JP6238514B2 - サーボ弁の監視制御システム - Google Patents

Description

この発明は、発電所に配置され、ＬＶＤＴ（Ｌｉｎｅａｒ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を用いたサーボ弁の監視制御システム（以降、サーボドライバーという。）に関するものである。

従来のサーボ弁監視回路のＬＶＤＴ監視部分は、ＬＶＤＴ１次側へのＡＯ（アナログ出力）回路とＬＶＤＴ２次側からのＡＩ（アナログ入力）回路のみの簡易な構成となっていた。ここで、ＬＶＤＴはトランスを用いたフィードバック制御システムを構成する。
ＬＶＤＴは、主バルブの開閉度に応じて２次側出力値が変化するようになっており、サーボドライバー側からＬＶＤＴの１次側に出力される一定の振幅、一定の周波数の信号に対して、主バルブの開閉度に応じた２ｃｈの２次側出力の振幅値を出力する。
この２次側出力の振幅値を、サーボドライバー側で、Ａ／Ｄ変換した後、デジタル回路に通知する。デジタル回路は、これらの２ｃｈの振幅値からサーボ弁の実弁開度を知ることができ、さらに別途上位ＣＰＵから通知された弁開度指令値とのミスマッチを埋め合わせるようにサーボ弁出力を行い、主バルブを制御するようになっている。主バルブの開閉具合により、ＬＶＤＴ２次側の振幅値が変化することでシステムとしてフィードバック制御を行っている。
特許文献１には、ＬＶＤＴによって、直線変位による変位量を検出する変位検出装置が記載されている。

特開平１０−２４６６０７号公報（第３〜４頁、図２）

特許文献１を含む従来のＬＶＤＴ監視回路は上記のような構成となっているので、回路上の部品の特性が経年変化したり、回路の周辺温度が変化したりした際にアナログ回路の精度に悪影響を及ぼし、サーボ弁への高精度出力が困難になると言う課題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、部品の経年変化や回路の周辺温度の変化によるアナログ回路の特性変化に追随し、サーボ弁の開閉精度を向上させるサーボドライバーを得ることを目的とする。

この発明に係わるサーボ弁の監視制御システムにおいては、１次側に入力されるアナログ信号とサーボ弁の開度に応じて２次側から２ｃｈのアナログ信号が得られるように構成されたＬＶＤＴを用いて、サーボ弁の監視制御を行うサーボ弁の監視制御システムであって、ＬＶＤＴの１次側にアナログ信号を出力する出力回路、ＬＶＤＴの２次側から得られる２チャンネルのアナログ信号が入力される入力回路、この入力回路に入力されたアナログ信号をアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ変換回路、このＡ／Ｄ変換回路によってアナログ／デジタル変換されたデジタル信号が入力され、別途入力されるサーボ弁開度指令との比較により、サーボ弁への制御信号を出力するデジタル回路、及びサーボ弁の監視制御システム内部の温度を測定するように配置され、測定した温度をＡ／Ｄ変換回路を介してデジタル回路に伝える温度監視回路を備え、デジタル回路は、メモリ領域に、温度に応じた入力回路およびＡ／Ｄ変換回路のそれぞれの入出力特性データを保有し、温度監視回路の測定した温度に基づき、それぞれに対応する入出力特性データを用いて入力回路およびＡ／Ｄ変換回路の出力を各別に補正するものである。

この発明によれば、１次側に入力されるアナログ信号とサーボ弁の開度に応じて２次側から２ｃｈのアナログ信号が得られるように構成されたＬＶＤＴを用いて、サーボ弁の監視制御を行うサーボ弁の監視制御システムであって、ＬＶＤＴの１次側にアナログ信号を出力する出力回路、ＬＶＤＴの２次側から得られる２チャンネルのアナログ信号が入力される入力回路、この入力回路に入力されたアナログ信号をアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ変換回路、このＡ／Ｄ変換回路によってアナログ／デジタル変換されたデジタル信号が入力され、別途入力されるサーボ弁開度指令との比較により、サーボ弁への制御信号を出力するデジタル回路、及びサーボ弁の監視制御システム内部の温度を測定するように配置され、測定した温度をＡ／Ｄ変換回路を介してデジタル回路に伝える温度監視回路を備え、デジタル回路は、メモリ領域に、温度に応じた入力回路およびＡ／Ｄ変換回路のそれぞれの入出力特性データを保有し、温度監視回路の測定した温度に基づき、それぞれに対応する入出力特性データを用いて入力回路およびＡ／Ｄ変換回路の出力を各別に補正するので、サーボ弁の開閉を高精度に制御することができる。

