JPS6215435B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は液体や粉体などの流体を設定した一
定量だけ出荷する定量出荷装置、特に応答遅れに
伴う過出荷量を減少するようにした定量出荷装置
に関する。

一般にタンクローリ等に流体をあらかじめ設定
された一定の量だけ出荷する場合には流量計によ
り流量を測定し、この流量の出力信号を積算器に
加えて積算し、この積算値が一定の値に達したと
きに制御弁を閉じるような方法が行われている。
この場合制御弁を急速に閉じると制御流体の水槌
作用のため圧力が上昇して配管機器が破壊される
恐れがある。このため積算器の値が設定値に達す
る少し手前から制御弁の弁開度を徐々に下げて行
き、設定値に達したときに制御弁を完全に閉じる
ようにしていた。

このような従来の定量出荷装置の動作を第１図
によつて説明する。第１図ａは二種類の接点出力
によつて制御弁を制御するもので、時刻t₀でON
となつて出荷を開始し流量積算値が出荷すべき総
流量であるバツチ量に達したときt₃でOFFとなり
制御弁を全閉せしめるイに示すごときバツチ接点
出力と、上記総流量に達する一定値前のプリバツ
チ量に達したときt₁でOFFとなり制御弁を半閉さ
せるロに示すごときプリバツチ接点出力との二種
類の接点出力によつて制御弁を操作する場合であ
り、このような接点出力で制御した結果弁開度は
ハに示すように、又出力流量はニに示すように変
化する。第１図ｂは勾配設定器の出力によつて弁
開度を制御するもので、勾配設定器よりイに示す
ようなプログラム設定信号を与えるようにしたも
ので、或る勾配をもつて弁を開け、出荷流量がプ
リバツチ量に達したとき制御弁を一定の勾配で閉
じて半閉にし、バツチ量に達したとき全閉に操作
する。この場合の弁開度はロに示すように、又出
荷流量はハに示すように変化する。第１図ｃは
PID（比例、積分、微分）演算特性をもつ流量調
節計を用いたもので、この調節計の設定信号とし
てイに示すような勾配特性をもたせることによつ
て流量を制御する場合であり、ロは弁開度、ハは
出荷流量の変化を示す。

このように第１図ａ，ｂ，ｃに示した従来の方
法は、いずれも出荷の終る一定値前に制御弁の弁
開度を下げることによつて水槌作用を伴うことな
く定量出荷できる。しかしながらこのような定量
出荷装置はバツチ量に達したとき制御弁を全閉さ
せても半開の状態から全閉するまでには弁の応答
遅れがあり、この応答遅れによつて流れ出る量は
過出荷量となる。この過出荷量を減らすためには
プリバツチ後の弁開度を極めて小さくすればよい
が、弁開度を下げると出荷時間が長くなり、しか
も低流速に於いては流量測定精度が低下してしま
うので弁開度の調整には限度がある。特にタンク
ローリ出荷の場合には比較的高流速で、単位出荷
量が小さく、かつ出荷時間を短かくする必要があ
るのでプリバツチ後の弁開度の調整が非常に難か
しい上、少量の過出荷が問題となるものである。

このような点よりその過出荷量に対応した値だ
け設定量、つまりバツチ量よりも少ない量の値を
設定しておき、これに測定出荷量が一致した時に
制御信号を発生して弁を閉じるようにすることが
提案されている。しかしこの場合その過出荷量の
最適値を決定することが重要になり、それを誤る
と常に正しい出荷よりずれた出荷となつてしま
う。更に過出荷量は供給される流体の流速の変化
やこれを送り出すためのポンプの吐出圧力の変化
などによつて変動する。従つて流体流速が変更さ
れるごとに過出荷量に対応した値を設定し直す必
要があり、しかもその設定値として最適値のもの
を常に設定することは大変なことであり、かつ流
体の圧力や流速の変動が判らない場合においては
設定値や過出荷量の設定はその最適値からずれた
ものとなつてしまう。

この発明の目的は流体の流速や圧力が変動して
も常に最適な設定値が自動的に得られる定量出荷
装置を提供することにある。

この発明によれば測定した出荷量と設定値との
差を検出して過出荷量を求め、その過出荷量を累
積加算し、その累積加算値で設定値を補正して次
の出荷のための設定値とする。このようにして次
次とその過出荷量が変動しても、次回に対する過
出荷量を予測したことを次々と補正し、正しい設
定値を得ることができる。出荷毎にこのように補
正するため途中で流速や流体圧力が変更或は変動
したり、或は出荷量が変更されても正しい出荷量
が得られ、常に最適値の出荷が行なわれる。

