JPS601053B2 - 流体混合比率調節計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は例えば各種のガソリンを一定の比率で混合し
て出荷する場合のように、その積算混合比率が一定にな
るように制御する流体混合比率調節計に関する。

第１図に示すように流体路１１ａ，．１１ｂ，１１ｃの
例えば３つの流体路よりの流体、例えばガソリンを共通
の流体路１２に供給混合してこれより出荷アーム１３を
通じてタンク更に供給したり、或いは固定のタンク１４
に供給することがある。

このような流体の混合出荷装置において、その出荷され
る流体の積算混合比率、つまり出荷された全体の量にお
ける混合比が一定の比率となるように制御する場合、積
算偏差制御手段が設けられていた。即ち各流体路１１ａ
，１１ｂ，１１ｃと対応して積算偏差制御手段１５ａ，
１５ｂ，１５ｃがそれぞれ設けられ、又各流体路１１ａ
，１１ｂ，１１ｃにそれぞれの流体路を流れる流量を検
出するための流量計１６ａ，１６ｂ，１６ｃがそれぞれ
装着され、更に流体路１１ａ，１１ｂ，１１ｃの各流量
を制御する調節弁１７ａ，１７ｂ，１７ｃがそれぞれ設
けられる。

各積算偏差制御手段においてその対応する流体路の流量
信号をその流体路に設けられた流量計より得、これと積
算混合比率により決まる基準信号との積算偏差をその積
算偏差制御手段より検出して対応する調節弁を制御する
。このようにして共通の流体路１２に供給される流体路
１１ａ，１１ｂ，１１ｃの流体の積算値における混合比
率が一定となるように制御されてし、た。更に第１図に
おいては設定した量だけ出荷できるようにした場合で定
量調節計１８が設けられる。

即ち共通流体路１２を流される流体の流量が流量計１９
で検出され、その流量信号と設定出荷量を示す信号が定
量調節計１８に供給される。その定量調節計１８の出力
により共通流体路１２に挿入された定量弁２１が制御さ
れ、これにより設定された流量が供給されるようにされ
る。各積算偏差制御手段１５ａ，１５ｂ，１５ｃに対す
る基準信号はそれぞれ直接与えても良いが、この定量調
節計１８よりマスターパルスを端子２２より各積算偏差
制御手段１５ａ，１５ｂ，１５ｃに供給し、各積算偏差
制御手段においてその混合比率に対応した基準信号をそ
のマスターパルスを基準として作る。

例えば第２図に示すように従来の積算偏差制御手段は端
子２３を通じて定量調節計１８からマスターパルスが比
率演算器２４に供給される。

この比率演算器２４には比率設定器２５より設定された
比率に対応した信号が与えられて入力されたマスターパ
ルスの周波数がその比率に応じて減少される。その比率
演算器２４の出力は必要に応じてカゥンタ２６により分
周されて基準信号が得られる。又端子２７を通じて流量
計よりの流量信号が必要に応じてカウンタ２８により分
周されて積算偏差を得るための可逆カウンタ２９に例え
ばアップカウントパルスとして与えられる。

一方カウン夕２６よりの基準信号はカウンタ２９にダウ
ンカウントパルスとして与えられる。この可逆カウンタ
２９には流量信号と基準信号との偏差の積算値が得られ
る。この積算値はＤＡ変換器３１でアナログ信号に変換
され、更に比例積分調節計３２により比例積分演算が施
されて自動、手動切換スイッチ３３を通じて第１図中の
調節弁１７ａ〜１７ｃの対応するものに供給される。ス
イッチ３３を手動操作器３４側に切換えて調節弁の対応
するものを手動操作することもできる。可逆カウンタ２
９に得られた偏算積算値が積算偏差警報器３５に供給さ
れる偏算積算値が所定値の範囲、即ち０±一定値の範囲
より外れると警報が発生し、出力端子３６を通じて送出
される。

