(57)【要約】【課題】末端機器の稼働状態（圧力）を把握できない場合であっても、末端機器の稼働状態に応じて効率的な空圧システムの運用を実現する。【解決手段】配管を介して接続される複数の機器に圧縮空気を供給する圧縮機を制御する制御装置であって、配管には空気槽が接続され、空気槽には蓄積された圧縮空気の圧力である第一圧力を計測するセンサが設置され、制御装置は、第一圧力に基づいて、複数の機器に供給される圧縮空気の総量を算出し、複数の機器に供給される圧縮空気の総量に基づいて、複数の機器の各々の圧縮空気の消費量を算出し、複数の機器の各々の圧縮空気の消費量に基づいて、複数の機器に供給される圧縮空気の圧力を算出し、複数の機器に供給される圧縮空気の圧力に基づいて、圧縮機から供給する圧縮空気の圧力を制御するための操作パラメータを算出し、操作パラメータに基づいて、圧縮機を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管を介して接続される複数の機器に圧縮空気を供給する圧縮機を制御する制御装置であって、
演算装置及び前記演算装置に接続される記憶装置を備え、
前記配管には、圧縮空気を一時的に蓄積する空気槽が接続され、
前記空気槽には、蓄積された圧縮空気の圧力である第一圧力を計測するセンサが設置され、
前記制御装置は、
前記センサから前記第一圧力を取得し、
前記第一圧力に基づいて、前記複数の機器に供給される圧縮空気の総量を算出し、
前記複数の機器に供給される圧縮空気の総量に基づいて、前記複数の機器の各々の圧縮空気の消費量を算出し、
前記複数の機器の各々の圧縮空気の消費量に基づいて、前記複数の機器に供給される圧縮空気の圧力を算出し、
前記複数の機器に供給される圧縮空気の圧力に基づいて、前記圧縮機から供給する圧縮空気の圧力を制御するための操作パラメータを算出し、
前記新たな操作パラメータに基づいて、前記圧縮機を制御することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置であって、
前記制御装置は、前記複数の機器の各々の目標圧力を管理する管理情報を保持し、
前記複数の機器は、流入する圧縮空気の圧力を計測できる第一機器及び流入する圧縮空気の圧力を計測できない第二機器を含み、
前記制御装置は、
前記第一機器に流入する圧縮空気の圧力である計測圧力を取得し、
前記計測圧力に基づいて、前記第一機器の圧縮空気の消費量を示す第一消費量を算出し、
前記第一消費量を足し合わせることによって第一合計量を算出し、
前記複数の機器に供給される圧縮空気の総量から前記第一合計量を減算して、前記第二機器の圧縮空気の消費量の総量を示す第二合計量を算出し、
前記第二合計量に基づいて、前記第二機器に供給される圧縮空気の圧力の推定値である推定圧力を算出し、
前記第一機器の目標圧力及び前記計測圧力の差、並びに、前記第二機器の目標圧力及び前記推定圧力の差に基づいて、前記操作パラメータを算出することを特徴とする制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の制御装置であって、
前記管理情報は、前記複数の機器の各々と接続する配管の圧力損失係数を含み、
前記制御装置は、
前記管理情報を参照して、前記第二機器と接続する配管の圧力損失係数の最大値を特定し、
前記特定された圧力損失係数及び前記第二合計量に基づいて、圧力損失係数が最大である配管の圧力損失を算出し、
前記第一圧力から前記算出された圧力損失を減算した値を、前記第二機器の前記推定圧力として算出することを特徴とする制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載の制御装置であって、
前記管理情報は、前記複数の機器の各々と接続する配管の圧力損失係数及び前記複数の機器の各々が消費可能な圧力空気の最大値を示す最大消費量を含み、
前記制御装置は、
前記管理情報を参照して、前記第二機器と接続する配管の圧力損失係数及び前記第二機器の最大消費量に基づいて、前記第二機器と接続する配管の圧力損失を算出し、
前記算出の結果に基づいて、前記圧力損失の最大値を特定し、
前記第二合計量が、前記圧力損失が最大の配管と接続する第二機器の前記最大消費量より大きいか否かを判定し、
前記第二合計量が、前記圧力損失が最大の配管と接続する第二機器の最大消費量より大きいと判定された場合、前記第一圧力から、前記圧力損失が最大の配管の圧力損失係数及び当該配管と接続する第二機器の最大消費量に基づいて算出された圧力損失を減算した値を、前記第二機器の前記推定圧力として算出し、
前記第二合計量が、前記圧力損失が最大の配管と接続する第二機器の最大消費量以下であると判定された場合、前記第一圧力から、前記圧力損失が最大の配管の圧力損失係数及び前記第二合計量に基づいて算出された圧力損失を減算した値を、前記第二機器の前記推定圧力として算出することを特徴とする制御装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の制御装置であって、
前記制御装置は、
前記配管の構成を示す構成情報を取得し、
前記構成情報に基づいて、前記複数の機器の各々と接続する配管の圧力損失係数を算出し、
前記管理情報に、前記複数の機器の各々と接続する配管の圧力損失係数を設定することを特徴とする制御装置。
【請求項６】
配管を介して接続される複数の機器に圧縮空気を供給する圧縮機を制御する制御装置が実行する圧縮機の制御方法であって、
前記制御装置は、演算装置及び前記演算装置に接続される記憶装置を備え、
前記配管には、圧縮空気を一時的に蓄積する空気槽が接続され、
前記空気槽には、蓄積された圧縮空気の圧力である第一圧力を計測するセンサが設置され、
前記圧縮機の制御方法は、
前記制御装置が、前記センサから前記第一圧力を取得する第１のステップと、
前記制御装置が、前記第一圧力に基づいて、前記複数の機器に供給される圧縮空気の総量を算出する第２のステップと、
前記制御装置が、前記複数の機器に供給される圧縮空気の総量に基づいて、前記複数の機器の各々の圧縮空気の消費量を算出する第３のステップと、
前記制御装置が、前記複数の機器の各々の圧縮空気の消費量に基づいて、前記複数の機器に供給される圧縮空気の圧力を算出する第４のステップと、
前記制御装置が、前記複数の機器に供給される圧縮空気の圧力に基づいて、前記圧縮機から供給する圧縮空気の圧力を制御するための操作パラメータを算出する第５のステップと、
前記制御装置が、前記新たな操作パラメータに基づいて、前記圧縮機を制御する第６のステップと、を含むことを特徴とする圧縮機の制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載の圧縮機の制御方法であって、
前記制御装置は、前記複数の機器の各々の目標圧力を管理する管理情報を保持し、
前記複数の機器は、流入する圧縮空気の圧力を計測できる第一機器及び流入する圧縮空気の圧力を計測できない第二機器を含み、
前記第２のステップは、
前記制御装置が、前記第一機器に流入する圧縮空気の圧力である計測圧力を取得するステップと、
前記制御装置が、前記計測圧力に基づいて、前記第一機器の圧縮空気の消費量を示す第一消費量を算出するステップと、
前記制御装置が、前記第一消費量を足し合わせることによって第一合計量を算出するステップと、を含み、
前記第３のステップは、前記制御装置が、前記複数の機器に供給される圧縮空気の総量から前記第一合計量を減算して、前記第二機器の圧縮空気の消費量の総量を示す第二合計量を算出するステップを含み、
前記第４のステップは、前記制御装置が、前記第二合計量に基づいて、前記第二機器に供給される圧縮空気の圧力の推定値である推定圧力を算出するステップを含み、
前記第５のステップは、前記制御装置が、前記第一機器の目標圧力及び前記計測圧力の差、並びに、前記第二機器の目標圧力及び前記推定圧力の差に基づいて、前記操作パラメータを算出するステップを含むことを特徴とする圧縮機の制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載の圧縮機の制御方法であって、
前記管理情報は、前記複数の機器の各々と接続する配管の圧力損失係数を含み、
前記第４のステップは、
前記制御装置が、前記管理情報を参照して、前記第二機器と接続する配管の圧力損失係数の最大値を特定するステップと、
前記制御装置が、前記特定された圧力損失係数及び前記第二合計量に基づいて、圧力損失係数が最大である配管の圧力損失を算出するステップと、
