(57)【要約】【課題】１つの通信ソフトを用いて異なる機種のインバータとコントローラとの間で制御情報を伝達させることができる制御システムを提供する。【解決手段】制御対象２０に接続されるインバータ１と、インバータ１を介して制御対象２０を制御するコントローラ２と、デジタル信号とアナログ信号とを双方向に変換するデジタル／アナログ変換器６と、を備え、デジタル／アナログ変換器６を介してインバータ１とコントローラ２とを接続し、インバータ１とデジタル／アナログ変換器６との間でアナログ信号を介して制御情報を伝達させ、コントローラ２とデジタル／アナログ変換器６との間で通信機能を用いてデジタル信号を介して制御情報を伝達させる。【選択図】  図１
2004310306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象に接続されるインバータと、
前記インバータを介して前記制御対象を制御するコントローラと、
デジタル信号とアナログ信号とを双方向に変換するデジタル／アナログ変換器と、を備え、
前記デジタル／アナログ変換器を介して前記インバータと前記コントローラとを接続し、前記インバータと前記デジタル／アナログ変換器との間でアナログ信号を介して制御情報を伝達させ、前記コントローラと前記デジタル／アナログ変換器との間で通信機能を用いてデジタル信号を介して制御情報を伝達させることを特徴とする制御システム。
【請求項２】
複数の前記デジタル／アナログ変換器を相互に接続し、前記コントローラと複数の前記デジタル／アナログ変換器との間で通信機能を用いて制御情報を伝達させることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機などの制御対象を制御する制御システムに係り、特に、インバータ制御を利用した制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インバータを用いて電動機などの電気機器の運転を制御することが広く行われている。例えば、電動機の回転速度を制御する制御システムでは、電動機に供給される電力がインバータにより所望の周波数を有した交流電力に変換され、これにより、電動機の回転速度が加減速される。
【０００３】
この種の制御システムは、配線を介してインバータに接続されるコントローラを備えており、電動機に供給される交流電力の周波数や電流値などの各種制御情報（インバータへの指令信号を含む）が、コントローラとインバータとの間で双方向に伝達されるようになっている。コントローラとインバータとを接続する配線は制御情報ごとに設けられ、端子台又はコネクタ接続を介してコントローラに接続される。
【０００４】
このような構成のもとで複数の電動機を同時に制御するためには、電動機の数に応じてインバータの数を増やす必要がある。そうすると、１台のコントローラに複数のインバータが配線を介して接続されるため、コントローラに設けられる端子台の数が多くなってしまう。このため、コントローラの寸法が増大し、コントローラのコストが上昇するという問題があった。
【０００５】
そこで、最近では、コントローラと複数のインバータとの間の制御情報の伝達を通信線を介して行うことができる通信機能を備えた制御システムが開発されている。図３に、通信機能を備えた制御システムの例として、ポンプに連結された電動機の回転速度を制御する制御システムの概略図を示す。
【０００６】
図３に示すように、制御システムは、制御対象となる電動機２０に接続される２台のインバータ１１と、インバータ１１を介して電動機２０を制御するコントローラ１２とを備えている。コントローラ１２は、２台のインバータ１１のうちの１台に通信線３を介して接続され、２台のインバータ１１同士は通信線３を介して接続されている。電動機２０はインバータ１１を介して電源２２に接続され、この電源２２から供給された電力は、インバータ１１により所望の周波数を有した交流電力に変換された後、電動機２０に供給される。
【０００７】
コントローラ１２には、ポンプ２１から吐出される液体の圧力（吐出圧力）を検出する圧力センサ５が接続されている。この圧力センサ５からは、現在の吐出圧力の値を示す信号がコントローラ１２に送られるようになっている。コントローラ１２では、圧力センサ５から送られる信号と、予め設定された目標値との偏差に基づき、目標とする吐出圧力を得るための最適な電動機２０の回転速度が演算される。そして、コントローラ１２は、演算で求められた回転速度で電動機２０が回転するように、制御情報（指令）をインバータ１１に送信する。
【０００８】
インバータ１１は、コントローラ１２から送信された指令を受けて、電動機２０に供給される交流電力の周波数を変更する。これにより、電動機２０の回転速度が加減速され、ポンプ２１の吐出圧力が変化する。また、インバータ１１からは、電動機２０に供給されている交流電力の周波数や電流値などの制御情報がコントローラ１２に送信されている。
【０００９】
