バルブ制御システムおよびバルブ制御方法
【課題】設計、維持等を容易としつつ安全規格に対応可能なバルブ制御システム、およびその制御方法を提供する。
【解決手段】バルブ制御システム５０は、流体を流すための配管１に設けられた汎用バルブ１１，１２と、センサ１３，１４と、安全コントローラ２０とを備える。汎用バルブ１１，１２は電気信号によって開閉可能なバルブであり、たとえばソレノイドバルブである。センサ１３，１４は、対応するバルブからの流体の流出状況を検出するセンサであり、たとえば圧力スイッチにより構成される。安全コントローラ２０は、安全規格を満たすように構成されるとともに、センサ１３からの信号ｉｎ１およびセンサからの信号ｉｎ２にに基づいて、バルブ１１，１２を制御するための信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２を出力する。
【解決手段】バルブ制御システム５０は、流体を流すための配管１に設けられた汎用バルブ１１，１２と、センサ１３，１４と、安全コントローラ２０とを備える。汎用バルブ１１，１２は電気信号によって開閉可能なバルブであり、たとえばソレノイドバルブである。センサ１３，１４は、対応するバルブからの流体の流出状況を検出するセンサであり、たとえば圧力スイッチにより構成される。安全コントローラ２０は、安全規格を満たすように構成されるとともに、センサ１３からの信号ｉｎ１およびセンサからの信号ｉｎ２にに基づいて、バルブ１１，１２を制御するための信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２を出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブ制御システムおよびバルブ制御方法に関し、特に安全規格に適合可能なバルブ制御システムおよびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１３は、従来の汎用バルブの一例を説明するための図である。図１３を参照して、バルブ１０１は、流体（たとえば空気、水、油等）の流れる配管１に設けられる。バルブ１０１は電気信号によって開閉可能なバルブであり、具体的にはソレノイドバルブである。
【０００３】
スプリング１０４がスプール１０２を押すことにより、通常ではバルブ１０１は閉じている。ソレノイド１０３が電気信号によってオンすることで、ソレノイド１０３がスプール１０２を動かす。これによってバルブ１０１が開状態となる。一方、ソレノイド１０３がオフしたときには、スプリング１０４の力によってスプール１０２が元の位置に戻される。これによりバルブ１０１は閉状態となる。
【０００４】
上記のような汎用バルブだけでなく、安全規格に対応したバルブも提供されている（非特許文献１参照）。図１４は、安全規格に対応したバルブの一例を説明するための図である。
【０００５】
図１４において、図１３に示した汎用バルブと同一または対応する要素には同一の符号が付されている。安全規格（たとえばＩＳＯ１３８４９−１）に対応したバルブ１１０には、当該バルブ１１０の開閉を検知するためのリミットスイッチ１１５が設けられる。
【０００６】
ソレノイド１０３のオン時には、スプール１０２によってリミットスイッチ１１５がオンされる。一方、ソレノイド１０３のオフ時には、スプリング１０４によってスプール１０２が戻されるため、リミットスイッチ１１５がオフされる。図１４に示した構成によれば、バルブ１１０の開状態および閉状態をリミットスイッチによって検出することが可能となる。
【０００７】
図１５は、安全規格に適合した従来の制御システムの構成例を説明するための図である。図１５を参照して、バルブ制御システム１５０は、バルブ１１０Ａ，１１０Ｂと、安全コントローラ１２０とを備える。
【０００８】
バルブ１１０Ａ，１１０Ｂは安全規格対応バルブであり、配管１に直列に配置される。バルブ１１０Ａ，１１０Ｂの各々の構造は、図１４に示したバルブ１１０の構造と同じである。バルブ１１０Ａの開閉はリミットスイッチ１１５Ａで検知され、バルブ１１０Ｂの開閉はリミットスイッチ１１５Ｂで検知される。
【０００９】
安全コントローラ１２０は、リミットスイッチ１１５Ａからの信号ｉｎ１およびリミットスイッチ１１５Ｂからの信号ｉｎ２を受けて、ソレノイド１０３Ａを制御するための信号ｏｕｔ１、およびソレノイド１０３Ｂを制御するための信号ｏｕｔ２を出力する。
【００１０】
安全コントローラ１２０は以下のようにバルブ１１０Ａ，１１０Ｂを制御する。まず安全コントローラ１２０は、信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２を同時にオン状態とする。これによりソレノイド１０３Ａ，１０３Ｂがそれぞれオンする。
【００１１】
次に安全コントローラ１２０は、信号ｉｎ１，ｉｎ２がともにオン状態であることを確認する。信号ｉｎ１，ｉｎ２がともにオン状態であれば、バルブ１１０Ａ，１１０Ｂの両方が開状態になっている。したがって安全コントローラ１２０は、信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２のオン状態を継続する。
【００１２】
バルブ１１０Ａ，１１０Ｂ、リミットスイッチ１１５Ａ，１１５Ｂおよび安全コントローラ１２０は、安全規格を満たす構成部品である。図１５に示したバルブ制御システム１５０は、所定の安全規格を満たすことが可能となる。
【００１３】
上記安全規格は、たとえばＩＳＯ１３８４９−１である。図１５に示した構成は、ＩＳＯ１３８４９−１に定められたカテゴリ４に適合可能な構成である。
【００１４】
従来、機械のリスクを低減する方策の中で安全防護を考えるときに、リスクの大きさの見積もりと、それに応じた安全システムの性能基準については、欧州規格ＥＮ９５４−１、あるいは、それをベースとした国際規格ＩＳＯ１３８４９−１：１９９９の「カテゴリ」で表現するのが一般的であった。「カテゴリ」とは、安全制御システムのアーキテクチャ（構造）であり、これまで培われてきたスイッチやリレーの接点技術に代表されるような電気機構部品による、いわば確定的な技術に立脚したものであった。
【００１５】
図１６は、ＩＳＯ１３８４９−１：１９９９で定義されたカテゴリを説明する図である。図１６を参照して、ＩＳＯ１３８４９−１：１９９９では「Ｂ」、「１」、「２」、「３」、「４」の５段階のカテゴリが規定されている。カテゴリが「Ｂ］から「４」へと進むにしたがって、性能基準の達成レベルが高くなる。
【００１６】
ＩＳＯ１３８４９−１の改訂版では、安全制御システムの評価の指標として、「ＰＬ（パフォーマンスレベル）」と呼ばれる「ａ」から「ｅ」の５段階の指標が定義される。ＰＬとは、従来の「カテゴリ」の概念に「信頼性」、「品質」の概念を取り入れたものであり、平均危険側故障時間(ＭＴＴＦｄ)、ＤＣａｖｇ（Ａｖｅｒａｇｅ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｃｏｖｅｒａｇｅ)、共通原因故障(ＣＣＦ)が評価される。ＰＬによって、実際の使用状況に沿って安全制御システムを定量的に評価することができる。
【００１７】
なお、ＩＳＯ１３８４９−１の改訂版の正式名称は、「ISO13849-1(Second edition 2006-11-01) Safety of machinery Safety-related parts of control systems, Part 1：General principles for design：機械類の安全性−制御システムの安全関連部−第１部：設計のための一般原則）」である。以下では、便宜上、ＩＳＯ１３８４９−１の改訂版を「ＩＳＯ１３８４９−１：２００６」と記載することにする。
【００１８】
ＩＳＯ１３８４９−１：２００６では、各カテゴリに求められる安全制御システムの要件は、ＩＳＯ１３８４９−１：１９９９あるいはＥＮ９５４−１の内容と代わらない。ただし、それぞれの安全制御システムを、Ｉ（入力機器）、Ｌ（論理演算機器）、Ｏ（出力機器）の３部分を軸にして、それぞれの特徴が分かりやすく図式化されている。
【００１９】
図１７は、ＩＳＯ１３８４９−１：２００６によって示された、各カテゴリに求められる安全制御システムの要件を説明するためのブロック図である。
【００２０】
図１７を参照して、カテゴリＢ、カテゴリ１に適用される構造は、Ｉ，Ｌ，Ｏによって実現可能である。カテゴリ２に適用される構造は、上記Ｉ、Ｌ、ＯにＴＥ（点検機器）を加えることによって実現可能である。カテゴリ３、４に適用される構造は、上記Ｉ、Ｌ、Ｏを二重化することによって実現可能である。カテゴリ４は、カテゴリ３よりも高い検出能力が要求される点においてカテゴリ３と異なるものの、構造の点ではカテゴリ３と同じである。
【００２１】
図１８は、パフォーマンスレベルの評価方法を説明するためのグラフである。図１８を参照して、ＰＬを評価するためにはカテゴリ（図１８中に「Ｃａｔ」と示す）、ＭＴＴＦｄ、ＤＣａｖｇおよびＣＣＦの４つのパラメータが用いられる。
【００２２】
図１８に示されるように、たとえばパフォーマンスレベル「ｃ」を達成可能なパラメータの組み合わせは複数存在する。言い換えれば上記４つのパラメータの適切な組み合わせによって、所望のパフォーマンスレベルを達成可能である。したがってＩＳＯ１３８４９−１：２００６によれば、従来のＩＳＯ１３８４９−１：１９９９よりも安全システムを構築する際の自由度が高くなるといえる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２３】
【非特許文献１】"ISO valves in accordance with 5599-1 with position sensing of the piston spool"、"Safety engineering guidelines"、p62、［online］、FESTO、［２００９年１１月１２日検索］、インターネット <URL:http://www.festo.com/net/fi_fi/downloads/Download.ashx?lnk=29273/HB_Safety_en.pdf>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
図１３に示した汎用バルブは、たとえば工場内の設備（システム）に多数適用されている。従来は、既存のシステムを安全規格（たとえば上記のＩＳＯ１３８４９−１のカテゴリ３または４）に適合するように構成するためには、安全規格対応バルブをシステムに追加するだけでなく、その安全規格対応バルブを二重化しなければならなかった。
【００２５】
しかしながら、図１３および図１４の比較から分かるように、安全規格対応バルブは汎用バルブとは構造の異なる特殊品である。このため、既存のシステムに安全規格対応バルブを導入して安全規格対応のシステムを構築する場合には、たとえば以下のような課題が発生する。
【００２６】
まず、既存のシステムに、特殊品である安全規格対応バルブを追加するので、システムの設計が複雑化する。また、システムの運用のために汎用バルブだけでなく安全規格対応バルブの在庫を管理する必要が生じるので、在庫管理が複雑になるとともにシステムの維持のための管理が複雑化する。
【００２７】
さらに安全規格対応バルブは特殊品であるため、汎用バルブに比較してその選択肢が少ない。このため、システムの設計に制約が生じる。また、安全規格対応バルブの値段が汎用バルブの値段よりも高くなりやすいので、システムの構築および維持のためのコストが増大する可能性がある。
【００２８】
さらに、安全規格対応バルブは、その開閉を検出するためのスイッチを有しているため汎用バルブに比較して大型となる。既存のシステムに安全規格対応バルブを導入した場合、システムが大規模化する可能性がある。したがって、安全規格対応バルブの配置がシステムの設計における大きな制約事項となる。すなわち、システムの設計の自由度が安全規格対応バルブによって制約される。
【００２９】
さらに、安全規格対応バルブの場合、スプールのストロークとリミットスイッチのストロークとを一致させることにより完全な開状態および完全な閉状態を確認できる。しかしこのような構成のため、完全な開状態と完全な閉状態との間の状態（たとえば少しだけバルブが開いた状態）は検出できないという課題がある。
【００３０】
このように、安全規格に適合した従来のバルブ制御システムの場合、安全規格対応バルブの構成、仕様によって、システムの仕様が限定されるという課題がある。
【００３１】
本発明の目的は、設計、維持等を容易としつつ安全規格に対応可能なバルブ制御システム、およびその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本発明のある局面に係るバルブ制御システムは、第１のバルブと、第２のバルブと、第１のセンサと、第２のセンサと、制御装置とを備える。第１のバルブは、流体を流すための流路に設けられて、電気信号によって開閉可能である。第２のバルブは、流路において第１のバルブの下流側に設けられて、電気信号によって開閉可能である。第１のセンサは、流路において第１および第２のバルブの間に設けられて、第１のバルブからの流体の流出状況を検出する。第２のセンサは、流路において第２のバルブの下流側に設けられて、第２のバルブからの流体の流出状況を検出する。制御装置は、安全規格を満たすように構成され、かつ、第１のセンサの検出結果および第２のセンサの検出結果に基づいて、第１および第２のバルブを制御する。
【００３３】
好ましくは、制御装置は、第１のセンサの検出結果が、流体が第１のバルブから流出していないことを示し、かつ、第２のセンサの検出結果が、流体が第２のバルブから流出していないことを示すことを確認し、第１のセンサの検出結果と第２のセンサの検出結果が確認された後に、第１のバルブを開くための第１の制御を実行し、第１の制御が実行されたときから第１の期間が経過した後における第１のセンサの検出結果が、第１のバルブから流体が流出されていることを示すことを確認し、第１のセンサの検出結果が変化したことによって、第２のバルブを開くための第２の制御を実行し、第２の制御が実行されたときから第２の期間が経過した後の第２のセンサの検出結果が、第２のバルブから流体が流出されていることを示すことを確認し、第１および第２のバルブを開状態に維持するように構成される。
【００３４】