前記制御装置が、前記第一圧力から前記算出された圧力損失を減算した値を、前記第二機器の前記推定圧力として算出するステップと、を含むことを特徴とする圧縮機の制御方法。
【請求項９】
請求項７に記載の圧縮機の制御方法であって、
前記管理情報は、前記複数の機器の各々と接続する配管の圧力損失係数及び前記複数の機器の各々が消費可能な圧力空気の最大値を示す最大消費量を含み、
前記第４のステップは、
前記制御装置が、前記管理情報を参照して、前記第二機器と接続する配管の圧力損失係数及び前記第二機器の最大消費量に基づいて、前記第二機器と接続する配管の圧力損失を算出するステップと、
前記制御装置が、前記算出の結果に基づいて、前記圧力損失の最大値を特定するステップと、
前記制御装置が、前記第二合計量が、前記圧力損失が最大の配管と接続する第二機器の前記最大消費量より大きいか否かを判定するステップと、
前記第二合計量が、前記圧力損失が最大の配管と接続する第二機器の最大消費量より大きいと判定された場合、前記制御装置が、前記第一圧力から、前記圧力損失が最大の配管の圧力損失係数及び当該配管と接続する第二機器の最大消費量に基づいて算出された圧力損失を減算した値を、前記第二機器の前記推定圧力として算出するステップと、
前記第二合計量が、前記圧力損失が最大の配管と接続する第二機器の最大消費量以下であると判定された場合、前記制御装置が、前記第一圧力から、前記圧力損失が最大の配管の圧力損失係数及び前記第二合計量に基づいて算出された圧力損失を減算した値を、前記第二機器の前記推定圧力として算出するステップと、を含むことを特徴とする圧縮機の制御方法。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９に記載の圧縮機の制御方法であって、
前記制御装置が、前記配管の構成を示す構成情報を取得するステップと、
前記制御装置が、前記構成情報に基づいて、前記複数の機器の各々の圧力損失係数を算出するステップと、
前記制御装置が、前記管理情報に、前記複数の機器の各々の圧力損失係数を設定するステップと、を含むことを特徴とする圧縮機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機器が利用する圧縮空気を供給する空圧システムの制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空圧システムでは、一般的に、配管網の末端に接続されたエアガン及びエアシリンダ等の末端機器において圧縮空気が消費された場合、圧縮機の吐出口の圧力及び圧縮空気が一時的に蓄積される空気槽の圧力に対して圧力損失が発生する。
【０００３】
従来の空圧システムでは、末端における圧力が末端機器の稼動に必要な下限圧力を下回らないようにするために、運用者は、圧力損失を見込んで吐出口の圧力及び空気槽の圧力の目標値を高い固定値に設定して、圧縮機の吐出風量を制御していた。
【０００４】
末端機器の稼動状態によっては、圧縮空気の消費量が低下し、圧縮損失が低下する状況が発生する。しかし、吐出口及び空気槽の圧力の目標値は、高い値に固定されているため、末端機器の稼働状態に応じた空圧システムの効率的な運用ができないという課題があった。このような問題に対応する技術として、特許文献１に記載の技術が知られている。
【０００５】
特許文献１には、「空気圧縮機を備える空気圧縮装置と、空気圧縮装置から出力される圧縮空気をレシーバータンクを介して接続される負荷機器に供給する圧縮空気供給部と、目標圧力とレシーバータンクから検出される元圧圧力とに基づいて空気圧縮装置から出力する圧縮空気を制御する圧縮空気制御部とを備える空気圧縮装置の制御装置において、圧縮空気制御部に、各所定時限における各負荷機器に供給される末端圧力中の最低末端圧力を検出し、該最低末端圧力とそれぞれの末端目標圧力との圧力偏差中の最小の末端圧力偏差を選択し、該末端圧力偏差を所定の割合で逓減または逓増する補正圧力を所定期間出力し、該補正圧力によって前記目標圧力を補正する目標圧力補正手段を設ける」ことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３８９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般的な空圧システムでは、圧縮機によって生成される圧縮空気を効率的に利用するために、複数の末端機器を配管網に接続する構成がとられる。前述のような構成の空圧システムに対して特許文献１に開示されている技術を適用する場合、各末端機器の稼働状態を特定する必要がある。そのため、全での末端機器に供給される圧縮空気の圧力を計測する圧力センサが設置されたシステム構成が前提となる。
【０００８】
しかし、全ての末端機器に対して圧力センサを設置することはコスト的に難しい場合があり、特に、大規模な空圧システムでは前述の設備コストの問題が顕著になる。また、末端機器の設置場所等に起因して計測された圧力を制御装置に転送するためのネットワークに接続できない場合又はセンサの故障によって、計測された圧力を取得できない可能性がある。
【０００９】
本発明は、センサを用いて末端機器の稼働状態（圧力）を把握できない場合であっても、末端機器の稼働状態に応じて効率的な空圧システムの運用を実現するための制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、配管を介して接続される複数の機器に圧縮空気を供給する圧縮機を制御する制御装置であって、演算装置及び前記演算装置に接続される記憶装置を備え、前記配管には、圧縮空気を一時的に蓄積する空気槽が接続され、前記空気槽には、蓄積された圧縮空気の圧力である第一圧力を計測するセンサが設置され、前記制御装置は、前記センサから前記第一圧力を取得し、前記第一圧力に基づいて、前記複数の機器に供給される圧縮空気の総量を算出し、前記複数の機器に供給される圧縮空気の総量に基づいて、前記複数の機器の各々の圧縮空気の消費量を算出し、前記複数の機器の各々の圧縮空気の消費量に基づいて、前記複数の機器に供給される圧縮空気の圧力を算出し、前記複数の機器に供給される圧縮空気の圧力に基づいて、前記圧縮機から供給する圧縮空気の圧力を制御するための操作パラメータを算出し、前記新たな操作パラメータに基づいて、前記圧縮機を制御する。
【００１１】
本発明によれば、センサを用いて末端機器の稼働状態を把握できない場合でも末端機器の稼働状態に応じた効率的な空圧システムの制御を実現できる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１の空圧システムの構成例を示す図である。
【図２】実施例１の圧力算出装置のソフトウェア構成の一例を示す図である。
【図３】実施例１の空圧基本定数管理情報のデータ構造の一例を示す図である。
【図４】実施例１の吐出風量管理情報のデータ構造の一例を示す図である。
【図５】実施例１の空気槽圧力管理情報のデータ構造の一例を示す図である。
【図６】実施例１の末端圧力管理情報のデータ構造の一例を示す図である。
【図７】実施例１の制御定数管理情報のデータ構造の一例を示す図である。
【図８】実施例１の制御装置が実行するデータ登録処理の一例を説明するフローチャートである。
【図９】実施例１の入出力装置に表示される入力画面の一例を示す図である。
【図１０】実施例１のデータ収集部が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。
【図１１】実施例１の圧力推定部が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。
【図１２】実施例１の圧力推定部がステップＳ３０１で実行する処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図１３】実施例１の圧力推定部がステップＳ３０２で実行する処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図１４】実施例１の目標圧力算出部が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。
【図１５】実施例１の吐出圧力制御装置が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。
【図１６】実施例２の入出力装置に表示される入力画面の一例を示す図である。
