JPH0253801B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この発明は、制御対象の温度をたとえば設定目
標値に近づけるように制御する温度調節器に関す
る。

(ロ) 従来の技術 一般に、検出される制御対象の温度に対応する
アナログ出力信号をAD変換器でデジタル量に変
換してデジタル演算器に加え、このデジタル演算
器で上記デジタル量と、設定される目標値とに基
づいて所定の演算を行い、その演算結果より出力
操作量を出力して制御対象に加え、制御対象の温
度を制御する温度調節器がある。この種の温度調
節器の温度検出手段としては熱電対や測温抵抗体
が使用されるが熱電対の出力や測温抵抗体の抵抗
値変化量は微小であり、これらをそのままAD変
換器に加えて処理するとなると分解能の非常に高
いAD変換器を必要とする。そのため熱電対や測
温抵抗体等の温度検出手段の出力を増幅器で適当
な値に増幅してAD変換処理するのが普通であ
る。またこの増幅器は温度調節器の製作コストを
上げないためにオペアンプ１個で構成されるのが
通常である。そのため増幅器の出力に電源電圧や
入力に誘導される雑音によつて、数mV程度のリ
ツプルを含むことは避けられない。一方AD変換
器の分解能は1mV／ビツト程度が普通であり、
リツプル分のみでAD変換器の出力データが変化
してしまう。このAD変換器の出力データを制御
演算に使用するとなると、実際には温度が変動し
ていなくても含有リツプルによりあたかも温度値
が変化したかの如く制御をなすことにより適性な
制御を行うことができない。そのため従来の温度
調節器でAD変換器として、リツプル分を除去す
るために二重積分方式を採用している。

(ハ) 発明が解決しようとする課題 しかしながら二重積分方式は、比較的長いデー
タ測定時間を要するために、たとえば温度検出手
段よりアナログ出力値の他に、Ｐ・Ｉ・Ｄ定数そ
の他のパラメータ等をもアナログ設定し、これら
の諸量を１個のAD変換器でデジタル量に変換し
て演算器に取り込む場合には多くの時間を必要と
し、温度調節器全体の処理速度を落としてしまう
という欠点があつた。

この発明は、上記した従来の温度調節器の欠点
を解消し、変換処理速度の速いAD変換器（逐次
比較型、高速二重積分型）を使用した場合でもリ
ツプル等によるノイズの影響を受けない安定した
デジタル量を得ることのできる温度調節器を提供
することを目的としている。

(ニ) 課題を解決するための手段及び作用 この発明の温度調節器は、AD変換手段よりの
デジタル出力量の平均値を求める手段と、この求
めたデジタル出力量平均値と別に記憶する前回検
出のデジタル出力量平均値の差を求める手段と、
この差値と、予め定める不感帯データとを比較す
る手段と、この比較手段による比較で前記不感帯
データよりも前記差値が小なる場合には、前回と
同様のデジタル出力量を、前記不感帯データより
も前記差値が大なる場合には前記差値より前記不
感帯データ分を除いた値だけデジタル出力量を変
化したとして、デジタル出力量を確定する手段
と、このデジタル出力量を温度値に変換する手段
と、変換された今回温度値と前回温度値の差値を
算出する手段と、差値と予め定める異常偏差値を
比較する手段と、比較により差値が異常偏差値よ
りも小さい場合に今回温度値を前回温度値として
セツトする手段と、比較により差値が異常偏差値
よりも大きい場合は、今回温度値を無視し、差値
が異常偏差値より大きい状態が所定回数以上連続
すると、今回温度値を前回温度値としてセツトす
る手段とを特徴的に備えている。

この温度調節器はAD変換器よりの出力の差、
つまり変化分が不感帯データよりも大なる場合に
は変化分より不感帯データを除いた分だけ変動し
たとして制御が行われ、検出温度信号にリツプル
分が含有していても、リツプルによる細かい変動
分は無視される。また、確定されたデジタル出力
量を温度値に変換した後、前回温度値との差が求
められ、この差値と異常偏差値が比較され、差値
が異常偏差値より小さい場合は、正常値であると
して今回温度値を前回温度値とするが、差値が異
常偏差値より大きい場合は、異常値であるとして
無視する。しかし、差値が異常偏差値よりも大き
い状態が所定回数以上連続すると、今回温度値を
正常として扱う。

