(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
警報チェック機能を有した位置型ＰＩＤアルゴリズムを用い、所定の周期にてサンプリングされた入力値を導入してエラー発生の有無を検出するディジタル制御装置のエラー出力方法において、
前記警報チェック機能で読み込んだ入力値のエラーの有無を判断し、エラー発生時には内部で保持するエラーバッファにエラーをセットすると共に、このエラーバッファにエラー情報を予め定められた時間保持するためのカウントタイマが不動作の時にはエラー保持時間をソフトウェアにて設定し、かつ前記タイマ動作時には経過時間をカウントするエラー検出手段（Ｓ３，４，１２，１３）と、
このエラー検出手段におけるタイマの動作有無を判断し、タイマ動作中は内部保持のエラーバッファをクリアし、タイムアップ時には外部に出力するためのエラーエリアにエラーをセットして内部保持のエラーバッファをクリアするエラーバッファ処理手段（Ｓ１４，１５，１６）と、
前記エラー検出手段でエラー無しとの判断時には、内部保持機能でエラー情報保持時に内部保持のエラーバッファをクリアし、内部保持機能でエラー情報がなかった場合には外部出力エラーエリア及び内部で保持するエラーバッファをそれぞれクリアし、かつ待ち時間カウント用のタイマをクリアした後、前記位置型ＰＩＤアルゴリズムを用いて出力値をカウントする出力値カウント手段（Ｓ５，６，７及びＳ１６）と、
この出力値カウント手段のエラーチェックを実行し、エラー発生時には前記エラー検出手段に送出して内部保持エラーバッファにエラーをセットし、エラー無し時にチェック信号を出力する出力警報処理手段（Ｓ８，９）とを設け、
エラー発生時でも所定時間外部に出力しないよう制御することを特徴としたＰＩＤモジュールエラー出力方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＰＩＤモジュールエラー出力方法に係り、特にプラント運転システムで用いるディジタル計装制御システムのＰＩＤアルゴリズムを用いたディジタルコントローラ制御警報チェックに用いて有効なＰＩＤモジュールエラー出力方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタルコントローラの基本的な動作は、発信器から送られてくる電圧や電流などのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器で数値に変換し、この情報を基に制御演算を行って弁開度を決め、操作端に信号を送出する。
【０００３】
通常、操作端はアナログ信号で駆動されるものが多いため、演算結果のディジタル量は、Ｄ／Ａ変換器により再びアナログ信号に変換され出力される。
【０００４】
結局ディジタルコントローラの動作は、温度や流量などのプロセス変数を読み込み目標値と比較し、両者が一致するように弁開度を決めるものである。
【０００５】
この場合、一般にＰＩＤ（比例＋積分＋微分）制御方式が用いられる。以下にＰＩＤ制御式を示す。
【０００６】
【数１】
0003588895.tif 000002
【０００７】
ここで、ＭＶは操作量、ｅは偏差、Ｋｐは比例ゲイン、Ｔｉは積分時間、ＴＤは微分時間、ＭＶ０は操作量の初期値である。
【０００８】
式（１）で表されるＰＩＤ演算式をディジタルコントローラで演算する場合、サンプリング周期τ毎の各データを用いることになる。現時点をｎτ（ｎは整数）とすれば、１つ前は（ｎ−１）τとなり、サフィクスｎ、（ｎ−１）で各時点を表すものとすれば、ＰＶｎは現時点の測定チェック（ＰＶ）、ＰＶ（ｎ−１）は前回サンプリング周期時点のＰＶとなる。また上記の記号を用いると、偏差は次のようになる。
【０００９】
【数２】
ｅｎ＝Ｓｎ−ＰＶｎ  …（２）
（２）式をもとに（１）式をサンプリング周期を用いてディジタル的に計算する式に変換すると次のようになる。
【００１０】
【数３】
0003588895.tif 000003
【００１１】
上記式（３）を位置型アルゴリズムと呼び、偏差がステップ状に変化した時の操作量の例を図２と図３に示す。
【００１２】
位置型アルゴリズムを用いた一般的な警報チェック機能としては、次のような種々な機能がある。すなわち、測定値チェック（ＰＶ）機能では、測定値に上限値と下限値を設定した場合はエラーを検出し、エラー情報はプリントアウト又はデータと保存するとともに、次回の出力値が上限値と下限値をオーバした場合はエラーをクリアする。
【００１３】
出力値チェック（ＭＶ）機能においては、出力値に上限値と下限値を設定し、出力値が設定値をオーバした場合はエラーを検出し、エラー情報はプリントアウト又はデータとして保存するとともに、次回の出力値が上限値と下限値をオーバしなかった場合はエラーをクリアする。
【００１４】
偏差チェック（ＤＸ）機能では、ＰＶ値とＳＶ値の差分値の限界値を設定しオーバした場合はエラーを検出し、エラー情報はプリントアウト又はデータとして保存するとともに、次回のＰＶ値とＳＶ値の差分値が限界をオーバしなかった場合はエラーをクリアする。
【００１５】
