JPS58562B2 - 原動機制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は一般に制御装置、特に基準信号発生器を制御
装置に相互接続する回路に関する。

制御装置では、基準信号が、制御される乗物の所望の性
能を設定する。

制御装置は基準信号に追従する。

基準信号が無効になると、制御装置自体も無効になる。

１形式の制御装置は原動機、例えば蒸気タービンの閉ル
ープ制御装置である。

蒸気タービン制御装置では、制御装置に対する基準信号
をタービンからの敏速信号と比較して誤差信号を発生し
、これを利用して、敏速信号が基準信号と釣合うまで、
蒸気進入弁を調節する。

基準信号は基準信号発生器によって発生されるが、この
発生器は例えば計算機であってよい。

基準信号発生器の出力は、それが受取る入力情報と、基
準信号発生器自体の適正な動作とによって左右される。

入力情報が無効であるか或いは基準信号発生器自体が故
障した場合、基準信号発生器の出力が非常に狂うことが
あり得る。

この様な形の狂いは、制御される乗物にそれ程悪影響は
ないかも知れないが、制御される乗物とのインタフェイ
スになる装置に著しい悪影響を及ぼす。

例えば、ボイラー給水ポンプのタービンがボイラーに給
水する。

タービン自体は超過速度に対する保護作用を持ち、稼働
停止又は超過速度になっても、それ程悪影響は受けない
。

然し、ボイラー給水ポンプ介してタービンとインクフェ
イス接続されるボイラーは、給水が過大になったり不十
分になったりして、ボイラーを損傷する結果を招く。

従って、この発明の１つの目的が制御装置に対する基準
信号発生器の無効の出力を遮断することであることは明
らかである。

制御装置に対する基準信号発生器の出力を遮断した場合
、制御装置に対する代りの基準信号を用いることが出来
る。

この代りの信号は、手動調節の入力基準信号に切換える
ことによって発生することが出来る。

然し、手動調節の基準信号に対する適正な設定点を選ぶ
際、基準信号発生器の最新の有効な出力と同じか又はそ
れに近い値を選ばなければならないので、問題が生ずる
。

従って、この発明の別の目的は、基準信号発生器の最新
の有効な出力と同じ値の自動的な代りの基準信号を発生
することである。

この発明の別の目的は、制御信号に対する基準信号とし
て、基準信号発生器の有効な出力に追従すると共に、基
準信号発生器の無効な出力が検出された時、基準信号発
生器の無効な出力に代る最新の有効な基準信号を発生す
ることである。

この発明の別の目的は、基準信号発生器の誤動作が是正
されるまで又は最新の有効な入力基準信号レベルで手動
制御を始められる様になるまで、制御装置を最新の有効
な基準信号に不定期間の間保持することである。

以上、原動機の閉ループ制御装置の場合について説明し
たが、この発明の用途はそれに限らない。

基準信号回路が、基準信号発生器に接続された入力端と
、制御装置に接続された出力端とを持ち、こうして制御
装置は基準信号回路を介して基準信号発生器に追従し得
る。

基準信号回路が、選択自在に基準信号回路の入力端を基
準信号回路の出力端と相互接続する第１のチャンネルを
持ち、この為、出力端は入力端、従って基準信号発生器
に直接的に追従する。

基準信号回路の入力端を基準信号出力端と選択自在に相
互接続する代りの第２の信号チャンネルを設ける。

第２の信号チャンネルは記憶作用を有する。

この記憶作用として、信号更新手段を持つ信号貯蔵手段
があり、この為、基準信号回路の入力が貯蔵入力更新信
号によって標本化され、その後、成る時間遅延の後、貯
蔵出力更新信号によって信号貯蔵手段の出力へ転送され
る。

基準信号回路の入力端が有効である時に第１の信号チャ
ンネルを基準信号回路の出力端に、又は基準信号回路の
入力端が無効である時に第２の信号チャンネルを基準信
号回路の出力端に選択自在に接続するスイッチング手段
を設ける。

第２のチャンネルに切換わると、信号貯蔵手段は凍結状
態になり、この為、基準信号回路の出力端は、基準信号
回路の入力端に対する最新の有効な基準信号発生器の出
力の時に凍結された信号貯蔵手段の出力に追従する。