インバータ１１とコントローラ１２との間の制御情報の伝達は、通信機能を用いて行われている。この通信機能は、電力の周波数や電流値などの複数の制御情報を１本又は複数の通信線を介して伝達することを可能とするものである。より具体的には、周波数などの制御情報は圧縮されて信号化され、デジタル信号として送信側から受信側に送信される。一方、受信側ではデジタル信号に含まれている各種制御情報が読み取られる。そして、このような通信機能を可能とするために、各種制御情報を信号化し、この信号に含まれる制御情報の値を受信側に認識させるための通信ソフトが用いられている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記通信ソフトはインバータの機種ごとに設計されており、異なる機種のインバータに対応する通信ソフトは未だ開発されていないのが現状である。このため、コントローラに接続されるインバータは同一機種に限られ、一旦構築した制御システムの構成を変更することができないという問題があった。例えば、耐用年数を経た１台のインバータを交換する必要が生じたときに、このインバータのみを他機種のインバータに交換することができず、このため、総てのインバータを同一機種のインバータに交換し、これらのインバータに対応した新たな通信ソフトを開発する必要があった。
【００１１】
本発明は、上述した従来の問題点を解決するためになされたもので、１つの通信ソフトを用いて異なる機種のインバータとコントローラとの間で制御情報を伝達させることができる制御システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明は、制御対象に接続されるインバータと、前記インバータを介して前記制御対象を制御するコントローラと、デジタル信号とアナログ信号とを双方向に変換するデジタル／アナログ変換器と、を備え、前記デジタル／アナログ変換器を介して前記インバータと前記コントローラとを接続し、前記インバータと前記デジタル／アナログ変換器との間でアナログ信号を介して制御情報を伝達させ、前記コントローラと前記デジタル／アナログ変換器との間で通信機能を用いてデジタル信号を介して制御情報を伝達させることを特徴とする。
【００１３】
このように構成された本発明によれば、インバータとデジタル／アナログ変換器との間ではアナログ信号を用いて制御情報が伝達されるので、通信ソフトとの適合性を考慮することなく異なる機種のインバータをデジタル／アナログ変換器に接続することが可能となる。また、コントローラとデジタル／アナログ変換器との間の通信を可能とする通信ソフトを一度開発すれば、その後、インバータの機種を変更した場合でも新たな通信ソフトを開発する必要がない。
【００１４】
本発明の好ましい一態様は、複数の前記デジタル／アナログ変換器を相互に接続し、前記コントローラと複数の前記デジタル／アナログ変換器との間で通信機能を用いて制御情報を伝達させることを特徴とする。
本発明によれば、必要とされる制御対象の数に応じてデジタル／アナログ変換器を容易に増設することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る制御システムを示す概略図である。特に説明しない構成及び動作については、図３に示す従来の制御システムと同様であるので、その重複する説明を省略する。なお、本実施形態に係る制御システムは、ポンプに連結された電動機の回転速度を制御するために使用されるものであるが、本発明はこれに限定されない。
【００１６】
図１に示すように、制御システムは、２台の電動機（制御対象）２０にそれぞれ接続される２台のインバータ（周波数変換器）１と、これらのインバータ１を介して電動機２０を制御するコントローラ（制御基板）２と、デジタル信号とアナログ信号とを双方向に変換するデジタル／アナログ変換器６とを備えている。デジタル／アナログ変換器６は、端子台７に接続された複数の配線８を介してインバータ１に接続されている。また、デジタル／アナログ変換器６は、通信線３を介してコントローラ２に接続されている。そして、インターフェイスとしてのデジタル／アナログ変換器６を介して、インバータ１とコントローラ２との間で制御情報（インバータ１への指令信号を含む）が双方向に伝達される。
【００１７】
ポンプ２１は電動機２０により駆動され、液体を所定の圧力に昇圧して吐出するように構成されている。コントローラ２には、ポンプ２１から吐出される液体の圧力（吐出圧力）を検出する圧力センサ５が接続され、現在の吐出圧力の値を示す信号が圧力センサ５からコントローラ２に送られるようになっている。コントローラ２では、圧力センサ５から送られる信号と、予め設定された目標値との偏差に基づき、目標とする吐出圧力を得るための最適な電動機２０の回転速度が演算される。そして、コントローラ２は、演算で求められた回転速度で電動機２０が回転するように、制御情報（指令）をデジタル／アナログ変換器６を介してインバータ１に送信する。
【００１８】
インバータ１は電源２２に接続され、インバータ１を介して電源２２から電動機２０に電力が供給されるようになっている。インバータ１はコントローラ２からの指令に基づき、電源２２から供給される交流電力の周波数や電圧値を変換する。これにより、電動機２０が可変速駆動され、ポンプ２１の吐出圧力が変化する。
【００１９】
コントローラ２とデジタル／アナログ変換器６との間における制御情報の伝達は、通信機能を用いて行われている。この通信機能により、電力の周波数、電流値、電圧値などの複数の制御情報が通信線３を介して伝達される。即ち、周波数などの制御情報は圧縮されて信号化され、デジタル信号としてコントローラ２からデジタル／アナログ変換器６に送信される。デジタル／アナログ変換器６では、デジタル信号に含まれる制御情報が読み取られ、デジタル信号がアナログ信号に変換される。そして、制御情報は、アナログ信号として配線８を介してインバータ１に送信される。インバータ１は、デジタル／アナログ変換器６から送信された制御情報に基づき、電動機２０に供給される交流電力の周波数や電圧値を変化させる。
