阀控制系统及阀控制方法

专利名称：阀控制系统及阀控制方法
技术领域：
本发明涉及阀控制系统及阀控制方法，特别是设计可适用于安全标准的阀控制系统及其控制方法。
背景技术：
图13是用于说明现有的通用阀之一例的图。参照图13，阀101设于流体(例如空气、水、油等)流动的配管1内。阀101为通过电信号可进行开闭的阀，具体而言为电磁阀。通过弹簧104按压阀柱102，由此，通常情况下阀101关闭。电磁铁103通过电信号而接通，由此电磁铁103使阀柱102动作。由此，阀101成为打开状态。另一方面，在电磁铁103断开时，通过弹簧104的力使阀柱102返回原来的位置。由此，阀101成为关闭状态。不仅提供上述那样的通用阀，而且还提供对应于安全标准的阀(“ISOvalves in accordance with 5599-lwith position sensing of the piston spool，，、"Safety engineering guidelines”、p62、[online]、FEST0、[2009 年 11 月 12 日检索]、参照网络 <URL :http://www. festo. com/net/fi_fi/downloads/Download, ashx ？! nk = 29273/HB_ Safety_en. pdf 。图14是用于说明对应于安全标准的阀之一例的图。图14中，对与图13所示的通用阀相同或相对应的要素标注同一符号。在与安全标准(例如IS013849-1)相对应的阀110上设置用于检测该阀110的开闭的限位开关115。在电磁铁103接通时，通过阀柱102使限位开关115接通。另一方面，在电磁铁 103断开时，通过弹簧104使阀柱102返回，因此，使限位开关115断开。根据图14所示的构成，可通过限位开关检测阀110的打开状态及关闭状态。图15是用于说明适于安全标准的现有的控制系统的构成例的图。参照图15，阀控制系统150具备阀110AU10B和安全控制器120。阀110A、110B为安全标准对应阀，串联配置于配管1。阀110A、110B各自的构造与图14所示的阀110的构造相同。阀110A的开闭由限位开关115A检测，阀110B的开闭由限位开关115B检测。安全控制器120接收来自限位开关115A的信号inl及来自限位开关115B的信号 in2，并输出用于控制电磁铁103A的信号outl、及用于控制电磁铁10!3B的信号out2。安全控制器120如下控制阀110A、110B。首先，安全控制器120将信号outl、out2 同时设为接通状态。由此，电磁铁103A、10;3B分别接通。 其次，安全控制器120确认信号inl、in2均为接通状态。如果信号inl、in2均为接通状态，则阀110A、110B两者成为打开状态。因此，安全控制器120继续使信号outl、out2 为接通状态。阀11(^、1108、限位开关115々，1158及安全控制器120为满足安全标准的构成零部件。图15所示的阀控制系统150可满足规定的安全标准。上述安全标准例如为IS013849-1。图15所示的构成为可适合于由IS013849-1决定的类别4的构成。目前，在降低设备的风险的方针中，考虑安全防护，关于风险的大小的预测、和与之对应的安全系统的性能基准，通常通过欧州标准EN%4-1、或以其为基础的国际标准 IS013849-1 :1999的“类别”表现。“类别”是指安全控制系统的组织(构造)，以至此开发的开关及继电器的触点技术为代表的电设备零件可以说是已经确定的技术。图16是说明由IS013849-1 :1999定义的类别的图。参照图16，在IS013849-1 1999中规定了 “B ”、“ 1 ”、“ 2 ”、“ 3 ”、“ 4 ”这5个级别的类别。类别随着从“B ”进入“ 4 ”，性能基准的实现水平变高。IS013849-1的修订版中，作为安全控制系统的评价指标，定义有被称为“PL (完成水平)，，的“a” “e”这5个级别的指标。PL是指目前的“类别”的概念上取“可靠性”、“品质”的概念，评价平均危险侧故障时间(MTTFd)、DCavg(Average Diagnostic Coverage)、共通原因故障(CCF)。通过PL按实际的使用状况可定量地评价安全控制系统。另外，IS013849-1的修订版的正式名称为“IS013849-1 (Second edition2006_l1-01)Safety of machinery Safety-related parts of control systems, Partl =General principles for design :机械类的安全性-控制系统的安全关联部-第一部用于设计的一般原则)”。下面，为了方便说明，将IS013849-1的修订版记为 "IS013849-1 2006"ο在IS013849-1 :2006中，对各类别求出的安全控制系统的要件不能代替为 IS013849-1 :1999或EN卯4-1的内容。