この発明は、以下図面について好ましい実施例を説明す
る所から、更に容易に明らかになろう。

第１図では、蒸気タービンの様な原動機１１が例えば給
水ポンプの様な負荷１３を駆動する。

蒸気発生器（図に示してない）の中で発生された蒸気が
、弁室１７に接続された蒸気取入れ導管１５を介して蒸
気タービンに送込まれる。

蒸気の取入れは、弁作動装置２１によって位置ぎめされ
る弁装置１９によって制御される。

弁作動装置が流体圧増幅器２３からの流体圧入力信号に
従って機械的な出力を発生する。

流体圧増幅器の出力信号はサーボ弁機構２５からの入力
信号によって決定され、このサーボ弁機構が電力増幅器
２７からの入力信号によって制御される。

基準信号が線３１を介して制御装置の第１の加算点２９
に加えられる。

この発明の１つの用途を例示する図示例では、線３１の
信号はタービン制御装置の所望の設定点速度を表わす。

線３３の敏速信号も第１の加算点に送込まれる。

線３３の敏速信号はタービンの実際の速度を表わし、こ
れはタービン軸の近くに設けた速度ピックアップ変換器
３５から取出すことが出来る。

基準速度入力及び敏速速度入力が第１の加算点で代数的
に加算され、線３７に速度誤差信号を発生する。

速度誤差信号は速度誤差に応じた弁位置調節信号であり
、信号を安定にすると共に範囲を調節する為に増幅回路
３９に送込まれる。

増幅器３９の出力が第２の加算点４１に送込まれ、そこ
で流体圧増幅器及び弁作動装置から取出された夫々の位
置敏速信号と代数的に加算される。

上に述べた制御装置は従来公知の制御装置の１例である
。

この様な制御装置について更に詳しいことは米国特許第 ３．０９７．４８８号を参照されたい。

また特願昭５０−１４０３１７号には、この発明を利用
し得るタービン制御装置の別の例が記載されている。

線３１の基準信号は基準信号発生器４３から、この発明
の基準信号回路４５を介して供給することが出来る。

基準信号発生器は何等かのインタフェイス装置、例えば
ボイラーの運転状態に関係した入力情報（図に示してな
い）を受取り、入力情報に従ってタービンの所望の速度
を表わす出力信号を発生する様にプログラムされた任意
の形式の自動情報処理装置又は計算機であってよい。

基準信号発生器の出力は、必要がある場合、基準信号発
生器を基準信号回路の入力端４９に接続する信号条件づ
け回路４７によって変更することが出来る。

信号条件づけ回路は一般的には１つ又は更に多くの演算
増幅器を持つバッファ回路であり、基準信号発生器の出
力を制御装置の電子回路と合う様に条件づける。

基準信号発生器からの（信号条件つけ回路を通った）信
号出力が基準信号回路４５に送込まれる。

基準信号回路は出力端５１がこれから説明する様にして
制御装置に接続される。

基準信号回路の出力端及び入力端が第１の信号チャンネ
ル５３及び代りの第２の信号チャンネル５５によって相
互接続されている。

第２の信号チャンネルは記憶作用手段５７を含む。

第１及び第２の信号チャンネルが出力端５１に選択自在
に接続される。

基準信号回路の出力端５１に対して第１の信号チャンネ
ル又は代りの第２の信号チャンネルのいづれを選択する
かは、スイッチ５９（第１のチャンネル）又はスイッチ
６１（第２のチャンネル）とリレー６３とから成るスイ
ッチング手段によって行なわれる。

スイッチ５９．６１は連動であり、一方のスイッチが閉
じると、他方のスイッチは開かなければならない。

リレー６３がこれから説明する様にして記憶作用手段に
も接続される。

スイッチング手段は次の様に作用する。

基準信号回路に対する入力端の信号が有効であれば、ス
イッチ５９が閉じられ、スイッチ６１が開き、この為、
基準信号回路の出力端は第１のチャンネル５３を通じて
入力端に追従する。

基準信号回路の入力端の信号が無効であると検出された
場合、スイッチ５９が開かれ、スイッチ６１が閉じられ
、こうして代りの第２のチャンネルが基準信号回路の出
力端に接続され、この為、出力端は信号記憶作用手段５
７の出力に追従する。

