(57)【要約】  【課題】  信号測定器等の特別な装置を用いなくとも，一般の作業者等がハンチングの一原因である設定角度の振れを直ちに認識できるバルブ用ポジショナ，及びそれを具備するバルブ駆動装置を提供すること。  【解決手段】  判断回路３においてバルブの設定角度の変動（振れ）を検出し，その検出結果を信号変化変換回路８により，ＬＥＤ（ａ〜ｃ）の点灯パターンに対応する点灯パターン信号信号に変換する。前記点灯パターン信号に従って，多色表示回路９により前記ＬＥＤ（ａ〜ｃ）の点灯制御を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入力されるバルブの設定角度に基づいて前記バルブの駆動用アクチュエータを制御するバルブ用ポジショナであって，
前記バルブの設定角度の変動を検出する設定角度変動検出手段と，
前記設定角度変動検出手段の検出結果を出力する変動状態出力手段と，を具備してなることを特徴とするバルブ用ポジショナ。
【請求項２】
前記設定角度変動検出手段が，前記設定角度の既定期間内の平均値と現状値との差に基づいて前記設定角度の変動を検出してなる請求項１に記載のバルブ用ポジショナ。
【請求項３】
前記変動状態出力手段が，一又は複数の発光手段の点灯状態を切り換えることにより前記バルブの設定角度の変動度合いを表示してなる請求項１又は２に記載のバルブ用ポジショナ。
【請求項４】
前記発光手段が複数の発光色を切り換え可能なＬＥＤであり，前記変動状態出力手段が前記ＬＥＤ各々の発光色及び発光有無を切り換えることにより，前記バルブの設定角度の変動度合いを表示してなる前記請求項３に記載のバルブ用ポジショナ。
【請求項５】
前記変動状態出力手段が，前記設定角度変動検出手段による検出結果の出力用と他の情報の出力用とのいずれかに切り換えられて兼用されるものである請求項１〜４のいずれかに記載のバルブ用ポジショナ。
【請求項６】
バルブを駆動するアクチュエータと，これを制御する請求項１〜５のいずれかに記載のバルブ用ポジショナと，を具備してなるバルブ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，バルブの動作角度を制御するバルブ用ポジショナ，及び，バルブの開閉駆動を行うバルブ駆動装置に係り，詳しくはバルブの目標角度である設定角度の変動を表示する手段に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バタフライバルブ等の回転式バルブ（以下，バルブ）の動作角度を制御するものとして，バルブ用ポジショナ（以下，ポジショナ）が広く用いられている。ポジショナは，バルブの開閉駆動を行うバルブ駆動装置に設けられるコントローラである。
図２は，従来例に係るバルブ用ポジショナＢ（以下，ポジショナＢ）を備えたバルブ駆動装置Ｙの概略構成を表すブロック図である。
図２に示すように，前記バルブ駆動装置Ｙは，バルブを駆動するモータ４とそのモータ４を制御するポジショナＢとを備えている。
前記モータ４は，不図示のバルブの駆動軸に連結されており，前記ポジショナＢは，前記モータ４の駆動を制御することによって前記バルブの開度（動作角度）を制御する。
前記ポジショナＢでは，外部の図示しない動作角度設定装置から前記バルブの設定角度（目標角度）に対応する設定信号が，設定値入力回路１を通じてＡ／Ｄ変換器２ａに入力されてデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された前記設定信号は，判断回路３に出力される。
一方，前記モータ４の出力軸に接続されている動作角度フィードバック信号発生器５により，現在のバルブの動作角度が検出され，その動作角度に応じた出力レベルの検出信号（以下，動作角度信号という）が，フィードバック入力回路６を通じて前記Ａ／Ｄ変換器２ａとは別のＡ／Ｄ変換器２ｂに入力されてデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された前記動作角度信号は，前記判断回路３に出力される。
【０００３】
前記判断回路３では，デジタル化された前記設定信号と前記動作角度信号から，それらの差分が算出される。そして，前記差分に応じた出力レベルの制御信号がモータ駆動回路７に出力され，該モータ駆動回路７により，前記差分を縮小するように前記モータ４の駆動トルクの制御（即ち，駆動電力の制御）が行われる。