好ましくは、制御装置は、第１の制御が実行されていないにもかかわらず、流体が第１のバルブから流出していることを第１のセンサの検出結果が示す場合には、第１および第２の制御を実行することなく第１および第２のバルブの制御を終了するように構成される。
【００３５】
好ましくは、制御装置は、第１および第２の制御が実行されていないにもかかわらず、第２のセンサの検出結果が、流体が第２のバルブから流出していることを示す場合に、第１および第２の制御を実行することなく第１および第２のバルブの制御を終了するように構成される。
【００３６】
好ましくは、制御装置は、第１の制御が実行されたにもかかわらず、第１の期間の経過後の第１のセンサの検出結果が変化しない場合には、第１のバルブを閉状態に制御し、かつ、第２の制御を実行しないことによって第１および第２のバルブの制御を終了するように構成される。
【００３７】
好ましくは、制御装置は、第１の制御が実行されかつ第２の制御が実行されていない段階で、流体が第２のバルブから流出していることを第２のセンサの検出結果が示す場合には、第１のバルブを閉状態に制御することによって、第１および第２のバルブの制御を終了するように構成される。
【００３８】
好ましくは、制御装置は、第２の制御が実行されたにもかかわらず、第２の期間の経過後の第２のセンサの検出結果が変化しない場合には、第１および第２のバルブを閉状態に制御することによって第１および第２のバルブの制御を終了するように構成される。
【００３９】
好ましくは、第１および第２のセンサの各々は、流体が流路を流れることによって作動するスイッチを含む。
【００４０】
好ましくは、スイッチは、流体の圧力によって作動する圧力スイッチである。
本発明の他の局面に係るバルブ制御方法は、バルブ制御システムによるバルブ制御方法である。バルブ制御システムは、第１のバルブと、第２のバルブと、第１のセンサと、第２のセンサと、制御装置とを備える。第１のバルブは、流体を流すための流路に設けられて、電気信号によって開閉可能である。第２のバルブは、流路において第１のバルブの下流側に設けられて、電気信号によって開閉可能である。第１のセンサは、流路において第１および第２のバルブの間に設けられて、第１のバルブからの流体の流出状況を検出する。第２のセンサは、流路において第２のバルブの下流側に設けられて、第２のバルブからの流体の流出状況を検出する。制御装置は、安全規格を満たすように構成され、かつ、第１のセンサの検出結果および第２のセンサの検出結果に基づいて、第１および第２のバルブを制御する。バルブ制御方法は、第１のセンサの検出結果が、流体が第１のバルブから流出していないことを示し、かつ、第２のセンサの検出結果が、流体が第２のバルブから流出していないことを示すことを確認するステップと、第１のセンサの検出結果と第２のセンサの検出結果が確認された後に、第１のバルブを開くための第１の制御を実行するステップと、第１の制御が実行されたときから第１の期間が経過した後における第１のセンサの検出結果が、第１のバルブから流体が流出されていることを示すことを確認するステップと、第１のセンサの検出結果が変化した後に、第２のバルブを開くための第２の制御を実行するステップと、第２の制御が実行されたときから第２の期間が経過した後の第２のセンサの検出結果が、第２のバルブから流体が流出されていることを示すことを確認するステップとを備える。
【００４１】
好ましくは、バルブ制御方法は、第１の制御が実行されていないにもかかわらず、流体が第１のバルブから流出していることを第１のセンサの検出結果が示す場合に、第２のバルブを閉状態に維持するステップをさらに備える。
【００４２】
好ましくは、バルブ制御方法は、第１および第２の制御が実行されていないにもかかわらず、第２のセンサの検出結果が、流体が第２のバルブから流出していることを示す場合に、第１のバルブを閉状態に制御するステップをさらに備える。
【００４３】
好ましくは、バルブ制御方法は、第１の制御が実行されたにもかかわらず、第１の期間の経過後の第１のセンサの検出結果が変化しない場合に、第１のバルブを閉状態に制御するステップをさらに備える。
【００４４】
好ましくは、バルブ制御方法は、第１の制御が実行されかつ第２の制御が実行されていない段階で、流体が第２のバルブから流出していることを第２のセンサの検出結果が示す場合に、第１のバルブを閉状態に制御するステップをさらに備える。
【００４５】
好ましくは、バルブ制御方法は、第２の制御が実行されたにもかかわらず、第２の期間の経過後の第２のセンサの検出結果が変化しない場合に、第１および第２のバルブを閉状態に制御するステップをさらに備える。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、設計、維持面の管理を容易としつつ安全規格に対応可能なバルブ制御システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態に従うバルブ制御システムの構成図である。
【図２】図１に示した汎用バルブの構成例を説明するための図である。
【図３】図１に示した安全コントローラの構成例を示したブロック図である。
【図４】図１に示した安全コントローラの安全Ｉ／Ｏデータの演算処理を説明するための図である。
【図５】図１に示した安全コントローラによるバルブ制御の流れを説明するためのフローチャートである。
【図６】安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第１のタイムチャートである。
【図７】安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第２のタイムチャートである。
【図８】安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第３のタイムチャートである。
【図９】安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第４のタイムチャートである。
【図１０】安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第５のタイムチャートである。
【図１１】安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第６のタイムチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態に係るバルブ制御システムと対比される、バルブ制御システムの構成例を示した図である。
【図１３】従来の汎用バルブの一例を説明するための図である。
【図１４】安全規格に対応したバルブの一例を説明するための図である。
【図１５】安全規格に適合した従来の制御システムの構成例を説明するための図である。
【図１６】ＩＳＯ１３８４９−１：１９９９で定義されたカテゴリを説明する図である。
【図１７】ＩＳＯ１３８４９−１：２００６によって示された、各カテゴリに求められる安全制御システムの要件を説明するためのブロック図である。
【図１８】パフォーマンスレベルの評価方法を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００４９】
図１は、本発明の一実施形態に従うバルブ制御システムの構成図である。図１を参照して、バルブ制御システム５０は、バルブ１１，１２と、センサ１３，１４と、安全コントローラ２０とを備える。バルブ制御システム５０は、たとえば工場の設備（システム）に導入される。
【００５０】
バルブ１１，１２は、流体の流れる流路としての配管（パイプ）１に設けられる。バルブ１２は、バルブ１１に対して配管１の下流側に配置される。配管１を流れる流体は、気体でもよいし液体でもよい。さらに流体の具体的な種類も特に限定されない。また、配管１の材質、断面形状等も特に限定されるものではない。
【００５１】
バルブ１１，１２は電気信号によって開閉可能なバルブである。具体的には、バルブ１１，１２は汎用のソレノイドバルブであり、電気信号によりオンオフされるソレノイド３Ａ，３Ｂをそれぞれ備えている。
【００５２】
図２に示すように、バルブ１１，１２の各々は、スプール２、ソレノイド（３Ａまたは３Ｂ）およびスプリング４を備える。ソレノイド３Ａのオフ時には、スプリング４がスプール２を押すことにより、バルブ１１（１２）が閉じている。ソレノイド３Ａ（３Ｂ）がオンすることで、ソレノイド３Ａ（３Ｂ）がスプール２を動かす。これによってバルブ１１（１２）が開状態となる。一方、ソレノイド３Ａ（３Ｂ）がオフしたときには、スプリング４の力によってスプール２が押し戻される。これによりバルブ１１（１２）が閉状態となる。
【００５３】
図１に戻り、センサ１３は、配管１におけるバルブ１１，１２の間に配置され、バルブ１１からの流体の流出状況を検出する。センサ１４は、配管１においてバルブ１２の下流側に配置され、バルブ１２からの流体の流出状況を検出する。各センサは、その検出結果を示す信号を出力する。
【００５４】
バルブ１１から流体が流出している場合、センサ１３は信号ｉｎ１をオン状態にする一方、バルブ１１からの流体の流出が停止している場合には、センサ１３は信号ｉｎ１をオフ状態にする。同様に、バルブ１２から流体が流出している場合には、センサ１４は、信号ｉｎ２をオン状態にする一方、バルブ１２からの流体の流出が停止している場合には、センサ１４は信号ｉｎ２をオフ状態にする。
【００５５】
この実施の形態では、汎用的な圧力スイッチがセンサ１３，１４として適用される。この圧力スイッチは、流体が流路を流れることによって作動するスイッチの一種である。具体的には、流体が配管１を流れることにより配管１の内部の圧力が上昇すると圧力スイッチがオンする。一方、流体の流れが停止することによって配管１の内部の圧力が低下すると圧力スイッチがオフする。圧力スイッチをオンオフさせるための圧力値は予め調整されている。なお、汎用的な圧力スイッチの構成は公知であるので、その構成についての説明はここでは繰返さない。
【００５６】
安全コントローラ２０は、センサ１３，１４の検出結果に基づいてバルブ１１，１２を制御する。具体的には、安全コントローラ２０は、センサ１３からの信号ｉｎ１およびセンサ１４からの信号ｉｎ２に基づいて、ソレノイド３Ａを制御するための信号ｏｕｔ１をソレノイド３Ａに対して出力するとともに、ソレノイド３Ｂを制御するための信号ｏｕｔ２をソレノイド３Ｂに対して出力する。
【００５７】
安全コントローラ２０は、ソレノイド３Ａをオンするために信号ｏｕｔ１をオン状態にする一方で、ソレノイド３Ａをオフするために信号ｏｕｔ１をオフ状態にする。同様に、安全コントローラ２０は、ソレノイド３Ｂをオンするために信号ｏｕｔ２をオン状態にする一方で、ソレノイド３Ｂをオフするために信号ｏｕｔ２をオフ状態にする。
【００５８】
安全コントローラ２０は、たとえばＰＬＣ（Programmable logic controller）であり、所定の安全規格を満たすように構成される。この実施の形態では、安全コントローラ２０は、たとえば上記「ＩＳＯ１３８４９−１：２００６」のカテゴリ４相当の安全システムで使用可能なように構成される。
【００５９】
図３は、図１に示した安全コントローラの構成例を示したブロック図である。図３を参照して、安全コントローラ２０は、入力回路、出力回路、論理演算回路、および記憶回路が二重化された構成を有する。具体的には、安全コントローラ２０は、入力回路２１Ａ，２１Ｂと、マイコン回路２２Ａ，２２Ｂと、メモリ２３Ａ，２３Ｂと、出力回路２４Ａ，２４Ｂとを有する。マイコン回路２２Ａ，２２Ｂは上記の論理演算回路に対応する。
【００６０】
このハードウェア（安全コントローラ２０）で発生する故障モードが予め想定されており、それを検出するための適切な自己診断が、マイコン回路２２Ａ，２２Ｂに割り当てられて周期的に実行される。故障が検出された場合には、安全コントローラ２０は、設計によって予め定義された安全状態に遷移する。これによって、ハードウェア故障に起因する非安全な状態の発生を回避できる。
【００６１】
図４は、図１に示した安全コントローラの安全Ｉ／Ｏデータの演算処理を説明するための図である。図４を参照して、マイコン回路２２Ａ，２２Ｂの各々は、監視機能および制御機能を有する。具体的には、マイコン回路２２Ａ，２２Ｂの各々は、入力回路２１Ａ，２１Ｂ、出力回路２４Ａ，２４Ｂを監視する。さらにマイコン回路２２Ａ，２２Ｂは、互いを監視しあう。
【００６２】
診断済みの安全Ｉ／Ｏデータがマイコン回路２２Ａ，２２Ｂによって冗長演算される。マイコン回路２２Ａ，２２Ｂは、２つの演算結果を比較するとともにそれらが一致していることを確認する。
【００６３】
図３および図４に示されるように、安全コントローラ２０は、入力回路（Ｉ）、論理演算回路（Ｌ）、および出力回路（Ｏ）が二重化された構成を有している。さらに、安全コントローラ２０は診断機能を有しており、安全機能の喪失を防ぐためにある時間以内に故障を検出する。したがって安全コントローラ２０は、ＩＳＯ１３８４９−１：２００６のカテゴリ４（図１６参照）相当の安全システムで使用可能な構成を有している。
【００６４】
図５は、図１に示した安全コントローラによるバルブ制御の流れを説明するためのフローチャートである。図５を参照して処理が開始されると、ステップＳ１０において、安全コントローラ２０は、信号ｉｎ１，ｉｎ２がともにオフ状態であるか否かを判定する。信号ｉｎ１，ｉｎ２がともにオフ状態であると判定された場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、処理はステップＳ２０に進む。
【００６５】
ステップＳ２０において、安全コントローラ２０は信号ｏｕｔ１をオンする。この制御は、バルブ１１を開くための第１の制御に相当する。バルブ１１が正常である場合には、信号ｏｕｔ１がオンすることによってバルブ１１が開状態となる。
【００６６】
ステップＳ３０において、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１がオンしたときから所定時間（ｔ１）後の信号ｉｎ１の状態がオン状態であるか否かを判定する。たとえば安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１がオンした時点から所定時間（ｔ１）が経過したときに、信号ｉｎ１がオン状態か否かを判定する。ただし、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１がオンした時点から定期的に信号ｏｕｔ１がオン状態か否かを判定してもよい。所定時間ｔ１は、本発明での「第１の期間」に対応する。
