(57)【要約】【課題】プロセス値を目標値に早期移行させるように電動弁を最適に自動制御し、更に電動弁の繰り返し動作を最小限にして電動弁の寿命を延ばすこと。【解決手段】弁開指令または弁閉指令の出力時間および停止時間を予め設定しておき、弁開度をインチング調整してプロセス値を目標値に合わせるように制御する電動弁の制御装置１において、弁開指令または弁閉指令の停止時間を一定とし、電動弁出力関数回路２０の出力により、目標値とプロセス値との偏差に応じて出力時間を連続的に変更可能にした。【選択図】図１
2011102621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス値と目標値との偏差が設定値以上になったことを検出し、動作信号を出力するコンパレータと、
前記コンパレータの動作信号を入力する第１のアンド回路と、
前記第１のアンド回路の出力信号を入力し、第１の所定時間後に出力を生じる第１のオンディレイタイマと、
この第１のオンディレイタイマの出力信号を第２の所定時間継続して出力する第１のワンショットタイマと、
この第１のワンショットタイマの出力の極性を反転して出力し前記第１のアンド回路に入力する第１のノット回路と、
前記コンパレータの動作信号を入力し第３の所定時間後に出力を生じる第２のオンディレイタイマと、
この第２のオンディレイタイマの出力信号を第４の所定時間継続して出力する第２のワンショットタイマと、
この第２のワンショットタイマの出力の極性を反転して出力する第２のノット回路と、
前記第２のノット回路の出力信号を入力するとともに、前記第１のアンド回路の出力信号を入力する第２のアンド回路と、
前記プロセス値と目標値との偏差が正負極性のうちの予定の極性であるか否かを判定する正負判定手段と、
前記正負判定手段が予定の極性と判定しているとき、前記第２のアンド回路の出力に基づいて前記電動弁に対して、パルス信号の弁閉指令を出力する第３のアンド回路およびパルス信号の弁開指令を出力する第４のアンド回路、
とから成る電動弁の制御装置において、
入力される前記偏差の大きさに対応して出力される時間信号を予め定めてある電動弁出力時間変更手段を設け、
前記第１のオンディレイタイマ、前記第１のワンショットタイマおよび前記第２のワンショットタイマの各設定時間を予め定めた固定値とし、前記第２のオンディレイタイマの設定時間を前記電動弁出力時間変更手段から出力される時間信号にしたことを特徴とする電動弁の制御装置。
【請求項２】
プロセス値と目標値との偏差が設定値以上になったことを検出し、動作信号を出力するコンパレータと、
前記コンパレータの動作信号を入力する第１のアンド回路と、
前記第１のアンド回路の出力信号を入力し、第１の所定時間後に出力を生じる第１のオンディレイタイマと、
この第１のオンディレイタイマの出力信号を第２の所定時間継続して出力する第１のワンショットタイマと、
この第１のワンショットタイマの出力の極性を反転して出力し前記第１のアンド回路に入力する第１のノット回路と、
前記コンパレータの動作信号を入力し第３の所定時間後に出力を生じる第２のオンディレイタイマと、
この第２のオンディレイタイマの出力信号を第４の所定時間継続して出力する第２のワンショットタイマと、
この第２のワンショットタイマの出力の極性を反転して出力する第２のノット回路と、
前記第２のノット回路の出力信号を入力するとともに、前記第１のアンド回路の出力信号を入力する第２のアンド回路と、
前記プロセス値と目標値との偏差が正負極性のうちの予定の極性であるか否かを判定する正負判定手段と、
前記正負判定手段が予定の極性と判定しているとき、前記第２のアンド回路の出力に基づいて前記電動弁に対して、パルス信号の弁閉指令を出力する第3のアンド回路およびパルス信号の弁開指令を出力する第４のアンド回路、
とから成る電動弁の制御装置において、
入力される前記偏差の大きさに対応して出力される時間信号を予め定めてある電動弁停止時間変更手段を設け、
前記第１のオンディレイタイマ、前記第１のワンショットタイマおよび前記第２のオンディレイタイマの各設定時間を予め定めた固定値とし、前記第２のワンショットタイマの設定時間を前記電動弁停止時間変更手段から出力される時間信号にしたことを特徴とする電動弁の制御装置。
【請求項３】
プロセス値と目標値との偏差が設定値以上になったことを検出し、動作信号を出力するコンパレータと、
前記コンパレータの動作信号を入力する第１のアンド回路と、
前記第１のアンド回路の出力信号を入力し、第１の所定時間後に出力を生じる第１のオンディレイタイマと、
この第１のオンディレイタイマの出力信号を第２の所定時間継続して出力する第１のワンショットタイマと、
この第１のワンショットタイマの出力の極性を反転して出力し前記第１のアンド回路に入力する第１のノット回路と、
前記コンパレータの動作信号を入力し第３の所定時間後に出力を生じる第２のオンディレイタイマと、
この第２のオンディレイタイマの出力信号を第４の所定時間継続して出力する第２のワンショットタイマと、
この第２のワンショットタイマの出力の極性を反転して出力する第２のノット回路と、
前記第２のノット回路の出力信号を入力するとともに、前記第１のアンド回路の出力信号を入力する第２のアンド回路と、
前記プロセス値と目標値との偏差が正負極性のうちの予定の極性であるか否かを判定する正負判定手段と、
前記正負判定手段が予定の極性と判定しているとき、前記第２のアンド回路の出力に基づいて前記電動弁に対して、パルス信号の弁閉指令を出力する第3のアンド回路およびパルス信号の弁開指令を出力する第４のアンド回路、
とから成る電動弁の制御装置において、
入力される前記偏差の大きさに対応して出力される時間信号を予め定めてある電動弁出力時間変更手段と、
周期を設定する信号出力器と、
周期から前記電動弁出力時間変更手段の時間信号を減算する減算器と、を備え、
前記第１のオンディレイタイマおよび前記第１のワンショットタイマの各設定時間を予め定めた固定値とし、前記第２のオンディレイタイマの設定時間を前記電動弁出力時間変更手段から出力される時間信号にし、さらに、前記減算器から出力される時間信号を前記第２のワンショットタイマの設定時間にしたことを特徴とする電動弁の制御装置。
【請求項４】
プロセス値と目標値との偏差が設定値以上になったことを検出し、動作信号を出力するコンパレータと、
前記コンパレータの動作信号を入力する第１のアンド回路と、
前記第１のアンド回路の出力信号を入力し、第１の所定時間後に出力を生じる第１のオンディレイタイマと、
この第１のオンディレイタイマの出力信号を第２の所定時間継続して出力する第１のワンショットタイマと、
この第１のワンショットタイマの出力の極性を反転して出力し前記第１のアンド回路に入力する第１のノット回路と、
前記コンパレータの動作信号を入力し第３の所定時間後に出力を生じる第２のオンディレイタイマと、
この第２のオンディレイタイマの出力信号を第４の所定時間継続して出力する第２のワンショットタイマと、
この第２のワンショットタイマの出力の極性を反転して出力する第２のノット回路と、
前記第２のノット回路の出力信号を入力するとともに、前記第１のアンド回路の出力信号を入力する第２のアンド回路と、
前記プロセス値と目標値との偏差が正負極性のうちの予定の極性であるか否かを判定する正負判定手段と、
前記正負判定手段が予定の極性と判定しているとき、前記第２のアンド回路の出力に基づいて前記電動弁に対して、パルス信号の弁閉指令を出力する第３のアンド回路およびパルス信号の弁開指令を出力する第４のアンド回路、
とから成る電動弁の制御装置において、
入力される前記偏差の大きさに対応して出力される時間信号を予め定めてある電動弁出力時間変更手段および電動弁停止時間変更手段を設け、
前記第１のオンディレイタイマおよび前記第１のワンショットタイマの各設定時間を予め定めた固定値とし、
前記第２のオンディレイタイマの設定時間を前記電動弁出力時間変更手段から出力される時間信号にし、さらに、前記電動弁停止時間変更手段から出力される時間信号を前記第２のワンショットタイマの設定時間にしたことを特徴とする電動弁の制御装置。
【請求項５】
プロセス値と目標値との偏差が設定値以上になったことを検出し、動作信号を出力するコンパレータと、
前記コンパレータの動作信号を入力する第１のアンド回路と、
前記第１のアンド回路の出力信号を入力し、第１の所定時間後に出力を生じるオンディレイタイマと、
このオンディレイタイマの出力信号を第２の所定時間継続して出力するワンショットタイマと、
このワンショットタイマの出力の極性を反転して出力し前記第１のアンド回路に入力するノット回路と、
前記プロセス値と目標値との偏差が正負極性のうちの予定の極性であるか否かを判定する正負判定手段と、
前記正負判定手段が予定の極性と判定しているとき、前記第１のアンド回路の出力に基づいて前記電動弁に対して、パルス信号の弁閉指令を出力する第２のアンド回路およびパルス信号の弁開指令を出力する第３のアンド回路、
とから成る電動弁の制御装置において、
入力される前記偏差の大きさに対応して出力される時間信号を予め定めてある電動弁出力時間変更手段を設け、
前記ワンショットタイマの設定時間を予め定めた固定値とし、前記第１のオンディレイタイマの設定時間を前記電動弁出力時間変更手段から出力される時間信号にしたことを特徴とする電動弁の制御装置。
【請求項６】
プロセス値と目標値との偏差が設定値以上になったことを検出し、動作信号を出力するコンパレータと、
前記コンパレータの動作信号を入力する第１のアンド回路と、
前記第１のアンド回路の出力信号を入力し、第１の所定時間後に出力を生じるオンディレイタイマと、
このオンディレイタイマの出力信号を第２の所定時間継続して出力するワンショットタイマと、
このワンショットタイマの出力の極性を反転して出力し前記第１のアンド回路に入力するノット回路と、
前記プロセス値と目標値との偏差が正負極性のうちの予定の極性であるか否かを判定する正負判定手段と、
前記正負判定手段が予定の極性と判定しているとき、前記第１のアンド回路の出力に基づいて前記電動弁に対して、パルス信号の弁閉指令を出力する第２のアンド回路およびパルス信号の弁開指令を出力する第３のアンド回路、
とから成る電動弁の制御装置において、
入力される前記偏差の大きさに対応して出力される時間信号を予め定めてある電動弁停止時間変更手段を設け、
前記オンディレイタイマの設定時間を予め定めた固定値とし、前記ワンショットタイマの設定時間を前記電動弁停止時間変更手段から出力される時間信号にしたことを特徴とする電動弁の制御装置。
【請求項７】
プロセス値と目標値との偏差が設定値以上になったことを検出し、動作信号を出力するコンパレータと、
前記コンパレータの動作信号を入力する第１のアンド回路と、
前記第１のアンド回路の出力信号を入力し、第１の所定時間後に出力を生じるオンディレイタイマと、
このオンディレイタイマの出力信号を第２の所定時間継続して出力するワンショットタイマと、
このワンショットタイマの出力の極性を反転して出力し前記第１のアンド回路に入力するノット回路と、