第２図はこの発明による定量出荷装置の一例を
示し、流体路１１にその矢印方向に流体が流れ、
その流体の流量は流量計１２によつて測定され、
その流量計１２より下流に設けられた制御弁１３
によつて出荷流量が制御される。流量計１２から
流量に比例したパルス信号が発生し、このパルス
信号は積算回路１４において積算され、この積算
回路１４によりその時の出荷量が測定される。

バツチ設定回路１５において設定出荷量、即ち
バツチ量が設定される。更にプリバツチ設定回路
１６においてはバツチ設定回路１５における設定
量よりも一定量だけ少ないプリバツチ量が設定さ
れる。積算回路１４よりの出荷測定量は比較回路
１７及び１８においてそれぞれバツチ設定回路１
５及びプリバツチ設定回路１６の各設定値と比較
される。この発明においてはその際にバツチ設定
回路１５よりのバツチ量は減算器１９において補
正されて比較回路１７に供給される。積算回路１
４よりの測定した出荷量がそれぞれ比較回路１７
及び１８において設定入力と一致するとそれらの
出力信号は操作回路２１に供給される。

操作回路２１は接点出力回路２２、更に必要に
応じて勾配設定器２３、又流量調節計２４より構
成される。接点出力回路２２には端子２５から起
動信号が与えられ、接点出力回路２２の端子２６
及び２７よりそれぞれその起動信号が与えられた
時刻t₀に第３図イ及びロにそれぞれ示すようにオ
ンの接点出力が発生する。これらは電空変換器２
８に供給されて電気信号が空気信号に変換され、
その空気信号によつて制御弁１３が制御されて弁
１３は全開状態にされる。

制御弁１３の開度の制御を勾配設定器２３の出
力によつて制御する場合は、端子２６，２７の接
点出力は電空変換器２８に供給されることなく、
勾配設定器２３に供給される。勾配設定器２３よ
り第３図ハに示すような弁開度出力信号が電空変
換器２８に与えられてこれに応じて制御弁１３の
弁開度が制御される。

或は更にこの勾配設定器２３の出力が流量調節
計２４に流量設定値として与えられる。また流量
計１２よりの測定流量が流量調節計２４に供給さ
れ、これが流量設定値になるように流量調節計２
３で比例積分演算が行われ、その出力によつて電
空変換器２８が制御される。

このように操作回路２１は接点出力回路２２の
出力による制御弁１３の制御、或は勾配設定器２
３の出力による制御、又は流量調節計２４の出力
による制御の何れかを取ることができる。

積算回路１４で得られる出荷量がプリバツチ設
定回路１６の設定値と一致するとその時刻t₁にお
いて第３図ロに示すように比較回路１８の出力は
低レベルとなつて、これに伴つて制御弁１３は半
開状態に制御される。その半開状態となるには第
３図ニに示すように直ちにならず、一定の遅れを
とつて徐々に行なわれ、時刻t₂において完全に半
開状態となる。更に積算回路１４よりの出荷量が
減算器１９に設定されたバツチ量と一致すると比
較器１７の出力が第３図イに示すように低レベル
となつて、その時刻t₃に制御弁１３が全閉状態に
閉められる。この場合も遅れを伴つて第３図ニに
示すようにその時刻t₃より流量が完全にゼロにな
るまでの流量ΔＱが過出荷量として出荷される。

この発明においては過出荷量ΔＱが検出され
る。このため一回の出荷が終了すると積算回路１
４に得られている全出荷量と設定回路１５の設定
バツチ量とが減算器２９に供給されて引算が行な
われ、その過出荷量ΔＱが検出される。この検出
された過出荷量ΔＱは加算器３１において累積加
算される。この累積加算された値は減算器１９に
供給されて設定回路１５における設定バツチ量に
対する補正が行なわれる。その補正された値が比
較器１７に対して次の出荷における設定バツチ量
として与えられる。演算制御回路３２に対して端
子２５から起動信号を与えて、減算器２９及び加
算器３１に対する演算のタイミングを制御回路３
２の出力により制御されるようにする。加算器３
１はこの装置に対する電源の投入時、或は端子３
３よりのリセツト信号を演算制御回路３２に与え
た時に、ゼロの状態にリセツトされ、又同様に減
算器１９，２９も初期状態にされる。

