに圧力計９が設けて
あり、圧力タンク７により給水圧力の変動が緩和され、
圧力センサ８により給水圧力が検出され、このとき、圧
力計９により圧力が監視できるようになっている。

【００１７】図３は、この給水システムの制御装置で、
例えば商用電源から端子Ｒ、Ｓ、Ｔと漏電遮断器ＥＬ
Ｂ、さらに入力端子Ｒ₁、Ｓ₁、Ｔ₁ を介して３相交流電
力が給電されるインバータ装置１００を備え、これによ
り可変電圧可変周波数の３相交流電力を出力端子Ｕ、
Ｖ、Ｗに発生し、これを電動機４に供給してポンプ３を
可変速運転するように構成されている。

【００１８】このため、インバータ装置１００は、コン
バータ部ＣＮＶ、インバータ部ＩＮＶ、電源投入時の突
入電流抑制用抵抗ＲＳ、平滑コンデンサＣＢ、負荷状態
を検出するシャント抵抗ＳＨ、安定化電源ＡＶＲ、演算
処理装置ＣＰＵ、負荷電流を検出するカレントセンサＣ
Ｔ１、ＣＴ２、点弧回路、電流制御回路Ｇ、ディジタル
スイッチＳＷ、ボリューム(可変抵抗器)ＶＲなどを備え
ている。

【００１９】そして、図示されていないが、演算処理装
置ＣＰＵには、所定の記憶容量をＵするメモリが設けて
あり、これに、後述するようにして自動生成した各種の
パラメータが格納されるように構成されている。なお、
このメモリとしては、例えば不揮発性のメモリや電源バ
ックアップメモリなど、電源が切られたときでもデータ
が保存されるメモリの方が望ましい。

【００２０】ここで、ディジタルスイッチＳＷは、手動
運転、自動運転及びパラメータ設定などの各種のモード
を設定する手段であり、ボリュームＶＲは、手動運転
時、或いはパラメータ設定時でのインバータ周波数を設
定する手段である。

【００２１】さらに、このインバータ装置１００には、
始動用のスイッチＳＳを演算処理装置ＣＰＵに接続する
ための端子ＦＷ、ＣＯＭ１と、流量スイッチ１０を接続
するための端子ＳＴＯＰ、ＣＯＭ２、圧力センサ８を接
続するための端子ＡＮ、ＣＯＭ３を備えており、その
他、フォトカプラＦＴＣ、抵抗Ｒ１、Ｒ２、ダイオード
Ｄ１、Ｄ２、コンデンサＣ１などが設けられている。

【００２２】コンバータ部ＣＮＶは、交流電力を直流電
力に変換する回路モジュールで、インバータ部ＩＮＶは
トランジスタモジュールなどからなり、点弧回路、電流
制御回路Ｇの指令により、直流電力を所望の周波数、電
圧に変換する回路モジュールである。

【００２３】演算処理装置ＣＰＵは、例えばワンチップ
マイコンで構成され、以下のようにして、インバータ装
置１００内の各部を監視し、制御する働きをする。ま
ず、スイッチＳＳにより端子ＦＷ、ＣＯＭ１間がショー
トされたとき、フォトカプラＦＴＣがＯＮすることによ
り信号レベルがＨからＬとなる信号ＰＮ５を読込むこと
により、運転指令信号を取り込む。

【００２４】また、信号端子ＣＮＯ、ＣＮＧから入力さ
れるシャントＳＨ間の電圧により、負荷電流状態を検出
する。なお、シャント抵抗ＳＨに代えて、ホール素子な
どを使用した電流検出器を用いるようにしてもよい。さ
らに、圧力センサ８の信号は、その出力を端子ＡＮ、Ｃ
ＯＭ３に接続することにより入力端子ＰＮ７から読込
み、流量スイッチ１０の接点のＯＮ、ＯＦＦ信号は、そ
の出力を端子ＳＴＯＰ、ＣＯＭ２間に接続することによ
り読み込むようになっている。

【００２５】一方、点弧回路には信号ＳＧ１を供給して
インバータ周波数を指令し、電流制御回路Ｇからは信号
ＳＧ２を取り込んでインバータ出力電圧を制御し、これ
により電動機４に所定の周波数で所定の電圧の３相交流
電力を供給し、ポンプ３を可変速運転させる。

