JP2001306103A - Control unit, thermoregulator and device for heat treatment - Google Patents

Control unit, thermoregulator and device for heat treatment

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JP2001306103A JP2000116351A JP2000116351A JP2001306103A JP 2001306103 A JP2001306103 A JP 2001306103A JP 2000116351 A JP2000116351 A JP 2000116351A JP 2000116351 A JP2000116351 A JP 2000116351A JP 2001306103 A JP2001306103 A JP 2001306103A
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Kosaku Ando
功策 安藤
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聖也 成松
Masahito Tanaka
政仁 田中
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裕樹 片岡
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恒俊 大場
Hideki Kobori
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce interference in controlling the object of control which receives the interference. SOLUTION: By installing the PID controllers 62' and 63', which output manipulation signals to the manipulating means of one channel based on the deviation of the other channel in addition to the PID controllers 61' and 64' which correspond to each channel, respectively, it is possible to remove or reduce the influence of one channel control on the other channel control, and further the control based on an inclined temperature and an average temperature is possible.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、制御対象の温度や
圧力などの物理状態を制御する制御装置、制御対象の温
度を制御する温度調節器および温度調節器を用いた熱処
理装置に関し、さらに詳しくは、制御対象の物理状態を
制御する状態制御手段を複数備え、各状態制御手段によ
る制御が、他の状態制御手段による制御に影響を与え
る、いわゆる干渉のある制御対象の制御に好適な技術に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for controlling a physical state such as a temperature and a pressure of a control object, a temperature controller for controlling the temperature of the control object, and a heat treatment apparatus using the temperature controller. The present invention relates to a technique suitable for controlling a controlled object having so-called interference, in which a plurality of state control means for controlling a physical state of a controlled object are provided, and the control by each state controlling means affects the control by another state controlling means. .

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の制御対象、例えば、半導体プロ
セスの熱処理装置として、図38に示される熱酸化装置
があり、この熱酸化装置18は、シリコンのウェハを酸
化するものであって、熱処理炉としての反応管19に必
要なガスを流しながら酸化膜の生成を行うものである。
この熱酸化装置18は、反応管19を外囲する均熱管2
0の周囲に分割して配置された複数、この例では、3つ
の第1〜第3のヒータ211〜213とそれに個別的に対
応する第1〜第3の温度センサ221〜223とを有し、
温度制御は、マイクロコンピュータ23によって、ヒー
タおよび温度センサの各組に対応する領域(以下「ゾー
ン」という)毎に個別に行われている。
2. Description of the Related Art As an object to be controlled of this kind, for example, as a heat treatment apparatus for a semiconductor process, there is a thermal oxidation apparatus shown in FIG. 38, and this thermal oxidation apparatus 18 oxidizes a silicon wafer. An oxide film is formed while flowing a necessary gas through a reaction tube 19 as a furnace.
The thermal oxidation device 18 is provided with a heat equalizing tube 2 surrounding a reaction tube 19.
In this example, three heaters 21 1 to 21 3 and first to third temperature sensors 22 1 to 22 3 individually corresponding to the plurality of heaters 21 1 to 21 3 are provided. And
The temperature control is individually performed by the microcomputer 23 for each area (hereinafter, referred to as “zone”) corresponding to each set of the heater and the temperature sensor.

【0003】すなわち、第1のヒータ211および第1
の温度センサ221が配置された上側の第1のゾーンで
は、第1の温度センサ221の検出出力に基づいて、目
標温度になるように第1のヒータ211が操作され、第
2のヒータ212および第2の温度センサ222が配置さ
れた中間の第2のゾーンでは、第2の温度センサ222
の検出出力に基づいて、目標温度になるように第2のヒ
ータ212が操作され、第3のヒータ213および第3の
温度センサ223が配置された下側の第3のゾーンで
は、第3の温度センサ223の検出出力に基づいて、目
標温度になるように第3のヒータ213が操作される。
That is, the first heater 21 1 and the first heater 21 1
In the first zone of the upper temperature sensor 22 1 is disposed in, on the basis of the detection output of the first temperature sensor 22 1, the first heater 21 1 so that the target temperature is operated, the second In a second intermediate zone where the heater 21 2 and the second temperature sensor 22 2 are arranged, the second temperature sensor 22 2
The second heater 21 2 is operated to reach the target temperature on the basis of the detection output of, and in the lower third zone in which the third heater 21 3 and the third temperature sensor 22 3 are arranged, based on the detection output of the third temperature sensor 22 3, the third heater 21 3 is operated so that the target temperature.

【0004】しかしながら、各ゾーンは熱的に連続して
いるので、一つのゾーンのヒータによる熱量は、そのゾ
ーンのみならず、他のゾーンの温度センサにも影響を与
える、いわゆる干渉を生じる。
However, since each zone is thermally continuous, the amount of heat generated by the heater in one zone affects not only that zone but also the temperature sensors in other zones, so-called interference occurs.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このような干渉がある
ために、特に、過渡時や外乱時に温度のバラツキが顕著
となって均一な温度制御が困難であり、また、各ゾーン
を異なる目標温度に制御するといったことが容易でな
い。
Due to such interference, temperature fluctuations become remarkable, especially during transients and disturbances, making it difficult to perform uniform temperature control. It is not easy to control.

【0006】さらに、温度調節器における最適なPID
制御のパラメータを決定するためのオートチューニング
が正しく実行できないという難点もある。
Further, an optimum PID for a temperature controller
There is also a drawback that auto tuning for determining control parameters cannot be executed correctly.

【0007】以下、オートチューニングが正しく実行で
きない理由について、制御のシュミレーションソフト
(MATLAB)を使用した例を用いて説明する。
Hereinafter, the reason why the auto tuning cannot be executed correctly will be described with reference to an example using simulation software for control (MATLAB).

【0008】先ず、正常にオートチューニングをできる
例として、図39に示される干渉のない独立な第1,第
2の制御対象241,242を制御する場合について説明
する。この例は、独立に二つの制御対象241,242
制御するものであり、第1のPID制御手段251
は、オートチューニングを実行し、第2のPID制御手
段252では、目標値をグランドとしてPID制御を実
行している。なお、261,262は、目標値とフィード
バック量との制御偏差を出力する加算器である。
[0008] First, as an example of possible auto-tuning normally, the case of controlling the first, second control object 24 1, 24 2 without interference independence shown in Figure 39. This example is independent of what controls the two control target 24 1, 24 2, the first PID control means 25 1, running auto-tuning, the second PID controller 25 2, the target value Is used as ground to execute PID control. Here, 26 1 and 26 2 are adders for outputting a control deviation between the target value and the feedback amount.

【0009】図40は、このシステムにおける第1の制
御対象241からの第1のフィードバック量PV1(破
線)、第1のPID制御手段251からの第1の操作量
MV1(実線)、第2の制御対象242からの第2のフ
ィードバック量PV2(二点鎖線)および第2のPID
制御手段252からの第2の操作量MV2(一点鎖線)
を、スコープに表示した波形を示すものであり、第1の
操作量MV1がオンオフするリミットサイクルが生じて
おり、第1のフィードバック量PV1の周期と振幅とを
使って第1のPID制御手段251のPID制御のパラ
メータを決定することができる。
FIG. 40 shows a first feedback amount PV1 (broken line) from the first control object 241 in this system, a first operation amount MV1 (solid line) from the first PID control means 251, Feedback amount PV2 (two-dot chain line) and second PID from the second control target 24 2
The second manipulated variable from the control means 25 2 MV2 (dashed line)
Shows a waveform displayed on a scope, a limit cycle in which the first manipulated variable MV1 is turned on and off occurs, and the first PID control unit 25 uses the cycle and amplitude of the first feedback amount PV1. One PID control parameter can be determined.

【0010】なお、フィードバック量PV1,PV2
は、例えば温度制御における温度センサで検出された検
出温度に相当し、操作量MV1,MV2は、制御対象を
加熱するヒータおよびそのヒータの通電をオンオフする
電磁開閉器からなる操作手段に与えられる操作量であ
る。
The feedback amounts PV1, PV2
Corresponds to, for example, a temperature detected by a temperature sensor in the temperature control, and the manipulated variables MV1 and MV2 are operations provided to operation means including a heater for heating the control target and an electromagnetic switch for turning on and off the power supply to the heater. Quantity.

【0011】次に、図41に示されるように、2入力
(MV1,MV2)2出力(PV1,PV2)の干渉の
ある制御対象27に独立な制御を実行した場合について
説明する。
Next, as shown in FIG. 41, a case will be described in which independent control is performed on a control target 27 having two-input (MV1, MV2) and two-output (PV1, PV2) interference.

【0012】この制御対象27は、図42に示されるよ
うに、第1のPID制御手段251からの第1の操作量
MV1が、第1の加算器28に与えられるとともに、第
1の減衰器29で0.9に減衰されて第2の加算器30
に与えられる一方、第2のPID制御手段252からの
第2の操作量MV2が、第2の加算器30に与えられる
とともに、第2の減衰器31で0.9に減衰されて第1
の加算器28に与えられ、各加算器28,30の加算出
力が、第1,第2の遅れ要素32,33にそれぞれ与え
られる構成とされており、この例では、各操作量MV
1,MV2が0.9の割合で他方に加えられて互いに干
渉を生じるものである。
As shown in FIG. 42, the controlled object 27 receives the first manipulated variable MV1 from the first PID control means 251 to the first adder 28 and performs the first attenuation. Attenuated to 0.9 by the adder 29 and the second adder 30
On the other hand, the second manipulated variable MV2 from the second PID control means 252 is supplied to the second adder 30 and is attenuated to 0.9 by the second attenuator 31 to the first operation amount MV2.
, And the added outputs of the adders 28 and 30 are respectively provided to the first and second delay elements 32 and 33. In this example, each operation amount MV
1, MV2 are added to the other at a ratio of 0.9 to cause interference with each other.

【0013】このような干渉のある制御対象27では、
第1のPID制御手段251で、オートチューニングを
実行し、第2のPID制御手段252では、目標値をグ
ランドとしてPID制御を実行すると、図43に示され
るように、第1の操作量MV1(実線)に、オンオフの
リミットサイクルが生じない場合があり、かかる場合に
は、第1のフィードバック量PV1(破線)の振動の振
幅および周期を正しく測定できず、PID制御のパラメ
ータも計算することができないことになる。
In the control object 27 having such interference,
When the first PID control means 25 1 executes auto-tuning and the second PID control means 25 2 executes PID control with the target value as ground, as shown in FIG. In some cases, the ON / OFF limit cycle does not occur in MV1 (solid line). In such a case, the amplitude and cycle of the vibration of the first feedback amount PV1 (dashed line) cannot be measured correctly, and the parameters of PID control are also calculated. You will not be able to do it.

【0014】このように第1の操作量MV1がオンオフ
しない原因は、オートチューニングをしない側の第2の
PID制御手段252が干渉してオートチューニング側
の第1のフィードバック量PV1の変化が生じないよう
に勝手に動作してしまうからである。これは、第2の操
作量MV2(一点鎖線)が、第1のフィードバック量P
V1の変化とは逆向きの動きをしていることからも分か
る。
[0014] The reason that not the first on-off operation amount MV1 as the change of the first feedback amount PV1 Autotuning side second PID control means 25 2 on the side not the automatic tuning and interference occurs This is because it operates without permission. This is because the second manipulated variable MV2 (dotted line) is the first feedback quantity P
It can also be seen from the movement in the opposite direction to the change in V1.

【0015】このように、干渉のある制御対象では、P
IDの制御パラメータを設定するためのオートチューニ
ングが実行できず、試行錯誤的な設定にならざるを得
ず、このため、設定に時間を要するとともに、所望の制
御特性を得るのが困難である。
As described above, in the case of a controlled object having interference, P
Auto-tuning for setting the control parameters of the ID cannot be performed, and the setting must be performed by trial and error. Therefore, it takes time to set, and it is difficult to obtain desired control characteristics.

【0016】本発明は、上述の点に鑑みて為されたもの
であって、干渉のある制御対象であっても、その干渉を
低減することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to reduce the interference of a controlled object having interference.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明では、上述の目的
を達成するために、次のように構成している。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is configured as follows.

【0018】すなわち、本発明の制御装置は、制御対象
の物理状態をそれぞれ検出する複数の検出手段からの複
数の検出情報と複数の目標情報との各偏差に基づいて、
前記検出手段に個別的に対応する複数の操作手段に対し
て操作信号をそれぞれ出力する複数の状態制御手段を備
える制御装置であって、或る検出手段に対応する偏差に
基づいて、前記或る検出手段に対応する操作手段とは別
の操作手段に対する操作信号を出力する非干渉化制御手
段を、少なくとも一つ設けている。
That is, the control device of the present invention is based on each deviation between a plurality of pieces of detection information from a plurality of detection means for respectively detecting a physical state of a control target and a plurality of target information.
A control device comprising: a plurality of state control means for respectively outputting operation signals to a plurality of operation means individually corresponding to the detection means, wherein the control device includes: At least one decoupling control unit that outputs an operation signal to an operation unit different from the operation unit corresponding to the detection unit is provided.

【0019】ここで、物理状態とは、温度、圧力、流
量、速度あるいは液位などの様々な物理量の状態をい
う。
Here, the physical state means a state of various physical quantities such as temperature, pressure, flow rate, speed or liquid level.

【0020】また、物理状態の勾配とは、温度勾配、圧
力勾配、流量勾配、速度勾配などの様々な物理量の勾配
をいう。
The gradient of the physical state refers to a gradient of various physical quantities such as a temperature gradient, a pressure gradient, a flow rate gradient, and a speed gradient.

【0021】目標情報とは、物理状態の制御目標の情報
をいい、例えば、目標温度、目標圧力、目標流量などを
いう。
The target information refers to information on a control target of a physical state, for example, a target temperature, a target pressure, a target flow rate, and the like.

【0022】非干渉化制御手段とは、或る状態制御手段
による制御が、別の状態制御手段による制御に与える影
響をなくすまたは小さくするように制御するものであ
る。
The decoupling control means controls so as to eliminate or reduce the influence of the control by one state control means on the control by another state control means.

【0023】本発明の制御装置によると、複数の検出情
報と複数の目標情報との各偏差に基づいて、前記検出手
段に個別的に対応する複数の操作手段に対して操作信号
をそれぞれ出力する複数の状態制御手段、すなわち、複
数の各チャネルに個別的に対応する状態制御手段に加え
て、或るチャネルの偏差に基づいて、別のチャネルの操
作手段に対して操作信号を出力する非干渉化制御手段を
設けているので、各チャネルの状態制御手段による制御
が、別のチャネルの制御に及ぼす影響が低減される。
According to the control device of the present invention, an operation signal is output to each of the plurality of operation means individually corresponding to the detection means based on each deviation between the plurality of detection information and the plurality of target information. A plurality of state control means, that is, a state control means individually corresponding to each of a plurality of channels, and a non-interference output operation signal to an operation means of another channel based on a deviation of a certain channel. Since the conversion control means is provided, the influence of the control by the state control means of each channel on the control of another channel is reduced.