従つて最初の出荷においては出荷設定量、つま
りバツチ量Ｑに対して過出荷量ΔＱとの和が積算
回路１４より得られ、減算器１９において過出荷
量ΔＱが検出され、これが加算器３１に与えられ
る。加算器３１では減算器２９より与えられる過
出荷量を順次加算してその値を保持する。起動信
号が与えられると演算制御回路３２は減算器１９
に対して指令を与えて、バツチ設定回路１５の設
定値Ｑから加算器３１の出力加算値を引算してそ
の値を次の起動信号が与えられるまで保持し、こ
れを比較器１７に設定信号として与える。その比
較器１７の出力が低レベルとなつて制御弁１３が
完全に閉じるまでの時間を経過した後、一定時間
を置いて演算制御回路３２によつて減算器２９に
指令が与えられ、バツチ設定値Ｑと積算回路１４
のその時の出荷量との差が加算器３１に供給さ
れ、その加算結果をその時、加算器３１に保持さ
れた値に対して加算する。このような動作が繰返
されると加算器３１にはそれまでの過出荷量の平
均的な値が得られて設定値の大小に関係なく出荷
量を正しく補正することができる。

第４図についてその具体例を数値を揚げて説明
すると、第１回目の出荷においてバツチ設定値Ｑ
は1000であつて実際に出荷された出荷量Ａ即ち積
算回路１４の出力は1005であると、減算器２９よ
り得られる過出荷量ΔＱ＝Ａ−Ｑは５であり、加
算器３１の出力Ｂも５であり、減算器１９によつ
て補正された次回に対する設定値Ｑ―Ｂは995と
なる。２回目の出荷においてもバツチ設定値Ｑは
1000の場合、この状態において減算器１９より得
られる設定値は995であつてこの時の実際の出荷
量Ａが1001であると過出荷量ΔＱは１となり、加
算器３１の出力Ｂは６となる。これにより３回目
に対するそのバツチ量の補正値は６であるから補
正されたものは994となる。この結果３回目にお
いて積算回路１４よりの全出荷量が1000となる
と、過出荷量ΔＱは０となり、加算器の出力Ｂは
６となる。この状態においては設定量が1000のま
まであれば常に正確な出荷が繰返される。４回目
において設定したバツチ量Ｑが2000に変更された
とすると、加算器３１の出力Ｂの６が減算器１９
によつて引算されるため、その出力が1994とな
る。これに対して全出荷量は1999とするとその過
出荷量ΔＱは−１となり、不足の過出荷となる。
従つて加算器３１の出力Ｂは５となる。このよう
にしてバツチ設定量が変化したり、或は流速が変
化したり、又は流体圧力が変化するなどによつて
過出荷量が変化しても自動的に補正されて正しい
量の出荷が行われる。

なお第２図に示した実施例においては最初の電
源投入時に又はリセツト信号によつて加算器３１
の出力はゼロとされるため第１回目の出荷におい
ては過出荷量に対する補正は全く行なわれない。
従つて予め過出荷量が予想できる場合は、その初
期出荷状態において予想される過出荷量を加算器
３１にセツトするようにすることもできる。更に
この第２図に示したように比較回路１７，１８、
積算回路１４、減算器１９，２９、加算器３１、
演算制御回路３２などをそれぞれ各別の回路とし
て構成する場合のみならず、これらは例えばいわ
ゆるマイクロプロセツサと、読み書き可能なメモ
リ、更にプログラムなどを記憶したメモリと、ア
ナログデジタル変換器、又デジタルアナログ変換
器を用いて第２図に示したものを同様に動作させ
ることもできる。更にこの発明は液体の定量出荷
のみならず、例えば粉体のようにベルトコンベア
によりどんどん出荷するような場合においても、
その粉体の重量とベルトコンベアを駆動する回転
軸の回転数より出荷量を検出して設定した出荷量
に対するように正しい計算出荷を行なうように制
御させる場合にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の定量出荷装置の動作を説明する
ためのタイムチヤート、第２図はこの発明による
定量出荷装置の一例を示すブロツク図、第３図は
その動作の説明に供するためのタイムチヤート、
第４図は第３図の具体的数値例を示す図である。 １１…被出荷流体の流路、１２…流量計、１３
…制御弁、１４…出荷量検出用の積算回路、１５
…バツチ量設定回路、１６…プリバツチ設定回
路、１７，１８…比較回路、１９…設定値補正用
減算器、２１…操作回路、２２…接点出力回路、
２３…勾配設定器、２４…流量調節計、２５…起
動信号入力端子、２９…過出荷量検出用減算器、
３１…加算器、２８…電空変換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 出荷量を設定する出荷量設定手段と、出荷量
   を測定する測定手段と、出荷終了時におけるその
   測定された出荷量と前記設定された出荷量設定値
   との差から過出荷量を検出する手段と、その検出
   された過出荷量を累積加算する加算手段と、その
   加算された値で上記出荷量設定手段よりの設定値
   を補正して次回の出荷のための設定値とする補正
   手段とを具備する定量出荷装置。