JPS5937841Y2 - 制御系における切換装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、電流信号を使って制御をおこなう種々の形
態の制御系において、異った動作形態間での切換時に起
るオーバーシュート現象を効果的に防止して、常に安定
した制御動作が得られるように改良した切換装置を提供
しようとするものである。

この考案の切換装置は、たとえば温度を設定範囲内に維
持するための制御系において、温度に対応した信号電流
が設定値以上になったときに警報動作に切換えるための
切換手段として適用することができる。

この考案の一実施例を図面にしたがって詳細に説明する
。

図において符号１で示す設定器は、通常時における値と
して適当な設定値を与えられていて、この設定値に対応
した電流値を有する設定信号Ａ１を発生する。

そしてこの設定信号Ａ１は、設定自動切換器２のスイッ
チ２１を経て、調節計３の演算器３１の一方の入力端に
設定信号Ａ１として供給される。

一方、制御対象４（この例では室内の空気の温度と仮定
する）の温度は、検出端４１で検出され、変換器５で温
度に対応する電流の検出信号Ａ２に変換されたのち、演
算器３１の他方の入力端に検出信号Ａ２として供給され
る。

演算器３１は、その２つの入力端に供給された設定信号
Ａ１ び検出信号Ａ２間の偏差にもとづいて、比例
算、比例・積分ＰＩ演算または比例・微分・積 ＩＤ
演算をおこない、その電流出力４ｒｒＬＡ〜２０ の
調節信号Ａ３が、二：忘７切換器２のリレー２２に供給
され、さら −十６に供給される。

警報計６は、検出信号Ａ２０レベルがあらかじめ設定さ
れた警報レベルを越えたときに変換器５かもの指令信号
Ａ７により切換えられるスイッチ６１を有し、このスイ
ッチが切換えられたとき、通常時に選択されている調節
信号Ａ３に代わって、警報時操作信号発生器７からの操
作信号Ａ４を選択し、これをつぎの手動設定器８ＦＣ送
る。

この手動設定器８は、警報計６からの信号と、手動で操
作されるポテンショメータ８１の設定値に対応した信号
とのいずれか一方を選択するスイッチ８２を有し、その
出力が変換器９を経て制御対象に供給され、この例では
室内の温度を管理するたとえばヒータの制御に使用され
る。

検出端４１の検出温度が警報レベル以下であり、かつ手
動設定器８のスイッチが自動側におかれている状態では
、通常時設定器１からの設定信号Ａ１を基準として検出
信号Ａ２の演算がおこなわれ、この演算の結果である調
節信号Ａ３が制御対象に供給されるというクローズトル
ープが形成される。

そして調節信号Ａ３のレベルに応じてリレー２２が動作
し、設定信号Ａ１に代わって定電流源２３からの信号が
調節計３に供給される。

いま、何らかの原因で検出信号Ａ２が警報レベルを越え
た場合には、これを検知して警報計６のスイッチ６１が
切換えられ、調節信号Ａ３に代わって警報時操作信号Ａ
４が選択される結果、上記のクローズトループは解放さ
れる。

このため上記クローズトループの場合の操作信号ＤＣ４
〜２０ｍＡはスイッチ６１の動作により開放となるため
電流は流れなくなり、ＯｍＡとなる。

したがって設定自動切換器２のリレー２２の動作点を予
め１ｍＡ程度にしておけば、スイッチ６１と同時にリレ
ー２２が動作し、設定器１側から定電流源２３に切換え
られ、調節計３に設定器１の設定レベルＡ１（４〜２０
ｒｒＬＡ）よりも低い設定信号ＡＯ，つまり検出信号Ａ
２の範囲（４−２０ｍＡ）の下限値よりも低い信号ＡＯ
が供給される。

低い設定値を有する操作信号Ａ４にもとづ（制御によっ
て制御対象４の温度が降下し、検出信号Ａ２のレベルが
警報レベル以下になると、警報計６のスイッチ６１が切
換えられ、操作信号Ａ４に代わって調節信号Ａ３が選択
される。

ここで、検出信号Ａ２が警報レベルを越えた緊急時、操
作信号Ａ４の設定値は、調節信号Ａ３の下限値４ｍＡに
近い十分小さい値とされ、設定信号ＡＯも検出信号Ａ２
の下限値４ｍＡよりも小さい値ＯｍＡとされているので
、調節計３の出力は０％方向となっており、検出信号Ａ
２が警報レベル以下になって自動側への復帰時、制御対
象４に０１附近の調節信号Ａ３が供給される。

したがって調節計３が比例動作の場合には、自動側への
復帰時に制御対象４に供給される調節信号Ａ３は０％附
近から始まるので、過大な出力を瞬間的に与えることな
くオーバーシュート現象を抑制できる。

また、調節計３が比例・積分動作の場合にも、調節計３
の積分動作が正の方向に飽和することなく、復帰切換時
には調節信号Ａ３は操作量零附近から自動運転が開始さ
れ、オーバーシュートの防止ができる。