【００６７】
信号ｉｎ１がオン状態であると判定された場合（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、処理はステップＳ４０に進む。ステップＳ４０において、安全コントローラ２０は、所定時間（ｔ２）の間待機する。
【００６８】
ステップＳ５０において、安全コントローラ２０は、信号ｉｎ２がオフ状態であるか否かを判定する。信号ｉｎ２がオフ状態であると判定された場合（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、処理はステップＳ６０に進む。
【００６９】
ステップＳ６０において、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ２をオンする。この制御は、バルブ１２を開くための第２の制御に相当する。バルブ１２が正常である場合には、信号ｏｕｔ２がオンすることによってバルブ１２が開状態となる。
【００７０】
ステップＳ７０において、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ２がオンしたときから所定時間（ｔ３）後の信号ｉｎ２の状態がオン状態であるか否かを判定する。ステップＳ３０での処理と同じく、たとえば安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ２がオンした時点から所定時間（ｔ３）が経過したときに、信号ｉｎ２がオン状態か否かを判定する。なお、所定時間ｔ３は、本発明での「第２の期間」に対応する。
【００７１】
ステップＳ７０の処理が終了すると、全体の処理が終了する。上記のフローは、バルブ１１，１２およびセンサ１３，１４が正常である場合におけるバルブ１１，１２の制御フローである。
【００７２】
一方、ステップＳ１０において、信号ｉｎ１，ｉｎ２の少なくとも１つがオン状態であると判定された場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、処理はステップＳ８０に進む。ステップＳ８０において、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２をともにオフする。
【００７３】
たとえば第１の制御が実行されていないにもかかわらず信号ｉｎ１がオン状態である場合には、バルブ１１のオープン故障あるいはセンサ１３のオン故障が生じている可能性がある。また、第１の制御が実行されていないにもかかわらず信号ｉｎ２がオン状態である場合には、センサ１４のオン故障が考えられる。これらの場合には、信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２がともにオフされることで、少なくともバルブ１２を閉状態に保つことができる。
【００７４】
また、ステップＳ３０において、信号ｉｎ１の状態がオフ状態であると判定された場合（ステップＳ３０においてＮＯ）、処理はステップＳ９０に進む。ステップＳ９０において、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１をオフする。
【００７５】
信号ｏｕｔ１がオフ状態になることによってバルブ１１が閉じる。信号ｏｕｔ１がオンしたときから時間ｔ１が経過したにもかかわらず信号ｉｎ１の状態がオフ状態である場合には、センサ１３のオフ故障またはバルブ１１が開かない故障が生じた可能性がある。この場合には、信号ｏｕｔ１がオフされることによって、バルブ１１が閉状態に制御される。また、信号ｏｕｔ２はオフ状態のままであるので、バルブ１２も閉状態に制御される。
【００７６】
同様に、ステップＳ５０において、信号ｉｎ２がオン状態であると判定された場合（ステップＳ５０においてＮＯ）、処理はステップＳ９０に進む。第２の制御が実行される前に信号ｉｎ１，ｉｎ２がともにオン状態になった場合、原因としてバルブ１２のオン故障が考えられる。したがってこの場合にも、信号ｏｕｔ１がオフされることによって、バルブ１１，１２がともに閉状態に制御される。
【００７７】
また、ステップＳ７０において、信号ｏｕｔ２がオンしたときから時間ｔ４後の信号ｉｎ２の状態がオフ状態であると判定された場合（ステップＳ７０においてＮＯ）、処理はステップＳ１００に進む。ステップＳ１００において、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２をともにオフする。信号ｏｕｔ２がオンしたにもかかわらず信号ｉｎ２がオフ状態である場合には、センサ１４のオフ故障またはバルブが開かない故障が生じた可能性がある。この場合にも、信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２がオフされることによって、バルブ１１，１２が閉状態に制御される。ステップＳ８０〜Ｓ１００のいずれかの処理が実行された後にも全体の処理は終了する。
【００７８】
図６は、安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第１のタイムチャートである。図６は、バルブ１１，１２およびセンサ１３，１４の正常時におけるバルブ１１，１２の制御を示している。
【００７９】
図６を参照して、時刻ｔｓ以前において、安全コントローラ２０は、バルブ１１から流体が流出していないことを信号ｉｎ１が示し、かつ、バルブ１２から流体が流出していないことを信号ｉｎ２が示すことを確認する。具体的には、安全コントローラ２０は、信号ｉｎ１，ｉｎ２がともにオフ状態であることを確認する（ステップＳ１０）。
【００８０】
安全コントローラ２０は、時刻ｔｓにおいてバルブ１１，１２の制御を開始する。まず時刻ｔｓにおいて、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１をオンする（ステップＳ２０）。すなわち第１の制御が実行される。
【００８１】
安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１がオンした時点から時間ｔ１が経過した後に信号ｉｎ１がオン状態であることを確認する（ステップＳ３０）。安全コントローラ２０は、信号ｉｎ１がオン状態であることを確認した後、所定時間ｔ２待機する（ステップＳ４０）。所定時間ｔ２が経過した後に、安全コントローラ２０は信号ｉｎ２がオフ状態であることを確認する（ステップＳ５０）。
【００８２】
安全コントローラ２０は、信号ｉｎ２がオフ状態であることを確認した後に信号ｏｕｔ２をオンする（ステップＳ６０）。すなわち第２の制御が実行される。安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ２がオンした時点から時間ｔ３が経過した後に信号ｉｎ２がオン状態であることを確認する（ステップＳ７０）。この場合には、バルブ１１，１２が開状態に維持される。したがって最終出力（バルブ１２から流体が出力されること）が生じる。
【００８３】
なお、図１４に示した安全規格対応バルブでは、スプールの位置がリミットスイッチによって検出される。このため、本実施の形態のように、所定期間（ｔ１，ｔ２，ｔ３）の経過を監視する必要がない。
【００８４】
一方、本実施の形態では、圧力スイッチによってバルブからの流体の流出状況が検出されることにより、バルブが開いたか否かが検出される。このため、汎用バルブが正常に動作しているか否か（たとえばスプールに異物が混入したことによるスプールの固着が生じていないかどうか）を検出するためには、信号ｏｕｔ１（またはｏｕｔ２）がオンになってからある程度の時間が必要となる。図５あるいは図６に示した手順に従って信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２がオンすることによって、安全規格対応バルブに設けられたリミットスイッチと同様に、バルブが開状態および閉状態のいずれであるかを圧力スイッチによって検出することが可能となる。
【００８５】
図７は、安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第２のタイムチャートである。図７は、バルブ１１のオープン故障の場合、または、バルブ１１に対応するセンサ１３のオン故障の場合のバルブ１１，１２の制御を示している。この制御は、図５に示されたステップＳ１０のＮＯ判定時の処理に対応する。
【００８６】
図７を参照して、時刻ｔｓ以前において、信号ｉｎ１がオン状態であることが安全コントローラ２０により検出される。この場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２をともにオフ状態に維持し（ステップＳ８０）、全体の制御を終了させる。すなわち第１の制御（ステップＳ２０の処理）および第２の制御（ステップＳ６０の処理）が実行されることなく全体の制御が終了する。したがって少なくともバルブ１２が閉状態に維持されるので、最終出力は発生しない。
【００８７】
図８は、安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第３のタイムチャートである。図８は、バルブ１２に対応するセンサ１４のオン故障の場合におけるバルブ１１，１２の制御を示している。この制御も、図５に示されたステップＳ１０のＮＯ判定時の処理に対応する。
【００８８】
図８を参照して、時刻ｔｓ以前において、信号ｉｎ２がオン状態であることが安全コントローラ２０により検出される。この場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２をともにオフ状態に維持（ステップＳ８０）し、全体の制御を終了させる。この場合にも最終出力は発生しない。
【００８９】
図９は、安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第４のタイムチャートである。図９は、センサ１３のオフ故障の場合におけるバルブ１１，１２の制御を示している。この制御は、図５に示されたステップＳ３０のＮＯ判定時の処理に対応する。
【００９０】
図９を参照して、時刻ｔｓ以前において信号ｉｎ１，ｉｎ２がともにオフ状態である。したがって安全コントローラ２０は、時刻ｔｓにおいて信号ｏｕｔ１をオンする（ステップＳ２０）。しかしながら時刻ｔｓからｔ１が経過した後においても信号ｉｎ１がオフ状態のままである。信号ｉｎ１がオフ状態であることを安全コントローラ２０が検出した場合（ステップＳ３０においてＮＯ）、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１をオフする（ステップＳ９０）とともに全体の処理を終了させる。この場合、信号ｏｕｔ２がオフ状態に維持されるので最終出力は発生しない。
【００９１】
図１０は、安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第５のタイムチャートである。図１０は、バルブ１２のオープン故障の場合におけるバルブ１１，１２の制御を示している。この制御は、図５に示されたステップＳ５０のＮＯ判定時の処理に対応する。
【００９２】
図１０を参照して、時刻ｔｓ以前において信号ｉｎ１，ｉｎ２がともにオフ状態である。したがって安全コントローラ２０は、時刻ｔｓにおいて信号ｏｕｔ１をオンする（ステップＳ２０）。時刻ｔｓからｔ１が経過した後において信号ｉｎ１がオン状態である。したがって安全コントローラ２０は所定時間ｔ２の間待機する。
【００９３】
バルブ１２のオープン故障のため、バルブ１１、１２がともに開状態となり、流体がバルブ１２から流出する。センサ１４は、バルブ１２から流体が流出していることを検出するとともに、信号ｉｎ２をオンする。
【００９４】
安全コントローラ２０は、信号ｉｎ２がオン状態であることを検出する（ステップＳ５０においてＮＯ）。この場合、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１をオフする（ステップＳ９０）とともに全体の処理を終了させる。なお信号ｏｕｔ２はオフ状態に維持される。最終出力は信号ｏｕｔ１のオン期間中にのみ発生する。
【００９５】
図１１は、安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第６のタイムチャートである。図１１は、センサ１４のオフ故障の場合におけるバルブ１１，１２の制御を示している。この制御は、図５に示されたステップＳ７０のＮＯ判定時の処理に対応する。
【００９６】
図１１を参照して、時刻ｔｓ以前において信号ｉｎ１，ｉｎ２がともにオフ状態である。したがって安全コントローラ２０は、時刻ｔｓにおいて信号ｏｕｔ１をオンする。時刻ｔｓからｔ１が経過した後において信号ｉｎ１がオン状態である。したがって安全コントローラ２０は、時間ｔ２が経過した後に信号ｏｕｔ２をオンする。
【００９７】
信号ｏｕｔ２がオンしてから所定時間ｔ３が経過したにもかかわらず信号ｉｎ２がオフ状態のままである。所定時間ｔ３が経過後の信号ｉｎ２がオフ状態であることを安全コントローラ２０が検出した場合（ステップＳ７０においてＮＯ）、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２をともにオフする（ステップＳ１００）とともに全体の処理を終了させる。信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２がともにオン状態である期間のみ最終出力が発生するものの、信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２がともにオフした後には、最終出力が発生しない。
【００９８】
図１２は、本発明の実施の形態に係るバルブ制御システムと対比される、バルブ制御システムの構成例を示した図である。図１２を参照して、このシステムは、バルブ１１（汎用バルブ）と、センサ１３（汎用の圧力スイッチ）と、汎用コントローラ２０Ａとを備える。なお、図１２では、汎用バルブおよび対応するセンサの１セットのみ示しているが、たとえば工場の設備には、汎用バルブおよびセンサのセットが多数導入されている。