【0024】本発明の一実施態様においては、前記複数
の状態制御手段および非干渉化制御手段は、前記複数の
検出情報と複数の目標情報との各偏差を、制御対象の前
記物理状態の勾配を示す情報の偏差に変換するととも
に、物理状態の代表状態を示す情報の偏差に変換する変
換手段と、前記変換手段からの前記勾配を示す情報の偏
差または前記代表状態を示す情報の偏差に基づいて、操
作信号をそれぞれ出力する複数の状態制御手段と、前記
各状態制御手段からの操作信号を、複数の操作手段に、
各状態制御手段による制御が、他の状態制御手段による
制御に与える影響をなくす又は小さくするように配分す
る配分手段としての機能を有するものである。
In one embodiment of the present invention, the plurality of state control means and the non-interference control means determine each deviation between the plurality of detection information and the plurality of target information by using a gradient of the physical state of a control object. A conversion means for converting the information indicating the physical state into a deviation of information representing the representative state, and a deviation of the information indicating the gradient or the deviation of the information indicating the representative state from the conversion means. A plurality of state control means each outputting an operation signal, and an operation signal from each state control means, a plurality of operation means,
It has a function as distribution means for distributing the control by each state control means so as to eliminate or reduce the influence on the control by the other state control means.

【0025】ここで、物理状態の勾配とは、温度勾配、
圧力勾配、流量勾配、速度勾配などの様々な物理量の勾
配をいう。
Here, the gradient of the physical state is a temperature gradient,
A gradient of various physical quantities such as a pressure gradient, a flow gradient, and a velocity gradient.

【0026】さらに、物理状態の代表状態とは、制御対
象の物理状態を代表的に示す状態をいい、例えば、温度
であれば、制御対象の平均温度、ある位置(例えば中央
位置)における温度などをいう。
Furthermore, the representative state of the physical state refers to a state representatively representing the physical state of the control target. For example, if the temperature is a temperature, the average temperature of the control target, the temperature at a certain position (for example, the center position), etc. Say.

【0027】本発明によると、複数の検出手段からの情
報を、物理状態の勾配あるいは代表状態を利用した情
報、すなわち、干渉のない独立の情報に変換して制御を
行うとともに、各状態制御手段による制御が、他の状態
制御手段による制御に与える影響をなくす又は小さくす
るように配分するので、干渉のある制御対象の制御にお
いて、その干渉を低減することが可能となる。
According to the present invention, control is performed by converting information from a plurality of detecting means into information utilizing a gradient of a physical state or a representative state, that is, independent information without interference. Is distributed so as to eliminate or reduce the influence on the control by the other state control means, so that it is possible to reduce the interference in the control of the control target having the interference.

【0028】本発明の温度調節器は、制御対象の温度を
それぞれ検出する複数の温度検出手段からの複数の検出
温度と複数の目標温度との各温度偏差に基づいて、前記
温度検出手段に個別的に対応して前記制御対象を加熱
(または冷却)する複数の加熱(または冷却)手段に対
して操作信号をそれぞれ出力する複数の温度制御手段を
備える温度調節器であって、或る温度検出手段に対応す
る温度偏差に基づいて、前記或る温度検出手段に対応す
る加熱(または冷却)手段とは別の加熱(または冷却)
手段に対する操作信号を出力する非干渉化制御手段を、
少なくとも一つ設けている。
[0028] The temperature controller of the present invention is provided for each of the temperature detecting means based on each temperature deviation between a plurality of detected temperatures from a plurality of temperature detecting means for respectively detecting a temperature of a control object and a plurality of target temperatures. A temperature controller comprising a plurality of temperature control means for respectively outputting operation signals to a plurality of heating (or cooling) means for heating (or cooling) said control target in a corresponding manner, wherein said temperature controller comprises: Heating (or cooling) different from heating (or cooling) means corresponding to the certain temperature detecting means, based on the temperature deviation corresponding to the means;
Decoupling control means for outputting an operation signal to the means,
At least one is provided.

【0029】ここで、本発明の温度調節器は、複数の検
出温度と複数の目標温度との各温度偏差に基づいて、前
記温度検出手段に個別的に対応する複数の加熱(または
冷却)手段に対して操作信号をそれぞれ出力する複数の
温度制御手段を備える複数チャネルの制御を行うもので
あり、いわゆる、多点制御の温度調節器であってもよい
し、単点制御の温度調節器を複数組み合わせて本発明の
温度調節器としてもよい。すなわち、本発明の温度調節
器は、単点制御の温度調節器を複数組み合わせた構成も
含むものである。
Here, the temperature controller of the present invention comprises a plurality of heating (or cooling) means individually corresponding to the temperature detecting means based on each temperature deviation between a plurality of detected temperatures and a plurality of target temperatures. It controls a plurality of channels including a plurality of temperature control means each outputting an operation signal to the so-called temperature controller of so-called multi-point control or a temperature controller of single-point control. It is good also as a temperature controller of the present invention by combining a plurality. That is, the temperature controller of the present invention also includes a configuration in which a plurality of single-point control temperature controllers are combined.

【0030】本発明によると、複数の検出温度と複数の
目標温度との各温度偏差に基づいて、前記温度検出手段
に個別的に対応する複数の加熱(または冷却)手段に対
して操作信号をそれぞれ出力する複数の温度制御手段、
すなわち、複数の各チャネルに個別的に対応する温度制
御手段に加えて、或るチャネルの偏差に基づいて、別の
チャネルの加熱(また冷却)手段に対して操作信号を出
力する非干渉化制御手段を設けているので、各チャネル
の温度制御手段による制御が、別のチャネルの制御に及
ぼす影響が低減される。
According to the present invention, an operation signal is sent to a plurality of heating (or cooling) means individually corresponding to the temperature detecting means based on each temperature deviation between the plurality of detected temperatures and the plurality of target temperatures. A plurality of temperature control means respectively outputting,
That is, in addition to temperature control means individually corresponding to each of a plurality of channels, non-interference control for outputting an operation signal to a heating (or cooling) means of another channel based on a deviation of a certain channel. Since the means is provided, the influence of the control by the temperature control means of each channel on the control of another channel is reduced.

【0031】本発明の一実施態様においては、前記複数
の温度制御手段および非干渉化制御手段は、前記複数の
検出温度と複数の目標温度との各温度偏差を、傾斜温度
の偏差に変換するとともに、代表温度の偏差に変換する
変換手段と、前記変換手段からの傾斜温度の偏差または
代表温度の偏差に基づいて、操作信号をそれぞれ出力す
る複数の温度制御手段と、前記各温度制御手段からの操
作信号を、前記制御対象を加熱(または冷却)する複数
の加熱(または冷却)手段に、各温度制御手段による制
御が、他の温度制御手段による制御に与える影響をなく
す又は小さくするように配分する配分手段としての機能
を有するものである。
In one embodiment of the present invention, the plurality of temperature control means and the decoupling control means convert each temperature deviation between the plurality of detected temperatures and the plurality of target temperatures into a deviation of a slope temperature. Along with, a converting means for converting to a deviation of the representative temperature, a plurality of temperature control means for respectively outputting an operation signal based on the deviation of the gradient temperature or the deviation of the representative temperature from the converting means, and To the plurality of heating (or cooling) means for heating (or cooling) the controlled object so that the control by each temperature control means has no or little effect on the control by other temperature control means. It has a function as distribution means for distributing.

【0032】本発明によると、複数の温度検出手段から
得られる検出温度を、傾斜温度と代表温度、すなわち、
干渉のない独立の情報に変換して制御を行うとともに、
各温度制御手段による制御が、他の温度制御手段による
制御に与える影響をなくす又は小さくするように配分す
るので、干渉のある制御対象の制御において、その干渉
を低減することが可能となる。また、例えば、制御対象
を複数のゾーン毎に区分して温度制御を行う場合に、特
定のゾーンの検出温度を代表温度としてそのゾーンに着
目した制御を行うことができる。
According to the present invention, the detected temperatures obtained from the plurality of temperature detecting means are defined as a gradient temperature and a representative temperature, that is,
Control by converting to independent information without interference,
Since the control by each temperature control means is distributed so as to eliminate or reduce the influence on the control by the other temperature control means, it is possible to reduce the interference in the control of the control target having the interference. In addition, for example, when temperature control is performed by dividing a control target into a plurality of zones, control can be performed focusing on a specific zone using a detected temperature of a specific zone as a representative temperature.

【0033】本発明の他の実施態様においては、前記代
表温度が複数の検出温度に基づく平均温度である。
[0033] In another embodiment of the present invention, the representative temperature is an average temperature based on a plurality of detected temperatures.

【0034】本発明によると、平均温度および傾斜温度
を制御量として温度制御を行うので、例えば、制御対象
を複数のゾーン毎に区分して各ゾーンの検出温度を制御
量として温度制御を行う場合に比べてゾーンの間の干渉
の度合いを低減できる。また、例えば、制御対象を複数
のゾーンに区分して各ゾーンに温度検出手段を配置した
場合に、或るゾーンの温度検出手段で検出された検出温
度と、隣接するゾーンの温度検出手段で検出された検出
温度との差である傾斜温度を制御量とすることができ、
ゾーン毎に温度差を持たせた制御を行えることになる。
According to the present invention, temperature control is performed using the average temperature and the gradient temperature as control amounts. For example, when temperature control is performed using the detected temperature of each zone as a control amount by dividing the control target into a plurality of zones. , The degree of interference between zones can be reduced. Further, for example, when the control target is divided into a plurality of zones and the temperature detecting means is arranged in each zone, the temperature detected by the temperature detecting means in a certain zone and the temperature detected by the temperature detecting means in an adjacent zone are detected. The slope temperature, which is the difference from the detected temperature, can be used as the control amount,
It is possible to perform control with a temperature difference for each zone.

【0035】本発明の好ましい実施態様においては、前
記複数の温度検出手段の検出信号線の断線を検出する断
線検出手段を備え、前記断線検出手段は、各検出温度と
前記平均温度との比較または前記傾斜温度と閾値との比
較に基づいて断線を検出するものである。
In a preferred embodiment of the present invention, a disconnection detecting means for detecting a disconnection of the detection signal lines of the plurality of temperature detecting means is provided, and the disconnection detecting means compares each detected temperature with the average temperature. A disconnection is detected based on a comparison between the inclination temperature and a threshold.

【0036】本発明によると、温度検出手段の検出信号
線の断線を検出できるので、断線が生じたときには、そ
れを報知して直ちに適切な措置をとることができる。
According to the present invention, since the disconnection of the detection signal line of the temperature detecting means can be detected, when the disconnection occurs, it can be notified and an appropriate measure can be taken immediately.

【0037】本発明の他の実施態様においては、断線が
検出された温度検出手段の検出出力を、複数の検出温度
の平均温度または近接配置された他の温度検出手段の検
出温度に置き換える置換手段を備えている。
In another embodiment of the present invention, the replacing means for replacing the detection output of the temperature detecting means in which the disconnection is detected with the average temperature of a plurality of detected temperatures or the detected temperature of another temperature detecting means arranged in close proximity. It has.

【0038】本発明によると、断線が検出された温度検
出手段の検出出力を、平均温度または近接配置された他
の温度検出手段の検出温度に置き換えるので、断線が発
生しても、制御対象の温度を、所望の状態に近い状態に
制御できることになる。
According to the present invention, the detection output of the temperature detecting means in which the disconnection is detected is replaced with the average temperature or the detected temperature of another temperature detecting means arranged close to the control means. The temperature can be controlled to a state close to a desired state.

【0039】本発明のさらに他の実施態様においては、
前記温度検出手段が、赤外線カメラである。
In still another embodiment of the present invention,
The temperature detecting means is an infrared camera.

【0040】本発明によると、温度検出手段として赤外
線カメラを用いるので、非接触で温度を検出できるとと
もに、検出点を容易に変更できる。
According to the present invention, since an infrared camera is used as the temperature detecting means, the temperature can be detected in a non-contact manner and the detection point can be easily changed.

【0041】本発明の熱処理装置は、本発明の温度調節
器と、制御対象としての熱処理炉または熱処理盤と、該
熱処理炉または熱処理盤を加熱(または冷却)する複数
の加熱(または冷却)手段と、前記熱処理炉または熱処
理盤の温度を検出する複数の温度検出手段とを備えてい
る。
The heat treatment apparatus of the present invention comprises a temperature controller of the present invention, a heat treatment furnace or a heat treatment board as a control object, and a plurality of heating (or cooling) means for heating (or cooling) the heat treatment furnace or the heat treatment board. And a plurality of temperature detecting means for detecting the temperature of the heat treatment furnace or the heat treatment board.

【0042】本発明によると、本発明の温度調節器によ
って熱処理炉あるいは熱処理盤の温度制御を行うので、
干渉を低減した温度制御が可能となる。
According to the present invention, the temperature of the heat treatment furnace or the heat treatment board is controlled by the temperature controller of the present invention.
Temperature control with reduced interference becomes possible.

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】以下、図面によって本発明の実施
の形態について詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0044】図1は、本発明の一つの実施の形態に係る
温度調節器を用いた温度制御システムの概略構成図であ
る。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a temperature control system using a temperature controller according to one embodiment of the present invention.

【0045】この実施の形態の温度制御システムは、制
御対象3を加熱する複数のヒータ1 1〜1nと、複数の
ヒータ11〜1nに個別的に対応して制御対象3の温度
を検出する複数の温度センサ21〜2nと、これら温度
センサ21〜2nの検出出力に基づいて、各ヒータ11
1nを図示しない電磁開閉器などを介して操作して制御
対象3の温度を制御する本発明に係る温度調節器4とを
備えている。
The temperature control system of this embodiment is
A plurality of heaters 1 for heating the control target 3 1~ 1n and multiple
Heater 11Temperature of the controlled object 3 individually corresponding to .about.1n
Temperature sensors 2 for detecting temperature1~ 2n and these temperatures
Sensor 212n based on the detected outputs of1~
1n is operated and controlled via an electromagnetic switch (not shown)
A temperature controller 4 according to the present invention for controlling the temperature of the object 3;
Have.

