JPH10325743A - 流体の流量を測定する方法、流体の流量を測定及び制御する方法、流体流量測定装置、並びに流体の流量を測定及び制御する装置 - Google Patents
流体の流量を測定する方法、流体の流量を測定及び制御する方法、流体流量測定装置、並びに流体の流量を測定及び制御する装置Info
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- JPH10325743A JPH10325743A JP8859398A JP8859398A JPH10325743A JP H10325743 A JPH10325743 A JP H10325743A JP 8859398 A JP8859398 A JP 8859398A JP 8859398 A JP8859398 A JP 8859398A JP H10325743 A JPH10325743 A JP H10325743A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 信頼度が高く、測定及び制御装置の擾乱にあ
まり弱くなく、同時に測定及び制御データに影響を及ぼ
すために最高の融通性を提供する、流体の流量を測定及
び制御する装置及び方法を得ることである。 【解決の手段】 本発明は流体の流量を測定及び制御す
るための装置及び方法に関するものである。この方法
は、流体の体積流量に依存するアナログプロセス変数を
決定するために適用され、このようにして得た値をデジ
タル値に変換し、デジタル値を、測定装置の動作中に起
きる測定装置のアナログ部品の動作パラメータに依存す
るオフセット値によって修正する。オフセット値を得る
ために、体積流量が零である、動作の中断中にアナログ
変数を決定し、それをデジタル値に変換する。このデジ
タル値を記憶し、動作を再開した時にオフセット値とし
て使用する。本発明は、修正されたデジタル値をデジタ
ル信号プロセッサに供給し、流量制御をデジタル的に行
う。少なくとも一つのパラメータメモリをデジタル制御
のために設けることが好ましい。
まり弱くなく、同時に測定及び制御データに影響を及ぼ
すために最高の融通性を提供する、流体の流量を測定及
び制御する装置及び方法を得ることである。 【解決の手段】 本発明は流体の流量を測定及び制御す
るための装置及び方法に関するものである。この方法
は、流体の体積流量に依存するアナログプロセス変数を
決定するために適用され、このようにして得た値をデジ
タル値に変換し、デジタル値を、測定装置の動作中に起
きる測定装置のアナログ部品の動作パラメータに依存す
るオフセット値によって修正する。オフセット値を得る
ために、体積流量が零である、動作の中断中にアナログ
変数を決定し、それをデジタル値に変換する。このデジ
タル値を記憶し、動作を再開した時にオフセット値とし
て使用する。本発明は、修正されたデジタル値をデジタ
ル信号プロセッサに供給し、流量制御をデジタル的に行
う。少なくとも一つのパラメータメモリをデジタル制御
のために設けることが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は流体の流量の制御及
び測定に関するものである。
び測定に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】流量を決定するために流路内のオリフィ
スにより差圧測定を行うアナログ流体流量測定及び制御
装置が知られている。以下に述べるように、この測定で
得た値を計算器で希望値と比較する。実際の値が指定さ
れた値と違っていると、計算器は修正信号を発生し、そ
の信号を比例弁装置に供給する。この比例弁装置は修正
動作を開始して流量の測定値を希望値に一致させる。
スにより差圧測定を行うアナログ流体流量測定及び制御
装置が知られている。以下に述べるように、この測定で
得た値を計算器で希望値と比較する。実際の値が指定さ
れた値と違っていると、計算器は修正信号を発生し、そ
の信号を比例弁装置に供給する。この比例弁装置は修正
動作を開始して流量の測定値を希望値に一致させる。
【０００３】既知の流量の測定及び制御装置の問題は、
比較的融通性に乏しく、装置の部品に起きる変化に容易
に一致させることはできない。測定及び制御データの処
理は装置部品によりほとんど予め決定される。基本的に
はデジタル部品はそれの信号処理において、動作中に
（部品の経時変化、温度ドリフト等のために）起きるこ
とがある動作パラメータの変化には全く関わりをもたな
いが、センサ、アナログ増幅器、アナログ比較器等がそ
のようなドリフトによって影響を受ける。
比較的融通性に乏しく、装置の部品に起きる変化に容易
に一致させることはできない。測定及び制御データの処
理は装置部品によりほとんど予め決定される。基本的に
はデジタル部品はそれの信号処理において、動作中に
（部品の経時変化、温度ドリフト等のために）起きるこ
とがある動作パラメータの変化には全く関わりをもたな
いが、センサ、アナログ増幅器、アナログ比較器等がそ
のようなドリフトによって影響を受ける。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、信頼度が高く、測定及び制御装置の擾乱にあまり弱
くなく、同時に測定及び制御データに影響を及ぼすため
に最高の融通性を提供する流体の流量を測定及び制御す
