JPH11338520A - ディジタルコントローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 演算モジュール間をソフトワイアリングによ
り結合して所期の制御演算機能を実現するのに、演算モ
ジュールの追加と試験が難しい。演算モジュール自体の
変更にはシステムの停止が必要になる。 【解決手段】 ソフトワイヤリングは、各演算モジュー
ルの実行（Ｓ１〜Ｓ６）手順の間にそれぞれ条件分岐プ
ログラム（Ｐ１〜Ｐ４）を設けておき、追加した演算モ
ジュール（Ｓ７〜Ｓ９）によるシステムの試験及び運転
には条件分岐プログラム（Ｐ３）の分岐先を追加された
演算モジュールに切り替える。演算モジュール自体の変
更には、ソフトワイヤリング用入力・出力コネクタの接
続を変更した演算モジュールを用意し、この演算モジュ
ールを実行するよう条件分岐プログラムの分岐先を切り
替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル計装制
御システムにおけるディジタルコントローラに係り、特
に演算モジュール間をソフトワイアリング（ソフト的に
結合する処理手順）により結合して所期の制御演算機能
を実現するディジタルコントローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】プラント運転システム等に適用されるデ
ィジタルコントローラの基本的な動作は、発信器から送
られてくる電圧や電流などのアナログ信号をＡ／Ｄ変換
器で数値に変換し、この情報を基に制御演算を行って制
御対象になる弁の開度や機器の運転／停止等を決め、操
作端に信号を送出する。通常、操作端はアナログ信号で
駆動されるものが多いため、演算結果のディジタル量
は、Ｄ／Ａ変換器により再びアナログ信号に変換され出
力される。

【０００３】結局、ディジタルコントローラは、温度や
流量などのプロセス変数を読み込み、それを目標値と比
較し、両者が一致するように制御出力を決める。制御演
算は演算モジュールと呼ばれるモジュール単位で構成さ
れ、このモジュール内でソフトワイヤリング用の入力コ
ネクタ・出力コネクタを用いて、Ａ／Ｄ変換器により数
値変換したデータを入力したり、Ｄ／Ａ変換器よりアナ
ログ信号変換されるデータを出力している。

【０００４】また、演算モジュール間をソフトワイヤリ
ングにより結合させることにより複数の演算モジュール
を用いた制御演算を行うことができる。図３に複数の演
算モジュールを用いた薬品注入システムの流量比率一定
制御の例を示す。

【０００５】同図のシステムは、処理水が流入される消
毒層１に対し、ポンプ２の運転で薬品タンク３から消毒
層１に薬品を注入し、処理水を消毒処理して放流する。
演算モジュール単位で構成されるディジタルコントロー
ラは、消毒層１の流入量又は放流量に対して薬品が一定
比率になるようポンプ２の回転数制御を行う。

【０００６】薬品注入量表示モジュール４は、検出器５
が検出するポンプ２からの薬品吐出量をディジタル信号
で取り込み、内部のソフトワイヤリングにより薬品注入
量を表示すると共に薬品注入量出力を得る。

【０００７】流量表示モジュール６は、検出器７が検出
する消毒層１への流入量をディジタル信号で取り込み、
内部のソフトワイヤリングにより流入量を表示すると共
に流入量出力を得る。薬品注入率設定モジュール８は、
処理水に対する薬品注入率が手動設定又は設定データと
して与えられ、その表示と出力を得る。

【０００８】比率設定モジュール９は、流量表示モジュ
ール６の出力と薬品注入率設定モジュール８の出力から
薬品注入量を求める。位置型ＰＩＤ調節モジュール１０
は、比率設定モジュール９からの薬品注入量を目標値と
し、薬品注入量表示モジュール４からの薬品注入量をフ
ィードバック量としてＰＩＤ（比例・積分・微分）演算
を行い、この演算結果でポンプ２の回転数制御を行う。

【０００９】このような構成によるポンプ回転数の制御
により、消毒層１の流入量又は放流量に対する薬品注入
率をその設定値に一致させる。この場合の演算モジュー
ル間のソフトワイヤリングは、図４に示す制御手順にな
る。すなわち、薬品注入量表示モジュール４を実行させ
（Ｓ１）、次いで流量表示モジュール６を実行させ（Ｓ
２）、次いで注入率設定モジュール８を実行させ（Ｓ
３）、次いで比率設定モジュール９を実行させ（Ｓ
４）、次いで位置型ＰＩＤ調節モジュール１０を実行さ
せ（Ｓ５）、最後に薬品タンク３とポンプ２の回転数制
御を行う（Ｓ６）。

