TW202305527A

TW202305527A - 控制系統

Info

Publication number: TW202305527A
Application number: TW111109199A
Authority: TW
Inventors: 会田将光
Original assignee: 日商栗田工業股份有限公司
Priority date: 2021-07-26
Filing date: 2022-03-14
Publication date: 2023-02-01
Also published as: WO2023007806A1; JP7207466B1; JP2023017350A

Abstract

本發明提供一種控制系統，即便於指示調節計或PLC的故障、維護的情形時，亦可維持穩定的控制狀態。控制系統包括：指示調節計，自感測器獲取測定值，將該測定值與目標值進行比較，基於比較結果向控制對象機器發送第一控制值；以及PLC（可程式邏輯控制器），自所述指示調節計獲取所述第一控制值，自所述感測器獲取所述測定值，將該測定值與所述目標值進行比較，基於比較結果而生成第二控制值。所述PLC於所述控制對象機器的控制主體為所述指示調節計的情形時，將所述指示調節計所輸出的所述第一控制值給予所述控制對象機器，若該指示調節計發生異常，則輸出與該第一控制值相同的值的控制值並給予所述控制對象機器。

Description

控制系統

本發明是有關於一種使用指示調節計的控制系統。

為了使溫度、濕度、壓力、流量等過程量與目標值一致，廣泛地使用進行運算、控制的數位指示調節計。專利文獻1所記載般的數位指示調節計將輸入處理部、控制運算部、輸出處理部、通訊處理部、操作/顯示部、資料庫（database）等功能要素收納於一個框體而成為精簡的結構，但不包括順序處理功能。為了實現順序控制，將指示調節計與可程式邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）等定序器（sequencer）組合使用。先前，於將指示調節計與PLC組合的控制系統中，亦若指示調節計故障，則無法進行特定機器的控制。

另一方面，於工場或廠房（plant）中，有對顧客（尤其是超純水設備的顧客）穩定地供給公用水（utility）（超純水）的義務，需要使設備365天運行而一直以穩定的品質（水質）提供。先前的控制系統中，若指示調節計故障而無法控制，則質或量發生波動或者需要暫時停止工場的運轉，於公用水的穩定供給方面有問題。 [現有技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本專利第4967939號公報

[發明所欲解決之課題]

作為針對控制機器的故障的對策，亦有時實施控制機器的雙重化，但由於各控制機器進行獨立的控制，故而控制輸出狀態不一致，於其中一個機器故障而切換了進行控制的機器時，對控制對象給予完全不同的控制輸出，控制狀態變得不穩定。

本發明是鑒於所述先前的問題而成，其目的在於提供一種控制系統，即便於指示調節計或PLC的故障、維護的情形時，亦可維持穩定的控制狀態。 [解決課題之手段]

本發明的控制系統包括：指示調節計，自感測器獲取測定值，將該測定值與目標值進行比較，基於比較結果向控制對象機器發送第一控制值；以及PLC，自所述指示調節計獲取所述第一控制值，自所述感測器獲取所述測定值，將該測定值與所述目標值進行比較，基於比較結果而生成第二控制值，所述PLC於所述控制對象機器的控制主體為所述指示調節計的情形時，將所述指示調節計所輸出的所述第一控制值給予所述控制對象機器，若該指示調節計發生異常，則輸出與該第一控制值相同的值的控制值並給予所述控制對象機器。

本發明的一態樣的控制系統中，所述PLC於所述指示調節計發生異常而輸出與所述第一控制值相同的值的控制值後，以與所述第二控制值之差量變小的方式調整輸出控制值。

本發明的一態樣的控制系統中，所述PLC於所述控制對象機器的控制主體為該PLC的情形時，將所述第二控制值給予所述控制對象機器，並且向所述指示調節計輸出該第二控制值，若所述PLC發生異常，則所述指示調節計輸出與所述第二控制值相同的值的控制值並給予所述控制對象機器。

本發明的一態樣的控制系統中，所述指示調節計於所述PLC發生異常而輸出與所述第二控制值相同的值的控制值後，以與所述第一控制值之差量變小的方式調整輸出控制值。

本發明的一態樣的控制系統中，所述指示調節計及所述PLC分別自第一感測器及第二感測器獲取測定值，使用來自該第一感測器的測定值生成所述第一控制值及所述第二控制值，於該第一感測器的測定值成為既定範圍外的情形時，使用來自該第二感測器的測定值生成該第一控制值及該第二控制值。 [發明的效果]

根據本發明，於指示調節計或PLC的故障、維護的情形時，亦可維持穩定的控制狀態。

以下對本發明的實施形態加以詳細說明。

如圖1所示，本實施形態的控制系統包括PLC1及指示調節計2，獲取來自感測器4的測定值，以測定值成為目標值的方式對控制對象機器5進行控制。感測器4及控制對象機器5並無特別限定，例如感測器4測定流量、送水壓力、化學藥液濃度、溫度等，控制對象機器5為閥、泵、加熱器等。