前記プロセス値と目標値との偏差が正負極性のうちの予定の極性であるか否かを判定する正負判定手段と、
前記正負判定手段が予定の極性と判定しているとき、前記第１のアンド回路の出力に基づいて前記電動弁に対して、パルス信号の弁閉指令を出力する第２のアンド回路およびパルス信号の弁開指令を出力する第３のアンド回路、
とから成る電動弁の制御装置において、
入力される前記偏差の大きさに対応して出力される時間信号を予め定めてある電動弁出力時間変更手段と、
周期を設定する信号出力器と、
周期から前記電動弁出力時間変更手段の時間信号を減算する減算器と、を備え、
前記オンディレイタイマの設定時間を前記電動弁出力時間変更手段から出力される時間信号にし、さらに、前記減算器から出力される時間信号を前記ワンショットタイマの設定時間にしたことを特徴とする電動弁の制御装置。
【請求項８】
プロセス値と目標値との偏差が設定値以上になったことを検出し、動作信号を出力するコンパレータと、
前記コンパレータの動作信号を入力する第１のアンド回路と、
前記第１のアンド回路の出力信号を入力し、第１の所定時間後に出力を生じるオンディレイタイマと、
このオンディレイタイマの出力信号を第２の所定時間継続して出力するワンショットタイマと、
このワンショットタイマの出力の極性を反転して出力し前記第１のアンド回路に入力するノット回路と、
前記プロセス値と目標値との偏差が正負極性のうちの予定の極性であるか否かを判定する正負判定手段と、
前記正負判定手段が予定の極性と判定しているとき、前記第１のアンド回路の出力に基づいて前記電動弁に対して、パルス信号の弁閉指令を出力する第２のアンド回路およびパルス信号の弁開指令を出力する第３のアンド回路、
とから成る電動弁の制御装置において、
入力される前記偏差の大きさに対応して出力される時間信号を予め定めてある電動弁出力時間変更手段および電動弁停止時間変更手段を設け、
前記オンディレイタイマの設定時間を前記電動弁出力時間変更手段から出力される時間信号にし、さらに、前記電動弁停止時間変更手段から出力される時間信号を前記ワンショットタイマの設定時間にしたことを特徴とする電動弁の制御装置。
【請求項９】
プロセス値と目標値との偏差が上限設定値を超えたとき動作信号を出力する上限コンパレータおよび前記偏差が下限設定値を超えたとき動作信号を出力する下限コンパレータと、
これら上限コンパレータあるいは下限コンパレータの動作信号を入力する第１のアンド回路と、
前記第１のアンド回路の出力信号を入力し、第１の所定時間後に出力を生じる第１のオンディレイタイマと、
この第１のオンディレイタイマの出力信号を第２の所定時間継続して出力する第１のワンショットタイマと、
この第１のワンショットタイマの出力の極性を反転して出力し前記第１のアンド回路に入力する第１のノット回路と、
前記上限コンパレータあるいは下限コンパレータの動作信号を入力し第３の所定時間後に出力を生じる第２のオンディレイタイマと、
この第２のオンディレイタイマの出力信号を第４の所定時間継続して出力する第２のワンショットタイマと、
この第２のワンショットタイマの出力の極性を反転して出力する第２のノット回路と、
前記第２のノット回路の出力信号を入力するとともに、前記第１のアンド回路の出力信号を入力する第２のアンド回路と、
前記上限コンパレータの出力信号および前記第２のアンド回路の出力信号のアンド条件に基づいて前記電動弁に対してパルス信号の弁閉指令を出力する第３のアンド回路、前記下限コンパレータの出力信号および前記第２のアンド回路の出力信号のアンド条件に基づいて前記電動弁に対してパルス信号の弁開指令を出力する第４のアンド回路から成る電動弁の制御装置において、
入力される前記偏差の大きさに対応して出力される時間信号を予め定めてある電動弁出力時間変更手段および電動弁停止時間変更手段を設け、
前記第２のオンディレイタイマの設定時間を前記電動弁出力時間変更手段から出力される時間信号にし、さらに、前記電動弁停止時間変更手段から出力される時間信号を前記第２のワンショットタイマの設定時間にしたことを特徴とする電動弁の制御装置。
【請求項１０】
前記プロセス値と目標値との偏差が前記上限コンパレータおよび下限コンパレータで定めた範囲内にある状態で、前記プロセス値の変化率が予定値よりも大になった時、当該プロセス値の変化率に応じて電動弁に対してパルス信号の弁閉指令または弁開指令を出力する回路を備えたことを特徴とする請求項９記載の電動弁の制御装置。
【請求項１１】
前記プロセス値の変化率の大きさに応じて時間信号を出力する電動弁変化率対応関数回路を備え、当該電動弁変化率対応関数回路から出力された時間信号を、前記電動弁出力時間変更手段より出力される時間信号に加算し、前記電動弁停止時間変更手段より出力される時間信号から減算することを特徴とする請求項９または１０に記載の電動弁の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁開度をインチング調整してプロセス値を目標値に合わせるように制御する電動弁の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電プラント等に設置される電動弁は、空気式調節制御弁の前後の配管に設けられて系統間を仕切る役割を持ち、例えば、発電プラントの起動時に開弁し、停止時に閉弁するという一過性動作を行うようにもっぱら使用されていた。しかし近年、電動弁の制御性能が向上したことに伴い、空気式調節制御弁が行っているプロセス調整制御に近い、複雑な動作・機能にも対応可能になってきた（例えば、特許文献１または２参照）。
【０００３】
図１８は、特許文献１に記載されている、火力発電所の補助蒸気供給管に設けられている［止め弁」の「止め弁制御装置」に相当する電動弁の弁開度制御装置の回路図である。
図１８において、１０３は、火力発電所に設置された補助蒸気供給管（単に、配管と呼称する）であり、この配管１０３に流れる補助蒸気の圧力は圧力計１０２によって計測され、プロセス値１０２Ｓとして電動弁の制御装置１に取り込まれる。この電動弁の制御装置１は、目標値２Ｓとプロセス値１０２Ｓとの偏差が予め定めてある条件になったとき、電動弁１０１に対して電動弁閉指令ａまたは電動弁開指令ｂを出して弁開度の調節、いわゆるインチング操作ができるように構成されている。
【０００４】
なお、計測対象によっては、目標値２Ｓとプロセス値１０２Ｓとの偏差が目標値２Ｓの上限以上になった時に電動弁閉指令ａを出力し、下限以下になった時に電動弁開指令ｂを出力するようにしたシステムを構築する場合と、偏差が下限以下になった時に電動弁閉指令ａを出力し、目標値２Ｓの上限以上になった時に電動弁開指令ｂを出力するようにした逆のシステム（以後、これをリバース・アクションと呼ぶ）を構築する場合とがあるが、本発明では、後述する正負判定器８の設定如何によっていずれの場合にも適応することができるように構成されている。
【０００５】
更に、電動弁の制御装置１の内部を具体的に説明する。
図１８において、２は予め目標値２Ｓを設定してある信号出力器であり、３はこの目標値２Ｓと計測器１０２によって計測されたプロセス信号１０２Ｓとの偏差ｘを演算する減算器（Δと表記）である。減算器３から出力された偏差ｘは絶対値算出器（|ｘ|と表記）４に入力され、ここで絶対値|ｘ|に変換される。そして、偏差の絶対値|ｘ|は上限コンパレータ（H/と表記）５に入力される。
【０００６】
上限コンパレータ５は、入力した絶対値|ｘ|が設定値Ｈ以上になると、論理出力「１」を第１のアンド回路９の一方の入力端子に出力する。この第１のアンド回路９は、自己の出力信号を第１のオンディレイタイマ（DIと表記）１６、第１のワンショットタイマ（POと表記）６、第１のノット回路７を順次経て他方の入力端子に入力するように構成されている。そして、第１のアンド回路９からオン信号（論理値「１」）が出力された場合、オンディレイタイマ１６で設定時間ｔ１分だけ動作時間が遅延されてワンショットタイマ６に入力され、ここで設定された時間ｔ２分だけオン信号（論理値「１」）を出力する。
【０００７】
第１のノット回路７は、この第１のワンショットタイマ６から入力した信号の論理値（「１」または「０」）の極性を反転して出力するので、ワンショットタイマ６から出力された信号がオン信号（論理値「１」）の場合はオフ信号（論理値「０」）を、逆にオフ信号（論理値「０」）の場合はオン信号（論理値「１」）を第１のアンド回路９の他方の入力端子に入力する。このアンド回路９の出力信号は、後述する第２のアンド回路２４の一方の入力端子に入力されるようになっている。
【０００８】
また、前記上限コンパレータ５の出力信号は、第２のオンディレイタイマ（DIと表記）２５、第２のワンショットタイマ（POと表記）２３および第２のノット回路４２を順次経て第２のアンド回路２４の他方の入力端子に入力されるように構成されている。
【０００９】
ここで、第２のオンディレイタイマ２５の設定時間をｔ３とし、第２のワンショットタイマ２３の設定時間をｔ４とすると、前記第１のアンド回路９からオン信号（論理値「１」）が出力されているときに、上限コンパレータ５からオン信号（論理値「１」）が出力されると、第２のオンディレイタイマ２５により設定時間ｔ３分だけ遅延出力された信号は、第２のワンショットタイマ２３に入力されて設定時間ｔ４分だけオン信号（論理値「１」）を出力する。
【００１０】
第２のノット回路４２は、前段の第２のワンショットタイマ２３から出力された信号の論理値の極性を反転して出力するので、第２のワンショットタイマ２３から出力された出力信号がオン信号（論理値「１」）の場合はオフ信号（論理値「０」）を第２のアンド回路２４の他方の入力端子に入力し、逆にオフ信号（論理値「０」）の場合はオン信号（論理値「１」）を第２のアンド回路２４の他方の入力端子に入力する。
【００１１】
この第２のアンド回路２４の出力信号は、後述する第３のアンド回路１４の一方の入力端子と、後述する第４のアンド回路１５の一方の入力端子とにそれぞれ入力されるようになっている。
【００１２】
一方、前記減算器３から出力されたプロセス値１０２Ｓの偏差ｘは正負判定器（＋/−と表記）８に入力され、この正負判定器８の出力は第３のアンド回路１４の他方の入力端子に入力するように構成されている。しかし、第４のアンド回路１５の他方の入力端子は、正負判定器８の出力を第３のノット回路１３を経て入力するように構成されている。
【００１３】
前述した正負判定器８は、入力信号ｘの極性が正あるいは負のいずれかを選択出力するように予め設定されており、設定されている極性の信号が入力されればオン信号（論理値「１」）を出力し、設定されている極性とは異なる信号が入力された場合にはオフ信号（論理値「０」）を出力するように構成されている。
【００１４】
例えば、正負判定器８に正極を選択するように設定している場合には、入力された偏差ｘが正の値であれば、オン信号（論理値「１」）を出力し、入力された偏差ｘの極性が仮に負の値であれば、オフ信号（論理値「０」）を出力する。なお、本図（図１８）を含め、以下の本発明の各実施形態では正負判定器８を正極に設定しているものとして説明する。