【0046】制御対象3は、熱的に連続して干渉を生じ
るものであり、各ヒータ11〜1nと対応する各温度セ
ンサ21〜2nとがそれぞれ近接して配置されて複数の
ゾーンがそれぞれ形成されている。
The controlled object 3, which generates heat continuously to interference, a plurality of zones and each temperature sensor 2 1 to 2n is arranged close respectively corresponding to the heaters 1 1 1n are Each is formed.

【0047】この温度制御システムは、例えば、上述の
図38に示される熱酸化装置18に適用できるものであ
り、制御対象3を、熱処理炉としての反応管19とし、
第1〜第3のヒータ11〜13を、反応管19の周囲に分
割して配置された第1〜第3のヒータ211〜213
し、第1〜第3の温度センサ21〜23を、各ゾーンの温
度を検出する第1〜第3の温度センサ221〜223とし
て適用することができるものである。
This temperature control system can be applied to, for example, the thermal oxidation apparatus 18 shown in FIG. 38 described above, and the control target 3 is a reaction tube 19 as a heat treatment furnace.
The first to third heaters 1 1 to 1 3, by dividing the periphery of the reaction tube 19 and the first to third heaters 21 1 to 21 3 which is disposed, the first to third temperature sensors 2 1 the ~ 2 3, in which can be applied as the first to third temperature sensors 22 1 to 22 3 which detects the temperature of each zone.

【0048】以下、本発明の具体的な実施の形態の説明
に先立って、本発明の温度調節器の機能について詳細に
説明する。
Hereinafter, prior to the description of a specific embodiment of the present invention, the function of the temperature controller of the present invention will be described in detail.

【0049】図2は、図1の温度調節器4の機能ブロッ
ク図であり、この実施の形態の温度調節器4は、複数の
温度センサ21〜2nの検出温度の平均温度および検出
温度に基づく傾斜温度を後述のようにして算出する平均
温度・傾斜温度算出手段(以下「モード変換器」ともい
う)5と、この算出手段5で算出された平均温度または
各傾斜温度がそれぞれ入力される複数の温度制御手段と
してのPID制御手段61〜6nと、各PID制御手段
1〜6nからの操作信号(操作量)を後述のように所
定の配分比で加熱手段を構成する各ヒータ11〜1nに
配分する配分手段(以下「前置補償器」ともいう)7と
を備えている。平均温度・傾斜温度算出手段5、PID
制御手段61〜6nおよび配分手段7は、例えば、マイ
クロコンピュータによって構成される。
[0049] Figure 2 is a functional block diagram of the temperature controller 4 of Figure 1, the temperature controller 4 of this embodiment, the average temperature and the detected temperature of the temperature detected by the plurality of temperature sensors 2 1 to 2n Average temperature / inclination temperature calculating means (hereinafter also referred to as “mode converter”) 5 for calculating the inclination temperature based on the above-mentioned temperature, and the average temperature or each inclination temperature calculated by the calculation means 5 are input. each heater constituting the PID control means 6 1 ~6N as a plurality of temperature control means, the heating means at a predetermined distribution ratio as described below an operation signal from the PID control means 6 1 ~6n (manipulated variable) 1 Distribution means (hereinafter, also referred to as a "pre-compensator") 7 for distributing the data to 1 to 1n. Mean temperature / inclination temperature calculating means 5, PID
The control means 61 to 6n and the distribution means 7 are constituted by, for example, a microcomputer.

【0050】従来では、上述の図38に示されるよう
に、各ゾーン毎に温度を検出して対応するヒータを個別
に制御していたけれども、この実施の形態では、干渉を
なくすために、平均温度・傾斜温度算出手段5で算出さ
れる代表温度としての平均温度および複数の各傾斜温度
を制御量として温度制御を行うようにしている。
Conventionally, as shown in FIG. 38 described above, the temperature is detected for each zone and the corresponding heater is individually controlled. However, in this embodiment, in order to eliminate interference, Temperature control is performed using the average temperature as the representative temperature calculated by the temperature / inclination temperature calculation means 5 and the plurality of inclination temperatures as control amounts.

【0051】変換手段としての平均温度・傾斜温度算出
手段5は、複数の温度センサ21〜2nからの情報を、
一つの平均温度と複数の傾斜温度との情報に変換するも
のであり、その理由は、干渉がなく、独立で分かりやす
い情報にするためであり、例えば、次のような演算を行
うものである。
[0051] The average temperature-gradient temperature calculating means 5 as the conversion unit, information from a plurality of temperature sensors 2 1 to 2n,
This is converted into information of one average temperature and a plurality of gradient temperatures. The reason for this is to make the information independent and easy to understand without interference. For example, the following calculation is performed. .

【0052】すなわち、第1の温度センサ21の検出出
力をS1,第2の温度センサ22の検出出力をS2,…
第nの温度センサ2nの検出出力をSnとすると、下記
に示される平均温度Tav,第1の傾斜温度Tt1,第
2の傾斜温度Tt2,…第n−1の傾斜温度Ttn-1
算出する。
[0052] That is, the first temperature sensor 2 1 detection output S1, a second temperature sensor 2 second detection output S2, ...
Calculation When the detection output Sn of the temperature sensor 2n of the n, the average temperature Tav shown below, the first gradient temperature Tt1, the second gradient temperature Tt2, the gradient temperature Tt n-1 of ... the (n-1) I do.

【0053】 Tav=(S1+S2+…Sn)÷n Tt1=(S1+S2+…Sn-1)÷(n−1)−Sn Tt2=(S1+S2+…Sn-2)÷(n−2)−Sn-1 ・ ・ Ttn-1=S1−S2 ここで、Tavは、複数の温度センサ21〜2nの検出
温度の平均温度であり、傾斜温度Tt1は、複数の温度
センサ21〜2nを、温度センサ21〜2n-1と温度セン
サ2nとの二つに区分した場合の温度センサ21〜2n-1
の平均検出温度と温度センサ2nの検出温度との差であ
り、傾斜温度Tt2は、複数の温度センサ21〜2
n-1を、温度センサ21〜2n-2と温度センサ2n-1との二
つに区分した場合の温度センサ21〜2n-2の平均検出温
度と温度センサ2n-1の検出温度との差であり、以下同
様にして、傾斜温度Ttn-1は、温度センサ21と温度セ
ンサ2 2との検出温度の差である。
Tav = (S1 + S2 +... Sn) ÷ n Tt1 = (S1 + S2 +... Sn-1) ÷ (n−1) −Sn Tt2 = (S1 + S2 +... Sn-2) ÷ (n-2) -Sn-1 ・ ・ Ttn-1= S1−S2 where Tav is the number of temperature sensors 21~ 2n detection
The temperature is an average temperature, and the slope temperature Tt1 is a plurality of temperatures.
Sensor 2122n to the temperature sensor 21~ 2n-1And temperature sen
Temperature sensor 2 when divided into two1~ 2n-1
Is the difference between the average detected temperature and the detected temperature of the temperature sensor 2n.
The inclination temperature Tt2 is determined by a plurality of temperature sensors 21~ 2
n-1To the temperature sensor 21~ 2n-2And temperature sensor 2n-1And two
Temperature sensor 2 when divided into two1~ 2n-2Average detected temperature
Degree and temperature sensor 2n-1Is the difference from the detected temperature of
Thus, the slope temperature Ttn-1Is the temperature sensor 21And temperature
Sensor 2 TwoAnd the detected temperature difference.

【0054】以上の式をまとめて、モード変換行列Gm
と称する行列を用いて下記のように表すことができる。
Summarizing the above equations, the mode conversion matrix Gm
It can be expressed as follows using a matrix called.

【0055】[0055]

【数1】 (Equation 1)

【0056】T=Gm・S ただし、T=[Tav Tt1 Tt2 ……Ttn-1T S=[S1 S2 S3 ……SnT この実施の形態では、これら平均温度Tavと複数の傾
斜温度Tt1〜Ttn- 1とを制御量として温度制御を行
うものである。
[0056] T = Gm · S However, T = the [Tav Tt1 Tt2 ...... Tt n- 1] T S = [S1 S2 S3 ...... S n] T this embodiment, these average temperature Tav and a plurality of inclined The temperature is controlled using the temperatures Tt1 to Ttn - 1 as control amounts.

【0057】なお、傾斜温度は、この実施の形態に限ら
れるものではなく、例えば、下記のモード変換行列Gm
に示されるように隣り合う温度センサの検出温度の温度
差や複数の温度センサを二つのグループに区分して各グ
ループの平均検出温度の温度差などの種々の傾斜温度を
用いることができる。
The gradient temperature is not limited to this embodiment, but may be, for example, the following mode conversion matrix Gm:
As shown in (2), various gradient temperatures such as a temperature difference between detected temperatures of adjacent temperature sensors and a plurality of temperature sensors divided into two groups can be used.

【0058】[0058]

【数2】 (Equation 2)

【0059】また、傾斜温度は、複数の温度センサを大
きく二つのグループに区分した各グループの平均検出温
度の温度差、各グループをさらに二つに区分した各グル
ープの平均検出温度の温度差、さらに各グループを二つ
に区分した各グループの平均検出温度の温度差といった
ように、マクロな傾斜温度からミクロな傾斜温度までを
算出して用いるようにしてもよい。
The gradient temperature is defined as a temperature difference between the average detected temperatures of each group obtained by dividing a plurality of temperature sensors into two groups, a temperature difference between the average detected temperatures of each group obtained by further dividing each group into two groups, Further, a range from a macro gradient temperature to a micro gradient temperature may be calculated and used, such as a temperature difference between the average detected temperatures of each group obtained by dividing each group into two.

【0060】要するに、温度の傾斜を意味する情報と平
均の情報とに分離して制御できるようにすればよい。
In short, what is necessary is just to be able to separate and control the information indicating the temperature gradient and the average information.

【0061】第1のPID制御手段61は、平均温度・
傾斜温度算出手段5からの平均温度と目標平均温度の制
御偏差に基づいて、平均温度が目標平均温度になるよう
に操作信号を配分手段7に出力し、第2のPID制御手
段62は、平均温度・傾斜温度算出手段5からの第1の
傾斜温度と第1の目標傾斜温度との制御偏差に基づい
て、第1の傾斜温度が第1の目標傾斜温度になるように
操作信号を配分手段7に出力し、第3のPID制御手段
3は、平均温度・傾斜温度算出手段5からの第2の傾
斜温度と第2の目標傾斜温度との制御偏差に基づいて、
第2の傾斜温度が第2の目標傾斜温度になるように操作
信号を配分手段7に出力し、以下同様にして、第nのP
ID制御手段6nは、平均温度・傾斜温度算出手段5か
らの第n−1の傾斜温度と第n−1の目標傾斜温度との
制御偏差に基づいて、第n−1の傾斜温度が第n−1の
目標傾斜温度になるように操作信号を配分手段7に出力
する。
[0061] The first PID control means 6 1, the average temperature and
Based on the control deviation of the average temperature and the target average temperature from gradient temperature calculating means 5, and outputs an operation signal so that the average temperature of the target average temperature distribution unit 7, the second PID controller 6 2, An operation signal is distributed based on a control deviation between the first slope temperature and the first target slope temperature from the average temperature / slope temperature calculation means 5 so that the first slope temperature becomes the first target slope temperature. outputs to the means 7, a third PID controller 6 3 based on the control deviation between the second gradient temperature and a second target gradient temperature from the average temperature and gradient temperature calculating means 5,
An operation signal is output to the distributing means 7 so that the second inclination temperature becomes the second target inclination temperature, and so on.
The ID control means 6n determines the (n-1) th slope temperature based on the control deviation between the (n-1) th slope temperature and the (n-1) th target slope temperature from the average temperature / slope temperature calculation means 5. An operation signal is output to the distribution unit 7 so that the target inclination temperature becomes −1.

【0062】すなわち、第1のPID制御手段61は、
平均温度を制御し、第2〜第nの各PID制御手段62
〜6nは、第1〜第n−1の傾斜温度をそれぞれ制御す
るものである。
That is, the first PID control means 6 1
The average temperature is controlled, and each of the second to n-th PID control means 6 2
6 to 6n are for controlling the first to (n-1) -th gradient temperatures, respectively.

【0063】次に配分手段7について説明する。Next, the distribution means 7 will be described.

【0064】この配分手段7は、各PID制御手段61
〜6nからの操作信号(操作量)を、各ヒータ11〜1n
に配分するのであるが、その際に、各PID制御手段6
1〜6nそれぞれによる平均温度または各傾斜温度の制
御が、他のPID制御手段6 1〜6nそれぞれによる平
均温度または傾斜温度の制御に与える干渉をなくすよう
に配分するものである。
The distribution means 7 is provided for each PID control means 61
6n from each heater 11~ 1n
The PID control means 6
1Control of average temperature or slope temperature by each
The other PID control means 6 1~ 6n each flat
Eliminate interference with control of average or ramp temperature
It is to be distributed to.

【0065】例えば、第1のPID制御手段61の操作
信号によって平均温度を変化させる場合に、その操作信
号によって傾斜温度が変化せず、また、第2のPID制
御手段62の操作信号によって第1の傾斜温度を変化さ
せる場合に、その操作信号によって平均温度および他の
傾斜温度が変化せず、同様に、各PID制御手段の操作
信号によって他のPID制御手段による制御が影響され
ないように配分するのである。
[0065] For example, in the case of changing the average temperature by the first operational signal of the PID control means 6 1, without gradient temperature is changed by the operation signal and by a second operation signal PID control means 6 2 When the first gradient temperature is changed, the average temperature and other gradient temperatures are not changed by the operation signal, and similarly, the control by the other PID control units is not affected by the operation signal of each PID control unit. It distributes.

【0066】この配分手段7による配分について、さら
に詳細に説明する。
The distribution by the distribution means 7 will be described in more detail.

【0067】ここで、分かり易くするために、n=2、
すなわち、ゾーンが2つであって、第1,第2のヒータ
1,12、第1、第2の温度センサ21,22、平均温度
を制御する第1のPID制御手段61および両温度セン
サ21,22の検出温度の差である傾斜温度を制御する第
2のPID制御手段62を備える場合に適用して図3に
基づいて説明する。
Here, for simplicity, n = 2,
That is, there are two zones, and the first and second heaters 1 1 and 1 2 , the first and second temperature sensors 2 1 and 2 2 , and the first PID control means 6 1 for controlling the average temperature. FIG. 3 shows a case in which second PID control means 62 for controlling the gradient temperature, which is the difference between the temperatures detected by both temperature sensors 2 1 and 2 2 , is provided.