PLC1及指示調節計2分別獲取來自感測器4的測定值（感測器測定值），進行比例-積分-微分（Proportional-Integral-Derivative，PID）控制等運算，以測定值與目標值一致的方式向控制對象機器5輸出控制值（操作值）。PLC1控制切換器3，切換對控制對象機器5給予自PLC1及指示調節計2的哪一個輸出的控制值。設定於PLC1及指示調節計2的目標值例如為相同的值。

如圖2所示，指示調節計2包括運算部20、第一輸入部21、第二輸入部22、控制值輸出部23、控制值輸出部24及異常探測部25。

運算部20使用經由第一輸入部21所輸入的感測器測定值進行PID控制運算，生成控制值（第一控制值）。

控制值輸出部23於PLC1進行控制對象機器5的控制的情形時，向控制對象機器5輸出經由第二輸入部22所輸入的來自PLC1的控制值。

而且，控制值輸出部23於指示調節計2進行控制對象機器5的控制的情形時，向控制對象機器5輸出運算部20所生成的控制值。

控制值輸出部24於PLC1進行控制對象機器5的控制的情形時，向PLC1輸出經由第二輸入部22所輸入的來自PLC1的控制值。

而且，控制值輸出部24於指示調節計2進行控制對象機器5的控制的情形時，向PLC1輸出運算部20所生成的控制值。

異常探測部25探測指示調節計2發生的故障等異常。異常探測部25若探測到發生異常，則向PLC1輸出異常探測訊號。

PLC1包括運算部10、第一輸入部11、第二輸入部12、控制值輸出部13、控制值輸出部14、監視部15及切換部16。

運算部10使用經由第一輸入部11所輸入的感測器測定值進行PID控制運算，生成控制值（第二控制值）。

控制值輸出部13於指示調節計2進行控制對象機器5的控制的情形時，向控制對象機器5輸出經由第二輸入部12所輸入的來自指示調節計2的控制值。

而且，控制值輸出部13於PLC1進行控制對象機器5的控制的情形時，向控制對象機器5輸出運算部10所生成的控制值。

控制值輸出部14於指示調節計2進行控制對象機器5的控制的情形時，向指示調節計2輸出經由第二輸入部12所輸入的來自指示調節計2的控制值。

而且，控制值輸出部14於PLC1進行控制對象機器5的控制的情形時，向指示調節計2輸出運算部10所生成的控制值。

監視部15自指示調節計2的異常探測部25接收異常探測訊號，監視指示調節計2的狀態。

切換部16控制切換器3，切換對控制對象機器5所給予的控制值。即，切換部16於指示調節計2進行控制對象機器5的控制的情形時，將自控制值輸出部23輸出的控制值給予控制對象機器5。另一方面，切換部16於PLC1進行控制對象機器5的控制的情形時，將自控制值輸出部13輸出的控制值給予控制對象機器5。

切換部16於指示調節計2正進行控制對象機器5的控制時指示調節計2發生異常的情形時，以將自PLC1的控制值輸出部13輸出的控制值給予控制對象機器5的方式進行切換。

如上文所述，於指示調節計2正進行控制對象機器5的控制的期間中，控制值輸出部13向控制對象機器5輸出經由第二輸入部12所輸入的來自指示調節計2的控制值。因此，於指示調節計2發生異常而將控制主體自指示調節計2向PLC1切換時，控制值輸出部13的輸出控制值變得與指示調節計2的輸出控制值相同，對控制對象機器5給予的控制值的變動得到抑制。然後，繼指示調節計2的輸出控制值之後，運算部10運算、生成控制值，藉此可維持來自PLC1的輸出控制值穩定的控制狀態。

切換部16於PLC1正進行控制對象機器5的控制時PLC1發生異常的情形時，以將自指示調節計2的控制值輸出部23輸出的控制值給予控制對象機器5的方式進行切換。PLC1的異常為伴隨電源斷開的PLC1的停止、或厭氧耗氧（Anoxic Oxic，AO）單元的錯誤等。

如上文所述，於PLC1正進行控制對象機器5的控制的期間中，PLC1的控制值輸出部14向指示調節計2輸出運算部10所生成的控制值。因此，於PLC1發生異常而將控制主體自PLC1向指示調節計2切換時，控制值輸出部23輸出與PCL1的輸出控制值相同的值，藉此對控制對象機器5給予的控制值的變動得到抑制。然後，繼PLC1的輸出控制值之後，運算部20運算、生成控制值，藉此可維持來自指示調節計2的輸出控制值穩定的控制狀態。

