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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024067716
(43)【公開日】2024-05-17
(54)【発明の名称】流量制御システム
(51)【国際特許分類】
G05D 7/06 20060101AFI20240510BHJP
【ＦＩ】
G05D7/06 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022177998
(22)【出願日】2022-11-07
(71)【出願人】
【識別番号】000006666
【氏名又は名称】アズビル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】長谷部 亘
(72)【発明者】
【氏名】松永 晋輔
(72)【発明者】
【氏名】小田 康彦
【テーマコード（参考）】
5H307
【Ｆターム（参考）】
5H307DD15
5H307EE02
5H307FF01
5H307HH04
5H307HH12
(57)【要約】
【課題】流量制御装置のローフローカット閾値を自動的に設定する。
【解決手段】流量制御システムは、流量制御装置１の流量計測値のデータを記憶するデータ保持部１６と、データ保持部１６のデータを読み出す通信部４０と、通信部４０によって読み出された流量計測値のゼロ点付近のふらつき幅に基づいて流量制御装置１のローフローカット閾値を設定する閾値設定部４３とを備える。
【選択図】 図２
【解決手段】流量制御システムは、流量制御装置１の流量計測値のデータを記憶するデータ保持部１６と、データ保持部１６のデータを読み出す通信部４０と、通信部４０によって読み出された流量計測値のゼロ点付近のふらつき幅に基づいて流量制御装置１のローフローカット閾値を設定する閾値設定部４３とを備える。
【選択図】 図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流量制御装置の流量計測値のデータを記憶するように構成されたデータ保持部と、
前記データ保持部のデータを読み出すように構成された通信部と、
前記通信部によって読み出された流量計測値のゼロ点付近のふらつき幅に基づいて前記流量制御装置のローフローカット閾値を設定するように構成された閾値設定部とを備えることを特徴とする流量制御システム。
前記データ保持部のデータを読み出すように構成された通信部と、
前記通信部によって読み出された流量計測値のゼロ点付近のふらつき幅に基づいて前記流量制御装置のローフローカット閾値を設定するように構成された閾値設定部とを備えることを特徴とする流量制御システム。
【請求項2】
流量制御装置の流量計測値のデータを記憶するように構成されたデータ保持部と、
前記流量計測値を平滑化処理して出力するように構成されたＰＶフィルタと、
前記データ保持部のデータを読み出すように構成された通信部と、
前記通信部によって読み出された流量計測値のゼロ点付近のふらつき幅に基づいて前記ＰＶフィルタの時定数を設定するように構成された時定数設定部とを備えることを特徴とする流量制御システム。
前記流量計測値を平滑化処理して出力するように構成されたＰＶフィルタと、
前記データ保持部のデータを読み出すように構成された通信部と、
前記通信部によって読み出された流量計測値のゼロ点付近のふらつき幅に基づいて前記ＰＶフィルタの時定数を設定するように構成された時定数設定部とを備えることを特徴とする流量制御システム。
【請求項3】
請求項１または２記載の流量制御システムにおいて、
前記通信部は、前記流量制御装置のゼロ点調整時に前記データ保持部のデータを読み出すことを特徴とする流量制御システム。
前記通信部は、前記流量制御装置のゼロ点調整時に前記データ保持部のデータを読み出すことを特徴とする流量制御システム。
【請求項4】
請求項１または２記載の流量制御システムにおいて、
前記流量計測値のデータを前記データ保持部に記録するように構成されたデータ記録部をさらに備えることを特徴とする流量制御システム。
前記流量計測値のデータを前記データ保持部に記録するように構成されたデータ記録部をさらに備えることを特徴とする流量制御システム。
【請求項5】
請求項４記載の流量制御システムにおいて、
前記流量計測値と流量設定値とが一致するように操作量を算出して、前記流量制御装置の配管に配設されたバルブに出力することにより、前記バルブの開度を制御するように構成された流量制御部をさらに備え、
前記データ記録部は、前記流量計測値に加えて、前記操作量のデータを前記データ保持部に記録することを特徴とする流量制御システム。
前記流量計測値と流量設定値とが一致するように操作量を算出して、前記流量制御装置の配管に配設されたバルブに出力することにより、前記バルブの開度を制御するように構成された流量制御部をさらに備え、
前記データ記録部は、前記流量計測値に加えて、前記操作量のデータを前記データ保持部に記録することを特徴とする流量制御システム。
【請求項6】
請求項５記載の流量制御システムにおいて、
前記データ記録部は、ユーザから記録開始の指示があったとき、流量制御開始の指示があったとき、流量設定値変更の指示があったとき、あるいはゼロ点調整実行の指示があったときに、前記流量計測値と前記操作量の前記データ保持部への記録を開始することを特徴とする流量制御システム。
前記データ記録部は、ユーザから記録開始の指示があったとき、流量制御開始の指示があったとき、流量設定値変更の指示があったとき、あるいはゼロ点調整実行の指示があったときに、前記流量計測値と前記操作量の前記データ保持部への記録を開始することを特徴とする流量制御システム。