(ホ) 実施例 以下、図面に示す実施例によりこの発明を詳細
に説明する。

第１図はこの発明が実施される温度調節器のブ
ロツク図である。同図において１は制御対象９の
温度を常時検出する温度検出器である。この温度
検出器１はたとえば熱電対温度計、サーミスタ湿
度計等が使用される。２は温度検出器１で検出さ
れた温度に対応するアナログ信号を規定のレベル
まで増幅する増幅器である。増幅器２で検出され
た温度に対応するアナログ信号はAD変換器３で
デジタル量に変換されて演算器（マイクロプロセ
ツサ）４に取り込まれる。目標値は設定器５によ
つて設定され、Ｐ・Ｉ・Ｄ定数等のパラメータも
同じくパラメータ設定器６によつて設定され、目
標値はデジタル値で、Ｐ・Ｉ・Ｄパラメータはア
ナログ的に設定されAD変換器３を経ていずれも
演算器４に取り込まれる。演算器４は検出温度、
目標値、Ｐ・Ｉ・Ｄ定数等に基づき所定の演算を
行い、出力操作部８を介して出力操作量を出力
し、制御対象９を設定された状態に制御するよう
にしている。出力操作部８は、たとえばドライ
バ、リレー等で形成され、制御対象９はたとえば
加熱機あるいは冷却機等で形成される。７は、各
データを表示するための表示器である。この表示
器は通常検出温度を表示している。１０は表示切
換入力処理部であつてここに設けられるスイツチ
を操作する毎に通常は検出温度を表示する表示器
７で、目標値やパラメータ値がステツプ歩進的に
順次表示されるようになつている。

次に、以上のように構成される温度調節器の一
般的な動作を第２図に示す通常処理フロー、第３
図に示すタイマ割込フローに基づいて説明する。
なお第２図、第３図に示す処理動作は演算器４の
制御により実行される。

先ず電源スイツチがオンされて電源投入される
と演算器４における各種レジスタ類が０にされる
等のいわゆるイニシヤライズ処理が行われる（ス
テツプST1）。そして最初に温度入力処理すなわ
ち温度検出器１で検出された温度の演算器４への
取込みを行う（ST2、ST3）。続いてその温度の
表示処理を行つた（ST4）後、目標値の設定処理
に移る。すなわち設定器５で設定された目標値を
演算器４に取り込む（ST5、ST6）。さらに続い
て設定器６より設定される各種パラメータをやは
り演算器４に取り込む（ST7、ST8）。これら
ST2からST8までの各データの取込みが行われた
後、それらのデータに基づいて制御演算処理
（ST9）、出力演算処理（ST10）、出力操作処理
（ST11）、サンプリング管理処理（ST12）が行わ
れる。そしてST2からST12までのサイクル処理
がサンプリング時間毎に繰り返し行われる。

また上記したサンプリング時間よりも非常に短
い時間サイクルで、第３図に示すタイマ割込みが
かけられそれぞれ必要に応じ表示出力処理
（ST13）、設定入力処理（ST14）。出力管理処理
（ST15）が行われるようになつている。

次に上記した一般的な通常処理フローのうち
で、この発明に係わる温度入力処理ルーチンの詳
細を第４図に示す処理フローにより説明する。な
お以下の説明で参照される各種データは第５図に
示すように演算器４に内蔵される記憶部Ｍに記憶
されている。

第４図に示すように、動作が温度入力処理ルー
チンに入ると、先ずカウンタ（記憶領域ｍ５）
に数値４が記憶される（ST301）。次にAD変換
器３で、増幅器２より加えられる温度入力信号
（アナログ量）をデジタル量に変換する
（ST302）。そして変換されたデジタル量を記憶領
域ｍ１に記憶されるＡ／Ｄカウント値（最初は
０）に加え、その加算結果を記憶領域ｍ１にＡ／
Ｄカウント値として記憶する（ST303）。すなわ
ち変換デジタル量の累積を行う。次にカウンタ
より１を減算する。減算の結果カウンタの内容
が３となる（ST304）。続いてカウンタの内容
が０か判定する（ST305）。頭初は０でないので
判定NOとなり、再びST302に戻る。そして再度
AD変換器３で増幅器２よりの温度入力信号をデ
ジタル量に変換する。以下上記と同様にST303…
ST305の処理を行い、カウンタの内容が０とな
るまでST302…ST305の処理を繰り返す。カウン
タの内容が０になるとST302…ST305の繰り返
し処理が４回行われたことになり、記憶領域ｍ１
には４回分の変換データが累積記憶される。