る装置、並びに方法を得ることにある。
は、信頼度が高く、測定及び制御装置の擾乱にあまり弱
くなく、同時に測定及び制御データに影響を及ぼすため
に最高の融通性を提供する流体の流量を測定及び制御す
る装置、並びに方法を得ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的は、請求項１，
７，１１及び１８にそれぞれ記載されて特徴づけられて
いる流体流量測定及び制御方法、並びに装置によって達
成される。
７，１１及び１８にそれぞれ記載されて特徴づけられて
いる流体流量測定及び制御方法、並びに装置によって達
成される。
【０００６】従って、本発明は、流量測定の信号が主と
してデジタル的に処理されてデジタル信号プロセッサ
（ＤＳＰ）に加えられるようにする方法及び装置を提供
する。温度ドリフトなどの、アナログ測定部品の変化に
起因する測定の不確定性が広く補償されるように、流量
測定装置により供給された信号をデジタル前処理する。
測定した値を基にして、デジタル信号プロセッサを、好
ましくは特定のデジタル記憶装置からのデータの支援に
よって制御し、その後でデジタル制御装置は弁調整器に
より弁装置を制御する。好適な実施形態では、制御器は
ＰＩＤ制御器を含む。また、Ｐ−比例、Ｄ−微分及びＩ
−積分の各要素の任意の組合わせの制御器を、特定の用
途に応じて使用することもできる。弁調整器はパルス幅
変調を備えることが好ましく、弁手段は比例弁を含むこ
とが好ましい。主としてデジタルである信号処理によっ
て測定及び制御装置の融通性と信頼度を最高にできる。
してデジタル的に処理されてデジタル信号プロセッサ
（ＤＳＰ）に加えられるようにする方法及び装置を提供
する。温度ドリフトなどの、アナログ測定部品の変化に
起因する測定の不確定性が広く補償されるように、流量
測定装置により供給された信号をデジタル前処理する。
測定した値を基にして、デジタル信号プロセッサを、好
ましくは特定のデジタル記憶装置からのデータの支援に
よって制御し、その後でデジタル制御装置は弁調整器に
より弁装置を制御する。好適な実施形態では、制御器は
ＰＩＤ制御器を含む。また、Ｐ−比例、Ｄ−微分及びＩ
−積分の各要素の任意の組合わせの制御器を、特定の用
途に応じて使用することもできる。弁調整器はパルス幅
変調を備えることが好ましく、弁手段は比例弁を含むこ
とが好ましい。主としてデジタルである信号処理によっ
て測定及び制御装置の融通性と信頼度を最高にできる。
【０００７】得られたアナログ測定値をデジタル値に変
換する動作中に、とくに温度ドリフト等で起きる測定装
置のアナログ動作パラメータの変化を補償するために、
デジタル環境において、オフセット値によりそれらのデ
ジタル値を修正できる。オフセット値を決定する最も簡
単なやり方は、体積流量が零である動作の中断中にアナ
ログ測定値を得て、それをデジタル値に変換することで
ある。理論的には、零流量の場合にこのデジタル値はま
た零でなければならない。しかし、アナログ部品につい
て述べた変化すなわちドリフトのために、このデジタル
値は通常は零に等しくなく、装置の動作が再開された時
に使用すべき修正値としてオフセットメモリに直接記憶
できる。
換する動作中に、とくに温度ドリフト等で起きる測定装
置のアナログ動作パラメータの変化を補償するために、
デジタル環境において、オフセット値によりそれらのデ
ジタル値を修正できる。オフセット値を決定する最も簡
単なやり方は、体積流量が零である動作の中断中にアナ
ログ測定値を得て、それをデジタル値に変換することで
ある。理論的には、零流量の場合にこのデジタル値はま
た零でなければならない。しかし、アナログ部品につい
て述べた変化すなわちドリフトのために、このデジタル
値は通常は零に等しくなく、装置の動作が再開された時
に使用すべき修正値としてオフセットメモリに直接記憶
できる。
【０００８】従って、デジタル信号処理は信頼度が高
く、妨害を受けないという利点を有する。また、測定及
び制御データに対する影響の可能性がアナログ装置のそ
れよりもはるかに改善されている。例えば、可変動作パ
ラメータ、とくにテーブル又は曲線群を特定の記憶装
置、好ましくはプログラム可能な記憶装置、に記憶でき
る。その記憶装置は装置の種類、流体の種類、サービス
調整、動作条件等に応じてデジタル信号プロセッサがア
クセスする。弁装置の制御又は調整のための特殊なパラ
メータ、特徴等を、擾乱すなわち異常な動作条件及び動
作の中断のために提供することもできる。それらについ
ては下に詳しく説明する。最後に、必要な動作パラメー
タが外部から供給され、又は外部で変更される。
く、妨害を受けないという利点を有する。また、測定及
び制御データに対する影響の可能性がアナログ装置のそ
れよりもはるかに改善されている。例えば、可変動作パ
ラメータ、とくにテーブル又は曲線群を特定の記憶装
置、好ましくはプログラム可能な記憶装置、に記憶でき
る。その記憶装置は装置の種類、流体の種類、サービス
調整、動作条件等に応じてデジタル信号プロセッサがア
クセスする。弁装置の制御又は調整のための特殊なパラ
メータ、特徴等を、擾乱すなわち異常な動作条件及び動
作の中断のために提供することもできる。それらについ
ては下に詳しく説明する。最後に、必要な動作パラメー
タが外部から供給され、又は外部で変更される。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