【請求項7】
請求項５記載の流量制御システムにおいて、
前記データ記録部は、ユーザから記録停止の指示があったときに、前記流量計測値と前記操作量の前記データ保持部への記録を停止することを特徴とする流量制御システム。
前記データ記録部は、ユーザから記録停止の指示があったときに、前記流量計測値と前記操作量の前記データ保持部への記録を停止することを特徴とする流量制御システム。
【請求項8】
請求項５記載の流量制御システムにおいて、
前記データ記録部は、記録開始時点から特定点数のデータを記録したときに、前記流量計測値と前記操作量の前記データ保持部への記録を停止することを特徴とする流量制御システム。
前記データ記録部は、記録開始時点から特定点数のデータを記録したときに、前記流量計測値と前記操作量の前記データ保持部への記録を停止することを特徴とする流量制御システム。
【請求項9】
請求項５記載の流量制御システムにおいて、
前記流量制御装置に異常かないかどうかを判定するように構成された異常判定部をさらに備え、
前記データ記録部は、前記流量制御装置に異常があると前記異常判定部が判定したときに、前記流量計測値と前記操作量の前記データ保持部への記録を停止することを特徴とする流量制御システム。
前記流量制御装置に異常かないかどうかを判定するように構成された異常判定部をさらに備え、
前記データ記録部は、前記流量制御装置に異常があると前記異常判定部が判定したときに、前記流量計測値と前記操作量の前記データ保持部への記録を停止することを特徴とする流量制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、流量制御装置の設定を自動的に行うことができる流量制御システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般に流体の流量を制御するのに流量制御装置（マスフローコントローラ）が使用される。流量制御装置は、フローセンサによって検出した流体の流量と設定流量とを比較演算して、その結果に基づいてバルブに駆動電流を出力することにより、流量制御を行う。このような流量制御装置では、例えば低流量域での応答性を改善するために、バルブを制御するコントローラのＰＩＤ定数を自動的に設定したり（特許文献１参照）、バルブの正確な制御のためにコントローラのゲインを自動的に設定したりすること（特許文献２参照）が行われている。
【0003】
しかしながら、従来の技術では、流量制御装置のローフローカット閾値を自動的に設定したり、フローセンサによって計測された瞬時流量（ＰＶ）を平滑化処理して出力するＰＶフィルタの時定数を自動的に設定したりすることは行われていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２１－１４９５０２号公報
【特許文献2】特表２０１８－５２８５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、流量制御装置のローフローカット閾値を自動的に設定することができる流量制御システムを提供することを目的とする。
また、本発明は、流量制御装置のＰＶフィルタの時定数を自動的に設定することができる流量制御システムを提供することを目的とする。
また、本発明は、流量制御装置のＰＶフィルタの時定数を自動的に設定することができる流量制御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】
【0006】
本発明の流量制御システムは、流量制御装置の流量計測値のデータを記憶するように構成されたデータ保持部と、前記データ保持部のデータを読み出すように構成された通信部と、前記通信部によって読み出された流量計測値のゼロ点付近のふらつき幅に基づいて前記流量制御装置のローフローカット閾値を設定するように構成された閾値設定部とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の流量制御システムは、流量制御装置の流量計測値のデータを記憶するように構成されたデータ保持部と、前記流量計測値を平滑化処理して出力するように構成されたＰＶフィルタと、前記データ保持部のデータを読み出すように構成された通信部と、前記通信部によって読み出された流量計測値のゼロ点付近のふらつき幅に基づいて前記ＰＶフィルタの時定数を設定するように構成された時定数設定部とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の流量制御システムは、流量制御装置の流量計測値のデータを記憶するように構成されたデータ保持部と、前記流量計測値を平滑化処理して出力するように構成されたＰＶフィルタと、前記データ保持部のデータを読み出すように構成された通信部と、前記通信部によって読み出された流量計測値のゼロ点付近のふらつき幅に基づいて前記ＰＶフィルタの時定数を設定するように構成された時定数設定部とを備えることを特徴とするものである。
【0007】
また、本発明の流量制御システムの１構成例において、前記通信部は、前記流量制御装置のゼロ点調整時に前記データ保持部のデータを読み出すことを特徴とするものである。
また、本発明の流量制御システムの１構成例は、前記流量計測値のデータを前記データ保持部に記録するように構成されたデータ記録部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の流量制御システムの１構成例は、前記流量計測値と流量設定値とが一致するように操作量を算出して、前記流量制御装置の配管に配設されたバルブに出力することにより、前記バルブの開度を制御するように構成された流量制御部をさらに備え、前記データ記録部は、前記流量計測値に加えて、前記操作量のデータを前記データ保持部に記録することを特徴とするものである。
