(57)【要約】【課題】より簡易な構成でフィールド機器とインターロックとの監視を行う。【解決手段】スイッチ３１〜３４を直列に接続してインターロック３を構成し、このインターロック３を、電源１、圧力計（フィールド機器）２、シャント抵抗５と直列に接続する。これによって、フィールド機器の伝送路を流れる直流電流を利用してインターロック３の状態（スイッチ３１〜３４の接続状態）の監視を行うことができる。したがって、インターロックを監視するための電源を別途設ける必要がなくなる。【選択図】  図１
2012243178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と、
この電源と伝送路を介して接続され、計測値に応じて前記伝送路に流れる電流値を調整するフィールド機器と、
前記伝送路に前記フィールド機器と直列に接続されるＮ個のスイッチと、
前記伝送路に前記フィールド機器および前記スイッチと直列に接続される抵抗と、
前記スイッチそれぞれに対応して設けられ、そのスイッチの状態に応じた信号を出力するＮ個の第１の出力回路と、
前記抵抗の端子間電圧に応じた信号を出力する第２の出力回路と
を備え、
前記スイッチは、
それぞれコモン端子、常閉端子および常開端子を備え、
（ｎ−１）番目（ｎは２以上Ｎ以下の整数）のスイッチの常閉端子とｎ番目のスイッチのコモン端子とが接続されるとともに、（ｎ−１）番目のスイッチの常開端子とｎ番目のスイッチのコモン端子とが前記第１の出力回路を介して接続され、
前記第１の出力回路は、
（ｎ−１）番目のスイッチの常開端子とｎ番目のスイッチのコモン端子との間を流れる電流を検出して信号を出力する
ことを特徴とする監視回路。
【請求項２】
電源と、
この電源と伝送路を介して接続され、計測値に応じて前記伝送路に流れる電流値を調整するフィールド機器と、
前記伝送路に前記フィールド機器と直列に接続されるＮ個のスイッチと、
前記伝送路に前記フィールド機器および前記スイッチと直列に接続される抵抗と、
前記スイッチそれぞれに対応して設けられ、そのスイッチの状態に応じた信号を出力するＮ個の第１の出力回路と、
前記抵抗の端子間電圧に応じた信号を出力する第２の出力回路と、
前記第１の出力回路から出力される信号と前記第２の出力回路から出力される信号とに基づいて制御信号を出力するプログラマブルロジックコントローラと
を備え、
前記スイッチは、
それぞれコモン端子、常閉端子および常開端子を備え、
（ｎ−１）番目（ｎは２以上Ｎ以下の整数）のスイッチの常閉端子とｎ番目のスイッチのコモン端子とが接続されるとともに、（ｎ−１）番目のスイッチの常開端子とｎ番目のスイッチのコモン端子とが前記第１の出力回路を介して接続され、
前記第１の出力回路は、
（ｎ−１）番目のスイッチの常開端子とｎ番目のスイッチのコモン端子との間を流れる電流を検出して信号を出力する
ことを特徴とする監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視回路および監視システムに関し、特にフィールド機器とインターロックとを含むシステムの状態を監視する監視回路および監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多くのプラントでは、フィールド機器によって計測された流量や圧力等の値を監視して、プラント内のバルブの開度等を制御している。例えば、特許文献１には、燃料および空気の流量を流量計によって計測し、その結果に応じて流量制御弁の開度を制御する燃焼装置が開示されている。
【０００３】
従来より、燃焼装置のようなプラントでは、燃焼炉に供給する燃料や燃焼炉から発生した排気などの流量や圧力を計測する流量計や圧力計等のフィールド機器に加え、安全装置として動作するインターロックを設け、監視装置によってインターロックを監視して、インターロックが正常な場合にだけ燃焼制御装置に対して運転許可信号を伝達することによって、安全を確保するために必要な起動条件があらかじめ確保されていなければ燃焼炉を起動させなかったり燃焼炉の運転を停止させたりするようにしている（例えば、特許文献２）。
【０００４】
上述したようなフィールド機器やインターロックの監視および制御はシーケンス制御によって実現されることから、フィールド機器やインターロックの監視装置としてプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ： Programmable Logic Controller）が広く用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０１８４２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７７３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、フィールド機器とインターロックとを備えたシステムでは、フィールド機器用の電源とインターロックを監視するための電源やＰＬＣを別々に設けることとなる。したがって、監視システムのコストダウンが計れないとともに、その構成が複雑となる問題があった。