したがって定電流源２３からの信号ＡＯのレベルを設定
信号Ａ１のレベルよりも充分に低い値、つまり検出信号
Ａ２の下限値よりも低い値に設定しておけば、調節信号
Ａ３０レベルを低い値に保持しておくことが可能であり
、警報計６の復旧動作直後に高レベルの調節信号を供給
することに起因するオーバーシュート現象を効果的に防
止することができる。

なおスイッチ６１の復旧動作直後の調節信号Ａ３は、最
低のレベルでもＤＣ４ｍＡの電源であるため、前記設定
切換器２のリレー２２の動作点ＤＣ１ｍＡ以上の電源が
流れ、リレー２２は非動作となり、スイッチ２１が設定
器１側に切換えられて通常の制御動作に戻る。

また手動設定器８のスイッチ８２を手動側に切換え、ポ
テンショメータ８１によって低いレベルでの制御出力Ａ
５による制御をおこなった場合にも、リレー２２の動作
によるスイッチ２１の切換えによって前述と同様の動作
がおこなわれるので、スイッチ２１を自動側に切換えた
ときにもオーバーシュート現象は起らない。

次に手動設定器８のスイッチ８２を切換えた場合に、オ
ーバーシュート現象が防止できる様子を図について説明
する。

第２図は手動設定器８を時点ｔ１で自動から手動に、時
点ｔ２で再び手動から自動に切換えたときの各部の信号
波形図である。

第２図ａは設定器１の設定信号ＡＩ、同図すは定電流源
２３の設定信号ＡＯ１同図Ｃは検出信号Ａ２、同図ｄは
調節計３の偏差信号ε、同図ｅは偏差信号εの積分値ｅ
ｉ、倒閣ｆは偏差信号εと積分値ｅｉとを台底した調節
信号Ａ３、同図ｇは制御対象４への操作出力Ａ６をそれ
ぞれ示している。

いま、例えば設定器１をＳＯＯ℃、手動設定器８を２０
０℃の温度設定値として、スイッチ８２を自動から手動
に切換えると、制御対象４の温度は降下し始める。

一方定電流源２３から調節計３に０’ＧＫ相当する設定
信号ＡＯが供給される。

第２図は説明の都合上極性を配慮せずに負荷パーセント
で示すことにする。

このとき調節計３の出力は０％から出発し、積分値ｅｉ
は徐々にマイナス方向に充電され始め、手動運転中は図
示しない積分コンデンサは充電状態に維持される。

次に手動から再び自動に切換えると、調節計３の出力Ａ
３は０％から出発し、ここで積分演算の出力がマイナス
方向なので調節出力は合成されて、第２図ｆのように抑
制される。

なお第２図ｆ２ｇの破線は切換器２が存在せず設定器１
のみが入力されているときの積分値を示している。

つまり手動から自動に切換えたとき、調節計３自体の入
力偏差信εは＋１００％に達するが、このとき積分値が
−１００％になっているので合成値は０％から出力され
始め、第２図ｇに示すように徐々に増加して、制御対象
４に急激に＋１００％出力与えられることがない。

したがって制御対象４の温度のオーバーシュート現象は
効果的に阻止できる。

以上のようにこの考案によれば、状態量が警報レベルを
越えたとき、又は手動設定器を用いるときなどに制御対
象に別の操作信号を与えておき、再び調節計による自動
運転に切換えた際にも、別の操作信号による運転期間中
に行った積分演算によって０％から緩やかに調節信号を
制御対象に与えることができるので、確実にオーバーシ
ュート現象を抑制できる効果がある。

なお上記の実施例では温度調節の場合について説明した
が、他の制御対象にも適用可能であることはいうまでも
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例による切換装置が適用され
た制御システムの構成ブロック図、第２図は第１図制御
システムの各部の信号波形図である。 １・・・・・・設定器、２・・・・・・設定自動切換器
、２２・・・・・・リレー、２３・・・・・・定電流源
、３・・・・・・調節計、３１・・・・・・演算器、４
・・・・・・制御対象、４１・・・・・・検出端、５・
・・・・・変換器、６・・・・・・警報計、７・・・・
・・警報時操作信号発生器、８・・・、・；・手動設定
器、９・・・・・・変換器。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）所定のレベルの第１の設定信号を発生する設定器
   と、制御対象の状態に対応した検出信号を発生する検出
   端と、上記第１の設定信号と上記検出信号との偏差に対
   して比例または比例積分演算を行った調節信号を発生す
   る調節計と、上記調節信号および別の操作信号のいずれ
   かを選択して上記制御対象の状態を制御する選択手段と
   、この選択手段にしたがい上記制御対象に上記別の操作
   信号を供給したことを検出するのに伴って上記検出信号
   の下限値よりも低い第２の設定信号を選択して上記調節
   計の入力に印加する設定自動切換器とを備えた制御系に
   おける切換装置。
2. （２）上記選択手段は、上記検出信号が所定警報レベル
   を越えたときに切換えられて上記調節信号および警報時
   操作信号発生器からの警報時操作信号のいずれかを選択
   する警報スイッチである実用新案登録請求の範囲第１項
   記載の制御系における切換装置。
3. （３）上記選択手段は、上記調節信号および手動設定器
   からの手動設定操作信号のいずれかを選択する自動・手
   動切換スイッチである実用新案登録請求の範囲第１項記
   載の制御系における切換装置。