JPS6337859B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ビルデイング等の空調制御装置に用
いられる端末制御器に関するものである。

従来のかゝる空調制御装置は、電算機等を用い
た中央制御部と、構内各部へ各散した局部変換器
とにより構成され、各局部変換器からのデータに
基づいて中央制御部が判断処理を行ない、これの
結果を局部変換器へ送出して各部の空調機器を制
御しており、制御上の判断を中央制御部において
一括的に行なつていたゝめ、中央制御部の障害に
より全空調機器の制御が不可能となる欠点を有す
るものであつた。

また、中央制御部と各局部変換器とを、各個別
の布線により接続し、あるいは、複数本の母線に
より接続しているため、布線量が非常に多く、所
要線材費および布線工数費が高価になると共に、
局部変換器の追加による構成の変更が容易でない
うえ、装置構成上種々の組み合せが自在にできな
い等の欠点も有するものであつた。

なお、従来においては、中央制御部においてす
べての判断を行なつているため、情報処理量が多
く、処理に必要とする稼働時間を多く要し、各種
制御が円滑かつ速やかに行なえない欠点も生じて
いる。

本発明は、従来のかゝる欠点を根本的に解決す
る目的を有し、端末機器と接続されこの端末機器
とのデータ送受を行なう主制御器と、この主制御
器とデータ送受信を行ないかつ各種空調機器毎に
局部的な制御を行なう端末制御器とからなる空調
制御装置において、命令を格納した固定メモリ
と、データをアクセスする可変メモリと、時計機
能と、この時計機能の計時時刻によりあらかじめ
定められたタイムスケジユールに基づき空調機に
対して電源投入を許容する時間帯を定めるタイム
スケジユール制御手段と、実測値が警報上限値以
上および警報下限値以下のいずれかになつたとき
警報送出を行なう上下限監視制御手段と、あらか
じめ定められたタイムスケジユールに基づき空調
用ポンプに対して電源投入を許容する時間帯を定
めるタイムスケジユール制御手段と、自己の対象
となる設備の重要度に応ずるデマンドレベルが与
えられたコマンドレベルよりも低位のときポンプ
の運転を停止するレベル制御手段と、複数台のポ
ンプを負荷要求に合せて運転する台数制御手段
と、送水の温度に応じて外部熱源水の弁開度を可
変する調節制御手段と、必要に応じて接続される
設定器の操作にしたがい可変メモリの内容表示お
よびこの可変メモリに対するデータの更新を行な
う制御手段とを備えるものとした極めて効果的
な、空調ポンプ制御用の各機能を有する端末制御
器を提供するものである。

以下、実施例を示す図によつて本発明の詳細を
説明する。

第１図は全構成のブロツク図であり、主制御器
MCTにはキーボード、ブラウン管表示装置等の
端末機器TEが接続され、これらとのデータ送受
により、操作員によるデータの入力および操作員
に対するデータの出力が自在となつている一方、
主制御器MCTは、共通の伝送路Laにより副制御
器SCT₁〜SCT_nおよび監視用の副制御器SCT₀と
接続され、所定のデータをこれに対して送信する
と共に、各副制御器SCT₁〜SCT_n，SCT₀からの
データを受信するものとなつている。

また、副制御器SCT₁〜SCT_nは、各々が各個
の伝送路Lb₁〜Lb_nにより各複数の端末制御器
TCT₁₁〜TCT_1o，TCT₂₁〜TCT_2o，TCT_n1〜
TCT_noと接続され、これらと主制御器MCTとの
間のデータ送受信を必要に応じて中継するものと
なつており、各端末制御器TCT₁₁〜TCT_noには、
局部的なセンサとして温度センサＴ、湿度センサ
ＨおよびフアンモータFMのステイタス接点等が
接続されていると共に、各種空調機器を制御する
ためのモータ制御弁MVおよび電磁スイツチMS
等が接続され、各端末制御器TCT₁₁〜TCT_noは、
副制御器SCT₁〜SCT_nとのデータ送受信および、
各センサＴ，Ｈの各検出々力ならびにフアンモー
タFMのステイタス接点の状況に基づき制御上の
判断を行ない、モータ弁MV、電磁スイツチMS
等に対して制御出力を送出することにより、各種
空調機器毎の制御を局部的に行なうものとなつて
いる。