また、本発明の流量制御システムの１構成例は、前記流量計測値のデータを前記データ保持部に記録するように構成されたデータ記録部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の流量制御システムの１構成例は、前記流量計測値と流量設定値とが一致するように操作量を算出して、前記流量制御装置の配管に配設されたバルブに出力することにより、前記バルブの開度を制御するように構成された流量制御部をさらに備え、前記データ記録部は、前記流量計測値に加えて、前記操作量のデータを前記データ保持部に記録することを特徴とするものである。
【0008】
また、本発明の流量制御システムの１構成例において、前記データ記録部は、ユーザから記録開始の指示があったとき、流量制御開始の指示があったとき、流量設定値変更の指示があったとき、あるいはゼロ点調整実行の指示があったときに、前記流量計測値と前記操作量の前記データ保持部への記録を開始することを特徴とするものである。
また、本発明の流量制御システムの１構成例において、前記データ記録部は、ユーザから記録停止の指示があったときに、前記流量計測値と前記操作量の前記データ保持部への記録を停止することを特徴とするものである。
また、本発明の流量制御システムの１構成例において、前記データ記録部は、記録開始時点から特定点数のデータを記録したときに、前記流量計測値と前記操作量の前記データ保持部への記録を停止することを特徴とするものである。
また、本発明の流量制御システムの１構成例は、前記流量制御装置に異常かないかどうかを判定するように構成された異常判定部をさらに備え、前記データ記録部は、前記流量制御装置に異常があると前記異常判定部が判定したときに、前記流量計測値と前記操作量の前記データ保持部への記録を停止することを特徴とするものである。
また、本発明の流量制御システムの１構成例において、前記データ記録部は、ユーザから記録停止の指示があったときに、前記流量計測値と前記操作量の前記データ保持部への記録を停止することを特徴とするものである。
また、本発明の流量制御システムの１構成例において、前記データ記録部は、記録開始時点から特定点数のデータを記録したときに、前記流量計測値と前記操作量の前記データ保持部への記録を停止することを特徴とするものである。
また、本発明の流量制御システムの１構成例は、前記流量制御装置に異常かないかどうかを判定するように構成された異常判定部をさらに備え、前記データ記録部は、前記流量制御装置に異常があると前記異常判定部が判定したときに、前記流量計測値と前記操作量の前記データ保持部への記録を停止することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、データ保持部と通信部と閾値設定部とを設けることにより、流量がゼロのときにノイズなどによってゼロ以外の流量計測値が誤って出力される可能性がほぼないローフローカット閾値を自動的に設定することができる。
【0010】
また、本発明では、データ保持部と通信部と時定数設定部とを設けることにより、ＰＶフィルタの時定数を自動的に適切な値に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
［第１の実施例］
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る流量制御システムの外観図である。流量制御システムは、流量制御装置１と、通信ケーブル３を介して流量制御装置１と接続された端末２とから構成される。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る流量制御システムの外観図である。流量制御システムは、流量制御装置１と、通信ケーブル３を介して流量制御装置１と接続された端末２とから構成される。
【0013】
図２は本実施例に係る流量制御システムの構成を示すブロック図である。流量制御装置１は、流量制御の対象となる流体が流れる配管１０と、配管１０に配設されたセンサパッケージ１１と、配管１０に配設されたバルブ１２と、センサパッケージ１１に搭載されたフローセンサ１３の出力値を流量計測値ＰＶに変換する流量計測部１４と、流量計測値ＰＶと流量設定値ＳＰとが一致するように操作量ＭＶをバルブ１２に出力することにより、バルブ１２の開度を制御する流量制御部１５と、流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータを記憶するデータ保持部１６と、流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータをデータ保持部１６に記録するデータ記録部１７と、流量計測値ＰＶを平滑化処理するＰＶフィルタ１８と、平滑化処理された流量計測値ＰＶを外部に出力するＰＶ出力部１９と、ゼロ点調整時にゼロ点補正値を算出するゼロ点調整部２０と、端末２との通信を行うための通信部２１とを備えている。
【0014】
図２において、３１は配管１０の入口側の開口、３２は配管１０の出口側の開口である。流体（ガス）は、開口３１から配管１０に流入してバルブ１２を通過し、開口３２から排出される。フローセンサ１３は、センサパッケージ１１に搭載され、計測対象の流体に晒されるように配管１０に装着される。
【0015】
端末２は、流量制御装置１との通信を行うための通信部４０と、データ表示のための表示部４１と、ユーザが端末２に指示を与えるための操作部４２と、通信部４０によって読み出された流量計測値ＰＶのゼロ点付近のふらつき幅に基づいて流量制御装置１のローフローカット閾値を設定する閾値設定部４３と、通信部４０によって読み出された流量計測値ＰＶのゼロ点付近のふらつき幅に基づいてＰＶフィルタ１８の時定数を設定する時定数設定部４４とを備えている。