但是，将各安全控制系统以I (输入设备)、L(逻辑运算设备)、0(输出设备)这3部分为轴，容易明了各自的特征而图示化。图17是用于说明由IS013849-1 :2006所示的对各类别求出的安全控制系统的要件的框图。参照图17，适用于类别B、类别1的构造可通过I、L、0实现。适用于类别2的构造可通过在上述I、L、0上增加TE (检查设备)而实现。适用于类别3、4的构造可通过将上述的I、L、0双重化而实现。类别4在要求比类别3高的检测能力这一点上与类别3不同，但构造这一点与类别3相同。图18是用于说明性能指标的评价方法的图表。参照图18，为评价PL而使用类别 (图18中表示为“Cat”)、MTTFcUDCavg及CCF这四个参数。如图18所示，例如可实现性能指标“C”的参数的组合存在多个。换言之，通过上述四个参数的适当的组合，可实现所希望的性能指标。因此，根据IS013849-1 :2006，相比现有的ISQ13849-1 :1999可以说构筑安全系统时的自由度变高。图13所示的通用阀多数适用于例如工厂内的设备(系统)。目前，为以适合安全标准(例如上述的IS013849-1的类别3或4)的方式构成已有的系统，从而不仅要求在系统中追加安全标准对应阀，而且还必须将该安全标准对应阀双重化。但是，从图13及图14的比较表明，安全标准对应阀为构造与通用阀不同的特殊品。因此，在已有的系统中导入安全标准对应阀构筑安全标准对应的系统时，例如产生如下的课题。首先，由于在已有的系统中追加作为特殊品的安全标准对应阀，因此，系统的设计复杂化。另外，为系统的运行而不仅需要通用阀，而且还需要管理安全标准对应阀的库存，因此，库存管理变得复杂，并且用于维护系统的管理复杂。另外，由于安全标准对应阀为特殊品，所以与通用阀相比，其选择范围少。因此，系统设计上有限制。另外，由于安全标准对应阀的价格比通用阀的价格容易变高，所以可能使用于构筑及维持系统的成本增大。另外，安全标准对应阀由于具有用于检测其开闭的开关，所以相比通用阀而变得大型。在已有的系统中导入安全标准对应阀时，可能系统大型化。因此，安全标准对应阀的配置成为系统设计上的大的限制事项。即，系统的设计自由度受到安全标准对应阀的制约。另外，在安全标准对应阀的情况下，通过使阀柱的行程和限位开关的行程相一致， 可确认完全的打开状态及完全的关闭状态。但是，由于为这样的构成，所以存在完全的打开状态与完全的关闭状态之间的状态(例如阀稍微打开的状态)不能被检测的课题。这样，在适合于安全标准的现有的阀控制系统的情况下，存在根据安全标准对应阀的构成、规格而系统的规格被限定的课题。

发明内容
本发明的目的在于，提供容易设计、容易维持等且可以对应于安全标准的阀控制系统、及其控制方法。本发明的某方面的阀控制系统具备第一阀，其设在用于流体流过的流路，并通过电信号可开闭；第二阀，其设在所述流路中并在所述第一阀的下游侧，且通过电信号可开闭；第一传感器，其设在所述流路中并在所述第一阀及所述第二阀之间，用于检测所述流体从所述第一阀的流出状况；第二传感器，其设在所述流路中并在所述第二阀的下游侧，用于检测所述流体从所述第二阀的流出状况；控制装置，其以满足安全标准的方式而构成，且用于基于所述第一传感器的检测结果及所述第二传感器的检测结果，控制所述第一阀及所述第二阀。优选的是，所述控制装置以如下方式而构成，S卩、确认所述第一传感器的检测结果表示所述流体未从所述第一阀流出，且所述第二传感器的检测结果表示所述流体未从所述第二阀流出，在确认了所述第一传感器的检测结果和所述第二传感器的检测结果后，执行用于打开所述第一阀的第一控制，确认从执行了所述第一控制开始经过了第一时间后的所述第一传感器的检测结果表示所述流体从所述第一阀流出，根据所述第一传感器的检测结果的变化，执行用于打开所述第二阀的第二控制，确认从执行了所述第二控制开始经过了第二时间后的所述第二传感器的检测结果表示所述流体从所述第二阀流出，将所述第一阀及所述第二阀维持在打开状态。优选的是，所述控制装置以如下方式而构成，S卩、尽管尚未执行所述第一控制，但在所述第一传感器的检测结果表示所述流体从所述第一阀流出的情况下，不执行所述第一控制及所述第二控制而结束所述第一阀及所述第二阀的控制。优选的是，所述控制装置以如下方式而构成，S卩、尽管尚未执行所述第一控制及所述第二控制，但在所述第二传感器的检测结果表示所述流体从所述第二阀流出的情况下， 不执行所述第一控制及所述第二控制而结束所述第一阀及所述第二阀的控制。优选的是，所述控制装置以如下方式而构成，即、尽管执行了所述第一控制，但在经过了所述第一时间后的所述第一传感器的检测结果未发生变化的情况下，将所述第一阀控制为关闭状态，且由于不执行所述第二控制，从而结束所述第一阀及所述第二阀的控制。优选的是，所述控制装置以如下方式而构成，S卩、在执行了所述第一控制且尚未执行第二控制的阶段，在所述第二传感器的检测结果表示所述流体从所述第二阀流出的情况下，通过将所述第一阀控制为关闭状态，从而结束所述第一阀及所述第二阀的控制。优选的是，所述控制装置以如下方式而构成，S卩、尽管执行了所述第二控制，但在经过了所述第二时间后的所述第二传感器的检测结果未发生变化的情况下，通过将所述第一阀及所述第二阀控制为关闭状态，从而结束所述第一阀及所述第二阀的控制。