【図１７】実施例３の空圧システムの構成例を示す図である。
【図１８】実施例３の圧力算出装置のソフトウェア構成の一例を示す図である。
【図１９】実施例３の回転数算出部が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。
【図２０】実施例４の末端圧力管理情報のデータ構造の一例を示す図である。
【図２１】実施例４の入出力装置に表示される入力画面の一例を示す図である。
【図２２】実施例４の圧力推定部がステップＳ３０４で実行する処理の詳細を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。
【００１４】
以下に説明する発明の構成において、同一又は類似する構成又は機能には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
本明細書等における「第一」、「第二」、「第三」等の表記は、構成要素を識別するために付するものであり、必ずしも、数又は順序を限定するものではない。
【００１６】
図面等において示す各構成の位置、大きさ、形状、及び範囲等は、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、及び範囲等を表していない場合がある。したがって、本発明では、図面等に開示された位置、大きさ、形状、及び範囲等に限定されない。
【実施例１】
【００１７】
図１は、実施例１の空圧システムの構成例を示す図である。
【００１８】
空圧システムは、圧縮機ユニット１０、空気槽１１、複数の末端機器１２、及び入出力装置２０から構成される。なお、点線の矢印はデータの流れを示す。
【００１９】
圧縮機ユニット１０及び空気槽１１は、吐出配管１６０を介して接続される。空気槽１１には、各末端機器１２に圧縮空気を供給する基幹配管１３が接続され、末端機器１２は、基幹配管１３から分岐する支線配管１４を介して空気槽１１と接続する。また、圧縮機ユニット１０には、直接又はネットワークを介して、データの入力及び出力を行う入出力装置２０が接続される。入出力装置２０は、キーボード、マウス、及びタッチパネル等の入力装置、並びに、ディスプレイ及びプリンタ等の出力装置を有する。
【００２０】
圧縮機ユニット１０は、配管１４０から吸い込まれた空気を圧縮することによって圧縮空気を生成し、吐出口１５０から吐出配管１６０に出力する。圧縮機ユニット１０は、制御装置１００、インバータ１１０、電動機１２０、及び圧縮機１３０を有する。吐出口１５０には、吐出口１５０から出力される圧縮空気の圧力を計測するセンサ１７０が設置される。本明細書では、吐出口１５０から出力される圧縮空気の圧力を吐出圧力と記載する。
【００２１】
電動機１２０は、空気を圧縮するための回転動作を行う。インバータ１１０は、電動機１２０の回転数を制御する。圧縮機１３０は、電動機１２０の回転動作を利用して、取り込んだ空気を圧縮し、圧縮空気を生成する。制御装置１００は、電動機１２０の回転数を決定し、インバータ１１０に指示する。制御装置１００の詳細は後述する。
【００２２】
空気槽１１は、圧縮機ユニット１０から出力された圧縮空気を蓄積する。空気槽１１には、空気槽１１内に蓄積された圧縮空気の圧力を計測するセンサ１５が接続される。末端機器１２は、圧縮空気を利用して所定の作業及び処理を行う。なお、本発明は末端機器１２の種別に限定されない。
【００２３】
末端機器１２−１から末端機器１２−ｎを接続する支線配管１４には、末端機器１２に出力される圧縮空気の圧力を計測するセンサ１６−１からセンサ１６−ｎが設置される。一方、末端機器１２−（ｎ＋１）から末端機器１２＋（ｎ＋ｍ）を接続する支線配管１４には、センサは設置されていない。
【００２４】
本実施例では、センサ１６は支線配管１４の末端機器１２と接続する直前の位置に設置される。なお、末端機器１２に直接センサが設置されていてもよい。
【００２５】
本明細書では、支線配管１４を介して出力される圧縮空気の圧力を末端圧力と記載する。また、センサ１６が設定された支線配管１４に接続される末端機器１２をセンサ付末端機器１２と記載し、センサ１６が設定されていない支線配管１４に接続される末端機器１２をセンサレス末端機器１２と記載する。
【００２６】
センサ１５及びセンサ１６は、ネットワーク３０を介して、圧縮機ユニット１０に計測した圧力を送信する。圧縮機ユニット１０に送信された圧力は、制御装置１００に入力される。
【００２７】
なお、本実施例では、少なくとも一つの支線配管１４にセンサ１６が設置されているが、必ずしも、支線配管１４にセンサ１６が設置されていなくてもよい。
【００２８】
ここで、制御装置１００の構成について説明する。制御装置１００は、圧力算出装置１０１、吐出圧力制御装置１０２、及び共有メモリ１０３を有する。
【００２９】
共有メモリ１０３は、圧力算出装置１０１及び吐出圧力制御装置１０２の間でデータの授受を行うために使用するメモリである。
【００３０】
圧力算出装置１０１は、ネットワーク３０を介して受信した圧力及び共有メモリ１０３を介して吐出圧力制御装置１０２が決定した電動機１２０の回転数に基づいて、末端機器１２の稼働状態の変動を考慮した吐出圧力の目標値を算出する。
【００３１】
吐出圧力制御装置１０２は、センサ１７０によって計測された吐出圧力及び圧力算出装置１０１によって算出された吐出圧力の目標値に基づいて、電動機１２０の回転数を決定し、決定された電動機１２０の回転数に調整するための制御値を算出し、インバータ１１０に出力する。また、吐出圧力制御装置１０２は、決定された電動機１２０の回転数を共有メモリ１０３に書込む。
【００３２】
本実施例の吐出圧力制御装置１０２は、比例積分微分制御（ＰＩＤ制御）演算を行うことによって電動機１２０の回転数を決定する。
【００３３】
なお、圧力算出装置１０１及び吐出圧力制御装置１０２は、図示しないプロセッサ等の演算装置、及び、図示しないメモリ等の記憶装置を有する。
【００３４】
図２は、実施例１の圧力算出装置１０１のソフトウェア構成の一例を示す図である。
【００３５】
圧力算出装置１０１は、機能構成として、空圧基本定数登録部２００、吐出風量登録部２０１、末端圧力管理情報登録部２０２、制御定数登録部２０３、データ収集部２１０、圧力推定部２１１、目標圧力算出部２１２、通信部２２０、及び共有メモリインタフェース２２１を有する。また、圧力算出装置１０１は、空圧基本定数管理情報２３０、吐出風量管理情報２３１、空気槽圧力管理情報２３２、末端圧力管理情報２３３、及び制御定数管理情報２３４を保持する。なお、実線は装置内部の接続関係を示し、点線は外部装置の接続関係を示す。
【００３６】
圧力算出装置１０１が有する各機能構成は、演算装置が記憶装置に格納されるプログラムを実行することによって実現される。以下の説明では、機能構成を主語に処理を説明する場合、演算装置が機能構成を実現するプログラムを実行していることを示す。
【００３７】
空圧基本定数管理情報２３０は、末端機器１２が消費する圧力空気の総量の算出演算で使用される基本的な定数を管理するための情報である。空圧基本定数管理情報２３０のデータ構造の詳細は図３を用いて説明する。
【００３８】
吐出風量管理情報２３１は、電動機１２０の回転数及び風量の関係、並びに、現在の電動機１２０の回転数を管理するための情報である。吐出風量管理情報２３１のデータ構造の詳細は図４を用いて説明する。
【００３９】
空気槽圧力管理情報２３２は、空気槽１１の圧力を管理するための情報である。空気槽圧力管理情報２３２のデータ構造の詳細は図５を用いて説明する。
【００４０】
末端圧力管理情報２３３は、末端圧力を管理するための情報である。末端圧力管理情報２３３のデータ構造の詳細は図６を用いて説明する。
【００４１】
制御定数管理情報２３４は、吐出圧力の目標値を算出する場合に使用する定数を管理するための情報である。制御定数管理情報２３４のデータ構造の詳細は図７を用いて説明する。
【００４２】
空圧基本定数登録部２００は、空圧基本定数管理情報２３０に、入出力装置２０を介して入力されたデータを登録する。吐出風量登録部２０１は、吐出風量管理情報２３１に、入出力装置２０を介して入力されたデータを登録する末端圧力管理情報登録部２０２は、末端圧力管理情報２３３に、入出力装置２０を介して入力されたデータを登録する。制御定数登録部２０３は、制御定数管理情報２３４に、入出力装置２０を介して入力されたデータを登録する。
【００４３】