カウンタの内容が０になるとST305の判定は
YESとなり、次のステツプに移り記憶領域ｍ１
に記憶される累積されたＡ／Ｄカウンタ値に1/4
が乗算され、変換データの平均値が計算される
（ST306）。そして、求められた平均値、すなわち
Ａ／Ｄカウント値がセツトされる（ST307）。セ
ツトされた今回のＡ／Ｄカウント値と記憶領域ｍ
２に記憶されているＡ／Ｄ前回カウント値の差を
計算する（ST308）。この差値と記憶領域ｍ３に
予め記憶されている不感帯データと比較する
（ST309）。比較の結果差値が不感帯データよりも
小さい場合は、今回の変動分を無視して記憶領域
ｍ２のＡ／Ｄ前回カウンタト値をそのまま記憶領
域ｍ４に演算カウント値としてセツトする
（ST311）。

一方ST309で比較の結果差値が不感帯データよ
り大きい場合は、記憶領域ｍ１の今回のＡ／Ｄカ
ウント値より不感帯データを減算した値を、Ａ／
Ｄ前回カウント値として記憶領域ｍ２にセツトす
る。すなわち差値から不感帯データを除いた値を
前回に対する今回の変動分として、記憶領域ｍ２
のＡ／Ｄ前回カウント値を更新する（ST310）。
そしてこの更新されたＡ／Ｄ前回カウント値を記
憶領域ｍ４に演算カウト値としてセツトする
（ST311）。

次に演算カウント値をバイナリー・デシマル値
に変換し（ST312）、さらにリニアライズ処理、
すなわちバイナリ・デシマル値に変換された演算
カウント値を温度値に変換し、記憶領域ｍ７に記
憶する（ST313）。続いて今回温度値と記憶領域
ｍ６に記憶されている前回温度値との差を求め
（ST314）、この差値と記憶領域ｍ１０に予め記憶
される異常偏差とを比較する（ST315）。比較の
結果、差値が異常偏差よりも小さい場合は記憶領
域ｍ９の異常値フラグをリセツトし（ST316）、
変化のあつた今回温度値を前回温度値としてセツ
トする（ST317）。そして以降の動作で制御演算
ルーチンに入ると、この更新された前回温度値に
基づいて所定の演算が行われる。

ST315での比較の結果、差値が異常偏差よりも
大きい場合には、記憶領域ｍ８のカウンタを１
歩進する（ST318）。次にカウンタがカウント
アツプか？判定されるが（ST319）、最初のサン
プリングサイクルではNOであり、記憶領域ｍ９
の異常フラグをセツトし（ST321）、今回温度値
を無視して前回温度値のまま以後に続く制御演算
処理を行う。

前回温度値と今回温度値の差値が異常偏差より
も大きい状態が連続すると、カウンタがカウン
トアツプする（ST319）まで、サンプリングサイ
クル動作が繰り返される。カウンタがカウント
アツプすると異常値フラグが１か判定され
（ST320）、ここで異常値フラグがセツト（＝１）
された状態であると、判定YESであり連続して
いた異常値は、温度変化による正常値であるとし
て記憶領域ｍ７に記憶される今回温度値を前回温
度値として記憶領域ｍ６にセツトする。そして以
降の動作で制御演算ルーチンに入ると、この新た
な前回温度値に基づいて所定の演算が行われる。
ST320での判定で異常値フラグが１でない場合
は、前回のサンプリングサイクルにおける温度値
が偏差内であつたということで今回の温度値は異
常値であると判断し、異常値フラグをセツトして
（ST321）、今回の温度値を無視して、前回温度値
のまま以降の処理を進行する。

上記した処理フローのST313からST321までの
動作を第６図に示す温度変化例により・補足説明
する。図において、L_Tは頭初の正規温度レベル
であり、Ｔはサンプリング周期、Ｌは異常偏差で
ある。Ｄ１，Ｄ２，……，Ｄ１３は時間とともに
変化するサンプリング周期毎の温度値を示してい
る。温度値Ｄ１，Ｄ２は、正規温度レベルである
から温度値に変化なく、今回温度値と前回温度値
の差が０であるから第４図の処理フローでは、
ST315判定YES→ST316→ST317と動作が進行す
る。しかし温度値Ｄ３になると異常偏差範囲Ｌを
越えており、この場合はST315判定NO→ST318
→ST319判定NO→ST321と動作が進行する。す
なわちＤ３は異常温度値であるとして無視され
る。次に温度値Ｄ４は前回温度値に対して偏差範
囲内であり、処理フローは温度値Ｄ１，Ｄ２の場
合と同様ST315判定YES→ST316→ST317と進行
する。