【００２６】次に、この実施形態の動作について説明す
るのであるが、その前提として、まず、図２により、こ
の実施形態において用いている、末端圧力一定制御の目
標値を与える演算式と、これを自動生成して運転する上
で必要な作動点について説明する。

【００２７】この図２において、Ｈ₀₀ は水量が０のと
きの目標圧力、Ｈ₀₁ は同じく所定運転速度ｆ₀₁ のとき
の目標圧力、ｆ₀₀ は前述した水量０のときの目標圧力
Ｈ₀₀を与えるのに必要なインバータ最低周波数、Ｈ_ON
はポンプの始動圧力、Ｈ_OFFは同じく停止圧力、Ｑ_A は
瞬時最大水量である。ここで、目標圧力Ｈ₀₁ は、通
常、給水系の全揚程と同じで、従って給水系の仕様で決
る値であり、最大水量Ｑ_A も、同じく仕様で決る値であ
る。

【００２８】Ｆは給水系の管路抵抗曲線で、末端圧力一
定制御を行う上での目標圧力となるものであり、この曲
線上で、圧力とポンプの運転速度、すなわちインバータ
出力周波数との関係に基づいて、演算式を次の(数１)式
のように決めている。目標圧力演算式＝ｆ_(f)…… ……(数１) ここで、ｆは関数のことであり、従って、この(数１)式
は、目標圧力が周波数の関数であることを表わしてい
る。なお、前述の仕様点Ｑ_A、Ｈ₀₁は管路抵抗曲線Ｆ上
にあり、所定周波数ｆ₀₁ で運転しているときのＱ−Ｈ
特性Ａの左側にある。

【００２９】ポンプ３は、給水圧力がＨ_ON 以下になる
と始動し、始動した後は、給水圧力が前述の管路抵抗曲
線Ｆ上にくるように運転する。そして、使用水量が減少
し、これによる水量Ｑ_MIN の低下状態が前述した流量ス
イッチ１０で検出され、この状態が一定時間以上継続す
ると、ポンプ３は、運転速度をｆ_OFF、給水圧力をＨ_OFF
まで高めてから停止させられる。

【００３０】以下の実施形態は、末端圧力一定制御する
際の目標圧力演算式について、次の(数２)式で示す近似
式を用いるようにしたものであり、従って、このときの
管路抵抗特性は、図２の直線近似Ｆ'で示すようになっ
ている。

【００３１】

【数２】

【００３２】ここで、既に説明したように、Ｈ₀₀、
Ｈ₀₁、ｆ₀₀、ｆ₀₁ は設定値で、定数であり、他方、ｆx
は現在のインバータ出力周波数で、これは変数であ
る。従って、このインバータ出力周波数ｆx を検出し
て、(数２)式に代入してやれば目標圧力が得られること
になる。そして、この実施形態では、これら定数である
パラメータＨ₀₀、Ｈ₀₁、Ｆ₀₀、ｆ₀₁ についても、それ
らをティーチングによって生成させるため、上記したよ
うに、ディジタルスイッチＳＷとボリュームＶＲが設け
られているのである。

【００３３】ここで、ディジタルスイッチＳＷは、上記
したように、モード選択用で、スイッチの位置０〜７と
モードの関係は以下の通りである。０……手動運転モード１……自動運転モード２……パラメータ設定モード(1) ３……パラメータ設定モード(2) ４……パラメータ設定モード(3) ５……パラメータ設定モード(4) ６……パラメータ設定モード(5) ７……パラメータ設定モード(6)

【００３４】次に、各モードの内容について説明する。＜手動運転モード＞ディジタルスイッチＳＷを“０”に
セットすることにより得られるモードで、ボリュームＶ
Ｒを操作し、必要とする所定のポンプ特性を手動操作に
より決めて入力する。その後、この決められたポンプ特
性に従って運転する。

【００３５】＜パラメータ設定モード(1)＞図２の点(1)
でのパラメータＨ₀₀、ｆ₀₀ を設定するモードで、ディ
ジタルスイッチＳＷを“２”にセットし、ポンプ出口側
の仕切弁２−２を全閉にして、圧力計９の目盛が所定圧
力Ｈ₀₀ になるようボリュームＶＲを回す。そして、ポ
ンプ所定圧力が得られたときのインバータ出力周波数ｆ
₀₀ 及び圧力センサ１０が検出した圧力をＨ₀₀ としてメ
モリに記憶させる。