【００９９】
汎用バルブ、汎用センサおよび汎用コントローラのいずれも安全規格に適合した製品ではないため、図１２に示した構成では安全規格に対応できない。従来の手法では、図１２に示した構成を安全規格、たとえば上記のＩＳＯ１３８４９−１：１９９９のカテゴリ３または４に適合させるためには、配管１に安全規格対応バルブを設置するだけでなく、その安全規格対応バルブを二重化させなければならない。さらにバルブを制御するためのコントローラを汎用コントローラから安全コントローラに置き換える必要もある。
【０１００】
しかしながら、安全規格対応バルブは汎用バルブと構造が異なる特殊品であるため、既存のシステムに安全規格対応バルブを導入して安全規格に適合したシステムを構築する場合、システムの設計が複雑となる。また、システムの運用のために、汎用バルブと安全規格対応バルブとの両方の在庫を管理しなければならないので、在庫管理が複雑となる。
【０１０１】
さらに、安全規格対応バルブは特殊品であるため、汎用バルブに比較してその選択肢が少ない。このため、システムの設計に制約が生じる。また、安全規格対応バルブの値段が汎用バルブの値段よりも高くなりやすいので、システムの構築および維持のためのコストが増大する可能性がある。上記のように、例えば工場の設備には、汎用バルブおよびセンサのセットが多数導入されている。したがって多数の汎用バルブを安全規格対応バルブに置き換えた場合、安全規格に適合したシステムを構築するためのコストが大幅に上昇する可能性が高くなる。
【０１０２】
さらに、安全規格対応バルブは、スプールの位置を直接的に検出するためのリミットスイッチを有しているので、汎用バルブに比較してそのサイズが大きくなりやすい。汎用バルブよりも大きなバルブを設備に導入することによって、設備が大規模化することが懸念される。すなわち安全規格対応バルブが大型であるために、そのバルブの物理的配置が設計上の大きな制約となる。
【０１０３】
また、安全規格対応バルブの場合、スプールのストロークとリミットスイッチのストロークとを一致させることにより完全な開状態および完全な閉状態を確認できる。しかしこのような構成のため、完全な開状態と完全な閉状態との間の状態（たとえば少しだけバルブが開いた状態）は検出できない。
【０１０４】
これに対して本発明の実施の形態では、汎用バルブと、汎用センサと、安全規格（たとえばＩＳＯ１３８４９−１：２００６のカテゴリ４）を満たすように構成された安全コントローラによってバルブ制御システムが構成される。図１８に示されるように、ＩＳＯ１３８４９−１：２００６に規定されたパフォーマンスレベルは、複数のパラメータの組み合わせによって達成可能である。したがって本実施の形態によれば、各構成要素のＭＴＴＦｄ，ＤＣａｖｇ等のパラメータを適切に設定することによって、ＩＳＯ１３８４９−１：２００６のパフォーマンスレベルｃ〜ｅを達成することが可能となる。
【０１０５】
さらに本発明の実施の形態によれば、汎用バルブと汎用センサとの組み合わせによって、安全規格に対応したシステムを構築できる。したがって、安全規格対応バルブのような特殊品が不要であるので、安全規格に適合したシステムの設計およびバルブの在庫管理が複雑化することを回避できる。
【０１０６】
さらに、本発明の実施の形態によれば、特殊なバルブを既存のシステムに追加する必要がないので、多種の汎用バルブの中から、システムに適合したバルブを選択することができる。
【０１０７】
さらに、本発明の実施の形態によれば、既存の構成（図１２参照）から安全規格に適合した構成への変更が容易である。具体的には、配管１に汎用バルブおよび汎用センサの１セットを追加すればよい。したがって、本発明の実施の形態によれば、既存の設備の大型化を抑制することができる。加えて、既に稼動している設備の安全レベルを容易に高めることができる。
【０１０８】
以上のように本発明の実施の形態によれば、特殊なバルブを用いることなく安全規格に対応したシステムを構築可能であるため、システムを構築するためのコストを大幅に低減することができる。
【０１０９】
さらに、圧力スイッチ等の汎用のセンサでは、監視値すなわちスイッチをオンオフさせるための値を容易に調整できる。したがってバルブの開閉状態をより細かく確認することができる。たとえば、少しだけバルブが開いた状態もセンサによって検出できる。
【０１１０】
なお、上記の実施の形態では、流体が流路を流れることによって作動するスイッチとして圧力スイッチが採用される。ただし、このようなスイッチは圧力スイッチに限定されるものではない。たとえば、流体の流量が監視値を上回る場合にオン状態となる流量スイッチも本発明に適用可能である。
【０１１１】
また、センサは、流体が流路を流れたか否かということを検出するものと限定されず、圧力値あるいは流量値を検出するものでもよい。さらに、その検出値は、デジタル信号およびアナログ信号のいずれの形式でセンサから出力されてもよい。たとえば検出値を表わす信号としてアナログ信号がセンサから出力される場合には、安全コントローラは、アナログ信号をデジタル信号に変換するためのアナログ−デジタル変換機能を有するように構成されればよい。このような構成の場合、安全コントローラは、その検出値と基準値とを比較することによって、バルブから流体が流出したことを検出できる。
【０１１２】
また、上記の実施の形態では、電気信号により開閉可能なバルブとして、開状態と閉状態との２つの状態のみ有する電磁切換弁（オンオフ弁とも呼ばれる）が適用される。ただし電気信号により開閉可能なバルブは上記電磁切換弁に限定されず、たとえば入力される信号に応じて開度を制御可能な比例弁であってもよい。
【０１１３】
また、本実施の形態では、安全規格として、ＩＳＯ１３８４９−１：２００６を例示したが、本発明によるバルブ制御システムが適合可能な安全規格はこれに限定されるものではない。本発明によるバルブ制御システムが適合可能な安全規格は、国際規格、業界標準規格、国または地域の規格等、特に限定されない。本発明が適合可能な安全規格の一例として、以下の規格を挙げることができる。
【０１１４】
１．SEMI S2（半導体製造装置の環境、健康、安全に関するガイドライン）
２．CSA Z432-04 Safety of machinery
３．IEC62061 Safety machinery-Functional safety of safety-related electrical, electronic and programmable electronic control systems（機械類の安全性−安全関連の電気・電子・プログラマブル電子制御システムの機能安全）
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１５】
１ 配管、２，１０２ スプール、３Ａ，３Ａ，１０３，１０３Ａ，１０３Ｂ ソレノイド、４，１０４ スプリング、１１，１２，１０１，１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ バルブ、１３，１４ センサ、２０，１２０ 安全コントローラ、２０Ａ 汎用コントローラ、２１Ａ，２１Ｂ 入力回路、２２Ａ，２２Ｂ マイコン回路、２３Ａ，２３Ｂ メモリ、２４Ａ，２４Ｂ 出力回路、５０，１５０ 制御システム、１１５，１１５Ａ，１１５Ｂ リミットスイッチ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブ制御システムおよびバルブ制御方法に関し、特に安全規格に適合可能なバルブ制御システムおよびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１３は、従来の汎用バルブの一例を説明するための図である。図１３を参照して、バルブ１０１は、流体（たとえば空気、水、油等）の流れる配管１に設けられる。バルブ１０１は電気信号によって開閉可能なバルブであり、具体的にはソレノイドバルブである。
【０００３】
スプリング１０４がスプール１０２を押すことにより、通常ではバルブ１０１は閉じている。ソレノイド１０３が電気信号によってオンすることで、ソレノイド１０３がスプール１０２を動かす。これによってバルブ１０１が開状態となる。一方、ソレノイド１０３がオフしたときには、スプリング１０４の力によってスプール１０２が元の位置に戻される。これによりバルブ１０１は閉状態となる。
【０００４】
上記のような汎用バルブだけでなく、安全規格に対応したバルブも提供されている（非特許文献１参照）。図１４は、安全規格に対応したバルブの一例を説明するための図である。
【０００５】
図１４において、図１３に示した汎用バルブと同一または対応する要素には同一の符号が付されている。安全規格（たとえばＩＳＯ１３８４９−１）に対応したバルブ１１０には、当該バルブ１１０の開閉を検知するためのリミットスイッチ１１５が設けられる。
【０００６】
ソレノイド１０３のオン時には、スプール１０２によってリミットスイッチ１１５がオンされる。一方、ソレノイド１０３のオフ時には、スプリング１０４によってスプール１０２が戻されるため、リミットスイッチ１１５がオフされる。図１４に示した構成によれば、バルブ１１０の開状態および閉状態をリミットスイッチによって検出することが可能となる。
【０００７】
図１５は、安全規格に適合した従来の制御システムの構成例を説明するための図である。図１５を参照して、バルブ制御システム１５０は、バルブ１１０Ａ，１１０Ｂと、安全コントローラ１２０とを備える。
【０００８】
バルブ１１０Ａ，１１０Ｂは安全規格対応バルブであり、配管１に直列に配置される。バルブ１１０Ａ，１１０Ｂの各々の構造は、図１４に示したバルブ１１０の構造と同じである。バルブ１１０Ａの開閉はリミットスイッチ１１５Ａで検知され、バルブ１１０Ｂの開閉はリミットスイッチ１１５Ｂで検知される。
【０００９】
安全コントローラ１２０は、リミットスイッチ１１５Ａからの信号ｉｎ１およびリミットスイッチ１１５Ｂからの信号ｉｎ２を受けて、ソレノイド１０３Ａを制御するための信号ｏｕｔ１、およびソレノイド１０３Ｂを制御するための信号ｏｕｔ２を出力する。
【００１０】
安全コントローラ１２０は以下のようにバルブ１１０Ａ，１１０Ｂを制御する。まず安全コントローラ１２０は、信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２を同時にオン状態とする。これによりソレノイド１０３Ａ，１０３Ｂがそれぞれオンする。
【００１１】
次に安全コントローラ１２０は、信号ｉｎ１，ｉｎ２がともにオン状態であることを確認する。信号ｉｎ１，ｉｎ２がともにオン状態であれば、バルブ１１０Ａ，１１０Ｂの両方が開状態になっている。したがって安全コントローラ１２０は、信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２のオン状態を継続する。
【００１２】
バルブ１１０Ａ，１１０Ｂ、リミットスイッチ１１５Ａ，１１５Ｂおよび安全コントローラ１２０は、安全規格を満たす構成部品である。図１５に示したバルブ制御システム１５０は、所定の安全規格を満たすことが可能となる。
【００１３】
上記安全規格は、たとえばＩＳＯ１３８４９−１である。図１５に示した構成は、ＩＳＯ１３８４９−１に定められたカテゴリ４に適合可能な構成である。
【００１４】
従来、機械のリスクを低減する方策の中で安全防護を考えるときに、リスクの大きさの見積もりと、それに応じた安全システムの性能基準については、欧州規格ＥＮ９５４−１、あるいは、それをベースとした国際規格ＩＳＯ１３８４９−１：１９９９の「カテゴリ」で表現するのが一般的であった。「カテゴリ」とは、安全制御システムのアーキテクチャ（構造）であり、これまで培われてきたスイッチやリレーの接点技術に代表されるような電気機構部品による、いわば確定的な技術に立脚したものであった。
【００１５】
図１６は、ＩＳＯ１３８４９−１：１９９９で定義されたカテゴリを説明する図である。図１６を参照して、ＩＳＯ１３８４９−１：１９９９では「Ｂ」、「１」、「２」、「３」、「４」の５段階のカテゴリが規定されている。カテゴリが「Ｂ］から「４」へと進むにしたがって、性能基準の達成レベルが高くなる。
【００１６】
ＩＳＯ１３８４９−１の改訂版では、安全制御システムの評価の指標として、「ＰＬ（パフォーマンスレベル）」と呼ばれる「ａ」から「ｅ」の５段階の指標が定義される。ＰＬとは、従来の「カテゴリ」の概念に「信頼性」、「品質」の概念を取り入れたものであり、平均危険側故障時間(ＭＴＴＦｄ)、ＤＣａｖｇ（Ａｖｅｒａｇｅ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｃｏｖｅｒａｇｅ)、共通原因故障(ＣＣＦ)が評価される。ＰＬによって、実際の使用状況に沿って安全制御システムを定量的に評価することができる。
【００１７】
なお、ＩＳＯ１３８４９−１の改訂版の正式名称は、「ISO13849-1(Second edition 2006-11-01) Safety of machinery Safety-related parts of control systems, Part 1：General principles for design：機械類の安全性−制御システムの安全関連部−第１部：設計のための一般原則）」である。以下では、便宜上、ＩＳＯ１３８４９−１の改訂版を「ＩＳＯ１３８４９−１：２００６」と記載することにする。
【００１８】
ＩＳＯ１３８４９−１：２００６では、各カテゴリに求められる安全制御システムの要件は、ＩＳＯ１３８４９−１：１９９９あるいはＥＮ９５４−１の内容と代わらない。ただし、それぞれの安全制御システムを、Ｉ（入力機器）、Ｌ（論理演算機器）、Ｏ（出力機器）の３部分を軸にして、それぞれの特徴が分かりやすく図式化されている。
【００１９】
図１７は、ＩＳＯ１３８４９−１：２００６によって示された、各カテゴリに求められる安全制御システムの要件を説明するためのブロック図である。
【００２０】
図１７を参照して、カテゴリＢ、カテゴリ１に適用される構造は、Ｉ，Ｌ，Ｏによって実現可能である。カテゴリ２に適用される構造は、上記Ｉ、Ｌ、ＯにＴＥ（点検機器）を加えることによって実現可能である。カテゴリ３、４に適用される構造は、上記Ｉ、Ｌ、Ｏを二重化することによって実現可能である。カテゴリ４は、カテゴリ３よりも高い検出能力が要求される点においてカテゴリ３と異なるものの、構造の点ではカテゴリ３と同じである。