【0016】
図３は流量制御装置１の動作を説明するフローチャート、図４は端末２の動作を説明するフローチャートである。
ユーザは、流量制御装置１の設定やメンテナンス時に、通信ケーブル３を介して流量制御装置１と端末２とを接続する。
ユーザは、流量制御装置１の設定やメンテナンス時に、通信ケーブル３を介して流量制御装置１と端末２とを接続する。
【0017】
流量制御装置１のフローセンサ１３は、配管１０を流れる流体の流量に対応する値の信号を出力する。流量計測部１４は、フローセンサ１３の出力値を流量計測値Ｑに変換する（図３ステップＳ１００）。具体的には、フローセンサ１３の出力値（実際にはフローセンサ１３の出力をＡ／Ｄ変換した値）をＸとすると、流量計測値Ｑの変換式は式（１）のようになる。
Ｑ＝ＡＸ＋Ｃ ・・・（１）
Ｑ＝ＡＸ＋Ｃ ・・・（１）
【0018】
式（１）のＡ，Ｃは流量制御装置１の出荷時に求めた個体毎の既知の特性係数である。そして、流量計測部１４は、流量制御装置１の出荷時に行われたゼロ点調整時の流量オフセット値ＯＦＳｒｅｆを流量計測値Ｑから減算した値を、補正後の流量計測値ＰＶとして出力する。
ＰＶ＝Ｑ－ＯＦＳｒｅｆ ・・・（２）
ＰＶ＝Ｑ－ＯＦＳｒｅｆ ・・・（２）
【0019】
流量オフセット値ＯＦＳｒｅｆは、出荷時に流量をゼロにしたときの流量計測値Ｑの代表値である。このときの代表値は、例えば流量計測値Ｑの平均値である。さらに、流量計測部１４は、補正後の流量計測値ＰＶが所定のローフローカット閾値Ｃ以内のときには、流量計測値ＰＶをゼロにするローフローカット処理を施して出力する。このときのローフローカット閾値Ｃは、初期値に設定されている。
【0020】
流量制御装置１の流量制御部１５は、流量計測部１４から出力された流量計測値ＰＶと流量設定値ＳＰとを入力として、流量計測値ＰＶと流量設定値ＳＰとが一致するようにＰＩＤ制御演算によって操作量ＭＶを算出する（図３ステップＳ１０１）。流量制御部１５は、算出した操作量ＭＶをバルブ１２に出力してバルブ１２の開度を調節することにより、配管１０を流れる流体の流量を制御する（図３ステップＳ１０２）。
【0021】
流量制御装置１のデータ記録部１７は、流量計測部１４から出力された流量計測値ＰＶと流量制御部１５から出力された操作量ＭＶとをデータ保持部１６に記録する（図３ステップＳ１０３）。
【0022】
データ保持部１６は、流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータをそれぞれ特定点数（例えば１０００点）保持できる容量を有する。データ記録部１７は、データ保持部１６の先頭アドレスから順にデータを格納し、データ保持部１６の最後尾アドレスまでデータを格納し、流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータをそれぞれ特定点数格納し終えたときには、格納済みの最も古いデータから順に上書きするようにしてデータを更新する。
【0023】
次に、流量制御装置１のＰＶフィルタ１８は、流量計測部１４から出力された流量計測値ＰＶを平滑化処理する（図３ステップＳ１０４）。平滑化処理としては、例えば１次遅れローパスフィルタ処理がある。
ＰＶ’＝ＰＶ／（１＋Ｋｔｓ） ・・・（３）
ＰＶ’＝ＰＶ／（１＋Ｋｔｓ） ・・・（３）
【0024】
式（３）において、ＰＶ’は平滑化処理された流量計測値ＰＶ、Ｋｔは時定数、ｓはラプラス演算子である。
平滑化処理された流量計測値ＰＶ’は、ＰＶ出力部１９から流量制御装置１の外部に出力される（図３ステップＳ１０５）。
平滑化処理された流量計測値ＰＶ’は、ＰＶ出力部１９から流量制御装置１の外部に出力される（図３ステップＳ１０５）。
【0025】
流量制御装置１の通信部２１は、端末２からデータの読み出し要求があったときに（図３ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、データ保持部１６に記録された流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータを内部の通信バッファ（不図示）にいったんコピーして（図３ステップＳ１０７）、通信バッファに格納したデータを端末２に転送する（図３ステップＳ１０８）。
【0026】
また、通信部２１は、後述のように端末２から送信されたゼロ点調整実行の指示信号を受信すると（図３ステップＳ１０９においてＹＥＳ）、この指示信号をゼロ点調整部２０に転送する。
【0027】
ゼロ点調整部２０は、指示信号を受けた調整開始時から所定のゼロ点調整時間（例えば３秒）の間の流量計測値ＰＶの代表値をゼロ点補正値ＯＦＳとして算出する（図３ステップＳ１１０）。このときの代表値は、例えば流量計測値ＰＶの平均値である。ゼロ点調整部２０は、ゼロ点補正値ＯＦＳを流量計測部１４に対して設定する（図２ステップＳ１１１）。以後、流量計測部１４は、式（１）によって算出した流量計測値Ｑから、流量オフセット値ＯＦＳｒｅｆとゼロ点補正値ＯＦＳとを減算した値を、補正後の流量計測値ＰＶとして出力する。
ＰＶ＝Ｑ－ＯＦＳｒｅｆ－ＯＦＳ ・・・（４）
ＰＶ＝Ｑ－ＯＦＳｒｅｆ－ＯＦＳ ・・・（４）
【0028】
また、通信部２１は、後述のように端末２から送信されたローフローカット閾値Ｃを受信すると（図３ステップＳ１１２においてＹＥＳ）、このローフローカット閾値Ｃを流量計測部１４に転送する。流量計測部１４は、自身に設定されているローフローカット閾値Ｃを、通信部２１から転送されたローフローカット閾値Ｃに更新する（図３ステップＳ１１３）。以後、流量計測部１４は、更新後のローフローカット閾値Ｃを用いて流量計測値ＰＶのローフローカット処理を行う。
