(57)【要約】      （修正有）【課題】調節計の行き過ぎ量、減衰比、整定時間の制御性評価を正面の表示バーで目視確認を可能とする。【解決手段】プロセスからの測定値信号を入力する入力部と、前記測定値信号に所定のPID演算を実行するPID制御演算部１４と、前記PID演算結果を操作出力信号としてプロセスの操作器に出力する出力部を有し、前記測定値信号と設定値信号をバーグラフ表示する調節計であって、前記測定値信号の変動量を算出する測定値変動算出手段２０と、前記測定値の変動量の出力からバーグラフ表示の輝度を変更するバー表示輝度設定部１９を設けたことを特徴とする調節計。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスからの測定値信号を入力する入力部と、
前記測定値信号に所定のPID演算を実行するPID制御演算部と、
前記PID演算結果を操作出力信号としてプロセスの操作器に出力する出力部を有し、前記測定値信号と設定値信号をバーグラフ表示する調節計であって、
前記測定値信号の変動量を算出する測定値変動算出手段と、前記測定値の変動量の出力からバーグラフ表示の輝度を変更するバー表示輝度設定部を設けたことを特徴とする調節計。
【請求項２】
請求項1において、
前記測定値変動量の最大値及び／又は最小値を表示することを特徴とする調節計。
【請求項３】
請求項1において、
前記測定値変動量の移動平均値及び／又は整定時間を表示することを特徴とする調節計。
【請求項４】
請求項1において、
設定値変動の場合には開始時の偏差符号から反転した時点から測定値の最大値、最小値を求めるため偏差符号反転出力をONにする偏差符号反転判定部を備えることを特徴とする調節計。
【請求項５】
前記請求項1において、
測定値変動量の出力を調節計の正面パネルのデジタル表示する調節計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロプロセッサを用いた調節計に関し、特に計器正面にて測定値の変化量を表示することにより、制御状態を容易に確認可能とする調節計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流量、圧力、温度などのプロセスを制御する調節計はプロセスのセンサからの信号である流量、温度、圧力信号の測定値が設定値となるように操作出力値を出力する。制御方式として、通常PID制御演算が使用され、設定値と測定値の差（偏差と呼ぶ）が無くなるように、操作出力を出力する。操作出力はプロセスの操作器に接続し、バルブの開度などを操作出力値に合わせて変更する。この結果として、流量、圧力、温度が変わり、プロセスのセンサからの信号である測定値が変わるフィードバックのループを構成する。調節計の正面には設定値表示用バー、測定値表示用バー、操作出力値表示用バーを設けてプロセスの状態を確認可能としている。制御状態の確認は設定値表示バーと測定値表示バーの指示値に差がないときは安定状態、差があるときは設定変更時、プロセスの立上げ時、外乱発生時などで過渡状態にあることを確認可能としている。また調節計は演算周期毎に測定値、設定値の入力処理を行い、次にPID制御演算を行い、操作出力値を出力する。これを演算周期毎に繰返し、設定値表示用バー、測定値表示用バー、操作出力値表示用バーの表示の更新を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平01-161504号公報
【特許文献２】特開平03-108001号公報
【特許文献３】特許02691241号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、表示バーは瞬時の状態で偏差がどれくらいかあるか、確認可能であるが、制御性の評価指標である行き過ぎ量（オーバーシュート量）、振幅減衰比は直接確認できないとういう欠点があった。この欠点を補うため、外部に記録計を用意し、測定値信号を接続し、測定値の変化を記録する必要があった。一般に流量、圧力プロセスは秒単位で変化し、温度プロセスは分から時間単位で変動するため、瞬時に変化する表示バーから確認することは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題に鑑み、本発明は以下の構成を備える。プロセスからの測定値信号を入力する入力部と、前記測定値信号に所定のPID演算を実行するPID制御演算部と、前記PID演算結果を操作出力信号としてプロセスの操作器に出力する出力部を有し、前記測定値信号と設定値信号をバーグラフ表示する調節計であって、前記測定値信号の変動量を算出する測定値変動算出手段と、前記測定値の変動量の出力からバーグラフ表示の輝度を変更するバー表示輝度設定部を設けたことを特徴とする調節計。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の調節計は、測定変動の開始を偏差の符号が変化した時点から開始することにより、最大値と設定値の指示で行き過ぎ量の確認、最大値と最小値と設定値から、減衰量を確認を可能とし、調節計のみで制御性を判定可能とする利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の調節計の一実施例を示す外観図。