測定値変化率チェック機能においては、ＰＶ値と前回ＰＶ値との差分値を設定しオーバした場合はエラーを検出し、エラー情報はプリントアウト又はデータとして保存するとともに、次回のＰＶ値と前回ＰＶ値との差分値が限界をオーバした場合はエラーをクリアする。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
位置型ＰＩＤアルゴリズムを用いたディジタルコントローラは、図２と図３から明らかなように入力ｅが大きく変化すると、出力ＭＶも大きく値が変化する。特に微分項が大きくなり警報チェック機能の出力値チェック機能にかかる場合が多々ある。このようなシステムではエラーを検出するとエラー情報をプリントしたり、エラーデータを保存しているため１サンプリング間で微分項の値が大きく変化することによるエラーがあった場合、エラーが頻発する可能性がある。
【００１７】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的はエラー発生の頻発を緩和することが出来るとともに、エラーの復帰を即座に出力できるＰＩＤモジュールエラー出力方法を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、警報チェック機能を有した位置型ＰＩＤアルゴリズムを用い、所定の周期にてサンプリングされた入力値を導入してエラー発生の有無を検出するディジタル制御装置のエラー出力方法において、
前記警報チェック機能で読み込んだ入力値のエラーの有無を判断し、エラー発生時には内部で保持するエラーバッファにエラーをセットすると共に、このエラーバッファにエラー情報を予め定められた時間保持するためのカウントタイマが不動作の時にはエラー保持時間をソフトウェアにて設定し、かつ前記タイマ動作時には経過時間をカウントするエラー検出手段（Ｓ３，４，１２，１３）と、
このエラー検出手段におけるタイマの動作有無を判断し、タイマ動作中は内部保持のエラーバッファをクリアし、タイムアップ時には外部に出力するためのエラーエリアにエラーをセットして内部保持のエラーバッファをクリアするエラーバッファ処理手段（Ｓ１４，１５，１６）と、
前記エラー検出手段でエラー無しとの判断時には、内部保持機能でエラー情報保持時に内部保持のエラーバッファをクリアし、内部保持機能でエラー情報がなかった場合には外部出力エラーエリア及び内部で保持するエラーバッファをそれぞれクリアし、かつ待ち時間カウント用のタイマをクリアした後、前記位置型ＰＩＤアルゴリズムを用いて出力値をカウントする出力値カウント手段（Ｓ５，６，７及びＳ１６）と、
この出力値カウント手段のエラーチェックを実行し、エラー発生時には前記エラー検出手段に送出して内部保持エラーバッファにエラーをセットし、エラー無し時にチェック信号を出力する出力警報処理手段（Ｓ８，９）とを設け、エラー発生時でも所定時間外部に出力しないよう制御することを特徴としたものであります。
【００１９】
また、本発明は、位置型ＰＩＤアルゴリズムを用いたディジタル制御装置のエラー出力方法において、入力値を読み込み該入力値のチェック処理を行うステップと、前記チェック処理を行うステップにおいてエラーを検出しているか否かを決めるエラー検出ステップと、前記エラー検出ステップでエラーを検出していれば、エラーをホールドしタイマカウンタを始動するステップと、エラーをホールドするタイマカウンタがカウントアップしているか否かを検出するステップと、前記タイマカウンタがタイムアップしていれば、外部に出力するエラーエリアにエラーをセットし、外部にエラーを出力するとともに、内部で保持するエラーバッファをクリアするステップと、前記エラー検出ステップにおいてエラーを検出していなければ、内部で保持していたエラー情報の有無を検出するステップ、および内部で保持していたエラーが無ければ、入力値に位置型ＰＩＤアルゴリズムを用いて出力値を計算し、出力値チェック処理を行うステップ、によって構成したことを特徴とする。
【００２０】
さらに、本発明は、位置型ＰＩＤアルゴリズムを用いたディジタル制御装置のエラー出力方法において、入力値を読み込み該入力値のチェック処理を行うステップと、前記チェック処理を行うステップにおいてエラーを検出しているか否かを決めるエラー検出ステップと、前記タイマカウンタがタイムアップしていれば、外部に出力するエラーエリアにエラーをセットし、外部にエラーを出力するとともに、内部で保持するエラーバッファをクリアするステップと、前記エラー検出
ステップにおいてエラーを検出していなければ、内部で保持していたエラー情報の有無を検出するステップ、および内部で保持していたエラーが無ければ、入力値に位置型ＰＩＤアルゴリズムを用いて出力値を計算し、出力値チェック処理を行うステップと、前記出力値チェック処理を行うステップにより出力値チェックを行った後に、エラーを検出しているか否かを判断する判断ステップ、およびエラーを検出していなければ、内部で保持していたエラー情報の有無を検出するステップによって構成したことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１を参照しながら説明する。