この発明の実施の形態１によるサーボドライバーを示す構成図である。 この発明の実施の形態２によるサーボドライバーを示す構成図である。 この発明の実施の形態３によるサーボドライバーを示す構成図である。 この発明の実施の形態４によるサーボドライバーを示す構成図である。 この発明の実施の形態５によるサーボドライバーを示す構成図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるサーボドライバーを示す構成図である。
図１において、サーボドライバー１は、ＬＶＤＴ３を用いて、サーボコイル１０と油圧シリンダー１２を介して主バルブ１３の開閉を制御するようになっている。

サーボドライバー１は、次のように構成されている。
ＬＶＤＴ出力回路２（出力回路）は、ＬＶＤＴ３の１次側に一定の振幅、一定の周波数の信号を出力する。ＬＶＤＴ２次側入力Ａ４（入力回路）とＬＶＤＴ２次側入力Ｂ５（入力回路）には、ＬＶＤＴ３の２次側（ＬＶＤＴ１個につき、２次側は２ｃｈある）から出力される、サーボ弁の開閉具合に応じた振幅値が入力される。
Ａ／Ｄ変換回路６は、ＬＶＤＴ２次側入力Ａ４とＬＶＤＴ２次側入力Ｂ５に入力された２ｃｈの振幅値をＡ／Ｄ変換し、デジタル回路７に通知する。デジタル回路７は、これらの２ｃｈのアナログ信号からサーボ弁の実弁開度を知るとともに、別途上位ＣＰＵから通知されたサーボ弁の開度指令値と実際の弁開度とのミスマッチを埋め合わせるようにサーボ弁出力をＤ／Ａ変換回路８に指令する。
Ｄ／Ａ変換回路８は、サーボ弁開度出力回路９を経由してサーボコイル１０にＤ／Ａ変換したアナログ値を出力する。

ＬＶＤＴ１次側リードバック回路１４（リードバック回路）は、ＬＶＤＴ１次側出力回路２の出力値を監視し、監視結果をＡ／Ｄ変換回路６を経由してデジタル回路７に通知する。Ｄ／Ａ変換回路（正弦波振幅変調用）１５は、デジタル回路７の指示により、ＬＶＤＴ出力回路２の出力値の補正を行う。

サーボコイル１０は、サーボ弁開度出力回路９からの電流値に応じて油圧シリンダー１２を動作させ、これによって主バルブ１３の開閉が制御される。主バルブ１３の開閉度は、ＬＶＤＴ３に伝わるようになっている。

次に、動作について説明する。
サーボドライバー１内のＬＶＤＴ出力回路２が、ＬＶＤＴ３の１次側に一定の振幅、一定の周波数の信号を出力すると、ＬＶＤＴ３の２ｃｈの２次側は、サーボ弁の開閉具合に応じた振幅値を出力する。この出力は、ＬＶＤＴ２次側入力Ａ４とＬＶＤＴ２次側入力Ｂ５を経由して、Ａ／Ｄ変換回路６にてＡ／Ｄ変換され、デジタル回路７に通知される。
デジタル回路７は、これらの２ｃｈのＡ／Ｄ変換された信号からサーボ弁の実弁開度を知ることができ、さらにデジタル回路７には別途上位ＣＰＵからサーボ弁の開度指令値が通知されるので、サーボ弁の開度指令値と実際の弁開度とのミスマッチを埋め合わせるようにサーボ弁出力をＤ／Ａ変換回路８に指令し、サーボ弁開度出力回路９を経由してサーボコイル１０にアナログ出力される。

サーボコイル１０は、サーボ弁開度出力回路９からの電流値に応じて油圧シリンダー１２が動作し、これに伴い主バルブ１３も制御される。主バルブ１３の開閉具合により、ＬＶＤＴ２次側の振幅値が変化することで、フィードバック制御が行われる。

ここで、サーボドライバー１は、ＬＶＤＴ出力回路２の出力値をＬＶＤＴ１次側リードバック回路１４にて監視し、その監視結果をＡ／Ｄ変換回路６を経由してデジタル回路７に通知する。この通知された値を元にしてデジタル回路７は、ＬＶＤＴ出力回路２の出力値の補正をＤ／Ａ変換回路（正弦波振幅変調用）１５を用いて実施するようになっている。

実施の形態１によれば、ＬＶＤＴ出力回路の出力値を監視して、この出力値を補正するようにしたので、システムの高精度化を実現することができる。

実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２によるサーボドライバーを示す構成図である。
図２において、１〜１０、１２〜１４は図１におけるものと同一のものである。