【００３６】＜パラメータ設定モード(2)＞図２の点(2)
でのパラメータＨ₀₁、ｆ₀₁ を設定するモードで、ディ
ジタルスイッチＳＷを“３”にセットし、給水系の仕様
で決るパラメータＨ₀₁ 及びｆ₀₁ をメモリに記憶させ
る。こうして、メモリに対する４個のパラメータＨ₀₀、
ｆ₀₀、Ｈ₀₁、ｆ₀₁ の記憶が終わると、演算処理装置Ｃ
ＰＵは、これらのパラメータを(数２)式に代入し、末端
圧力一定制御に必要な演算式を自動生成する。

【００３７】＜パラメータ設定モード(3)＞図２の点(3)
でのパラメータＨ_ON を設定するモードで、ディジタル
スイッチＳＷを“４”にセットし、ポンプ出口側の仕切
弁２−２を全閉にしてポンプの締切運転を行い、ボリュ
ームＶＲを下方から徐々に上げてゆく方向に回し、圧力
計９が圧力Ｈ_ON を示すまでインバータ周波数を調整し
てやる。そうすると、結果は周波数ｆ_ON となる筈であ
る。そこで、このときの圧力センサ１０の検出圧力を、
Ｈ_ON としてメモリに格納する。

【００３８】＜パラメータ設定モード(4)＞図２の点(4)
でのパラメータＨ_OFF を設定するモードで、ディジタル
スイッチＳＷを“５”に設定し、ポンプ出口側の仕切弁
２−２を全閉にしてポンプの締切運転を行い、ボリュー
ムＶＲを回し、下方から徐々に上げる操作をして、圧力
計９が圧力Ｈ_OFF を示すまでインバータ周波数を調整し
てやる。そうすると、結果は周波数ｆ_ON となる筈であ
る。そこで、このときの圧力センサ１０の検出圧力を、
Ｈ_ON としてメモリに格納する。

【００３９】＜パラメータ設定モード(5)＞図２の点(5)
でのパラメータＨ_L を設定するモードで、ディジタルス
イッチＳＷを“６”に設定し、ポンプ出口側の仕切弁２
−２を全閉にしてポンプの締切運転を行い、ボリューム
ＶＲを回し、下方から徐々に上げる操作をして、圧力計
９が圧力Ｈ_Lを示すまでインバータ周波数を調整してや
る。これで結果は周波数ｆ_Lとなる筈である。そこで、
このときの圧力センサ１０の検出圧力を、Ｈ_Lとしてメ
モリに格納する。

【００４０】＜パラメータ設定モード(6)＞図２の点(6)
でのパラメータＨ₀₃ を設定するモードで、ディジタル
スイッチＳＷを“７”に設定し、ポンプ出口側の仕切弁
２−２を全閉にしてポンプの締切運転を行い、ボリュー
ムＶＲを回し、下方から徐々に上げる操作をして、圧力
計９が圧力Ｈ₀₃ を示すまでインバータ周波数を調整し
てやる。これで結果は周波数ｆ₀₁となる筈である。そこ
で、このときの圧力センサ１０の検出圧力を、Ｈ₀₃ と
してメモリに格納する。

【００４１】＜自動運転モード＞ディジタルスイッチＳ
Ｗを“１”に設定すると、以後、演算処理装置ＣＰＵに
より自動運転が行われる状態になる。ところで、上記し
たように、以上のアルゴリズムでは、直線近似特性Ｆ'
を与える演算式になっているが、これに代えて、目標圧
力を周波数ｆの関数として、例えば図２の管路抵抗カー
ブＦのように、周波数ｆの２乗になるようにしても良
い。

【００４２】この場合には、点(7)に示すように、周波
数ｆ₂₀、圧力Ｈ₂₀ の点を追加し、これに応じてディジ
タルスイッチＳＷ１にもポジション“８”を設け、前述
したティーチングにより、この点(7)での周波数ｆ₂₀、
圧力Ｈ₂₀ を検出し、メモリに記憶しておき、演算式に
代入して自動生成させれば良く、これによれば、さらに
精度が向上される。