优选的是，所述第一传感器及所述第二传感器分别包括利用所述流体在所述流路流动而动作的开关。优选的是，所述开关为利用所述流体的压力而动作的压力开关。本发明另一方面的阀控制方法为阀控制系统进行的阀控制方法，所述阀控制系统具备第一阀，其设在用于流体流过的流路，并通过电信号可开闭；第二阀，其设在所述流路中并在所述第一阀的下游侧，且通过电信号可开闭；第一传感器，其设在所述流路中并在所述第一阀及所述第二阀之间，用于检测所述流体从所述第一阀的流出状况；第二传感器， 其设在所述流路中并在所述第二阀的下游侧，用于检测所述流体从所述第二阀的流出状况；控制装置，其以满足安全标准的方式而构成，且基于所述第一传感器的检测结果及所述第二传感器的检测结果，用于控制所述第一阀及所述第二阀，其特征在于，所述阀控制方法包括如下的步骤确认所述第一传感器的检测结果表示所述流体未从所述第一阀流出，且所述第二传感器的检测结果表示所述流体未从所述第二阀流出的步骤；在确认了所述第一传感器的检测结果和所述第二传感器的检测结果后，执行用于打开所述第一阀的第一控制的步骤；确认从执行了所述第一控制开始经过了第一时间后的所述第一传感器的检测结果表示所述流体从所述第一阀流出的步骤；在所述第一传感器的检测结果发生变化后，执行用于打开所述第二阀的第二控制的步骤；确认从执行了所述第二控制开始经过了第二时间后的所述第二传感器的检测结果表示所述流体从所述第二阀流出的步骤。优选的是，还包括尽管尚未执行所述第一控制，但在所述第一传感器的检测结果表示所述流体从所述第一阀流出的情况下，将所述第二阀维持为关闭状态的步骤。优选的是，还包括尽管尚未执行所述第一控制及所述第二控制，但在所述第二传感器的检测结果表示所述流体从所述第二阀流出的情况下，将所述第一阀控制为关闭状态的步骤。优选的是，还包括尽管执行了所述第一控制，但在经过了所述第一时间后的所述第一传感器的检测结果未发生变化的情况下，将所述第一阀控制为关闭状态的步骤。优选的是，还包括在执行了所述第一控制且尚未执行第二控制的阶段，在所述第二传感器的检测结果表示所述流体从所述第二阀流出的情况下，将所述第一阀控制为关闭状态的步骤。优选的是，还包括尽管执行了所述第二控制，但在经过了所述第二时间后的所述第二传感器的检测结果未发生变化的情况下，将所述第一阀及所述第二阀控制为关闭状态的步骤。因此，根据本发明，可以实现使设计、维持方面的管理容易并且可以对应于安全标准的阀控制系统。
本发明的上述内容及其它目的、特征、方面及优点通过与附图相关联地理解的本发明的下述详细的说明会变得更加清楚。


图1是本发明一实施方式的阀控制系统的构成图；图2是用于说明图1所示的通用阀的构成例的图；图3是表示图1所示的安全控制器的构成例的框图；图4是用于说明图1所示的安全控制器的安全I/O数据的运算处理的图；图5是用于说明图1所示的安全控制器的阀控制流程的流程图；图6是用于说明安全控制器的阀的控制的第一时间图；图7是用于说明安全控制器的阀的控制的第二时间图；图8是用于说明安全控制器的阀的控制的第三时间图；图9是用于说明安全控制器的阀的控制的第四时间图；图10是用于说明安全控制器的阀的控制的第五时间图；图11是用于说明安全控制器的阀的控制的第六时间图；图12是表示与本发明实施方式的阀控制系统进行对比的阀控制系统的构成例的图；图13a、图13b是用于说明现有的通用阀之一例的图；图14a、图14b是用于说明对应于安全标准的阀之一例的图；图15是用于说明适合于安全标准的现有的控制系统的构成例的图；图16是说明由IS013849-1 :1999定义的类别的图；图17是用于说明由IS013849-1 :2006表示的对各类别求出的安全控制系统的要件的框图；图18是用于说明性能指标的评价方法的图表。
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，图中相同或相当的部分标注同一符号而不再重复说明。图1是本发明一实施方式的阀控制系统的构成图。参照图1，阀控制系统50具备阀11、12、传感器13、14、安全控制器20。阀控制系统50例如被导入工厂的设备(系统)。阀11、12被设于作为流体流动的流路的配管(管)1。阀12相对于阀11配置于配管1的下游侧。配管1中流动的流体可以是气体也可以是液体。另外，流体的具体的种类也没有特别限定。另外，配管1的材质、截面形状等也没有特别限定。阀11、12为通过电信号可进行开闭的阀。具体而言，阀11、12为通用的电磁阀，分别具备通过电信号进行接通、断开的电磁铁3A、3B。如图2所示，阀11、12分别具备阀柱2、电磁铁(3A或3B)及弹簧4。在电磁铁3A 断开时，弹簧4按压阀柱2，由此阀11(12)关闭。通过电磁铁3A(3B)接通，电磁铁3A(3B) 使阀柱2动作。由此，阀11(12)成为打开状态。另一方面，在电磁铁3A(3B)断开时，通过弹簧4的力将阀柱2压回。由此，阀11 (1 成为关闭状态。