なお、監視用の副制御器SCT₀には、火災監視
装置FSU、電力制御装置EPC、発電機制御装置
GNC等から空調機以外の監視情報が与えられて
おり、必要に応じてこれらの情報をデータとして
送信するものとなつている。

たゞし、端末制御器TCT₁₁〜TCT_no中のいず
れかゞ該当する本発明の端末制御器TCT_xには、
第２図に示す構成図のとおり、外部からの熱源水
Wsの送水量、すなわち供給量を制御するモータ
弁MV₁、熱交換器HTを介在する局部的熱源用給
水の温度を検出する温度センサT₁、熱交換器HT
へ還流する還水の温度を検出する温度センサT₂、
主機P₁および補機P₂の各ポンプ運転に応じて作
動するステイタス・スイツチS₁，S₂およびヘツダ
HD₁，HD₂間のバイパス量を制御するモータ弁
MV₂の全閉に応じて作動するステイタス・スイ
ツチS₃等が接続されており、更に、図上省略した
主機P₁および補機P₂の運転制御用電磁スイツチ
が接続されている。

なお、モータ弁MV₁を経て熱交換器HTへ流入
する外部熱源水Wsとの熱交換を行なつた局部熱
源水は、主機P₁および補機P₂ならびにヘツダ
HD₁を介し、給水Wfとして送出され、各空調機
を流通のうえ還水WrとしてヘツダHD₂へ還流す
るが、両ヘツダHD₁，HD₂へ設けた圧力センサ
PS₁，PS₂の検出々力に基づき、差圧調整器PIC
がモータ弁MV₂の開度を制御し、両ヘツダHD₁，
HD₂間のバイパス量を可変して両ヘツダHD₁，
HD₂間の差圧を調整している。

このため、各空調機の負荷状態が大であれば、
給水Wfと還水Wrとの温度差が大かつ、モータ弁
MV₂が小開度の状態となるのに対し、負荷状態
が小であれば、給水Wfと還水Wrとの温度差が小
かつ、モータ弁MV₂が大開度になるものとなつ
ており、温度センサT₁，T₂の検出温度差および
ステイタス・スイツチS₃の状況に応じ、補機P₂
の運転が制御される一方、温度センサT₁の検出
温度にしたがい、モータ弁MV₁の開度が制御さ
れるものとなつている。

第３図は、主制御器MCTのブロツク図であり、
マイクロプロセツサ等のプロセツサCPU_nを中心
とし、固定メモリROM_n、可変メモリRAM_n、
伝送回路TRX_nおよびインターフエイスIF_nを配
したうえ、これらを母線BUS_nにより接続してお
り、あらかじめ固定メモリROM_nへ格納した命
令をプロセツサCPU_nが実行し、伝送回路TRX_n
を介する副制御器SCT₁〜SCT_n，SCT₀との送受
信データおよびインターフエイスIF_nを介する端
末機器TEとの送受データを、必要に応じて可変
メモリRAM_nへアクセスするものとなつている。

第４図は、副制御器SCT₁〜SCT_n，SCT₀のブ
ロツク図であり、主制御器MCTと同様に、プロ
セツサCPUsを中心とし、固定メモリROMs、可
変メモリRAMsおよび伝送回路TRXs₁，TRXs₂
を周辺に配したうえ、これらを母線BUSsにより
接続しており、固定メモリROMsへ格納された命
令に基づき、伝送回路TRX₁，TRX₂を介する主
制御器MCTと各端末制御器TCT₁₁〜TCT_no，
TCT_xとの間のデータ送受信を、必要とするデー
タの可変メモリRAMsに対するアクセスを行な
いながら中継し、あるいは監視情報を可変メモリ
RAMsに対してアクセスしながら送信するもの
となつている。