実施の形態２は、実施の形態１と同様に、ＬＶＤＴ１次側リードバック回路１４を用いて、Ａ／Ｄ変換回路６を経由してＬＶＤＴ出力回路２の出力値を監視する。
この時、ＬＶＤＴ３はトランスであると言うことを考慮して、ＬＶＤＴ２次側入力Ａ４とＬＶＤＴ２次側入力Ａ５に対して以下のような重みづけ処理を行う。
まず、ＬＶＤＴ出力回路２の振幅値をＬＶＤＴ１次側リードバック回路１４、Ａ／Ｄ変換回路６にて測定する。ＬＶＤＴ出力回路２の振幅値は一定である筈なので、本来の振幅理想値をＡとし、それに対してＬＶＤＴ１次側リードバック回路１４を経由してＡ／Ｄ変換回路６がリードバックした値を（Ａ＋ΔＡ）とする。

デジタル回路７は、ＬＶＤＴ１次側リードバック回路１４を経由してＡ／Ｄ変換回路６がリードバックするデータの理想値がＡであると言うことを認識しており、さらにＬＶＤＴ３の２次側データをＬＶＤＴ２次側入力Ａ４、ＬＶＤＴ２次側入力Ｂ５からＡ／Ｄ変換回路６を経由して知ることができる。
あるタイミングでサンプリングするこれらの２次側データの振幅理想値をＢ、Ｃとすると、ＬＶＤＴ３の１次側出力が本来Ａである筈にも関わらず、もし（Ａ＋ΔＡ）になれば２次側の振幅値は、それに応じて（Ａ＋ΔＡ）／Ａ倍になるので実際にサンプリングされるデータはＢ×（Ａ＋ΔＡ）／Ａ、Ｃ×（Ａ＋ΔＡ）／Ａとなる。
そこでデジタル回路７は、ＬＶＤＴ２次側入力Ａ４、ＬＶＤＴ２次側入力Ｂ５からＡ／Ｄ変換回路６を経由してサンプルされた振幅データをＡ／（Ａ＋ΔＡ）倍する。そうすることで、デジタル回路７はＬＶＤＴ３の２次側からのデータ値をＢ、Ｃと認識することができ、その結果、サーボ弁開閉を高精度に制御することができる。

実施の形態２によれば、ＬＶＤＴ２次側入力Ａ４とＬＶＤＴ２次側入力Ａ５に対して重みづけ処理を行うことで、サーボ弁開閉を高精度に制御することができる。

実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３によるサーボドライバーを示す構成図である。
図３において、１〜１０、１２、１３、１５は図１におけるものと同一のものである。図３では、サーボドライバー１の内部温度を測定するように配置されたサーボドライバー内部温度監視回路１６（温度監視回路）を設け、その出力をＡ／Ｄ変換回路６に入力する。

サーボドライバー１内部のデジタル回路７のメモリ領域内に、温度に応じたＬＶＤＴ出力回路２やＬＶＤＴ２次側入力Ａ４やＬＶＤＴ２次側入力Ｂ５、Ａ／Ｄ変換回路６のいずれかの入出力特性データもしくは全ての入出力特性データ（温度に対するアナログ回路の特性データ）を保存しておく。
デジタル回路７は、サーボドライバー内部温度監視回路１６を用いてサンプリングされたサーボドライバー１内部の温度データを元にして、入出力特性データからＬＶＤＴ出力回路２の出力値の補正を、Ｄ／Ａ変換回路（正弦波振幅変調用）１５を介して行う。

実施の形態３によれば、サーボドライバー内部の温度データを元にして、入出力特性データからＬＶＤＴ出力回路の出力値の補正を行うので、サーボドライバー内部の温度の変化によるアナログ部品の特性を打ち消し、高精度なサーボ弁開閉を行うことができる。

実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４によるサーボドライバーを示す構成図である。
図４において、１〜１０、１２、１３、１６は図３におけるものと同一のものである。

実施の形態４は、実施の形態３と同様に、サーボドライバー内部温度監視回路１６を用いて、サーボドライバー内部温度を監視する。
この時、サーボドライバー１内部のデジタル回路７のメモリ領域内には温度に応じたＬＶＤＴ出力回路２やＬＶＤＴ２次側入力Ａ４やＬＶＤＴ２次側入力Ｂ５、Ａ／Ｄ変換回路６のいずれかの入出力特性データもしくは全ての入出力特性データ（温度に対するアナログ回路の特性データ）を保存しておく。