返回图1，传感器13配置于配管1的阀11、12之间，检测流体从阀11的流出状况。 传感器14在配管1中配置于阀12的下游侧，检测流体从阀12的流出状况。各传感器输出表示其检测结果的信号。在从阀11流出流体时，传感器13将信号inl设为接通状态，另一方面，在流体从阀11的流出停止时，传感器13将信号inl设为断开状态。同样，在从阀12流出流体时，传感器14将信号in2设为接通状态，另一方面，在流体从阀12的流出停止时，传感器14将信号in2设为断开状态。在该实施方式中，利用通用的压力开关作为传感器13、14。该压力开关为通过流体在流路中流动而动作的开关的一种。具体而言，利用流体在配管1中流动而配管1的内部压力上升时，压力开关接通。另一方面，通过流体的流动停止而配管1的内部压力降低时， 压力开关断开。用于使压力开关进行接通、断开的压力值预先被调整。另外，通用的压力开关的构成是公知的，因此，在此不再重复说明其构成。安全控制器20基于传感器13、14的检测结果控制阀11、12。具体而言，安全控制器20基于来自传感器13的信号inl及来自传感器14的信号in2对电磁铁3A输出用于控制电磁铁3A的信号outl，同时对电磁铁:3B输出用于控制电磁铁:3B的信号out2。安全控制器20为使电磁铁3A接通而将信号outl设为接通状态，另一方面，为使电磁铁3A断开而将信号outl设为断开状态。同样，安全控制器20为使电磁铁:3B接通而将信号out2设为接通状态，另一方面，为使电磁铁:3B断开而将信号out2设为断开状态。安全控制器20例如是PLCO^rogrammable logic controller)，以满足规定的安全标准的方式构成。在该实施方式中，安全控制器20例如构成为在相当于上述“IS013849-1 2006”的类别4的安全系统中可使用。图3是表示图1所示的安全控制器的构成例的框图。参照图3，安全控制器20具有将输入电路、输出电路、逻辑运算电路、及存储电路双重化的构成。具体而言，安全控制器 20具有输入电路21A、21B、微机电路22A、22B、存储器23A、23B、输出电路24A、24B。微机电路22A、22B与上述的逻辑运算电路相对应。预先假设在该硬件(安全控制器20)中发生的故障模式，将用于对其进行检测的适当的自我诊断分配给微机电路22A、22B周期性地执行。在检测到故障时，安全控制器20 根据设计过渡到预先定义的安全状态。由此，能够避免硬件故障造成的非安全状态的发生。图4是用于说明图1所示的安全控制器的安全1/0数据的运算处理的图。参照图 4，微机电路22A、22B分别具备监视功能及控制功能。具体而言，微机电路22A、22B分别监视输入电路21A，21B、输出电路24A、24B。另外，微机电路22A、22B可彼此之间互相进行监视。诊断完的安全1/0数据通过微机电路22A、22B进行冗长运算。微机电路22A、22B 将两个运算结果进行比较，同时确认它们一致。 如图3及图4所示，安全控制器20具有将输入电路(I)、逻辑运算电路(L)、及输出电路(0)双重化的构成。另外，安全控制器20具有诊断功能，为防止安全功能的丧失而在某时间内检测故障。因此，安全控制器20具有可在相当于IS013849-1 :2006的类别4(参照图16)的安全系统中使用。 图5是用于说明图1所示的安全控制器的阀控制流程的流程图。参照图5开始处理时，在步骤S10，安全控制器20判定信号inl、in2是否均为断开状态。在判定为信号inl、 in2均为断开状态的情况下(步骤SlO中为YES)，处理进入步骤S20。在步骤S20中，安全控制器20将信号outl设为接通。该控制相当于用于打开阀 11的第一控制。在阀11为正常的情况下，通过将信号OUtl设为接通，阀11成为打开状态。在步骤S30中，安全控制器20判定从信号outl接通时开始到规定时间(tl)后的信号inl的状态是否为接通状态。例如安全控制器20在从信号outl接通的时刻开始经过了规定时间(tl)时，判定信号inl是否为接通状态。但是，安全控制器20也可以从信号 outl接通的时刻定期地判定信号outl是否为接通状态。规定时间tl与本发明的“第一时间”相对应。在判定为信号inl为接通状态的情况下(步骤S30中为YEQ，处理进入步骤S40。 在步骤S40中，安全控制器20待机规定时间(t2)的时间。在步骤S50中，安全控制器20判定信号in2是否为断开状态。在判定为信号in2 为断开状态的情况下(步骤S50中为YES)，处理进入步骤S60，在步骤S60中，安全控制器20将信号out2接通。该控制相当于用于打开阀12的第二控制。在阀12为正常的情况下，通过将信号out2设为接通，阀12成为打开状态。在步骤S70中，安全控制器20判定从信号out2接通时开始到规定时间(t!3)后的信号in2的状态是否为接通状态。与在步骤S30的处理相同，例如安全控制器20在从信号 out2接通的时刻开始经过了规定时间(U)时，判定信号in2是否为接通状态。另外，规定时间t3相当于在本发明的“第二时间”。步骤S70的处理结束后，结束全部的处理。