更に、リレー６３が信号記憶作用手段の出力を凍結する
様に作用する。

基準信号回路の出力端の信号の代りに、手動調節が可能
な基準信号を取入れる手段も設けられる。

この手段は手動調節可能な基準信号源７１を含み、これ
がスイッチ６７（閉じている時）を介して制御装置に送
込まれる。

この時スイッチ６９（開いている）が基準信号回路の出
力端の信号を締出す。

スイッチ６７．６９は連動になっていて、スイッチ６７
が開いている時はスイッチ６９が閉じ、或ｊいはその逆
になる。

スイッチ６７．６９がリレー６５によって作動される。

第２図について説明すると、信号条件づけ回路４７（第
１図）から来る出力信号、従って基準信号発生器からの
出力信号が基準信号回路の入力端４９に送込まれる。

入力端４９の基準信号が第１の信号チャンネル５３及び
第２の信号チャンネル５５に並列に送込まれる。

第１及び第２の信号チャンネルの夫々の出力が、前に述
べた様に、基準信号回路の出力端５１に選択自在に印加
される。

即ち、基準発生器の出力が有効であれば、スイッチ５９
が閉じ、出力端５１は第１の信号チャンネル５３を介し
て基準信号回路の入力端４９に追従する。

節４９（入力端）の信号入力は、基準信号発生器の出力
と同じであるが、信号条件づけ回路、４７によって適切
に変更されている。

代りの第２の信号チャンネル５５が信号貯蔵手段及び信
号更新手段を含む記憶作用手段を有する。

信号貯蔵手段が、その内部に計数器を持っていて２進出
力を持つ形式のアナログ・ディジタル変換器８１を含む
。

入力インバータ回路８３が基準信号回路の入力端をアナ
ログ・ディジタル変換器８１と接続する。

マサチューセッツ州のアナログ・デバイセズ・インコー
ホレーテッド社からＡＤＣ−８８という番号の適当なア
ナログ・ディジタル・変換器を入手し得る。

線８５に出るバッファ回路８３の出力が変換器８１に送
込まれ、そこで、変換器８１が線８７に入力更新信号を
受取った時には、何時でも計数されて貯蔵される。

変換器の計数器は８ビツトの出力８９を持ち、これがシ
フト・レジスタに直ちに貯蔵される。

８ビツトのシフト・レジスタを利用することが出来るが
、２個の４ビツトのシフト・レジスタ９１．９３を使う
のか便利であることが判った。

こういう装置はテキサス州のテキサス・インスツルメン
ツ・インコーホレーテッド社から５Ｎ７４Ｌ９５型４ビ
ット並列呼出しシフト・レジスタとして入手し得る。

入力更新信号が発生した時、入力更新情報がシフト・レ
ジスタに供給される。

シフト・レジスタも信号貯蔵手段の一部分である。

基準信号回路の入力端に対する基準信号発生器の出力に
重大な狂いがあることを検出するのに必要な時間に応じ
て、何ミリ秒という程度の調節自在の遅延時間の後、出
力更新信号が線９５からシフト・レジスタに送られる。

これによってシフト・レジスタの入力側に貯蔵された情
報がシフト・レジスタの出力側に転送され、そこでディ
ジタル・アナログ変換器９７に送込まれる。

ディジタル・アナログ変換器は、出力更新信号が発生し
た時にシフト・レジスタからの２進出力を受取り、それ
を線９９のアナログ出力に変換する。

マサチューセッツ州のアナログ・テバイセズ・インコー
ホレーテッド社からＤＡＣ−１０Ｚ型として適当なディ
ジタル・アナログ変換器を入手し得る。

線９９に出るディジタル・アナログ変換器の出力が出力
バッファ回路１０１に送られ、そこでシフト・レジスタ
（信号貯蔵手段）の出力を代りの第２のチャンネルの出
力として選択的に利用し得る。

信号更新手段は、その間に成る時間的な遅れ（遅延）を
以て、順次入力更新信号及び出力更新信号を発生する。

正常な動作状態では、即ち、基準信号発生器の有効な出
力が利用出来る時、スイッチ５９が普通は閉じて第１の
信号チャンネルを基準信号回路の出力５１に接続する。

この状態では、リレー６３によって制御されるスイッチ
１１１も閉じ、クロック１１３に電圧を供給する。

スイッチ１１５がスイッチ１１１と連動になっており、
この為、警報器１１７に接続されたスイツ；チ１１５が
通常は開いている。

スイッチ１１１を介して電圧が供給されると、プログラ
マブル・ユニジャンクション・トランジスタ１２１及び
コンデンサ１２３で構成される回路により、クロック１
１３から線１１９にパルス出力が出る。