【００１５】
このため、減算器３で算出された偏差ｘが負の値である場合、正負判定器８から出力されたオフ信号（論理値「０」）は、そのまま第３のアンド回路１４の他方の入力端子に入力されるとともに、ノット回路１３で極性を反転されてオン信号（論理値「１」）となって、第４のアンド回路１５の他方の入力端子に入力される。しかし、減算器３で算出された偏差が正の値の場合、正負判定器８から出力されたオン信号（論理値「１」）は、第３のアンド回路１４の他方の入力端子に入力されるとともに、ノット回路１３で反転されてオフ信号（論理値「０」）となって、第４のアンド回路１５の他方の入力端子に入力される。
【００１６】
第３のアンド回路１４は、２つの入力条件が成立した時に出力されるオン信号（論理値「１」）を電動弁１０１のモータＭに対して電動弁閉指令ａとして出力する。第４のアンド回路１５は２つの入力条件が成立した時に出力されるオン信号（論理値「１」）を電動弁１０１のモータMに電動弁開指令ｂとして出力する。
なお、リバース・アクションを活かす場合の回路は、正負判定器８の設定を負の時にオンするように変更すればよい。
【００１７】
図１９は、計測されたプロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの関係、電動弁の閉指令ａ、開指令ｂの出力時間および停止時間の関係等を時間軸上に表した図すなわち、タイムチャートである。
【００１８】
図１９において、第１のオンディレイタイマ（DI）１６の設定時間ｔ１は、電動弁閉指令ａのパルス幅であり、ここではパルス幅を「基本出力時間」と呼ぶ。また、第１のワンショットタイマ（PO）６の設定時間ｔ２は、「基本出力時間ｔ１」の出力がオフしてから次のオン信号が出力されるまでの時間、すなわち、パルス間隔であり、ここではパルス間隔を「基本停止時間」と呼ぶ。
【００１９】
さらに、第２のオンディレイタイマ２５（DI）に設定された時間ｔ３は、１周期内の「基本出力時間ｔ１」と「基本停止時間ｔ２」の合計時間（ｔ３＝ｔ１＋ｔ２）を示す。ここでは、ｔ３を「出力時間」と呼ぶ。また更に、第２のワンショットタイマ２３の設定時間ｔ４は、ｔ３の弁閉指令出力がオフしてから次のオン信号を出力するまでの時間を示す。ここでは、ｔ４を「停止時間」と呼ぶ。そして、「出力時間ｔ３」と「停止時間ｔ４」の合計時間（ｔ３＋ｔ４）を「周期」と呼ぶ。
【００２０】
図１９では、電動弁の弁開閉指令（すなわち、閉指令ａおよび開指令ｂ）の「出力時間ｔ３」と、周期（ｔ３＋ｔ４）とは一定になっている。すなわち、図１９のプロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの偏差ｘが上限コンパレータ５の設定値以上になると、「基本出力時間ｔ１」だけ電動弁閉指令ａが出力され、その後「基本停止時間ｔ２」停止し、またｔ１弁閉指令が出力され、その後基本停止時間ｔ２停止するという動作が「出力時間ｔ３」の間繰り返し行われる。そして、「出力時間ｔ３」経過すると、「停止時間ｔ４」だけ停止する。
【００２１】
図１９の場合、１周期（ｔ３＋ｔ４）を過ぎても偏差が目標値２Ｓ以上なので、再度ｔ１時間弁閉指令が出力され、「基本停止時間ｔ２」だけ停止するという動作を「出力時間ｔ３」の間繰り返し動作して「出力時間ｔ３」経過すると、「停止時間ｔ４」だけ停止するという動作する。
【００２２】
以上の動作を偏差ｘが目標値２Ｓより小さくなるまで繰り返し行い、プロセス値１０２Ｓを所定の目標値２Ｓにするという仕組みになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開平２−３０８９０３号公報
【特許文献２】特開平５−１６４２６２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
電動弁１０１の制御回路には、計測器１０２で計測されたプロセス値１０２Ｓを目標値２Ｓに早期移行させることや、余分なインチング動作を削減し、電動弁の寿命を長くするために、目標値２Ｓとプロセス値１０２Ｓとの偏差の大きさに応じて自動的に出力時間や停止時間を可変にすることが求められている。
【００２５】
しかしながら、特許文献１に示す従来の弁開度制御回路では、目標値２Ｓとプロセス値１０２Ｓの偏差が設定値以上になった際に同時間、同周期で弁開閉指令を出力するシステムとなっており、出力時間と停止時間を一意に設定しなければならない。プロセス値１０２Ｓを目標値２Ｓに早期移行させるために、電動弁の弁開閉指令の出力時間を長くすると、偏差が小さくなった時も弁開閉指令の出力時間が長く出力されて電動弁が大きく動作し、図１９で示すように電動弁閉指令ａと電動弁開指令ｂとが繰り返し出力される。このように、プロセス値１０２Ｓが目標値２Ｓに到達するまでに余分な開動作および閉動作が発生するため、プロセス値１０２Ｓを目標値２Ｓに移行させるための時間がかかり、電動弁の寿命を短くすることとなる。
【００２６】
逆に、電動弁閉指令ａと電動弁開指令の繰り返しが起こらないように、弁開閉指令の出力時間を短くすると、プロセス値１０２Ｓが目標値２Ｓに到達するまでに、時間がかかるという課題がある。
【００２７】
また、特許文献２に示す従来の制御回路では、オペレータが計測器のプロセス値表示部の表示を見ながら、電動弁の弁開閉指令の出力時間の変更が必要であると判断した時、操作部から変更した出力時間になるよう指令を出力し、目標値２Ｓに早期移行できるように調整している。この特許文献２に示すシステムでは、自動で電動弁の弁開閉指令の出力時間を設定できず、オペレータが見てから操作するため、制御動作に遅れが発生し、また微妙な調整ができないという課題がある。
【００２８】
そこで本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、プラント負荷変化等の過渡応答に対し、プロセス値を目標値に早期移行させるように電動弁を最適に自動制御し、更に電動弁の繰り返し動作を最小限にして電動弁の寿命を延ばすことのできる電動弁の制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記の目的を解決するために、請求項１に係る電動弁の制御装置の発明は、プロセス値と目標値との偏差が設定値以上になったことを検出し、動作信号を出力するコンパレータと、前記コンパレータの動作信号を入力する第１のアンド回路と、前記第１のアンド回路の出力信号を入力し、第１の所定時間後に出力を生じる第１のオンディレイタイマと、この第１のオンディレイタイマの出力信号を第２の所定時間継続して出力する第１のワンショットタイマと、この第１のワンショットタイマの出力の極性を反転して出力し前記第１のアンド回路に入力する第１のノット回路と、前記コンパレータの動作信号を入力し第３の所定時間後に出力を生じる第２のオンディレイタイマと、この第２のオンディレイタイマの出力信号を第４の所定時間継続して出力する第２のワンショットタイマと、この第２のワンショットタイマの出力の極性を反転して出力する第２のノット回路と、前記第２のノット回路の出力信号を入力するとともに、前記第１のアンド回路の出力信号を入力する第２のアンド回路と、前記プロセス値と目標値との偏差が正負極性のうちの予定の極性であるか否かを判定する正負判定手段と、前記正負判定手段が予定の極性と判定しているとき、前記第２のアンド回路の出力に基づいて前記電動弁に対して、パルス信号の弁閉指令を出力する第３のアンド回路およびパルス信号の弁開指令を出力する第４のアンド回路、とから成る電動弁の制御装置において、入力される前記偏差の大きさに対応して出力される時間信号を予め定めてある電動弁出力時間変更手段を設け、前記第１のオンディレイタイマ、前記第１のワンショットタイマおよび前記第２のワンショットタイマの各設定時間を予め定めた固定値とし、前記第２のオンディレイタイマの設定時間を前記電動弁出力時間変更手段から出力される時間信号にしたことを特徴とする。
【００３０】
また、請求項８に係る電動弁の制御装置の発明は、プロセス値と目標値との偏差が設定値以上になったことを検出し、動作信号を出力するコンパレータと、前記コンパレータの動作信号を入力する第１のアンド回路と、前記第１のアンド回路の出力信号を入力し、第１の所定時間後に出力を生じるオンディレイタイマと、このオンディレイタイマの出力信号を第２の所定時間継続して出力するワンショットタイマと、このワンショットタイマの出力の極性を反転して出力し前記第１のアンド回路に入力するノット回路と、前記プロセス値と目標値との偏差が正負極性のうちの予定の極性であるか否かを判定する正負判定手段と、前記正負判定手段が予定の極性と判定しているとき、前記第１のアンド回路の出力に基づいて前記電動弁に対して、パルス信号の弁閉指令を出力する第２のアンド回路およびパルス信号の弁開指令を出力する第３のアンド回路、とから成る電動弁の制御装置において、入力される前記偏差の大きさに対応して出力される時間信号を予め定めてある電動弁出力時間変更手段および電動弁停止時間変更手段を設け、前記オンディレイタイマの設定時間を前記電動弁出力時間変更手段から出力される時間信号にし、さらに、前記電動弁停止時間変更手段から出力される時間信号を前記ワンショットタイマの設定時間にしたことを特徴とする。
【００３１】
また、請求項９に係る電動弁の制御装置の発明は、プロセス値と目標値との偏差が上限設定値を超えたとき動作信号を出力する上限コンパレータおよび前記偏差が下限設定値を超えたとき動作信号を出力する下限コンパレータと、これら上限コンパレータあるいは下限コンパレータの動作信号を入力する第１のアンド回路と、前記第１のアンド回路の出力信号を入力し、第１の所定時間後に出力を生じる第１のオンディレイタイマと、この第１のオンディレイタイマの出力信号を第２の所定時間継続して出力する第１のワンショットタイマと、この第１のワンショットタイマの出力の極性を反転して出力し前記第１のアンド回路に入力する第１のノット回路と、前記上限コンパレータあるいは下限コンパレータの動作信号を入力し第３の所定時間後に出力を生じる第２のオンディレイタイマと、この第２のオンディレイタイマの出力信号を第４の所定時間継続して出力する第２のワンショットタイマと、この第２のワンショットタイマの出力の極性を反転して出力する第２のノット回路と、前記第２のノット回路の出力信号を入力するとともに、前記第１のアンド回路の出力信号を入力する第２のアンド回路と、前記上限コンパレータの出力信号および前記第２のアンド回路の出力信号のアンド条件に基づいて前記電動弁に対してパルス信号の弁閉指令を出力する第３のアンド回路、前記下限コンパレータの出力信号および前記第２のアンド回路の出力信号のアンド条件に基づいて前記電動弁に対してパルス信号の弁開指令を出力する第４のアンド回路から成る電動弁の制御装置において、入力される前記偏差の大きさに対応して出力される時間信号を予め定めてある電動弁出力時間変更手段および電動弁停止時間変更手段を設け、前記第２のオンディレイタイマの設定時間を前記電動弁出力時間変更手段から出力される時間信号にし、さらに、前記電動弁停止時間変更手段から出力される時間信号を前記第２のワンショットタイマの設定時間にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の電動弁の制御装置によれば、パルス信号の基本出力時間ｔ１、基本停止時間ｔ２および停止時間ｔ４をそれぞれ一定値とし、出力時間ｔ３をプロセス値と目標値との偏差の大きさに対応した長さに変更するようにしたので、プロセス値の変動が減少し、目標値への早期移行および電動弁の余分なインチング動作を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態１に係る電動弁の制御装置の構成図。