上述的流程为阀11、12及传感器13、14 为正常时的阀11、12的控制流程。另一方面，在步骤S10，在判定为信号inl、in2的至少之一为接通状态的情况下 (在步骤SlO为NO)，处理进入步骤S80。在步骤S80，安全控制器20使信号outl、out2均断开。例如，尽管尚未执行第一控制，但在信号inl为接通状态的情况下，有可能发生阀 11的开路故障或传感器13的接通故障。另外，尽管尚未执行第一控制，但在信号in2为接通状态的情况下，会认为是传感器14的接通故障。在这些情况下，通过使信号outl，out2 均断开，至少可以将阀12保持为关闭状态。另外，在步骤S30，在判定为信号inl的状态为断开状态的情况下(在步骤S30为 NO)，处理返回步骤S90。在步骤S90，安全控制器20将信号outl设为断开。由于信号outl为断开状态，从而阀11关闭。尽管从信号outl接通时经过了时间 tl，但在信号inl的状态为断开状态的情况下，可能会发生传感器13的断开故障或阀11不能打开的故障。该情况下，通过将信号outl设为断开，将阀11控制为关闭状态。另外，由于信号out2保持断开状态不变，所以阀12也被控制为关闭状态。同样，在步骤S50，在判定为信号in2为接通状态的情况下(在步骤S50为N0)，处理进入步骤S90。在执行第二控制之前信号inl、in2均处于接通状态的情况下，作为原因考虑到阀12的接通故障。因此，该情况下，通过将信号outl设为断开，阀11、12均被控制为关闭状态。另外，在步骤S70，在判定为从信号out2接通时开始至时间t4后的信号in2的状态为断开状态的情况下(在步骤S70为NO)，处理进入步骤S100。在步骤S100，安全控制器20将信号outl、out2均设为断开。尽管信号out2接通，但在信号in2为断开状态的情况下，可能发生传感器14的断开故障或阀12不能打开的故障。该情况下，由于信号outl、 out2断开，从而阀11、12被控制为关闭状态。在执行了步骤S80 SlOO的任一处理后，全部的处理也结束。图6是用于说明安全控制器进行的阀的控制的第一时间图。图6表示阀11、12及传感器13、14正常时的阀11、12的控制。参照图6，在时刻ts之前，安全控制器20确认了信号inl表示没有从阀11流出流体，且信号in2表示没有从阀12流出流体。具体而言，安全控制器20确认了信号inl、in2 均为断开状态(步骤S10)。安全控制器20在时刻ts开始阀11、12的控制。首先，在时刻ts，安全控制器20 使信号outl接通(步骤S20)。S卩，执行第一控制。安全控制器20确认了从信号outl接通的时刻开始至经过了时间tl后信号inl 为接通状态(步骤S30)。安全控制器20在确认了信号inl为接通状态后，待机规定时间 t2(步骤S40)。在经过了规定时间t2后，安全控制器20确认信号in2为断开状态(步骤 S50)。安全控制器20在确认了信号in2为断开状态后，使信号out2接通(步骤S60)。 即，执行第二控制。安全控制器20确认了在从信号out2接通的时刻开始到经过了时间t3 后信号in2为接通状态(步骤S70)。该情况下，阀11、12被维持为打开状态。因此，产生最终输出(从阀12输出流体)。另外，在图14所示的安全标准对应阀中，阀柱的位置通过限位开关检测。因此，如本实施方式，不需要监视规定时间(tl、t2、t3)的经过。另一方面，在本实施方式中，通过由压力开关检测流体从阀的流出状况，检测阀是否打开。因此，为检测通用阀是否正常动作(例如阀柱中混入异物导致阀柱是否产生粘着)，在信号outl (或ouU)接通后需要一定程度的时间。通过根据图5或图6所示的顺序使信号outl、out2接通，与设于安全标准对应阀的限位开关相同，可通过压力开关检测阀是打开状态及关闭状态的哪一状态。图7是用于说明安全控制器进行的阀的控制的第二时间图。图7表示阀11的开路故障的情况或与阀11相对应的传感器13的接通故障的情况下的阀11、12的控制。该控制与图5所示的步骤SlO的NO判定时的处理相对应。参照图7，在时刻ts以前，通过安全控制器20检测信号inl为接通状态。该情况下(在步骤SlO为NO)，安全控制器20使信号outl，out2均维持为断开状态(步骤S80)， 使全部的控制结束。即，不执行第一控制(步骤S20的处理)及第二控制(步骤S60的处理)而结束全部的控制。因此，由于至少将阀12维持为关闭状态，所以不产生最终输出。图8是用于说明安全控制器进行的阀的控制的第三时间图。图8表示与阀12相对应的传感器14的接通故障的情况下的阀11、12的控制。该控制也与图5所示的步骤SlO 的NO判定时的处理相对应。参照图8，在时刻ts以前，通过安全控制器20检测信号in2为接通状态。该情况下(在步骤SlO为N0)，安全控制器20使信号outl、out2均维持为断开状态(步骤S80)，使全部的控制结束。该情况下，也不产生最终输出。图9是用于说明安全控制器进行的阀的控制的第四时间图。图9表示传感器13 的断开故障的情况下的阀11、12的控制。该控制与图5所示的步骤S30的NO判定时的处
