JPS6136651A - 自動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空気調和システムなどで使用される自動制御
装置に関するものである。

一般に自動制御装置は検出部と調節部と操作部とからな
り、検出部では温度、湿度などの制御量を測定して調節
部において目標値と比較しやすい信号、例えば変位、電
流などに測定量を変えて送る働きをする。調節部では検
出部から制御量の測定値に応じた信号を受け、これと目
標値とを比較して、その偏差により操作部に訂正動作の
信号を出力する。このために、調節部は上記比較を行う
比較機構とその比較による偏差から操作部への操作信号
を作る調節機構とを有する。

上記比較機構は検出出力と目標値とを比較してその偏差
信号を出す部分で、目標値の設定はこの部分で行う。上
記調節機構は偏差信号によって訂正動作の操作信号を作
る部分である。

操作部は調節部よりの操作信号によって弁やダンパーを
駆動する電動機などの操作機構と、弁、ダンパー、可変
抵抗などの操作端とからなる。

［従来の技術〕 上述のような自動制御装置を用いて冷暖房システムにお
いて温度制御を行う従来例について以下説明する。

第５図は比例制御ループを用いた例を示し、図においで
ｌは温度を抵抗の変化におきかえる検出端としての検出
ポテンショメータ、２は操作部の操作機構を構成する正
逆回転モータ、３は操作部の操作端としての調整弁であ
り、該調整弁３はリンク機構４を介して正逆回転モータ
２により駆動される。５は調整弁３と一緒にリンク機構
４を介して正逆回転モータ２により駆動され調整弁３の
位置を示す位置ポテンショメータであり、該ポテンショ
メータ５は上記検出ポテンショメータ１と共に、抵抗ブ
リフジ回路を形成している。

以上において、例えば温度が低下して検出ポテンショメ
ータ１の摺動子が下方に偏移した状態になったとすると
、バランシングリレー６の可動接点が接点ａに接続され
、このことによって正逆回転モータ２が正転して調整弁
３が開方向に作動される。これと同時に位置ポテンショ
メータ５の摺動子も下方に移動されるため、抵抗ブリソ
チ回路の平衡が再びとられるようになり、このことによ
りバランシングリレー６の可動接点が接点すの位置に移
り、正逆回転モータ２はその回転を停止する。上述のよ
うな調整弁３の開方向への動作により、管路７中をポン
プ８の動力で流されている温水量が増大し、温度の設定
値と検出値との偏差が無くなるようになる。なお、９は
商用交流電源である。

第６図は他の従来例を示し、温度に応じて抵抗値が変わ
る検出端１により得られる電気信号に基づき比例出力調
整器１１から例えば４〜２０ｍＡの範囲の信号が出力さ
れる。この検出信号は電流電圧変換器１２により電圧信
号に変換された後、電圧周波数変換器１３に入力される
。該電圧周波数変換器１３の出力はインバータ１４を制
御してポンプ８のための駆動電動機の速度制御を行う。

なお、１５は商用交流電源９を整流する整流回路である
。

以上において、外乱のため検出温度が目標値に比べて高
くなり、例えば１６ｍＡの偏差信号が出力されたとする
。そして、この偏差信号に対応する周波数が３０Ｈｚで
あるとすると、これまでの回転数より低い回転数でポン
プが駆動されるようになって管路７に流れる温水の流量
が減らされる。

この温水流量の減少により、検出温度が徐々に目標値に
近づけられるようになる。

〔発明が解決しようとする問題点３ 以上説明した２つの例では、検出端からの出力信号は連
続信号である必要があり、煩雑である他、製品価格が高
く、メンテナンスにも多くの費用を要する。また第５図
の例では操作端が機械的偏移を必要としているが、この
機械的偏移装置は寿命上問題がある他、生産上高度の技
術を必要とするなどのため高価である。更に、実際の制
御に当っては、積分動作や微分動作を追加して制御系に
合わせて現場調整を長時間かけて行わざるを得ないなど
の欠点があった。