可逆カゥン夕２９におけるデジタル積算偏算値は例えば
端子３７を通じて表示器等に供給されることがあり、同
機にＤＡ変換器３１よりのアナログ積算偏算値は端子３
０より表示器などへ供給することがある。このような積
算偏差制御手段がそれぞれ第１図中の手段１５ａ，１５
ｂ，１５ｃとして構成され、その混合比率に応じてそれ
等の比率設定器２５が設定され、定量調節計１８よりの
マスターパルスがその設定否率に応じたパルス周波数に
それぞれ制御されて基準信号が作られる。

尚定量調節計１８においては一般にその制御を円滑に行
なうため第３図に示すように定量出荷開始時点りこはマ
スターパルスは下限定値とされ、その初速制限期間が時
点上２に終了し、これよりマスターパルスは上限設定値
に増加され、その上限設定値に達した時点ｔ３からは定
常状態となり、その状態にマスターパルスは保持される
。出荷設定量に対応した値に達する僅か前の時点ｔ４よ
りマスターパルスは下限設定値に減少され、下限設定値
に到達した時点らより一定時間後の時点ｔ６に定量出荷
が停止されてマスターパルスが０とされる。この従来の
積算偏差制御を利用した混合比率調節計においては混合
開始時の制御性が悪くマスターパルスから作られる設定
値に対して円滑に追従しない。このように制御性が悪い
ため積算偏差が大きくなって混合製品の品質にばらつき
が生ずるおそれがある。特に設定比率が小さい場合、例
えば或る流体は１％だけ混合するような場合に或る程度
の偏差がたまるまでその流体に対する制御が開始されな
い。よって混合開始からその流体が流れ始めるまでの時
間が比較的長くなり、逆に流れ出すと瞬時流量を無視し
て大量に流れてしまい設定した混合比率から外れる場合
がある。更に積算偏差がたまり過ぎるとその瞬時流量を
無視して調節弁が全開状態となり流量計に規定値以上の
速度で流体が流れて流量計が破損し、制御不能の状態と
なってしまうおそれもあった。この発明の目的は積算偏
差制御を行なう混合比率調節計において、混合開始時の
制御性が良く、又混合製品の品質のばらつきが少なく、
しかも設定比率が小さい場合でも混合製品の品質が良く
、かつ制御不能になるようなおそれのないようにしよう
とするものである。

この発明によれば積算混合比率に対応した基準信号と流
量信号との積算偏差を検出して制御する積算偏差制御手
段を設けた混合比率調節計において、更に各流体路と対
応して瞬時制御手段を設け、この瞬時制御手段によって
基準信号とその流体路の流量との瞬時偏差を検出して流
量の制御を行なうようになし、特にこの瞬時制御手段を
混合制御の開始時と終了時とにおいては積算偏差制御手
段に代えて瞬時制御手段のみの制御を行なわせる。

このようにして設定値が変化する混合開始及び終了時に
おいてこれに良く追従するものとなる。

又必要に応じて積算偏差が所定値より超えると自動的に
瞬時制御に切替わるようにし、その切替えも自動的に復
旧するようにすることにより、その混合制御の中間にお
ける定常状態において何等かの外乱筆によって発生した
偏差にもとずき、その流体路の調節弁が大きく開く方向
に制御された場合に瞬時制御に功替つてその外乱筆の急
激な変化に直ちに追従するようにされる。例えば第４図
に示すように比率演算器２４よりのパルス信号で表わさ
れた基準信号は周波数電流変換器４１により電流信号に
変換されて瞬時偏差検出器４２に供給される。

端子２７より供給されるパルス信号で表わされた流量信
号は周波数電流変換器４３により電流信号に変換されて
瞬時偏差検出器４２に与えられる。この瞬時偏差検出器
４２はアナログ信号で与えられた基準信号と流量信号と
の瞬時偏差を検出する。切替スイッチ４４より調節計３
２の入力側をＡＤ変換器３１の出力側と瞬時偏差検出器
４２の出力側とに切替えられるようにされる。この切替
制御はスイッチ制御回路４５によって行われる。尚瞬時
偏差検出器４２よりの出力瞬時偏差が所定値より大きく
なると瞬時偏差警報器４６で検出され、これは端子３６
を通じて警報信号として送出される。