通信部２２０は、ネットワーク３０を介して送信されたデータを受信する。共有メモリインタフェース２２１は、共有メモリ１０３にデータを書き込み、また、共有メモリ１０３からデータを読み出すために、共有メモリ１０３にアクセスする。
【００４４】
データ収集部２１０は、センサ１５及びセンサ１６から圧力を取得し、また、共有メモリ１０３から電動機１２０の回転数等を取得する。また、データ収集部２１０は、取得したデータに基づいて、吐出風量管理情報２３１、空気槽圧力管理情報２３２、及び末端圧力管理情報２３３を更新する。圧力推定部２１１は、末端圧力を取得できない末端機器１２の末端圧力の推定値を算出する。目標圧力算出部２１２は、吐出圧力の目標値を算出する。
【００４５】
次に、図３から図７を用いて、圧力算出装置１０１が保持する管理情報について説明する。
【００４６】
図３は、実施例１の空圧基本定数管理情報２３０のデータ構造の一例を示す図である。
【００４７】
空圧基本定数管理情報２３０は、空気槽体積３０１、ガス定数３０２、圧縮空気温度３０３、及び密度３０４から構成される。空圧基本定数管理情報２３０は、システム運用者によって空圧システムの初期設定時に設定される。なお、空圧基本定数管理情報２３０は、空圧システムの運用時に設定又は更新されてもよい。
【００４８】
空気槽体積３０１は、空気槽１１の体積を格納するフィールドである。本明細書では、空気槽１１の体積を表す変数を「Ｖ」とする。ガス定数３０２は、空気のガス定数を格納するフィールドである。本明細書では、空気のガス定数を表す変数を「Ｒｇ」とする。圧縮空気温度３０３は、圧縮空気の温度を格納するフィールドである。本明細書では、圧縮空気の温度を表す変数を「Ｔ」とする。密度３０４は、圧縮空気の密度を格納するフィールドである。本明細書では、圧縮空気の密度を表す変数を「ρａｉｒ」とする。
【００４９】
図４は、実施例１の吐出風量管理情報２３１のデータ構造の一例を示す図である。
【００５０】
吐出風量管理情報２３１は、最小回転数４０１、最大回転数４０２、最小風量４０３、最大風量４０４、及び最新回転数４０５から構成される。最小回転数４０１、最大回転数４０２、最小風量４０３、及び最大風量４０４は、システム運用者によって空圧システムの初期設定時に設定される。最新回転数４０５は、周期的に更新される。なお、最小回転数４０１、最大回転数４０２、最小風量４０３、及び最大風量４０４は、空圧システムの運用時に設定又は更新されてもよい。また、最小回転数４０１、最大回転数４０２、最小風量４０３、及び最大風量４０４は、圧縮機ユニット１０を提供する提供者が圧縮機ユニット１０の出荷時に設定されてもよい。
【００５１】
最小回転数４０１は、電動機１２０の最小回転数を格納するフィールドである。本明細書では、電動機１２０の最小回転数を表す変数を「Ｎｍｉｎ」とする。最小風量４０３は、電動機１２０が最小回転数で稼働している場合の圧縮空気の吐出風量の値、すなわち、圧縮空気の吐出風量の最小値を格納するフィールドである。本実施例では、圧縮空気の吐出風量の最小値を表す変数を「Ｑｃｍｐ＿ｍｉｎ」とする。
【００５２】
最大回転数４０２は、電動機１２０の最大回転数を格納するフィールドである。本明細書では、電動機１２０の最大回転数を表す変数を「Ｎｍａｘ」とする。最大風量４０４は、電動機１２０が最大回転数で稼働している場合の圧縮空気の吐出風量の値、すなわち、圧縮空気の吐出風量の最大値を格納するフィールドである。本実施例では、圧縮空気の吐出風量の最大値を表す変数を「Ｑｃｍｐ＿ｍａｘ」とする。
【００５３】
最新回転数４０５は、現在の電動機１２０の回転数を格納するフィールドである。本実施例では、現在の電動機１２０の回転数を表す変数を「Ｎ」とする。
【００５４】
図５は、実施例１の空気槽圧力管理情報２３２のデータ構造の一例を示す図である。
【００５５】
空気槽圧力管理情報２３２は、最新計測値５０１及び前回計測値５０２から構成される。空気槽圧力管理情報２３２は、周期的に更新される。
【００５６】
最新計測値５０１は、最新の空気槽１１の圧力を格納するフィールドである。本明細書では、最新の空気槽１１の圧力を表す変数を「ＰＲＴ＿ｎｅｗ」とする。前回計測値５０２は、前回計測された空気槽１１の圧力を格納するフィールドである。本明細書では、前回計測された空気槽１１の圧力を表す変数を「ＰＲＴ＿ｏｌｄ」とする。
【００５７】
図６は、実施例１の末端圧力管理情報２３３のデータ構造の一例を示す図である。
【００５８】
末端圧力管理情報２３３は、ＩＤ６０１、センサ６０２、圧力損失係数６０３、目標圧力６０４、及び圧力６０５から構成されるエントリを含む。一つのエントリが一つの末端機器１２に対応する。
【００５９】
ＩＤ６０１は、末端機器１２を一意に識別するための識別子（識別番号）を格納するフィールドである。
【００６０】
センサ６０２は、末端機器１２に接続される支線配管１４にセンサ１６が設置されているか否かを示す値を格納するフィールドである。本実施例のセンサ６０２には「０」及び「１」のいずれかが格納される。「０」は支線配管１４にセンサ１６が設置されていないことを示し、「１」は支線配管１４にセンサ１６が設置されていることを示す。
【００６１】
圧力損失係数６０３は、末端機器１２と接続する配管の圧力損失係数を格納するフィールドである。ここで、圧力損失係数は、空気槽１１から末端機器１２に出力される圧縮空気の圧力の損失を算出するための係数である。本明細書では、圧力損失係数を表す変数を「ｋｌｏｓｓ」とする。
【００６２】
圧力損失係数は配管の内径及び配管長等の形状及び材質に基づいて決まる定数である。一般的に、配管を介して圧縮空気を供給する場合、配管の両端における圧力損失は圧縮空気の流量の二乗に比例することが知られている（ダルシー・ワイズバッハの法則）。本実施例では、ダルシー・ワイズバッハの式で用いられる比例定数を圧力損失係数として用いる。本実施例では、システム運用者が配管網の構成から事前に圧力損失係数を算出しているものとする。
【００６３】
目標圧力６０４は、末端圧力の目標値を格納するフィールドである。圧力６０５は、現在の末端圧力を格納するフィールドである。センサ１６から末端圧力を取得できる末端機器１２の場合、圧力６０５にはセンサ１６によって計測された末端圧力が格納される。センサレス末端機器１２及びセンサ１６から末端圧力を取得できないセンサ付末端機器１２の場合、圧力６０５には、圧力算出装置１０１によって算出された末端圧力の推定値が格納される。
【００６４】
本明細書では、センサ１６から末端圧力を取得できる末端機器１２を第一末端機器１２と記載し、センサレス末端機器１２及びセンサ１６から末端圧力を取得できないセンサ付末端機器１２を第二末端機器１２と記載する。
【００６５】
図７は、実施例１の制御定数管理情報２３４のデータ構造の一例を示す図である。
【００６６】
本実施例の制御定数管理情報２３４は、ＰＩＤ制御方式に基づいて吐出圧力の目標値を算出するための各種定数を格納するフィールドから構成される。具体的には、制御定数管理情報２３４は、比例制御定数７０１、積分制御定数７０２、及び微分制御定数７０３から構成される。制御定数管理情報２３４は、システム運用者によって空圧システムの初期設定時に設定される。なお、制御定数管理情報２３４は、提供者が圧縮機ユニット１０の出荷時に設定されてもよい。
【００６７】
本実施例のＰＩＤ制御方式では、末端圧力の現在値及び目標値の偏差に基づいて、吐出圧力の目標値が算出される。
【００６８】
比例制御定数７０１、積分制御定数７０２、及び微分制御定数７０３は、ＰＩＤ制御方式の比例制御、積分制御、及び微分制御で使用する定数を格納するフィールドである。
【００６９】
図８は、実施例１の制御装置１００が実行するデータ登録処理の一例を説明するフローチャートである。図９は、実施例１の入出力装置７００に表示される入力画面の一例を示す図である。
【００７０】
制御装置１００は、システム運用者が操作する入出力装置２０から登録要求を受信した場合、圧力算出装置１０１を起動し、以下で説明する処理を開始する。ここでは、末端圧力管理情報２３３の登録を一例として処理を説明する。
【００７１】
圧力算出装置１０１の末端圧力管理情報登録部２０２は、入出力装置２０に入力画面９００を表示する（ステップＳ１０１）。
【００７２】
ここで、入出力装置２０に表示される入力画面９００について説明する。入力画面９００は、末端機器ＩＤ入力欄９０１、センサ入力欄９０２、圧力損失係数入力欄９０３、目標圧力入力欄９０４、及び登録ボタン９０５を含む。
【００７３】