前記差分と前記モータ４による前記バルブの駆動トルク（即ち，駆動電力）との対応関係は，予め前記モータ駆動回路７に一又は複数の制御パラメータとして設定（記憶）されている。例えば，前記モータ４の駆動制御方法としてＰＩＤ制御を用いる場合，前記バルブの駆動トルクＴと前記差分ｅとの関係は，次の（１）式で表すことができる。なお，Ｋｐ，Ｋｄ，Ｋｉが前記制御パラメータの一例である。
【数１】
2006038059.tif 000003
設定角度の変化に対する応答性や，設定角度に対するバルブ角度の収束性等は，前記制御パラメータの設定内容に左右されるため，バルブ制御装置の据付の時点で前記制御パラメータを適切に調整する作業が行われる。
【０００４】
ところで，上述のようなポジショナによるバルブ制御では，上述の設定パラメータに調整不備がある場合等に，前記バルブの角度が前記設定角度の近傍で振動して前記設定角度に収束しないハンチング現象が生じる。
従来，このようなバルブのハンチングを自動的に検出し，ハンチングが検出された時に警報を発する技術が，特許文献１及び特許文献２に示されている。また上述のような制御パラメータを，バルブ駆動装置の置かれた環境に応じて逐次変化させることにより，ハンチングの発生を未然に防ぐ技術が特許文献３に示されている。
ここで，ハンチングは，前記制御パラメータの調整不備の他，前記設定信号の出力の振れ，即ち，前記バルブの設定角度の振動によっても生じることが知られている。このハンチングは，前記設定信号が振れる（振動する）と，その設定角度に追従する形で前記モータ駆動回路７による制御出力が振動し，前記バルブの角度も振動する現象である。このような設定角度の振れに起因するハンチングは，比較的多く発生する。
従来，設定角度の振れは，例えば，図２に示す設定値入力回路１の入力端子等に信号測定器等を接続して確認していた。
【特許文献１】特開平１０−２５２９２６号公報
【特許文献２】特開平１０−２５２９２７号公報
【特許文献３】特開２００２−３１５３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，ハンチングが生じたときに，その原因が，制御パラメータの調整不良によるものか，設定信号の振れによるものかを判断することは，一般の作業者には難しいという問題点があった。さらに，信号測定器を用意できない，或いは信号測定器を扱えるものがいない場合には，ハンチングの原因を特定できず，適切な対応をとれないという問題点もあった。
また，特許文献１及び特許文献２に示される技術では，作業者はハンチングの発生を知ることができるが，その原因が，制御パラメータの調整不良によるものか，設定信号の振れによるものかを知ることができないという問題点があった。
さらに，特許文献３に示される技術では，前記設定角度の振動に起因するハンチングが生じた場合，異常な（振動する）設定角度に対応して制御パラメータの誤った調節がなされてしまうという問題点があった。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，信号測定器等の特別な装置を用いなくとも，一般の作業者等がハンチングの一原因である設定角度の振れを直ちに認識できるバルブ用ポジショナ及びそれを具備するバルブ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明は，バルブの設定角度の変動（振れ）を検出する機能，及びその検出結果の出力機能を備えたバルブ用ポジショナとして構成される。
これにより，作業者は前記設定角度の変動の発生を，信号測定器等を用いずとも容易に認識することが可能であり，ハンチングの原因が直ちに特定され，適切な対応が容易となる。
ここで，前記設定角度の検出は，既定の期間内における前記設定角度の平均値と現状値との差に基づいて行うことが一例として考えられる。これにより，演算負荷を抑えつつ，前記設定角度の一時的な変化（ステップ変化等）による誤検出を防止できる。もちろん，既定期間内における前記設定角度の分散や標準偏差等，他の指標に基づいて検出してもよい。