【０００７】
そこで、本願発明は、より簡易な構成でフィールド機器とインターロックとの監視を行うことができる監視回路および監視システム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】
【０００８】
上述したような課題を解決するために、本発明に係る監視回路は、電源と、この電源と伝送路を介して接続され、計測値に応じて前記伝送路に流れる電流値を調整するフィールド機器と、前記伝送路に前記フィールド機器と直列に接続されるＮ個のスイッチと、前記伝送路に前記フィールド機器および前記スイッチと直列に接続される抵抗と、前記スイッチそれぞれに対応して設けられ、そのスイッチの状態に応じた信号を出力するＮ個の第１の出力回路と、前記抵抗の端子間電圧に応じた信号を出力する第２の出力回路とを備え、前記スイッチは、それぞれコモン端子、常閉端子および常開端子を備え、（ｎ−１）番目（ｎは２以上Ｎ以下の整数）のスイッチの常閉端子とｎ番目のスイッチのコモン端子とが接続されるとともに、（ｎ−１）番目のスイッチの常開端子とｎ番目のスイッチのコモン端子とが前記第１の出力回路を介して接続され、前記第１の出力回路は、（ｎ−１）番目のスイッチの常開端子とｎ番目のスイッチのコモン端子との間を流れる電流を検出して信号を出力することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る監視システムは、上記の監視回路を構成する第１の出力回路から出力される信号と第２の出力回路から出力される信号とに基づいて制御信号を出力するＰＬＣを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電源、フィールド機器、インターロックとして機能するスイッチおよび抵抗を直列に接続し、フィールド機器によって調整される電流によってインターロックの監視を行うので、インターロックを監視するための電源を別途設ける必要がなくなる。また、１台のＰＬＣで第１の出力回路からの信号と第２の出力回路からの信号に基づいて制御が行える。その結果、より簡易な構成でフィールド機器とインターロックとの監視を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る監視システムの構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
＜監視システムの構成＞
本実施の形態は、燃焼装置に適用される監視システムである。
図１に示すように、本実施の形態に係る監視システムは、電源１と、この電源１と伝送路を介して接続された圧力計２と、この圧力計２と伝送路を介して直列に接続されたインターロック３を形成する複数のスイッチ３１〜３４と、圧力計２およびインターロック３と直列に接続されたシャント抵抗５と、インターロック３の状態およびシャント抵抗５の端子間電圧を監視する監視装置４と、監視装置の出力に基づいて制御信号を出力する制御装置６とからなる。
【００１４】
ここで、圧力計２は、電源１から伝送路を介して電力の供給を受けて、図示しない燃焼炉に供給される燃料の圧力を内蔵された圧力センサによって測定し、その測定値に応じて伝送路を流れる直流電流の値を４−２０ｍＡの範囲内で調整するフィールド機器である。
【００１５】
本実施の形態では、フィールド機器として圧力計２を例に説明するが、測定値に応じて伝送路を流れる電流値を調整するものであれば、圧力計以外のフィールド機器、例えば、流量計、温度センサ等の各種センサ類が挙げられる。
【００１６】
インターロック３を構成するＮ個（Ｎは２以上の整数。この実施の形態ではＮ＝４となる。）のスイッチ３１〜３４は、コモン端子Ｃ、常閉端子ＮＣ（ノーマルクローズ）および常開端子ＮＯ（ノーマルオープン）を備えたスイッチである。これらのスイッチ３１〜３４は、（ｎ−１）番目（ｎは２以上Ｎ以下の整数）のスイッチの常閉端子とｎ番目のスイッチのコモン端子とが接続されるとともに、（ｎ−１）番目のスイッチの常開端子とｎ番目のスイッチのコモン端子とは（ｎ−１）番目のフォトカプラ４１〜４４を介して接続されている。
図１に示すように、１番目のスイッチ３１のコモン端子Ｃは、伝送線路を介して圧力計（フィールド機器）２に接続され、４番目のスイッチ３４の常閉端子ＮＣは直接、また常開端子ＮＯはフォトカプラ４４を介して、シャント抵抗５の一端に接続される。
