JPS6318220A - 混合流体充填装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 明の属する　術分野 本発明は、複数種類の流体を常に定められた混合比率を
維持しながら定量の混合流体を充填する混合流体充填装
置に関する。

従来技術 潤滑油のドラム詰めのような作業は、数種類の油の流量
を一定比率で計量して充填するが、このような混合流体
の充填作業は最も単純な方法として、充填量に対して予
め定められた混合比率の各油種の流量を定量設定するバ
ッチ設定器を並列設置してバッチ混合制御が行われてい
る。このような方式では充填完了後の混合比率は正しく
一致するが充填過程においては、通常、各油種の瞬時流
量比は混合比と等しくないので、各々の充填完了時点は
一致しない。この結果、各器内の混合油は均一な混合比
率になっていないため、攪拌作業の介入によって−様な
混合比の油を得ている。このような非能率を避ける場合
は混合比を常に一定にする比率制御が行われている。こ
の方式は基準パルス発生器から発信されるパルスを混合
比で分配し、この分配比に従った流量制御するものであ
る。

従って、パルス分配器は、油種毎に設けられていてチャ
ンネル制御装置に装着されている。パルス分配器は各桁
が２進化１０進計数回路からなり、各々１０パルスに対
し、例えば、５，２，１．１の分配パルス出力を得るよ
うにしており、分配パルスはこれらの組合せによってパ
ーセント設定される。チャンネル制御装置では上記パル
ス分配器より出力される指令パルスを可逆計数回路の加
算入力とし、加算結果をアナログ量に変換して流量計が
配設されている流路の制御等を駆動して通液を初ぬる。

流量パルスは可逆計数回路の減算回路入力信号で、平衡
状態では可逆計数結果は零となり、この時点では瞬時流
量比と混合比とは一致する。この平衡を応答よくするた
め上記アナログ量をＰ、Ｉ、Ｄ動作調節器により最適制
御特性を選んで制御弁を駆動している。

来　術の問題点 上記従来技術では、制御弁の操作信号はＰ、Ｉ。

Ｄ動作調節器により応答性の改善を計っているが、指令
パルスの加算信号と、流量パルスである減算信号とを加
減算する加減算カウンタは精分要素であるため、系とし
ての応答性も限定される。この応答時間に対し大容量で
充分長い充填時間を要する場合は高精度の制御結果が得
られるが、ドラム詰めのような小容量、単時間の混合液
を充填する場合は応答性が充分でなく、目的とするよう
なすべての充填時間に亘って均一となるように制御する
ことは不可能であった。

間　点解決のための手段 本発明は、上記従来技術の問題点を解決するため、小量
の混合液充填のような場合でも充填過程のすべての時点
で常に均一な混合比の流体が得られる応答性が優れ、攪
拌等の後作業を不要とした混合液充填を目的としてなさ
れたものである。混合流体充填の１サイクルである流量
制御パターンを予め主制御装置に記憶しておき、この流
量制御パターンに基づいて各々の流体の混合比で配分し
た流量制御パターンを各流体の流量を制御するチャンネ
ル制御装置に記憶させる。チャンネル制御装置では流量
制御パターンの面積であられされる基準流量積算法と計
測流量積算法とを比較し、この偏差を予め定められた最
適制御方程式から得られる制御量として変換し、流量制
御弁を制御することにより制御要素間の遅れ時間を最小
にして応答性を高めることで上記目的を実現するもので
ある。従って、主制御装置と各チャンネル制御装置との
間では常にデータ情報を有機的に変換し、すべての流体
が流量制御パターンに従ってどの時点でも均一混合比を
保ち同時に充填完了する。

実施例 第１図は、本発明の構成を示すブロック図で、図中、１
は主制御装置（以下ＭＡＩＮ−ＣＰＵと呼ぶ）で、例え
ば潤滑油のドラム充填における充填量、この充填過程に
おける流量を示す流量制御パターン、各油種の混合比率
、充填ドラム数及び各油種毎に上記流量制御パターンに
従った混合比率の流量制御を実行するチャンネル制御装
置（以下ＣＨ−ＣＰＵと呼ぶ）２への制御情報の授受そ
の他の機能を有するものである。ＣＨ−ＣＰＵ２は油種
の数Ｎ個だけあり、それぞれＣＨＩ−ＣＰＵ、ＣＨ２−
ＣＰＵ、・・・ＣＨＮ−ＣＰＵで示される。ＭＡＩＮ−
ＣＰＵ１とＣＨ−ＣＰＵ２との間のデータの授受はＭＡ
ＩＮ　　ＣＰＵシステムバス１１を通ってデータレジス
タ２１．２２を介して行われる５データレジスタ２１．
２２はＭＡＩＮ−Ｃ：ＰＵｌとＣＨ−ＣＰＵ２との間で
交信する設定データおよび定刻データをステータスレジ
スタ２３．２４で同期マツチングをとり乍らセットする
ためのレジスタである。なお、設定データはＭＡＩＮ−
ＣＰＵＩからのスタート信号が受付けられると各ＣＨ−
ＣＰＵ２ヘデータが転送され、ＣＰＵ２のＲＡ　Ｍに記
憶される。定刻データは、定刻データ要求を受付けると
最新の定刻データをＭＡＩＮ−ＣＰＵＩに返送する。設
定データのＣＰ　ｔＪ　２への転送に従ってバルブ変換
回路３３に制御弁開指令信号が伝送される。バルブ変換
回路３３は例えば１２ビットラッチ回路、アイソレーシ
ョン、１２ビットデジタル−アナログ変換回路を経て制
御弁駆動の電流（４〜２０ｍＡ）に変換される機能を有
する。制御弁の開弁に従って図示しない流路に液が流通
し、流量計から流量パルス信号が入力される。流量パル
スは波形整形回路でパルス整形されアイソレーション回
路を介してＣＰＵ３に入力される。この流量パルスは、
流路内に配設された測温低抗体により測温され、その結
果に基づいて流量計測結果の温度補正が行われる。温度
補正された流量信号は制御弁操作の場合と同様に１２ビ
ツトのラッチ回路、アイソレーション回路、１２ビツト
デジタル・アナログ変換回路、電圧・電流変換回路から
なる電流変換回路３４により４〜２０ｍＡの流量信号に
変換される。