【００４３】次に、以上の実施形態の動作について、フ
ローチャートにより説明する。図４は全体の処理であ
る。まず、ステップ１００でＭＣＵ(演算処理装置ＣＰ
Ｕ)の初期設定を行い、ステップ１０１でＴＩＭＩＮＴ
(タイマ割込処理)を許可し、待機処理を行う。この結
果、図６のタイマ割込処理ステップ２００にジャンプ
し、ステップ２０１では、これ以降のタイマ割込処理内
にアナログ割込処理が割込んでこないようにするため、
ＡＮＩＮＴ(アナログ入力割込)を禁止し、次のステップ
２０２で、ディジタルスイッチＳＷの設定データを読込
み、ステップ２０４〜２０８で示すように、そのデータ
をフラグとしてメモリＳＷＦに格納する。

【００４４】例えば、次の通りである。ＳＷ＝０……ＳＷＦ＝００Ｈ(手動運転を意味するデータ) ＳＷ＝１……ＳＷＦ＝０１Ｈ(自動運転を意味するデータ) ＳＷ＝２……ＳＷＦ＝０２Ｈ(パラメータ設定モード(1)を意味するデータ) ＳＷ＝３……ＳＷＦ＝０３Ｈ(パラメータ設定モード(2)を意味するデータ) ・・ＳＷ＝８……ＳＷＦ＝０８Ｈ(パラメータ設定モード(7)を意味するデータ)

【００４５】ステップ２０９では、禁止していたアナロ
グ入力割込を許可し、ステップ２１０で割込前のステッ
プ１０１に戻るが、このときのアナログ入力割込の許可
により、今度は図７のステップ３００にジャンプする。
そして、まずステップ３０１で、ＴＩＭＩＮＴ及びＩＮ
Ｔ１(初期処理１)の割込を禁止し、ステップ３０２では
圧力センサ１０が検出したデータを入力し、その結果を
メモリＰＳに格納する。そして、ステップ３０３でＩＮ
Ｔ１の割込を許可した後、ステップ３０４でアナログ入
力割込処理から復帰する。

【００４６】そこで、今度はＩＮＴ１からの割込要求に
より、図８のステップ４００にジャンプし、まずステッ
プ４０１でＴＩＭＩＮＴ及びＡＮＩＮＴの割込を禁止
し、ステップ４０２で演算処理装置ＣＰＵのポートＰＮ
５が“０”か否かを判定する。そして、“０”ならステ
ップ４０５で、起動指令フラグとしてメモリＳＳにＯＦ
Ｆのデータをセットし、そうでなければステップ４０３
で起動不可指令フラグとしてメモリＳＳに００Ｈのデー
タをセットする。

【００４７】次に、同様にして、ステップ４０６〜４０
８では演算処理装置ＣＰＵのポートＰＮ６のレベルを調
べ、使用水量が少なく流量スイッチ１０がＯＮして停止
可能状態か否かを判定する。その結果、流量スイッチ１
０がＯＮしていればメモリＦＳにＯＦＦＨをセットし、
ＯＦＦしていればメモリＦＳに００Ｈをセットする。そ
して、ステップ４０９でＴＩＭＩＮ割込の禁止だけを解
除し、このステップ４００の処理から復帰し、図４のス
テップ１０２に戻る。

【００４８】このステップ１０２では、メモリＳＳのデ
ータがＯＦＦＨになっているか否かを判定する。起動ス
イッチＳＳが閉じているとメモリＳＳのデータはＯＦＦ
Ｈであり、このときは図５のステップ１１０にジャンプ
する。そして、メモリＳＷＦが００Ｈか否かを判定し、
００Ｈならば手動運転モードなので、ステップ１１８と
ステップ１１９により手動運転に必要な処理を実行して
からステップ１１０に戻る。

【００４９】一方、ステップ１１０での判定結果が００
Ｈでなければ、次のステップ１１１に進み、ここで、メ
モリＳＷＦが０１Ｈか否かを判定する。そして、０１Ｈ
ならば自動運転モードであり、１０３ステップ以降の処
理にジャンプする。