【００２２】
位置型ＰＩＤアルゴリズムを用いたディジタルコントローラにおける警報チェック機能でエラーが発生した場合、エラーが頻発しないためのアルゴリズムを図１のフローチャート形式で記述する。このアルゴリズムを用いることによってエラーが瞬時発生した場合、エラーを検出しない。
【００２３】
図１に示すように、ステップＳ１で、プログラム内部で保持するエラーバッファをクリアし、かつ外部に出力するエラーエリアをクリアするとともに、エラーを内部で保持するための時間を設定し、待ち時間をカウントするタイマをクリアする。次にステップＳ２に進み、発信器から入力値を読み込む。さらにステップＳ３に進み、入力値警報チェック処理を行う。
【００２４】
ステップＳ４で警報チェック機能がエラーを検出しているかどうかを判断する。エラーを検出していなければ（ＮＯ：否）、ステップＳ５に進み、内部で保持していたエラー情報の有無を調べる。
【００２５】
エラーの情報が無ければ（ＹＥＳ：正）、ステップＳ６に進む。
【００２６】
ステップＳ６では、外部に出力するエラーエリアをクリアし、内部で保持するエラーバッファをクリアするとともに、待ち時間をカウントするタイマをクリアする。次にステップＳ７に進み、入力値に位置型ＰＩＤアルゴリズムを用いて出力値を計算する。次にステップＳ８に進み出力値警報チェックを行うとともに、ステップＳ９で警報チェックエラーを検出しているか否かを判断する。ステップＳ９で警報チェックがエラーを検出していなければ（否）、ステップＳ１０に進み内部で保持していた情報がないかどうかを判断する。内部で保持していた情報が有れば（Ｎ０：否）、ステップＳ１１に進み、一定時間経過後サンプリング時間に到達後移動して、ステップＳ２に戻る。
【００２７】
ステップＳ４で警報チェック機能がエラーを検出していれば（ＹＥＳ：正）、ステップＳ１２に進み、内部で保持するエラーバッファにエラーをセットし、ステップ１３に進む。ステップ１３では、エラーバッファにセットされたエラー情報を一定時間保持するためのタイマカウンタが動作していなかった場合には、ソフトウェアでタイマカウンタを動作させ、エラー情報をエラーバッファ内に保持するためのカウントを開始する。また、タイマカウンタが動作していた場合には、直ちにカウントを開始する。
【００２８】
ステップＳ１４では、エラー発生時間が予め設定された時間以上経過したか否かを判断し、設定時間を経過してタイマカウンタがタイムアップしていなければ（ＮＯ：否）、ステップ１６に進んでエラーバッファをクリアするとともに、タイマカウンタがカウントアップしておれば（ＹＥＳ：正）、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、外部に出力するエラーエリアにエラーをセットし、外部にエラーを知らせるとともに、ステップ１６に移って内部で保持するエラーバッファをクリアして、ステップＳ１１に進む。
【００２９】
ステップＳ５において内部で保持していたエラー情報が有れば（ＮＯ：否）、ステップＳ１６に進み、内部で保持するエラーバッファをクリアして、ステップＳ１１に進み、一定時間経過後サンプリング時間に到達後移動する。
【００３０】
ステップＳ９において警報チェックがエラーを検出しておれば（ＹＥＳ：正）、ステップＳ１２に進み、ステップＳ１２からＳ９までの動作を繰り返す。また、ステップＳ１０において内部で保持していた情報が無ければ（ＹＥＳ：正）、ステップＳ１６に進み内部で保持するエラーバッファをクリアして、以後ステップＳ１１に進む。
【００３１】
上述の実施の形態によれば、エラーが発生しても、内部のエラーバッファでホールドする時間をユーザが設定できるので、例えば１０秒以上経ってもエラー状態か継続した場合に、エラー処理を行いたいときに即座にエラー処理ができるので、エラー発生条件を正確に設定でき、エラー発生に伴う処理を、エラー発生時に確実に実行できる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、上述の如くであって、エラーが発生しても、即座に、エラーを外部に出力することなく、一定時間エラーをホールドしその後、エラーを外部に出力するので、エラー発生の頻発を緩和することができる。また、エラーが発生し、そのエラーを内部のエラーバッファでホールドするタイマをユーザが設定できるので、警報チェック機能をユーザが設定した定周期で行うことが出来る。さらに、内部でエラーをホールドしている状態でエラー復帰した場合、内部のエラーバッファをクリアし、外部へエラーを出力することなく、エラーをクリアするので、エラーの復帰は即座に出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるＰＩＤモジュールエラー出力方法のアルゴリズムを示すフローチャート。
【図２】位置型アルゴリズムを用いた装置の時間−入力特性図。
【図３】位置型ＰＩＤ制御における出力波形図。
【符号の説明】
なし
【図１】
0003588895.tif 000004
【図２】
0003588895.tif 000005
【図３】
0003588895.tif 000006