【図２】設定値と測定値から制御制の評価の説明図。
【図３】本発明の調節計の内部構成図。
【図４】本発明の測定値変動算出手段の詳細に説明する構成図。
【図５】本発明のバー表示部の動作フローチャート。
【図６】本発明のバー表示部の動作フローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を用いて、本発明の一実施例を説明する。
【０００９】
図1は発明の調節計の一実施例を示す外観図を示す。図1において1はマイクロプロセッサを搭載した調節計本体で、例えば、プロセスの圧力伝送器（センサ）4から測定値信号を取り込み（入力し）、取込んだ信号に対してPID制御演算を行い、その結果を操作出力信号として操作器5へ出力する。調節計の正面パネル2は、制御状態表示時には測定値の移動平均値と最大値と最小値の間を輝度変更して表示する測定値表示バー6と設定値表示バー7と操作出力値表示バー8と測定値、設定値、測定値の最大値、測定値の最小値、整定時間をデジタル表示するデジタル1表示9とデジタル2表示10と表示データを切替えるデジタル表示選択キー24と設定値押ボタンスイッチ21と運転モード切替スイッチ22と操作出力押ボタンスイッチ23を備えている。調節計の側面パネル3は本体の側面にあり、パラメータデジタル表示11とパラメータ設定スイッチ25で測定値変動算出手段を実行するときの制御状態表示モード、測定時間、各種閾値など変動算出用のパラメータを設定する。
【００１０】
図2は設定値と測定値から制御制の評価の説明図を示す。図2（a）は設定値をステップ状に変化させたきの測定値の変化で行き過ぎ量（オーバシュート）が発生する場合を示し、測定値が設定値を越えた後（偏差信号の符号が反転した後）の一番目のPEAK1を最大値として算出する。次に測定値が変化し二番目のPEAK2を最小値として算出する。整定時間は測定値の変化を繰返した後、予めパラメータ設定した整定閾値内となった時間を算出する。また、本例では設定値が+方向に変化した場合であるが、-方向に変化した場合は一番目のピークは最小値となり、二番目のピークは最大値として算出する。図2（b）は設定値をステップ状に変化させたきの測定値の変化で測定値が設定値を越えないオーバシュートを発生しない場合を示し、最大値、最小値は算出せず、整定時間を算出する。図2（c）はプロセスの外乱などで設定値は変化していないが、測定値が変化する場合を示し、測定値変化後から一番目のPEAK1を最大値として算出し、次に測定値が変化し二番目のPEAK2を最小値として算出する。変化の方向で逆へ変化する場合は一番目のPEAK1が最小値、二番目のPEAK2が最大値として算出する。
【００１１】
図3は本発明の調節計の内部構成図を示す。アナログ入力信号を選択するマルチプレクサ12、アナログ入力信号をデジタル入力信号に変換するA/D変換部13、A/D変換部13からのデジタル入力信号を取り込んでプロセス制御に必要なPID演算を行うPID制御演算部14、第1図の正面パネル2の押しボタンスイッチ21、22、23、24と側面パネル3の押しボタンスイッチ25からの信号を取り込むデジタル入力部15、A/D変換部13からのテジタル入力信号の測定値信号（PV）を取り込み、PID制御演算部14からの偏差信号（DV）と設定値信号（SV）から測定値信号の最大値と最小値と移動平均値と整定時間を算出する測定値変動算出手段20と測定値変動算出手段20からの最大値と最小値と移動平均値で測定値表示バー6の測定値の表示輝度を変更し、また設定値表示バー7で設定値を表示するバー表示輝度設定部19、PID制御演算部14のPID演算結果の操作出力値をアナログ信号に変換するD/A変換部18、D/A変換部の出力信号を表示する操作出力値表示バー8、デジタル表示選択キー24で選択したデジタル表示データを格納する3個のデジタル表示部毎に独立した表示レジスタ16、デジタル表示データをデジタル1表示9とデジタル2表示10とパラメータデジタル表示11へ出力表示するデジタル表示部17で構成する。
【００１２】