末端機器ＩＤ入力欄９０１は、末端機器１２の識別子を入力する欄である。センサ入力欄９０２は、センサ１６が設置されているか否か示す値を入力する欄である。センサ入力欄９０２には、センサ１６が設置されていることを示す「１」、又は、センサ１６が設置されていないことを示す「０」が設定される。圧力損失係数入力欄９０３は、圧力損失係数を入力する欄である。目標圧力入力欄９０４は、目標圧力を入力する欄である。登録ボタン９０５は、登録要求を送信するための操作ボタンである。
【００７４】
システム運用者は、入力画面９００の各入力欄に値を設定し、登録ボタン９０５を操作する。入出力装置２０は、圧縮機ユニット１０に、各入力欄に設定された値を入力データとして含む登録要求を送信する。本実施例では、データの登録を終了する場合、システム運用者は、末端機器ＩＤ入力欄９０１に「０」を設定し、登録ボタン９０５を操作する。
【００７５】
以上が入力画面９００の説明である。図８の説明に戻る。
【００７６】
次に、末端圧力管理情報登録部２０２は、登録要求に含まれる入力データを取得し（ステップＳ１０２）、データの登録を終了するか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
【００７７】
本実施例では、末端圧力管理情報登録部２０２は、末端機器１２の識別子が０より大きいか否かを判定する。末端機器１２の識別子が０より大きい場合、末端圧力管理情報登録部２０２は、データの登録を継続すると判定する。一方、末端機器１２の識別子が０である場合、末端圧力管理情報登録部２０２は、データの登録を終了すると判定する。
【００７８】
データの登録を終了すると判定された場合、末端圧力管理情報登録部２０２はデータ入力処理を終了する。
【００７９】
データの登録を継続すると判定された場合、末端圧力管理情報登録部２０２は、入力データに基づいて末端圧力管理情報２３３を更新する（ステップＳ１０４）。その後、末端圧力管理情報登録部２０２は、ステップＳ１０１に戻り、同様の処理を実行する。ステップＳ１０４では、以下のような処理が実行される。
【００８０】
末端圧力管理情報登録部２０２は、末端圧力管理情報２３３にエントリを追加し、入力データに基づいて、追加されたエントリのＩＤ６０１、センサ６０２、及び圧力損失係数６０３に値を設定する。末端圧力管理情報登録部２０２は、追加されたエントリのセンサ６０２が「１」であるか否かを判定する。
【００８１】
追加されたエントリのセンサ６０２が「１」であると判定された場合、末端圧力管理情報登録部２０２は、入力データに基づいて、追加されたエントリの目標圧力６０４に値を設定する。
【００８２】
追加されたエントリのセンサ６０２が「１」でないと判定された場合、末端圧力管理情報登録部２０２は、入力データに含まれる目標圧力が最大目標圧力より大きいか否かを判定する。なお、最大目標圧力の初期値は「０」に設定されているものとする。
【００８３】
入力データに含まれる目標圧力が最大目標圧力以下であると判定された場合、末端圧力管理情報登録部２０２は、追加されたエントリの目標圧力６０４に最大目標圧力を設定する。
【００８４】
入力データに含まれる目標圧力が最大目標圧力より大きいと判定された場合、末端圧力管理情報登録部２０２は、入力データに含まれる目標圧力を新たな最大目標圧力に設定する。また、末端圧力管理情報登録部２０２は、センサ６０２が「０」である全てのエントリの目標圧力６０４に新たな最大目標圧力を設定する。
【００８５】
なお、空圧システムの運用中に新たな末端機器１２が追加された場合、図８に示すデータ登録処理が実行される。また、空圧システムの運用中に末端機器１２が削除された場合、末端圧力管理情報登録部２０２は、末端圧力管理情報２３３から当該末端機器１２に対応するエントリを削除する。
【００８６】
次に、空圧システムの運用時における制御装置１００の処理について説明する。
【００８７】
本実施例では、データ収集部２１０、圧力推定部２１１、及び目標圧力算出部２１２が、連携して、末端機器１２の稼働状況に応じた吐出圧力の目標値を決定する。なお、データ収集部２１０、圧力推定部２１１、及び目標圧力算出部２１２は、周期的に、例えば、１００ｍ秒ごとに、処理を実行する。
【００８８】
まず、データ収集部２１０が実行する処理について説明する。図１０は、実施例１のデータ収集部２１０が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。
【００８９】
データ収集部２１０は、周期的に、空圧システムからデータを取得する（ステップＳ２０１）。
【００９０】
具体的には、データ収集部２１０は、共有メモリ１０３にアクセスし、吐出圧力制御装置１０２によって算出された電動機１２０の回転数を取得する。また、データ収集部２１０は、ネットワーク３０を介して、センサ１５から空気槽１１の圧力を取得し、また、センサ１６から末端圧力を取得する。
【００９１】
次に、データ収集部２１０は、取得したデータに基づいて、吐出風量管理情報２３１、空気槽圧力管理情報２３２、及び末端圧力管理情報２３３を更新する（ステップＳ２０２、ステップＳ２０３、ステップＳ２０４）。なお、本発明は管理情報の更新順番に限定されない。具体的には以下のような処理が実行される。
【００９２】
データ収集部２１０は、吐出風量管理情報２３１の最新回転数４０５に、共有メモリ１０３から取得した電動機１２０の回転数を書き込む。データ収集部２１０は、空気槽圧力管理情報２３２の最新計測値５０１に設定された値を前回計測値５０２に書き込み、また、最新計測値５０１にセンサ１５から取得した空気槽１１の圧力を書き込む。データ収集部２１０は、末端圧力管理情報２３３を参照して、末端圧力が取得された末端機器１２に対応するエントリを検索し、検索されたエントリの圧力６０５に末端圧力を書き込む。
【００９３】
データ収集部２１０は、圧力６０５が更新されたエントリに対応する末端機器１２のリスト、すなわち、第一末端機器１２のリストを生成する。データ収集部２１０は、各管理情報を更新した後、圧力推定部２１１に実行指示を出力し、その後、処理を終了する。このとき、データ収集部２１０は、第一末端機器１２のリストを圧力推定部２１１に出力する。
【００９４】
なお、いずれのセンサ１６からも末端圧力を取得できない場合、末端圧力管理情報２３３の更新は行われない。
【００９５】
次に、圧力推定部２１１が実行する処理について説明する。図１１は、実施例１の圧力推定部２１１が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。
【００９６】
圧力推定部２１１は、空圧システムにおける圧縮空気の総消費量、すなわち、末端機器１２に供給される圧縮空気の総量を算出する（ステップＳ３０１）。本明細書では、空圧システムにおける圧縮空気の総消費量を表す変数を「Ｑｔｏｔａｌ」とする。
【００９７】
本実施例の空圧システムの圧縮空気の総消費量は、末端機器１２の圧縮空気の消費量（消費風量）の合計値として算出される。より具体的には、圧力推定部２１１は、空気槽１１に着目した質量保存則に基づいて、空気槽１１から出力される圧縮空気の風量、すなわち、末端機器１２の圧縮空気の消費量の合計値を算出する。
【００９８】
ここで、空気槽１１に着目した質量保存則は式（１）のように表される。ΔＰＲＴは空気槽１１の圧力の変分値を示す。式（１）を変形することによって、末端機器１２の圧縮空気の消費量の合計値は式（２）のように与えられる。圧力推定部２１１は、式（２）を用いて末端機器１２の圧縮空気の消費量の合計値を算出する。なお、ステップＳ３０１の処理の詳細は図１２を用いて説明する。
【００９９】
【数１】
2019135387.tif 000003
【０１００】
【数２】
2019135387.tif 000004
【０１０１】
次に、圧力推定部２１１は、第一末端機器１２の圧縮空気の消費量の総量を算出する（ステップＳ３０２）。本明細書では、第一末端機器１２の圧縮空気の消費量の総量を表す変数を「Ｑｓｅｎｓ」とする。
【０１０２】
本実施例では、圧力推定部２１１は、第一末端機器１２の各々について、空気槽１１及び第一末端機器１２の圧力の差分、すなわち空気槽１１から末端機器１２を接続する配管の圧力損失を算出し、また、圧力損失に基づいて当該第一末端機器１２における圧縮空気の風量を算出する。さらに、圧力推定部２１１は、各第一末端機器１２の風量の合計値を算出する。
【０１０３】