如此，根據本實施形態，將進行控制對象機器5的控制的機器設為PLC1及指示調節計2的雙重迴路，於PLC1及指示調節計2中的一個機器正進行控制對象機器5的控制的期間中，亦向另一個機器輸出藉由PID控制運算所生成的控制值，於機器間取得同步。因此，例如於作為控制主體的指示調節計2發生異常而將控制主體向PLC1切換時，PLC1可繼續輸出與指示調節計2所輸出的控制值相同的值，故而可實現無縫切換，可抑制對控制對象機器5給予的控制值的變動，維持穩定的控制狀態。

於正進行控制對象機器5的控制的其中一個機器發生異常而將控制主體切換為另一個機器後，所述其中一個機器的異常消除而復原的情形時，控制主體可保持設為另一個機器，亦可回到經復原的機器。於運轉初期時將PLC1與指示調節計2的哪一個設為控制主體可由安裝於操作盤的選擇開關選擇，亦可由中央監視個人電腦（Personal Computer，PC）的遠程操作而選擇。

所述實施形態中，對控制主體的機器發生異常時將控制主體切換為另一個機器的示例進行了說明，但切換的時機不限定於發生異常，亦可為維護的實施等。

PLC1及指示調節計2可由固線（hardwire）連接，亦可進行使用通訊（RS-485）的、訊號的收發。

所述實施形態中，將進行控制對象機器5的控制的機器設為PLC1及指示調節計2的雙重迴路，但亦可使用兩台指示調節計。兩台指示調節計分別進行控制運算，互相收發所算出的控制值而取得同步。進行控制對象機器5的控制的指示調節計的切換可由用戶使用操作盤進行，亦可使用中央監視PC自動進行。

亦可將感測器設為雙重。PLC1及指示調節計2分別自第一感測器及第二感測器獲取測定值，使用來自第一感測器的測定值進行控制運算，生成控制值。於第一感測器發生異常而測定值成為既定範圍外的情形時，PLC1及指示調節計2使用來自第二感測器的測定值進行控制運算，生成控制值。

再者，本發明不直接限定於所述實施形態，可於實施階段中於不偏離其主旨的範圍將結構要素變形而具體化。而且，可藉由將所述實施形態中揭示的多個結構要素適當組合從而形成各種發明。例如，亦可自實施形態所示的所有結構要素中刪除若干結構要素。進而，亦可將不同實施形態的結構要素適當組合。

使用特定態樣對本發明進行了詳細說明，但本領域技術人員明確，可不偏離本發明的意圖及範圍而進行各種變更。本申請案基於2021年7月26日提出申請的日本專利申請案2021-121570，將其所有內容以引用的方式援用於此。

1:PLC 2:指示調節計 3:切換器 4:感測器 5:控制對象機器 10、20:運算部 11、21:第一輸入部 12、22:第二輸入部 13、14、23、24:控制值輸出部 15:監視部 16:切換部 25:異常探測部

圖1為本發明的實施形態的控制系統的概略結構圖。圖2為所述實施形態的PLC及指示調節計的功能塊圖。

1:PLC

2:指示調節計

3:切換器

4:感測器

5:控制對象機器

Claims

一種控制系統，其特徵在於包括：指示調節計，自感測器獲取測定值，將所述測定值與目標值進行比較，基於比較結果向控制對象機器發送第一控制值；以及可程式邏輯控制器，自所述指示調節計獲取所述第一控制值，自所述感測器獲取所述測定值，將所述測定值與所述目標值進行比較，基於比較結果而生成第二控制值，所述可程式邏輯控制器於所述控制對象機器的控制主體為所述指示調節計的情形時，將所述指示調節計所輸出的所述第一控制值給予所述控制對象機器，若所述指示調節計發生異常，則輸出與所述第一控制值相同的值的控制值並給予所述控制對象機器。
如請求項1所述的控制系統，其中所述可程式邏輯控制器於所述指示調節計發生異常而輸出與所述第一控制值相同的值的控制值後，以與所述第二控制值之差量變小的方式調整輸出控制值。
如請求項1或請求項2所述的控制系統，其中所述可程式邏輯控制器於所述控制對象機器的控制主體為所述可程式邏輯控制器的情形時，將所述第二控制值給予所述控制對象機器，並且向所述指示調節計輸出所述第二控制值，若所述可程式邏輯控制器發生異常，則所述指示調節計輸出與所述第二控制值相同的值的控制值並給予所述控制對象機器。
如請求項3所述的控制系統，其中所述指示調節計於所述可程式邏輯控制器發生異常而輸出與所述第二控制值相同的值的控制值後，以與所述第一控制值之差量變小的方式調整輸出控制值。
如請求項1至請求項4中任一項所述的控制系統，其中所述指示調節計及所述可程式邏輯控制器分別自第一感測器及第二感測器獲取測定值，使用來自所述第一感測器的測定值生成所述第一控制值及所述第二控制值，於所述第一感測器的測定值成為既定範圍外的情形時，使用來自所述第二感測器的測定值而生成所述第一控制值及所述第二控制值。