第２図は、第１図に示したブロック構成におけるフロー
チャートを示す図で、図示のように、メインＣＰＵＩの
１０２においては流量、充填量。

混合流体比率、流量パターン、比重、ＰＩＤ値等の入力
操作が順次と行われるもので、設定値の範囲チェック１
０３により上記設定範囲記憶された諸設定値が正常に入
力されているか否か、設定範囲内に入っているか等が１
０４で判断され、満足されればメモリ１０５に記憶され
る。もし、設定範囲外であれば誤設定として戻される。

メモリ１０５に記憶された設定条件を満足する諸設定値
によって充填が可能となり、スタート類１０６がＯＮと
なる。これによりメインＣＰＵでは充填量流量パターン
に従った各液種の混合比率に基づいて得られた充填量、
流量パターン１０７で作成して得られた各液種の設定デ
ータを１０８で各液種毎に設けられたチャンネルＣＰＵ
に転送される。各チャンネルＣＰＵでは転送された設定
データを２０２で受信され、この設定データに基づいて
本発明の一つの目的であり後述する流量パターンから基
準流量積算値の制御パターンを２０３で計算し。

この結果に基づき２０４で自動的に制御のスタートを初
ぬる。２０５では制御指令信号である上記基準積算値の
制御パターンに従って演算を開始するが帰環信号である
針側流量信号は発信されていないため偏差信号が２０６
で発生する。この偏差信号は本発明の他の目的であり後
述する２０７のＰＩＤ演算制御による積算偏差を零にす
るような制御指令に基づいてコントロールバルブ２０Ｂ
の制御量を規定する。この制御量に基づいて流体が流通
し、２０９において流量パルスが入力する。

この流量パルスは、２１０において必要に応じてデシマ
ル流量単位に変換され、また１５℃を基準温度とする容
積値に熱膨張の補正演算を行い、２１１で前段で得られ
た計測流量、積算値および温度等の定刻データをメイン
ＣＰＵに１秒毎に転送する。一方、２１１で得られた計
測流量積算値は予め定められた許容偏差内であるか否か
を２１２で判断し、異常がなければ２１４で定量充填さ
れ充填が完了する。もし、２１２において偏差異常があ
れば２１３において緊急停止指令が発信され充填を中止
する。また、２１１において計測流量。

積算作業の転送された定刻データは１０９においてメイ
ンＣＰＵに受信され、１１０においてチェックされる。

このチェック結果の判断が１１１においてなされ、正常
であればデータを更新して１１２のＣＲＴに表示し、充
填を完了する。もし、チェック結果に異常があれば緊急
停止をかける。

以上のフローチャートにおいて上に述べた本発明の目的
の一つである″流量パターンから基準流量積算値の制御
パターン”２０３について詳細に述べる。

第３図（ａ）は先に述べた充填過程におけるメインＣＰ
Ｕへ設定するメイン流ｉＶｎのパターンと、混合比率で
配分された各チャンネルの流量ＶＣ１及びｖＣ２の流量
パターンをしめしたもので、ここでは簡単なため２チヤ
ンネルの混合成分として表示している。従ってメイン流
量Ｖｎは充填量設定の時間軸上において常にチャンネル
流量の和に等しくＶＣ□＋ｖＣ２＝ｖＮであり、流量パ
ターンは１段間流量ｖ１ｏ及び１段間流量Ｖ　２０　、
定常流量（Ｖ／／）とこれらの流量段階における充填量
を設定しである。なお、各チャンネル毎に流量範囲の上
限値（ＶＬＩＬ）及び下限値（ＶＬＬ）が設定されてお
り、流量パターンの設定流量はこの範囲内におかれる。