ここで、空気槽１１から末端機器１２を接続する配管の圧力損失及び第一末端機器１２の圧縮空気の消費量は、以下のような近似式（３）で関係づけることができる。変数Ｐｅは第一末端機器１２の圧力を表し、変数ｋｌｏｓｓは圧力損失係数を表し、また、変数Ｑｉは、第一末端機器１２の圧縮空気の消費量を表す。式（３）を変形することによって、Ｑｉは式（４）のように与えられる。圧力推定部２１１は、式（４）を用いてＱｉを算出する。ステップＳ３０２の処理の詳細は図１３を用いて説明する。
【０１０４】
【数３】
2019135387.tif 000005
【０１０５】
【数４】
2019135387.tif 000006
【０１０６】
なお、第一末端機器１２が存在しない場合、第一末端機器１２の圧縮空気の消費量の総量は「０」となる。
【０１０７】
次に、圧力推定部２１１は、第二末端機器１２の圧縮空気の消費量の総量を算出する（ステップＳ３０３）。本明細書では、第二末端機器１２の圧縮空気の消費量の総量を表す変数を「Ｑs＿ｌｅｓｓ」とする。ここで、Ｑs＿ｌｅｓｓは式（５）を用いて算出される。
【０１０８】
【数５】
2019135387.tif 000007
【０１０９】
次に、圧力推定部２１１は、第二末端機器１２と接続する配管の圧力損失の最大値を推定する（ステップＳ３０４）。
【０１１０】
本実施例では、圧力推定部２１１は、ダルシー・ワイズバッハの法則に基づいて、圧力損失係数が最大である配管と接続する第二末端機器１２にＱs＿ｌｅｓｓに相当する風量の圧縮空気を流入した場合における空気槽１１から当該第二末端機器１２を接続する配管の圧力損失の推定値を算出する。
【０１１１】
具体的には、圧力推定部２１１は、末端圧力管理情報２３３の圧力６０５の値が更新されなかったエントリの圧力損失係数６０３を参照し、第二末端機器１２と接続する配管の圧力損失係数の最大値を特定する。圧力推定部２１１は、特定された圧力損失係数の最大値に、Ｑs＿ｌｅｓｓの自乗を乗算することによって、圧力損失の推定値を算出する。このとき、圧力推定部２１１は、空圧基本定数管理情報２３０から、演算に用いる各種定数を取得する。
【０１１２】
次に、圧力推定部２１１は、圧力損失係数が最大の配管と接続する第二末端機器１２の圧力の推定値を算出する（ステップＳ３０５）。ステップＳ３０５で算出される圧力は、第二末端機器１２に供給される圧縮空気の最小の圧力の推定値である。
【０１１３】
具体的には、圧力推定部２１１は、空気槽圧力管理情報２３２の最新計測値５０１の値を取得する。圧力推定部２１１は、最新計測値５０１の値からステップＳ３０４において算出された圧力損失の最大値を減算することによって、圧力損失係数が最大の配管と接続する第二末端機器１２の圧力の推定値を算出する。
【０１１４】
次に、圧力推定部２１１は、末端圧力管理情報２３３を更新する（ステップＳ３０６）。圧力推定部２１１は、目標圧力算出部２１２に実行指示を出力し、その後、処理を終了する。
【０１１５】
具体的には、圧力推定部２１１は、全ての第二末端機器１２に対応するエントリの圧力６０５に、ステップＳ３０５において算出された圧力の推定値を設定する。
【０１１６】
図１２は、実施例１の圧力推定部２１１がステップＳ３０１で実行する処理の詳細を説明するフローチャートである。
【０１１７】
圧力推定部２１１は、吐出風量管理情報２３１に格納される値を用いて、圧縮機１３０の吐出風量を算出する（ステップＳ４０１）。本明細書では、圧縮機１３０の吐出風量を表す変数を「Ｑｃｍｐ」とする。
【０１１８】
具体的には、圧力推定部２１１は、式（６）を用いて圧縮機１３０の吐出風量を算出する。各変数には、吐出風量管理情報２３１に格納される値が代入される。
【０１１９】
【数６】
2019135387.tif 000008
【０１２０】
次に、圧力推定部２１１は、空気槽圧力管理情報２３２に格納される値を用いて、圧力の変分値を算出する（ステップＳ４０２）。
【０１２１】
具体的には、圧力推定部２１１は、式（７）に最新計測値５０１及び前回計測値５０２に格納される値を代入して、圧力の変分値ΔＰＲＴを算出する。
【０１２２】
【数７】
2019135387.tif 000009
【０１２３】
次に、圧力推定部２１１は、式（２）を用いて空圧システムにおける圧縮空気の総消費量を算出し（ステップＳ４０３）、ステップＳ３０１の処理を終了する。ここで、変数Ｖ、Ｒｇ、Ｔ、及びρａｉｒには、空圧基本定数管理情報２３０の空気槽体積３０１、ガス定数３０２、圧縮空気温度３０３、及び密度３０４に格納される値が代入され、変数ＱｃｍｐにはステップＳ４０１で算出された値が代入され、変数ΔＰＲＴにはステップＳ４０２で算出された値が代入される。
【０１２４】
図１３は、実施例１の圧力推定部２１１がステップＳ３０２で実行する処理の詳細を説明するフローチャートである。
【０１２５】
圧力推定部２１１は、変数Ｑｓｅｎｓ及び変数ｉを初期化する（ステップＳ５０１）。
【０１２６】
具体的には、圧力推定部２１１は、変数Ｑｓｅｎｓに「０」を設定し、また、変数ｉに「１」を設定する。
【０１２７】
次に、圧力推定部２１１は、末端圧力管理情報２３３を参照し、ｉ番目のエントリが存在するか否かを判定する（ステップＳ５０２）。すなわち、末端圧力管理情報２３３の全てのエントリについて処理が完了したか否かが判定される。
【０１２８】
ｉ番目のエントリが存在しないと判定された場合、圧力推定部２１１はステップＳ３０２の処理を終了する。このとき、圧力推定部２１１は、第一末端機器１２の圧縮空気の消費量の総量として変数Ｑｓｅｎｓの値を出力する。
【０１２９】
ｉ番目のエントリが存在すると判定された場合、圧力推定部２１１は、ｉ番目のエントリが第一末端機器１２のエントリであるか否かを判定する（ステップＳ５０３）。
【０１３０】
具体的には、圧力推定部２１１は、第一末端機器１２のリストにｉ番目のエントリが登録されているか否かを判定する。第一末端機器１２のリストにｉ番目のエントリが登録されている場合、圧力推定部２１１は、ｉ番目のエントリが第一末端機器１２のエントリであると判定する。
【０１３１】
ｉ番目のエントリが第一末端機器１２のエントリでないと判定された場合、圧力推定部２１１は、ステップＳ５０６に進む。
【０１３２】
ｉ番目のエントリが第一末端機器１２のエントリであると判定された場合、圧力推定部２１１は、式（４）を用いて当該第一末端機器１２の圧縮空気の消費量を算出する（ステップＳ５０４）。ここで、変数ｋｌｏｓｓにはｉ番目のエントリの圧力損失係数６０３に格納される値が代入され、変数Ｐｅにはｉ番目のエントリの圧力６０５に格納される値が代入され、変数ＰＲＴには最新計測値５０１に格納される値が代入される。
【０１３３】
次に、圧力推定部２１１は、変数ＱｓｅｎｓにステップＳ５０４で算出された第一末端機器１２の圧縮空気の消費量を加算し、新たな変数Ｑｓｅｎｓに設定する（ステップＳ５０５）。その後、圧力推定部２１１は、ステップＳ５０６に進む。
【０１３４】
ステップＳ５０６では、圧力推定部２１１は、変数ｉに「１」を加算し、新たな変数ｉに設定する（ステップＳ５０６）。その後、圧力推定部２１１は、ステップＳ５０２に戻り、同様の処理を実行する。
【０１３５】
以上の処理によって、第一末端機器１２の圧縮空気の消費量の総量が算出される。
【０１３６】
次に、目標圧力算出部２１２が実行する処理について説明する。図１４は、実施例１の目標圧力算出部２１２が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。
【０１３７】
目標圧力算出部２１２は、末端圧力管理情報２３３を参照し、各末端機器１２の目標圧力及び現在の圧力の偏差の最大値を算出する（ステップＳ６０１）。具体的には、以下のような処理が実行される。
【０１３８】
目標圧力算出部２１２は、末端圧力管理情報２３３に含まれるエントリを選択し、選択されたエントリの目標圧力６０４の値から圧力６０５の値を減算することによって、当該エントリに対応する末端機器１２の目標圧力及び現在の圧力の偏差を算出する。目標圧力算出部２１２は、末端圧力管理情報２３３に含まれる全てのエントリについて同様の処理を実行する。さらに、目標圧力算出部２１２は、算出された偏差の中から偏差の最大値を特定する。本明細書では、偏差の最大値を表す変数を「Ｅｍａｘ」とする。
【０１３９】
次に、目標圧力算出部２１２は、制御定数管理情報２３４から定数を取得し、定数及び偏差の最大値に基づいて、電動機１２０に対するＰＩＤ制御の操作パラメータとして、吐出圧力の目標値を算出する（ステップＳ６０２）。なお、ＰＩＤ制御の操作パラメータの算出方法は公知の方法であるため詳細な説明は省略する。