しく説明する。
しく説明する。
【００１０】図１は本発明の流量測定装置、すなわち、
Δｐ装置の概略構成を示すブロック図である。図１に流
路１が示されている。その流路中に制限部すなわちオリ
フィス２が設けられる。気体又は液体の媒体（流体）が
流路内を矢印３で示す向きに流れる。オリフィス２の上
流側では、オリフィス２の上流側の流路内の圧力Ｐ1を
測定する第１の圧力センサ４が流路１の壁に設けられ
る。オリフィス２のすぐ後ろの流路１内の圧力Ｐ2 を測
定するために、オリフィス２の下流側に第２の圧力セン
サ５が設けられる。
Δｐ装置の概略構成を示すブロック図である。図１に流
路１が示されている。その流路中に制限部すなわちオリ
フィス２が設けられる。気体又は液体の媒体（流体）が
流路内を矢印３で示す向きに流れる。オリフィス２の上
流側では、オリフィス２の上流側の流路内の圧力Ｐ1を
測定する第１の圧力センサ４が流路１の壁に設けられ
る。オリフィス２のすぐ後ろの流路１内の圧力Ｐ2 を測
定するために、オリフィス２の下流側に第２の圧力セン
サ５が設けられる。
【００１１】圧力計又は圧力センサ４と５は得た圧力値
をアナログ電気信号に変換する。その信号は差動増幅器
６に加えられる。差動増幅器６では差Δｐ＝Ｐ1 −Ｐ2
が２つの圧力信号で形成される。流路１の横断面積Ａが
既知であるから、圧力差Δｐは流路を通る媒体の体積流
量を表す。
をアナログ電気信号に変換する。その信号は差動増幅器
６に加えられる。差動増幅器６では差Δｐ＝Ｐ1 −Ｐ2
が２つの圧力信号で形成される。流路１の横断面積Ａが
既知であるから、圧力差Δｐは流路を通る媒体の体積流
量を表す。
【００１２】差動増幅器６の出力信号はアナログ増幅器
７に加えられる。この増幅器は、アナログ−デジタル変
換器（ＡＤＣ）８に対して最適である範囲の振幅にその
信号を増幅する。アナログ−デジタル変換器８はそれま
でアナログであった差圧信号をデジタル値に変換する。
７に加えられる。この増幅器は、アナログ−デジタル変
換器（ＡＤＣ）８に対して最適である範囲の振幅にその
信号を増幅する。アナログ−デジタル変換器８はそれま
でアナログであった差圧信号をデジタル値に変換する。
【００１３】測定装置の更に下流側の以下に説明するデ
ジタル部品は温度ドリフト等を起こさないが、測定装置
のアナログ部品、とくにセンサ４，５及び増幅器６，７
はそれらの動作パラメータが測定装置の動作中に変化す
る。それらは温度ドリフト、経時変化、誤調整、変位等
によって影響を受ける。本発明はアナログ部品の動作パ
ラメータのこの変化を補償するためにオフセットメモリ
９を備える。
ジタル部品は温度ドリフト等を起こさないが、測定装置
のアナログ部品、とくにセンサ４，５及び増幅器６，７
はそれらの動作パラメータが測定装置の動作中に変化す
る。それらは温度ドリフト、経時変化、誤調整、変位等
によって影響を受ける。本発明はアナログ部品の動作パ
ラメータのこの変化を補償するためにオフセットメモリ
９を備える。
【００１４】動作が中断されると、すなわち、流体が流
れないと、オフセットメモリ９はアナログ−デジタル変
換器により供給された値を蓄積する。そのために、その
動作中断中に少なくとも一つのアナログ測定値が記録さ
れる。理想的には、流体の流れが零の時はこのデジタル
値は零でなければならない。しかし、アナログ部品につ
いて述べたドリフトのために、この値は、一般に、零に
等しくなく、実際には修正値として利用できる。零体積
流量のデジタル値はオフセットメモリ９に記憶される。
れないと、オフセットメモリ９はアナログ−デジタル変
換器により供給された値を蓄積する。そのために、その
動作中断中に少なくとも一つのアナログ測定値が記録さ
れる。理想的には、流体の流れが零の時はこのデジタル
値は零でなければならない。しかし、アナログ部品につ
いて述べたドリフトのために、この値は、一般に、零に
等しくなく、実際には修正値として利用できる。零体積
流量のデジタル値はオフセットメモリ９に記憶される。
【００１５】流体が再び流れ始めると、オフセットメモ
リ９に記憶されているオフセット値が反転されて読み出
される。符号が反転されたオフセット値は加算器１０に
入力され、そこで、アナログ−デジタル変換器により供
給された値に加え合わされる。従って、純粋の測定され
た信号のみが更に処理されるように、測定値に対応する
デジタル値からドリフトに依存するオフセット値が差し
引かれる。
リ９に記憶されているオフセット値が反転されて読み出
される。符号が反転されたオフセット値は加算器１０に
入力され、そこで、アナログ−デジタル変換器により供
給された値に加え合わされる。従って、純粋の測定され
た信号のみが更に処理されるように、測定値に対応する
デジタル値からドリフトに依存するオフセット値が差し
引かれる。
【００１６】釣り合いを取るために、すなわち、ドリフ
トに依存するオフセットを記録するために、流れ動作を
中断できる。釣り合いは自然の動作中断中に行われ、又
はその中断をある時間間隔で積極的な制御により引き起
こすことができる。後述する比例弁装置の支援により流
れを中断する。
トに依存するオフセットを記録するために、流れ動作を
中断できる。釣り合いは自然の動作中断中に行われ、又
はその中断をある時間間隔で積極的な制御により引き起
こすことができる。後述する比例弁装置の支援により流
れを中断する。