第５図は、端末制御器TCT_xのブロツク図であ
り、これも主制御器MCTと同様、制御部として
のプロセツサCPUtを中心とし、固定メモリ
ROMt、可変メモリRAMt、伝送回路TRXtおよ
びインターフエイスIFt₁，IFt₂を周辺に配し、母
線BUStによりこれらを接続しているが、プログ
ラマブル・リードオンリイメモリ
（Programable Read Only Memory.）を用いた
書込メモリPROMが設けられ、これに対するデ
ータ書込用のライター（書込回路）WRTを介し
て母線BUStへ接続しており、これに介して書込
メモリPROMに対するデータのアクセスが行な
われ、一旦書込まれたデータは紫外線照射または
電気的手段等による消去操作までは永久に保持さ
れるものとなつている。

また、可変メモリRAMtには、電源＋Ｖ側へ大
容量のコンデンサC_PSが接続されており、主電源
の停電が生じても、約48時間は可変メモリRAMt
の格納データが消滅しないものとなつている。
たゞし、コンデンサC_PSの代りに電池を用いても
同様である。

なお、プロセツサCPUtは、固定メモリROMt
に格納された命令を実行し、伝送回路TRXtを介
する副制御器SCT₁〜SCT_nとのデータ送受信お
よび、インターフエイスIFt₁を介する各センサお
よびステイタス・スイツチからのデイジタルデー
タ入力DI、アナログデータ入力AIの受取り、な
らびに各制御部位に対するデイジタルデータ出力
DO、アナログデータ出力AOの送出を行ない、
必要とするデータを可変メモリRAMtへアクセス
しているが、重要なデータはライターWRTを介
して書込メモリPROMへ固定的に格納しており、
各センサの検出々力およびステイタス・スイツチ
の状況を示す各データDI，AIおよび送受データ
に応じて制御上の判断をプロセツサCPUtが行な
つたうえ、各データ出力DO，AOを制御出力と
して送出するものとなつている。

このほか、インターフエイスIFt₂を介するコネ
クタCNには、キーボードおよび文字表示器を有
する小形かつ携帯用の設定器PSTが必要に応じ
て接続され、これの操作によりプロセツサCPUt
が応動し、可変メモリRAMtおよび書込メモリ
PROMの内容表示および、これらに対するデー
タの更新または新規格納が自在に行なわれるもの
となつている。

第６図は、端末制御器TCT_xのプロセツサ
CPUtによる制御動作を示す総合的フローチヤー
トであり、電源投入または停電の回復による
“START”につぎ、初期状態設定の“イニシヤ
ライズ”を行なつたうえ、可変メモリRAMtに対
して試験データのアクセスを行ない、これらのア
クセスが正常か否かの判断、可変メモリRAMtに
設定値のデータが格納されているか否かの判断お
よび、停電の回復時に行なう可変メモリRAMtに
おけ格納データの全ビツト数が停電発生前と同一
か否かの判断等により“自己判断”を行ない、若
し、“異常あり？”のYESであれば、書込メモリ
PROMの内容を転送のうえ可変メモリRAMtへ
新規に格納する等の“異常対策処理”を行なつた
うえ、“データ送受信”により、副制御器SCT₁〜
SCT_nを介して主制御器MCTへ異常の発生を報
知すると共に、主制御器MCTから必要とするデ
ータの送信を受け、これを可変メモリRAMtへ格
納する。

“異常あり？”がNOであれば、デイジタルデ
ータ入力“DI取込”およびアナログデータ入力
“AI取込”を行ない、これらを可変メモリRAMt
へ格納の後、後述の“タイムスケジユール制御”、
“レベル制御”、“上下限監視”、ポンプ制御”およ
び“調節制御”、火災制御”等を行ない、これら
の結果に応じてデイジタルデータ出力“DO送
出”、アナログデータ出力“AO送出”を行なつ
てから、設定器PSTの有無を“PSTチエツク”
により判断し、“PSTあり？”がNOであれば、
直ちに“データ送受信”へ移行するが、これの
YESに応じては、設定器PSTに対するデータの
送出および設定器PSTからのデータ格納等の
“対PST処理”を行なつたうえ、“データ送受信”
を行ない、必要とする現状の各データを送信する
と共に、受信データの可変メモリRAMtに対する
格納を行ない、以上の動作を反復する。