【００５０】一方、０１Ｈでなければ、次のステップ１
１２に進み、ここでメモリＳＷＦが０２Ｈか否かを判定
し、判定結果が０２Ｈであれば、図２の点(1)でのパラ
メータ設定モードなので、ステップ１２０で、前述の通
りにして得られたデータｆ００とＨ０１がメモリに格納
される。以下、これに続く、これ以外のＳＷＦ＝０３Ｈ
から０８Ｈまでの処理も、前述と同様なので、説明は省
略する。

【００５１】こうしてステップ１１５に進んだら、ここ
ではパラメータ設定モード、すなわちティーチングによ
り得られたデータが設定されているかチェックし、設定
されているときにはステップ１１７に進み、これらのデ
ータを、次の(数３)式に代入し、演算式を自動生成して
からステップ１０３にジャンプする。

【００５２】

【数３】

【００５３】一方、ステップ１１５でパラメータが設定
されていないと判断されたときは、ステップ１１６で、
(数３)式にデフォルト値(初期値)を設定して、ステップ
１０３にジャンプし、スイッチＳＷの設定が０１Ｈであ
ればステップ１０３以降の処理を実行する。すなわち、
まずステップ１０３では、圧力センサ８で検出した圧力
データＰＳが始動圧力Ｈ_ON 以下に達しているか否かを
判定し、達していなければステップ１０２に戻り、達す
るまでこのループの処理を実行する。

【００５４】給水圧力がＨ_ON 以下であれば次のステッ
プ１０４に進み、ここで図９のＣＮＴ１の処理を呼び出
す。まずステップ５０１では、ポンプが運転している状
態にあるか判定し、初回であればステップ５０９で、最
低周波数ｆ＝ｆ₀₀ をインバータ周波数としてセット
し、ステップ５０２に進む。一方、ステップ５０１での
判定が運転中だった場合は、そのままステップ５０２に
進む。

【００５５】ステップ５０２では、設定周波数ｆと現在
周波数ｆ_G と比較し、指示速度に到達したか否かをチェ
ックする。そして、現在周波数ｆ_G が設定周波数ｆより
低い(ｆ＞ｆ_G)ときは、ステップ５０３に進み、ここで
目標圧力Ｈ₀ と給水圧力Ｈと比較する。そして、｜Ｈ₀
−Ｈ｜≦ΔＨ(ΔＨ：ヒステリシスを与えるための所定
値)の状態であれば、給水圧力が目標圧力に一致してい
ることを意味しているので、そのままステップ５１３に
抜け、そうでなければステップ５０４とステップ５０５
でインバータを増速処理(現在周波数ｆ_G をΔｆ₁ だけ
上げる処理)してからステップ５１３に抜ける。

【００５６】一方、ステップ５０２での判定結果がｆ＝
ｆ_G のときは、ステップ５０２Ａに進み、ここで目標圧
力Ｈ₀ と給水圧力Ｈを比較し、一致していればステップ
５０９で、上記の自動生成した演算式を用いて目標圧力
を更新する。しかして、一致していない場合は、ステッ
プ５０６で再び目標圧力Ｈ₀ と給水圧力Ｈを比較し、比
較した結果、Ｈ₀＞Ｈのときはステップ５０７で設定周
波数を１ビット上げ、反対にＨ₀＜Ｈのときは、ステッ
プ５０８で設定周波数を１ビット下げる。そして、これ
らの後でステップ５１３に抜けるのである。

【００５７】また、ステップ５０２での判定結果がｆ＜
ｆ_Gのときは、ステップ５１０に進み、ここで目標圧力
Ｈ₀ と給水圧力Ｈと比較する。そして、Ｈ₀＝Ｈの状態
であれば、給水圧力が目標圧力に一致していることを意
味しているので、ステップ５１３に抜け、そうでなけれ
ばステップ５１１とステップ５１２でインバータを減速
処理(現在周波数ｆ_G をΔｆ₂ だけ下げる処理)してステ
ップ５１３に抜け、ステップ１０５に戻る。