【図２】本発明の実施形態２に係る電動弁の制御装置の構成図。
【図３】本発明の実施形態３に係る電動弁の制御装置の構成図。
【図４】本発明の実施形態４に係る電動弁の制御装置の構成図。
【図５】本発明の実施形態５に係る電動弁の制御装置の構成図。
【図６】本発明の実施形態６に係る電動弁の制御装置の構成図。
【図７】本発明の実施形態７に係る電動弁の制御装置の構成図。
【図８】本発明の実施形態８に係る電動弁の制御装置の構成図。
【図９】本発明の実施形態９に係る電動弁の制御装置の構成図。
【図１０】本発明の実施形態１０に係る電動弁の制御装置の構成図。
【図１１】本発明の実施形態１１に係る電動弁の制御装置の構成図。
【図１２】本発明の実施形態1乃至実施形態８に係る電動弁の制御装置におけるプロセス値、目標値および電動弁閉指令の対応関係を示す出力図。
【図１３】本発明の実施形態９に係る電動弁の制御装置と他の実施形態とを比較して示すブロック図。
【図１４】本発明の実施形態１０に係る電動弁の制御装置におけるプロセス値と目標値、電動弁閉指令の対応関係を示す出力図。
【図１５】実施形態１１に係る電動弁の制御装置におけるプロセス値の変化率が大きい場合の例を示す図であり、特に（ｉ）は電動弁の閉指令時におけるプロセス値の変化率（正）が大きい場合の一例を示す図、（ii）は電動弁の閉指令時におけるプロセス値の変化率（負）が大きい場合の一例を示す図、（iii）は電動弁の開指令時におけるプロセス値の変化率（負）が大きい場合の一例を示す図、（iv）は電動弁の開指令時におけるプロセス値の変化率（正）が大きい場合の一例を示す図。
【図１６】本発明の実施形態１１に係る電動弁の制御装置における電動弁閉指令の出力図。
【図１７】本発明の実施形態１１に使用する変化率対応関数を示す図であり、（ａ）はリバース・アクションをしないときの変化率対応関数を示す図、（ｂ）はリバース・アクションをする電動弁に使用する変化率対応関数を示す図。
【図１８】従来の電動弁の制御装置の構成図。
【図１９】従来の電動弁の制御装置におけるプロセス値、目標値および電動弁の閉指令ａを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明に係る電動弁の制御装置の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図を通して同一要素や同一手段には同一符号を付けて、重複する説明は適宜省略する。
【００３５】
［実施形態１］
図１および図１２の（Ａ）、（ｉ）を参照して、本実施形態１に係る電動弁の制御装置１について説明する。
図１は本実施形態１に係る電動弁の制御装置１の構成図であり、図１２の（Ａ）は本実施形態１のプロセス値と目標値、図１２の（ｉ）は電動弁閉指令の出力時間および停止時間を示す一例を示す図である。
【００３６】
（構成）
図１において、本実施形態１が従来例である図１８と異なる点は、プロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの偏差ｘの絶対値|ｘ|に対応して第２のオンディレイタイマ（DI）２５Ａに設定する「出力時間ｔ３」を変更できるように、電動弁出力時間変更手段としての電動弁出力関数器２０を付加したした点にある。
【００３７】
なお、本実施形態１では、第１のオンディレイタイマ（DI）１６で設定した「基本出力時間ｔ１」、第１のワンショットタイマ（PO）６で設定した「基本停止時間ｔ２」、第２のワンショットタイマ（PO）２３で設定した「停止時間ｔ４」がそれぞれ一定値であるという点を含めて、その他の回路要素や機能は、図１８で示した従来例と変わらない。
【００３８】
本実施形態１で新たに設けた電動弁出力関数器２０は、入力端子を絶対値算出器４の出力側に接続し、また出力端子を第２のオンディレイタイマ２５Ａの図示しない時間設定部に接続するように構成されている。
【００３９】
そして、この電動弁出力関数器２０の特性は、一例として入力信号ｅ（絶対値算出器４から出力されるプロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの偏差ｘの絶対値|ｘ|に同じ）と、出力される時間信号Ｔ２０とが一次関数で表されるようになっており、入力信号ｅ（プロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの偏差ｘの絶対値|ｘ|）の大きさに比例して時間信号Ｔ２０を出力するように構成されている。例えば、図１に示す電動弁出力関数器２０の場合、入力信号eがｅ３からｅ２の範囲で変化すると、３０秒から６０秒の間で直線的に変化する時間信号Ｔ２０を出力するように構成されている。
【００４０】
一方、この時間信号Ｔ２０を受け入れる第２のオンディレイタイマ２５Ａは、図１８で示した従来の第２のオンディレイタイマ２５のように時定数が一定値ではなく、受け入れた時間信号Ｔ２０の長さに等しい時定数（「出力時間ｔ３」）となるように構成されている。
【００４１】
（作用）
本実施形態１に係る電動弁の制御装置１の動作を説明する。
図１２（Ａ）はプロセス値、目標値および目標値の上限値、下限値の一例を示し、図１２（ｉ）は電動弁の開閉指令の出力時間および停止時間の一例をそれぞれ示す。なお、図１２（Ａ）に示したプロセス値は、目標値の下限値を下回らないので、図１２（ｉ）で示す電動弁の開閉指令としては、電動弁閉指令ａだけである。もし、プロセス値が目標値の下限値を下回ることがある場合には、図１９のように電動弁閉指令ａと電動弁開指令ｂとが出力される。以下の実施形態２乃至８に対応する図１２（ii）乃至図１２（viii）も電動弁の開閉指令として、電動弁閉指令ａのみを示す。
【００４２】
電動弁出力関数２０は、絶対値算出器４から出力されたプロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの偏差ｘの絶対値|ｘ|を入力すると、予め設定されている一次関数に基づいて時間信号Ｔ２０を算出して出力する。この出力された時間信号Ｔ２０が第２のオンディレイタイマ２５Ａに入力されることにより、当該オンディレイタイマ２５Ａの遅延時間を時間信号Ｔ２０と等しくする。これにより、この電動弁の制御回路１は電動弁出力関数器２０で算出された時間信号Ｔ２０だけ遅延させて第２のワンショットタイマ２３にオン信号を送る。
【００４３】
本実施形態１では、第１のオンディレイタイマ１６による「基本出力時間ｔ１」、第１のワンショットタイマ６による「基本停止時間ｔ２」、第２のワンショットタイマ２３による「停止時間ｔ４」は従来例の図１９と同様に一定値であるが、第２のオンディレイタイマ２５Ａによる「出力時間ｔ３」は電動弁出力関数器２０で算出された時間、すなわちプロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの偏差の大きさ（絶対値|ｘ|）に対応した（一致した）長さになっている。
【００４４】
電動弁閉指令ａの出力時間は、図１２の（Ａ）および（ｉ）の波形の対比から分るように、プロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの偏差ｘが大きい時、「出力時間ｔ３」を長くして１周期における電動弁閉指令ａを長くする。逆に、偏差ｘが小さくなった時は、「出力時間ｔ３」を短くして１周期における電動弁閉指令ａを短くする。
【００４５】
以上の作用の説明は、プロセス値が目標値の下限値を下回らないので、電動弁閉指令ａについて説明したが、プロセス値が目標値の下限値を下回る場合は、電動弁開指令ｂについても同様に説明することができる。
【００４６】
（効果）
以上述べたように、本実施形態１によれば、第２のオンディレイタイマ２５Ａによる「出力時間ｔ３」をプロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの偏差ｘの大きさ|ｘ|に等しい（対応した）長さとなるように変更可能にし、第１のオンディレイタイマ１６による「基本出力時間ｔ１」、第１のワンショットタイマ６による「基本停止時間ｔ２」および第２のワンショットタイマ２３による「停止時間ｔ４」をそれぞれ一定値としたので、図１２の（Ａ）で示すように、図１９の従来例に比べてプロセス値１０２Ｓの変動が減少し、目標値２Ｓへの早期移行および電動弁の余分なインチング動作を減らすことができるといった本実施形態１に特有の効果を奏することができる。
また、本実施形態１では、インチング操作を細かくすることができるので、配管１０３内に一度に大きなプロセス値１０２Ｓの変化を生じさせないという効果も奏することができる。
【００４７】
［実施形態２］
次に、図２および図１２の（Ａ）、（ii）を参照して、本実施形態２に係る電動弁の制御装置１について説明する。
図２は本実施形態２に係る電動弁の制御装置１の構成図であり、図１２の（ii）は本実施形態２の電動弁閉指令の出力時間および停止時間を示す一例を示す図である。
【００４８】
（構成）
図２において、本実施形態２が従来例である図１８と異なる点は、プロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの偏差ｘの絶対値|ｘ|に対応して第２のワンショットタイマ２３Ａの設定時間（「停止時間ｔ４」）を負の傾きをもった一次関数、若しくは入出力の関係がほぼ反比例する関数により可変に設定できるように、電動弁停止時間変更手段としての電動弁停止関数器２６を付加したした点にある。
【００４９】
なお、本実施形態２では、第１のオンディレイタイマ１６による「基本出力時間ｔ１」、第１のワンショットタイマ６による「基本停止時間ｔ２」、第２のオンディレイタイマ２５による「出力時間ｔ３」をそれぞれ一定値としている点を含め、その他の回路要素や機能は、図１８で示した従来の電動弁の制御装置１と変わらない。
【００５０】
本実施形態２で新たに設けた電動弁停止関数器２６は、入力端子を絶対値算出器４の出力側に接続し、出力端子を第２のワンショットタイマ２３Ａの時間設定部に接続するように構成されている。
【００５１】