【００１７】体積流量がオリフィス２における差圧Δｐ
の一次関数でないから、アナログ−デジタル変換器８か
らの（修正された）信号は直線化器１１に入力される。
この直線化器の後に標準化器１２が続いて、たとえば、
圧力センサ４で測定された入力圧Ｐ１に対して直線化器
１１で直線化が行われ、標準化器１２で標準化が行われ
ると、流路１中の流体の標準立方メートル／時間（Ｎｍ
３／ｈ）で表す体積流量を反映する信号が測定装置の出
口で得られるようにする。
の一次関数でないから、アナログ−デジタル変換器８か
らの（修正された）信号は直線化器１１に入力される。
この直線化器の後に標準化器１２が続いて、たとえば、
圧力センサ４で測定された入力圧Ｐ１に対して直線化器
１１で直線化が行われ、標準化器１２で標準化が行われ
ると、流路１中の流体の標準立方メートル／時間（Ｎｍ
３／ｈ）で表す体積流量を反映する信号が測定装置の出
口で得られるようにする。
【００１８】上記オフセットメモリ９は別として、測定
装置はスケーリングメモリすなわちゲージングメモリ１
３を更に備えることができる。このゲージングメモリ１
３は、標準化器１２により出力された測定値を、オリフ
ィス２が交換された後で実際の体積流量に再び修正でき
るようにする。それは、オリフィスの寸法の製作誤差を
平衡させるべきであるとするならば、とくに有利であ
る。その場合には、測定装置は外部測定器に関して較正
され、求められる修正値がゲージングメモリ１３にデジ
タル的に記録される。ゲージングメモリ１３に記録され
た修正値は乗算器によってデジタル測定信号に乗じられ
る。
装置はスケーリングメモリすなわちゲージングメモリ１
３を更に備えることができる。このゲージングメモリ１
３は、標準化器１２により出力された測定値を、オリフ
ィス２が交換された後で実際の体積流量に再び修正でき
るようにする。それは、オリフィスの寸法の製作誤差を
平衡させるべきであるとするならば、とくに有利であ
る。その場合には、測定装置は外部測定器に関して較正
され、求められる修正値がゲージングメモリ１３にデジ
タル的に記録される。ゲージングメモリ１３に記録され
た修正値は乗算器によってデジタル測定信号に乗じられ
る。
【００１９】本発明の測定装置は、オフセットメモリ９
の支援によるデジタル信号処理が、測定装置の使用時間
中に起きるアナログ部品の変化する動作パラメータを補
償することを大きく支援する点で、既知の技術状態より
非常に有利である。それらの変化はとくに温度ドリフ
ト、部品の経時変化等に関連する。更に、種々のオリフ
ィス直径、流路直径、圧力計特性、又は、特定の機器に
特有のその他のハードウェアパラメータ、及び流体特性
についての追加の測定機能をこの測定装置に組み込むこ
とは容易である。パラメータと修正値との適切なセット
がゲージングメモリ１３に単に蓄積される。修正のため
の値をゲージングメモリに後で外部から入れられるよう
にすることも同様に可能である。
の支援によるデジタル信号処理が、測定装置の使用時間
中に起きるアナログ部品の変化する動作パラメータを補
償することを大きく支援する点で、既知の技術状態より
非常に有利である。それらの変化はとくに温度ドリフ
ト、部品の経時変化等に関連する。更に、種々のオリフ
ィス直径、流路直径、圧力計特性、又は、特定の機器に
特有のその他のハードウェアパラメータ、及び流体特性
についての追加の測定機能をこの測定装置に組み込むこ
とは容易である。パラメータと修正値との適切なセット
がゲージングメモリ１３に単に蓄積される。修正のため
の値をゲージングメモリに後で外部から入れられるよう
にすることも同様に可能である。
【００２０】上記の諸機能の組合わせによって、どのよ
うな擾乱にも極めて鈍感である融通性に富む測定装置が
得られることになる。
うな擾乱にも極めて鈍感である融通性に富む測定装置が
得られることになる。
【００２１】図２は気体及び液体用のデジタル貫流装置
の基本図である。この装置は図１の流量測定装置に組合
わせて動作することが好ましい。この装置は実際の流量
値をデジタル形式で流量測定装置から受ける。その実際
の流量値は上記のように予め処理することが好ましい。
図２に示す流量制御装置は、流路１内の気体状又は液体
状の媒体（流体）の体積流量を制御する比例弁装置１５
を駆動するように、デジタル形式のそれらの信号を更に
処理する。
の基本図である。この装置は図１の流量測定装置に組合
わせて動作することが好ましい。この装置は実際の流量
値をデジタル形式で流量測定装置から受ける。その実際
の流量値は上記のように予め処理することが好ましい。
図２に示す流量制御装置は、流路１内の気体状又は液体
状の媒体（流体）の体積流量を制御する比例弁装置１５
を駆動するように、デジタル形式のそれらの信号を更に
処理する。
【００２２】本発明の流量測定装置の基本的な部品はデ
ジタル制御器１７と調整器１８である。制御器１７はＰ
ＩＤ制御器であるることが好ましいが、Ｐ−比例、Ｉ−
積分及びＤ−微分の各要素を適切に選択することによっ
て比例制御器を実現することもでき、ＰＩ制御器を同様
に使用できる。調整器１８はパルス幅変調器（ＰＷＭ）
を含むことが好ましい。その変調器は制御信号を比例弁
装置１５に供給する。比例弁はもちろん他の適当な弁手
段で置き換えることができる。
ジタル制御器１７と調整器１８である。制御器１７はＰ
ＩＤ制御器であるることが好ましいが、Ｐ−比例、Ｉ−