【００１０】図５は、２種類の薬品注入率を制御するデ
ィジタルコントローラの構成を示し、図３の構成に第２
のポンプ１１と薬品タンク１２を追加し、比率設定モジ
ュール１３による薬品注入量演算と、これを目標値とし
た位置型ＰＩＤ調節モジュール１４によるポンプ１１の
回転数制御を行う演算モジュールを追加したものであ
る。

【００１１】以上までのディジタルコントローラは、薬
品注入率の制御に適用した場合であるが、他のプラント
運転システム等においても演算モジュール間をソフトワ
イヤリングに結合させることで所期の制御演算機能を実
現している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】図３に示すシステムを
拡張して図５のように第２の薬品タンク１２とポンプ１
１を増設する場合、ディジタルコントローラにはこれら
を制御するための新たな演算モジュールを追加する必要
がある。この追加には、新たな演算モジュールの追加に
加えて、第２の薬品タンクとポンプをどのように制御す
るかという手順を設定する必要がある。

【００１３】この設定方法として、既設の比率設定モジ
ュール９の出力で２つの調節モジュール１０及び１４を
周期的に切り替えて制御する場合には、第１及び第２の
薬品タンクとポンプの両方を考慮したシステムの変更と
試験を必要とする。例えば、比率設定モジュール９を変
更した場合、既設の第１の薬品タンクとポンプも含めた
システム全体の試験を必要とし、多大な時間を要してし
まう。

【００１４】このような課題を解消する制御手順設定方
法として、新たに追加する第２の薬品タンクとポンプに
専用の演算モジュールの追加をしてその単独試験を行う
ことが考えられる。すなわち、既設の第１の薬品タンク
とポンプの制御を行う演算モジュール及び制御手順の変
更を行わず、追加される第２の薬品タンクとポンプの制
御を行う演算モジュールの追加と試験を単独で行う。

【００１５】この場合の演算モジュールのソフトワイヤ
リングは、図６に示す制御フローになり、注入率設定モ
ジュール８を実行させた後、比率設定モジュール９等の
実行に代えて、比率設定モジュール１３の実行（Ｓ
７）、調節モジュール１４の実行（Ｓ８）及び薬品タン
クとポンプの制御（Ｓ９）を実行させるという変更を必
要とし、追加した演算モジュールを使った試験が難しく
なる。

【００１６】また、稼働しているシステムの演算モジュ
ール自体の変更には、そのソフトワイヤリング用の入力
コネクタ・出力コネクタの設定変更を行うことになり、
稼働しているシステムを一旦停止する必要がある。

【００１７】本発明の目的は、演算モジュールの追加と
試験を容易にするディジタルコントローラを提供するこ
とにある。

【００１８】本発明の他の目的は、システムを停止する
ことなく、ソフトワイヤリング用の入力コネクタ・出力
コネクタの設定変更ができるディジタルコントローラを
提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、演算モジュール間をソフトワイアリング
により結合して所期の制御演算機能を実現するディジタ
ルコントローラにおいて、前記ソフトワイヤリングは、
各演算モジュールの実行手順の間にそれぞれ条件分岐プ
ログラムを設けておき、演算モジュールを追加したシス
テムの試験及び運転には前記条件分岐プログラムの分岐
先を追加された演算モジュールに切り替えることを特徴
とする。

【００２０】また、本発明は、演算モジュール自体の変
更には、ソフトワイヤリング用入力・出力コネクタの接
続を変更した演算モジュールを用意し、この演算モジュ
ールを実行するよう前記条件分岐プログラムの分岐先を
切り替えることを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態を示す
制御手順である。この制御手順になるソフトワイヤリン
グが図６に示すものと異なる部分は、各手順の間に条件
分岐プログラムを設けた点にある。

【００２２】すなわち、薬品注入量表示モジュールの実
行等の各モジュールの実行（Ｓ１〜Ｓ５）の次のステッ
プに条件分岐プログラムＰ１〜Ｐ５を設けたソフトワイ
ヤリングとする。

【００２３】これら条件分岐プログラムＰ１〜Ｐ５は、
その条件設定に応じて次に実行する演算モジュールの分
岐先を決定する。これら条件設定は、演算モジュールの
追加前になる初期設定として、条件分岐プログラムＰ１
は流量表示モジュール６の実行（Ｓ２）を分岐先とし、
条件分岐プログラムＰ２は注入率設定モジュール８の実
行（Ｓ３）を分岐先とし、条件分岐プログラムＰ３は比
率設定モジュール９の実行（Ｓ４）を分岐先とし、条件
分岐プログラムＰ４は位置型ＰＩＤ調節モジュール１０
の実行（Ｓ５）を分岐先として設定されている。