また，前記設定角度の変動の検出結果は，１又は複数の発光手段の点灯状態を切り換えることにより行うこと等が考えられる。例えば，複数の発光色が切り換え可能なＬＥＤの点灯状態により前記検出結果を出力するもの等である。これにより，作業者は前記設定角度の変動の発生を一見して容易に認識できる。
また，前記設定角度の変動を出力するための構成は，それ専用である必要はなく，他の情報を出力するための構成と兼用し，いずれを出力するかを切り換え可能としたものであってもよい。これにより，構成がシンプルとなる。
更に本発明は，バルブを開閉駆動するための電動アクチュエータと，これを制御する前記バルブ用ポジショナとを具備したバルブ駆動装置として捉えたものであってもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば，前記設定角度の変動が検出され，その検出結果が出力されるため，信号測定器等の特別な装置を用いなくとも，現場の作業者が前記設定角度の振れを容易に認識することが可能であり，ハンチングの原因を直ちに特定することが可能となる。
また，複数の発光色が切り換え可能なＬＥＤを用いて前記設定角度の変動の検出結果を出力すれば，各ＬＥＤの発光色及び発光の有無の組合せにより，前記設定角度の変動の度合いの詳細な情報を少ない部品構成で出力できる。
また，前記設定角度の変動を出力するための構成を，他の情報を出力するための構成と兼用して切り換え可能とすれば，装置全体の構成がシンプルとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施形態に係るバルブ用ポジショナＡを備えたバルブ駆動装置Ｘの概略構成を表すブロック図，図２は従来例に係るバルブ用ポジショナＢを備えたバルブ駆動装置Ｙの概略構成を表すブロック図である。尚，従来例と同一の構成に関しては同一の符号を用いるものとする。
【０００９】
図１に示される本発明の実施形態に係るバルブ用ポジショナＡ（以下，ポジショナＡ）を備えたバルブ駆動装置Ｘは，バルブ（不図示）の駆動軸に連結されたモータ４（バルブの駆動用アクチュエータの一例）と，その駆動を制御する前記ポジショナＡとを備え，前記モータ４の駆動を制御することにより，前記バルブの開度（動作角度）を制御するものである。
前記ポジショナＡは，従来例における前記ポジショナＢと同様，前記バルブの動作角度を設定する設定信号が入力される設定値入力回路１と，アナログ信号である前記設定信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２ａと，現在のバルブの動作角度を検出し，その動作角度に応じた信号レベルの動作角度信号（以下，検出信号という）を出力する動作角度フィードバック信号発生器５と，前記検出信号が入力されるフィードバック入力回路６と，アナログ信号である前記検出信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２ｂと，前記バルブを開閉駆動する前記モータ４と，デジタル信号に変換された前記設定信号と前記検出信号とを比較し，それらの偏差（差分）に対応した前記モータ４の制御信号を出力する判断回路３（設定角度変動検出手段の一例）と，前記制御信号（差分）に応じて前記（１）式に基づくＰＩＤ制御等により実際に前記モータ４の駆動制御を行うモータ駆動回路７とを備えている。前記モータ４の温度は不図示の温度センサにより常時検出されている。
更に，前記ポジショナＡは，前記判断回路３によって検出される前記設定信号の変動量（変動度合い）等の情報を表示（出力の一例）するのに用いられる３つのＬＥＤ（ａ〜ｃ）（発光手段の一例）と，前記設定信号の変動量（変動度合い）と前記ＬＥＤ（ａ〜ｃ）の点灯パターンとの対応関係を表す設定値入力変化テーブルが記憶されたＳＲＡＭ等の記憶手段である設定情報記憶部８ａを有し，前記設定信号の変動量（変動度合い）を前記ＬＥＤ（ａ〜ｃ）の点灯パターンを表す点灯パターン信号に変換する回路である信号変化変換回路８と，前記モータ４の温度検出値と前記ＬＥＤ（ａ〜ｃ）の点灯パターンとの対応関係を表す温度検出値入力変化テーブルが記憶されたＳＲＡＭ等の記憶手段である温度情報記憶部１１ａを有し，前記温度検出値を前記点灯パターン信号に変換する回路である温度情報変換回路１１と，前記点灯パターン信号に従って前記ＬＥＤ（ａ〜ｃ）の点灯制御を行う多色表示回路９と，後述するメンテナンスモードと通常モードとの切り換えを行う運転切り換え回路１０とを具備している。ここで，前記ＬＥＤ（ａ〜ｃ）（発光手段の一例）は，その発光色を赤，橙，緑の三色のいずれかに切り換え可能なものを用いている。