この電動弁停止関数器２６の特性は一例として、入力信号ｅ（絶対値算出器４から出力されたプロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの偏差の絶対値|ｘ|に同じ）と、出力される時間信号Ｔ２６とは負の傾きをもった一次関数、若しくは入出力の関係がほぼ反比例の関数で表される。例えば、図２に示す電動弁停止関数器２６の場合、入力信号eがｅ３からｅ２の範囲で変化すると、２０秒から５秒の間でほぼ直線的に減少する時間信号Ｔ２６を出力するように構成されている。
【００５２】
これに対して、時間信号Ｔ２６を受け入れる第２のワンショットタイマ２３Ａは、図１８の従来の電動弁の制御装置１に設けられていたワンショットタイマ２３のように「停止時間ｔ４」が一定値ではなく、電動弁停止関数器２６から出力された時間信号Ｔ２６を入力すると、その時間信号Ｔ２６と等しい「停止時間ｔ４」となるようにパルスを第２のノット回路４２に出力するように構成されている。
【００５３】
このように本実施形態２の電動弁の制御装置１では、プロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの偏差ｘの絶対値|ｘ|に対応して第２のワンショットタイマ２３Ａの設定時間（「停止時間ｔ４」）を負の傾きをもった一次関数、若しくは入出力の関係がほぼ反比例する関数により可変に設定するように構成されている。
【００５４】
（作用）
本発明の実施形態２に示す電動弁の制御装置１の動作について説明する。
電動弁停止関数器２６は、絶対値算出器４から出力されたプロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの偏差の大きさ（絶対値|ｘ|）を入力すると、予め設定されている負の傾きを持った一次関数あるいは反比例する関数に基づいて時間信号Ｔ２６を算出して出力する。この出力された時間信号Ｔ２６が第２のワンショットタイマ２３入力されると「停止時間ｔ４」となる。
【００５５】
電動弁閉指令ａの「停止時間ｔ４」は、図１２の（Ａ）および（ii）の波形を対比すればわかるように、プロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの偏差が大きい時は、短くなって次の周期の電動弁閉指令ａを速く出力させ、逆に、偏差が小さい時は「停止時間ｔ４」が長くなって次の周期の電動弁閉指令ａを遅く出力させる。
【００５６】
以上の作用の説明は、プロセス値が目標値の下限値を下回らないので、電動弁閉指令ａについて説明したが、プロセス値が目標値の下限値を下回る場合は、電動弁開指令ｂについても同様に説明することができる。
【００５７】
（効果）
以上述べたように、本実施形態２によれば、電動弁の弁開閉指令の「停止時間ｔ４」は、プロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの偏差が大きい時は、図１９の従来例に比べて短くなって次の周期の開閉指令を速く出力させ、逆に、偏差が小さい時は「停止時間ｔ４」が長くなって次の周期の弁開閉指令を遅く出力させるので、図１２の（ii）のようにプロセス値１０２Ｓの変動が減少し、目標値２Ｓへの早期移行、電動弁の余分な動作を減らすことができる。
【００５８】
［実施形態３］
図３および図１２の（Ａ）、（iii）を参照して、本実施形態３に係る電動弁の制御装置１について説明する。
図３は本実施形態３に係る電動弁の制御装置１の構成図であり、図１２の（iv）は本実施形態３の電動弁閉指令の出力時間および停止時間を示す一例を示す図である。
【００５９】
（構成）
図３において、本実施形態３が従来例の図１８と異なる点は、電動弁の弁開閉指令の周期（ｔ３＋ｔ４）を一定にし、電動弁の弁開閉指令の「出力時間ｔ３」を実施形態１と同様の電動弁出力関数器２０により変化させ、さらに、第２のワンショットタイマ２３Ａの「停止時間ｔ４」を「出力時間ｔ３」と逆に変化させるように構成した点にある。
【００６０】
なお、第１のオンディレイタイマ１６による「基本出力時間ｔ１」、第１のワンショットタイマ６による「基本停止時間ｔ２」をそれぞれ一定値とした点を含め、その他の回路要素や機能は、図１８で示した従来の電動弁の制御装置１と変わらない。
本実施形態３で新たに設けた回路要素は、実施形態１で設けた電動弁出力時間変更手段としての電動弁出力関数器２０の他に、信号出力器２８および減算器２７である。
【００６１】
信号出力器２８は、電動弁閉指令ａの周期Ｐ（Ｐ＝ｔ３＋ｔ４）を設定するものであり、一方、減算器２７は、信号出力器２８で設定した周期Ｐから電動弁出力関数器２０より出力された時間出力Ｔ２０を減算（Ｐ−Ｔ２０）し、その減算値（Ｔ２７＝Ｐ−Ｔ２０）を第２のワンショットタイマ２３Ａに時間信号Ｔ２７として入力し、「停止時間ｔ４」とする。
【００６２】
（作用）
次に本発明の実施形態３に係る電動弁の制御装置１の動作について説明する。
本実施形態３は、「基本出力時間ｔ１」、「基本停止時間ｔ２」および「周期（ｔ３＋ｔ４）」は従来例の図１９と同様であり、「出力時間ｔ３」は、電動弁出力関数器２０より算出された時間であり、「停止時間ｔ４」は、周期（信号出力器２８の設定値）からｔ３を減算した時間である。
【００６３】
本実施形態３の電動弁閉指令ａの出力時間（図１２の（iii）のｔ３）は、電動弁出力関数器２０で算出された時間であり、「停止時間ｔ４」（図１２の（iii）のｔ４）は、電動弁の弁開閉指令の周期（図１２の（iii）の周期；ｔ３＋ｔ４）から「出力時間ｔ３」を減算した時間である。
【００６４】
図１２の（Ａ）および（iii）の波形を対比すればわかるように、電動弁閉指令ａの周期（ｔ３＋ｔ４）を一定にすることで、偏差|ｘ|が大きい時は、１周期のうちの「出力時間ｔ３」が長くなり、逆に「停止時間ｔ４」が短くなる。一方、偏差|ｘ|が小さい時は、「出力時間ｔ３」が短くなり、逆に「停止時間ｔ４」が長くなる。
【００６５】
以上の作用の説明は、プロセス値が目標値の下限値を下回らないので、電動弁閉指令ａについて説明したが、プロセス値が目標値の下限値を下回る場合は、電動弁開指令ｂについても同様に説明することができる。
【００６６】
（効果）
以上述べたように、本実施形態３によれば、信号出力器２８の設定値を電動弁の弁開閉指令の周期とし、この信号出力器２８で設定した値から電動弁出力関数器２０の出力値を減算した値を第２のワンショットタイマ２３Ａの設定値としているため、電動弁の弁開閉指令の周期を一定に保つことができる。しかも、「停止時間ｔ３」をプロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの偏差の大きさに対応して変化させるようにしたので、図１２の（Ａ）のようにプロセス値１０２Ｓの変動が減少し、目標値２Ｓへの早期移行、電動弁の余分な動作を減らすことができる。
【００６７】
［実施形態４］
図４および図１２の（Ａ）、（iv）を参照して、本実施形態４に係る電動弁の制御装置１について説明する。
図４は本実施形態４に係る電動弁の制御装置１の構成図であり、図１２の（iv）は本実施形態４の電動弁閉指令の出力時間および停止時間を示す一例を示す図である。
【００６８】
（構成）
本実施形態４は、実施形態１および実施形態２を組み合わせた構成を特徴とするものであって、「基本出力時間ｔ１」、「基本停止時間ｔ２」は従来例の図１９と同様に一定値とし、電動弁出力時間変更手段としての電動弁出力関数器２０から出力された時間信号Ｔ２０と等しくなるように第２のオンディレイタイマ２５Ａの設定値（「出力時間ｔ３」）を設定し、電動弁停止時間変更手段としての電動弁停止関数器２６から出力された時間Ｔ２６と等しくなるように、第２のワンショットタイマ２３Ａの設定値（「停止時間ｔ４」）を負の傾きをもった一次関数、若しくは入出力の関係がほぼ反比例する関数により可変に設定するように構成されている。
【００６９】
（作用）
本発明の実施形態４に示す電動弁の制御装置１の動作について説明する。
図１２の（iv）に電動弁閉指令ａの「出力時間ｔ３」および「停止時間ｔ４」の一例を示す。「出力時間ｔ３」は電動弁出力関数器２０で算出され、一方「停止時間ｔ４」も電動弁停止関数器２６で独自に算出され、共にプロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの偏差の大きさ|ｘ|に対応して時間長が制御される（ただし、「出力時間ｔ３」は|ｘ|に正比例であり、「停止時間ｔ４」は負の傾きをもった一次関数、若しくは入出力の関係がほぼ反比例する関数である）。
【００７０】
以上の作用の説明は、プロセス値が目標値の下限値を下回らないので、電動弁閉指令ａについて説明したが、プロセス値が目標値の下限値を下回る場合は、電動弁開指令ｂについても同様に説明することができる。
【００７１】
（効果）
以上述べたように、本実施形態４の電動弁の弁開閉指令の「出力時間ｔ３」は、電動弁出力関数器２０で算出された時間であり、一方「停止時間ｔ４」は、「出力時間ｔ３」の影響を受けることなく電動弁停止関数器２６で独自に算出された時間であり、偏差が大きい時は、「出力時間ｔ３」を長くするとともに「停止時間ｔ４」を短くすることによって、できるだけ速くプロセス値１０２Ｓを目標値２Ｓに近づけるようにし、一方、偏差が小さい時は、「出力時間ｔ３」を短くするとともに「停止時間ｔ４」を長くすることによって、電動弁の余分な動作を排除して、計測器１０２のプロセス値１０２Ｓを目標値２Ｓに近づけることができる。
【００７２】
なお、本実施形態４も前述した実施形態３と同様に、電動弁閉指令ａの「出力時間ｔ３」と「停止時間ｔ４」の両方を可変にするものであるが、実施形態４では、電動弁出力関数器２０で電動弁の「出力時間ｔ３」を、電動弁停止関数器２６で「停止時間ｔ４」をそれぞれ偏差に応じて最適な時間を独自して算出しているため、実施形態３に比べてより厳密な電動弁の弁開閉指令を出力させることができるという特徴を有している。
【００７３】
［実施形態５］
図５および図１２の（ｖ）を参照して、本実施形態５に係る電動弁の制御装置１について説明する。
図５は本実施形態５に係る電動弁の制御装置１の構成図であり、図１２の（ｖ）は本実施形態５の電動弁閉指令ａの出力時間および停止時間を示す一例を示す図である。
【００７４】
（構成）
実施形態５は、実施形態１とは異なる方法で電動弁の弁開閉指令の「出力時間ｔ３」を変化させるようにしたものである。
本実施形態５が従来例の図１８と異なる点は、図１９で定義した、電動弁の「出力時間ｔ３」および「停止時間ｔ４」という概念を排除し、「基本出力時間ｔ１」と、「基本停止時間ｔ２」を可変にして制御を行うように構成した点にある。
【００７５】
本実施形態５では、「出力時間ｔ３」および「停止時間ｔ４」という概念を排除したことに伴い、図１８で示した従来の電動弁の制御回路１から第２のオンディレイタイマ２５、第２のワンショットタイマ２３、第２のノット回路４２およびアンド回路２４からなる回路部分を排除し、第１のアンド回路９の出力を第３のアンド回路１５に直接入力するように構成している。
【００７６】