【0068】この図3は、上述の図41,図42の従来
例で説明した2入力2出力の干渉のある制御対象27に
適用した例であり、図2に対応する部分には、同一の参
照符号を付す。
FIG. 3 shows an example in which the present invention is applied to the control target 27 having the two-input and two-output interference described in the conventional example of FIG. 41 and FIG. 42, and the portions corresponding to FIG. Reference numerals are assigned.

【0069】平均温度・傾斜温度検出手段5は、第1,
第2の温度センサ21,22の検出出力に相当する制御対
象3からのフィードバック量PV1,PV2を、図4に
示されるように加算器8で加算して減衰器9で1/2に
減衰して平均温度Tavを出力する一方、両温度センサ
1,22の検出出力に相当するフィードバック量PV
1,PV2を減算器10で減算して傾斜温度Ttを出力
するものである。
The average temperature / inclination temperature detecting means 5 comprises:
The feedback amounts PV1 and PV2 from the control target 3 corresponding to the detection outputs of the second temperature sensors 2 1 and 2 2 are added by the adder 8 as shown in FIG. while attenuation and outputs the average temperature Tav, feedback variable PV corresponding to detection outputs of the temperature sensors 2 1, 2 2
1 and PV2 are subtracted by the subtractor 10 to output the gradient temperature Tt.

【0070】第1のPID制御手段61は、平均温度・
傾斜温度算出手段5からの平均温度Tavと目標平均温
度の制御偏差に基づいて、平均温度が目標平均温度にな
るように操作信号(操作量)Havを配分手段7に出力
し、第2のPID制御手段6 2は、平均温度・傾斜温度
算出手段5からの傾斜温度Ttと目標傾斜温度との制御
偏差に基づいて、傾斜温度が目標傾斜温度になるように
操作信号(操作量)Htを配分手段7に出力する。
First PID control means 61Is the average temperature
Average temperature Tav from tilt temperature calculating means 5 and target average temperature
The average temperature reaches the target average temperature based on the
Output the operation signal (operation amount) Hav to the distribution means 7
And the second PID control means 6 TwoIs the average temperature / gradient temperature
Control of slope temperature Tt and target slope temperature from calculation means 5
Based on the deviation, the slope temperature will be the target slope temperature.
An operation signal (operation amount) Ht is output to the distribution unit 7.

【0071】配分手段7は、各PID制御手段61,62
の操作信号(操作量)Hav,Htを以下のような配分
比で各ヒータ11,12に配分する。
The distribution means 7 is composed of the PID control means 6 1 , 6 2
Operation signal (operation amount) Hav, the heaters in the allocation ratio as follows Ht 1 1, 1 2 is distributed to.

【0072】すなわち、図5は、図3のシステムの制御
系のブロック線図である。平均温度を制御する第1のP
ID制御手段61から与えられる操作量Havを、配分
手段7で干渉をなくす、すなわち、非干渉化するための
係数である非干渉化係数(配分比)k1,k2で第1,第
2のヒータ11,12にそれぞれ配分するとともに、第2
のPID制御手段62から与えられる操作量Htを、非
干渉化係数(配分比)k3,k4で第1,第2のヒータ1
1,12にそれぞれ配分し、これによって、各ヒータ
1,12に熱量H1,H2がそれぞれ与えられるとする。
FIG. 5 is a block diagram of a control system of the system shown in FIG. The first P controlling the average temperature
An operation amount Hav given from the ID controller 61, eliminating the interference in the allocation means 7, i.e., non-interference coefficient which is a coefficient for non-interacting (distribution ratio) k 1, first with k 2, the 2 of the heater 1 1, 1 with 2 respectively distributed to the second
PID control means an operation amount Ht given from 6 2, non-interacting factor (distribution ratio) k 3, k 4 in the first, second heater 1
1, 1 2 in allocated respectively, whereby each heater 1 1, 1 2 to the amount of heat H 1, H 2 is to be given, respectively.

【0073】また、第1のヒータ11に与えられた熱量
1は、伝達係数(干渉係数)l1で第1の温度センサ2
1に伝わる一方、伝達係数(干渉係数)l2で第2の温度
センサ22に伝わり、同様に、第2のヒータ12に与えら
れた熱量H2は、伝達係数(干渉係数)l3で第1の温度
センサ21に伝わる一方、伝達係数(干渉係数)l4で第
2の温度センサ22に伝わるとする。
The amount of heat H 1 given to the first heater 11 is determined by the transfer coefficient (interference coefficient) l 1 and the first temperature sensor 2.
While transmitted to 1, the second transmitted to the temperature sensor 2 2 by the transfer factor (interference coefficient) l 2, similarly, the amount of heat H 2 given to the second heater 1 2 transfer coefficient (interference coefficient) l 3 in the other hand transmitted to the first temperature sensor 2 1, and transmitted to the transfer coefficient (interference coefficient) l temperature sensor 2 2 second at 4.

【0074】そして、第1の温度センサ21で検出され
た検出温度T1と第2の温度センサ2 2で検出された検出
温度T2とから平均温度Tavおよび傾斜温度Ttが算
出されて各PID制御手段61,62に入力されるという
制御ループが構成されている。
Then, the first temperature sensor 21Detected by
Detected temperature T1And the second temperature sensor 2 TwoDetected by
Temperature TTwoThe average temperature Tav and the slope temperature Tt are calculated from
Issued and each PID control means 61, 6TwoIs input to
A control loop is configured.

【0075】以上のことから平均温度Tavは、次のよ
うに示される。
From the above, the average temperature Tav is expressed as follows.

【0076】 Tav=(T1+T2)/2 ={(l1・H1+l3・H2)+(l2・H1+l4・H2)}/2 ={(l1+l2)H1+(l3+l4)H2}/2 ={(l1+l2)(k1・Hav+k3・Ht) +(l3+l4)(k2・Hav+k4・Ht)}/2 =〔{(l1+l2)k1+(l3+l4)k2}Hav +{(l1+l2)k3+(l3+l4)k4}Ht〕/2 ここで、平均温度Tavは、平均温度の操作量Havの
みの関数で、傾斜温度の操作量Htの影響をなくすよう
に、すなわち、非干渉化を図るために、Htの項を0と
する。
Tav = (T 1 + T 2 ) / 2 = {(l 1 · H 1 + l 3 · H 2 ) + (l 2 · H 1 + l 4 · H 2 )} / 2 = {(l 1 + l 2 ) H 1 + (l 3 + l 4 ) H 2 } / 2 = {(l 1 + l 2 ) (k 1 · Hav + k 3 · Ht) + (l 3 + l 4 ) (k 2 · Hav + k 4 · Ht)} / 2 = [{(l 1 + l 2 ) k 1 + (l 3 + l 4 ) k 2 } Hav + {(l 1 + l 2 ) k 3 + (l 3 + l 4 ) k 4 } Ht] / 2 The average temperature Tav is a function of only the manipulated variable Hav of the average temperature, and the term of Ht is set to 0 so as to eliminate the influence of the manipulated variable Ht of the gradient temperature, that is, to eliminate interference.

【0077】 すなわち、(l1+l2)・k3+(l3+l4)・k4=0 したがって、k4=−{(l1+l2)/(l3+l4)}
3となる。
That is, (l 1 + l 2 ) · k 3 + (l 3 + l 4 ) · k 4 = 0 Therefore, k 4 = − {(l 1 + l 2 ) / (l 3 + l 4 )}.
a k 3.

【0078】同様に、傾斜温度Ttは、次のように示さ
れる。
Similarly, the gradient temperature Tt is expressed as follows.

【0079】 Tt=T1−T2 =(l1・H1+l3・H2)−(l2・H1+l4・H2) =(l1−l2)H1+(l3−l4)H2 =(l1−l2)(k1・Hav+k3・Ht) +(l3−l4)(k2・Hav+k4・Ht) ={(l1−l2)k1+(l3−l4)k2}Hav +{(l1−l2)k3+(l3−l4)k4}Ht ここで、傾斜温度Ttは、傾斜温度の操作量Htのみの
関数で、平均温度の操作量Havの影響をなくすよう
に、すなわち、非干渉化を図るために、Havの項を0
とする。
Tt = T 1 −T 2 = (l 1 · H 1 + l 3 · H 2 )-(l 2 · H 1 + l 4 · H 2 ) = (l 1 -l 2 ) H 1 + (l 3 −l 4 ) H 2 = (l 1 −l 2 ) (k 1 .Hav + k 3 .Ht) + (l 3 −l 4 ) (k 2 .Hav + k 4 .Ht) = {(l 1 −l 2 ) k 1 + (l 3 -l 4) k 2} Hav + {(l 1 -l 2) k 3 + (l 3 -l 4) k 4} Ht where gradient temperature Tt is the gradient temperature operation amount Ht In order to eliminate the influence of the manipulated variable Hav of the average temperature by using only the function, that is, to reduce the interference, the Hav term is set to 0.
And

【0080】 すなわち、(l1−l2)k1+(l3−l4)k2=0 したがって、k2=−{(l1−l2)/(l3−l4)}
1となる。
That is, (l 1 −l 2 ) k 1 + (l 3 −l 4 ) k 2 = 0 Therefore, k 2 = − {(l 1 −l 2 ) / (l 3 −l 4 )}
k 1 to become.

【0081】以上のことから傾斜温度に影響を与えずに
平均温度を制御し、また、平均温度に影響を与えずに傾
斜温度を制御する、すなわち、平均温度と傾斜温度との
干渉をなくした非干渉制御を行うためには、非干渉化係
数(配分比)k1〜k4で配分すればよく、この非干渉化
係数(配分比)k1〜k4を算出するためには、第1のヒ
ータ11の熱量が第1,第2の温度センサ21,22に伝
わる伝達係数(干渉係数)l1,l2および第2のヒータ
2の熱量が第1,第2の温度センサ21,22に伝わる
伝達係数(干渉係数)l3,l4を知る必要がある。
From the above, the average temperature is controlled without affecting the gradient temperature, and the gradient temperature is controlled without affecting the average temperature, that is, the interference between the average temperature and the gradient temperature is eliminated. to perform decoupling control, the non-interference coefficients may be apportioned (distribution ratio) k 1 to k 4, in order to calculate the non-interacting factor (distribution ratio) k 1 to k 4 are the heater 1 1 of heat is first 1, second temperature sensors 2 1, 2 2 to the transmitted transfer coefficient (interference coefficient) l 1, l 2 and the second heat quantity of the heater 1 2 first, the second It is necessary to know the transfer coefficients (interference coefficients) l 3 and l 4 transmitted to the temperature sensors 2 1 and 2 2 .

【0082】なお、非干渉化係数(配分比)k1〜k
4は、k1とk2、k3とk4との比率がそれぞれ分かれ
ば、PID制御のゲインによって対応できるので、絶対
値は必ずしも必要でない。
The decoupling coefficients (distribution ratios) k 1 to k
4 can be handled by the gain of PID control if the ratio between k 1 and k 2 and the ratio between k 3 and k 4 are known, so the absolute value is not necessarily required.

【0083】伝達係数(干渉係数)l1〜l4は、次のよ
うにして求めることができる。すなわち、ヒータを一つ
だけ変動させて他のヒータは、一定値に固定、例えば、
オンのままあるいはオフのままとし、ヒータの変化量に
対する各温度センサの変化量の比率を伝達係数とするの
である。
The transfer coefficients (interference coefficients) l 1 to l 4 can be obtained as follows. That is, only one heater is changed and the other heaters are fixed at a constant value, for example,
The ratio of the change amount of each temperature sensor to the change amount of the heater is used as the transfer coefficient while the switch is kept on or off.

【0084】例えば、第2のヒータ22をオフのままの
状態で、第1のヒータ11を、ある温度振幅で変動させ
たときに、第1,第2の温度センサ21,22の検出温度
にどの程度の温度振幅の変動が生じるかによって伝達係
数l1,l2を計測することができ、例えば、ヒータを温
度振幅1で変動させたきに、温度センサの温度振幅が1
0であれば、伝達係数は、10(=10/1)となる。
[0084] For example, in the state of the second heater 2 2 off, first heater 1 1, with variation at a certain temperature amplitude, the first temperature sensor 2 1 second, 2 2 The transfer coefficients l 1 and l 2 can be measured depending on how much the temperature amplitude fluctuates in the detected temperature. For example, when the heater fluctuates at the temperature amplitude 1, the temperature amplitude of the temperature sensor becomes 1
If 0, the transfer coefficient is 10 (= 10/1).

【0085】ここで、図3の配分手段7における非干渉
化係数(配分比)を用いた配分についてさらに具体的に
説明する。制御対象27の特性は、上述の図42に示さ
れており、この特性から伝達係数は、l1=1,l2
0.9,l3=0.9,l4=1である。
Here, the distribution using the decoupling coefficient (distribution ratio) in the distribution means 7 of FIG. 3 will be described more specifically. The characteristics of the control target 27 are shown in FIG. 42 described above, and from this characteristic, the transfer coefficients are l 1 = 1, l 2 =
0.9, l 3 = 0.9, l 4 = 1.

【0086】したがって、上述の非干渉化係数の式に代
入すると、 k4=−{(l1+l2)/(l3+l4)}k3 =−{(1+0.9)/(0.9+1)}k3 =−k3 また、k2=−{(l1−l2)/(l3−l4)}k1 =−{(1−0.9)/(0.9−1)}k1 =k1 となる。
Therefore, when substituting into the above equation of the decoupling coefficient, k 4 = − {(l 1 + l 2 ) / (l 3 + l 4 )} k 3 = − {(1 + 0.9) / (0.9. 9 + 1)} k 3 = −k 3 and k 2 = − {(l 1 −l 2 ) / (l 3 −l 4 )} k 1 = − {(1−0.9) / (0.9− 1)} k 1 = k 1 .

【0087】そこで、仮に各ヒータに配分される熱量の
合計が、Havと等しくなるように、すなわち、k1
2=1となるように設計し、分かり易さのために、k3
=1という条件を加える。
Therefore, the total amount of heat distributed to each heater is assumed to be equal to Hav, that is, k 1 +
k 2 = 1, and for simplicity, k 3
= 1 is added.

【0088】これによって、 k2=k1=1/2 また、k4=−k3=−1 となり、配分比(非干渉化係数)が決定される。As a result, k 2 = k 1 = 1/2 and k 4 = −k 3 = −1, and the distribution ratio (decoupling coefficient) is determined.

【0089】つまり、図5に示されるように、平均温度
の操作量Havは、1/2ずつ各ヒータ11,12に配分
し、傾斜温度の操作量Htは、第1のヒータ11には、
そのまま、第2のヒータ12には、符号を変えて配分す
ればよい。
[0089] That is, as shown in FIG. 5, the operation amount Hav average temperature, 1/2 by the heaters 1 1, 1 2 allocated to the operation amount Ht of gradient temperature, the first heater 1 1 In
As it is, the second heater 1 2, may be distributed by changing the code.