デジタル回路７は、サーボドライバー内部温度監視回路１６を用いて測定したサーボドライバー内部の温度を元にして、デジタル回路７のメモリ領域から測定温度に対するアナログ回路の特性データをもとにＬＶＤＴ出力回路２やＬＶＤＴ２次側入力Ａ４やＬＶＤＴ２次側入力Ｂ５、Ａ／Ｄ変換回路６のいずれかもしくは全てのアナログ回路の出力の補正を行う。

実施の形態４によれば、これにより、サーボドライバー内の温度によって生じる入出力特性の変化を打ち消し、高精度なサーボ弁開閉を行うことができる。

実施の形態５．
図５は、この発明の実施の形態５によるサーボドライバーを示す構成図である。
図５において、１〜１０、１２、１３、１６は図４におけるものと同一のものである。図５では、サーボドライバー１に、サーボドライバー１内の温度を調整する温度調整装置１８と、この温度調整装置１８を制御するＤ／Ａ変換回路（温度調整装置制御用）１７を設けている。

実施の形態５は、サーボドライバー内部温度監視回路１６にてサーボドライバー１内部
の温度上昇を測定する。測定された温度データを元に、デジタル回路７は温度調整装置１８を制御するＤ／Ａ変換回路（温度調整装置制御用）１７に制御値を出力し、サーボドライバー１内の温度上昇を抑制する。

実施の形態５によれば、これにより、サーボドライバー内は温度上昇がし難くなるため、高精度なサーボ弁開閉を行うことができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ サーボドライバー、２ ＬＶＤＴ出力回路、３ ＬＶＤＴ、４ ＬＶＤＴ２次側入力Ａ、５ ＬＶＤＴ２次側入力Ｂ、６ Ａ／Ｄ変換回路、７ デジタル回路、８ Ｄ／Ａ変換回路、９ サーボ弁開度出力回路、１０ サーボコイル、１２ 油圧シリンダー、１３ 主バルブ、１４ ＬＶＤＴ１次側リードバック回路、１５ Ｄ／Ａ変換回路（正弦波振幅変調用）、１６ サーボドライバー内部温度監視回路、１７ Ｄ／Ａ変換回路（温度調整装置制御用）、１８ 温度調整装置

Claims (2)

1. １次側に入力されるアナログ信号とサーボ弁の開度に応じて２次側から２ｃｈのアナログ信号が得られるように構成されたＬＶＤＴを用いて、上記サーボ弁の監視制御を行うサーボ弁の監視制御システムであって、
   上記ＬＶＤＴの１次側にアナログ信号を出力する出力回路、
   上記ＬＶＤＴの２次側から得られる２チャンネルのアナログ信号が入力される入力回路、
   この入力回路に入力されたアナログ信号をアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ変換回路、
   このＡ／Ｄ変換回路によってアナログ／デジタル変換されたデジタル信号が入力され、別途入力されるサーボ弁開度指令との比較により、上記サーボ弁への制御信号を出力するデジタル回路、
   及び上記サーボ弁の監視制御システム内部の温度を測定するように配置され、測定した温度を上記Ａ／Ｄ変換回路を介して上記デジタル回路に伝える温度監視回路を備え、
   上記デジタル回路は、メモリ領域に、温度に応じた上記入力回路および上記Ａ／Ｄ変換回路のそれぞれの入出力特性データを保有し、上記温度監視回路の測定した温度に基づき、それぞれに対応する上記入出力特性データを用いて上記入力回路および上記Ａ／Ｄ変換回路の出力を各別に補正することを特徴とするサーボ弁の監視制御システム。
2. １次側に入力されるアナログ信号とサーボ弁の開度に応じて２次側から２ｃｈのアナログ信号が得られるように構成されたＬＶＤＴを用いて、上記サーボ弁の監視制御を行うサーボ弁の監視制御システムであって、
   上記ＬＶＤＴの１次側にアナログ信号を出力する出力回路、
   上記ＬＶＤＴの２次側から得られる２チャンネルのアナログ信号が入力される入力回路、
   この入力回路に入力されたアナログ信号をアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ変換回路、
   このＡ／Ｄ変換回路によってアナログ／デジタル変換されたデジタル信号が入力され、別途入力されるサーボ弁開度指令との比較により、上記サーボ弁への制御信号を出力するデジタル回路、
   上記サーボ弁の監視制御システム内部の温度を測定するように配置され、測定した温度を上記Ａ／Ｄ変換回路を介して上記デジタル回路に伝える温度監視回路、
   及びこの温度監視回路の測定した温度に基づく上記デジタル回路の指示により、上記サーボ弁の監視制御システム内部の温度を調整する温度調整装置を備えたことを特徴とするサーボ弁の監視制御システム。