本発明は、上述した従来のものの欠点を除去するために
なされたもので、機械的動作を最小限に抑えて高質の制
御結果を高信頼にかつ廉価に得ることのできる自動制御
装置を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記問題点を解消した自動制御装置を提供す
るもので、その手段は、検出端で得られる信号と目標値
信号との偏差の大きさと極性とにより３位置出力を送出
する調節手段と、該調節手段の第１の位置出力に応じて
予め設定した上限値まで出力が順次増大し、第３の位置
出力に応じて予め設定した下限値まで出力が順次減少し
、第２の位置出力に応じて出力の増大、減少を停止する
手段と、該手段の出力に応じその下限値と上限値に対応
する最大速度と最小速度の間で速度制御される電動機か
らなる操作手段とを備え°Ｃなる自動制御装置によって
なされる。

（作　用） 検出端で得られる信号が目標値より所定量以上大きいか
小さいかによって第１又は第３の位置出力が送出され、
このことによって電動機の速度が増大又は減少されるこ
とにより自動制御が行われ、この制御に応じて検出端に
得られる信号が変化して目標値に対して所定量以下の偏
差内に入ることにより、電動機の速度の増減が停止し、
以後その速度に固定するという制御が行われる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明による装置の一実施例を示す図であり、
図において、検出端１、管路７、該管路７に設けられて
モータ駆動されるポンプ８、商用交流電源９、インパー
ク１４、整流回路１５は、第６図について上述したもの
と同じものでよい。

２０は３位置出力間節器であり、検出端１で得られる信
号と目標値信号との間の偏差の大きさとその極性とを検
出する比較部２０ａと、該比較部２０ａの出力により接
点ａ　−ｃのいずれが１個所に切換えられるスイッチ２
０ｂとからなる。

２２はアップダウツクカウンタであり、アンプ人力ＬＪ
Ｐ又はダウン入力ＤＯがｒＬＪレヘレベなっているとき
クロック入力ＣＫに入力されるパルスをアンプカウント
又はダウンカウントする。２４はデジタルアナログ変換
器（Ｄ−Ａ）であり、カウンタ２２の出力のデジタル信
号をアナログ信号に変換する。２６ａはＤ−Ａ２４の出
力が予め定めた基準値Ｅ１以上になったことを検出する
と信号を出力する上限リミッタ、２６ｂはＤ−Ａ２４の
出力が予め定めた基準値Ｅｇ（＜Ｅ＋）以下になったこ
とを検出すると信号を出力する下限りミンクである。２
８は電圧周波数変換器（Ｖ−Ｆ）であり、入力に印加さ
れるＤ−Ａ２４の出力の大きさに応じた周波数信号を発
生してこれをインバータ１４に印加する。このことによ
り、インバータ１４は直流を該周波数に対応する周波数
の交流に変換する。ポンプ８の駆動モータは該交流の周
波数に応じた速度で回転して管路７の流量を決定する。

上記カウンタ２２のクロック入力ＣＫに入力されるパル
スはパルス発生器３０によって発生されるが、該パルス
発生器３０はその動作がパルス起動回路３２によって制
御される。パルス起動回路３２は、両人力が上記スイッ
チ２０ｂの接点ａ。

Ｃに接続されているナンドゲー）３２ａと、一方の入力
が上記スイッチ２０ｂの接点ａ、Ｃにインバータを介し
′ζそれぞれ接続されているナントゲート３２ｂ、３２
ｃと、３人力がナントゲート２ａ〜３２Ｃの出力に接続
されているナントゲート３２ｄとを有し、該ナンドゲー
）３２ｄの出力がｒＬＪレヘレベときパルス発生器３０
の動作を停止し、ｒ　Ｉ−Ｉ　Ｊレベルのときパルス発
生器３０を動作させる。上記ナントゲート３２ｂ、３２
Ｃの他方の入力には、上限リミ、り２６ａ、下限リミッ
タ２６ｂの出力がそれぞれ接続されている。

なお、上記Ｖ−Ｆ２Ｂは自動動作、停止、手動動作に切
換えるためのスイッチ２８ａを有し、該スイッチ２８ａ
によるＤ−Ａ２４の出力が接続されている接点Ａの選択
により自動動作を、どこにも接続されていない接点Ｓの
選択により停止を、可変抵抗３４に接続されている接点
Ｍの選択により手動動作をそれぞれ行うようになってい
る。