【0090】ここで、配分比(非干渉化係数)は、次の
ようにして求めることもできる。
Here, the distribution ratio (decoupling coefficient) can also be obtained as follows.

【0091】すなわち、上述のモード変換行列Gmと上
述の伝達係数(干渉係数)の行列Pとから配分比(非干
渉化係数)の行列(以下「前置補償行列」ともいう)G
cは、以下のように逆行列として求めることもできる。
That is, from the mode conversion matrix Gm and the transfer coefficient (interference coefficient) matrix P, a distribution ratio (decoupling coefficient) matrix (hereinafter also referred to as "pre-compensation matrix") G
c can also be obtained as an inverse matrix as follows.

【0092】Gc=(Gm・P)-1 この実施の形態に適用すると、制御対象のある時間の特
性である伝達係数(干渉係数)の行列Pを、
Gc = (Gm · P) −1 When applied to this embodiment, a matrix P of a transfer coefficient (interference coefficient) which is a characteristic of a controlled object at a certain time is expressed by

【0093】[0093]

【数3】 (Equation 3)

【0094】とすると、配分比(非干渉化係数)の行列
である前置補償行列Gcは、
Then, the pre-compensation matrix Gc, which is a matrix of the distribution ratio (decoupling coefficient), is

【0095】[0095]

【数4】 (Equation 4)

【0096】確かめとして、Gm・P・Gc=1となる
かどうかを計算する。
As a check, it is calculated whether or not Gm · P · Gc = 1.

【0097】[0097]

【数5】 (Equation 5)

【0098】なお、この実施の形態では、配分比(非干
渉化係数)を、伝達係数を用いて算出したけれども、本
発明の他の実施の形態として、伝達係数に代えて、周波
数特性も表す伝達関数を用いて算出するようにしてもよ
い。
In this embodiment, the distribution ratio (decoupling coefficient) is calculated using the transfer coefficient. However, as another embodiment of the present invention, instead of the transfer coefficient, a frequency characteristic is also expressed. You may make it calculate using a transfer function.

【0099】図3のシステムでは、配分手段7は、図6
に示されるように、平均温度の操作信号(操作量)Ha
vは、各減衰器11,12でそれぞれ1/2に減衰して
加算器13および減算器14にそれぞれ配分され、傾斜
温度の操作信号(操作量)Htは、加算器13および減
算器14にそれぞれ配分され、加算器13の出力H1
第1のヒータ11に、減算器14の出力H2が第2のヒー
タ12に与えられる。
In the system shown in FIG. 3, the distribution means 7
As shown in the figure, the average temperature operation signal (operation amount) Ha
v is attenuated by 減 衰 in each of the attenuators 11 and 12, and distributed to the adder 13 and the subtractor 14, respectively. The operation signal (operation amount) Ht of the gradient temperature is supplied to the adder 13 and the subtractor 14. are respectively allocated, the heater 1 1 output H 1 is the first adder 13, the output of H 2 subtracter 14 is applied to the second heater 1 2.

【0100】この配分手段7によれば、平均温度の操作
量Havによって平均温度を変化させる場合には、各ヒ
ータ11,12に操作量が等しく配分されるので、傾斜温
度に影響を与えることなく、すなわち、干渉することな
く、平均温度のみを変化させることができる。また、傾
斜温度の操作量Htによって傾斜温度を変化させる場合
には、一方のヒータ11には、その操作量が1倍で与え
られる一方、他方のヒータ12には、−1倍で与えられ
るので、両ヒータに与える総熱量を変化させることな
く、すなわち、平均温度に影響を与えることなく、傾斜
温度のみを変化させることができる。
[0100] According to the allocation means 7, in the case of changing the average temperature by the operation amount Hav average temperature, since the operation amount is distributed equally to each heater 1 1, 1 2, influence the gradient temperature It is possible to change only the average temperature without, that is, without interference. Further, in the case of changing the gradient temperature by the operation amount Ht slope temperature is one of the heater 1 1, while the operation amount is given in 1x, to the other heater 1 2, given by -1 times Therefore, only the gradient temperature can be changed without changing the total amount of heat applied to both heaters, that is, without affecting the average temperature.

【0101】図7は、図3のシステムにおいて、第1の
PID制御手段61でオートチューニングを行った場合
の平均温度・傾斜温度算出手段5からの平均温度Tav
(破線)、第1のPID制御手段61からの平均温度の
操作量Hav(実線)、平均温度・傾斜温度算出手段5
からの傾斜温度Tt(二点鎖線)、第2のPID制御手
段62からの傾斜温度の操作量Ht(一点鎖線)をスコ
ープに表示した波形を示しており、平均温度の操作量H
avがオンオフするリミットサイクルが生じており、平
均温度Tavの周期と振幅とを使ってPID制御のパラ
メータを決定することができる。なお、平均温度Ta
v、傾斜温度Tt、平均温度の操作量Hav、傾斜温度
の操作量Htが、上述の図40,図43の従来例のPV
1、PV2、MV1、MV2にそれぞれ対応する。
FIG. 7 shows the average temperature Tav from the average temperature / inclination temperature calculation means 5 when the first PID control means 61 performs auto-tuning in the system of FIG.
(Broken line), the manipulated variable Hav of the average temperature from the first PID control means 61 (solid line), the average temperature / inclination temperature calculation means 5
And the operation amount Ht (single-dot chain line) of the inclination temperature from the second PID control means 62 is shown on the scope, and the operation amount H of the average temperature is shown.
There is a limit cycle in which av is turned on and off, and parameters of PID control can be determined using the cycle and amplitude of the average temperature Tav. The average temperature Ta
v, the slope temperature Tt, the manipulated variable Hav of the average temperature, and the manipulated variable Ht of the slope temperature, the PV of the conventional example shown in FIGS.
1, PV2, MV1, and MV2.

【0102】なお、第1のPID制御手段61のPID
制御のパラメータが決定された後には、そのパラメータ
を設定し、次は、傾斜温度を制御する第2のPID制御
手段62のオートチューニングを行ってPID制御のパ
ラメータを決定する。
The PID of the first PID control means 6 1
After the control parameters are determined, the parameters are set, and then the PID control parameters are determined by performing automatic tuning of the second PID control means 62 for controlling the tilt temperature.

【0103】このように、平均温度と傾斜温度とを制御
量として制御することにより、干渉のない制御が可能と
なり、PID制御のパラメータを決定するためのオート
チューニングが可能となり、最適な制御パラメータを設
定して所望の制御特性を得ることができる。
As described above, by controlling the average temperature and the gradient temperature as control amounts, it becomes possible to perform control without interference, to perform auto-tuning for determining the parameters of the PID control, and to determine the optimal control parameters. By setting, desired control characteristics can be obtained.

【0104】このようにしてPID制御のパラメータが
設定された後の通常の制御では、平均温度が目標平均温
度になるように、傾斜温度が目標傾斜温度になるように
制御が行われる。
In the normal control after the parameters of the PID control are set as described above, control is performed so that the average temperature becomes the target average temperature and the gradient temperature becomes the target gradient temperature.

【0105】次に、この実施の形態と従来例とのシミュ
レーションの結果を以下に説明する。このシミュレーシ
ョンでは、以下のような制御対象のモデリングを行っ
た。すなわち、熱干渉系の最も簡単な例として、図8に
示すように2組のヒータ11,12と温度センサ21,22
と、その間を熱伝導体50でつないだ熱処理装置を考え
る。制御目的は、2点の温度を任意の設定温度で均一化
することである。図9に制御対象の電気的な等価回路を
示す。R1,R2は、温度センサから周囲の空気への熱抵
抗、C1,C2は、温度センサ近傍の熱容量である。
Next, the results of simulation of this embodiment and the conventional example will be described below. In this simulation, modeling of the control target as described below was performed. That is, as the simplest example of the thermal interference system, the heater 1 1 two sets of 8, 1 2 and the temperature sensor 2 1, 2 2
And a heat treatment apparatus in which a heat conductor 50 is connected between them. The control purpose is to equalize the temperatures at the two points at an arbitrary set temperature. FIG. 9 shows an electrical equivalent circuit of the control target. R 1 and R 2 are the thermal resistance from the temperature sensor to the surrounding air, and C 1 and C 2 are the heat capacities near the temperature sensor.

【0106】制御対象の入力は、2つのヒータ熱量であ
り、ヒータ11の熱量p1の一部は熱伝導体50を伝わっ
て、熱抵抗R3で温度センサ22の温度θ2に干渉し、ヒ
ータ12の熱量p2の一部は、同様に熱抵抗R3で温度セ
ンサ21の温度θ1に干渉する。また、熱量p2の一部の
熱エネルギーは、熱抵抗R4で熱処理装置が固定されて
いる機械装置本体に熱伝導する。ただし、機械装置本体
の熱容量は、非常に大きいので、周囲温度と一致すると
近似した。
[0106] input of the control object is a two heaters heat, a portion of the heat p 1 of the heater 1 1 transmitted a heat conductor 50, the interference temperature theta 2 of the temperature sensor 2 2 thermal resistance R 3 and, a portion of the heat p 2 of the heater 1 2 is likewise interfere with the thermal resistance R 3 on the temperature theta 1 of the temperature sensor 2 1. A part of the thermal energy of the heat p 2 is conducted to the machine body heat treatment apparatus in thermal resistance R 4 is fixed. However, since the heat capacity of the machine body was very large, it was approximated that the heat capacity coincided with the ambient temperature.

【0107】制御対象の等価回路のパラメータは、R1
=R2=10[℃/W]、R3=1[℃/W]、R4=0.
2[℃/W]、C1=C2=10[J/℃]とした。外乱
は、100Wのステップ状とし、従来例とこの実施の形
態と同じ条件で印加した。
The parameter of the equivalent circuit to be controlled is R 1
= R 2 = 10 [° C./W], R 3 = 1 [° C./W], R 4 = 0.
2 [° C./W] and C 1 = C 2 = 10 [J / ° C.]. The disturbance was in the form of a step of 100 W, and was applied under the same conditions as in the conventional example and this embodiment.

【0108】下記の表1のパラメータによる従来のPI
D制御の応答波形を図10に、下記の表2のパラメータ
によるこの実施の形態の応答波形を、図11に示す。
The conventional PI using the parameters shown in Table 1 below
FIG. 10 shows the response waveform of the D control, and FIG. 11 shows the response waveform of this embodiment according to the parameters shown in Table 2 below.

【0109】[0109]

【表1】 [Table 1]

【0110】[0110]

【表2】 [Table 2]

【0111】図10,図11を比較すると、従来の制御
方式で2°Cの温度差が発生していたものが、この実施
の形態では、2つのセンサ間の温度差を0.8°Cまで
改善していることが分かる。
When comparing FIG. 10 and FIG. 11, a temperature difference of 2 ° C. occurs in the conventional control method. In this embodiment, the temperature difference between the two sensors is 0.8 ° C. It can be seen that it has improved up to.

【0112】このような特性の差を生み出せる理由は、
この実施の形態では、傾斜温度と平均温度で独立にPI
Dパラメータを設定できる点にある。この例では、表2
に示すように比例ゲインKpに差をつけ平均温度よりも
傾斜温度の収束を優先するように、傾斜温度制御の比例
ゲインKpを平均温度制御の比例ゲインKpよりも大き
な値に設定した。その結果、簡単なPID制御のパラメ
ータの設定であるにも関わらず、高精度な温度均一化を
期待できるものである。
The reason why such a difference in characteristics can be produced is as follows.
In this embodiment, the PI and the average temperature are independent of each other.
The point is that the D parameter can be set. In this example, Table 2
The proportional gain Kp of the gradient temperature control is set to a value larger than the proportional gain Kp of the average temperature control so as to give a difference to the proportional gain Kp and give priority to the convergence of the gradient temperature over the average temperature as shown in FIG. As a result, high-precision temperature uniformity can be expected despite simple PID control parameter settings.

【0113】さらに、この実施の形態と従来例との目標
値応答および外乱応答の比較結果を、図12〜図15に
示す。なお、ここでは、CHR(Chien, Hrones and R
eswick)の調整則の目標値応答オーバーシュート無しを
平均温度制御に、外乱応答オーバーシュート20%を傾
斜温度制御に使用した。
FIGS. 12 to 15 show comparison results of the target value response and the disturbance response between this embodiment and the conventional example. Here, CHR (Chien, Hrones and R
No overshooting of the target value response of Eswick) was used for average temperature control, and 20% of disturbance response overshoot was used for gradient temperature control.

【0114】図12および図13が、この実施の形態の
目標値応答および外乱応答の波形であり、図14および
図15が、従来例の目標値応答および外乱応答の波形を
示している。
FIGS. 12 and 13 show the waveforms of the target value response and the disturbance response of this embodiment, and FIGS. 14 and 15 show the waveforms of the target value response and the disturbance response of the conventional example.

【0115】図14の従来例の目標値応答では、整定時
間も29秒と長く、オーバーシュートも認められたけれ
ども、この実施の形態の目標値応答では、図12に示さ
れるように整定時間も9秒と短く、オーバーシュートも
認められなかった。
In the target value response of the conventional example of FIG. 14, the settling time is as long as 29 seconds, and overshoot is recognized. However, in the target value response of this embodiment, as shown in FIG. It was as short as 9 seconds and no overshoot was observed.

【0116】また、図15の従来例の外乱応答では、整
定時間も32秒と長く、オーバーシュートもやや認めら
れたのに対して、この実施の形態の外乱応答では、図1
3に示されるように、整定時間も6秒と短く、オーバー
シュートも認められなかった。
Further, in the disturbance response of the conventional example shown in FIG. 15, the settling time was as long as 32 seconds, and overshoot was slightly recognized. On the other hand, in the disturbance response of this embodiment, FIG.
As shown in FIG. 3, the settling time was as short as 6 seconds, and no overshoot was observed.

【0117】すなわち、この実施の形態では、平均温度
制御は、弱くて遅い制御を、傾斜温度制御は、強くて速
い制御を行ったので、目標値応答および外乱応答のいず
れの場合も、オーバーシュートがなく整定時間も短く満
足できるものとなった。
That is, in this embodiment, the average temperature control performs weak and slow control, and the gradient temperature control performs strong and fast control. Therefore, in both the target value response and the disturbance response, the overshoot occurs. The settling time was short and satisfactory.