積分及びＤ−微分の各要素を適切に選択することによっ
て比例制御器を実現することもでき、ＰＩ制御器を同様
に使用できる。調整器１８はパルス幅変調器（ＰＷＭ）
を含むことが好ましい。その変調器は制御信号を比例弁
装置１５に供給する。比例弁はもちろん他の適当な弁手
段で置き換えることができる。
【００２３】デジタル流量制御の好適な実施形態では、
可変動作パラメータを蓄積するための少なくとも一つの
追加メモリ手段がある。そのメモリ手段は、パルス幅変
調器１８のための調整パラメータと、制御器１７のため
の制御パラメータとの少なくとも一方を蓄積する。この
メモリはプログラムできることが好ましい。また、動作
パラメータをこのメモリ手段に外部から入力することも
可能である。そのために、デジタル処理プロセッサ１６
は外部ネットワークに結合することが好ましい。
可変動作パラメータを蓄積するための少なくとも一つの
追加メモリ手段がある。そのメモリ手段は、パルス幅変
調器１８のための調整パラメータと、制御器１７のため
の制御パラメータとの少なくとも一方を蓄積する。この
メモリはプログラムできることが好ましい。また、動作
パラメータをこのメモリ手段に外部から入力することも
可能である。そのために、デジタル処理プロセッサ１６
は外部ネットワークに結合することが好ましい。
【００２４】図２に示す実施形態では、メモリ手段は制
御パラメータメモリ１９と調整パラメータメモリ２０を
含む。実際の実現では制御パラメータメモリ１９はＰＩ
Ｄ設定メモリであり、調整パラメータメモリ２０はＰＷ
Ｍ設定メモリである。図２は種々の部品がどのように相
互接続されているかを示す。
御パラメータメモリ１９と調整パラメータメモリ２０を
含む。実際の実現では制御パラメータメモリ１９はＰＩ
Ｄ設定メモリであり、調整パラメータメモリ２０はＰＷ
Ｍ設定メモリである。図２は種々の部品がどのように相
互接続されているかを示す。
【００２５】流量制御は次のようにして行われる。図１
の流量測定装置からの実際のデジタル流量値を希望によ
り適切に修正し、直線化し、かつ標準化してから、デジ
タル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１６に入力する。希望の
流量値をＤＳＰ１６の第２の入力端子に入力できる。Ｄ
ＳＰ１６は実際の値と希望値とを比較し、それら２つの
値の間の差を反映するデジタル出力信号を発生する。こ
の出力信号は、下流側に接続されている制御器１７に加
えられる。制御器１７は、それの下流側に接続されてい
るパルス幅変調器１８のために対応する制御信号を発生
する。パルス幅変調器は比例弁装置１５を駆動する。
の流量測定装置からの実際のデジタル流量値を希望によ
り適切に修正し、直線化し、かつ標準化してから、デジ
タル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１６に入力する。希望の
流量値をＤＳＰ１６の第２の入力端子に入力できる。Ｄ
ＳＰ１６は実際の値と希望値とを比較し、それら２つの
値の間の差を反映するデジタル出力信号を発生する。こ
の出力信号は、下流側に接続されている制御器１７に加
えられる。制御器１７は、それの下流側に接続されてい
るパルス幅変調器１８のために対応する制御信号を発生
する。パルス幅変調器は比例弁装置１５を駆動する。
【００２６】制御器１７の制御動作のために必要な比例
特性、積分特性及び微分特性をＤＳＰ１６により直接与
えることができ、又は追加のＰＩＤ設定メモリ１９から
取り出すことができる。流量制御器の制御特性を特定の
設備の構成に一致させるものとすると、ＰＩＤ設定メモ
リ１９はとくに有利である。この場合には、制御パラメ
ータは設備を運転させる前に１回最適化し、その後でＰ
ＩＤ設定メモリ１９にデジタル的に確実に蓄積すること
が好ましい。この処理のやり方を静止法と呼ぶ。
特性、積分特性及び微分特性をＤＳＰ１６により直接与
えることができ、又は追加のＰＩＤ設定メモリ１９から
取り出すことができる。流量制御器の制御特性を特定の
設備の構成に一致させるものとすると、ＰＩＤ設定メモ
リ１９はとくに有利である。この場合には、制御パラメ
ータは設備を運転させる前に１回最適化し、その後でＰ
ＩＤ設定メモリ１９にデジタル的に確実に蓄積すること
が好ましい。この処理のやり方を静止法と呼ぶ。
【００２７】動的法と呼ばれる別の概念によれば、制御
器１７に対する最適の比例部、積分部及び微分部はそれ
ぞれの動作条件に応じておのおの決定される。そのため
に、ＤＳＰ１６は、設備の任意の部分又は外部ネットワ
ークからＤＳＰ１６に入力される動作状態信号を基にし
て、動作状態を決定する。この動作状態に応じて、ＤＳ
Ｐ１６は、制御器１７を適正に調整するために、比例
部、積分部、及び微分部自体、すなわち、制御器１７の
ためのパラメータを計算でき、又はＰＩＤ設定メモリ１
９内の対応する値をアクセスできる。従って、ＰＩＤ設
定メモリが複数のパラメータセット、又は動作状態の曲
線群等を含むと便利である。
器１７に対する最適の比例部、積分部及び微分部はそれ
ぞれの動作条件に応じておのおの決定される。そのため
に、ＤＳＰ１６は、設備の任意の部分又は外部ネットワ
ークからＤＳＰ１６に入力される動作状態信号を基にし
て、動作状態を決定する。この動作状態に応じて、ＤＳ
Ｐ１６は、制御器１７を適正に調整するために、比例