また、第３図（ａ）において、Ｔ１１は１段開示設定、
Ｔ、２は１段閉量設定、Ｔ、３は過充填設定、Ｔ、Ｏは
充填量設定期間である。

第２図（ｂ）は、チャンネル流量パターンの詳細例を示
す図で、混合流体の充填量Ｑは１段開量充填量Ｑ４，１
段開定常流量充填量Ｑ、に到る期間における傾きの充填
量Ｑ２，１段閉量充填量Ｑ５に到ｎ＝５）であられされ
る。これらの流量パターンの各段階における充填量が設
定されると充填時間が求められる。

（１）；１段開量充填量Ｑ１における充填時間Ｔ１゜（
ただし、Ｖよ＝１段間流量） （２）；開時傾きの充填量Ｑ２における充填時間Ｔ２．
開時の傾き＝Ａ１［ステップ］とすると、 Ｔ、＝　１０　”　’　　”　　（ｓｅｅ）（３）；定
常量充填量Ｑ、における充填時間Ｔ、。

Ｔ、　＝　」出ヨ＝　３．６ｅＨ（ｓｅｅ）Ｖｃ［にＬ
／８１ （４）１閉時傾きの充填量Ｑ４における充填時間Ｔ４．
閉時の傾き＝Ａ２［ステップコとすると、 Ｔ、　＝　１０　Ｘ　”　　’　　（ｓｅｅ）（５）；
１段間景充填量Ｑ５における充填時間Ｔ５゜以上（１）
〜（５）に示す、Ｑ１〜Ｑｓ、Ｔ工〜Ｔ５を知ることに
より第３図（ｃ）に示す充填量制御パターンが得られる
。この充填量制御パターンが各チャンネル流体充填過程
における流体制御の規準流量信号となるもである。

次に１本発明の第２の目的である最適制御に関する２０
７の“ＰＩＤ演算偏差ゼロ制御″について述べる。調節
器の比例ゲインＲｃ　、積分ＣＩ）動作時間Ｔｉ、微分
（Ｄ）、動作時間Ｔｄとし。

サンプリング点、（ｋ−１）、（ｋ）における出力の差
をｄ（ｋ）としてＦＩＩＤ制御を離散時間形であられし
た場合の操作量ｄ　（ｋ）は、デジタル制御理論のしめ
すところによると、サンプリング周期をＴとして、 ｄ　（ｋ　）　＝　ｋ　ｃ［（ｅ（ｋ）−ｅ（ｋ−１）
）＋１ｅ　ｋ−１＋ｅ　ｋＴｉ　　　　２ ＋Ｔｉ（ｅ（ｋ）−２ｅ（ｋ−１）＋ｅ（ｋ−２））］
　−（６）であられされる。（６）式に対して操作量ｄ
　（ｋ）を例えば１２ビツトのデジタル／アナログ値に
スケール変換し、流量範囲に対するバルブ開度（バルブ
全開時４０９５出力として）を含めたスケール変換する
と。

操作ｆｆ１Ｄ／Ａ（ｋ）＝ Ｄ　／　Ａ　（ｋ−１）＋４０９５／　ＱＭＡＸ　Ｘ　
ｄ（ｋ）　−（７）ここで、ｄ　（ｋ）　＝　１００／
ｐ［（ｅ（Ｒ）−ｅ（ｋ−１））＋　−”−（ｅ（ｋ）
−２ｅ（ｋ−１）＋ｅ（ｋ−２））］　　−−−（ｓ）
００Ｔ であられされる、ここでＴ：サンプリング時間を例えば
０．５秒、ｅは偏差量［Ｑ、〕をあられしている、即ち
、第３図（ｃ）に示した充填量制御パターンを規準指令
信号としてあられれた制御偏差を前記第（７）式及び第
（８）式に代入することにより最適な操作量ｄ　（ｋ）
が殆んど遅れなく計算算出される。

効　　　果 以上の説明から明らかなように、本発明によると、メイ
ンＣＰＵに記録された流量パターンに基づいて得られる
各チャンネルの流量パターンから各々の充填量制御パタ
ーンが得られ、これを規準指令信号とすることにより同
時に充填を初め、同時に充填が終了し、しかもその間の
混合流体の混合比率は常に等しくなり、更に操作量も制
御理論に基づいた数値計算に従って得られるので、応答
のすぐれた高精度の混合流が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の構成を示すブロック図、第２図は、
フローチャート、第３図（ａ）は、充填量及び混合流体
の流量パターン、第３図（ｂ）は、流体パターン、第３
図（ｃ）は、充填量制御パターンである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の液種の各流体を定められた比率で混合し、
   定量を充填する混合流体充填装置において、混合流体充
   填流量制御パターンを記憶し、この流量制御パターンに
   従った上記比率の各混合流体を各々のチャンネル制御装
   置に計量指令する主制御装置と、この主制御装置に記憶
   されている流量制御パターンから算出された基準流量積
   算値と計測流量積算値とを比較し、その偏差を予め定め
   られた最適制御量に変換し、この変換結果に基づいて上
   記流量制御パターンで定められた時間で流量制御するチ
   ャンネル制御装置とからなることを特徴とする混合流体
   充填装置。
2. （２）各々のチャンネル制御装置の何れかの計測流量積
   算値が基準流量積算値に対し所定の偏差を生じたとき、
   警報を発信することを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項記載の混合流体充填装置。