スイッチ４４を制御するスイッチ制御回路４５には例え
ば端子４７を通じるモード信号と、積算偏差警報器３５
及び瞬時偏差警報器４６よりの各信号が与えられ、混合
制御の開始時と、終了時とにおいてはスイッチ４４は瞬
時偏差検出器４２側に切替えられる。この例においては
積算偏差が所定値を超えた場合もスイッチ４４がＡＤ変
換器３１から瞬時偏差検出器４２側に切替るように制御
される。例えば第５図に示すように混合制御してない時
点ｔ，より前の状態では０クランプされており、混合制
御が開始されるとその時点らより瞬時制御モードとなり
、これは初速制限終了時点ｔ３まで継続され、これより
積算偏差制御モード‘こなり、即ちスイッチ４４はＡＤ
変換器３１側に切替えられる。

ブリバッチ期間或いは終了予告期の開始時点ｔ４からそ
の終了ｔ６までは瞬時制御モードに切替えられ、スイッ
チ４４は瞬時偏差検出器４２側に接続される。更にこの
図では定常状態において、即ち積算偏差制御モードにな
っている時点ｔ３及びしの間において積算偏差が所定値
以上になると、その時点ｔ７にスイッチ４４は瞬時偏差
検出器４２側に切替えられ、この状態が回復するとその
時点ｔ３に再び積算偏差制御モード‘こ切替えられる。

このような制御のための信号を得るには次のようにすれ
ばよい。

即ち例えば第１図中の定量調節計１８においては第３図
について述べたように通常初速制限、終了予告などの制
御を行なうため、第３図におけるｔ，，ｔ３，ｔ４，ｔ
６の各時点を示す信号が得られており、或いはその信号
を作ることができるようになっているから、それ等の信
号を利用して例えば時点ｔ，〜ｔ３及びｔ４〜ｔ６の間
それぞれ高レベルの信号を作って端子４７よりスイッチ
制御回路４５に供給する。この例においては積算偏差が
所定値以上になった場合も瞬時制御モードに切替えるが
、そのためには例えば第６図に示すように積算偏差警報
器３５が警報信号を発する状態となると、その信号を利
用してフリツプフロツプ４９がセットされ、そのＱ出力
がオアゲート５１を通じて端子５２よりスイッチ４４を
制御する信号として供給される。

この信号が高レベルの時スイッチ４４は瞬時偏差検出器
４２側に接続される。又瞬時偏差警報器４６の出力はィ
ンバータ５３を通じてフリツブフロップ４９のリセット
端子に供給される。積算偏差警報器３５より警報信号を
出す状態では瞬時偏差警報器４６からも警報信号が出る
が、この信号が出ないような状態になるとフリツブフロ
ップ４９がリセットされ、端子５２は低レベルとなって
スイッチ４４は自動的にＡＤ変換器３１側に切替わり積
算偏差制御モードとなる。以上述べたようにこの発明に
よる比率混合調節計によればその混合開始時及び停止時
においては瞬時偏差制御モードとされるため、設定値に
対する追従性が良い。

特に設定比率が極端に小さい場合でも起動時に瞬時制御
が行なわれるため制御性が向上して立上り時の製品ばら
つきが少なく、例えば従来このような瞬時制御を行なわ
ない場合は製品品質が安定するには５〜１■ご程度の時
間がか）つたが、この瞬時制御を利用する場合は品質が
安定するまでの時間が例えば１分程度に過ぎなくなると
考えられる。このように混合開始時の立上りが早くなる
ため出荷効率が向上する。又出荷効率が向上するため定
量出荷においてはその最小出荷可能量いわゆる最小バッ
チサイズを小さくすることができ、出荷可能設定量の変
化範囲が広がる。従来出荷設定値が小さい場合は定量調
節計における瞬時流量設定値を小さくして出荷時間を長
くしていたが、この発明によればそのような必要がなく
短時間で出荷することが可能である。又瞬時流量の偏差
警報を警報器４６で発生するようにすれば従来の積算偏
差警報よりも応答が遠いため運転上の対策が容易となる
。更に先に述べたように偏差が所定値を超えた場合瞬時
流量偏差制御に切替るようにすれば定常状態の積算偏差
制御状態に外乱等が発生した場合に瞬時制御に切替るた
めその外乱のために制御不能になるようなおそれはない
。