理相对应。参照图9，在时刻ts之前信号inl、in2均为断开状态。因此，安全控制器20在时刻ts使信号outl接通(步骤S20)。但是，在从时刻ts经过了 tl后，信号inl仍为断开状态。在安全控制器20检测到信号inl为断开状态的情况下(在步骤S30为NO)，安全控制器20使信号outl断开(步骤S90)，同时结束全部的处理。该情况下，由于将信号out2维持为断开状态，所以不产生最终输出。图10是用于说明安全控制器进行的阀的控制的第五时间图。图10表示阀12的开路故障的情况下的阀11、12的控制。该控制与图5所示的步骤S50的NO判定时的处理
相对应。参照图10，在时刻ts之前信号inl、in2均为断开状态。因此，安全控制器20在时刻ts使信号outl接通(步骤S20)。在从时刻ts经过了 tl后，信号inl为接通状态。因此，安全控制器20待机规定时间t2的时间。由于阀12的开路故障，阀11、12均成为打开状态，流体从阀12流出。传感器14 检测到流体从阀12流出，同时使信号in2接通。安全控制器20检测信号in2为接通状态(在步骤S50为NO)。该情况下，安全控制器20使信号outl断开(步骤S90)，同时，结束全部的处理。另外，信号out2维持为断开状态。仅在信号outl的接通期间产生最终输出。图11是用于说明安全控制器进行的阀的控制的第六时间图。图11表示传感器14 的断开故障的情况下的阀11、12的控制。该控制与图5所示的步骤S70的NO判定时的处
理相对应。参照图11，在时刻ts之前，信号inl、in2均为断开状态。因此，安全控制器20在时刻ts使信号outl接通。在从时刻ts经过了 tl后，信号inl为接通状态。因此，安全控制器20在经过了时间t2后使信号out2接通。尽管信号out2接通后经过了规定时间t3，但信号in2仍为断开状态保持不变。在安全控制器20检测到经过了规定时间t3后的信号in2为断开状态的情况下(在步骤S70 为NO)，安全控制器20使信号outl、out2均断开(步骤S100)，同时，结束全部的处理。虽然仅在信号outl、out2均为接通状态的时间产生最终输出，但在信号0utl、0ut2均断开之后，不产生最终输出。图12是表示与本发明实施方式的阀控制系统对比的阀控制系统的构成例的图。 参照图12，该系统具备阀11 (通用阀)、传感器13 (通用的压力开关)、通用控制器20A。另外，在图12中，仅表示了一组通用阀及对应的传感器，但例如在工厂的设备中可导入多组通用阀及传感器组。通用阀、通用传感器及通用控制器的任一个并不是适合于安全标准的制品，因此， 在图12所示的构成中，不能与安全标准对应。在现有的方法中，为使图12所示的构成适合于安全标准、例如上述的IS013849-1 1999的类别3或4，不仅在配管1上设置安全标准对应阀，而且还必须使该安全标准对应阀双重化。另外，也需要将用于控制阀的控制器从通用
13控制器置换为安全控制器。但是，由于安全标准对应阀为其构造与通用阀不同的特殊品，因此，在已有的系统中导入安全标准对应阀来构筑适合于安全标准的系统的情况下，系统的设计变得复杂。另外，为了系统的运用，必须管理通用阀和安全标准对应阀这两者的库存，因此，库存管理变得复杂。另外，由于安全标准对应阀为特殊品，所以与通用阀相比，其选择范围少。因此，系统的设计受到制约。另外，由于安全标准对应阀的价格比通用阀的价格容易升高，所以用于系统的构筑及维持的成本可能会增大。如上所述，例如在工厂的设备中导入了多组通用阀及传感器。因此，在将多个通用阀置换为安全标准对应阀的情况下，用于构筑适合于安全标准的系统的成本大幅上升的可能性变高。另外，由于安全标准对应阀具有用于直接检测阀柱的位置的限位开关，因此，与通用阀相比其尺寸容易变大，通过将比通用阀大的阀导入设备中，设备可能会大型化。即，由于安全标准对应阀大型，所以该阀的物理的配置成为设计上的大的制约。另外，在安全标准对应阀的情况下，通过使阀柱的行程和限位开关的行程一致，可确认完全的打开状态及完全的关闭状态。但是，由于为这种构成，所以不能检测完全的打开状态与完全的关闭状态之间的状态(例如阀稍微打开的状态)。与之相对，在本发明的实施方式中，通过通用阀、通用传感器、以满足安全标准 (例如IS013849-1 2006的类别4)的方式构成的安全控制器来构成阀控制系统。如图18 所示，按IS013849-1 :2006规定的性能指标可通过多个参数的组合实现。因此，根据本实施方式，通过适当设定各构成要素的MTTFd，DCavg等参数，可以实现IS013849-1 :2006的性能指标c e ο另外，根据本发明的实施方式，通过通用阀和通用传感器的组合，可构筑与安全标准相对应的系统。因此，不需要安全标准对应阀那样的特殊品，因此，能够避免适合于安全标准的系统的设计及阀的库存管理复杂化、此外，根据本发明的实施方式，由于不需要在已有的系统中追加特殊的阀，因此， 可以从多种通用阀中选择适合于系统的阀。此外，根据本发明的实施方式，从已有的构成(参照图12)向适合于安全标准的构成的变更变得容易。