【0029】
さらに、通信部２１は、後述のように端末２から送信された時定数Ｋｔを受信すると（図３ステップＳ１１４においてＹＥＳ）、この時定数ＫｔをＰＶフィルタ１８に転送することにより、ＰＶフィルタ１８に設定されている時定数Ｋｔを端末２から受信した時定数Ｋｔに更新する（図３ステップＳ１１５）。以後、ＰＶフィルタ１８は、更新後の時定数Ｋｔを用いて式（３）の平滑化処理を行う。流量制御装置１は、以上のような図３の処理を制御周期（例えば１．５ｍｓ）毎に行う。
【0030】
一方、端末２の通信部４０は、流量制御装置１に対してデータの読み出し要求を行う（図４ステップＳ２００）。通信部４０は、一定時間毎に読み出し要求を行ってもよいし、ユーザからの指示に応じて読み出し要求を行ってもよい。
【0031】
通信部４０は、流量制御装置１の通信部２１から転送された流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータを受信する（図４ステップＳ２０１）。
端末２の表示部４１は、通信部４０が受信した流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータのうち少なくとも一方を表示する（図４ステップＳ２０２）。
端末２の表示部４１は、通信部４０が受信した流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータのうち少なくとも一方を表示する（図４ステップＳ２０２）。
【0032】
図５は流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータ表示の１例を示す図である。図５の例は、流量設定値ＳＰを５０％ＦＳから８０％ＦＳに変更したときの制御応答例を示している。表示部４１の画面４１０には、流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータがグラフ表示される。
【0033】
ユーザは、流量計測値ＰＶの変化をグラフで見ることにより、例えば数値表示では発見することができない流量計測値ＰＶのオーバーシュート（図５の４１１の部分）を確実に捉えることができる。図５の例では、時刻０において５０％ＦＳから８０％ＦＳに変更された設定値ＳＰに対する流量計測値ＰＶの９８％応答が１００ｍｓ程度である。
【0034】
図５によると、流量計測値ＰＶの立ち上がり時にオーバーシュートしてから８０％ＦＳに復帰するまでの時間は２０ｍｓ程度である。このオーバーシュートの大きさにはバルブ１２による個体差がある。オーバーシュートを正確に観測することにより、ユーザは、流量制御部１５のＰＩＤ定数（比例ゲイン、積分時間、微分時間）をチューニングするなど対応をとることでオーバーシュートを抑制することができる。
【0035】
ユーザは、ＰＩＤ定数の変更が必要と判断した場合、端末２の操作部４２を操作して、変更すべきＰＩＤ定数を入力する。これにより、端末２の通信部４０と流量制御装置１の通信部２１を介して流量制御部１５のＰＩＤ定数を設定変更することができる。
【0036】
また、ユーザは、流量計測値ＰＶの変化をグラフで見ることにより、流量計測値ＰＶの整定時の細かなふらつき（図５の４１２の部分）の変動幅および周期を正確に観測することができる。これにより、ユーザは、流量制御部１５のＰＩＤ定数などを適切に決定することができる。
【0037】
図６は流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータ表示の別の例を示す図である。図６の例では、流量計測値ＰＶにハンチングが発生している。ハンチング発生時に、操作量ＭＶも流量計測値ＰＶと同じ周期でふらついている場合はバルブ１２の過応答が原因と推測でき、流量制御部１５の比例ゲインを小さくするなどの対応が考えられる。一方で、操作量ＭＶの振動周期が流量計測値ＰＶの振動周期と一致しない場合は、外乱による上流圧力の変動や下流圧力の一次遅れが原因であると推測できる。その場合は、流量制御部１５の比例ゲインや制御周期を変更する、あるいは積分時間を小さくする、といった対応が考えられる。
【0038】
次に、ユーザは、流量制御装置１のゼロ点調整の実行時に、流量制御装置１の前後にあるバルブ（不図示）を全閉にして流体の流量をゼロにし、端末２の操作部４２を操作して、ゼロ点調整実行を指示する。なお、流量制御装置１の後ろにあるバルブを閉じる代わりに、流量制御装置１のバルブ１２を閉じてもよい。
【0039】
【0040】
次に、通信部４０は、ユーザからゼロ点調整実行の指示があったときから所定時間経過後（例えば数秒経過後）に、流量制御装置１に対してデータの読み出し要求を行う（図４ステップＳ２０５）。図４のステップＳ２０６，Ｓ２０７の処理は、ステップＳ２０１，Ｓ２０２と同じである。
【0041】
端末２の閾値設定部４３は、ステップＳ２０５の読み出し要求によって通信部４０が受信した流量計測値ＰＶのデータのふらつき幅に基づいて流量制御装置１のローフローカット閾値Ｃを算出する（図４ステップＳ２０８）。具体的には、閾値設定部４３は、流量がゼロのときに通信部４０が受信した流量計測値ＰＶの標準偏差をσ０としたとき、ローフローカット閾値Ｃを式（５）のように算出する。
Ｃ＝α×σ０ ・・・（５）
Ｃ＝α×σ０ ・・・（５）
【0042】
係数αは予め定められた正数であり、例えば１０とすればよいが、別の値でもよいことは言うまでもない。また、式（３）で算出した値が例えば３σ０＋ｎ（ｎは予め定められた正数）未満の場合には、ローフローカット閾値Ｃを３σ０＋ｎとする下限処理を行ってもよい。