【００２４】図示では、注入率設定演算モジュール８の
実行（Ｓ３）の次のステップになる条件分岐プログラム
Ｐ３の条件設定を切り替えることにより、それまで比率
設定モジュール９の実行（Ｓ４）に設定されていた分岐
先を、比率設定モジュール１３の実行（Ｓ７）に切り替
える場合で示す。

【００２５】したがって、第２の薬品タンクとポンプを
追加した試験には、比率設定モジュール１３や位置型Ｐ
ＩＤ調節モジュール１４を追加し、制御手順にあらかじ
め用意した条件分岐プログラムＰ３の条件設定を切り替
えることにより、容易に実行できる。

【００２６】なお、図１は、条件分岐プログラムＰ３で
分岐させたシステムとする場合で示すが、他の条件分岐
プログラムＰ１，Ｐ２，Ｐ４，Ｐ５についても、構築す
るシステムの違いにより、追加する演算モジュール毎に
条件設定して分岐させ、追加部分の試験を行うことがで
きる。

【００２７】さらに、条件分岐プログラムＰ５では、追
加する演算モジュール間に設けることで、追加の制御手
順を切り替えた試験もできる。

【００２８】図２は、本発明の他の実施形態を示す制御
手順である。本実施形態は、システムの演算モジュール
自体を変更する場合に適用したもので、そのソフトワイ
ヤリング用の入力コネクタ・出力コネクタの設定変更を
行うのに代えて、条件分岐プログラムを利用した設定変
更を行う。

【００２９】図３の位置型ＰＩＤ調節モジュール１０の
変更を行うのに、ソフトワイヤリング用の入力コネクタ
・出力コネクタの設定変更した位置型ＰＩＤ調節モジュ
ールを設け、ソフトワイヤリングに用意された条件分岐
プログラムＰ４の条件設定により分岐先を位置型ＰＩＤ
調節モジュールの実行（Ｓ１０）に切り替える。

【００３０】したがって、調節モジュール１０の変更に
は、システムを停止することなく、ソフトワイヤリング
用の入力コネクタ・出力コネクタの設定変更を行った追
加調節モジュールに条件分岐プログラムを切り替えるこ
とで済む。

【００３１】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、ソフト
ワイヤリングは、各演算モジュールの実行手順の間にそ
れぞれ条件分岐プログラムを設けておき、演算モジュー
ルを追加したシステムの試験及び運転には条件分岐プロ
グラムの分岐先を追加された演算モジュールに切り替え
るようにしたため、既設の演算モジュールの変更及びこ
れらを含めた試験を行うことなく、追加した演算モジュ
ールの単独試験と運転を行うことができる。

【００３２】また、本発明は、演算モジュール自体の変
更には、ソフトワイヤリング用入力・出力コネクタの接
続を変更した演算モジュールを用意し、この演算モジュ
ールを実行するよう条件分岐プログラムの分岐先を切り
替えるようにしたため、システムの運転を停止すること
なく、演算モジュールのオンライン変更ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す演算モジュールを追加
した制御手順。

【図２】本発明の他の実施形態を示す演算モジュールを
変更した制御手順。

【図３】従来の薬品注入システムの流量比率一定制御シ
ステム。

【図４】図３における演算モジュールの制御手順。

【図５】第２薬品タンクとポンプを追加したシステム。

【図６】図５における演算モジュールの制御手順。

【符号の説明】

１…消毒層 ２、１１…ポンプ ３、１２…薬品タンク ４…薬品注入量表示モジュール ６…流量表示モジュール ８…注入率設定モジュール ９、１３…比率設定モジュール １０、１４…位置型ＰＩＤ調節モジュール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 演算モジュール間をソフトワイアリング
   により結合して所期の制御演算機能を実現するディジタ
   ルコントローラにおいて、 前記ソフトワイヤリングは、各演算モジュールの実行手
   順の間にそれぞれ条件分岐プログラムを設けておき、 演算モジュールを追加したシステムの試験及び運転には
   前記条件分岐プログラムの分岐先を追加された演算モジ
   ュールに切り替えることを特徴とするディジタルコント
   ローラ。
2. 【請求項２】 演算モジュール自体の変更には、ソフト
   ワイヤリング用入力・出力コネクタの接続を変更した演
   算モジュールを用意し、この演算モジュールを実行する
   よう前記条件分岐プログラムの分岐先を切り替えること
   を特徴とする請求項１記載のディジタルコントローラ。