【０１４０】
次に、目標圧力算出部２１２は、共有メモリ１０３に、ＰＩＤ制御の操作パラメータを書き込む（ステップＳ６０３）。その後、目標圧力算出部２１２は、処理を終了する。
【０１４１】
図８から図１４を用いて説明したように、圧力算出装置１０１は、末端機器１２の稼働状態を示す最新の圧力を推定できる。また、圧力算出装置１０１は、各末端機器１２の最新の圧力に基づいて、電動機１２０に対するＰＩＤ制御の操作パラメータを決定できる。
【０１４２】
次に、吐出圧力制御装置１０２が実行する処理について説明する。図１５は、実施例１の吐出圧力制御装置１０２が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。
【０１４３】
吐出圧力制御装置１０２は、周期的に以下で説明する処理を実行する。なお、圧力算出装置１０１及び吐出圧力制御装置１０２の動作周期は同一でもよいし、また、異なっていてもよい。
【０１４４】
吐出圧力制御装置１０２は、共有メモリ１０３にアクセスし、吐出圧力の目標値を取得する（ステップＳ７０１）。また、吐出圧力制御装置１０２は、センサ１７０から最新の吐出圧力を取得する（ステップＳ７０２）。
【０１４５】
次に、吐出圧力制御装置１０２は、吐出口１５０の目標値及び現在の圧力の偏差に基づいたＰＩＤ制御の演算を実行して、電動機１２０の回転数を算出する（ステップＳ７０３）。
【０１４６】
次に、吐出圧力制御装置１０２は、インバータ１１０に電動機１２０の回転数を出力し、また、共有メモリ１０３に電動機１２０の回転数を書き込む（ステップＳ７０４）。その後、吐出圧力制御装置１０２は処理を終了する。
【０１４７】
以上の処理によって、圧縮機ユニット１０は、末端機器１２の稼働状態に合わせて、各末端機器１２を稼働させるために必要な圧力の圧縮空気を効率的に供給できる。
【０１４８】
実施例１によれば、圧縮機ユニット１０は、圧力を取得できない末端機器１２が存在する場合であっても、末端機器１２の稼働状態を示す圧力を推定できる。これによって、圧縮機ユニット１０は、末端機器１２の稼働状態を把握できるため、末端機器１２に効率的に圧縮空気を提供するための操作パラメータを見積もることができる。したがって、末端機器１２の稼働状態に応じて効率的に圧縮空気を供給する空圧システムを実現できる。
【実施例２】
【０１４９】
実施例２では、圧力損失係数が自動的に設定される点が異なる。以下、実施例１との差異を中心に実施例２について説明する。
【０１５０】
実施例２の空圧システムの構成は、実施例１の空圧システムの構成と同一である。実施例２の圧縮機ユニット１０の構成は、実施例１の圧縮機ユニット１０の構成と同一である。
【０１５１】
実施例２では、データ登録処理の処理内容が一部異なる。図１６は、実施例２の入出力装置７００に表示される入力画面の一例を示す図である。
【０１５２】
実施例２の入力画面１６００は、末端機器ＩＤ入力欄１６０１、センサ入力欄１６０２、配管情報入力欄、目標圧力入力欄１６０５、及び登録ボタン１６０６を含む。末端機器ＩＤ入力欄１６０１、センサ入力欄１６０２、目標圧力入力欄１６０５、及び登録ボタン１６０６は、末端機器ＩＤ入力欄９０１、センサ入力欄９０２、目標圧力入力欄９０４、及び登録ボタン９０５と同一のものである。
【０１５３】
入力画面１６００の配管情報入力欄は、配管の構成を示す配管情報を入力するための欄であり、基幹配管情報入力欄１６０３及び支線配管情報入力欄１６０４を含む。
【０１５４】
基幹配管情報入力欄１６０３は、基幹配管１３の構成を示す情報を入力する欄である。基幹配管１３の構成を示す情報には、空気槽１１から末端機器ＩＤ入力欄１６０１に対応する末端機器１２を接続する支線配管１４に分岐するまでの基幹配管１３の長さ、口径、及び材質等が含まれる。
【０１５５】
支線配管情報入力欄１６０４は、支線配管１４の構成を示す情報を入力する欄である。支線配管１４の構成を示す情報には、支線配管１４の長さ、口径、及び材質等が含まれる。
【０１５６】
実施例２の末端圧力管理情報登録部２０２は、ステップＳ１０４において、基幹配管情報入力欄１６０３及び支線配管情報入力欄１６０４に設定された情報に基づいて、圧力損失係数を算出する。末端圧力管理情報登録部２０２には、配管の情報から圧力損失係数を算出するためのアルゴリズムが組み込まれている。
【０１５７】
なお、空気槽１１から末端機器１２を接続する配管に圧縮空気が流れた時の圧力損失を、支線配管１４の圧力損失で近似できる場合、入力画面１６００には、基幹配管情報入力欄１６０３を表示しなくてもよい。例えば、基幹配管１３の圧力損失に対して支線配管１４の圧力損失が大きい場合に有効である。
【０１５８】
圧縮機ユニット１０が実行するその他の処理は実施例１と同一である。
【０１５９】
実施例２によれば、システム運用者は圧力損失係数を予め算出する必要がなく、配管情報のみを入力すればよい。したがって、システム運用者の管理負担を削減できる。
【実施例３】
【０１６０】
実施例１では、吐出圧力制御装置１０２が、吐出圧力の計測値及び目標値に基づいて電動機１２０の回転数を算出し、インバータ１１０に出力していた。これは、吐出圧力の目標値を操作することによって、末端機器１２へ供給する圧縮空気の圧力を間接的に制御する方法である。実施例３では、圧力算出装置１０１が、吐出圧力の目標値を算出せずに、電動機１２０の回転数を算出し、インバータ１１０に出力する。以下、実施例１との差異を中心に実施例３について説明する。
【０１６１】
図１７は、実施例３の空圧システムの構成例を示す図である。
【０１６２】
実施例３の制御装置１００は、圧力算出装置１０１のみを有する点が実施例１の制御装置１００と異なる。また、実施例３の制御装置１００は、センサ１７０を有していない点が実施例１の制御装置１００と異なる。
【０１６３】
図１８は、実施例３の圧力算出装置１０１のソフトウェア構成の一例を示す図である。
【０１６４】
実施例３の圧力算出装置１０１は、目標圧力算出部２１２の代わりに、回転数算出部２５１を有する。また、実施例３の圧力算出装置１０１は、共有メモリインタフェース２２１を有していない。
【０１６５】
図１９は、実施例３の回転数算出部２５１が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。
【０１６６】
回転数算出部２５１は、末端圧力管理情報２３３を参照し、各末端機器１２の目標圧力及び現在の圧力の偏差の最大値を算出する（ステップＳ８０１）。ステップＳ８０１の処理はステップＳ６０１の処理と同一である。
【０１６７】
次に、回転数算出部２５１は、制御定数管理情報２３４から定数を取得し、定数及び偏差の最大値に基づいて、ＰＩＤ制御の操作パラメータとして、電動機１２０の回転数を算出する（ステップＳ８０２）。なお、ＰＩＤ制御の操作パラメータの算出方法は公知の方法であるため詳細な説明は省略する。
【０１６８】
次に、回転数算出部２５１は、インバータ１１０に、電動機１２０の回転数を出力し、また、吐出風量管理情報２３１を更新する（ステップＳ６０３）。その後、回転数算出部２５１は、処理を終了する。
【０１６９】
具体的には、回転数算出部２５１は、吐出風量管理情報２３１の最新回転数４０５に算出された電動機１２０の回転数を設定する。
【０１７０】
その他の処理は実施例１の処理と同一である。
【０１７１】
実施例３によれば、制御装置１００の構成を簡略化できるため、制御装置１００の小型化又は製造コストの削減が可能となる。また、実行する処理の数が削減できるため、制御に必要な処理コストを削減することができる。また、制御に必要な定数を削減できるため、システム運用者の管理負担を削減できる。
【実施例４】
【０１７２】
実施例４では、圧力推定部２１１が実行する処理が実施例１と異なる。以下実施例１との差異を中心に実施例４について説明する。
【０１７３】
実施例１では、第二末端機器１２の圧縮空気の消費量の総量に相当する圧縮空気が、圧力損失係数が最大の配管に出力された場合の圧力損失を用いた演算が行われる。
【０１７４】
末端機器１２には消費できる圧縮空気の最大風量（最大消費風量）が存在する。そのため、最大消費風量より大きい風量の圧縮空気は末端機器１２に流入しない。したがって、第二末端機器１２の圧縮空気の消費量の総量が最大消費風量を超えている場合、実施例１の演算方式では、圧力損失の最大値が過大評価される。その結果、第二末端機器１２の圧力の推定値の精度が低くなる可能性がある。