【００５８】ステップ１０５〜ステップ１０９では、使
用水量が少なくて流量スイッチ１０が閉じており、この
状態で一定時間が経過したとき、ステップ１０９でイン
バータ周波数をｆ_OFF まで増速させ、給水圧力をＨ_OFF
まで高めて停止させる処理を実行する。そして、この
後、ステップ１０２に戻り、以下、これらの処理を繰返
し実行するのである。

【００５９】従って、この実施形態によれば、圧力制御
時の目標となる抵抗曲線に応じた制御定数(パラメータ)
の設定及び変更が自由に簡単にでき、且つ、末端圧力一
定制御時の目標となる演算式が自動生成でき、しかもこ
のとき、その演算式の自動生成に必要なＨ_ON、Ｈ_OFF、
Ｈ₁、Ｈ₂、ｆ₀₀、ｆ₀₀’などの作動点データが、速度デ
ータを用いずに自動設定できることになる。

【００６０】次に、ポンプを２台用いた給水システム
に、本発明を適用した場合の実施形態のアルゴリズムに
ついて、図９により説明する。この実施形態では、ポン
プ２台並列運転時の目標圧力は、次の(数４)式により与
えられる。

【００６１】

【数４】

【００６２】ここで、図１０に示すように、ｆ₀₁ はポ
ンプ２台運転時での所定周波数で、Ｈ₀₂ はポンプ２台
運転時で所定周波数ｆ₀₁ のときの目標圧力、ｆ₀₀’は
ポンプ１台を所定周波数ｆ₀₁ で運転しながら、もう１
台のポンプを運転したとき、目標圧力Ｈ₀₁ を得るのに
必要な周波数で、並列運転時の最低周波数と同じで定数
となり、ｆxが変数となる。そして、これらのポンプ１
台分のパラメータであるＨ₀₀、Ｈ₀₁、ｆ₀₀、ｆ₀₁、
Ｈ_ON、Ｈ_OFF、Ｈ₀₃、Ｈ_Lについては、前述のポンプ１台
運転時の実施形態におけるアルゴリズムと同じである。

【００６３】次に、この実施形態では、モード選択用の
ディジタルスイッチＳＷに次の設定モードを追加する。９……パラメータ設定モード(9) Ａ……パラメータ設定モード(10) Ｂ……パラメータ設定モード(11) Ｃ……パラメータ設定モード(12) そして、これら各モードの内容は以下の通りである。

【００６４】＜パラメータ設定モード(9)＞図１０の(9)
点でのパラメータＨ_TON の設定モードで、ディジタルス
イッチＳＷ１を“９”に合わせ、仕切弁２−２を全閉に
し、一方のポンプについて、周波数が低い方より徐々に
圧力が上昇するようボリュームＶＲを調整し、圧力計９
の目盛がＨ_TON となった所でボリュームＶＲをそのまま
に維持し、そのときの圧力をＨ_TON としてメモリに格納
しておく。

【００６５】＜パラメータ設定モード(10)＞図１０の(1
0)点でのパラメータＨ_TOFF の設定モードで、ディジタ
ルスイッチＳＷ１を“Ａ”に設定し、上記パラメータ設
定モード(9)と同じ要領でパラメータＨ_TOFF を求め、メ
モリに格納する。

【００６６】＜パラメータ設定モード(11)＞図１０の(1
1)点でのパラメータＨ₀₁ とｆ₀₀’の設定モードで、デ
ィジタルスイッチＳＷを“Ｂ”に合わせ、一方のポンプ
を運転し、仕切弁２−２を操作して圧力計９の目盛がＨ
₀₁ になるように開度を調整する。そして、この状態で
ボリュームＶＲを調整して周波数をｆ₀₁ とする。

【００６７】次に、他方のポンプを最低周波数で運転
し、ボリュームＶＲを調整して圧力計９の目盛がＨ₀₁
を越えるまで調整し、その後、Ｈ₀₁ に戻すようにボリ
ュームＶＲを調整する。そして、このときのデータＨ₀₁
とｆ₀₀’をメモリに記憶しておく。次に、これが終わ
ったらポンプの号機を入れ替えて同じ操作調整を行い、
同様にメモリに記憶しておく。