線１１９のパルス出力は減衰を伴うスパイクであり、こ
れがシュミット・トリガ１２５によって線１２７の矩形
波出力に変換される。

適当なシュミット・トリガがテキサス州のテキサス・イ
ンスツルメンツ・インコーホレーテッド社から５Ｎ７４
１３型として入手し得る。

線１２７の矩形波出力がインバータ装置１２９で反転さ
れる。

その出力が線１３１に出る。適当なインバータ装置がテ
キサス州のテキサス・インスツルメンツ・インコーホレ
ーテッド社から５Ｎ７４０４型として入手し得る。

インバータのパルス出力がＪＫ形ワラフリップフロップ
１３５構成れる移相装置に送込まれる。

このフリップフロップは２つの出力Ｑ及びＱを有する。

線１３１の入力が高から低になると、線１３１の高−低
パルスの間の期間の２倍に等しい遅延時間を以て交互に
Ｑ及びＱ出力が発生される。

Ｑ出力が入力更新信号となり、Ｑ出力が出力更新信号と
なり、夫々線８７を介してアナログ・ディジタル変換器
８１に接続されると共に線９５を介してシフト・レジス
タ９１．９３に接続された単安定マルチバイブレーク１
４３，１４５に送られる。

夫々のマルチバイブレークの出力がトリが電１圧である
。

リレー６３を通じてスイッチ１１１を開くことにより、
クロック１１３に対する電圧の供給が遮断されると、こ
の時ＪＫ形ワラフリップフロップ５に対するインバータ
１２９のパルス出力がなくなり、ＪＫ形ワラフリップフ
ロップ出力Ｑ及びＱ出力の間で、即ち入力更新信号及び
出力更新信号の間で凍結される。

信号更新手段はクロック、ＪＫ形ワラフリップフロップ
１対のマルチバイブレータで構成されて、入力更新信号
及び出力更新信号を発生する。

この発明の動作は次の通りである。

基準信号回路が、第１の信号チャンネル及び代りの第２
の信号チャンネルによって選択自在に相互接続される入
力端及び出力端を持ち、第２の信号チャンネルは記憶作
用手段を含む。

基準信号発生器の出力が基準信号回路の入力端に入るが
、基準信号回路の出力端は、スイッチ６９が閉じている
時に制御装置に送込まれて自動的な信号となる。

各々の信号チャンネルが基準信号回路の出力端に選択自
在に接続される。

基準信号発生器の出力が有効である時、スイッチ５９，
１１１が閉じ、スイッチ６１が開く。

この状態では、基準信号回路の出力端は第１の信号チャ
ンネルを通じて基準信号回路の入力端に追従する。

この時、第２の信号チャンネルの出力は次の様にして更
新される。

クロック１１３が信号貯蔵手段の入力側及び信号貯蔵手
段の出力側に対し、ＪＫ形ラフリップフロップ１３５通
じてＱ（入力更新信号）及びＱ（出力更新信号）から成
る調時された出力を発生する。

シフト・レジスタはＱ信号で第１の信号を貯蔵し、その
間出力側は変わらない。

シフト・レジスタはＱ信号で第１の信号を信号貯蔵手段
の出力側へ転送する。

シフト・レジスタが次のＱ信号で２番目の信号を貯蔵し
、この時出力側は第１の信号のまゝでいる。

この後に、スイッチ１１１が開いた為に、Ｑ信号が続か
ない場合、信号貯蔵手段の出力側は１番目の信号のまゝ
でいる。

従って、無効な信号が検出された場合、リレー６３を使
ってクロックを止め、信号貯蔵手段の出力側を基準信号
回路の出力端に接続する。

この為、出力端は、信号貯蔵手段の凍結された最新の出
力に追従する。

Ｑ及びＱ信号の間の経過時間は調節自在である。

基準信号発生器の出力が有効であるかどうかの判定は、
この基準信号回路を用いる装置に関係するので、この発
明の範囲外である。

勿論、信号の有効性はオペレータが判断してもよく、オ
ペレータはリレー６３に誤動作信号を加えることが出来
る。

然し、従来の電子回路を用いて、１ミリ秒の期間内に信
号の無効を判定することが出来、従ってＱ及びＱ信号の
間の遅延時間を決定することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は基準信号発生器と制御装置との間に接続された
この発明による基準信号回路並びに制御装置を持つター
ビンのブロック図、第２図は基準信号回路の回路図であ
る。 主な符号の説明、１１・・・蒸気タービン、４５・・・
基準信号回路、４９・・・入力端、５１・・・出力端、
５３・・・第１の信号チャンネル、５５・・・第２の信
号；チャンネル、５９，６１，１１１，１１５・・・ス
イッチ、６３・・・リレー、９Ｌ ９３・・・シフト
レジスタ、１１３・・・クロック、１３５・・・ＪＫ形
ワラフリップフロップ１４３１４５・・・単安定マルチ
バイブレーク