【０１７５】
実施例４では、第二末端機器１２の圧力の推定値の精度を向上させるために、前述の最大消費風量を考慮して、圧力損失の最大値を算出する。
【０１７６】
実施例４の空圧システムの構成は、実施例１の空圧システムの構成と同一である。実施例４の圧縮機ユニット１０の構成は、実施例１の圧縮機ユニット１０の構成と同一である。ただし、実施例４では、末端圧力管理情報２３３のデータ構造が実施例１とは異なる。
【０１７７】
図２０は、実施例４の末端圧力管理情報２３３のデータ構造の一例を示す図である。
【０１７８】
実施例４の末端圧力管理情報２３３に含まれるエントリは、新たに、最大消費風量６０６を含む。最大消費風量６０６は、ＩＤ６０１に対応する末端機器１２の最大消費風量を格納するフィールドである。
【０１７９】
実施例４では、データ登録処理の処理内容が一部異なる。図２１は、実施例４の入出力装置７００に表示される入力画面の一例を示す図である。
【０１８０】
実施例４の入力画面２１００は、末端機器ＩＤ入力欄２１０１、センサ入力欄２１０２、圧力損失係数入力欄２１０３、目標圧力入力欄２１０４、最大消費風量入力欄２１０５、及び登録ボタン２１０６を含む。末端機器ＩＤ入力欄２１０１、センサ入力欄２１０２、圧力損失係数入力欄２１０３、目標圧力入力欄２１０４、及び登録ボタン２１０６は、末端機器ＩＤ入力欄９０１、センサ入力欄９０２、圧力損失係数入力欄９０３、目標圧力入力欄９０４、及び登録ボタン９０５と同一のものである。
【０１８１】
最大消費風量入力欄２１０５は、末端機器ＩＤ１５０１に対応する末端機器１２の最大消費風量を入力する欄である。本明細書では、最大消費風量を表す変数を「Ｑｍａｘ」とする。なお、センサ付末端機器１２の場合、最大消費風量入力欄２１０５は「０」に設定されるものとする。
【０１８２】
実施例４の末端圧力管理情報登録部２０２は、ステップＳ１０４において、図２１に示す入力画面２１００を用いた入力データに基づいて、最大消費風量６０６にも値を設定する。
【０１８３】
実施例４では、ステップＳ３０４の処理が実施例１と異なる。図２２は、実施例４の圧力推定部２１１がステップＳ３０４で実行する処理の詳細を説明するフローチャートである。
【０１８４】
圧力推定部２１１は、最大消費風量分の圧縮空気が流入した場合の圧力損失が最大となる配管と接続する第二末端機器１２を特定する（ステップＳ９０１）。なお、圧力推定部２１１は、ダルシー・ワイズバッハの法則から与えられる式（８）に基づいて第二末端機器１２の各々の圧力損失を算出する。
【０１８５】
【数８】
2019135387.tif 000010
【０１８６】
ここで、特定された末端機器１２の最大消費風量を表す変数を「Ｑｍａｘ」とし、また、当該圧力損失が最大となる配管の圧力損失係数を表す変数を「ｋｌｏｓｓ＿ｍａｘ」とする。
【０１８７】
次に、圧力推定部２１１は、第二末端機器１２の圧縮空気の消費量の総量が、特定された第二末端機器１２の最大消費風量より大きいか否かを判定する（ステップＳ９０２）。
【０１８８】
第二末端機器１２の圧縮空気の消費量の総量が、特定された第二末端機器１２の最大消費風量より大きいと判定された場合、圧力推定部２１１は、式（９）に基づいて、第二末端機器１２と接続する配管の圧力損失の最大値を算出する（ステップＳ９０３）。その後、圧力推定部２１１はステップＳ３０４の処理を終了する。
【０１８９】
【数９】
2019135387.tif 000011
【０１９０】
第二末端機器１２の圧縮空気の消費量の総量が、特定された第二末端機器１２の最大消費風量以下であると判定された場合、圧力推定部２１１は、式（１０）に基づいて、第二末端機器１２と接続する配管の圧力損失の最大値を算出する（ステップＳ９０４）。その後、圧力推定部２１１はステップＳ３０４の処理を終了する。
【０１９１】
【数１０】
2019135387.tif 000012
【０１９２】
実施例４のその他の処理は実施例１と同一である。
【０１９３】
実施例４によれば、最大消費風量を考慮することによって、圧力損失の最大値が過大に推定されることを回避できる。これによって、第二末端機器１２の圧力の推定値の精度を向上させることができる。
【０１９４】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために構成を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成に追加、削除、置換することが可能である。
【０１９５】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、本発明は、実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をコンピュータに提供し、そのコンピュータが備えるプロセッサが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施例の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどが用いられる。
【０１９６】
また、本実施例に記載の機能を実現するプログラムコードは、例えば、アセンブラ、Ｃ／Ｃ＋＋、ｐｅｒｌ、Ｓｈｅｌｌ、ＰＨＰ、Ｊａｖａ（登録商標）等の広範囲のプログラム又はスクリプト言語で実装できる。
【０１９７】
さらに、実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、ネットワークを介して配信することによって、それをコンピュータのハードディスクやメモリ等の記憶手段又はＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ等の記憶媒体に格納し、コンピュータが備えるプロセッサが当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行するようにしてもよい。
【０１９８】
上述の実施例において、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていてもよい。
【符号の説明】
【０１９９】
１０  圧縮機ユニット
１１  空気槽
１２  末端機器
１３  基幹配管
１４  支線配管
１５、１６、１７０  センサ
２０  入出力装置
３０  ネットワーク
１００  制御装置
１０１  圧力算出装置
１０２  吐出圧力制御装置
１０３  共有メモリ
１１０  インバータ
１２０  電動機
１３０  圧縮機
１４０  配管
１５０  吐出口
１６０  吐出配管
２００  空圧基本定数登録部
２０１  吐出風量登録部
２０２  末端圧力管理情報登録部
２０３  制御定数登録部
２１０  データ収集部
２１１  圧力推定部
２１２  目標圧力算出部
２２０  通信部
２２１  共有メモリインタフェース
２３０  空圧基本定数管理情報
２３１  吐出風量管理情報
２３２  空気槽圧力管理情報
２３３  末端圧力管理情報
２３４  制御定数管理情報
２５１  回転数算出部
【図１】
2019135387.tif 000013
【図２】
2019135387.tif 000014
【図３】
2019135387.tif 000015
【図４】
2019135387.tif 000016
【図５】
2019135387.tif 000017
【図６】
2019135387.tif 000018
【図７】
2019135387.tif 000019
【図８】
2019135387.tif 000020
【図９】
2019135387.tif 000021
【図１０】
2019135387.tif 000022
【図１１】
2019135387.tif 000023
【図１２】
2019135387.tif 000024
【図１３】
2019135387.tif 000025
【図１４】
2019135387.tif 000026
【図１５】
2019135387.tif 000027
【図１６】
2019135387.tif 000028
【図１７】
2019135387.tif 000029
【図１８】
2019135387.tif 000030
【図１９】
2019135387.tif 000031
【図２０】
2019135387.tif 000032
【図２１】
2019135387.tif 000033
【図２２】
2019135387.tif 000034