具体而言，只要在配管1中追加一组通用阀及通用传感器即可。因此， 根据本发明的实施方式，可以抑制已有的设备的大型化。而且，可以容易地提高已经工作的设备的安全水平。如上，根据本发明的实施方式，可以不使用特殊的阀而构筑对应于安全标准的系统，因此，可以大幅降低用于构筑系统的成本。此外，在压力开关等通用的传感器中，可以容易地调节监视值即用于使开关进行接通、断开的值。因此，能够更精细地确认阀的开关状态。例如，阀稍微打开的状态也可以通过传感器进行检测。另外，在上述的实施方式中，作为通过流体在流路流动而进行动作的开关采用压力开关。但是，这种开关不限于压力开关。例如在流体的流量超过监视值的情况下成为接通状态的流量开关也可以适用于本发明。另外，传感器不限于检测流体是否在流路流动的传感器，也可以是检测压力值或
14流量值的传感器。另外，该检测值也可以以数字信号及模拟信号的任一形式从传感器输出。 例如，在作为表示检测值的信号从传感器输出模拟信号的情况下，安全控制器只要以具有用于将模拟信号转换成数字信号的模拟/数字转换功能的构成即可。在这种构成的情况下，安全控制器通过将其检测值和基准值进行比较，可以检测流体从阀流出。另外，在上述的实施方式中，作为通过电信号可进行开闭的阀，应用仅具有打开状态和关闭状态这两状态的电磁切换阀(也称作开关阀)。但是，通过电信号可进行开闭的阀并不限于上述电磁切换阀，例如也可以是根据所输入的信号可控制开度的比例阀。另外，在本实施方式中，作为安全标准示例了 IS013849-1 :2006，但本发明的阀控制系统可应用的安全标准并不限于此。本发明的阀控制系统可应用的安全标准并不特别限定在国际标准、业界标准、国家或地区标准等。作为本发明可适用的安全标准之一例可列举以下的标准。1. SEMI S2(与半导体制造装置的环境、健康、安全相关的准则)2. CSA Z432-04 机械安全(CSA Z432-04 Safety of machinery)3. IEC62061机械类安全性/安全关系的电气、电子、可编程电子控制系统的功能安全(IEC62061 Safety machinery-Functional safety of safety-relatedelectrical， electronic and programmable electronic control systems)以上详细说明并表示了本发明，但这是用于示例并没有进行限定，本发明的精神和范围仅请求的范围限定。
权利要求
1.一种阀控制系统，其特征在于，具备第一阀，其设在用于流体流过的流路，并通过电信号可开闭；第二阀(12)，其设在所述流路中并在所述第一阀(11)的下游侧，且通过电信号可开闭；第一传感器(13)，其设在所述流路中并在所述第一阀及所述第二阀(11、1幻之间，用于检测所述流体从所述第一阀(11)的流出状况；第二传感器(14)，其设在所述流路中并在所述第二阀(1 的下游侧，用于检测所述流体从所述第二阀(1 的流出状况；控制装置(20)，其以满足安全标准的方式而构成，且用于基于所述第一传感器(13)的检测结果及所述第二传感器(14)的检测结果，控制所述第一阀及所述第二阀(11、12)。
2.如权利要求1所述的阀控制系统，其特征在于， 所述控制装置00)以如下方式而构成，即、确认所述第一传感器(1 的检测结果表示所述流体未从所述第一阀(11)流出，且所述第二传感器(14)的检测结果表示所述流体未从所述第二阀(1 流出，在确认了所述第一传感器(1 的检测结果和所述第二传感器(14)的检测结果后，执行用于打开所述第一阀(11)的第一控制(S20)，确认从执行了所述第一控制(S20)开始经过了第一时间(tl)后的所述第一传感器(13)的检测结果表示所述流体从所述第一阀(11)流出，根据所述第一传感器(13)的检测结果的变化，执行用于打开所述第二阀(12)的第二控制(S60)，确认从执行了所述第二控制(S60)开始经过了第二时间(U)后的所述第二传感器(14)的检测结果表示所述流体从所述第二阀(1 流出， 将所述第一阀及所述第二阀(11、1幻维持在打开状态。
3.如权利要求2所述的阀控制系统，其特征在于， 所述控制装置00)以如下方式而构成，即、尽管尚未执行所述第一控制(S20)，但在所述第一传感器(1 的检测结果表示所述流体从所述第一阀(11)流出的情况下，不执行所述第一控制及所述第二控制(S20、S60)而结束所述第一阀及所述第二阀(11、1幻的控制。
4.如权利要求2所述的阀控制系统，其特征在于， 所述控制装置OO)以如下方式而构成，即、尽管尚未执行所述第一控制及所述第二控制(S20、S60)，但在所述第二传感器(14)的检测结果表示所述流体从所述第二阀(1 流出的情况下，不执行所述第一控制及所述第二控制(S20、S60)而结束所述第一阀及所述第二阀(11、1幻的控制。
5.如权利要求2所述的阀控制系统，其特征在于， 所述控制装置OO)以如下方式而构成，即、尽管执行了所述第一控制(S20)，但在经过了所述第一时间(tl)后的所述第一传感器 (13)的检测结果未发生变化的情况下，将所述第一阀(11)控制为关闭状态，且由于不执行所述第二控制(S60)，从而结束所述第一阀及所述第二阀(11、1幻的控制。