温度値Ｄ５は再び偏差範囲を越えているので、
処理フローでは、ST315判定NO→ST318→
ST319判定NO→ST321と進行する。次のサンプ
リング・サイクルの温度値Ｄ６は偏差範囲内なの
で温度値Ｄ４と同様の処理がなされる。さらに続
くサンプリング・サイクルの温度値Ｄ７，Ｄ８，
Ｄ９，Ｄ１０，Ｄ１１は前回温度値Ｄ６よりも異
常偏差を越えて変化しており温度値Ｄ９までは上
記Ｄ３，Ｄ５の場合と同様ST315判定NO→
ST318→ST319判定NO→ST321の処理が繰り返
される。しかし温度値Ｄ１０では異常温度値が連
続してきたことによりカウンタがカウントアツ
プする。そのため温度値Ｄ１０のサンプリングサ
イクルでは動作がST315判定NO→ST318→
ST319判定YES→ST320判定YES→ST317と進
行し以後は温度値Ｄ１０が正常値として扱われ
る。すなわち一定サンプリング後、異常値が続い
た場合はこれを異常値ではなく温度変化によるも
のとみなし、以後この値を正常温度値とみなして
以降の制御演算処理を行う。したがつて次に続く
温度値Ｄ１２は温度値Ｄ１０を正規温度とした場
合、異常偏差を越えた変化なので異常値とし、逆
に温度値Ｄ１３は正常値として扱う。このように
して温度値Ｄ３，Ｄ５，Ｄ１２のような単発的に
異常偏差を越えて変化するものは異常値として無
視するが、異常偏差を越える温度値が連続する場
合にこの温度値を正常温度値として、以降の制御
演算処理に反映する。その結果、機器は突発的な
変化の影響を受けることなく、安定した制御を行
うことができる。

(ヘ) 発明の効果 この発明の温度調節器によれば、AD変換器の
デジタル出力量の平均値を求めるとともに、この
デジタル出力量平均値のサンプリング毎の変化分
が予め不感帯データ内であれば変化なしとし、変
化分が不感帯データよりも大なる場合には変化分
より不感帯データ分を除いた分だけ変動したとし
て制御を行うものであるから、検出温度信号にリ
ツプル分が含有していても、リツプルによる細か
い変動分は無視されるので、このリツプルによる
影響を受けることなく安定したデジタルデータが
得られ、検出温度信号に依存した適正な制御をな
すことができる。また、今回温度値と前回温度値
の差値を求め、この差値と異常偏差値を比較し、
差値が小さい場合には、今回温度値を正常として
扱い、差値の方が大きい場合は今回温度値を無視
し、しかし差値の方が大きい状態が連続する場合
は、今回温度値を正常として扱うので、突変的な
温度変化はノイズとして除去できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明が実施される温度調節器のブ
ロツク図、第２図は第１図に示す温度調節器の通
常処理フローを示す図、第３図は同タイマ割込処
理フローを示す図、第４図はこの発明に係わる温
度入力処理ルーチンの詳細を示すフロー図、第５
図は第１図に示す温度調節器の演算器に内蔵され
る記憶部の記憶領域配置を示す図、第６図は第４
図のフローを補足的に説明するための温度変化例
を示す図である。 １：温度検出器、２：増幅器、３：AD変換
器、４：演算器、５：目標値設定器、６：パラメ
ータ設定器、７：表示器、８：出力操作部、９：
制御対象、Ｍ：記憶部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 制御対象の温度を検出する手段と、この温度
   検出手段よりのアナログ量をデジタル量に変換す
   るAD変換手段と、目標値設定手段と、前記AD
   変換手段よりのデジタル量及び前記目標値設定手
   段よりの目標値により所定の演算を行う演算部
   と、この演算部の演算結果に基づき所定操作量を
   前記制御対象に出力する出力操作部とを含む温度
   調節器において、 前記AD変換手段よりのデジタル出力量の平均
   値を求める手段と、この求めたデジタル出力量平
   均値と別に記憶する前回検出のデジタル出力量平
   均値の差を求める手段と、この差値と、予め定め
   る不感帯データとを比較する手段と、この比較手
   段による比較で前記不感帯データよりも前記差値
   が小なる場合には、前回と同様のデジタル出力量
   を、前記不感帯データよりも前記差値が大なる場
   合には前記差値より前記不感帯データ分を除いた
   値だけデジタル出力量を変化したとして、デジタ
   ル出力量を確定する手段と、このデジタル出力量
   を温度値に変換する手段と、変換された今回温度
   値と前回温度値の差値を算出する手段と、差値と
   予め定める異常偏差値を比較する手段と、比較に
   より差値が異常偏差値よりも小さい場合に今回温
   度値を前回温度値としてセツトする手段と、比較
   により差値が異常偏差値よりも大きい場合は今回
   温度値を無視し、差値が異常偏差値より大きい状
   態が所定回数以上連続すると、今回温度値を前回
   温度値としてセツトする手段とを備えたことを特
   徴とする温度調節器。