【００２１】
図１８は、パフォーマンスレベルの評価方法を説明するためのグラフである。図１８を参照して、ＰＬを評価するためにはカテゴリ（図１８中に「Ｃａｔ」と示す）、ＭＴＴＦｄ、ＤＣａｖｇおよびＣＣＦの４つのパラメータが用いられる。
【００２２】
図１８に示されるように、たとえばパフォーマンスレベル「ｃ」を達成可能なパラメータの組み合わせは複数存在する。言い換えれば上記４つのパラメータの適切な組み合わせによって、所望のパフォーマンスレベルを達成可能である。したがってＩＳＯ１３８４９−１：２００６によれば、従来のＩＳＯ１３８４９−１：１９９９よりも安全システムを構築する際の自由度が高くなるといえる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２３】
【非特許文献１】"ISO valves in accordance with 5599-1 with position sensing of the piston spool"、"Safety engineering guidelines"、p62、［online］、FESTO、［２００９年１１月１２日検索］、インターネット <URL:http://www.festo.com/net/fi_fi/downloads/Download.ashx?lnk=29273/HB_Safety_en.pdf>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
図１３に示した汎用バルブは、たとえば工場内の設備（システム）に多数適用されている。従来は、既存のシステムを安全規格（たとえば上記のＩＳＯ１３８４９−１のカテゴリ３または４）に適合するように構成するためには、安全規格対応バルブをシステムに追加するだけでなく、その安全規格対応バルブを二重化しなければならなかった。
【００２５】
しかしながら、図１３および図１４の比較から分かるように、安全規格対応バルブは汎用バルブとは構造の異なる特殊品である。このため、既存のシステムに安全規格対応バルブを導入して安全規格対応のシステムを構築する場合には、たとえば以下のような課題が発生する。
【００２６】
まず、既存のシステムに、特殊品である安全規格対応バルブを追加するので、システムの設計が複雑化する。また、システムの運用のために汎用バルブだけでなく安全規格対応バルブの在庫を管理する必要が生じるので、在庫管理が複雑になるとともにシステムの維持のための管理が複雑化する。
【００２７】
さらに安全規格対応バルブは特殊品であるため、汎用バルブに比較してその選択肢が少ない。このため、システムの設計に制約が生じる。また、安全規格対応バルブの値段が汎用バルブの値段よりも高くなりやすいので、システムの構築および維持のためのコストが増大する可能性がある。
【００２８】
さらに、安全規格対応バルブは、その開閉を検出するためのスイッチを有しているため汎用バルブに比較して大型となる。既存のシステムに安全規格対応バルブを導入した場合、システムが大規模化する可能性がある。したがって、安全規格対応バルブの配置がシステムの設計における大きな制約事項となる。すなわち、システムの設計の自由度が安全規格対応バルブによって制約される。
【００２９】
さらに、安全規格対応バルブの場合、スプールのストロークとリミットスイッチのストロークとを一致させることにより完全な開状態および完全な閉状態を確認できる。しかしこのような構成のため、完全な開状態と完全な閉状態との間の状態（たとえば少しだけバルブが開いた状態）は検出できないという課題がある。
【００３０】
このように、安全規格に適合した従来のバルブ制御システムの場合、安全規格対応バルブの構成、仕様によって、システムの仕様が限定されるという課題がある。
【００３１】
本発明の目的は、設計、維持等を容易としつつ安全規格に対応可能なバルブ制御システム、およびその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本発明のある局面に係るバルブ制御システムは、第１のバルブと、第２のバルブと、第１のセンサと、第２のセンサと、制御装置とを備える。第１のバルブは、流体を流すための流路に設けられて、電気信号によって開閉可能である。第２のバルブは、流路において第１のバルブの下流側に設けられて、電気信号によって開閉可能である。第１のセンサは、流路において第１および第２のバルブの間に設けられて、第１のバルブからの流体の流出状況を検出する。第２のセンサは、流路において第２のバルブの下流側に設けられて、第２のバルブからの流体の流出状況を検出する。制御装置は、安全規格を満たすように構成され、かつ、第１のセンサの検出結果および第２のセンサの検出結果に基づいて、第１および第２のバルブを制御する。
【００３３】
好ましくは、制御装置は、第１のセンサの検出結果が、流体が第１のバルブから流出していないことを示し、かつ、第２のセンサの検出結果が、流体が第２のバルブから流出していないことを示すことを確認し、第１のセンサの検出結果と第２のセンサの検出結果が確認された後に、第１のバルブを開くための第１の制御を実行し、第１の制御が実行されたときから第１の期間が経過した後における第１のセンサの検出結果が、第１のバルブから流体が流出されていることを示すことを確認し、第１のセンサの検出結果が変化したことによって、第２のバルブを開くための第２の制御を実行し、第２の制御が実行されたときから第２の期間が経過した後の第２のセンサの検出結果が、第２のバルブから流体が流出されていることを示すことを確認し、第１および第２のバルブを開状態に維持するように構成される。
【００３４】
好ましくは、制御装置は、第１の制御が実行されていないにもかかわらず、流体が第１のバルブから流出していることを第１のセンサの検出結果が示す場合には、第１および第２の制御を実行することなく第１および第２のバルブの制御を終了するように構成される。
【００３５】
好ましくは、制御装置は、第１および第２の制御が実行されていないにもかかわらず、第２のセンサの検出結果が、流体が第２のバルブから流出していることを示す場合に、第１および第２の制御を実行することなく第１および第２のバルブの制御を終了するように構成される。
【００３６】
好ましくは、制御装置は、第１の制御が実行されたにもかかわらず、第１の期間の経過後の第１のセンサの検出結果が変化しない場合には、第１のバルブを閉状態に制御し、かつ、第２の制御を実行しないことによって第１および第２のバルブの制御を終了するように構成される。
【００３７】
好ましくは、制御装置は、第１の制御が実行されかつ第２の制御が実行されていない段階で、流体が第２のバルブから流出していることを第２のセンサの検出結果が示す場合には、第１のバルブを閉状態に制御することによって、第１および第２のバルブの制御を終了するように構成される。
【００３８】
好ましくは、制御装置は、第２の制御が実行されたにもかかわらず、第２の期間の経過後の第２のセンサの検出結果が変化しない場合には、第１および第２のバルブを閉状態に制御することによって第１および第２のバルブの制御を終了するように構成される。
【００３９】
好ましくは、第１および第２のセンサの各々は、流体が流路を流れることによって作動するスイッチを含む。
【００４０】
好ましくは、スイッチは、流体の圧力によって作動する圧力スイッチである。
本発明の他の局面に係るバルブ制御方法は、バルブ制御システムによるバルブ制御方法である。バルブ制御システムは、第１のバルブと、第２のバルブと、第１のセンサと、第２のセンサと、制御装置とを備える。第１のバルブは、流体を流すための流路に設けられて、電気信号によって開閉可能である。第２のバルブは、流路において第１のバルブの下流側に設けられて、電気信号によって開閉可能である。第１のセンサは、流路において第１および第２のバルブの間に設けられて、第１のバルブからの流体の流出状況を検出する。第２のセンサは、流路において第２のバルブの下流側に設けられて、第２のバルブからの流体の流出状況を検出する。制御装置は、安全規格を満たすように構成され、かつ、第１のセンサの検出結果および第２のセンサの検出結果に基づいて、第１および第２のバルブを制御する。バルブ制御方法は、第１のセンサの検出結果が、流体が第１のバルブから流出していないことを示し、かつ、第２のセンサの検出結果が、流体が第２のバルブから流出していないことを示すことを確認するステップと、第１のセンサの検出結果と第２のセンサの検出結果が確認された後に、第１のバルブを開くための第１の制御を実行するステップと、第１の制御が実行されたときから第１の期間が経過した後における第１のセンサの検出結果が、第１のバルブから流体が流出されていることを示すことを確認するステップと、第１のセンサの検出結果が変化した後に、第２のバルブを開くための第２の制御を実行するステップと、第２の制御が実行されたときから第２の期間が経過した後の第２のセンサの検出結果が、第２のバルブから流体が流出されていることを示すことを確認するステップとを備える。
【００４１】
好ましくは、バルブ制御方法は、第１の制御が実行されていないにもかかわらず、流体が第１のバルブから流出していることを第１のセンサの検出結果が示す場合に、第２のバルブを閉状態に維持するステップをさらに備える。
【００４２】
好ましくは、バルブ制御方法は、第１および第２の制御が実行されていないにもかかわらず、第２のセンサの検出結果が、流体が第２のバルブから流出していることを示す場合に、第１のバルブを閉状態に制御するステップをさらに備える。
【００４３】
好ましくは、バルブ制御方法は、第１の制御が実行されたにもかかわらず、第１の期間の経過後の第１のセンサの検出結果が変化しない場合に、第１のバルブを閉状態に制御するステップをさらに備える。
【００４４】
好ましくは、バルブ制御方法は、第１の制御が実行されかつ第２の制御が実行されていない段階で、流体が第２のバルブから流出していることを第２のセンサの検出結果が示す場合に、第１のバルブを閉状態に制御するステップをさらに備える。
【００４５】
好ましくは、バルブ制御方法は、第２の制御が実行されたにもかかわらず、第２の期間の経過後の第２のセンサの検出結果が変化しない場合に、第１および第２のバルブを閉状態に制御するステップをさらに備える。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、設計、維持面の管理を容易としつつ安全規格に対応可能なバルブ制御システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態に従うバルブ制御システムの構成図である。
【図２】図１に示した汎用バルブの構成例を説明するための図である。
【図３】図１に示した安全コントローラの構成例を示したブロック図である。
【図４】図１に示した安全コントローラの安全Ｉ／Ｏデータの演算処理を説明するための図である。
【図５】図１に示した安全コントローラによるバルブ制御の流れを説明するためのフローチャートである。
【図６】安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第１のタイムチャートである。
【図７】安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第２のタイムチャートである。
【図８】安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第３のタイムチャートである。
【図９】安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第４のタイムチャートである。
【図１０】安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第５のタイムチャートである。
【図１１】安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第６のタイムチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態に係るバルブ制御システムと対比される、バルブ制御システムの構成例を示した図である。
【図１３】従来の汎用バルブの一例を説明するための図である。
【図１４】安全規格に対応したバルブの一例を説明するための図である。
【図１５】安全規格に適合した従来の制御システムの構成例を説明するための図である。
【図１６】ＩＳＯ１３８４９−１：１９９９で定義されたカテゴリを説明する図である。
【図１７】ＩＳＯ１３８４９−１：２００６によって示された、各カテゴリに求められる安全制御システムの要件を説明するためのブロック図である。
【図１８】パフォーマンスレベルの評価方法を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００４９】
図１は、本発明の一実施形態に従うバルブ制御システムの構成図である。図１を参照して、バルブ制御システム５０は、バルブ１１，１２と、センサ１３，１４と、安全コントローラ２０とを備える。バルブ制御システム５０は、たとえば工場の設備（システム）に導入される。
【００５０】
バルブ１１，１２は、流体の流れる流路としての配管（パイプ）１に設けられる。バルブ１２は、バルブ１１に対して配管１の下流側に配置される。配管１を流れる流体は、気体でもよいし液体でもよい。さらに流体の具体的な種類も特に限定されない。また、配管１の材質、断面形状等も特に限定されるものではない。
【００５１】
バルブ１１，１２は電気信号によって開閉可能なバルブである。具体的には、バルブ１１，１２は汎用のソレノイドバルブであり、電気信号によりオンオフされるソレノイド３Ａ，３Ｂをそれぞれ備えている。
【００５２】
図２に示すように、バルブ１１，１２の各々は、スプール２、ソレノイド（３Ａまたは３Ｂ）およびスプリング４を備える。ソレノイド３Ａのオフ時には、スプリング４がスプール２を押すことにより、バルブ１１（１２）が閉じている。ソレノイド３Ａ（３Ｂ）がオンすることで、ソレノイド３Ａ（３Ｂ）がスプール２を動かす。これによってバルブ１１（１２）が開状態となる。一方、ソレノイド３Ａ（３Ｂ）がオフしたときには、スプリング４の力によってスプール２が押し戻される。これによりバルブ１１（１２）が閉状態となる。