尚，本実施例では前記ＬＥＤ（ａ〜ｃ）と前記多色表示回路９とが，変動状態出力手段の一例として用いられている。
【００１０】
また，前記運転切り換え回路１０は，前記バルブ駆動装置Ｘの操作パネル等に設けられた不図示の切り換えスイッチに接続され，そのスイッチ操作に従って，通常モードとメンテナンスモードとの切り換えを行う。
ここで，通常モードとは，前記温度情報変換回路１１を作動させるとともに，その出力信号である前記点灯パターン信号に従って，前記多色表示回路９により，前記モータ４の温度情報（設定角度の変動量（変動度合い）の情報以外の，他の情報の一例）を前記ＬＥＤ（ａ〜ｃ）により表示するモードである。このとき，前記信号変化変換回路８は停止状態となるように，前記運転切り換え回路１０により切り換えられる。
一方，メンテナンスモードとは，前記信号変化変換回路８を作動させるとともに，その出力信号である前記点灯パターン信号に従って，前記多色表示回路９により，設定角度の変動量（変動度合い）を前記ＬＥＤ（ａ〜ｃ）により表示するモードである。このとき，前記温度情報変換回路１１は停止状態となるように，前記運転切り換え回路１０により切り換えられる。
このように，前記多色表示回路９及び前記ＬＥＤ（ａ〜ｃ）は，前記判断回路３による前記設定角度の変動量（変動度合い）の検出結果の表示用（出力用）と，前記モータ４の温度情報（他の情報の一例）の表示用とのいずれかに切り換えられて兼用されるものである。
【００１１】
前記ポジショナＡにおける前記モータ４の制御動作は，以下のように前記ポジショナＢの動作と同様である。
即ち，外部から前記バルブの設定角度に応じたレベルの設定信号が前記設定値入力回路１に入力されると，その設定信号は，前記Ａ／Ｄ変換器２ａによりデジタル化されて前記判断回路３に入力される。
一方，前記動作角度フィードバック信号発生器５により検出された前記モータ４の動作角度に対応した動作角度信号は，前記フィードバック入力回路６を通じて前記Ａ／Ｄ変換器２ｂに入力され，デジタル化されて前記判断回路３に入力される。
さらに，前記判断回路３により，デジタル化された前記設定信号及び前記動作角度信号の差分に応じたモータ制御信号が前記モータ駆動回路７に出力され，その差分を縮小するように前記モータ駆動回路７によって前記モータ４の駆動制御が行われる。このように，前記ポジショナＡは，前記バルブの設定角度に基づいて前記モータ４（バルブの駆動用アクチュエータの一例）を制御するものである。
【００１２】
前述したように，前記設定信号は，それを出力する外部機器の異常等により変動する場合があり，その場合，前記判断回路３及び前記モータ駆動回路７によって変動する前記設定角度に追従するよう前記モータ４の駆動制御が行われるため，前記バルブの動作角度も振動してハンチングが生じる。
本実施形態に係るポジショナＡでは，ハンチングが生じている場合，前記運動切り換え回路１０に接続された前記切り換えスイッチの操作によって前記メンテナンスモードへ切り換えれば，前記判断回路３により検出された前記設定角度の変動量（変動の度合い）を，前記ＬＥＤ（ａ〜ｃ）の表示によって確認することができる。
ここで，前記判断回路３による前記設定角度の変動（前記設定信号の変動）の検出，及び前記設定角度の変動量（変動度合い）の算出は以下のように行われる。
まず，前記判断回路３では，不図示のメモリに，前記Ａ／Ｄ変換器２ａから入力された設定角度の値が，常に最近の一定期間（既定の期間）分だけ時系列で記憶される。そして，前記判断回路３（設定角度変動検出手段の一例）により，最新の前記設定角度の値（現状値）と，前記メモリに記憶されている一定時間分の前記設定角度の平均値との差分が計算（検出）され，更に，前記平均値に対する前記差分の比率が計算される。以下，前記差分の比率が，前記設定角度の変動量（変動の度合い）として取り扱われる。この変動量の計算は，予め定められた時間ごとに最新のデータに基づいて行われる。
【００１３】