第７図は、“タイムスケジユール制御”のフロ
ーチヤートであり、“タイムスケジユール読出・
時刻チエツク”により、可変メモリRAMtへ週間
プログラムとして格納されている使用開始時刻t_s
と使用終了時刻t_eとを読み出したうえ、プロセツ
サCPUtの内部に構成されている時計による計
時々刻との一致をチエツクし、これの結果が
“ON時間帯？”のYESであれば、“タイムフラグ
セツト”を行ない、“ON時間帯？”がNOであれ
ば、直ちに“タイムフラグリセツト”を行なう。

したがつて、主機P₁および捕機P₂の各ポンプ
に対する電源投入が、使用開始時刻t_sと使用終了
時刻t_eとの間においてのみ許容されるものとな
る。

なお、プロセツサCPUt内の時計は、必要に応
ずる主制御器MCTとの“データ送受信”により、
時刻の校正が行なわれる。

第８図は、“レベル制御”のフローチヤートで
あり、端末制御器TCT_xに対し、あらかじめ定め
られている重要度のデマンドレベルと、電力消費
状況および停電時における非常用発電機の運転状
況ならびに停電回復等の状況にしたがつて定まる
コマンドレベルとの比較がなされ、監視用の副制
御器SCT₀から副制御器SCT₁〜SCT_oを介して与
えられるコマンドレベルよりも、自己のデマンド
レベルが低位であれば、空調機器の運転を停止す
るものとなつている。

また、コマンドレベルとデマンドレベルとは、
電力消費状況に応ずるものと、停電後における停
電回復時のものと、発電機運転中のものとに分か
れており、各条件毎に前述のレベル比較が行なわ
れる。

すなわち、第８図において、“停電中？”が
NOであれば、“電力コマンドレベル電力デマ
ンドレベル”により、電力消費状況に応ずるレベ
ル比較がなされ、これがYESであれば、直ちに
空調機器の“運転中ならレベルフラグリセツト”
となるのに対し、“電力コマンドレベル電力デ
マンドレベル”のNOでは、“停復電コマンドレ
ベル停復電デマンドレベル”により、停電後に
おける停電回復時のレベル比較が行なわれたう
え、これのYESにより“運転中ならレベルフラ
グリセツト”へ移行し、これのNOでは、“タイ
ムスケジユール運転時間帯ならレベルフラグセツ
ト”によつて第７図のタイムフラグをチエツクの
うえ、空調機器をONとするレベルフラグをセツ
トする。

また、“停電中？”のYESでは、“発電機コマ
ンドレベル発電機デマンドレベル”により、発
電機運転中のレベル比較がなされ、これのYES
に応じて“運転中ならレベルフラグ リセツト”、
これのNOに応じては“タイムスケジユーール時
間帯ならレベルフラグセツト”へ移行する。

なお、これらは、各制御項目毎に行なわれるた
め、“全制御項目完？”がYESとなるまで以上の
動作を反復する。

第９図は、“上下限監視”のフローチヤートで
あり、温度の実測値T_Pを監視し、あらかじめ定
められた警報上限値T_HAおよび警報下限値T_LAと
の比較を行なつたうえ、実測値T_Pがこれらへ達
すれば、主制御器MCTに対し警報を示すデータ
が送信されるものとなつている。

すなわち、空調機器の“動力ON？”がYESで
あれば、起動直後の“不安定期間経過？”が
YESとなつたことを前提として、あらかじめ可
変メモリRAMtへ格納されている警報上限値T_HA
および同下限値T_LAと、温度センサT₁またはT₂
による実測値T_Pとを“T_PT_HA”、“T_PT_LA”に
より比較し、これらのYESにより“警報フラグ
セツト”を行なつたうえ、主制御器MCTに対し
てデータ送信による“警報送出”を行なうが、こ
れらのNOでは、“警報フラグリセツトを行ない、
復帰メツセージを送出する。