以上の構成において、今、検出端１が設置されている部
屋の温度が外乱により低下して、検出端１で得られる信
号が目標値信号より所定値以上小さくなり、比較部２０
ａの出力によりスイッチ２０ｂが接点すから接点ａに切
換わったとする。これに応じて、ナントゲート３２ａの
出力が「Ｉ］」レベルになってナンドゲ−１−５２ｄの
出力がｒＨＪから「■、ｊレベルになり、パルス発生器
３０はその動作を開始し、カウンタ２２のクロック入力
ＣＫに第２図＋ａ＋に示すようなパルスを印加する。カ
ウンタ２２は、上記スイッチ２０ｂの切換わりにより、
アップカウントモードに選択されているので、上記パル
ス発生器３０からのパルスをアップカウントし、そのデ
ジタル出力が徐々に増大する。

この徐々に増大するデジタル出力をカウンタ２２から受
けるＤ−Ａ２４は、その出力に第２図（ｂｌに示すよう
に徐々に増大するアナログ信号を出力し、これをＶ−Ｆ
２８に印加する。Ｖ−Ｆ２８は、その人力に印加される
信号の大きさに応じた周波数の周波数信号を出力し、出
力信号の周波数はアナログ信号の増大に伴って第２図ｆ
ｃｌに示すように増大する。インバータ１４はこのＶ−
Ｆ２８からの周波数信号により整流回路１５の出力の直
流をその周波数に応じた周波数の交流に変換し、これに
よってポンプ８を駆動する電動機の回転数を上昇させて
管路７に流れる温水の流量を増加させ、制御対象の部屋
の温度を上昇させる。

この部屋の温度上昇により、検出端１で得られる信号の
レベルが増大し、目標値信号との差が所定値以下になる
と、スイッチ２０ｂが接点ａから接点すに切換り、カウ
ンタ２２はそのカウントを停止しすると共に、パルス起
動回路３２の出力がｒ　ＨＪレベルになってパルス発生
器３０は動作を停止する。

上述と逆に、外乱により温度が上昇した場合には、スイ
ッチ２０ｂが接点すから接点Ｃに切換わり、カウンタ２
２はパルス発生器３０からのパルスをダウンカウントし
、このことにより、Ｄ−Ａ２４の出口が低下して、Ｖ−
Ｆ　２８の出力信号の周波数が小さくなる。Ｖ−Ｆ２８
の出力の周波数が小さくなると、インバータ１４の交流
出力の周波数が低下してポンプ８の駆動電動機の回転数
が落ち、温水流量が小さくなる。この温水流量の減少に
より、制御対象の部屋の温度が下降される。

上記Ｄ−Ａ２４の出力は、上限りミンク２６ａとＦ限す
ミッタ２６ｂにもそれぞれ入力されていて、ここでＤ−
Ａ２４の出力の上限電圧を下限電圧が監視されていて、
出力電圧が上限値Ｅ１以上又は下限値Ｅ２以下となると
、リミッタ２６ａ。

２６ｂはその出力がｒＬＪからｒＨＪレベルになり、パ
ルス起動回路３２の出力をｒＨＪレベルにしてパルス発
生器３０の動作を停止し、カウンタ２２及びＤ−八２４
の出力信号は最大又は最小値を維持する。従って、リミ
ッタ２６ａ　、２６ｂはインバータ１４の出力の交流の
最大周波数と最小周波数を決定し、図の例では例えば８
０Ｈｚ、２０ＨｚになるようにＥｌ、Ｅ２の値が設定さ
れている。

なお、スイッチ２０ｂが接点すにあるときには、パルス
発生器３０はその動作を停止し、カウンタ２２はその直
前の状態に保持され、この保持された数値によりポンプ
８の流量が設定されている。