前記判断回路３により算出された前記設定角度の変動量（変動の度合い）は，デジタル信号として前記信号変化変換回路８に入力され，前記信号変化変換回路８により，前記設定値入力変化テーブルが参照された上で，前記ＬＥＤ（ａ〜ｃ）の点灯パターン信号に変換される。前記差分値と前記ＬＥＤ（ａ〜ｃ）の点灯パターンの関係を表す前記設定値入力変化テーブルの一例を次の表１に示す。本テーブルは，前記信号変化変換回路８における前記設定情報記憶部８ａに予め記憶されるものである。尚，前記ＬＥＤ（ａ〜ｃ）は，前述の如く赤，橙，青の三色の発光色の切り換えが可能なものである。
【表１】
2006038059.tif 000004
【００１４】
前記判断回路３（設定角度変動検出手段の一例）により検出された前記設定角度の変動量（変動の度合い）は，前記信号変化変換回路８により，上記の表に示される関係（前記設定値入力変化テーブル）に従って，前記ＬＥＤ（ａ〜ｃ）の点灯パターン信号に変換され，その信号が前記多色表示回路９に入力される。ここで，前記点灯パターン信号は，３つの前記ＬＥＤ（一又は複数の発光手段の一例），つまり，前記ＬＥＤ（ａ〜ｃ）各々の点灯の有無及びその発光色を切り換えるための信号である。さらに，前記多色表示回路９により，前記ＬＥＤの点灯パターン信号に従って前記ＬＥＤ（ａ〜ｃ）の点灯状態が制御され，これによって前記設定角度の変動量が表示される。なお，前記ＬＥＤ（ａ〜ｃ）及び前記多色表示回路９が変動状態出力手段の一例である。
例えば，前記設定角度の変動量０．５％である場合，前記ＬＥＤ（ａ，ｂ，ｃ）が「消灯，青，消灯」の点灯状態となる。これにより，作業者は容易に前記設定角度の変動を知覚することが可能である。
【実施例】
【００１５】
上述の実施形態では，複数のＬＥＤ（発光手段の一例）の点灯状態を切り換えることにより，前記バルブの設定角度の変動量（変動度合い）を表示（出力）する例について示したが，この他，外部装置に前記検出結果を表す信号を出力するインターフェースを設けたものや，前記検出結果を音声出力するもの等も考えられる。
また，前記設定角度の変動の出力手段として，ＬＥＤ等の発光手段を用いる場合，例えば，単色表示のＬＥＤを複数種類組み合わせて表示すること，より多色表示のＬＥＤを用いて表示すること，或いは１つのＬＥＤの点灯のパターンを変化させることなどにより，前記設定角度の変動状態を出力するものも考えられる。
【００１６】
また，上述の実施形態では，温度情報変換回路１１を設け，前記通常モードにおいては前記モータ４の温度情報を前記ＬＥＤ（ａ〜ｃ）に表示させていたが，別の情報を表示しても良い。例えば，バルブ駆動装置に何らかの異常が検知された際に，前記ＬＥＤ（ａ〜ｃ）を点灯させるものとすれば，前記ＬＥＤ（ａ〜ｃ）を異常情報の表示用と兼用することができる。また，前記通常モードを前記信号変化変換回路８及び前記多色表示回路９の休止状態とし，前記ＬＥＤ（ａ〜ｃ）を他の情報表示と兼用しない構成（専用）としても良い。
更に上述の実施形態では，前記運転切り換え回路１０により前記信号変化変換回路８の作動の有無及び前記多色表示回路９のモードが切り換えられ，必要時にのみ前記設定角度の変動を前記ＬＥＤに表示させていたが，前記運転切り換え回路１０を設けずに，常に前記設定角度の変動を前記ＬＥＤに表示させても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るバルブ用ポジショナＡを備えたバルブ駆動装置Ｘの概略構成を表すブロック図。
【図２】従来例に係るバルブ用ポジショナＢを備えたバルブ駆動装置Ｙの概略構成を表すブロック図。
【符号の説明】
【００１８】
Ａ…本発明の実施形態に係るバルブ用ポジショナ
Ｂ…従来例に係るバルブ用ポジショナ
Ｘ…本発明の実施形態に係るバルブ用ポジショナＡを備えたバルブ駆動装置
Ｙ…従来例に係るバルブ用ポジショナＢを備えたバルブ駆動装置
１…設定値入力回路
２ａ，２ｂ…Ａ／Ｄ変換器
３…判断回路
４…モータ
５…動作角度フィードバック信号発生器
６…フィードバック入力回路
７…モータ駆動回路
８…信号変化変換回路
９…多色表示回路
１０…運転切り換え回路
１１…温度情報変換回路
【図１】
2006038059.tif 000005
【図２】
2006038059.tif 000006