そして、本実施形態５では、前述した第１の電動弁出力関数器２０と同様に構成された電動弁出力時間変更手段としての第２の電動弁出力関数器１０を新たに設け、この第２の電動弁出力関数器１０に絶対値算出器４から出力されるプロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの偏差ｘの絶対値|ｘ|を入力し、出力時間Ｔ１０を第１のオンディレイタイマ１６Ａに入力することにより、入力された絶対値|ｘ|に応じて当該第１のオンディレイタイマ１６Ａの設定値（「基本出力時間ｔ１」）を変更し、第１のワンショットタイマ６および第１のノット回路７を用いて電動弁の「出力時間ｔ３」および「停止時間ｔ４」の制御を行う。
【００７７】
前記第１のオンディレイタイマ１６Ａで設定されている時間内は、第１のワンショットタイマ６からオン信号が出力されることはなくオフ信号が出力される。このオフ信号は第１のノット回路７で信号が反転され、オン信号となる。このオン信号と上限コンパレータ５のオン信号とがアンド回路９に入力されることにより、当該アンド回路９からオン信号が出力される。
【００７８】
前記第１のオンディレイタイマ１６の設定時間後に第１のワンショットタイマ６からオン信号が出力されると当該第１のワンショットタイマ６で設定された時間分だけオン信号が出力され、このオン信号が第１のノット回路７で反転されるため、オン信号は第１のワンショットタイマ６で設定された時間分だけ切断される。この結果アンド回路９についてもワンショットタイマ６で設定された時間オン信号が切断される。
【００７９】
偏差が正のとき正負判定器８からオン信号が出力され、アンド回路９からオン信号が出力される時、アンド回路１４の２つの入力条件が成立し、電動弁閉指令ａ（電動弁開指令ｂも同様）が出力される。
【００８０】
なお、電動弁閉指令ａが出力される時間は、偏差が正で正負判定器８からオン信号が出力される条件のもとで、電動弁出力関数器１０で算出された時間となる。一方、偏差が負で正負判定器８からオン信号が出力されず、ノット回路１３で信号が反転してオン信号が出力され、第１のアンド回路９からオン信号が出力される時は、第３のアンド回路１５の２つの入力条件が成立し、電動弁開指令ｂが出力される。
【００８１】
また、電動弁閉指令ａおよび電動弁開指令ｂが停止する時間は、ワンショットタイマ６で設定された時間となっている。上限コンパレータ５のオン信号がオフにならない限り、換言すれば偏差の絶対値|ｘ|が上限コンパレータ５の設定値より小さくならない限り、電動弁閉指令ａおよび電動弁開指令ｂの出力と停止とが繰り返し行われる。
【００８２】
（作用）
図１２の（ｖ）から分るように、本実施形態５では図１８で示した従来例の電動弁の制御回路にあった「出力時間ｔ３」および「停止時間ｔ４」の概念を排除し、「基本出力時間ｔ１」と、「基本停止時間ｔ２」の設定で電動弁の弁開閉指令の制御をしている。
【００８３】
本実施形態５では、「基本出力時間ｔ１」は、電動弁出力関数器１０より算出された時間であり偏差に応じて可変であり、「基本停止時間ｔ２」は、第１のワンショットタイマ６の設定値で一定時間である。
【００８４】
（効果）
本実施形態５によれば、電動弁閉指令ａおよび電動弁開指令ｂの「基本出力時間ｔ１」は、第２の電動弁出力関数器１０で算出された時間であり、「基本停止時間ｔ２」は、第１のワンショットタイマ６の設定値である。偏差が大きい時、「基本出力時間ｔ１」を長くすることで１周期の弁開閉指令を長くするができる。逆に、偏差が小さくなった時は、「基本出力時間ｔ１」を短くすることで１周期の弁開閉指令を短くするができる。
しかも、本実施形態５によれば、電動弁のインチング回数が減少するので、電動弁の寿命を延ばすことができるという効果がある。
【００８５】
［実施形態６］
図６および図１２の（vi）を参照して、本実施形態６に係る電動弁の制御装置１について説明する。
図６は本実施形態６に係る電動弁の制御装置１の構成図であり、図１２の（vi）は本実施形態６の電動弁閉指令ａの出力時間および停止時間を示す一例を示す図である。
【００８６】
（構成）
本実施形態６は、実施形態２とは異なる方法で電動弁閉指令ａおよび電動弁開指令ｂの停止時間を変化させるものであって、しかも、前述の実施形態５がプロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの偏差ｘの絶対値|ｘ|に対応して電動弁閉指令ａおよび電動弁開指令ｂの「出力時間ｔ３」を変化させるように構成したものであるのに対して、プロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの偏差ｘの絶対値|ｘ|に対応して電動弁閉指令ａおよび電動弁開指令ｂの「停止時間ｔ２」を変化させるように構成し、かつ、第１のオンディレイタイマ１６の設定値「基本出力時間ｔ１」は一定値とした点で異なるが、その他の点では実施形態５と同じである。
【００８７】
本実施形態６では、前述した第１の電動弁停止関数器２６と同様に構成された電動弁停止時間変更手段としての第２の電動弁停止関数器１７を新たに設け、この第２の電動弁停止関数器１７に絶対値算出器４から出力されるプロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの偏差ｘの絶対値|ｘ|を入力し、出力時間Ｔ１７を第１のワンショットタイマ６Ａに入力することにより、当該第１のワンショットタイマ６Ａの設定値「基本出力時間ｔ２」を変更するようにしたものである。
【００８８】
（作用）
次に本発明の実施形態６に示す電動弁の制御装置１の動作について説明する。
前述したように、実施形態５と異なる点は、第１のオンディレイタイマ１６の設定値は一定値であり、第１のワンショットタイマ６Ａの設定時間は絶対値算出器４から出力された偏差ｘの絶対値|ｘ|によって、電動弁停止関数器１７で算出された時間Ｔ１７となる。上限コンパレータ５からオン信号が出力されている時、第１のアンド回路９からオン信号が出力されてから、第１のオンディレイタイマ１６で設定された「基本出力時間ｔ１」分、アンド回路９からオン信号が出力される。また、第１のワンショットタイマ６Ａで設定された「基本停止時間ｔ２」分、第１のアンド回路９のオン信号はオフとなる。
【００８９】
すなわち、電動弁閉指令ａが出力される時間は、第１のオンディレイタイマ１６で設定された「基本出力時間ｔ１」で一定時間であり、電動弁閉指令ａおよび電動弁開指令ｂが停止する「基本停止時間ｔ２」は、入力した偏差ｘに応じて電動弁停止関数器１７で算出された可変時間Ｔ１７となり、図１２の（vi）のように示される。
【００９０】
（効果）
以上述べたように、本実施形態６によれば、電動弁閉指令ａおよび電動弁開指令ｂの停止時間（図１２の（vi）のｔ２）は、電動弁停止関数器１７で算出された時間Ｔ１７であり、出力時間（図１２の（vi）のｔ１）は、オンディレイタイマ１６で設定された一定の時間である。このため、偏差ｘが大きい時、「基本停止時間ｔ２」を短くして次の周期の弁開閉指令の出力を速くするができる。また、偏差ｘが小さくなった時は、「基本停止時間ｔ２」を長くして次の周期の弁開閉指令の出力を遅くするができる。
【００９１】
［実施形態７］
図７および図１２の（vii）を参照して、本実施形態６に係る電動弁の制御装置１について説明する。
図７は本実施形態７に係る電動弁の制御装置１の構成図であり、図１２の（vii）は本実施形態７の電動弁閉指令の出力時間および停止時間を示す一例を示す図である。
【００９２】
（構成）
本実施形態７は、実施形態３と異なる方法で電動弁の弁開閉指令の出力時間および停止時間を変化させるものであって、しかも、前述の実施形態５がプロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの偏差ｘの絶対値|ｘ|に対応して電動弁の弁開閉指令の「出力時間ｔ３」を変化させるように構成したものであるのに対して、本実施形態７は信号出力器１９で設定した周期Ｐから電動弁出力時間変更手段としての電動弁出力関数器１０の時間信号Ｔ１０を減算器１８で減算し、この減算結果（Ｐ−Ｔ１０）Ｔ１８を第１のワンショットタイマ６Ａの設定値としたものである。この設定値Ｔ１８が電動弁閉指令ａおよび電動弁開指令ｂが停止する「停止時間ｔ４」となる。また、電動弁閉指令ａが出力される時間は、電動弁出力関数器１０で算出された時間Ｔ１０となる。すなわち、本実施形態７では、電動弁の開閉出力の周期Ｐを一定に保つことができる。
【００９３】
（作用）
次に本発明の実施形態７に示す電動弁の制御装置１の動作について説明する。
図１２の（vii）において、電動弁閉指令の「基本出力時間ｔ１」は、電動弁出力関数器１０より算出された時間Ｔ１０であり、「基本停止時間ｔ２」は、周期Ｐ（信号出力器１９の設定値）からｔ１を減算した時間（Ｐ−ｔ１）である。
【００９４】
以上述べたように本実施形態７によれば、電動弁閉指令ａおよび電動弁開指令ｂの出力時間（図１２の（vii）のｔ１）は、電動弁出力関数器１０で算出された時間Ｔ１０であり、停止時間（図１２の（vii）のｔ２）は、電動弁の弁開閉指令の周期Ｐ（図１２の（vii）のｔ１＋ｔ２）から出力時間を減算した時間である。信号出力器１９で設定された周期Ｐが電動弁の弁開閉指令の周期である。偏差が大きい時、１周期の「基本出力時間ｔ１」を長くすることで、「基本停止時間ｔ２」を短くすることができる。また、偏差が小さい時、「基本出力時間ｔ１」を短くすることで、「基本停止時間ｔ２」を長くすることができる。
【００９５】
［実施形態８］
図８および図１２の（viii）を参照して、本実施形態８に係る電動弁の制御装置１について説明する。
図８は本実施形態１に係る電動弁の制御装置１の構成図であり、図１２の（viii）は本実施形態８の電動弁閉指令の出力時間および停止時間を示す一例を示す図である。
【００９６】
（構成）
実施形態８に示す構成は、実施形態４と異なる方法で電動弁の弁開閉指令の出力時間および停止時間を変化させるものであり、しかも、実施形態５および実施形態６を組み合わせた構成となっている。
【００９７】
すなわち、絶対値算出器４から出力された値|ｘ|により、実施形態５で説明した方法で電動弁の弁開閉指令の「出力時間ｔ１」を決定すると同時に、実施形態６で説明した方法で電動弁の弁開閉指令の「停止時間ｔ２」を決定する。
【００９８】
（作用）
図１２の（viii）において、「基本出力時間ｔ１」は電動弁出力時間変更手段としての電動弁出力関数器１０より算出された時間Ｔ１０であり、「基本停止時間ｔ２」は電動弁停止時間変更手段としての電動弁停止関数器１７より算出された時間Ｔ１７である。
【００９９】
（効果）
本実施形態８によれば、電動弁の弁開閉指令の出力時間（図１２の（viii）のｔ１）は、電動弁出力関数器１０で算出された時間Ｔ１０であり、停止時間（図１２の（viii）のｔ２）は、電動弁停止関数器１７で算出された時間Ｔ１７である。プロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓとの偏差ｘが大きい時は、「基本出力時間ｔ１」を長くすることができると共に、「基本停止時間ｔ２」を短くすることができる。また、偏差が小さい時は、「基本出力時間ｔ１」を短くすることができると共に、「基本停止時間ｔ２」を長くすることができる。