部、積分部、及び微分部自体、すなわち、制御器１７の
ためのパラメータを計算でき、又はＰＩＤ設定メモリ１
９内の対応する値をアクセスできる。従って、ＰＩＤ設
定メモリが複数のパラメータセット、又は動作状態の曲
線群等を含むと便利である。
【００２８】もちろん、静止法及び動的法を組合わせて
使用することもできる。たとえば、正常な動作中は、制
御器１７に供給される所定のパラメータがＰＩＤ設定メ
モリ１９から取り出され、特殊な動作状態（たとえば、
設備の始動、実際の値の希望値からの極端なずれ、又は
設備の擾乱）中に、ＤＳＰ１６がこの異常な事象状態に
ついて知らされた時に直ちに制御特性の固定を行う。
使用することもできる。たとえば、正常な動作中は、制
御器１７に供給される所定のパラメータがＰＩＤ設定メ
モリ１９から取り出され、特殊な動作状態（たとえば、
設備の始動、実際の値の希望値からの極端なずれ、又は
設備の擾乱）中に、ＤＳＰ１６がこの異常な事象状態に
ついて知らされた時に直ちに制御特性の固定を行う。
【００２９】前記したように、比例弁装置１５を駆動す
るためにＰＷＭ１８が設けられる。図２に示す実施形態
では、それにパルス幅変調器設定メモリ２０が組合わさ
れる。ＰＷＭ１８、すなわち、調整手段、をＤＳＰ１６
で決定された動作状態に関して直接に駆動するために、
それらの動作状態に応じて、そのメモリはＰＷＭ１８の
ある駆動機能を蓄積する。それらの機能を直接アクセス
できる。ＰＷＭ設定メモリ２０を設けることによって、
制御器１７及び制御器におけるそれの応用のためのＰＩ
Ｄパラメータの計算又は予め決定するするという迂回路
を通ることが不要化にされる。たとえば、流れを短時間
完全に停止しなければならず（たとえば、図１のオフセ
ットメモリのためのドリフト修正を決定するために）、
かつその直後に、停止に戻す前に制御値が有効であると
すると、これはとくに有用であることがある。
るためにＰＷＭ１８が設けられる。図２に示す実施形態
では、それにパルス幅変調器設定メモリ２０が組合わさ
れる。ＰＷＭ１８、すなわち、調整手段、をＤＳＰ１６
で決定された動作状態に関して直接に駆動するために、
それらの動作状態に応じて、そのメモリはＰＷＭ１８の
ある駆動機能を蓄積する。それらの機能を直接アクセス
できる。ＰＷＭ設定メモリ２０を設けることによって、
制御器１７及び制御器におけるそれの応用のためのＰＩ
Ｄパラメータの計算又は予め決定するするという迂回路
を通ることが不要化にされる。たとえば、流れを短時間
完全に停止しなければならず（たとえば、図１のオフセ
ットメモリのためのドリフト修正を決定するために）、
かつその直後に、停止に戻す前に制御値が有効であると
すると、これはとくに有用であることがある。
【００３０】ＰＷＭ設定メモリ２０からの値を対応して
予め決定することなく、この場合に始動を再開した時の
実際の値と希望値との間の差が、ＰＩＤ制御器１７の微
分部を起動させ、その後で比例部を起動させ、最後に制
御器部分を起動させるが、比例弁装置１５が所与の希望
値にもう１回到達するまでにかなりの時間遅れが含まれ
る。その場合には、ＤＳＰ１６は、ＰＷＭ設定メモリ２
０の支援で、希望の動作状態に対する適切な設定値をた
だちに取り出して、それをＰＷＭ１８に直接供給するこ
とができる。このようにして希望の動作状態に非常に迅
速に到達する。
予め決定することなく、この場合に始動を再開した時の
実際の値と希望値との間の差が、ＰＩＤ制御器１７の微
分部を起動させ、その後で比例部を起動させ、最後に制
御器部分を起動させるが、比例弁装置１５が所与の希望
値にもう１回到達するまでにかなりの時間遅れが含まれ
る。その場合には、ＤＳＰ１６は、ＰＷＭ設定メモリ２
０の支援で、希望の動作状態に対する適切な設定値をた
だちに取り出して、それをＰＷＭ１８に直接供給するこ
とができる。このようにして希望の動作状態に非常に迅
速に到達する。
【００３１】もちろん、ＤＳＰ１６に知らされるある動
作状態に応じて直接制御関数を取り出すことができるよ
うに、ＰＷＭ１８の他のパラメータセットをＰＷＭ設定
メモリ２０に蓄積することもできる。従って、ＰＩＤ設
定メモリ１９は、最初に、とくに流量制御器の制御特性
を設備のある構成に適応させるように、制御器１７のた
めのＰＩＤ制御パラメータの蓄積と迅速な読出しを行
う。他方、ＰＷＭ設定メモリは、とくに、設備の特別な
動作状態又は擾乱の場合に、比例弁装置１５の目的にか
なった迅速な制御を行えるようにするために、パルス幅
変調パラメータの記憶と迅速な読出しを行う。制御器１
７からの修正変数の入力に優先して、ＰＷＭ設定メモリ
によるこの制御のための用意を行うことができる。メモ
リ１８と１９のためのある動作状態及びパラメータセッ
トをより高いレベルのネットワークを介して入力するこ
ともできる。
作状態に応じて直接制御関数を取り出すことができるよ
うに、ＰＷＭ１８の他のパラメータセットをＰＷＭ設定
メモリ２０に蓄積することもできる。従って、ＰＩＤ設
定メモリ１９は、最初に、とくに流量制御器の制御特性
を設備のある構成に適応させるように、制御器１７のた
めのＰＩＤ制御パラメータの蓄積と迅速な読出しを行
う。他方、ＰＷＭ設定メモリは、とくに、設備の特別な
動作状態又は擾乱の場合に、比例弁装置１５の目的にか
なった迅速な制御を行えるようにするために、パルス幅
変調パラメータの記憶と迅速な読出しを行う。制御器１
７からの修正変数の入力に優先して、ＰＷＭ設定メモリ
