真・MFC千夜一夜物語 第306話 MFCとは不思議な存在 その6

2020年02月25日

前回はPI(=Pressure Insensitive)、つまり圧力変動影響緩和型マスフローコントローラー(MFC)のお話をしました。

PI-MFCはMFCの上流で一時的にレギュレーターからの供給圧力が急降下した場合、MFCはその急峻な圧力変動に応じた制御をMFCが行った結果、流量制御にスパイク波形が入ることを、内蔵した圧力センサーで感知して、流量センサーと制御バルブのフィードバック制御に「待った!」をかけ、バルブ開度を一時的にホールドすると事で緩和させる仕組みを持っています。

これはSV(流量設定信号)PV(流量信号)とするようにバルブ制御信号(MV)を自動制御するのをやめさせる仕組みを持っていると言い換えられます。
同じようにSVが0以外のある値でMFCに入力された状態で、何らかの理由でガスの供給が遮断された場合、MFCの調整計はSV>PVの状態をSV=PVとすべく、MVを増やすことでバルブ開度最大で待機することになり、導入時に大きなガスサージを発生させるトラブルに対しての対応も、MFCに自動制御をやめさせる、つまりSV=PVとするようにMVを制御するのをやめさせることでした。
つまり、MFCの引き起こしたと思われていた流量制御波形に関するトラブルは、実はMFCが忠実に自動制御を行った結果生じたものであった可能性が高いのです。
忠実に動作するが故にトラブルとなる。
不思議ですよね?

配管機器の中で唯一といっていいい、「流量センサーの値を用いて、予め設定された流量値になるよう、比例制御弁を操作する」という自動制御を行うMFCですが、決して万能ではありません。
その対処方法として「自動制御をやめさせる」のですが、そのタイミングを判断するのは何か?を考えると前述の事例では2種類があります。

1つが外部、上位制御系から、自動制御を停止するコマンド、信号類を入力する方法。

もう一つは圧力センサー等を追加し、その信号を元にMFC自身がその判断をする方法です。

Decoの持論では、通信速度や情報量が拡大された産業用イーサーネットの時代である現在では、後者の選択(PI-MFCのようなMFCで判断するタイプ)は意味がないのではないかと思っています。
なぜならPI-MFCの項でお話ししたように、MFCがPI動作をするか?しないかを判断するのは圧力センサーからの信号に時間軸と大きさで閾値を設ける必要があります。
でも、それでも誤った判断をMFCが100%しないわけではないのです。
100%、その答を知っているところからMFCへ指示した方が確実ですし、MFCに無駄なコストを追加する必要もありません。

では、100%その回答を知っているところとはどこでしょう?
それは他ならぬ装置自身、例えば制御を司るPLC自身なのです。
配管ラインのバルブの開閉は全てPLCからの指示で行われている筈です。
ならばPLCは、どのタイミングで、どのラインのMFCに一次圧変動影響が出るかは知っている筈ですね?
その情報を元に、MFCに自動制御を停止する"バルブホールドコマンド"を送ればいいのです。

それとMFCの上流にある圧力センサーからの信号を用いれば、その変動影響の規模もある程度把握できるので、PLC側でホールドコマンドを解除するタイミングの確認に使えます。
このホールドコマンドをデジタル&アナログでMFCメーカー各社統一仕様にして置けば、装置メーカーさんも使いやすいのではないでしょうか?

【あなたにMFCの夜が来る~真・MFC千夜一夜物語】by Deco EZ-Japan