【０１００】
［実施形態９］
図９および図１３を参照して、本実施形態９に係る電動弁の制御装置１について説明する。図９は本実施形態９に係る電動弁の制御装置１の構成図であり、図１３は本実施形態９に係る電動弁の制御装置１と他の実施形態とを比較して示すブロック図である。
【０１０１】
（構成）
実施形態９の構成は、前述した実施形態４と類似した構成であるが、実施形態４で用いた正負判定器８および上限コンパレータ５を排除し、その代わりに減算器２から出力された偏差ｘを入力する上限コンパレータ２９（前記上限コンパレータ５と同等のコンパレータ）および下限コンパレータ３０を設け、さらに上限コンパレータ２９および下限コンパレータ３０の出力のオア条件を出力するオア回路５５を追加し、このオア回路５５の出力を第１のアンド回路９に入力するとともに、第２のオンディレイタイマ２５に入力するように構成したものである。
【０１０２】
（作用）
次に本実施形態９に示す電動弁の制御装置１の動作について説明する。
本実施形態９が、実施形態４と異なる部分について説明をする。
【０１０３】
実施形態４では、偏差の絶対値が上限コンパレータ５の設定値以上になった場合を電動弁閉指令ａまたは電動弁開指令ｂを出力する許可条件とし、電動弁閉指令ａと電動弁開指令ｂの区別は、正負判定器８でおこなっていたが、本実施形態９では、偏差が上限コンパレータ２９の設定値以上になった場合を電動弁閉指令ａの許可条件とし、偏差が下限コンパレータ３０の設定値以下になった場合を電動弁開指令ｂの許可条件としている。
【０１０４】
減算器３で出力された値が上限コンパレータ２９の設定値以上になると上限コンパレータ２９からオン信号が出力される。また、減算器３で出力された値が下限コンパレータ３０の設定値以下になると下限コンパレータ３０からオン信号が出力される。上限コンパレータ２９または下限コンパレータ３０からオン信号が出力されると、オア回路５５からオン信号が出力される。
【０１０５】
オア回路５５のオン信号が第１のアンド回路９と第２のオンディレイタイマ２５Ａに入力されると、あとは実施形態４と同様に応動するので、説明を省略する。
【０１０６】
第２のアンド回路２４からオン信号が出力されている時、上限コンパレータ２９からオン信号が出力されているとアンド回路１４からオン信号が出力され、電動弁閉指令ａが出力される。一方、アンド回路２４からオン信号が出力されている時、下限コンパレータ３０からオン信号が出力されているとアンド回路１５からオン信号が出力され、電動弁開指令ｂが出力される。
【０１０７】
（効果）
図１３は正負判定器８および上限コンパレータ５を備えた実施形態１〜８と、本実施形態９との異なる部分を示すブロック図であり、本図からも分かるように、上限コンパレータ２９のみで電動弁の閉許可条件を決定することができ、下限コンパレータ３０のみで電動弁の開許可条件を決定している。上限コンパレータ２９および下限コンパレータ３０、それぞれについて設定値を設定することができるため、弁閉指令ａと開指令ｂで最適な設定値を選択することができる。
【０１０８】
また、上限コンパレータ２９および下限コンパレータ３０を用いることによって、それぞれ不感帯を設定することができ、目標値２Ｓの上限および下限付近でプロセス値１０２Ｓが不安定になった場合、弁閉指令ａおよび開指令ｂの出力と停止の繰り返しが容易に起こらないようにすることができる。
【０１０９】
［実施形態１０］
図１０および図１４を参照して、本実施形態９に係る電動弁の制御装置１について説明する。
図１０は本実施形態１０に係る電動弁の制御装置１の構成図であり、図１４は本実施形態１０に係る電動弁の制御装置１におけるプロセス値１０２Ｓと目標値２Ｓ、電動弁閉指令の対応関係を示す出力図である。
【０１１０】
（構成）
本実施形態１０に示す構成は、実施形態９に、上限コンパレータ２９および下限コンパレータ３０の両方からオン信号が出力されない場合、つまり偏差ｘが目標値２Ｓの上下限の範囲内である場合、計測器１０２の計測値であるプロセス値１０２Ｓの変化率大になった時、目標値２Ｓの範囲内であっても電動弁の弁開閉指令を出力する回路６０を追加し、この目標値２Ｓの範囲内で電動弁の弁開閉指令を出力する回路６０の追加に伴って、オア回路４１、４２も追加している。その他は実施形態９と同様である。
【０１１１】
目標値２Ｓの範囲内で電動弁の弁開閉指令を出力する回路６０は、プロセス値１０２Ｓの変化率を求める変化率検出器３２と、この変化率検出器３２で求められたプロセス値１０２Ｓの変化率の絶対値を求める絶対値算出器３３と、一次関数を内蔵し入力された変化率の絶対値に応じて時間信号を出力する電動弁早期出力関数器３４と、前記プロセス値１０２Ｓの変化率を入力する上限コンパレータ３１および下限コンパレータ３７と、上限コンパレータ３１の出力を入力し、前記電動弁早期出力関数器３４の時間信号Ｔ３４により整定時間が制御されるオンディレイタイマ３５と、下限コンパレータ３７の出力を入力し、前記電動弁早期出力関数器３４の時間信号Ｔ３４により整定時間が制御されるオンディレイタイマ３６と、これらオンディレイタイマ３５、３６の出力をそれぞれ入力するワンショットタイマ５６、５７と、これらワンショットタイマ５６、５７の出力信号を反転して出力するノット回路５８、５９と、オア回路５５の出力信号を反転して出力するノット回路４３と、このノット回路４３の出力信号を一方の入力信号とし、ノット回路５８の出力信号を他方の入力信号とするアンド回路３８と、このノット回路４３の出力信号を一方の入力信号とし、ノット回路５９の出力信号を他方の入力信号とするアンド回路３９とから構成されている。
【０１１２】
なお、本実施形態１０は、この電動弁の弁開閉指令を出力する回路６０を追加したことに伴い、アンド回路１４およびアンド回路３８の出力信号を入力するオア回路４０と、アンド回路１５およびアンド回路３９の出力信号を入力するオア回路４１も追加している。
【０１１３】
（作用）
次に本実施形態１０の動作について、実施形態９と異なる部分について説明する。
計測器１０２で計測されたプロセス値１０２Ｓの変化率を変化率検出器３２で求める。そして、絶対値算出器３３でこの計測値の変化率を絶対値に変換する。この値が一次関数を有する電動弁早期出力関数器３４に入力され、一次関数を用いて時間が算出され、出力される。
【０１１４】
この算出された時間が第３のオンディレイタイマ３５、第４のオンディレイタイマ３６の設定時間となる。変化率検出器３２から出力された値は上限コンパレータ３１の入力値となり、この入力値が上限コンパレータ３１の設定値以上になるとオン信号が出力される。前記第３のオンディレイタイマ３５の設定時間中は、第３のワンショットタイマ５６からオン信号が出力されないので、ノット回路５８でその信号を反転してオン信号となってアンド回路３８の一方の条件信号となる。
【０１１５】
アンド回路３８の他方の条件信号は、上限コンパレータ２９または下限コンパレータ３０のいずれからもオン信号が出力されないために前記オア回路５５からオン信号が出力されていない時、ノット回路４３で信号が反転し、オン信号となり、アンド回路３８からオン信号が出力される。アンド回路３８からオン信号が出力されると、オア回路４０からオン信号が出力され、電動弁閉指令ａが出力される。
【０１１６】
また、変化率検出器３２から出力された値は下限コンパレータ３７の入力値となり、この入力値が下限コンパレータ３７の設定値以下になるとオン信号が出力される。前記第４のオンディレイタイマ３６の設定時間中は、第４のワンショットタイマ５７からオン信号が出力されないので、ノット回路５９でその信号を反転してオン信号となってアンド回路３９の一方の条件となる。
【０１１７】
アンド回路３９の他方の条件は、上限コンパレータ２９または下限コンパレータ３０のいずれからもオン信号が出力されないために前記オア回路５５からオン信号が出力されていない時、ノット回路４３で信号が反転し、オン信号となり、アンド回路３９からオン信号が出力される。アンド回路３９からオン信号が出力されると、オア回路４１からオン信号が出力され、電動弁開指令ｂが出力される。
【０１１８】
図１４に従来例および本実施形態１０のプロセス値１０２Ｓおよび目標値２Ｓの一例と、本実施形態１０の電動弁閉指令ｂの出力時間および停止時間の一例を示す。本実施形態１０では、偏差が目標値２Ｓの範囲内である場合、電動弁早期出力関数器３４より算出された時間、すなわちオンディレイタイマ３５、３６の設定値が図１４のｔ５であり、ワンショットタイマ５６の設定値が図１４のｔ６である。以後、先行出力時間ｔ５、先行停止時間ｔ６と呼ぶ。
【０１１９】
本実施形態１０では、上限コンパレータ２９および下限コンパレータ３０の両方からオン信号が出力されない場合、つまり偏差が目標値２Ｓの範囲内であっても、計測器１０２のプロセス値１０２Ｓの変化率が大きくなると、今後速い時間で偏差が目標値２Ｓの範囲を超えることが予想できる。
【０１２０】
本実施形態１０では、偏差が目標値２Ｓの範囲内である場合で、計測されたプロセス値１０２Ｓの変化率が大きくなると、電動弁早期出力関数器３４より算出した時間Ｔ３４分電動弁に弁開閉指令を出力する。プロセス値１０２Ｓの変化率の大きさに応じて、今後偏差が目標値２Ｓの範囲外になった場合の偏差の大きさを予想することができる。
【０１２１】
すなわち、プロセス値１０２Ｓの変化率の大きい時、今後偏差が大きくなると予想でき、プロセス値１０２Ｓの変化率の小さい時、偏差が小さくなると予想できる。このため、電動弁早期出力関数器３４を用いて変化率の大きい時は、電動弁閉指令ａおよび電動弁開指令ｂの出力時間を長くし、変化率の小さい時は、電動弁閉指令ａおよび電動弁開指令ｂの出力時間を短くする。
【０１２２】
本実施形態１０では、偏差が目標値２Ｓの範囲内である場合に限るため、オア回路５５から出力される電動弁の開閉許可条件をノット回路４３で信号を反転した条件を、偏差が目標値２Ｓの範囲内である場合の電動弁閉指令ａおよび電動弁開指令ｂの許可条件として入力している。これにより、偏差が目標値２Ｓの範囲外になった場合に出力される電動弁閉指令ａおよび電動弁開指令ｂと本実施形態からの指令が重ならないようにしている。
【０１２３】
（効果）
以上述べたように本実施形態１０によれば、プロセス値１０２Ｓが目標値２Ｓの範囲内にある場合、その変化率を算出することで、今後の偏差の大小を予測し、変化率の大きさに応じて算出された時間分、先行的に電動弁の弁開閉指令を出力することができる。
【０１２４】
そして、図１４から明らかなように、偏差が目標値２Ｓの範囲外になる前に先行的に電動弁を動作させるため、今後の偏差の増加を抑制させることができるので、従来例よりも配管１０３に流れるプロセス値１０２Ｓを目標値２Ｓに速く近づけることができる。
【０１２５】
［実施形態１１］
図１１、図１５、図１６および図１７を参照して、本実施形態１１に係る電動弁の制御装置１について説明する。