【００６８】＜パラメータ設定モード(12)＞図１０の(1
2)点でのパラメータＨ₀₂ とｆ₀₁ の設定モードで、ディ
ジタルスイッチＳＷ１を“Ｃ”に合わせ、前述のパラメ
ータ設定モード(11)と同じ要領でパラメータｆ₀₁、Ｈ₀₂
を求め、メモリに記憶しておく。このようして、(11)
点でのパラメータＨ₀₁、ｆ₀₀’と、(12)点でのパラメー
タＨ₀₂、ｆ₀₁ を獲得したら、これらのデータを(数４)
式に代入し、目標値である演算式を自動生成する。

【００６９】この実施形態の具体的な処理内容は、大筋
では図４〜図９の場合と同じで、ステップ１１４ステッ
プと１１５ステップの間に、ＳＷＦについて９〜Ｃの処
理を追加し、パラメータを各メモリに格納する処理をそ
れぞれ設ければ良い。

【００７０】さらに、本発明の実施形態として、ティー
チングによるパラメータの設定と演算による応用例を次
に説明する。上記したパラメータ設定処理で、各パラメ
ータＨ₀₀、ｆ₀₀、Ｈ₀₁、ｆ₀₁ をティーチングにより設
定した後、Ｈ_ON、Ｈ_OFF、Ｈ₁、Ｈ₂、Ｈ_L の値を演算に
より自動設定する。Ｈ_ON ＝Ｈ₀₀＋ａ……メモリに格納Ｈ_OFF＝Ｈ₀₀＋ｂ……メモリに格納Ｈ₁ ＝Ｈ₀₁−ｃ……メモリに格納Ｈ₂ ＝Ｈ₀₁＋ａ……メモリに格納Ｈ_L ＝Ｈ₀₀×ｅなお、Ｈ₀₀の代りにＨ₀₁を基準としても良い。

【００７１】また、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅはパラメータと
して予めメモリに記憶しておく。

【００７２】ここでも、前述した実施形態と同様に、具
体的な処理は図４のフローチャートにおけるステップ１
１４とステップ１１５の間に、これらの演算式を追加
し、結果をメモリに記憶させれば良い。

【００７３】この実施形態によれば、パラメータの内で
経年変化やポンプ吸込側の圧力変動に影響を受けるパラ
メータについては、ティーチングによりデータを獲得
し、他のパラメータは自動演算されるので、全体として
のパラメータの設定を、さらに効率よく処理することが
できる。

【００７４】図１１は、上記実施形態におけるポンプを
２台用いた給水システムの一例で、図１と図３で説明し
た実施形態と同一符号を付した部分は、ここでも同じも
のであるから、説明は省略してあり、その他、特に関係
のない部分についての説明も省略してある。図１１にお
いて、１−１、１−２は吸込管、２−１Ａ、２−１Ｂ、
２−２Ａ、２−２Ｂは仕切弁、３−１、３−２はポン
プ、４−１、４−２は電動機、５−１、５−２は逆止め
弁であり、その他は図１と同じである。

【００７５】次に、ＣＮＵは制御装置で、２台の漏電遮
断器ＥＬＢ１、ＥＬＢ２、同じく２台のインバータＩＮ
Ｖ１、ＩＮＶ２及びノイズフィルタＺＣＬ０、ＺＣＬ
１、ＺＣＬ２を備えている。従って、この実施形態は、
図３の実施形態における漏電遮断器ＥＬＢが、各々２台
のインバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２に組込まれた形になっ
ており、さらに、これらのインバータＩＮＶ１、ＩＮＶ
２に、ソフトウェアも含めて演算処理装置ＣＰＵが組込
まれている形になっているものである。

【００７６】そして、各インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２
は、漏電遮断器ＥＬＢ１、ＥＬＢ２からのトリップ信号
ＡＬは、それぞれ信号線Ｓ１、Ｓ２を介して端子ＤＩ
３、ＤＩ４から入力し、圧力センサ８からの信号は、そ
れぞれ信号線Ｓ６、Ｓ７を介して端子ＡＮ０、ＡＮ１、
Ｌから入力し、流量スイッチ１０−１、１０−２からの
信号は、それぞれ信号線Ｓ４、Ｓ５を介して端子ＦＷ−
ＣＯＭから入力する。