【００５３】
図１に戻り、センサ１３は、配管１におけるバルブ１１，１２の間に配置され、バルブ１１からの流体の流出状況を検出する。センサ１４は、配管１においてバルブ１２の下流側に配置され、バルブ１２からの流体の流出状況を検出する。各センサは、その検出結果を示す信号を出力する。
【００５４】
バルブ１１から流体が流出している場合、センサ１３は信号ｉｎ１をオン状態にする一方、バルブ１１からの流体の流出が停止している場合には、センサ１３は信号ｉｎ１をオフ状態にする。同様に、バルブ１２から流体が流出している場合には、センサ１４は、信号ｉｎ２をオン状態にする一方、バルブ１２からの流体の流出が停止している場合には、センサ１４は信号ｉｎ２をオフ状態にする。
【００５５】
この実施の形態では、汎用的な圧力スイッチがセンサ１３，１４として適用される。この圧力スイッチは、流体が流路を流れることによって作動するスイッチの一種である。具体的には、流体が配管１を流れることにより配管１の内部の圧力が上昇すると圧力スイッチがオンする。一方、流体の流れが停止することによって配管１の内部の圧力が低下すると圧力スイッチがオフする。圧力スイッチをオンオフさせるための圧力値は予め調整されている。なお、汎用的な圧力スイッチの構成は公知であるので、その構成についての説明はここでは繰返さない。
【００５６】
安全コントローラ２０は、センサ１３，１４の検出結果に基づいてバルブ１１，１２を制御する。具体的には、安全コントローラ２０は、センサ１３からの信号ｉｎ１およびセンサ１４からの信号ｉｎ２に基づいて、ソレノイド３Ａを制御するための信号ｏｕｔ１をソレノイド３Ａに対して出力するとともに、ソレノイド３Ｂを制御するための信号ｏｕｔ２をソレノイド３Ｂに対して出力する。
【００５７】
安全コントローラ２０は、ソレノイド３Ａをオンするために信号ｏｕｔ１をオン状態にする一方で、ソレノイド３Ａをオフするために信号ｏｕｔ１をオフ状態にする。同様に、安全コントローラ２０は、ソレノイド３Ｂをオンするために信号ｏｕｔ２をオン状態にする一方で、ソレノイド３Ｂをオフするために信号ｏｕｔ２をオフ状態にする。
【００５８】
安全コントローラ２０は、たとえばＰＬＣ（Programmable logic controller）であり、所定の安全規格を満たすように構成される。この実施の形態では、安全コントローラ２０は、たとえば上記「ＩＳＯ１３８４９−１：２００６」のカテゴリ４相当の安全システムで使用可能なように構成される。
【００５９】
図３は、図１に示した安全コントローラの構成例を示したブロック図である。図３を参照して、安全コントローラ２０は、入力回路、出力回路、論理演算回路、および記憶回路が二重化された構成を有する。具体的には、安全コントローラ２０は、入力回路２１Ａ，２１Ｂと、マイコン回路２２Ａ，２２Ｂと、メモリ２３Ａ，２３Ｂと、出力回路２４Ａ，２４Ｂとを有する。マイコン回路２２Ａ，２２Ｂは上記の論理演算回路に対応する。
【００６０】
このハードウェア（安全コントローラ２０）で発生する故障モードが予め想定されており、それを検出するための適切な自己診断が、マイコン回路２２Ａ，２２Ｂに割り当てられて周期的に実行される。故障が検出された場合には、安全コントローラ２０は、設計によって予め定義された安全状態に遷移する。これによって、ハードウェア故障に起因する非安全な状態の発生を回避できる。
【００６１】
図４は、図１に示した安全コントローラの安全Ｉ／Ｏデータの演算処理を説明するための図である。図４を参照して、マイコン回路２２Ａ，２２Ｂの各々は、監視機能および制御機能を有する。具体的には、マイコン回路２２Ａ，２２Ｂの各々は、入力回路２１Ａ，２１Ｂ、出力回路２４Ａ，２４Ｂを監視する。さらにマイコン回路２２Ａ，２２Ｂは、互いを監視しあう。
【００６２】
診断済みの安全Ｉ／Ｏデータがマイコン回路２２Ａ，２２Ｂによって冗長演算される。マイコン回路２２Ａ，２２Ｂは、２つの演算結果を比較するとともにそれらが一致していることを確認する。
【００６３】
図３および図４に示されるように、安全コントローラ２０は、入力回路（Ｉ）、論理演算回路（Ｌ）、および出力回路（Ｏ）が二重化された構成を有している。さらに、安全コントローラ２０は診断機能を有しており、安全機能の喪失を防ぐためにある時間以内に故障を検出する。したがって安全コントローラ２０は、ＩＳＯ１３８４９−１：２００６のカテゴリ４（図１６参照）相当の安全システムで使用可能な構成を有している。
【００６４】
図５は、図１に示した安全コントローラによるバルブ制御の流れを説明するためのフローチャートである。図５を参照して処理が開始されると、ステップＳ１０において、安全コントローラ２０は、信号ｉｎ１，ｉｎ２がともにオフ状態であるか否かを判定する。信号ｉｎ１，ｉｎ２がともにオフ状態であると判定された場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、処理はステップＳ２０に進む。
【００６５】
ステップＳ２０において、安全コントローラ２０は信号ｏｕｔ１をオンする。この制御は、バルブ１１を開くための第１の制御に相当する。バルブ１１が正常である場合には、信号ｏｕｔ１がオンすることによってバルブ１１が開状態となる。
【００６６】
ステップＳ３０において、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１がオンしたときから所定時間（ｔ１）後の信号ｉｎ１の状態がオン状態であるか否かを判定する。たとえば安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１がオンした時点から所定時間（ｔ１）が経過したときに、信号ｉｎ１がオン状態か否かを判定する。ただし、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１がオンした時点から定期的に信号ｏｕｔ１がオン状態か否かを判定してもよい。所定時間ｔ１は、本発明での「第１の期間」に対応する。
【００６７】
信号ｉｎ１がオン状態であると判定された場合（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、処理はステップＳ４０に進む。ステップＳ４０において、安全コントローラ２０は、所定時間（ｔ２）の間待機する。
【００６８】
ステップＳ５０において、安全コントローラ２０は、信号ｉｎ２がオフ状態であるか否かを判定する。信号ｉｎ２がオフ状態であると判定された場合（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、処理はステップＳ６０に進む。
【００６９】
ステップＳ６０において、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ２をオンする。この制御は、バルブ１２を開くための第２の制御に相当する。バルブ１２が正常である場合には、信号ｏｕｔ２がオンすることによってバルブ１２が開状態となる。
【００７０】
ステップＳ７０において、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ２がオンしたときから所定時間（ｔ３）後の信号ｉｎ２の状態がオン状態であるか否かを判定する。ステップＳ３０での処理と同じく、たとえば安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ２がオンした時点から所定時間（ｔ３）が経過したときに、信号ｉｎ２がオン状態か否かを判定する。なお、所定時間ｔ３は、本発明での「第２の期間」に対応する。
【００７１】
ステップＳ７０の処理が終了すると、全体の処理が終了する。上記のフローは、バルブ１１，１２およびセンサ１３，１４が正常である場合におけるバルブ１１，１２の制御フローである。
【００７２】
一方、ステップＳ１０において、信号ｉｎ１，ｉｎ２の少なくとも１つがオン状態であると判定された場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、処理はステップＳ８０に進む。ステップＳ８０において、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２をともにオフする。
【００７３】
たとえば第１の制御が実行されていないにもかかわらず信号ｉｎ１がオン状態である場合には、バルブ１１のオープン故障あるいはセンサ１３のオン故障が生じている可能性がある。また、第１の制御が実行されていないにもかかわらず信号ｉｎ２がオン状態である場合には、センサ１４のオン故障が考えられる。これらの場合には、信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２がともにオフされることで、少なくともバルブ１２を閉状態に保つことができる。
【００７４】
また、ステップＳ３０において、信号ｉｎ１の状態がオフ状態であると判定された場合（ステップＳ３０においてＮＯ）、処理はステップＳ９０に進む。ステップＳ９０において、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１をオフする。
【００７５】
信号ｏｕｔ１がオフ状態になることによってバルブ１１が閉じる。信号ｏｕｔ１がオンしたときから時間ｔ１が経過したにもかかわらず信号ｉｎ１の状態がオフ状態である場合には、センサ１３のオフ故障またはバルブ１１が開かない故障が生じた可能性がある。この場合には、信号ｏｕｔ１がオフされることによって、バルブ１１が閉状態に制御される。また、信号ｏｕｔ２はオフ状態のままであるので、バルブ１２も閉状態に制御される。
【００７６】
同様に、ステップＳ５０において、信号ｉｎ２がオン状態であると判定された場合（ステップＳ５０においてＮＯ）、処理はステップＳ９０に進む。第２の制御が実行される前に信号ｉｎ１，ｉｎ２がともにオン状態になった場合、原因としてバルブ１２のオン故障が考えられる。したがってこの場合にも、信号ｏｕｔ１がオフされることによって、バルブ１１，１２がともに閉状態に制御される。
【００７７】
また、ステップＳ７０において、信号ｏｕｔ２がオンしたときから時間ｔ４後の信号ｉｎ２の状態がオフ状態であると判定された場合（ステップＳ７０においてＮＯ）、処理はステップＳ１００に進む。ステップＳ１００において、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２をともにオフする。信号ｏｕｔ２がオンしたにもかかわらず信号ｉｎ２がオフ状態である場合には、センサ１４のオフ故障またはバルブが開かない故障が生じた可能性がある。この場合にも、信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２がオフされることによって、バルブ１１，１２が閉状態に制御される。ステップＳ８０〜Ｓ１００のいずれかの処理が実行された後にも全体の処理は終了する。
【００７８】
図６は、安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第１のタイムチャートである。図６は、バルブ１１，１２およびセンサ１３，１４の正常時におけるバルブ１１，１２の制御を示している。
【００７９】
図６を参照して、時刻ｔｓ以前において、安全コントローラ２０は、バルブ１１から流体が流出していないことを信号ｉｎ１が示し、かつ、バルブ１２から流体が流出していないことを信号ｉｎ２が示すことを確認する。具体的には、安全コントローラ２０は、信号ｉｎ１，ｉｎ２がともにオフ状態であることを確認する（ステップＳ１０）。
【００８０】
安全コントローラ２０は、時刻ｔｓにおいてバルブ１１，１２の制御を開始する。まず時刻ｔｓにおいて、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１をオンする（ステップＳ２０）。すなわち第１の制御が実行される。
【００８１】
安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１がオンした時点から時間ｔ１が経過した後に信号ｉｎ１がオン状態であることを確認する（ステップＳ３０）。安全コントローラ２０は、信号ｉｎ１がオン状態であることを確認した後、所定時間ｔ２待機する（ステップＳ４０）。所定時間ｔ２が経過した後に、安全コントローラ２０は信号ｉｎ２がオフ状態であることを確認する（ステップＳ５０）。
【００８２】
安全コントローラ２０は、信号ｉｎ２がオフ状態であることを確認した後に信号ｏｕｔ２をオンする（ステップＳ６０）。すなわち第２の制御が実行される。安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ２がオンした時点から時間ｔ３が経過した後に信号ｉｎ２がオン状態であることを確認する（ステップＳ７０）。この場合には、バルブ１１，１２が開状態に維持される。したがって最終出力（バルブ１２から流体が出力されること）が生じる。
【００８３】
なお、図１４に示した安全規格対応バルブでは、スプールの位置がリミットスイッチによって検出される。このため、本実施の形態のように、所定期間（ｔ１，ｔ２，ｔ３）の経過を監視する必要がない。
【００８４】
一方、本実施の形態では、圧力スイッチによってバルブからの流体の流出状況が検出されることにより、バルブが開いたか否かが検出される。このため、汎用バルブが正常に動作しているか否か（たとえばスプールに異物が混入したことによるスプールの固着が生じていないかどうか）を検出するためには、信号ｏｕｔ１（またはｏｕｔ２）がオンになってからある程度の時間が必要となる。図５あるいは図６に示した手順に従って信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２がオンすることによって、安全規格対応バルブに設けられたリミットスイッチと同様に、バルブが開状態および閉状態のいずれであるかを圧力スイッチによって検出することが可能となる。
【００８５】
図７は、安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第２のタイムチャートである。図７は、バルブ１１のオープン故障の場合、または、バルブ１１に対応するセンサ１３のオン故障の場合のバルブ１１，１２の制御を示している。この制御は、図５に示されたステップＳ１０のＮＯ判定時の処理に対応する。
【００８６】