【0118】上述の例では、簡単にするために、n=2
の場合について説明したけれども、ゾーンが3つの場
合、すなわち、ヒータ、温度センサおよびPID制御手
段が3つのn=3の場合にも同様に適用できるものであ
る。
In the above example, for simplicity, n = 2
However, the present invention can be similarly applied to the case where the number of zones is three, that is, the case where the number of heaters, temperature sensors and PID control means is three (n = 3).

【0119】すなわち、上述の図5に対応する図16の
ブロック線図に示されるように、第1〜第3のヒータ1
1〜13と、各ヒータ11〜13に個別的に対応する第1〜
第3の温度センサ21〜23とが、第1〜第3の各ゾーン
にそれぞれ配置されており、第1のゾーンと第2のゾー
ンとが隣接し、第2のゾーンと第3のゾーンとが隣接し
ているとし、簡単化のために、隣接するゾーン間でのみ
干渉があるとし、第1のヒータ11から第2の温度セン
サ22への伝達係数(干渉係数)をl1、第2のヒータ1
2から第1,第3の温度センサ21,23への伝達係数
(干渉係数)をl2,l3、第3のヒータ13から第2の
温度センサ22への伝達係数(干渉係数)をl4とし、第
1のヒータ11から第1の温度センサ21といった相対す
る伝達係数(干渉係数)は、1.0とする。
That is, as shown in the block diagram of FIG. 16 corresponding to FIG.
A 1 to 1 3, first to the corresponding individually to each of the heater 1 1 to 1 3
The third temperature sensors 21 to 23 are respectively disposed in the first to third zones, the first zone and the second zone are adjacent to each other, and the second zone and the third zone are arranged. the zone and are adjacent, for simplicity, assume that only the interference between adjacent zones, transfer coefficient from the first heater 1 1 to the second temperature sensor 2 2 (interference coefficient) l 1 , the second heater 1
2 first, third temperature sensor 2 1, transfer factor to 2 3 (interference coefficient) l 2, l 3, transfer coefficient from the third heater 1 3 to the second temperature sensor 2 2 (interference the coefficient) and l 4, opposite transfer coefficient from the first heater 1 1 such first temperature sensors 2 1 (interference coefficient) is 1.0.

【0120】また、干渉をなくすための非干渉化係数
(配分比)について、平均温度を制御する第1のPID
制御手段61の操作量Havを第2,第3のヒータ12
3に配分するための非干渉化係数(配分比)をk1,k
2、第1の傾斜温度Tt1を制御する第2のPID制御手
段62の操作量Ht1を第1,第3のヒータ11,13に配
分するための非干渉化係数(配分比)をk3,k4、第2
の傾斜温度Tt2を制御する第3のPID制御手段63
操作量Ht2を第1,第2のヒータ11,12に配分する
ための非干渉化係数(配分比)をk5,k6とし、第1の
PID制御手段61から第1のヒータ11といった相対す
る非干渉化係数は1.0とする。なお、この例では、第
1の傾斜温度Tt1は、第2,第3の温度センサ22
3の検出温度T2,T3の平均の検出温度と第1の温度
センサ21の検出温度T1との差としており、また、第2
の傾斜温度Tt2は、第2の温度センサ22の検出温度T
2と第3の温度センサ23の検出温度T3との差としてい
る。
A first PID for controlling an average temperature for a decoupling coefficient (allocation ratio) for eliminating interference.
Control means 6 first operation amount Hav second, third heater 1 2,
K 1 the non-interacting factor (distribution ratio) for distributing to 1 3, k
2, non-interference coefficients for distributing the operation amount Ht 1 second PID control means 6 2 for controlling the first gradient temperature Tt 1 in first, third heater 1 1, 1 3 (distribution ratio ) To k 3 and k 4 , the second
The third PID control means 6 3 operation amount Ht2 the first, second heater 1 1, 1 decoupling factor to allocate 2 to the (distribution ratio) k 5 for controlling the gradient temperature Tt 2, and k 6, facing the non-interference coefficients from the first PID control means 6 1 like the first heater 1 1 to 1.0. Note that, in this example, the first inclination temperature Tt1 is equal to the second and third temperature sensors 2 2 ,
2 3 average detected temperature of the detected temperature T 2, T 3 and has a difference between the first and the detected temperature T 1 of the temperature sensor 2 1, and the second
Gradient temperature Tt 2 of the second temperature sensor 2 2 detected temperature T
2 and the difference between the detected temperature T 3 of the third temperature sensor 23.

【0121】このとき、平均温度Tavは、次のように
示される。
At this time, the average temperature Tav is shown as follows.

【0122】 Tav=(T1+T2+T3)/3 ={(H1+l2・H2)+(l1・H1+H2+l4・H3) +(l3・H2+H3)}/3 ={(1+l1)H1+(1+l2+l3)H2+(1+l4)H3}/3 ={(1+l1)(Hav+k3・Ht1+k5・Ht2) +(1+l2+l3)(k1・Hav+Ht1+k6・Ht2) +(1+l4)(k2・Hav+k4・Ht1+Ht2)}/3 =〔{(1+l1)+(1+l2+l3)k1+(1+l4)k2}Hav +{(1+l1)k3+(1+l2+l3)+(1+l4)k4}Ht1 +{(1+l1)k5+(1+l2+l3)k6+(1+l4)}Ht2〕/3 ここで、平均温度Tavは、平均温度の操作量Havの
みの関数で、傾斜温度の操作量Ht1,Ht2の操作量の
影響をなくすように、すなわち、非干渉化を図るため
に、Ht1,Ht2の項を0とする。
Tav = (T 1 + T 2 + T 3 ) / 3 = {(H 1 + l 2 · H 2 ) + (l 1 · H 1 + H 2 + l 4 · H 3 ) + (l 3 · H 2 + H 3) )} / 3 = {(1 + l 1 ) H 1 + (1 + l 2 + l 3 ) H 2 + (1 + l 4 ) H 3 } / 3 = {(1 + l 1 ) (Hav + k 3 · Ht 1 + k 5 · Ht 2 ) + (1 + l 2 + l 3 ) (k 1 · Hav + Ht 1 + k 6 · Ht 2 ) + (1 + l 4 ) (k 2 · Hav + k 4 · Ht 1 + Ht 2 )} / 3 = [{(1 + l 1 ) + (1 + l 2 + l 3 ) k 1 + (1 + l 4 ) k 2 } Hav + {(1 + l 1 ) k 3 + (1 + l 2 + l 3 ) + (1 + l 4 ) k 4 } Ht 1 + {(1 + l 1 ) k 5 + (1 + l 2) + l 3) k 6 + ( 1 + l 4)} Ht 2 ] / 3, where the average temperature Tav is a function of only the operation amount Hav average temperature, the operation of the gradient temperature amounts Ht 1, Ht 2 To eliminate the influence of the manipulated variable, i.e., in order to non-interference, and 0 to the section Ht 1, Ht 2.

【0123】すなわち、(1+l1)k3+(1+l2
3)+(1+l4)k4=0 (1+l1)k5+(1+l2+l3)k6+(1+l4)=
0 となる。
That is, (1 + l 1 ) k 3 + (1 + l 2 +
l 3) + (1 + l 4) k 4 = 0 (1 + l 1) k 5 + (1 + l 2 + l 3) k 6 + (1 + l 4) =
It becomes 0.

【0124】これを以下のように簡略化する。This will be simplified as follows.

【0125】 la+lb・k3+lc・k4=0 …… ld+le・k5+lf・k6=0 …… 第1の傾斜温度Tt1についても同様にして、第1の傾
斜温度の操作量Ht1のみの関数で、平均温度の操作量
Havおよび第2の傾斜温度の操作量Ht2の影響を受
けないという条件を適用して、以下のような同様の方程
式が得られる。
[0125] In the same manner as described la + lb · k 3 + lc · k 4 = 0 ...... ld + le · k 5 + lf · k 6 = 0 ...... first gradient temperature Tt 1, the operation amount of the first gradient temperature Ht 1 By applying the condition that the operation amount Hav of the average temperature and the operation amount Ht2 of the second gradient temperature are not affected by only the function, the following equation can be obtained.

【0126】 lg+lh・k1+li・k2=0 …… lj+lk・k5+ll・k6=0 …… また、第2の傾斜温度Tt2についても同様に、以下の
方程式が得られる。
Lg + lh · k 1 + li · k 2 = 0... Lj + l k · k 5 + l l · k 6 = 0 Also, the following equation is similarly obtained for the second gradient temperature Tt 2 .

【0127】 lm+ln・k1+lo・k2=0 …… lp+lq・k3+lr・k4=0 …… 伝達係数l1〜l4、したがって、la〜lrは、n=2
の場合と同様にして求められるので、非干渉化係数k1
〜k6を未知数とする上記〜の6つ方程式が得られ
ることになり、これら方程式を解くことにより、配分手
段で配分するための非干渉化係数(配分比)k1〜k6
求まることになる。
Lm + ln · k 1 + lo · k 2 = 0... Lp + lq · k 3 + lr · k 4 = 0... Transfer coefficients l 1 to l 4 , and therefore la to lr, n = 2
Since it is determined in the same manner as in the non-interacting factor k 1
As a result, the following six equations, in which the unknowns are set as k 6 , are obtained, and by solving these equations, the decoupling coefficients (allocation ratios) k 1 to k 6 to be allocated by the allocation unit are obtained. become.

【0128】例えば、行列式で求めるとすれば、以下の
ようになる。
For example, if it is determined by a determinant, the following is obtained.

【0129】[0129]

【数6】 (Equation 6)

【0130】[0130]

【数7】 (Equation 7)

【0131】以上のようにして、本発明は、n=3以上
の制御系にも同様に適用することができるものである。
As described above, the present invention can be similarly applied to a control system with n = 3 or more.

【0132】なお、配分比(非干渉化係数)の行列であ
る前置補償行列Gcは、上述のように、モード変換行列
Gmと伝達係数(干渉係数)の行列Pとから求めること
もでき、第1のPID制御手段61から第1のヒータ11
といった相対する非干渉化係数も含めて求めることがで
きる。ここで、制御対象のある時間の特性である伝達係
数(干渉係数)の行列Pを、
The pre-compensation matrix Gc, which is a matrix of the distribution ratio (decoupling coefficient), can also be obtained from the mode conversion matrix Gm and the matrix P of the transfer coefficient (interference coefficient), as described above. the first PID controller 6 1 first heater 1 1
Can be obtained including the opposite decoupling coefficient. Here, a matrix P of a transfer coefficient (interference coefficient) which is a characteristic of the control target at a certain time is represented by

【0133】[0133]

【数8】 (Equation 8)

【0134】仮に、l1=l2=l3=l4=0.9と
すると、
Assuming that l1 = l2 = l3 = l4 = 0.9,

【0135】[0135]

【数9】 (Equation 9)

【0136】前置補償行列Gcは、The pre-compensation matrix Gc is

【0137】[0137]

【数10】 (Equation 10)

【0138】確かめとして、Gm・P・Gc=1となる
かどうかを計算する。
As a check, it is calculated whether or not Gm · P · Gc = 1.

【0139】[0139]

【数11】 [Equation 11]

【0140】上述の説明では、各PID制御手段は、平
均温度が目標平均温度になるように、あるいは、傾斜温
度が目標傾斜温度になるようにそれぞれ制御するもので
あり、目標平均温度および目標傾斜温度は、ユーザが設
定するのであるが、従来では、各ch毎に目標温度を設
定していたユーザにとっては、目標平均温度や目標傾斜
温度の設定は理解しにくいものである。
In the above description, each PID control means controls the average temperature to the target average temperature or the gradient temperature to the target gradient temperature, respectively. The temperature is set by the user, but it is difficult for a user who has conventionally set the target temperature for each channel to set the target average temperature and the target inclination temperature.

【0141】そこで、図17に示されるように、各ch
毎の目標温度SPから目標平均温度および目標傾斜温度
を演算するモード変換器5’を設けてもよい。なお、こ
の図21において、上述の図3に対応する部分には、同
一の参照符号を付している。このモード変換器5’は、
制御対象27からのフィードバック量である各chの温
度センサの検出温度から平均温度と傾斜温度とを算出す
るモード変換器5と同じ構成である。
Therefore, as shown in FIG.
A mode converter 5 'for calculating a target average temperature and a target inclination temperature from each target temperature SP may be provided. Note that, in FIG. 21, the portions corresponding to FIG. 3 described above are denoted by the same reference numerals. This mode converter 5 '
The configuration is the same as that of the mode converter 5 that calculates the average temperature and the inclination temperature from the detected temperatures of the temperature sensors of the respective channels, which are the feedback amounts from the control target 27.

【0142】このようにモード変換器5’を追加するこ
とによって、ユーザは、平均温度や傾斜温度を考慮する
ことなく、従来と同様に各ch毎に目標温度SPを設定
すればよい。
As described above, by adding the mode converter 5 ', the user can set the target temperature SP for each channel in the same manner as in the related art without considering the average temperature and the gradient temperature.

【0143】さらに、図18に示されるように、制御対
象27からのフィードバック量である各chの温度セン
サの検出温度と目標温度SPとの温度偏差を求め、この
各ch毎の温度偏差から制御偏差である平均温度偏差お
よび傾斜温度偏差を演算するモード変換器5’’を設け
てもよい。この構成によれば、ユーザは、平均温度や傾
斜温度を考慮することなく、従来と同様に各chの目標
温度を設定できる一方、モード変換器5’’を一つにす
ることができ、メモリ容量の削減と処理の簡素化を図る
ことができる。
Further, as shown in FIG. 18, the temperature deviation between the temperature detected by the temperature sensor of each channel and the target temperature SP, which is the feedback amount from the control object 27, is obtained, and the control is performed based on the temperature deviation for each channel. A mode converter 5 ″ for calculating the average temperature deviation and the inclination temperature deviation which are deviations may be provided. According to this configuration, the user can set the target temperature of each channel in the same manner as in the related art without considering the average temperature and the gradient temperature, and can reduce the number of the mode converters 5 ″ to one. The capacity can be reduced and the processing can be simplified.

【0144】すなわち、上述のモード変換器5,5’
は、複数の温度センサからの検出温度を、平均温度およ
び傾斜温度に変換するものであったのに対して、この実
施の形態のモード変換器5’’は、複数の温度センサか
らの検出温度と目標温度との温度偏差を、検出された平
均温度と目標平均温度との偏差である平均温度偏差に変
換するとともに、検出された傾斜温度と目標傾斜温度と
の偏差である傾斜温度偏差に変換するものである。
That is, the above-mentioned mode converters 5, 5 '
Converts the detected temperatures from the plurality of temperature sensors into an average temperature and a gradient temperature, whereas the mode converter 5 ″ according to the present embodiment uses the detected temperatures from the plurality of temperature sensors. Is converted into a mean temperature deviation, which is a difference between the detected average temperature and the target average temperature, and is converted into a slope temperature deviation, which is a difference between the detected slope temperature and the target slope temperature. Is what you do.