【００７７】このとき、圧力センサ８は、インバータＩ
ＮＶ１、ＩＮＶ２で共通に使用されるため、両者間は信
号線Ｓ８により接続されている。そして、インバータＩ
ＮＶ１、ＩＮＶ２の端子ＤＩ１、ＤＩ２、ＤＯ１、ＤＯ
２間を信号線Ｓ３で接続し、運転状態、故障状態、運転
要求などの信号のやり取りを行なう。ここで、信号線Ｓ
９、Ｓ１０は、装置全体の運転状態を中央の監視盤等へ
出力するための信号伝達用であり、故障が発生したとき
の状態も、これにより伝達されるようになっている。

【００７８】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果がある。制
御装置の一部を交換することなく、特定のパラメータ設
定及び末端圧力一定制御時の目標値の設定が実際の現場
状況に合わせ、ティーチングにより設定できるので、コ
ストの低減と共に、ポンプの運転に必要なデータの設定
作業を簡単且つ容易に行うなうことができ、設定変更に
も簡単に、しかも容易に対応することができる。

【００７９】また、このとき、速度パラメータはティー
チング又は自動演算で決められ、予め速度パラメータを
演算して求めておく必要がなく、このため、難しくて手
間のかかる作業から解消され、この結果、設定作業のス
ピードアップ化を充分に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による給水システムの末端圧力一定制御
装置の一実施形態が適用された給水システムの一例を示
す構成図である。

【図２】本発明の一実施形態の動作を説明するための給
水特性図である。

【図３】本発明の一実施形態が適用された給水システム
における制御系のブロック図である。

【図４】本発明の一実施形態の動作を説明するフローチ
ャートである。

【図５】本発明の一実施形態の動作を説明するフローチ
ャートである。

【図６】本発明の一実施形態の動作を説明するフローチ
ャートである。

【図７】本発明の一実施形態の動作を説明するフローチ
ャートである。

【図８】本発明の一実施形態の動作を説明するフローチ
ャートである。

【図９】本発明の一実施形態の動作を説明するフローチ
ャートである。

【図１０】本発明の他の一実施形態の動作を説明するた
めの給水特性図である。

【図１１】本発明の他の一実施形態が適用された給水シ
ステムの一例を示す構成図である。

【図１２】従来技術による給水システムの動作を説明す
るための給水特性図である。

【符号の説明】

１吸込管２−１、２−２仕切弁３ポンプ４電動機５逆止め弁６送水管７圧力タンク８圧力センサ９圧力計１０流量スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプ吐出し側の圧力が、予め設定して
ある管路抵抗曲線上に位置するように、ポンプの運転速
度を制御することにより、末端圧力一定制御が得られる
ようにした給水システムの末端圧力一定制御装置におい
て、ポンプの運転速度を決めることにより、前記管路抵抗曲
線に対応した制御目標値が決定されるように構成したこ
とを特徴とする給水システムの末端圧力一定制御装置。
【請求項２】ポンプ吐出し側の圧力が、予め設定して
ある管路抵抗曲線上に位置するように、ポンプの運転速
度を制御することにより、末端圧力一定制御が得られる
ようにした給水システムの末端圧力一定制御装置におい
て、前記管路抵抗曲線の少なくとも２点における運転速度と
吐出し圧力をティーチングにより設定する手段を設け、これにより設定された運転速度と吐出し圧力から制御目
標値が決定されるように構成したことを特徴とする給水
システムの末端圧力一定制御装置。
【請求項３】請求項２の発明において、前記設定された運転速度と吐出し圧力から、前記制御目
標値の演算式が自動的に生成されるように構成したこと
を特徴とする給水システムの末端圧力一定制御装置。
【請求項４】請求項２の発明において、ポンプの始動圧力と停止圧力を含むポンプの作動点をテ
ィーチングにより獲得し、記憶する手段が設けられてい
ることを特徴とする給水システムの末端圧力一定制御装
置。
【請求項５】請求項４の発明において、前記ティーチングにより獲得した圧力データを基準に
し、これと、所望のポンプ作動点との差を表わすデータ
を予め設定して記憶する外部設定手段を設け、制御に使用するポンプの作動点を、前記ティーチングに
より獲得した圧力データと前記記憶してある差を表わす
データから演算して求めるように構成したことを特徴と
する給水システムの末端圧力一定制御装置。