図4は測定値変動算出手段の詳細に説明する構成図を示す。予めパラメータ選択で指定した入力選択に従い、偏差信号DVと測定値信号PVを切替えるための判定入力信号選択スイッチ20aとノイズ信号などによる不要な測定値変動算出の開始を防止するため、選択された入力信号の絶対値が開始閾値を越えたときに測定値変動算出の開始信号を出力する開始判定部20bと開始信号を受けて、信号を保持し、実行信号のONを出力するフリップ・フロップ部20cと設定値変化によるものか、外乱によるものかを判定するため、設定値信号SVの絶対値が変化閾値を越えた時に信号をON出力する設定値変化判定部20gと実行信号のONを受けて測定値変動算出手段の開始時の偏差を保持する開始時偏差保持機能部20fと設定値変化判定部20gのON出力を受け、設定値変動の場合には開始時の偏差符号から反転した時点から測定値の最大値、最小値を求めるため偏差符号反転出力をONにする偏差符号反転判定部20iと設定値変動でない場合は、偏差の符号反転を待たずに測定値の最大値、最小値を求めるための設定値変化判定部20gの出力の反転をとるためのNOT20hとNOT出力と偏差符号反転の出力の論理和を行うOR部20jとOR部20jの出力信号と実行信号の論理積を行い最大値/最小値入力切替え信号出力するAND部20kと最大値、最小値演算の入力信号を実行しないときは最大値/最小値入力切替え信号により設定値信号SV固定とするスイッチ20Lとスイッチ20nと「IF測定値>最大値then最大値=測定値」で最大値を出力する最大値演算機能部20mと「IF測定値<最小値then最小値=測定値」で最小値を出力する最小値演算機能部20oと「PV（移動平均）=（PV（n）+PV（n-1）+…+PV（n-i））/i」で測定値の移動平均値を出力する移動平均演算機能部20pと実行信号のONを受けて計時信号を出力する計時機能部20dと偏差信号の絶対値が整定閾値より小さい場合、整定信号をON出力する整定判定部20qと整定信号のONの立ち上りでワンショット信号を出力するワンショット20rとこれを受けて計時信号を整定時間とし保持出力する整定時間保持機能部20sと計時時間が予め設定した測定時間を越えた場合、終了信号を出力し、フリップ・フロップ20cをリセットし、実行信号をOFFとする構成からなる。
【００１３】
図5にバー表示輝度設定部19の動作フロー図を示す。測定値バー表示は測定値信号PVから測定値バーのドット位置を「PVDOT=（測定値/PVスパン）×n」を求める。Nは測定値バーのドット数で通常101ドット、51ドットのものを用いる。PVスパンは測定値の目盛範囲を示す。次に最大値は設定値かの判定を行い、設定値の場合は測定値変動算出を実行していないため、「PVMAX=PVDOT」とする。設定値以外のときは「PVMAX=（最大値/PVスパン）×n」とし最大値ドット位置を求める。次に最小値は設定値かの判定を行い、設定値の場合は「PVMIN=PVDOT+1」とし、設定値以外のときは「PVMIN=（最小値/PVスパン）×n」とし最小値ドット位置を求める。次に測定値の移動平均値のドット位置を「PVAVE=（移動平均値/PVスパン）×n」とし求める。次にドットの0点から輝度を設定するため、ドットカウントI=0とする。次に測定変動算出を行う制御状態表示かの判定を行い、通常表示の場合はドットカウントIがPVDOTまで輝度を1（通常点灯）とし、PVDOTを越えた場合は輝度0（消灯）として測定値バーを表示する。制御状態表示の場合はドットカウントIが移動平均値のドット位置PVAVEかの判定を行い、PVAVEの場合は輝度を1（通常点灯）とする。次にドットカウントか最小値ドット位置より小さいかの判定を行い、小さい場合は輝度を1（通常点灯）とする。次にドットカウントIが最大値ドット位置PVMAXより小さいかの判定を行い、小さい場合は輝度を1/2（半点灯）とする。これにより、最小値と最大値間のドットは半点灯を行うことができる。最大値ドット位置より大きい場合は輝度を0（消灯）とする。次に測定値表示バーの輝度を設定に合わせて変更する。これをドットカウントのnまで繰返し、測定値表示バーの表示を行う。図6は図5つづきで設定値バー表示の動作フロー図を示す。設定値バー表示は設定値信号SVから設定値バーのドット位置を「SVDOT=（設定値/SVスパン）×n」を求める。次にドットの0点から輝度を設定するため、ドットカウントI=0とする。ドットカウントIがSVDOTまで輝度を1（通常点灯）とし、SVDOTを越えた場合は輝度0（消灯）として設定値バーを表示する。
【００１４】
次に設定値表示バーの輝度を設定に合わせて変更する。これをドットカウントのnまで繰返し、設定値表示バーの表示を行う。
【符号の説明】
【００１５】
１……調節計本体
２……正面パネル
３……側面パネル（本体内部の構成）
４……圧力伝送器（センサ）
５……操作器
６……測定値表示バー
７……設定値表示バー
８……操作出力値表示バー
９……デジタル１表示
１０……デジタル2表示
１１……パラメータデジタル表示
１２……マルチプレクサ
１３……A/D変換部
１４……PID制御演算部
１５……デジタル入力部
１６……表示レジスタ
１７……デジタル表示部
１８……D/A変換部
１９……バー表示輝度設定部
２０……測定値変動算出手段
２１……設定値押ボタンスイッチ
２２……運転モード切替スイッチ
２３……操作出力押ボタンスイッチ
２４……デジタル表示選択キー
２５……パラメータ設定スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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