6.如权利要求2所述的阀控制系统，其特征在于，所述控制装置00)以如下方式而构成，即、在执行了所述第一控制(S20)且尚未执行第二控制(S60)的阶段，在所述第二传感器 (14)的检测结果表示所述流体从所述第二阀(1 流出的情况下，通过将所述第一阀(11) 控制为关闭状态，从而结束所述第一阀及所述第二阀(11、1幻的控制。
7.如权利要求2所述的阀控制系统，其特征在于， 所述控制装置OO)以如下方式而构成，即、尽管执行了所述第二控制(S60)，但在经过了所述第二时间(U)后的所述第二传感器 (14)的检测结果未发生变化的情况下，通过将所述第一阀及所述第二阀(11、1幻控制为关闭状态，从而结束所述第一阀及所述第二阀(11、1幻的控制。
8.如权利要求1所述的阀控制系统，其特征在于，所述第一传感器及所述第二传感器(13、14)分别包括利用所述流体在所述流路流动而动作的开关。
9.如权利要求8所述的阀控制系统，其特征在于， 所述开关为利用所述流体的压力而动作的压力开关。
10.一种阀控制方法，其为阀控制系统进行的阀控制方法， 所述阀控制系统具备第一阀，其设在用于流体流过的流路，并通过电信号可开闭；第二阀(12)，其设在所述流路中并在所述第一阀(11)的下游侧，且通过电信号可开闭；第一传感器(13)，其设在所述流路中并在所述第一阀及所述第二阀(11、1幻之间，用于检测所述流体从所述第一阀(11)的流出状况；第二传感器(14)，其设在所述流路中并在所述第二阀(1 的下游侧，用于检测所述流体从所述第二阀(1 的流出状况；控制装置(20)，其以满足安全标准的方式而构成，且基于所述第一传感器(1 的检测结果及所述第二传感器(14)的检测结果，用于控制所述第一阀及所述第二阀(11、12)， 其特征在于，所述阀控制方法包括如下的步骤确认所述第一传感器(1 的检测结果表示所述流体未从所述第一阀(11)流出，且所述第二传感器(14)的检测结果表示所述流体未从所述第二阀(1 流出的步骤(SlO)；在确认了所述第一传感器(1 的检测结果和所述第二传感器(14)的检测结果后，执行用于打开所述第一阀(11)的第一控制的步骤(S20)；确认从执行了所述第一控制(S20)开始经过了第一时间(tl)后的所述第一传感器 (13)的检测结果表示所述流体从所述第一阀(11)流出的步骤(S30)；在所述第一传感器(13)的检测结果发生变化后，执行用于打开所述第二阀(12)的第二控制的步骤(S60)；确认从执行了所述第二控制开始经过了第二时间(U)后的所述第二传感器(14)的检测结果表示所述流体从所述第二阀(1 流出的步骤(S70)。
11.如权利要求10所述的阀控制方法，其特征在于，还包括尽管尚未执行所述第一控制，但在所述第一传感器(1 的检测结果表示所述流体从所述第一阀(11)流出的情况下，将所述第二阀(1 维持为关闭状态的步骤(S80)。
12.如权利要求10所述的阀控制方法，其特征在于，还包括尽管尚未执行所述第一控制及所述第二控制，但在所述第二传感器(14)的检测结果表示所述流体从所述第二阀(1 流出的情况下，将所述第一阀(11)控制为关闭状态的步骤(S80)。
13.如权利要求10所述的阀控制方法，其特征在于，还包括尽管执行了所述第一控制，但在经过了所述第一时间(tl)后的所述第一传感器(1 的检测结果未发生变化的情况下，将所述第一阀(11)控制为关闭状态的步骤 (S90)。
14.如权利要求10所述的阀控制方法，其特征在于，还包括在执行了所述第一控制且尚未执行第二控制的阶段，在所述第二传感器(14) 的检测结果表示所述流体从所述第二阀(1 流出的情况下，将所述第一阀(11)控制为关闭状态的步骤(S90)。
15.如权利要求10所述的阀控制方法，其特征在于，还包括尽管执行了所述第二控制，但在经过了所述第二时间(U)后的所述第二传感器(14)的检测结果未发生变化的情况下，将所述第一阀及所述第二阀(11、1幻控制为关闭状态的步骤(S100)。
全文摘要
一种阀控制系统及阀控制方法，该阀控制系统(50)具备设在用于流体流过的配管(1)的通用阀(11、12)、第一传感器及第二传感器(13、14)、安全控制器(20)。通用阀(11、12)为通过电信号可进行开闭的阀，例如为电磁阀。第一传感器及第二传感器(13、14)为检测流体从相对应的阀的流出状况的传感器，例如由压力开关构成。安全控制器(20)以满足安全标准的方式而构成，并且，用于基于来自第一传感器(13)的信号(in1)及来自第二传感器(14)的信号(in2)输出控制通用阀(11、12)的信号(out1、out2)。
文档编号F16K31/06GK102192353SQ20111003529
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月10日 优先权日2010年3月4日
发明者下原史靖, 松本强, 泉谷作 申请人:欧姆龙株式会社