なお、第９図においては、温度実測値T_Pを対
象としているが、このほか空調機器各部の圧力、
流量等必要とする各種の物理量についても適用す
ることができる。

第１０図は、“ポンプ制御”のフローチヤート
であり、“タイムスケジユール運転時間帯？”に
よりタイムフラグをチエツクのうえ、これが
YESであれば、“主機運転中”のNOおよび、“主
機故障？”のNOを前提として主機P₁の運転を開
始する“主機フラグセツト”を行なう。

また、“主機運転中？”がYESとなれば、主機
P₁の起動を含む“台数変更後所定時間経過？”
のYESおよび、“２台運転中？”のNOを介して
温度センサT₁，T₂の検出々力に基づき、“温度差
大？”をチエツクし、これがYESのときには、
ステイタス・スイツチS₃の出力に応じて“バイパ
ス弁全閉所定時間以上継続？”をチエツクのう
え、これがYESであれば、“補機故障？”のNO
を前提として、補機P₂の運転を開始する“補機
フラグセツト”を行なう。

一方、“２台運転中？”のYESにおいては、温
度センサT₁，T₂の検出々力に基づき“温度差
小？”をチエツクし、これがYESとなれば、“補
機故障？”のNOを前提として“補機フラグリセ
ツト”を行ない、補機P₂の運転を停止する。

たゞし、“補機故障？”がYESであれば、“主
機故障？”のNOを介し、“主機フラグリセツト”
により主機P₁の運転を停止する。

このほか、“タイムスケジユール運転時間帯？”
がNOとなれば、“補機フラグリセツト”および
“主機フラグリセツト”により、主機P₁および補
機P₂の運転を停止する。

なお、主機P₁および補機P₂の故障有無は、主
機フラグおよび補機フラグの状況と、ステイタ
ス・スイツチS₁，S₂の状況との不一致により判断
するものとなつている。

以上の説明は、２台のポンプで説明したが、複
数台のポンプも同様な手法により温度差に応じて
運転を制御できることはあきらかである。

以上“ポンプ制御”を行なつてから、第６図に
おける“調節制御”を行なうが、この制御は、温
度センサT₁の検出々力に応じ、所定の演算を行
なつたうえ、給水Wfの温度が所定範囲内に保た
れる様、モータMV₁を制御して行なわれる。

このほか、“火災制御”が行なわれるものとな
つており、監視用の副制御器SCT₀から火災の情
報が与えられると、各空調機器の運転が停止され
るため、直ちに火災フラグをセツトし、割込処理
により主機P₁およびP₂の運転を停止のうえ、火
災終了の情報が与えられるまでこの状態を維持す
る。

したがつて、以上の各ルーチンが終了すれば、
各フラグの状況および制御量の状況に応じて最終
的な制御出力が決定され、第６図のとおり、デイ
ジタルデータ出力“DO送出”およびアナログデ
ータ出力“AO送出”により、実際の制御出力が
主機P₁および補機P₂の各ポンプならびにモータ
弁MV₁に対して送出されると共に、これらの決
定に関与するデータおよび制御状況のデータが、
副制御器SCT₁〜SCT_nにおいて編集されたうえ、
主制御器MCTと端末制御器TCT_xとの間におい
て送受信されるため、主制御器MCTにおいては
常に最新の制御状況を示すデータRAM_nへ格納
され、これを端末機器TEにより確認できる一方、
端末機器TEから与えられた最新のデータが端末
制御器TCT_xの可変メモリRAMtへ格納されるも
のとなる。

一方、タイムスケジユールと上下限監視および
レベル制御との連携により、全般的な省エネルギ
ーおよび制御状況に応じ、時間帯にしたがう局部
的なポンプの運転制御が所望の条件として確実に
行なうことができると共に、台数制御によつて
は、同様にタイムスケジユールとの関連に基づ
き、最大運転台数を最適に定めることができる。

なお、これらの制御状況は、設定器により現場
において変更自在であり、局部的条件に応じた制
御状況を任意に設定することができる。

たゞし、端末制御器TCT_xは、制御上の基礎デ
ータを可変メモリRAMtおよび書込メモリ
PROMへ格納しているため、主制御器MCT、副
制御器SCT₁〜SCT_nおよび各伝送路La，Lb₁〜
Lb_n中のいずれか、または、すべてに障害を生じ
ても、端末制御器TCT_x独自の動作により、各ポ
ンプおよびモータ弁に対する局部的な制御が支障
がなく行なわれる。