【0145】つまり、上述の例では、検出温度を、平均
温度および傾斜温度に変換した後に制御偏差を求めるの
に対して、この例では、検出温度と目標温度との温度偏
差を求め、その温度偏差を、制御偏差である平均温度偏
差および傾斜温度偏差に変換するものである。
That is, in the above example, the detected temperature is converted into the average temperature and the gradient temperature, and then the control deviation is obtained. In this example, the temperature deviation between the detected temperature and the target temperature is obtained, and the temperature deviation is obtained. The deviation is converted into an average temperature deviation and a gradient temperature deviation which are control deviations.

【0146】以上のような本発明の温度調節器の機能の
説明を終えて、以下に本発明の具体的な実施の形態につ
いて説明する。
After the description of the function of the temperature controller of the present invention as described above, specific embodiments of the present invention will be described below.

【0147】図19は、本発明の一つの実施の形態に係
る温度調節器を備える温度制御システムの構成図であ
り、この実施の形態の温度調節器は、図18の温度調節
器と同じ機能を有するものであり、平均温度および傾斜
温度に基づく非干渉化制御を行うものである。
FIG. 19 is a configuration diagram of a temperature control system including a temperature controller according to one embodiment of the present invention. The temperature controller of this embodiment has the same function as the temperature controller of FIG. And performs decoupling control based on the average temperature and the gradient temperature.

【0148】すなわち、この実施の形態の温度調節器
は、図18におけるモード変換器5’’、第1,第2の
PID制御手段61,62および前置補償器(配分手段)
7を、加算器801,802および第1〜第4のPID制
御手段61’〜64’に置き換えることによって構成され
るものである。
That is, the temperature controller according to the present embodiment comprises a mode converter 5 ″, first and second PID control means 6 1 and 6 2 and a pre-compensator (distribution means) in FIG.
7, is constituted by replacing the adder 80 1, 80 2 and the first to fourth PID control means 6 1 '6 4'.

【0149】図18におけるモード変換器5’’、第
1,第2のPID制御手段61,62および前置補償器
(配分手段)7における処理は、モード変換器5’’対
応するモード変換行列Gmと、第1,第2のPID制御
手段61,62に対応する行列GPI Dと、前置補償器7に
対応する前置補償行列Gcとを用いて、Gc×GPID×
Gmで表され、これを、図19に示される加算器8
1,802および第1〜第4のPID制御手段61’〜
4’に置き換えることができ、次のように表される。
The processing in the mode converter 5 ″, the first and second PID control means 6 1 and 6 2 and the pre-compensator (distribution means) 7 in FIG. using the transformation matrix Gm, first, a matrix G PI D corresponding to the second PID control means 6 1, 6 2, and a Gc predistorter matrix corresponding to the predistorter 7, Gc × G PID ×
Gm, which is added to the adder 8 shown in FIG.
0 1, 80 2 and the first to fourth PID control means 6 1 '-
6 4 ′ and can be expressed as follows:

【0150】[0150]

【数12】 (Equation 12)

【0151】モード変換行列Gmおよび前置補償行列G
cは、上述のようにして求めることができ、また、図1
8の第1,第2のPID制御手段61,62のPIDパラ
メータもオートチューニングによって求めることができ
るので、上述の行列式を解けば、第1〜第4のPID制
御手段61’〜64’の各PIDパラメータを求めること
ができ、これによって、図18の温度調節器のモード変
換器5’’、第1,第2のPID制御手段61,62およ
び前置補償器(配分手段)7を、加算器801,802
よび第1〜第4のPID制御手段61’〜64’を用いて
実現できることになり、平均温度および傾斜温度に基づ
く制御が可能となり、干渉を低減できることになる。
The mode conversion matrix Gm and the pre-compensation matrix G
c can be obtained as described above, and FIG.
Since the PID parameters of the first and second PID control means 6 1 and 6 2 can also be obtained by auto-tuning, by solving the above determinant, the first to fourth PID control means 6 1 ′ to Each of the PID parameters 6 4 ′ can be obtained, whereby the mode converter 5 ″, the first and second PID control means 6 1 , 6 2, and the pre-compensator (FIG. 18) are obtained. allocation means) 7, will be be implemented using adders 80 1, 80 2 and the first to fourth PID control means 6 1 '6 4' enables control based on the average temperature and the gradient temperature, The interference can be reduced.

【0152】したがって、図20に示される本発明の温
度調節器において、オペレータが上述の行列式に基づい
て、第1〜第4のPID制御手段61’〜64’のPID
パラメータを算出してそれを設定すればよい。
Therefore, in the temperature controller of the present invention shown in FIG. 20, the operator can control the PIDs of the first to fourth PID control means 6 1 ′ to 6 4 ′ based on the above determinant.
A parameter may be calculated and set.

【0153】本発明によれば、PID制御手段の数は増
えるけれども、モード変換器5’’および前置補償器7
が不要となる。
According to the present invention, although the number of PID control means is increased, the mode converter 5 ″ and the pre-compensator 7
Becomes unnecessary.

【0154】なお、この図20において、第1,第4の
PID制御手段61’,64’は、第1,第2の温度セン
サからの検出温度PV1,PV2に対応する温度偏差に
基づいて、対応する第1,第2のヒータに操作信号をそ
れぞれ出力する各チャネルに対応した従来と同様のPI
D制御手段であるのに対して、第2のPID制御手段6
2’は、第2の温度センサからの検出温度PV2に対応
する温度偏差に基づいて、第1のヒータに操作信号を出
力するものであり、第3のPID制御手段63’は、第
1の温度センサからの検出温度PV1に対応する温度偏
差に基づいて、第2のヒータに操作信号を出力するもの
である。すなわち、第2のPID制御手段62’は、第
4のPID制御手段64’による制御が、第1のPID
制御手段6 1’の制御に与える影響をなくすまたは小さ
くするように動作し、第3のPID制御手段63’は、
第1のPID制御手段61’による制御が、第4のPI
D制御手段64’の制御に与える影響をなくすまたは小
さくするように動作するものであり、非干渉化制御手段
として動作する。
Note that in FIG. 20, the first and fourth
PID control means 61’, 6Four′ Is the first and second temperature sensors.
Temperature deviation corresponding to the detected temperatures PV1 and PV2
Based on this, an operation signal is sent to the corresponding first and second heaters.
The same PI as before corresponding to each output channel
D control means, whereas the second PID control means 6
Two'Corresponds to the detected temperature PV2 from the second temperature sensor
Operation signal to the first heater based on the temperature deviation
The third PID control means 6Three
Temperature deviation corresponding to the detected temperature PV1 from the first temperature sensor.
Outputs an operation signal to the second heater based on the difference
It is. That is, the second PID control means 6Two
4 PID control means 6Four′ Controls the first PID
Control means 6 1’Control
The third PID control means 6Three
First PID control means 61′ Controls the fourth PI
D control means 6Four’Control
The decoupling control means.
Works as

【0155】本発明は、図20のような入出力が複数の
多点の温度調節器に限らず、単点温度制御の温度調節器
の複数を組み合わせて構成してもよい。
The present invention is not limited to a temperature controller having a plurality of input / output points as shown in FIG. 20, but may be constituted by combining a plurality of temperature controllers for single-point temperature control.

【0156】図21は、かかる単点制御の温度調節器8
1〜814を4台組み合わせた例を示しており、その機
能は、図20の温度調節器と同じである。なお、第1,
第2のPID制御手段61’,62’の操作量を加算する
加算器801および第3,第4のPID制御手段63’,
4’の操作量を加算する加算器802は、第1〜第4の
温度調節器811〜814、例えば、第1,第4の温度調
節器811,814に内蔵する構成としてもよいのは勿論
である。
FIG. 21 shows a temperature controller 8 of such a single-point control.
1 1-81 shows an example of 4 combined to four, its function is the same as the temperature regulator of FIG. 20. In addition, the first,
The second PID control means 6 1 ', 6 2' of the operation amount adding adders 80 1 and the third, fourth PID control means 6 3 ',
6 4 adder 80 2 adds the operation amount of 'the first through fourth temperature controller 81 1-81 4, for example, configured to be incorporated in the first, fourth temperature controller 81 1, 81 4 Of course, it may be.

【0157】このように単点制御の温度調節器811
814を組み合わせて構成することにより、安価に実現
できる。
As described above, the temperature controllers 81 1 to 81 1 of the single- point control are used.
By forming a combination of 81 4, it can be realized inexpensively.

【0158】図22は、本発明の他の実施の形態の構成
図であり、図20に対応する部分には、同一の参照符号
を付す。
FIG. 22 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention, and portions corresponding to FIG. 20 are denoted by the same reference numerals.

【0159】この実施の形態では、オペレータが、モー
ド変換行列Gm、前置補償行列Gcおよび図18の第
1,第2のPID制御手段61,62のPIDパラメータ
である比例ゲインkp、積分時定数Ti、微分時定数T
Dを設定することにより、計算手段82によって自動的
に第1〜第4のPID制御手段61’〜64’のPIDパ
ラメータが演算されて設定されるものであり、オペレー
タが面倒な計算やPIDパラメータの設定をする必要が
ない。
In the present embodiment, the operator operates the mode conversion matrix Gm, the pre-compensation matrix Gc, and the proportional gain kp, which is the PID parameter of the first and second PID control means 6 1 and 6 2 in FIG. Time constant Ti, differential time constant T
By setting D , the calculating means 82 automatically calculates and sets the PID parameters of the first to fourth PID control means 6 1 ′ to 6 4 ′. There is no need to set PID parameters.

【0160】この実施の形態では、2チャネルの温度制
御に対して、4つのPID制御手段61’〜64’を設け
た構成としたけれども、少なくとも一つPID制御手段
を設ける構成、すなわち、PID制御手段を3つとして
もある程度の効果を奏することができるものである。
In this embodiment, four PID control means 6 1 ′ to 6 4 ′ are provided for two-channel temperature control. However, at least one PID control means is provided. Even if three PID control means are used, a certain effect can be obtained.

【0161】例えば、非干渉化のための二つのPID制
御手段62’,63’のPIDパラメータを算出した場合
に、一方のゲインが大きく、他方のゲインがほとんど0
であるときには、他方のPID制御手段を省略して図2
3に示されるように3つのPID制御手段62’,
3’,64’で構成してもよい。
For example, when the PID parameters of two PID control means 6 2 ′ and 6 3 ′ for decoupling are calculated, one gain is large and the other gain is almost 0.
, The other PID control means is omitted and FIG.
As shown in FIG. 3, three PID control means 6 2 ′,
6 3 ′ and 6 4 ′.

【0162】上述の実施の形態では、2チャネルの場合
について説明したけれども、本発明は、3チャネル以上
も同様に構成できるものであり、例えば、3チャネルの
場合には、図24に示されるように、加算器801〜8
3および9つの第1〜第9のPID制御手段61’〜6
9’で構成することができる。
Although the above embodiment has been described with reference to the case of two channels, the present invention can be similarly configured for three or more channels. For example, in the case of three channels, as shown in FIG. And adders 80 1 to 8
0 3 and 9 of the first to ninth PID control means 6 1 '6
9 'can be composed.

【0163】この場合の各PID制御手段61’〜69
のPIDパラメータは、上述の図18と同様に、3チャ
ネルの場合のモード変換器5’’、第1〜第3のPID
制御手段61〜63および前置補償器7で構成したときの
モード変換行列Gm、第1〜第3のPID制御手段61
〜63に対応する行列GPIDおよび前置補償行列Gcとを
用いて算出される。
In this case, each of the PID control means 6 1 ′ to 6 9
Are the mode converter 5 ″ for the case of three channels and the first to third PIDs, as in FIG.
Mode conversion matrix Gm when configured by the control unit 61 through 3 and the predistorter 7, first to third PID control means 6 1
It is calculated using a matrix G PID and precompensation matrix Gc corresponding to 6 3.

【0164】この図24においては、第2のPID制御
手段62’は、第2の温度センサに対応する第2のチャ
ネルの制御が、第1の温度センサに対応する第1のチャ
ネルの制御に与える影響をなくす又は小さくするように
動作し、第3のPID制御手段63’は、第3の温度セ
ンサに対応する第3のチャネルの制御が、第1のチャネ
ルに与える影響をなくす又は小さくするように動作する
ものであり、また、第4のPID制御手段64’は、第
1のチャネルの制御が、第2のチャネルの制御に与える
影響をなくす又は小さくするように動作し、第6のPI
D制御手段66’は、第3のチャネルの制御が、第2の
チャネルの制御に与える影響をなくす又は小さくするよ
うに動作し、さらに、第7のPID制御手段67’は、
第1のチャネルの制御が、第3のチャネルの制御に与え
る影響をなくす又は小さくするように動作し、第8のP
ID制御手段68’は、第2のチャネルの制御が、第3
のチャネルの制御に与える影響をなくす又は小さくする
ように動作するものである。
In FIG. 24, the second PID control means 6 2 ′ controls the second channel corresponding to the second temperature sensor by controlling the first channel corresponding to the first temperature sensor. The third PID control means 6 3 ′ operates to eliminate the influence of the control of the third channel corresponding to the third temperature sensor on the first channel. And the fourth PID control means 6 4 ′ operates to eliminate or reduce the influence of the control of the first channel on the control of the second channel, 6th PI
The D control means 6 6 ′ operates to eliminate or reduce the influence of the control of the third channel on the control of the second channel, and further, the seventh PID control means 6 7
The control of the first channel operates to eliminate or reduce the effect on the control of the third channel, and the eighth P
ID control unit 6 8 ', the control of the second channel, the third
In order to eliminate or reduce the influence on the control of the channel.

【0165】図25は、本発明の他の実施の形態の要部
のブロック図である。例えば、熱処理装置において、ウ
ェハの熱処理を行っている場合に、温度センサからの検
出信号線が断線したような場合には、それを直ちに検出
してその影響を可及的に低減した制御を行えるように
し、これによって、不良品の発生を抑制することが望ま
れる。
FIG. 25 is a block diagram of a main part of another embodiment of the present invention. For example, in a heat treatment apparatus, if a detection signal line from a temperature sensor is disconnected while performing a heat treatment on a wafer, it can be detected immediately and control can be performed with the effect reduced as much as possible. Thus, it is desired to suppress the occurrence of defective products.