【0043】
閾値設定部４３は、算出したローフローカット閾値Ｃを通信部４０を介して流量制御装置１に送信する（図４ステップＳ２０９）。これにより、上述のように流量制御装置１の流量計測部１４に設定されているローフローカット閾値Ｃが更新される。
【0044】
こうして、本実施例では、ゼロ点調整実行の際にローフローカット閾値Ｃを自動的に適切な値に設定することができ、流量がゼロのときにノイズなどによってゼロ以外の流量計測値ＰＶが誤って出力される可能性がほぼないローフローカット閾値Ｃを設定することができる。
【0045】
一方、端末２の時定数設定部４４は、ステップＳ２０５の読み出し要求によって通信部４０が受信した流量計測値ＰＶのデータのふらつき幅に基づいて流量制御装置１のＰＶフィルタ１８の時定数Ｋｔを算出する（図４ステップＳ２１０）。流量がゼロのときに通信部４０が受信した流量計測値ＰＶの標準偏差をσ０、流量計測値ＰＶの標準偏差がσｒｅｆの時の理想的な時定数をＫｒｅｆとすると、時定数Ｋｔは式（６）により算出できる。
Ｋｔ＝（σ０／σｒｅｆ）２Ｋｒｅｆ ・・・（６）
Ｋｔ＝（σ０／σｒｅｆ）２Ｋｒｅｆ ・・・（６）
【0046】
式（６）は、流量計測値ＰＶが理想的なホワイトノイズのみの状況である場合、その流量計測値ＰＶの標準偏差はおおよそローパスフィルタ時定数の平方根に反比例する、という事実に基づくものである。時定数Ｋｒｅｆは、ある形番の流量制御装置について、流量がゼロのときの流量計測値ＰＶの標準偏差がσｒｅｆであったときに、ＰＶフィルタ１８の理想的な時定数を実験的に求めたものである。
【0047】
時定数設定部４４は、式（６）によって算出した時定数Ｋｔを通信部４０を介して流量制御装置１に送信する（図４ステップＳ２１１）。これにより、上述のように流量制御装置１のＰＶフィルタ１８に設定されている時定数Ｋｔが更新される。
こうして、本実施例では、ゼロ点調整実行の際にＰＶフィルタ１８の時定数Ｋｔを自動的に適切な値に設定することができる。
こうして、本実施例では、ゼロ点調整実行の際にＰＶフィルタ１８の時定数Ｋｔを自動的に適切な値に設定することができる。
【0048】
また、本実施例では、流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータをいったんデータ保持部１６に格納して、データ保持部１６に格納されたデータを端末２によって読み出すことができる。上記のとおり、流量制御装置１の制御周期は例えば１．５ｍｓであるが、流量制御装置１と端末２との間のシリアル通信のサンプリング周期は、流量制御装置１と端末２のそれぞれのＣＰＵ（Central Processing Unit）の処理時間や伝送時間などの制約により、高速化に限界がある。シリアル通信によるサンプリング周期は流量計測値ＰＶと操作量ＭＶの２データで通常１００ｍｓ程度である。したがって、流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータを通常の通信によって収集しようとすると、流量制御のプロセス応答よりも遅い速度でしかデータを収集できないことになり、制御の現象を正しく解析するだけのデータを収集できないことになる。
【0049】
そこで、本実施例では、流量制御装置１の制御周期でデータをデータ保持部１６にいったん記録し、データ保持部１６に格納されたデータを端末２によって読み出す。これにより、通常の通信によるデータ取得よりも高速のサンプリング周期のデータを取得することができ、制御の現象解析に適したデータを得ることができる。
【0050】
［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図７は本実施例に係る流量制御システムの構成を示すブロック図である。本実施例の流量制御システムは、流量制御装置１ａと、端末２とから構成される。
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図７は本実施例に係る流量制御システムの構成を示すブロック図である。本実施例の流量制御システムは、流量制御装置１ａと、端末２とから構成される。
【0051】
流量制御装置１ａは、配管１０と、センサパッケージ１１と、バルブ１２と、フローセンサ１３と、流量計測部１４と、流量制御部１５と、データ記録部１７ａと、ＰＶフィルタ１８と、ＰＶ出力部１９と、ゼロ点調整部２０と、通信部２１とを備えている。
【0052】
図８は流量制御装置１ａの動作を説明するフローチャートである。図８のステップＳ１００～１０２，Ｓ１０４～Ｓ１１５の処理は第１の実施例で説明したとおりである。
データ記録部１７ａは、流量制御装置１ａに対して例えばユーザから流量制御開始の指示があったとき、あるいはユーザから流量設定値ＳＰ変更の指示があったとき、あるいは端末２からゼロ点調整実行の指示信号を受信したときに（図８ステップＳ１１６においてＹＥＳ）、流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータ保持部１６への記録を開始する（図８ステップＳ１１７）。ユーザから流量制御装置１ａへの指示は、流量制御装置１ａに設けられたキーの操作、端末２からのコマンド送信、またはデジタル入力（ＤＩ）信号の入力などによって行うことができる。
データ記録部１７ａは、流量制御装置１ａに対して例えばユーザから流量制御開始の指示があったとき、あるいはユーザから流量設定値ＳＰ変更の指示があったとき、あるいは端末２からゼロ点調整実行の指示信号を受信したときに（図８ステップＳ１１６においてＹＥＳ）、流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータ保持部１６への記録を開始する（図８ステップＳ１１７）。ユーザから流量制御装置１ａへの指示は、流量制御装置１ａに設けられたキーの操作、端末２からのコマンド送信、またはデジタル入力（ＤＩ）信号の入力などによって行うことができる。