第３図は第１図中の一部分を変形した他の実施例を示し
、図中第１図と同等の部分には同一の符号を付しである
。図において、４０はパルス発生器３０が発生するパル
スをカウントするリセット付カウンタ、４２は例えばリ
ードオンリーメモリ（ＲＯＭ）の予め定められたアドレ
スにｒＨＪ、ｒＬＪ状態を書込んでおき、これをカウン
タ４０の出力によって順次アドレスすることにより不等
間隔のパルスを発生する不等間隔バルサ、４４はスイッ
チ２０ｂが接点ａ又はＣに切換わったとき、ナントゲー
ト４６の出力がｒＬＪからｒＨＪになることによりトリ
ガされてパルスを発生するワンショットマルチであり、
該ワンショットマルチ４４の出力パルスによりカウンタ
４０をリセットして不等間隔パルスの発生順序を常に一
定にする。

なお、上記不等間隔バルサ４２は、ｎチャンネルのマル
チプレクサ回路の入力状態を予め定められた「■１」、
ｒＬＪ状舷に設定しておくことによっても得られる。

以」二の構成により、スイッチ２０ｂが接点ａに切換わ
ると、ナントゲート４６の出力が第４図＋ａｌに示すよ
うにｒＬＪからｒ　ＨＪになり、これに応じてワンショ
ットマルチ４４の出力に第４図（ｂｌに示すようなりセ
ントパルスが発生され、このパルスによってカウンタ４
０がリセットされる。また、パルス起動回路３２の出力
がｒＨＪからｒＬＪになってパルス発生器３０が動作を
開始し、その出力に第４図（Ｃ１に示すような等間隔の
パルスを発生する。このパルスはカウンタ４０によりカ
ウントされ、その出力が順次変化する。このカウンタ４
０の出力は例えば不等間隔バルサ４２を構成するＲＯＭ
のア１ルスを指定してそのアドレスの状態を順次出力さ
せることにより、不等間隔バルサ４２の出力に第４図ｔ
ｄ＋に示すような不等間隔のパルスを発生させる。この
不等間隔のパルスはアップダウンカウンタ２２によりア
ンプカウントされることにより、このカウンタ２２の出
力をＤ−Ａ変換するＤ−Ａ２４の出力には、第４図ｆｅ
）に示すように階段状に変化する信号が得られる。

このＤ−Ａ２４の出力はこれを周波数信号に変換するＶ
　−Ｆ　２８に印加される。このＶ−Ｆ２８の出力はイ
ンバータ１４を制御し、このことにより、ポンプ８の駆
動電動機の回転速度が増大して管路７の温水流量が増大
される。この操作端における修正動作はその開始時には
遅く、修正時間が長くなるに従って速（なり、単速度制
御では得られなかった目標値と検出値の偏差の大きさに
応じた修正速度が得られる。これは、スイッチ２０ｂが
接点ａ又はＣに接している時間が長いほど偏差が大きい
ことを意味するので、このような場合修正動作を徐々に
速めることは制御上有利である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、調節部に接続され
る操作部の機械的な要素が少なくそれに伴い可動部分が
少なくなっているため、製品価格、メンテナンス費用の
低減が図られるようになる。

また、開部部の出力が３位置出力ですむため、回路が簡
単化され、信頼性の増大と低価格化が図られるなどの効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の一実施例を示すブロック図
、第２図は第で１図中の各部の状態を示す波形図、第３
図は第１図中の一部分の変形を示すブロック図、第４図
は第３図中の各部の状態を示す波形図、第５図及び第６
図は従来例をそれぞれ示す結線図及びブロック図である
。 ｌ・・・・・・検出端、８・・・・・・電動機′、１４
・・・・・・インバータ、２０・・・・・・３位置出力
間節器、２２・・・・・・アノプダウンカウツク、２６
ａ・・・・・・上限リミッタ、２６ｂ・・・・・・下限
リミッタ、２８・・・・・・電圧周波数変換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　検出端で得られる信号と目標値信号との偏差の大きさ
   と極性とにより３位置出力を送出する調節手段と、該調
   節手段の第１の位置出力に応じて予め設定した上限値ま
   で出力が順次増大し、第３の位置出力に応じて予め設定
   した下限値まで出力が順次減少し、第２の位置出力に応
   じて出力の増大、減少を停止する手段と、該手段の出力
   に応じその下限値と上限値に対応する最大速度と最小速
   度の間で速度制御される電動機からなる操作手段とを備
   えてなることを特徴とする自動制御装置。