によるこの制御のための用意を行うことができる。メモ
リ１８と１９のためのある動作状態及びパラメータセッ
トをより高いレベルのネットワークを介して入力するこ
ともできる。
【００３２】請求の範囲及び上で説明し、図面に示す諸
特徴は、個々に及び任意の組合わせで種々変更して本発
明を実現するために重要である。とくに、流体の流量を
測定及び制御するためにここで説明した装置及び方法
は、流量のほぼ完全な測定及び制御を行うために、別々
に使用でき、かつ好ましくは組合わせて使用できる。
特徴は、個々に及び任意の組合わせで種々変更して本発
明を実現するために重要である。とくに、流体の流量を
測定及び制御するためにここで説明した装置及び方法
は、流量のほぼ完全な測定及び制御を行うために、別々
に使用でき、かつ好ましくは組合わせて使用できる。
【図１】本発明の流量測定装置の好適な実施形態を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図２】流量測定装置と協働する、本発明の流量制御装
置の好適な実施形態を示すブロック図。
置の好適な実施形態を示すブロック図。
４，５ 圧力センサ ６ 差動増幅器 ７ アナログ増幅器 ８ アナログ−デジタル変換器 ９ オフセットメモリ １０ 加算器 １１ 直線化器 １２ 標準化器 １４ 乗算器 １５ 比例弁装置 １６ デジタル信号プロセッサ １７ デジタル制御器 １８ パルス幅変調器（調整手段） １９ 制御パラメータメモリ ２０ 調整パラメータメモリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホルスト、アダムス スイス国ザンクト、ガレン、アクスレンシ ュトラーセ、11 (72)発明者 マルクス、ハスラー スイス国モントリンゲン、コルベンシュタ インシュトラーセ、11
Claims (27)
- 【請求項１】流体の体積流量に依存するアナログプロセ
ス変数を決定し、かつ得られたアナログ値をデジタル値
に変換する測定装置により流体の流量を測定する方法に
おいて、測定装置の動作中に測定装置のアナログ部品
（４，５，６，７）の動作パラメータの変化に依存する
オフセット値によってデジタル値を修正することを特徴
とする測定装置により流体の流量を測定する方法。 - 【請求項２】アナログプロセス変数を、体積流量が零で
ある動作の停止中に決定し、得られた値をデジタル値に
変換し、そのデジタル値を記憶し、動作が回復される
と、記憶されているデジタル値をオフセット値として使
用することを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】動作中にオフセット値をあらゆるデジタル
値から差し引くことを特徴とする請求項１又は２に記載
の方法。 - 【請求項４】測定装置のハードウェア部品（２）に依存
してデジタル値を修正することを特徴とする請求項１乃
至３のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項５】決定されたアナログプロセス変数は流体が
流れる流路（１）内の圧力差であり、その差はオリフィ
ス（２）の下流側と上流側にそれぞれ配置されている２
つの測定点の間で決定される差であることを特徴とする
請求項１乃至４のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項６】修正されたデジタル値を測定すべき体積流
量に比例するように直線化することを特徴とする請求項
１乃至５のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項７】請求項１乃至６のいずれか一つに記載の方
法により流体の流量を測定及び制御する方法において、
流量測定から得られた値を前処理してデジタル信号プロ
セッサに（１６）に加え、流量の制御をデジタル的に行
うことを特徴とする流体の流量を測定及び制御する方
法。 - 【請求項８】修正変数を発生するためにパルス幅変調を
行うことを特徴とする請求項７に記載の方法。 - 【請求項９】動作中に、デジタル信号プロセッサ（１
６）には修正変数の制御と発生との少なくとも一方を行
うために必要なパラメータに影響を及ぼすことができる
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の方法。 - 【請求項１０】パラメータの記憶と、計算と、外部から
の入力との少なくとも一つを行うことを特徴とする請求
項９に記載の方法。 - 【請求項１１】流体の体積流量に依存するアナログプロ
セス変数を決定するための手段（２，４〜７）と、得た
アナログ値をデジタル値に変換するためのアナログ−デ
ジタル変換器（８）とを備える流体流量測定装置におい
て、測定装置の動作中に起きる測定装置のアナログ部品
（４，５，６，７）の動作パラメータの変化に依存する
オフセット値によって各デジタル値を修正するためのオ
フセット手段（９）を備えたことを特徴とする流体流量
測定装置。 - 【請求項１２】前記オフセット手段はオフセットメモリ
（９）を備え、前記オフセットメモリには、基準体積流
量について得られたアナログ値から得られる少なくとも
一つのデジタル値が記憶されることを特徴とする請求項
１１に記載の装置。 - 【請求項１３】基準体積流量は零であることを特徴とす