【0053】
また、データ記録部１７ａは、ステップＳ１１７の記録開始時点から特定点数（例えば１０００点）のデータを記録したときに（図８ステップＳ１１８においてＹＥＳ）、データ保持部１６への記録を停止する（図８ステップＳ１１９）。
端末２の構成と動作は第１の実施例と同じである。
端末２の構成と動作は第１の実施例と同じである。
【0054】
こうして、本実施例では、流量制御の開始時、流量設定値ＳＰの変更時、またはゼロ点調整実行時に流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータの記録を開始し、記録開始時点から特定点数のデータを記録したときに自動的に記録を停止することができる。上記のように第１の実施例では、記録開始時点からのデータの記録回数が特定点数を超えると、データの上書きが発生するが、本実施例では、上書きが発生することはない。
【0055】
［第３の実施例］
次に、本発明の第３の実施例について説明する。図９は本実施例に係る流量制御システムの構成を示すブロック図である。本実施例の流量制御システムは、流量制御装置１ｂと、端末２とから構成される。
次に、本発明の第３の実施例について説明する。図９は本実施例に係る流量制御システムの構成を示すブロック図である。本実施例の流量制御システムは、流量制御装置１ｂと、端末２とから構成される。
【0056】
流量制御装置１ｂは、配管１０と、センサパッケージ１１と、バルブ１２と、フローセンサ１３と、流量計測部１４と、流量制御部１５と、データ記録部１７ｂと、ＰＶフィルタ１８と、ＰＶ出力部１９と、ゼロ点調整部２０と、通信部２１とを備えている。
【0057】
図１０は流量制御装置１ｂの動作を説明するフローチャートである。図１０のステップＳ１００～１０２，Ｓ１０４～Ｓ１１５の処理は第１の実施例で説明したとおりである。
データ記録部１７ｂは、ユーザからデータ記録開始の指示があったとき、あるいは端末２からゼロ点調整実行の指示信号を受信したときに（図１０ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータ保持部１６への記録を開始する（図１０ステップＳ１２１）。ユーザから流量制御装置１ｂへの指示は、流量制御装置１ｂに設けられたキーの操作、端末２からのコマンド送信、またはＤＩ信号の入力などによって行うことができる。
データ記録部１７ｂは、ユーザからデータ記録開始の指示があったとき、あるいは端末２からゼロ点調整実行の指示信号を受信したときに（図１０ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータ保持部１６への記録を開始する（図１０ステップＳ１２１）。ユーザから流量制御装置１ｂへの指示は、流量制御装置１ｂに設けられたキーの操作、端末２からのコマンド送信、またはＤＩ信号の入力などによって行うことができる。
【0058】
また、データ記録部１７ｂは、ステップＳ１２１の記録開始時点から特定点数（例えば１０００点）のデータを記録したときに（図１０ステップＳ１２２においてＹＥＳ）、データ保持部１６への記録を停止する（図１０ステップＳ１２３）。
端末２の構成と動作は第１の実施例と同じである。
端末２の構成と動作は第１の実施例と同じである。
【0059】
こうして、本実施例では、ユーザからデータ記録開始の指示があったとき、またはゼロ点調整実行時に流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータの記録を開始し、記録開始時点から特定点数のデータを記録したときに自動的に記録を停止することができる。
【0060】
［第４の実施例］
次に、本発明の第４の実施例について説明する。図１１は本実施例に係る流量制御システムの構成を示すブロック図である。本実施例の流量制御システムは、流量制御装置１ｃと、端末２とから構成される。
次に、本発明の第４の実施例について説明する。図１１は本実施例に係る流量制御システムの構成を示すブロック図である。本実施例の流量制御システムは、流量制御装置１ｃと、端末２とから構成される。
【0061】
流量制御装置１ｃは、配管１０と、センサパッケージ１１と、バルブ１２と、フローセンサ１３と、流量計測部１４と、流量制御部１５と、データ記録部１７ｃと、ＰＶフィルタ１８と、ＰＶ出力部１９と、ゼロ点調整部２０と、通信部２１とを備えている。
【0062】
図１２は流量制御装置１ｃの動作を説明するフローチャートである。図１２のステップＳ１００～Ｓ１１５の処理は第１の実施例で説明したとおりである。
データ記録部１７ｃは、ユーザからデータ記録停止の指示があったときに（図１２ステップＳ１２４においてＹＥＳ）、流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータ保持部１６への記録を停止する（図１２ステップＳ１２５）。ユーザから流量制御装置１ｃへの指示は、流量制御装置１ｃに設けられたキーの操作、端末２からのコマンド送信、またはＤＩ信号の入力などによって行うことができる。
データ記録部１７ｃは、ユーザからデータ記録停止の指示があったときに（図１２ステップＳ１２４においてＹＥＳ）、流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータ保持部１６への記録を停止する（図１２ステップＳ１２５）。ユーザから流量制御装置１ｃへの指示は、流量制御装置１ｃに設けられたキーの操作、端末２からのコマンド送信、またはＤＩ信号の入力などによって行うことができる。