図７を参照して、時刻ｔｓ以前において、信号ｉｎ１がオン状態であることが安全コントローラ２０により検出される。この場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２をともにオフ状態に維持し（ステップＳ８０）、全体の制御を終了させる。すなわち第１の制御（ステップＳ２０の処理）および第２の制御（ステップＳ６０の処理）が実行されることなく全体の制御が終了する。したがって少なくともバルブ１２が閉状態に維持されるので、最終出力は発生しない。
【００８７】
図８は、安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第３のタイムチャートである。図８は、バルブ１２に対応するセンサ１４のオン故障の場合におけるバルブ１１，１２の制御を示している。この制御も、図５に示されたステップＳ１０のＮＯ判定時の処理に対応する。
【００８８】
図８を参照して、時刻ｔｓ以前において、信号ｉｎ２がオン状態であることが安全コントローラ２０により検出される。この場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２をともにオフ状態に維持（ステップＳ８０）し、全体の制御を終了させる。この場合にも最終出力は発生しない。
【００８９】
図９は、安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第４のタイムチャートである。図９は、センサ１３のオフ故障の場合におけるバルブ１１，１２の制御を示している。この制御は、図５に示されたステップＳ３０のＮＯ判定時の処理に対応する。
【００９０】
図９を参照して、時刻ｔｓ以前において信号ｉｎ１，ｉｎ２がともにオフ状態である。したがって安全コントローラ２０は、時刻ｔｓにおいて信号ｏｕｔ１をオンする（ステップＳ２０）。しかしながら時刻ｔｓからｔ１が経過した後においても信号ｉｎ１がオフ状態のままである。信号ｉｎ１がオフ状態であることを安全コントローラ２０が検出した場合（ステップＳ３０においてＮＯ）、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１をオフする（ステップＳ９０）とともに全体の処理を終了させる。この場合、信号ｏｕｔ２がオフ状態に維持されるので最終出力は発生しない。
【００９１】
図１０は、安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第５のタイムチャートである。図１０は、バルブ１２のオープン故障の場合におけるバルブ１１，１２の制御を示している。この制御は、図５に示されたステップＳ５０のＮＯ判定時の処理に対応する。
【００９２】
図１０を参照して、時刻ｔｓ以前において信号ｉｎ１，ｉｎ２がともにオフ状態である。したがって安全コントローラ２０は、時刻ｔｓにおいて信号ｏｕｔ１をオンする（ステップＳ２０）。時刻ｔｓからｔ１が経過した後において信号ｉｎ１がオン状態である。したがって安全コントローラ２０は所定時間ｔ２の間待機する。
【００９３】
バルブ１２のオープン故障のため、バルブ１１、１２がともに開状態となり、流体がバルブ１２から流出する。センサ１４は、バルブ１２から流体が流出していることを検出するとともに、信号ｉｎ２をオンする。
【００９４】
安全コントローラ２０は、信号ｉｎ２がオン状態であることを検出する（ステップＳ５０においてＮＯ）。この場合、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１をオフする（ステップＳ９０）とともに全体の処理を終了させる。なお信号ｏｕｔ２はオフ状態に維持される。最終出力は信号ｏｕｔ１のオン期間中にのみ発生する。
【００９５】
図１１は、安全コントローラによるバルブの制御を説明するための第６のタイムチャートである。図１１は、センサ１４のオフ故障の場合におけるバルブ１１，１２の制御を示している。この制御は、図５に示されたステップＳ７０のＮＯ判定時の処理に対応する。
【００９６】
図１１を参照して、時刻ｔｓ以前において信号ｉｎ１，ｉｎ２がともにオフ状態である。したがって安全コントローラ２０は、時刻ｔｓにおいて信号ｏｕｔ１をオンする。時刻ｔｓからｔ１が経過した後において信号ｉｎ１がオン状態である。したがって安全コントローラ２０は、時間ｔ２が経過した後に信号ｏｕｔ２をオンする。
【００９７】
信号ｏｕｔ２がオンしてから所定時間ｔ３が経過したにもかかわらず信号ｉｎ２がオフ状態のままである。所定時間ｔ３が経過後の信号ｉｎ２がオフ状態であることを安全コントローラ２０が検出した場合（ステップＳ７０においてＮＯ）、安全コントローラ２０は、信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２をともにオフする（ステップＳ１００）とともに全体の処理を終了させる。信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２がともにオン状態である期間のみ最終出力が発生するものの、信号ｏｕｔ１，ｏｕｔ２がともにオフした後には、最終出力が発生しない。
【００９８】
図１２は、本発明の実施の形態に係るバルブ制御システムと対比される、バルブ制御システムの構成例を示した図である。図１２を参照して、このシステムは、バルブ１１（汎用バルブ）と、センサ１３（汎用の圧力スイッチ）と、汎用コントローラ２０Ａとを備える。なお、図１２では、汎用バルブおよび対応するセンサの１セットのみ示しているが、たとえば工場の設備には、汎用バルブおよびセンサのセットが多数導入されている。
【００９９】
汎用バルブ、汎用センサおよび汎用コントローラのいずれも安全規格に適合した製品ではないため、図１２に示した構成では安全規格に対応できない。従来の手法では、図１２に示した構成を安全規格、たとえば上記のＩＳＯ１３８４９−１：１９９９のカテゴリ３または４に適合させるためには、配管１に安全規格対応バルブを設置するだけでなく、その安全規格対応バルブを二重化させなければならない。さらにバルブを制御するためのコントローラを汎用コントローラから安全コントローラに置き換える必要もある。
【０１００】
しかしながら、安全規格対応バルブは汎用バルブと構造が異なる特殊品であるため、既存のシステムに安全規格対応バルブを導入して安全規格に適合したシステムを構築する場合、システムの設計が複雑となる。また、システムの運用のために、汎用バルブと安全規格対応バルブとの両方の在庫を管理しなければならないので、在庫管理が複雑となる。
【０１０１】
さらに、安全規格対応バルブは特殊品であるため、汎用バルブに比較してその選択肢が少ない。このため、システムの設計に制約が生じる。また、安全規格対応バルブの値段が汎用バルブの値段よりも高くなりやすいので、システムの構築および維持のためのコストが増大する可能性がある。上記のように、例えば工場の設備には、汎用バルブおよびセンサのセットが多数導入されている。したがって多数の汎用バルブを安全規格対応バルブに置き換えた場合、安全規格に適合したシステムを構築するためのコストが大幅に上昇する可能性が高くなる。
【０１０２】
さらに、安全規格対応バルブは、スプールの位置を直接的に検出するためのリミットスイッチを有しているので、汎用バルブに比較してそのサイズが大きくなりやすい。汎用バルブよりも大きなバルブを設備に導入することによって、設備が大規模化することが懸念される。すなわち安全規格対応バルブが大型であるために、そのバルブの物理的配置が設計上の大きな制約となる。
【０１０３】
また、安全規格対応バルブの場合、スプールのストロークとリミットスイッチのストロークとを一致させることにより完全な開状態および完全な閉状態を確認できる。しかしこのような構成のため、完全な開状態と完全な閉状態との間の状態（たとえば少しだけバルブが開いた状態）は検出できない。
【０１０４】
これに対して本発明の実施の形態では、汎用バルブと、汎用センサと、安全規格（たとえばＩＳＯ１３８４９−１：２００６のカテゴリ４）を満たすように構成された安全コントローラによってバルブ制御システムが構成される。図１８に示されるように、ＩＳＯ１３８４９−１：２００６に規定されたパフォーマンスレベルは、複数のパラメータの組み合わせによって達成可能である。したがって本実施の形態によれば、各構成要素のＭＴＴＦｄ，ＤＣａｖｇ等のパラメータを適切に設定することによって、ＩＳＯ１３８４９−１：２００６のパフォーマンスレベルｃ〜ｅを達成することが可能となる。
【０１０５】
さらに本発明の実施の形態によれば、汎用バルブと汎用センサとの組み合わせによって、安全規格に対応したシステムを構築できる。したがって、安全規格対応バルブのような特殊品が不要であるので、安全規格に適合したシステムの設計およびバルブの在庫管理が複雑化することを回避できる。
【０１０６】
さらに、本発明の実施の形態によれば、特殊なバルブを既存のシステムに追加する必要がないので、多種の汎用バルブの中から、システムに適合したバルブを選択することができる。
【０１０７】
さらに、本発明の実施の形態によれば、既存の構成（図１２参照）から安全規格に適合した構成への変更が容易である。具体的には、配管１に汎用バルブおよび汎用センサの１セットを追加すればよい。したがって、本発明の実施の形態によれば、既存の設備の大型化を抑制することができる。加えて、既に稼動している設備の安全レベルを容易に高めることができる。
【０１０８】
以上のように本発明の実施の形態によれば、特殊なバルブを用いることなく安全規格に対応したシステムを構築可能であるため、システムを構築するためのコストを大幅に低減することができる。
【０１０９】
さらに、圧力スイッチ等の汎用のセンサでは、監視値すなわちスイッチをオンオフさせるための値を容易に調整できる。したがってバルブの開閉状態をより細かく確認することができる。たとえば、少しだけバルブが開いた状態もセンサによって検出できる。
【０１１０】
なお、上記の実施の形態では、流体が流路を流れることによって作動するスイッチとして圧力スイッチが採用される。ただし、このようなスイッチは圧力スイッチに限定されるものではない。たとえば、流体の流量が監視値を上回る場合にオン状態となる流量スイッチも本発明に適用可能である。
【０１１１】
また、センサは、流体が流路を流れたか否かということを検出するものと限定されず、圧力値あるいは流量値を検出するものでもよい。さらに、その検出値は、デジタル信号およびアナログ信号のいずれの形式でセンサから出力されてもよい。たとえば検出値を表わす信号としてアナログ信号がセンサから出力される場合には、安全コントローラは、アナログ信号をデジタル信号に変換するためのアナログ−デジタル変換機能を有するように構成されればよい。このような構成の場合、安全コントローラは、その検出値と基準値とを比較することによって、バルブから流体が流出したことを検出できる。
【０１１２】
また、上記の実施の形態では、電気信号により開閉可能なバルブとして、開状態と閉状態との２つの状態のみ有する電磁切換弁（オンオフ弁とも呼ばれる）が適用される。ただし電気信号により開閉可能なバルブは上記電磁切換弁に限定されず、たとえば入力される信号に応じて開度を制御可能な比例弁であってもよい。
【０１１３】
また、本実施の形態では、安全規格として、ＩＳＯ１３８４９−１：２００６を例示したが、本発明によるバルブ制御システムが適合可能な安全規格はこれに限定されるものではない。本発明によるバルブ制御システムが適合可能な安全規格は、国際規格、業界標準規格、国または地域の規格等、特に限定されない。本発明が適合可能な安全規格の一例として、以下の規格を挙げることができる。
【０１１４】
１．SEMI S2（半導体製造装置の環境、健康、安全に関するガイドライン）
２．CSA Z432-04 Safety of machinery
３．IEC62061 Safety machinery-Functional safety of safety-related electrical, electronic and programmable electronic control systems（機械類の安全性−安全関連の電気・電子・プログラマブル電子制御システムの機能安全）
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１５】
１ 配管、２，１０２ スプール、３Ａ，３Ａ，１０３，１０３Ａ，１０３Ｂ ソレノイド、４，１０４ スプリング、１１，１２，１０１，１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ バルブ、１３，１４ センサ、２０，１２０ 安全コントローラ、２０Ａ 汎用コントローラ、２１Ａ，２１Ｂ 入力回路、２２Ａ，２２Ｂ マイコン回路、２３Ａ，２３Ｂ メモリ、２４Ａ，２４Ｂ 出力回路、５０，１５０ 制御システム、１１５，１１５Ａ，１１５Ｂ リミットスイッチ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流すための流路に設けられて、電気信号によって開閉可能な第１のバルブと、
前記流路において前記第１のバルブの下流側に設けられて、電気信号によって開閉可能な第２のバルブと、
前記流路において前記第１および第２のバルブの間に設けられて、前記第１のバルブからの前記流体の流出状況を検出するための第１のセンサと、
前記流路において前記第２のバルブの下流側に設けられて、前記第２のバルブからの前記流体の流出状況を検出するための第２のセンサと、
安全規格を満たすように構成され、かつ、前記第１のセンサの検出結果および前記第２のセンサの検出結果に基づいて、前記第１および第２のバルブを制御するための制御装置とを備える、バルブ制御システム。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記第１のセンサの検出結果が、前記流体が前記第１のバルブから流出していないことを示し、かつ、前記第２のセンサの検出結果が、前記流体が前記第２のバルブから流出していないことを示すことを確認し、
前記第１のセンサの検出結果と前記第２のセンサの検出結果が確認された後に、前記第１のバルブを開くための第１の制御を実行し、
前記第１の制御が実行されたときから第１の期間が経過した後における前記第１のセンサの検出結果が、前記第１のバルブから前記流体が流出されていることを示すことを確認し、