このようにスイッチ３１〜３４を直列に接続することによって、各スイッチ３１〜３４の状態、すなわち、コモン端子Ｃが常閉端子ＮＣまたは常開端子ＮＯのいずれと接続されるかに関わらず、電源１、圧力計（フィールド機器）２、スイッチ３１〜３４、およびシャント抵抗５からなる直流回路が常に構成される。
【００１７】
本実施の形態において、インターロック３を構成するスイッチ３１〜３４は、燃焼装置を構成するブロアから燃焼炉に送出されるエアーの風圧に連動する風圧スイッチ（風圧ＳＷ）、燃焼炉内部の温度に連動する温度スイッチ（温度ＳＷ）、燃焼炉に供給される燃料の流量に連動する流量スイッチ（流量ＳＷ）、安全弁の開閉状態に連動する安全弁閉スイッチ（安全弁閉ＳＷ）である。
【００１８】
監視装置４は、スイッチ３１〜３４と１対１に対応付けて接続されたフォトカプラ４１〜４４と、シャント抵抗５と並列に接続されたフォトカプラ４５およびアンプ４６と、このアンプ４６に接続されたＡ／Ｄコンバータ４７とから構成されている。
このうち、フォトカプラ４１〜４４は、それぞれ対応するスイッチ３１〜３４の状態に応じた信号を出力する第１の出力回路として作用する。
具体的には、図１に示すように、各スイッチ３１〜３４の常閉端子ＮＣと常開端子ＮＯとの間にはフォトカプラ４１〜４４を接続することによって、各フォトカプラ４１〜４４を、（ｎ−１）番目のスイッチ３１〜３３の常開端子ＮＯとｎ番目のスイッチ３２〜３４のコモン端子Ｃとの間およびＮ番目のスイッチ３４の常開端子ＮＯとシャント抵抗５の一端との間に接続する。これらのフォトカプラ４１〜４４は、これらの端子間を流れる電流を検出する電流検出回路である。
【００１９】
シャント抵抗５と並列に接続されたフォトカプラ４５は、シャント抵抗５の端子間電圧に応じた信号を出力する第２の出力回路として作用する。このフォトカプラ４５は、シャント抵抗５の抵抗値を適当に選ぶことによって、伝送路を流れる直流電流の電流値、すなわち、圧力計２の計測値に応じた直流電流の電流値が所定の値以上の場合に信号を出力する。このような構成によることで、圧力計２の測定結果に応じたスイッチ（圧力スイッチ）としてフォトカプラ４５の出力を用いることが可能となる。
【００２０】
フォトカプラ４５とともにシャント抵抗５と並列に接続されたアンプ４６は、シャント抵抗５の端子間電圧に応じた信号を増幅する。アンプ４６に接続されたＡ／Ｄコンバータ４７は、アンプ４６から出力される信号をＡ／Ｄ変換する。このような構成によることで、圧力計２の測定値を得ることができる。
【００２１】
燃焼制御装置６は、フォトカプラ４１〜４４、フォトカプラ４５およびＡ／Ｄコンバータ４７から出力される信号を入力として、バーナ等の燃焼装置の構成要素の運転を制御する制御信号を出力するＰＬＣである。
【００２２】
＜監視システムの動作＞
次に、本実施の形態に係る監視システムの動作について説明する。
【００２３】
＜インターロックの監視＞
本実施の形態において、燃焼装置の燃焼炉を運転する前提条件として、各スイッチ３１〜３４がすべてオン（閉）となっていること、すなわち、各スイッチ３１〜３４の状態が、コモン端子Ｃと常閉端子ＮＣ（ノーマルクローズ）とが接続された状態から、コモン端子Ｃと常開端子ＮＯとが接続された状態に切り替わっていることが確認されなければならない。
そこで、燃焼装置のインターロック（安全装置）として、監視回路４は、次のようにしてスイッチ３１〜３４がすべてオンとなっていることを監視する。
【００２４】
インターロック３を構成する各スイッチ３１〜３４のうち、オンしているスイッチについては、コモン端子Ｃと常開端子ＮＯとが接続され、オフしているスイッチについては、コモン端子Ｃと常閉端子ＮＣとが接続される。
例えば、スイッチ３１がオンしている場合には、圧力計２によって４−２０ｍＡの範囲に調整されスイッチ３１のコモン端子Ｃに入力された直流電流がスイッチ３１の常開端子ＮＯからフォトカプラ４１を介して次段のスイッチ３２のコモン端子Ｃに流れる。その電流はフォトカプラ４１によって検出され、フォトカプラ４１から出力される信号が運転許可信号として制御装置６に入力される。
一方、スイッチ３１がオフしている場合には、スイッチ３１のコモン端子Ｃに入力された直流電流は、スイッチ３１の常開端子ＮＯからフォトカプラ４１を介して次段のスイッチ３２のコモン端子Ｃに流れる。したがって、フォトカプラ４１によって電流は検出されないので、フォトカプラ４１から制御装置６に信号が入力されることはない。
【００２５】
このようにしてスイッチ３１〜３４に対応するフォトカプラ４１〜４４から、スイッチ３１〜３４がオンしている場合には制御装置６に対して運転許可信号が入力され、オフしている場合には入力されない。