又流量計を破損するような事故も回避することができる
。特に定量調節計１８のモード信号を利用することによ
って定量調節計の動作に連動した制御が可能となり緊急
停止時等にも円滑な制御を発揮することができる。尚上
述においては定量出荷いわゆるバッチ制御にこの発明を
適用したが必ずしもその必要はなく例えば複数の流体を
一定の比率で混合してタンクにそれが満タンになるまで
供給する場合にも適用できる。

つまり供給量を問題としない場合にもこの発明は有効で
ある。更に第４図においては各回路をそれぞれ別個に構
成したがその一つの混合比率調節計において例えばマイ
クロコンピュータを利用して第４図において比率演算器
２４、カウンタ２６，２８、可逆カゥンタ２９、ＡＤ変
換器３１、更に周波数電流変換器４１，４３、瞬時偏差
検出器４２、比例積分調節計３２等もデジタル的にその
機能を達成させても良い。つまり瞬時偏差制御機能と積
算偏差制御機能とを一つのマイクロコンピュータで行な
わせ、これを各流体にそれぞれ設けても良い。各積算偏
差制御に対する基準信号はマスターパルスから作る場合
のみならず、基準信号を直接積算偏差制御手段へ供給し
てもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の流体混合装置を示すブロック図、第２図
は従来の混合比率調節計を示すブロック図、第３図はそ
のマスターパルスの変化状態を示す曲線図、第４図はこ
の発明による混合比率調節計の一例を示すブロック図、
第５図は混合比率制御中における瞬時制御モ−ドと積算
偏差制御モードとを示す曲線図、第６図は瞬時モード及
び積算モードを切替えるためのスイッチ制御回路の一例
を示すブロック図である。 １１ａ，１１ｂ，１１ｃ・・・流体路、１２・・・共通
流体路、１９・・・流量計、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ…
調節弁、１８・・・調節計、２１・・・定量弁、２４・
・・比率演算器、２５・・・比率設定器、２９・・・積
算偏差検出用可逆カゥンタ、３１・・・ＡＤ変換器、４
１，４３…周波数電流変換器、３２・・・比例積分調節
計、４５・・・モード切替制御回路。 第 １ 図 第 ２ 図 痔 ５ 図 第 ４ 図 第 ５ 図 第 ６ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の流体路に流れる流体を混合する際の各流体路
   の流量の積算混合比率を決定する各基準信号と、対応す
   る各流体路の流量信号との積算偏差を検出する積算偏差
   検出手段と、前記積算偏差検出手段の出力に制御演算を
   施す制御演算手段と具備し、前記制御演算手段の出力に
   より前記各流体路の流量を制御する流体混合比率調節計
   において、前記各基準信号をそれぞれアナログ信号に変
   換する複数の基準信号変換手段と、前記各流量信号をそ
   れぞれアナログ信号に変換する複数の流量変換手段と、
   これ等の基準信号変換手段と流量変換手段の各出力がそ
   れぞれ供給されてこれ等の瞬時偏差を検出する複数の瞬
   時偏差検出手段と、これ等の瞬時偏差検出手段の出力と
   対応する前記積算偏差検出手段の出力とを切替えて対応
   する前記制御演算手段へ供給する複数の切替スイツチと
   、前記積算偏差が所定の値を越えたときに出す切替信号
   と所定の動作モードを選択するモード信号とが与えられ
   前記切替スイツチを制御する複数のスイツチ制御回路と
   を具備することを特徴とした流体混合比率調節計。