る請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１４】測定装置の動作中に各デジタル値からオ
フセット値を差し引くための減算器（１０）を備えたこ
とを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一つに記
載の装置装置。 - 【請求項１５】ゲージ手段（１３）を備えたことを特徴
とする請求項１１乃至１４のいずれか一つに記載の装
置。 - 【請求項１６】直線化手段（１１）を備えたことを特徴
とする請求項１１乃至１５のいずれか一つに記載の装
置。 - 【請求項１７】アナログプロセス変数を決定する手段
は、流体が流れる流路内にオリフィス（２）と、オリフ
ィスの下流側と上流側にそれぞれ配置されている二つの
測定点における圧力センサ（４，５）とを備えたことを
特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか一つに記載の
装置。 - 【請求項１８】請求項１１乃至１７のいずれか一つに記
載の流量測定装置により流体の流量を測定及び制御する
装置において、得られた値をデジタル的に前処理する手
段（９〜１４）と、流量の中央処理のためのデジタル信
号プロセッサ（１６）とを備えたことを特徴とする流体
の流量を測定及び制御する装置。 - 【請求項１９】弁手段（１５）と、弁手段を制御するた
めの弁調整手段（１８）と、この弁調整手段のパラメー
タを変更するための制御パラメータ設定手段（２０）と
を備えたことを特徴とする請求項１８に記載の装置。 - 【請求項２０】弁調整手段はパルス幅変調器（１８）を
備えたことを特徴とする請求項１９に記載の装置。 - 【請求項２１】制御パラメータ設定手段は制御パラメー
タメモリ（２０）を備えたことを特徴とする請求項１９
又は２０に記載の装置。 - 【請求項２２】デジタル制御手段（１７）を備えたこと
を特徴とする請求項１８乃至２１のいずれか一つに記載
の装置。 - 【請求項２３】制御手段はＰＩＤ制御器（１７）を備え
たことを特徴とする請求項２２に記載の装置。 - 【請求項２４】制御手段のパラメータを変更するための
制御パラメータ設定手段（１９）を備えたことを特徴と
する請求項２２又は２３に記載の装置。 - 【請求項２５】制御パラメータ設定手段は制御パラメー
タメモリ（１９）を備えたことを特徴とする請求項２４
に記載の装置。 - 【請求項２６】可変動作パラメータを記憶するためのプ
ログラム可能なメモリ手段（１９，２０）を備えたこと
を特徴とする請求項１８に記載の装置。 - 【請求項２７】デジタル信号プロセッサ（１６）は動作
パラメータの入力のためにより高いレベルのネットワー
クに結合されたことを特徴とする請求項１８乃至２６の
いずれか一つに記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1997113668 DE19713668A1 (de) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | Vorrichtung und Verfahren zum Messen und zum Regeln des Durchflusses eines Fluids |
| DE19713668.0 | 1997-04-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10325743A true JPH10325743A (ja) | 1998-12-08 |
Family
ID=7825275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8859398A Pending JPH10325743A (ja) | 1997-04-02 | 1998-04-01 | 流体の流量を測定する方法、流体の流量を測定及び制御する方法、流体流量測定装置、並びに流体の流量を測定及び制御する装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6029527A (ja) |
| EP (1) | EP0869335A3 (ja) |
| JP (1) | JPH10325743A (ja) |
| KR (1) | KR19980080866A (ja) |
| CN (1) | CN1202616A (ja) |
| BR (1) | BR9806396A (ja) |
| DE (1) | DE19713668A1 (ja) |
| TW (1) | TW414863B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005507996A (ja) * | 2001-10-12 | 2005-03-24 | ホリバ エステック，インコーポレーテッド | 質量流量装置を作製および使用するためのシステム及び方法 |
| JP2011090405A (ja) * | 2009-10-20 | 2011-05-06 | Hitachi Metals Ltd | 流量制御装置 |
| WO2025239048A1 (ja) * | 2024-05-13 | 2025-11-20 | 富士電機株式会社 | 測定装置 |
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