また、主制御器MCTと副制御器SCT₁〜SCT_n
との間は、共通の伝送路Laにより接続され、副
制御器SCT₁〜SCT_nと各端末制御器TCT₁₁〜
TCT_no，TCT_xとの間は、各個別の伝送路Lb₁〜
Lbmにより接続されるため、副制御器SCT₁〜
SCT_nを端末制御器TCT₁₁〜TCT_no，TCT_xの各
群毎に、これの近傍へ設置すれば、布線量および
布線工数の低減が実現すると共に、必要に応じて
端末制御器TCT_xおよび副制御器SCTを設ければ
よいため、全体としての構成変更が極めて容易と
なる。

なお、制御上の判断機能が端末制御器TCT_xへ
分散されているため、判断処理速度が向上し、制
御を円滑かつ速やかに行なうことができる。

このほか、各フローチヤートは、条件に応じて
適宜順序入れ替え、あるいは、不要のステツプを
省略してもよく、装置構成の規模によつては、副
制御器SCT₁〜SCT_nを省略することも任意であ
り、制御部としてプロセツサを用いず、各種論理
回路の組み合せによる専用の制御回路を用いても
同様である等、本発明は種々の変形が自在であ
る。

以上の説明により明らかなとおり、本発明によ
れば、分散された制御機能を集中的に管理してい
るため、全般的なデータの変更および制御状況の
監視が可能となり、かつ、障害発生の影響が局部
的に限定されると共に、布線量および布線工数の
低減が達成されるうえ、全構成の増設、変更等が
容易となり、かつ、ポンプを主体とする各種の局
部的な制御状況が円滑かつ速やかとなることによ
り、かつ各種用途の空調制御装置において顕著な
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示し、第１図は全構成の
ブロツク図、第２図は本発明による端末制御器と
外部との接続状況を示す構成図、第３図は主制御
器のブロツク図、第４図は副制御器のブロツク
図、第５図は端末制御器のブロツク図、第６図は
制御部による制御状況を示す総合的なフローチヤ
ート、第７図はタイムスケジユール制御のフロー
チヤート、第８図はレベル制御のフローチヤー
ト、第９図は上下限監視のフローチヤート、第１
０図はポンプ制御のフローチヤートである。 MCT……主制御器、TCT₁₁〜TCT_no，TCT_x
……端末制御器、P₁……主機、P₂……補機、T₁，
T₂……温度センサ、MV₁……モータ弁、S₁〜S₂
……ステイタス・スイツチ、Wf……給水、Wr…
…還水。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 端末機器と接続され該端末機器とのデータ送
   受を行なう主制御器と、該主制御器とデータ送受
   信を行ないかつ各種空調機器毎に局部的な制御を
   行なう端末制御器とからなる空調制御装置におい
   て、命令を格納した固定メモリと、データをアク
   セスする可変メモリと、時計機能と、該時計機能
   の計時時刻によりあらかじめ定められたタイムス
   ケジユールに基づき前記空調機に対して電源投入
   を許容する時間帯を定めるタイムスケジユール制
   御手段と、実測値が警報上限値以上および警報下
   限値以下のいずれかになつたとき警報送出を行な
   う上下限監視制御手段と、あらかじめ定められた
   前記タイムスケジユールに基づき空調用ポンプに
   対して電源投入を許容する時間帯を定めるタイム
   スケジユール制御手段と、自己の対象となる設備
   の重要度に応ずるデマンドレベルが与えられたコ
   マンドレベルよりも低位のとき前記ポンプの運転
   を停止するレベル制御手段と、複数台のポンプを
   負荷要求に合せて運転する台数制御手段と、送水
   の温度に応じて外部熱源水の弁開度を可変する調
   節制御手段と、必要に応じて接続される設定器の
   操作にしたがい前記可変メモリの内容表示および
   該可変メモリに対するデータの更新を行なう制御
   手段とを備えたことを特徴とする端末制御器。