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基準信号を信号貯蔵手段を含む基準信号回路を介し
   て制御装置に送込む様になっていて、基準信号回路が基
   準信号発生器に接続された入力端及び制御装置に接続さ
   れた出力端を持ち、該出力端は入力端が無効になった時
   を除いて入力端に追従し、入力端が無効になった時、出
   力端が信号貯蔵手段に追従する様になっている原動機制
   御装置に於て、前記基準信号回路が、該基準信号回路の
   入力端に接続された第１の信号チャンネルと、基準信号
   回路の入力端に接続されていて前記信号貯蔵手段を含む
   代りの第２の信号チャンネルと、信号貯蔵手段に接続さ
   れ、貯蔵入力更新信号、並びに該入力更新信号に対して
   時間的な遅れを持つ貯蔵出力更新信号を発生する信号更
   新手段と、第１及び第２のチャンネル及び信号更新手段
   に接続されたスイッチング手段とを有し、該スイッチン
   グ手段は前記入力端が無効になった時以外は、第１のチ
   ャンネルを基準信号回路の出力端に接続し、入力端が無
   効になった時、スイッチング手段が第２のチャンネルを
   基準信号回路の出力端に接続して信号更新手段を遮断し
   、この為基準信号回路の出力端が信号貯蔵手段の最新の
   出力に追従する様にした原動機制御装置。 ２、特許請求の範囲１に記載した原動機制御装置に於て
   、信号貯蔵手段が、基準信号回路の入力端に接続されて
   いて、貯蔵入力更新信号によって作動されるディジタル
   計数器と、該ディジタル計数器の出力に接続されていて
   、貯蔵出力更新信号によって作動されるディジタル・シ
   フト・レジスタとを有し、この為、シフト・レジスタの
   入力に貯蔵された情報がシフト・レジスタの出力に転送
   される様にした原動機制御装置。 ３ 特許請求の範囲２に記載した原動機制御装置に於て
   、信号貯蔵手段が更にディジタル計数器と１組合せてア
   ナログ・ディジタル変換器を含む原動機制御装置。 ４ 特許請求の範囲１に記載した原動機制御装置に於て
   、信号更新手段が、パルス列の出力を発生するクロック
   手段と、該クロック手段に接続されていてＱ及びＱ出力
   を発生する移相手段と、Ｑ出力に接続され、入力更新信
   号を発生する第１の単安定マルチバイブレータと、Ｑ出
   力に接続され、出力更新信号を発生する第２の単安定マ
   ルチバイブレータとで構成されている原動機制御装置。 ５ 特許請求の範囲４に記載した原動機制御装置に於て
   、移相手段がＪＫ形ワラフリップフロップる原動機制御
   装置。 ６ 特許請求の範囲１に記載した原動機制御装置に於て
   、スイッチング手段が、第１のチャンネルを基準信号回
   路の出力端と相互接続する第１のスイッチと、第２のチ
   ャンネルを基準信号回路の出力端と相互接続する第２の
   スイッチと、信号更新手段を電圧源と相互接続する第３
   のスイッチと、前記スイッチに付設されていて、選択的
   に第１及び第３のスイッチを閉じ且つ第２のスイッチを
   開くと共に、第１及び第３のスイッチを開き且つ第２の
   スイッチを閉じるリレ一手段とで構成されている原動機
   制御装置。 ７ 特許請求の範囲１に記載した原動機制御装置に於て
   、前記スイッング手段が、第１のチャンネルが回路の出
   力に接続される第１の様式並びに第２のチャンネルが回
   路の出力に接続される第２の様式を持ち、この為、第１
   の様式では、回路の出力が回路の入力に追従し、第２の
   様式では、回路の出力が信号貯蔵手段に追従する様にし
   た原動機制御装置。 ８ 特許請求の範囲７に記載した原動機制御装置に於て
   、前記スイッチング手段が信号更新手段に接続されるこ
   とにより、第２の様式では、信号更新手段が停止され、
   信号貯蔵手段の出力が一定になる原動機制御装置。