【0063】
端末２の構成と動作は第１の実施例と同じである。こうして、本実施例では、第１の実施例と同様にデータの記録を常時行い、ユーザから停止の指示があったときに記録を停止することができる。
【0064】
［第５の実施例］
次に、本発明の第５の実施例について説明する。図１３は本実施例に係る流量制御システムの構成を示すブロック図である。本実施例の流量制御システムは、流量制御装置１ｄと、端末２とから構成される。
次に、本発明の第５の実施例について説明する。図１３は本実施例に係る流量制御システムの構成を示すブロック図である。本実施例の流量制御システムは、流量制御装置１ｄと、端末２とから構成される。
【0065】
流量制御装置１ｄは、配管１０と、センサパッケージ１１と、バルブ１２と、フローセンサ１３と、流量計測部１４と、流量制御部１５と、データ記録部１７ｄと、ＰＶフィルタ１８と、ＰＶ出力部１９と、ゼロ点調整部２０と、通信部２１と、流量制御装置１ｄに異常かないかどうかを判定する異常判定部２２とを備えている。
【0066】
図１４は流量制御装置１ｄの動作を説明するフローチャートである。図１４のステップＳ１００～Ｓ１１５の処理は第１の実施例で説明したとおりである。
異常判定部２２は、流量制御装置１ｄに異常が発生したと判断した場合に、アラームを出力する。例えば異常判定部２２は、流量計測値ＰＶがＳＰ±β（βは許容範囲）の範囲内の場合、正常と判定し、流量計測値ＰＶがＳＰ±βの範囲外の場合、異常と判定してアラームを出力する。アラームの発生は、デジタル出力（ＤＯ）信号や、流量制御装置１ｄに設けられたＬＥＤの点灯などによってユーザに通知される。
異常判定部２２は、流量制御装置１ｄに異常が発生したと判断した場合に、アラームを出力する。例えば異常判定部２２は、流量計測値ＰＶがＳＰ±β（βは許容範囲）の範囲内の場合、正常と判定し、流量計測値ＰＶがＳＰ±βの範囲外の場合、異常と判定してアラームを出力する。アラームの発生は、デジタル出力（ＤＯ）信号や、流量制御装置１ｄに設けられたＬＥＤの点灯などによってユーザに通知される。
【0067】
データ記録部１７ｄは、異常判定部２２が異常と判定してアラームを出力したときに（図１４ステップＳ１２６においてＹＥＳ）、流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータ保持部１６への記録を停止する（図１２ステップＳ１２７）。
端末２の構成と動作は第１の実施例と同じである。
端末２の構成と動作は第１の実施例と同じである。
【0068】
流量が流量設定値ＳＰどおりに制御できず、流量設定値ＳＰと流量計測値ＰＶとの偏差がゼロにならずに一定値以上ある場合にアラームを出力する機能が流量制御装置に備わっている。このようなアラームが出力されたときに流量計測値ＰＶと操作量ＭＶの記録を停止することにより、アラーム解析の一助になると考えられる。
【0069】
例えば、ユーザはＤＯ信号の状態変化によりアラームの発生を認識したときに、端末２を操作して流量制御装置１ｄに対してデータの読み出しを要求する。これにより、図５の例のように流量計測値ＰＶと操作量ＭＶのデータを端末２にグラフ表示させることができる。
【0070】
グラフを見たユーザは、例えばアラーム発生の直前に操作量ＭＶが上昇している場合、上流圧力が下がってきており、上流圧が足りず、設定流量を流せないためバルブ１２が徐々に開いたことを確認できる。このときは、上流側でガスリークや、ガスボンベの供給圧の低下といったトラブルが発生していると判断することができる。
【0071】
第１～第５の実施例で説明した流量制御装置１，１ａ～１ｄの流量計測部１４と流量制御部１５とデータ記録部１７，１７ａ～１７ｄとＰＶフィルタ１８とゼロ点調整部２０と通信部２１と異常判定部２２とは、ＣＰＵ、記憶装置及びインターフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。また、端末２の通信部４０と閾値設定部４３と時定数設定部４４についてもコンピュータによって実現することができる。これらのコンピュータの構成例を図１５に示す。
【0072】
コンピュータは、ＣＰＵ１００と、記憶装置１０１と、インターフェース装置（Ｉ／Ｆ）１０２とを備えている。流量制御装置１，１ａ～１ｄの場合、Ｉ／Ｆ１０２には、バルブ１２とフローセンサ１３とＰＶ出力部１９と通信部２１のハードウェア等が接続される。端末２の場合、Ｉ／Ｆ１０２には、操作部４２と表示部４１と通信部４０のハードウェア等が接続される。このようなコンピュータにおいて、本発明の流量制御方法を実現させるためのプログラムは記憶装置１０１に格納される。各々の装置のＣＰＵ１００は、記憶装置１０１に格納されたプログラムに従って第１～第５の実施例で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【0073】
本発明は、流量制御装置を外部から設定する技術に適用することができる。
【符号の説明】
【0074】
１，１ａ～１ｄ…流量制御装置、２…端末、３…通信ケーブル、１０…配管、１１…センサパッケージ、１２…バルブ、１３…フローセンサ、１４…流量計測部、１５…流量制御部、１６…データ保持部、１７，１７ａ～１７ｄ…データ記録部、１８…ＰＶフィルタ、１９…ＰＶ出力部、２０…ゼロ点調整部、２１，４０…通信部、２２…異常判定部、４１…表示部、４２…操作部、４３…閾値設定部、４４…時定数設定部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】