前記第１のセンサの検出結果が変化したことによって、前記第２のバルブを開くための第２の制御を実行し、
前記第２の制御が実行されたときから第２の期間が経過した後の前記第２のセンサの検出結果が、前記第２のバルブから前記流体が流出されていることを示すことを確認し、
前記第１および第２のバルブを開状態に維持するように構成される、請求項１に記載のバルブ制御システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記第１の制御が実行されていないにもかかわらず、前記流体が前記第１のバルブから流出していることを前記第１のセンサの検出結果が示す場合には、前記第１および第２の制御を実行することなく前記第１および第２のバルブの制御を終了するように構成される、請求項２に記載のバルブ制御システム。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記第１および第２の制御が実行されていないにもかかわらず、前記第２のセンサの検出結果が、前記流体が前記第２のバルブから流出していることを示す場合に、前記第１および第２の制御を実行することなく前記第１および第２のバルブの制御を終了するように構成される、請求項２に記載のバルブ制御システム。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記第１の制御が実行されたにもかかわらず、前記第１の期間の経過後の前記第１のセンサの検出結果が変化しない場合には、前記第１のバルブを閉状態に制御し、かつ、前記第２の制御を実行しないことによって前記第１および第２のバルブの制御を終了するように構成される、請求項２に記載のバルブ制御システム。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記第１の制御が実行されかつ第２の制御が実行されていない段階で、前記流体が前記第２のバルブから流出していることを前記第２のセンサの検出結果が示す場合には、前記第１のバルブを閉状態に制御することによって、前記第１および第２のバルブの制御を終了するように構成される、請求項２に記載のバルブ制御システム。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記第２の制御が実行されたにもかかわらず、前記第２の期間の経過後の前記第２のセンサの検出結果が変化しない場合には、前記第１および第２のバルブを閉状態に制御することによって前記第１および第２のバルブの制御を終了するように構成される、請求項２に記載のバルブ制御システム。
【請求項８】
前記第１および第２のセンサの各々は、前記流体が前記流路を流れることによって作動するスイッチを含む、請求項１から７のいずれか１項に記載のバルブ制御システム。
【請求項９】
前記スイッチは、前記流体の圧力によって作動する圧力スイッチである、請求項８に記載のバルブ制御システム。
【請求項１０】
バルブ制御システムによるバルブ制御方法であって、
前記バルブ制御システムは、
流体を流すための流路に設けられて、電気信号によって開閉可能な第１のバルブと、
前記流路において前記第１のバルブの下流側に設けられて、電気信号によって開閉可能な第２のバルブと、
前記流路において前記第１および第２のバルブの間に設けられて、前記第１のバルブからの前記流体の流出状況を検出するための第１のセンサと、
前記流路において前記第２のバルブの下流側に設けられて、前記第２のバルブからの前記流体の流出状況を検出するための第２のセンサと、
安全規格を満たすように構成され、かつ、前記第１のセンサの検出結果および前記第２のセンサの検出結果に基づいて、前記第１および第２のバルブを制御するための制御装置とを備え、
前記バルブ制御方法は、
前記第１のセンサの検出結果が、前記流体が前記第１のバルブから流出していないことを示し、かつ、前記第２のセンサの検出結果が、前記流体が前記第２のバルブから流出していないことを示すことを確認するステップと、
前記第１のセンサの検出結果と前記第２のセンサの検出結果が確認された後に、前記第１のバルブを開くための第１の制御を実行するステップと、
前記第１の制御が実行されたときから第１の期間が経過した後における前記第１のセンサの検出結果が、前記第１のバルブから前記流体が流出されていることを示すことを確認するステップと、
前記第１のセンサの検出結果が変化した後に、前記第２のバルブを開くための第２の制御を実行するステップと、
前記第２の制御が実行されたときから第２の期間が経過した後の前記第２のセンサの検出結果が、前記第２のバルブから前記流体が流出されていることを示すことを確認するステップとを備える、バルブ制御方法。
【請求項１１】
前記第１の制御が実行されていないにもかかわらず、前記流体が前記第１のバルブから流出していることを前記第１のセンサの検出結果が示す場合に、前記第２のバルブを閉状態に維持するステップをさらに備える、請求項１０に記載のバルブ制御方法。
【請求項１２】
前記第１および第２の制御が実行されていないにもかかわらず、前記第２のセンサの検出結果が、前記流体が前記第２のバルブから流出していることを示す場合に、前記第１のバルブを閉状態に制御するステップをさらに備える、請求項１０に記載のバルブ制御方法。
【請求項１３】
前記第１の制御が実行されたにもかかわらず、前記第１の期間の経過後の前記第１のセンサの検出結果が変化しない場合に、前記第１のバルブを閉状態に制御するステップをさらに備える、請求項１０に記載のバルブ制御方法。
【請求項１４】
前記第１の制御が実行されかつ第２の制御が実行されていない段階で、前記流体が前記第２のバルブから流出していることを前記第２のセンサの検出結果が示す場合に、前記第１のバルブを閉状態に制御するステップをさらに備える、請求項１０に記載のバルブ制御方法。
【請求項１５】
前記第２の制御が実行されたにもかかわらず、前記第２の期間の経過後の前記第２のセンサの検出結果が変化しない場合に、前記第１および第２のバルブを閉状態に制御するステップをさらに備える、請求項１０に記載のバルブ制御方法。
【請求項１】
流体を流すための流路に設けられて、電気信号によって開閉可能な第１のバルブと、
前記流路において前記第１のバルブの下流側に設けられて、電気信号によって開閉可能な第２のバルブと、
前記流路において前記第１および第２のバルブの間に設けられて、前記第１のバルブからの前記流体の流出状況を検出するための第１のセンサと、
前記流路において前記第２のバルブの下流側に設けられて、前記第２のバルブからの前記流体の流出状況を検出するための第２のセンサと、
安全規格を満たすように構成され、かつ、前記第１のセンサの検出結果および前記第２のセンサの検出結果に基づいて、前記第１および第２のバルブを制御するための制御装置とを備える、バルブ制御システム。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記第１のセンサの検出結果が、前記流体が前記第１のバルブから流出していないことを示し、かつ、前記第２のセンサの検出結果が、前記流体が前記第２のバルブから流出していないことを示すことを確認し、
前記第１のセンサの検出結果と前記第２のセンサの検出結果が確認された後に、前記第１のバルブを開くための第１の制御を実行し、
前記第１の制御が実行されたときから第１の期間が経過した後における前記第１のセンサの検出結果が、前記第１のバルブから前記流体が流出されていることを示すことを確認し、
前記第１のセンサの検出結果が変化したことによって、前記第２のバルブを開くための第２の制御を実行し、
前記第２の制御が実行されたときから第２の期間が経過した後の前記第２のセンサの検出結果が、前記第２のバルブから前記流体が流出されていることを示すことを確認し、
前記第１および第２のバルブを開状態に維持するように構成される、請求項１に記載のバルブ制御システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記第１の制御が実行されていないにもかかわらず、前記流体が前記第１のバルブから流出していることを前記第１のセンサの検出結果が示す場合には、前記第１および第２の制御を実行することなく前記第１および第２のバルブの制御を終了するように構成される、請求項２に記載のバルブ制御システム。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記第１および第２の制御が実行されていないにもかかわらず、前記第２のセンサの検出結果が、前記流体が前記第２のバルブから流出していることを示す場合に、前記第１および第２の制御を実行することなく前記第１および第２のバルブの制御を終了するように構成される、請求項２に記載のバルブ制御システム。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記第１の制御が実行されたにもかかわらず、前記第１の期間の経過後の前記第１のセンサの検出結果が変化しない場合には、前記第１のバルブを閉状態に制御し、かつ、前記第２の制御を実行しないことによって前記第１および第２のバルブの制御を終了するように構成される、請求項２に記載のバルブ制御システム。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記第１の制御が実行されかつ第２の制御が実行されていない段階で、前記流体が前記第２のバルブから流出していることを前記第２のセンサの検出結果が示す場合には、前記第１のバルブを閉状態に制御することによって、前記第１および第２のバルブの制御を終了するように構成される、請求項２に記載のバルブ制御システム。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記第２の制御が実行されたにもかかわらず、前記第２の期間の経過後の前記第２のセンサの検出結果が変化しない場合には、前記第１および第２のバルブを閉状態に制御することによって前記第１および第２のバルブの制御を終了するように構成される、請求項２に記載のバルブ制御システム。
【請求項８】
前記第１および第２のセンサの各々は、前記流体が前記流路を流れることによって作動するスイッチを含む、請求項１から７のいずれか１項に記載のバルブ制御システム。
【請求項９】
前記スイッチは、前記流体の圧力によって作動する圧力スイッチである、請求項８に記載のバルブ制御システム。
【請求項１０】
バルブ制御システムによるバルブ制御方法であって、
前記バルブ制御システムは、
流体を流すための流路に設けられて、電気信号によって開閉可能な第１のバルブと、
前記流路において前記第１のバルブの下流側に設けられて、電気信号によって開閉可能な第２のバルブと、
前記流路において前記第１および第２のバルブの間に設けられて、前記第１のバルブからの前記流体の流出状況を検出するための第１のセンサと、
前記流路において前記第２のバルブの下流側に設けられて、前記第２のバルブからの前記流体の流出状況を検出するための第２のセンサと、
安全規格を満たすように構成され、かつ、前記第１のセンサの検出結果および前記第２のセンサの検出結果に基づいて、前記第１および第２のバルブを制御するための制御装置とを備え、
前記バルブ制御方法は、
前記第１のセンサの検出結果が、前記流体が前記第１のバルブから流出していないことを示し、かつ、前記第２のセンサの検出結果が、前記流体が前記第２のバルブから流出していないことを示すことを確認するステップと、
前記第１のセンサの検出結果と前記第２のセンサの検出結果が確認された後に、前記第１のバルブを開くための第１の制御を実行するステップと、
前記第１の制御が実行されたときから第１の期間が経過した後における前記第１のセンサの検出結果が、前記第１のバルブから前記流体が流出されていることを示すことを確認するステップと、
前記第１のセンサの検出結果が変化した後に、前記第２のバルブを開くための第２の制御を実行するステップと、
前記第２の制御が実行されたときから第２の期間が経過した後の前記第２のセンサの検出結果が、前記第２のバルブから前記流体が流出されていることを示すことを確認するステップとを備える、バルブ制御方法。
【請求項１１】
前記第１の制御が実行されていないにもかかわらず、前記流体が前記第１のバルブから流出していることを前記第１のセンサの検出結果が示す場合に、前記第２のバルブを閉状態に維持するステップをさらに備える、請求項１０に記載のバルブ制御方法。
【請求項１２】
前記第１および第２の制御が実行されていないにもかかわらず、前記第２のセンサの検出結果が、前記流体が前記第２のバルブから流出していることを示す場合に、前記第１のバルブを閉状態に制御するステップをさらに備える、請求項１０に記載のバルブ制御方法。
【請求項１３】
前記第１の制御が実行されたにもかかわらず、前記第１の期間の経過後の前記第１のセンサの検出結果が変化しない場合に、前記第１のバルブを閉状態に制御するステップをさらに備える、請求項１０に記載のバルブ制御方法。
【請求項１４】
前記第１の制御が実行されかつ第２の制御が実行されていない段階で、前記流体が前記第２のバルブから流出していることを前記第２のセンサの検出結果が示す場合に、前記第１のバルブを閉状態に制御するステップをさらに備える、請求項１０に記載のバルブ制御方法。
【請求項１５】
前記第２の制御が実行されたにもかかわらず、前記第２の期間の経過後の前記第２のセンサの検出結果が変化しない場合に、前記第１および第２のバルブを閉状態に制御するステップをさらに備える、請求項１０に記載のバルブ制御方法。
【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】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【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】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−１８６５２８（Ｐ２０１１−１８６５２８Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４７９３１（Ｐ２０１０−４７９３１）
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]