したがって、制御装置６は、これらの監視装置４のフォトカプラ４１〜４４から入力される運転許可信号の論理積（ＡＮＤ）を取ることによって、燃焼装置の燃焼炉を運転する前提条件が整っているか否かを判断して、この前提条件が整っている場合には、バーナ等を点火するよう燃焼装置を制御し、整っていない場合には、燃焼装置の運転を開始しない。
【００２６】
＜フィールド機器の監視＞
一方、圧力計２によって調整される４−２０ｍＡの直流電流は、インターロック３を構成するスイッチ３１〜３４の接続状態に関わらず、インターロック３と直列に接続されたシャント抵抗５によって電圧信号に変換される。この電圧信号をフォトカプラ４５によってモニタし、フォトカプラ４５の出力を制御装置６の入力とすることによって、圧力計２の計測結果を制御装置６に入力することができる。
【００２７】
例えば、圧力計２によって調整された直流電流が、４−２０ｍＡの範囲内で任意に設定されたしきい値を越えたときにフォトカプラ４５がＯＮとなるようにシャント抵抗５の抵抗値を設定することにより、圧力計２の測定結果をフォトカプラ４５から出力することができる。この測定結果は、燃焼制御装置６に送信され、燃焼装置の制御に用いられる。
また、フォトカプラ４５と並列にアンプ４６およびＡ／Ｄコンバータ４７が接続されているので、このＡ／Ｄコンバータ４７の出力を制御装置６の入力とすることによって、圧力計２による圧力計測値を制御装置６に入力することもできる。
【００２８】
以上のように、本実施の形態においては、スイッチ３１〜３４を直列に接続してインターロック３を構成し、このインターロック３を、電源１、圧力計（フィールド機器）２、シャント抵抗５と直列に接続することによって、フィールド機器の伝送路を流れる直流電流を利用してインターロック３の状態（スイッチ３１〜３４の接続状態）の監視を行うことができる。したがって、インターロックを監視するための電源を別途設ける必要がなくなる。
また、各スイッチ３１〜３４に独立して規定の電流を供給しないので、供給電力を低減させることができ、スイッチ３１〜３４を実装する基板における放熱対策や定格電力の大きい抵抗を使用する必要が無くなるので、基板の小型化や低コスト化も実現することができる。
【００２９】
また、１台のＰＬＣで制御装置６を構成し、インターロック３の状態を表すフォトカプラ４１〜４４からの運転許可信号と圧力計１の測定結果に応じたフォトカプラ４５から信号をこの制御装置６に入力することによって、より簡易な装置構成でフィールド機器とインターロックとの双方の監視を行うことができる。
【００３０】
なお、上記の実施の形態においては、燃焼装置に適用される監視回路および監視システムについて説明したが、本発明の適用対象は燃焼装置に限定されず、フィールド機器とインターロックを備えていれば、いかなる装置またはプラントにも適用することができる。
【００３１】
また、本実施の形態の説明において、インターロック３を構成するスイッチ３１〜３４は、風圧スイッチ、燃焼炉内部の温度に連動する温度スイッチ、燃焼炉に供給される燃料の流量に連動する流量スイッチ、安全弁の開閉状態に連動する安全弁閉スイッチとしたが、本発明においては、例えば、スイッチ３１〜３４を上記風圧スイッチ等と連動するリレー回路によって構成してもよい。
【００３２】
また、本実施の形態において、スイッチ３１〜３４の状態に応じた信号を出力する第１の出力回路としてフォトカプラ４１〜４４を用いた例について説明したが、この第１の出力回路は、電流を検出することができればよく、フォトカプラに限定されるものではない。
【００３３】
本実施の形態では、シャント抵抗の端子間電圧に応じた信号を出力する第２の出力回路として、フォトカプラ４５を例に説明したが、圧力計２などのフィールド機器からの信号に基づいてこのフィールド機器の状態を出力できる装置であるならばフォトカプラに限定されず、各種出力装置を適用することができる。
【００３４】
また、本実施の形態では、４つのスイッチ３１〜３４を設けた場合を例に説明したが、リレーの数量は４つに限定されず適宜自由に設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、フィールド機器とインターロックとを備えた各種システムに適用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１…電源、２…圧力計、３…インターロック群、４…安全制御装置、５…シャント抵抗、６…燃焼制御装置、３１〜３４…スイッチ、４１〜４４…電流検出回路、４５…フォトカプラ、４６…アンプ、４７…Ａ／Ｄコンバータ。
【図１】
2012243178.tif 000003