【００２０】
インバータ１からは、電動機２０に供給されている交流電力の周波数などの各種制御情報がアナログ信号としてデジタル／アナログ変換器６に送られる。デジタル／アナログ変換器６では、インバータ１から送信されたアナログ信号がデジタル信号に変換され、制御情報がデジタル信号としてコントローラ２に送信される。コントローラ２は、インバータ１から送信された制御情報に基づいて電動機２０に供給されている交流電力の現在の周波数や電流値などを認識する。
【００２１】
上述したように、コントローラ２の入出力信号はデジタル信号であり、インバータ１の入出力信号はアナログ信号である。即ち、コントローラ２とデジタル／アナログ変換器６との間では、デジタル信号を介して制御情報が双方向に伝達され、インバータ１とデジタル／アナログ変換器６との間では、アナログ信号を介して制御情報が双方向に伝達される。
【００２２】
コントローラ２とデジタル／アナログ変換器６との間では、通信機能を用いてデジタル信号が伝達され、インバータ１とデジタル／アナログ変換器６との間では、通信機能を用いずにアナログ信号が伝達される。従って、通信機能を実行させる通信ソフトは、コントローラ２とデジタル／アナログ変換器６との間の通信にのみ使用される。このような構成によれば、例えば、２台のインバータ１のうち一方を他機種のインバータに交換する必要が生じた場合に、通信ソフトとの適合性を考慮することなく任意の機種のインバータに置き換えることができる。
【００２３】
なお、本実施形態に係る制御システムは、コントローラ（制御基板）２の故障時や点検時に備えたバックアップ機能を備えている。このバックアップ機能は、切替スイッチを操作することによりコントローラ２を使用することなくインバータ１の周波数を設定可能な回路を持っており、これにより、各ポンプ２１を運転させることが可能となっている。
【００２４】
次に、本発明の第２の実施形態について図２を参照して説明する。図２は本発明の第２の実施形態に係る制御システムを示す概略図である。なお、特に説明しない構成及び動作については、上述した第１の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。
【００２５】
本実施形態と第１の実施形態との構成上の相違点は、デジタル／アナログ変換器６（以下、第１のデジタル／アナログ変換器６という）に第２のデジタル／アナログ変換器９が接続されている点である。第１及び第２のデジタル／アナログ変換器６，９は、通信線３を介して互いに接続されている。コントローラ２は第１のデジタル／アナログ変換器６にのみ接続され、第２のデジタル／アナログ変換器９は、第１のデジタル／アナログ変換器６を介してコントローラ２に接続されている。
【００２６】
第２のデジタル／アナログ変換器９には２台のインバータ１が接続されており、これらのインバータ１には、ポンプ２１に連結された電動機２０がそれぞれ接続されている。また、インバータ１は図示しない配線を介して電源２２に接続されている。第２のデジタル／アナログ変換器９とインバータ１との制御情報の伝達は、第１のデジタル／アナログ変換器６と同様、アナログ信号を用いて行われている。
【００２７】
一方、第１及び第２のデジタル／アナログ変換器６，９間の制御情報の伝達は、通信機能を用いてデジタル信号を介して行われている。このように、通信機能を用いることにより複数のデジタル／アナログ変換器同士を直列に接続することができ、これにより、必要とされるポンプの台数に応じてデジタル／アナログ変換器の数を容易に増減させることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、インバータとデジタル／アナログ変換器との間ではアナログ信号を用いて制御情報が伝達されるので、通信ソフトとの適合性を考慮することなく異なる機種のインバータをデジタル／アナログ変換器に接続することが可能となる。また、コントローラとデジタル／アナログ変換器との間の通信を可能とする通信ソフトを一度開発すれば、その後、インバータの機種を変更した場合でも新たな通信ソフトを開発する必要がない。さらに、必要とされる制御対象の数に応じてデジタル／アナログ変換器を容易に増設することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る制御システムを示す概略図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る制御システムを示す概略図である。
【図３】従来の制御システムを示す概略図である。
【符号の説明】
１，１１    インバータ
２，１２    コントローラ
３        通信線
５        圧力センサ
６        （第１の）デジタル／アナログ変換器
７        端子台
８        配線
９        第２のデジタル／アナログ変換器
２０      電動機
２１      ポンプ
２２      電源
【図１】
2004310306.tif 000003
【図２】
2004310306.tif 000004
【図３】
2004310306.tif 000005