図１１は本実施形態１１に係る電動弁の制御装置１の構成図であり、図１５は本実施形態１１に係る電動弁の制御装置１におけるプロセス値の変化率が大きい場合の例を示す図、図１６は本実施形態１１に係る電動弁の制御装置１における電動弁閉指令の出力図、図１７は本実施形態１１に使用する変化率対応関数を示す図である。
【０１２６】
（構成）
本実施形態１１は、実施形態１０に対して偏差ｘが目標値２Ｓの範囲外である場合、プロセス値１０２Ｓの変化率大になった時、実施形態１０の電動弁の弁開閉指令の出力時間を更に可変にする回路７０を追加したものであり、その他の構成は実施形態１〜１０と同様である。
【０１２７】
この追加された回路７０は、変化率検出器３２から出力された値に応じて出力する時間Ｔ４５を算出する電動弁変化率対応関数器４５と、この電動弁変化率対応関数器４５の出力値Ｔ４５と電動弁出力関数器２０から出力された時間Ｔ２０とを加算し、その加算時間（Ｔ４５＋Ｔ２０）を第２のオンディレイタイマ２５Ａに入力する加算器４６と、電動弁出力関数器２０から出力された時間Ｔ２０から電動弁変化率対応関数器４５の出力Ｔ４５を減算（Ｔ２０−Ｔ４５）する減算器４７と、この減算器４７による減算時間（Ｔ２０−Ｔ４５）を設定時間とするオンディレイタイマ４８と、このオンディレイタイマ４８の出力を入力するワンショットタイマ４９と、ワンショットタイマ４９の出力を反転して出力するノット回路５１と、このノット回路５１の出力を一方の入力条件とし、前記減算器４７の出力を他方の入力条件とするアンド回路５０から構成されている。
そして、このアンド回路５０の出力が前記アンド回路１５の一方の入力条件になっている。
【０１２８】
（作用）
次に本発明の実施形態１１に示す電動弁の制御装置１の動作について実施形態１０と異なる部分について説明する。
【０１２９】
計測器１０２の計測値の変化率を変化率検出器３２で求めた値を入力とし、図１７のような一次関数（本実施形態１１では、電動弁変化率対応関数器４５の中に（ａ）の一次関数を内蔵している場合で説明する）を有する電動弁変化率対応関数器４５を用いて、変化率大の大きさに応じて出力する時間を算出した。電動弁変化率対応関数器４５から出力された時間Ｔ４５は、電動弁出力関数器２０から出力された時間に加算される場合と減算される場合とがある。
【０１３０】
まず、加算器４６によって加算される場合について説明する。
電動弁変化率対応関数器４５の出力値Ｔ４５と電動弁出力関数器２０から出力された時間Ｔ２０を加算器４６で加算して出力する。この値（Ｔ４５＋Ｔ２０）がオンディレイタイマ２５の設定時間となる。アンド回路９からオン信号が出力されている時、上限コンパレータ５からオン信号が出力されるとオンディレイタイマ２５の設定時間中は、オン信号が出力されず、ノット回路４２で信号が反転し、オン信号が出力され、アンド回路２４からオン信号が出力され、これがアンド回路１４の一方の条件となる。他方の条件である上限コンパレータ２９からオン信号が出力されていると、アンド回路１４からオン信号が出力される。この信号が出力されると、オア回路４０からオン信号が出力され、電動弁閉指令ａが出力される。
【０１３１】
次に、減算器４７によって減算される場合について説明する。
電動弁出力関数器２０から出力された時間Ｔ２０から電動弁変化率対応関数器４５の出力値Ｔ４５を減算器４７で減算して出力する。この値（Ｔ２０−Ｔ４５）がオンディレイタイマ４８の設定時間となる。アンド回路９からオン信号が出力されている時、上限コンパレータ５からオン信号が出力されるとオンディレイタイマ４８の設定時間中は、オン信号が出力されず、ノット回路５１で信号が反転し、オン信号が出力され、アンド回路２４からオン信号が出力され、これがアンド回路１４の一方の条件となる。
【０１３２】
他方の条件である上限コンパレータ２９からオン信号が出力されていると、アンド回路１５からオン信号が出力される。この信号が出力されると、オア回路４１からオン信号が出力され、電動弁開指令ｂが出力される。電動弁閉指令ａおよび電動弁閉指令ｂの停止時間は、共に実施形態２、４と同様の方法で決定した時間となっている。
【０１３３】
図１５（ｉ）〜（iv）に変化率大の時のプロセス値と目標値を表した一例を示す。
初めに図１５（ｉ）、（ii）を用いて、電動弁閉指令の出力時間を決定する方法を説明する。図１５（ｉ）のαの時点で偏差を算出した場合、偏差はＨ３である。Ｈ３の絶対値を入力値とし電動弁出力関数器２０から電動弁閉指令ａの出力時間を算出する。更に、変化率を入力値とし、電動弁変化率対応関数器４５から変化率対応時間を算出する。αの時点の場合、変化率は正の値であるので、図１７（ａ）より変化率対応時間も正の値となる。αの時点での変化率から、今後偏差の絶対値が大きくなると予想できるので、電動弁閉指令を長く出力させる必要がある。これより、電動弁出力関数器２０から算出された時間（正の値）に電動弁変化率対応関数器４５で算出された変化率対応時間（正の値）を加算した時間が、電動弁閉指令ａの出力時間となる。
【０１３４】
また、図１５（ii）のβの時点で偏差を算出した場合、偏差はＨ４である。Ｈ４の絶対値を入力値とし電動弁出力関数器２０から電動弁閉指令ａの出力時間を算出する。更に、変化率を入力値とし、電動弁変化率対応関数器４５から変化率対応時間を算出する。βの時点の場合、変化率は負の値であるので、図１７（ａ）より変化率対応時間も負の値となる。
【０１３５】
βの時点での変化率から、今後偏差の絶対値が小さくなると予想できるので、電動弁閉指令を短く出力させる必要がある。これより、電動弁出力関数器２０から算出された時間（正の値）に電動弁変化率対応関数器４５で算出された変化率対応時間（負の値）を加算した時間が、電動弁閉指令ａの出力時間となる。したがって、変化率の正負関係なく、電動弁閉指令ａの出力時間は、電動弁出力関数器２０から算出された時間に電動弁変化率対応関数器４５で算出された変化率対応時間を加算した時間となる。
【０１３６】
電動弁閉指令ａの出力時間は、以下の式（１）の通りである。
電動弁閉指令ａ＝電動弁出力関数器２０で求められた時間
＋電動弁変化率関数器４５で求められた時間・・・式（１）
【０１３７】
次に図１５（iii）および（iv）を用いて、電動弁の開指令時の出力時間を決定する方法について説明する。
図１５（iii）のγの時点で偏差を算出した場合、偏差はＨ７である。Ｈ７の絶対値を入力値とし電動弁出力関数器２０から電動弁開指令ｂの出力時間を算出する。
【０１３８】
更に、変化率を入力値とし、電動弁変化率対応関数器４５から変化率対応時間を算出する。γの時点の場合、変化率は負の値であるので、図１７（ａ）より変化率対応時間も負の値となる。そして、γの時点での変化率から今後偏差の絶対値が大きくなると予想できるので、電動弁の開指令を長く出力させる必要がある。これより、電動弁出力関数器２０から算出された時間（正の値）に電動弁変化率対応関数器４５で算出された変化率対応時間（負の値）を減算した時間が、電動弁開指令ｂの出力時間となる。
【０１３９】
また、図１５（iv）のδの時点で偏差を算出した場合、偏差はＨ８である。Ｈ８の絶対値を入力値とし電動弁出力関数器２０から電動弁開指令ｂの出力時間を算出する。更に、変化率を入力値とし、電動弁変化率対応関数器４５から変化率対応時間を算出する。δの時点の場合、変化率は正の値であるので、図１７（ａ）から変化率対応時間も正の値となる。δの時点での変化率から、今後偏差の絶対値が小さくなると予想できるので、電動弁の開指令を短く出力させる必要がある。
【０１４０】
これより、電動弁出力関数器２０から算出された時間（正の値）に電動弁変化率対応関数器４５で算出された変化率対応時間（正の値）を減算した時間が、電動弁開指令ｂの出力時間となる。したがって、変化率の正負に関係なく、電動弁開指令ｂの出力時間は、電動弁出力関数器２０から算出された時間から電動弁変化率対応関数器４５で算出された変化率対応時間を減算した時間となる。電動弁開指令ｂの出力時間は、以下の式（２）の通りである。
電動弁開指令ｂ＝電動弁出力関数器２０で求められた時間
−電動弁変化率関数器４５で求められた時間・・・式（２）
【０１４１】
なお、リバース・アクションの際の回路は、上限コンパレータ２９と下限コンパレータ３０の位置を入れ替えると共に上限コンパレータ３１と下限コンパレータ３７の位置を入れ替え、更に電動弁変化率対応関数器４５の一次関数を図１７（ｂ）のように変更する。
【０１４２】
（効果）
前述した実施形態４の場合、偏差ｘが目標値の範囲外にあると図１５（ｉ）のαの時点で偏差を算出し、電動弁閉指令を決定してしまうと、αの時点では偏差がＨ３しかないため、変化率が大きくても電動弁出力関数器２０で算出された時間分しか、電動弁閉指令ａを出力することができない。
【０１４３】
しかしながら、本実施形態１１では、電動弁出力関数器２０で算出された時間と、電動弁変化率対応関数器４５で算出された時間分を加算器４６で加算することにより、電動弁閉指令ａを長くすることができる。
【０１４４】
また、実施形態４の場合、図１５（ii）のβの時点では、偏差がＨ４であるため、変化率が大きい場合でも、電動弁出力関数器２０で算出された時間だけ電動弁閉指令ａを出力しまうが、本実施形態１１では、電動弁出力関数器２０で算出された時間と、電動弁変化率対応関数器４５で算出された時間分を加算器４６で加算することにより、電動弁閉指令ａを短くすることができる。
【０１４５】
これらのことより、目標値の範囲外にある場合、計測値の変化率を算出することにより、今後の偏差の大小を予測し、偏差から算出された時間に、プロセス値１０２Ｓの変化率の大きさに応じて算出された時間を加算（減算）し、電動弁の弁開閉指令を出力することができる。偏差が小さい場合でも、プロセス値１０２Ｓの変化率が大きい場合は、偏差が大きくなる前に予め電動弁の弁開閉指令を長く出力させることができる。また、偏差が大きい場合でも、プロセス値１０２Ｓの変化率が大きい場合は、偏差が小さくなる前に予め電動弁の弁開閉指令を短く出力させることができる。本実施形態１１は、図１６を参照すればわかるように、従来例に比べてプロセス値１０２Ｓを目標値２Ｓに速く近づけることができる。
【符号の説明】
【０１４６】
１…電動弁の制御装置、２…信号出力器、３…減算器、４…絶対値算出器、５、２９、３１…上限コンパレータ、６、６Ａ、２３、２３Ａ、５６、５７…ワンショットタイマ、７、１３、４２…ノット回路、８…正負判定器、９、１４、１５、２４…アンド回路、１０、２０…電動弁出力関数器（電動弁出力時間変更手段）、１６、１６Ａ、２５Ａ、３５，３６、…オンディレイタイマ、１７、２６…電動弁停止関数器（電動弁停止時間変更手段）、３０、３７…下限コンパレータ、３２…変化率検出器、３４…電動弁早期出力関数器、４０、４１…オア回路、４５…電動弁変化率対応関数器、４６…加算器、６０…電動弁の弁開閉指令出力回路、７０…電動弁の弁開閉指令の出力時間を可変にする回路、１０１…電動弁、１０２…計測器、１０３…配管。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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