【0166】そこで、この実施の形態では、温度センサ
の断線を検出してそれを補償するセンサ断補償付きモー
ド変換器5aを備えており、このセンサ断補償付きモー
ド変換器5aは、上述のモード変換器5に加えて、3つ
の温度センサからの検出信号線の断線を検出する断線検
出手段83と、断線が検出された温度センサの検出出力
を、温度センサからの検出温度の平均温度に置き換える
置換手段84とを備えている。
Therefore, in this embodiment, there is provided a mode converter with sensor disconnection compensation 5a for detecting disconnection of the temperature sensor and compensating for the disconnection. The mode converter with sensor disconnection compensation 5a has the above-mentioned mode converter. In addition to the converter 5, a disconnection detecting means 83 for detecting disconnection of the detection signal lines from the three temperature sensors, and a detection output of the temperature sensor in which the disconnection is detected is replaced with an average temperature detected by the temperature sensors. Replacement means 84.

【0167】なお、温度センサからの検出信号線の断線
を検出してそれを補償するための構成は、この実施の形
態のようにセンサ断補償付きモード変換器5aとしてモ
ード変換器5に設けるのではなく、モード変換器5の外
部に別に設けてもよいのは勿論である。
The configuration for detecting and compensating for the disconnection of the detection signal line from the temperature sensor is provided in the mode converter 5 as the mode converter 5a with sensor disconnection compensation as in this embodiment. However, it is needless to say that a separate device may be provided outside the mode converter 5.

【0168】断線検出手段83は、モード変換器5から
の平均温度と第1〜第3の各温度センサからの検出温度
PV1〜PV3とをそれぞれ比較して、その差が予め定
めた閾値を越えたときには、断線であるとして平均温度
を出力する第1〜第3の比較器851〜853を備え、置
換手段84は、各比較器851〜853の出力に応答して
温度センサの出力を、比較器851〜853からの平均温
度に切り替えて出力する第1〜第3の切り替え器861
〜863を備えている。
The disconnection detecting means 83 compares the average temperature from the mode converter 5 with the detected temperatures PV1 to PV3 from the first to third temperature sensors, respectively, and if the difference exceeds a predetermined threshold value. when the is provided with a first to third comparators 85 1 to 85 3 which outputs an average temperature of a disconnection, substitution means 84, the temperature sensor in response to the output of the comparators 85 1 to 85 3 First to third switches 86 1 that switch the output to the average temperature from comparators 85 1 to 85 3 and output the average temperature.
It has a to 86 3.

【0169】この図25においては、第2の温度センサ
からの検出信号線が断線し、第2の比較器852でそれ
が検出されて平均温度が第2の切り替え器862に出力
され、第2の切り替え器862は、第2の温度センサの
出力PV2に代えてモード変換器5で算出された平均温
度を、置換温度PVxとしてモード変換器5に出力する
ものである。
In FIG. 25, the detection signal line from the second temperature sensor is broken, the signal is detected by the second comparator 852, and the average temperature is output to the second switch 862. the second switch 86 2, the average temperature calculated in the mode converter 5 instead of the output PV2 of the second temperature sensor, and outputs the mode converter 5 as the replacement temperature PVx.

【0170】モード変換器5は、第1〜第3の比較器8
1〜853の出力に応答して、断線が検出された温度セ
ンサに対応する置換された平均温度を用いることなく、
断線していない温度センサからの検出温度のみで平均温
度を算出するようにしてもよいし、置換された平均温度
を用いて算出してもよい。なお、傾斜温度は、置換され
た平均温度を用いて算出する。
The mode converter 5 includes first to third comparators 8
5 1-85 3 in response to an output, without using the substituted average temperature corresponding to the temperature sensor disconnection is detected,
The average temperature may be calculated only from the detected temperature from the temperature sensor that is not disconnected, or may be calculated using the replaced average temperature. Note that the gradient temperature is calculated using the replaced average temperature.

【0171】図26は、本発明の他の実施の形態の図2
5に対応する図であり、対応する部分には、同一の参照
符号を付す。
FIG. 26 shows another embodiment of the present invention.
5 is a diagram corresponding to FIG. 5, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals.

【0172】上述の実施の形態では、断線が検出された
温度センサの出力を、比較器851〜853を介して与え
られる平均温度で置換したのに対して、この実施の形態
では、置換手段84は、各温度センサの近接位置に配置
されている複数の温度センサからの検出温度の平均を算
出する近接点平均算出回路871〜87nを複数備えて
おり、断線が検出されたときには、その断線した温度セ
ンサに対応する近接点平均算出回路871〜87nで算
出された複数の近接点の検出温度の平均温度を置き換え
て出力するようにしている。
In the above-described embodiment, the output of the temperature sensor in which the disconnection is detected is replaced with the average temperature given through comparators 85 1 to 85 3. In this embodiment, the replacement is performed. The means 84 includes a plurality of proximity point average calculation circuits 87 1 to 87 n for calculating the average of the detected temperatures from the plurality of temperature sensors disposed in the vicinity of each temperature sensor. When a disconnection is detected, The average temperature of the detected temperatures of the plurality of proximity points calculated by the proximity point average calculation circuits 87 1 to 87 n corresponding to the disconnected temperature sensors is replaced and output.

【0173】近接位置に配置されている複数の温度セン
サとしては、例えば、或る温度センサに対して、その両
隣(両側)に配置されている二つの温度センサである。
As the plurality of temperature sensors arranged in the proximity position, for example, there are two temperature sensors arranged on both sides (on both sides) of a certain temperature sensor.

【0174】図27は、本発明のさらに他の実施の形態
の制御システムの構成図であり、5aは、上述の図25
または図26のセンサ断補償付きモード変換器5aに対
応する。
FIG. 27 is a block diagram of a control system according to still another embodiment of the present invention.
Alternatively, it corresponds to the mode converter 5a with sensor disconnection compensation of FIG.

【0175】この実施の形態では、上述のようにして温
度センサの断線を検出して検出出力を置換したときに
は、各PID制御手段61〜63のPIDパラメータを修
正するものである。
[0175] In this embodiment, when replacing the detection output by detecting the disconnection of the temperature sensor as described above is to modify the PID parameters of the PID control means 61 through 3.

【0176】すなわち、断線した温度センサの検出出力
を、他の近接した温度センサの検出温度などで置換した
場合には、断線した本来の温度センサよりも熱伝導の距
離が長くなるために、無駄時間が大きくなり、ハンチン
グが発生する虞れがあり、そこで、この実施の形態で
は、PIDパラメータ修正器88を設け、このPIDパ
ラメータ修正器88によって、断線が検出されて温度セ
ンサの検出出力を置換した場合には、各PID制御手段
1〜63のPIDパラメータを修正して比例ゲインを弱
く、あるいは、積分時間および微分時間を長くするので
ある。なお、比例ゲイン、積分時間および微分時間のす
べてを修正してもよいし、いずれか一つを修正してもよ
い。
That is, when the detection output of the disconnected temperature sensor is replaced with the detection temperature of another adjacent temperature sensor, the distance of heat conduction becomes longer than that of the original disconnected temperature sensor, so that there is no waste. In this embodiment, a PID parameter corrector 88 is provided, and the PID parameter corrector 88 detects a disconnection and replaces the detection output of the temperature sensor. when the weaker the proportional gain to modify the PID parameters of the PID control means 61 through 3, or is to increase the integration time and derivative time. Note that all of the proportional gain, the integration time, and the differentiation time may be corrected, or any one of them may be corrected.

【0177】図28は、本発明の他の実施の形態の図2
7に対応する図であり、対応する部分には、同一の参照
符号を付す。
FIG. 28 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
7 is a diagram corresponding to FIG. 7, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals.

【0178】上述の実施の形態では、断線が検出されて
温度センサの検出出力を置換した場合には、各PID制
御手段61〜63のPIDパラメータを修正したのに対し
て、この実施の形態では、各PID制御手段61〜63
らの操作信号を切り替える操作信号切り替え器89を設
けており、この操作信号切り替え器89によって断線が
検出された温度センサに対応するヒータに対する操作信
号を、前記ヒータに近接するヒータに対する操作信号に
切り替えるものである。
[0178] In the above-described embodiment, when the disconnection is to replace the detection output of the detecting temperature sensor, whereas modified the PID parameters of the PID control means 61 through 3, in this embodiment in the mode, the PID control means 6 1 are replaced with an operation signal switch 89 for switching the operation signal from the 6 3, an operation signal to the heater corresponding to the temperature sensor disconnection is detected by the operation signal switch 89 , For switching to an operation signal for a heater close to the heater.

【0179】図29は、本発明のさらに他の実施の形態
のセンサ断補償付きモード変換器5aの構成図であり、
この実施の形態では、モード変換器5は、第1〜第3の
温度センサの検出温度PV1〜PV3を、平均温度と、
第1の温度センサの検出温度PV1と第2の温度センサ
の検出温度PV2とに基づく第1の傾斜温度と、第2の
温度センサの検出温度PV2と第3の温度センサの検出
温度PV3とに基づく第2の傾斜温度とに変換するもの
である。
FIG. 29 is a configuration diagram of a mode converter 5a with sensor disconnection compensation according to still another embodiment of the present invention.
In this embodiment, the mode converter 5 calculates the detected temperatures PV1 to PV3 of the first to third temperature sensors as an average temperature,
The first gradient temperature based on the detected temperature PV1 of the first temperature sensor and the detected temperature PV2 of the second temperature sensor, the detected temperature PV2 of the second temperature sensor, and the detected temperature PV3 of the third temperature sensor. And a second gradient temperature.

【0180】この実施の形態では、温度センサの一つが
断線すると、傾斜温度が大きく変化することを利用して
断線を検出するものである。
In this embodiment, when one of the temperature sensors is disconnected, the disconnection is detected by utilizing the fact that the inclination temperature greatly changes.

【0181】この実施の形態の断線検出手段83は、第
1,第2の傾斜温度と閾値とをそれぞれ比較する第1,
第2の比較器901,902と、各比較器901,902
出力が与えられる第1〜第3のゲート回路911〜913
とを備えており、第1の温度センサが断線すると、第1
の傾斜温度が大きく変化して閾値を越えて第1の比較器
901の出力がハイレベルとなって第1のゲート回路9
1が検出出力を与え、第2の温度センサが断線する
と、第1,第2の傾斜温度が大きく変化して閾値を越え
て第1,第2の比較器901,902の出力が共ににハイ
レベルとなって第2のゲート回路912が検出出力を与
え、また、第3の温度センサが断線すると、第2の傾斜
温度が大きく変化して閾値を越えて第2の比較器902
の出力がハイレベルとなって第3のゲート回路913
検出出力を与えるのである。
The disconnection detecting means 83 of this embodiment compares the first and second gradient temperatures with a threshold value.
Second comparator 90 1, 90 2 and, the comparators 90 1, 90 2 first to third output of the given gate circuits 91 1 to 91 3
When the first temperature sensor is disconnected, the first
The output of the comparator 90 1 first exceeds the threshold gradient temperature greatly changes in becomes the high level first gate circuit 9
1 1 gives the detection output, the second temperature sensor is broken, first, first it exceeds the threshold value the second gradient temperature greatly changes, the output of the second comparator 90 1, 90 2 in giving a high level of becoming a second gate circuit 91 2 is detected outputs together, and when the third temperature sensor is broken, the second comparator exceeds the threshold value the second gradient temperature changes greatly 90 2
The third gate circuit 91 3 outputs a high level is to provide a detectable output.

【0182】断線した温度センサの検出出力を置換する
置換手段84は、各ゲート回路91 1〜913の検出出力
がそれぞれ与えられる第1〜第3の切り替え器921
923を備えており、断線した温度センサに近接する温
度センサの検出出力を、置換出力PVxとするように構
成されており、第1の切り替え器921は、第3の温度
センサの検出温度PV3を、第2,第3の切り替え器9
2,923は、第1の温度センサの検出温度PV1を、
断線した温度センサの検出出力に置き換えるように構成
されている。
Replace the detection output of the disconnected temperature sensor
The replacement means 84 is provided for each gate circuit 91. 1~ 91ThreeDetection output
-To-third switching devices 92 each provided with1~
92ThreeAnd a temperature close to the disconnected temperature sensor.
The detection output of the degree sensor is set as the replacement output PVx.
The first switch 921Is the third temperature
The detection temperature PV3 of the sensor is changed to the second and third switchers 9
2Two, 92ThreeIs the detection temperature PV1 of the first temperature sensor,
Configured to replace the detection output of the disconnected temperature sensor
Have been.

【0183】本発明の断線検出は、以上のような平均温
度や傾斜温度に基づく制御に限らず、各チャネル毎に制
御を行う従来例にも同様に適用できるものである。
The disconnection detection of the present invention is not limited to the control based on the average temperature and the gradient temperature as described above, but can be similarly applied to a conventional example in which control is performed for each channel.

【0184】図30は、本発明の断線検出を従来例に適
用した制御システムの構成図であり、図31は、そのセ
ンサ断補償器93のブロック図である。なお、図30に
おいて、941〜943は、各チャネル毎のPID制御手
段である。
FIG. 30 is a block diagram of a control system in which the disconnection detection of the present invention is applied to a conventional example, and FIG. 31 is a block diagram of the sensor disconnection compensator 93. Incidentally, in FIG. 30, 94 1 to 94 3 is a PID controller for each channel.

【0185】このセンサ断補償器93は、第1〜第3の
切り替え器951〜953を介して与えられる第1〜第3
の温度センサからの検出温度PV1〜PV3の平均温度
を算出する平均温度計算器96を備え、この平均温度計
算器96からの平均温度と、各温度センサの検出温度P
V1〜PV3とを、第1〜第3の比較器971〜973
比較し、その差が、予め定めた閾値を越えたときに断線
であるとして対応する切り替え器951〜953に平均温
度を出力し、切り替え器951〜953は、その平均温度
を、断線した温度センサの検出出力として置き換えて出
力するのである。なお、平均温度計算器96では、断線
が検出されて置き換えられた平均温度を用いて平均温度
を算出してもよいし、断線が検出されて置き換えられた
平均温度を用いることなく、平均温度を算出してもよ
い。
The sensor disconnection compensator 93 is provided with first to third switches 95 1 to 95 3 provided through first to third switches 95 1 to 95 3.
Is provided with an average temperature calculator 96 for calculating the average temperature of the detected temperatures PV1 to PV3 from the temperature sensors, and the average temperature from the average temperature calculator 96 and the detected temperature P of each temperature sensor.
V1 to PV3 are compared by first to third comparators 97 1 to 97 3 , and when the difference exceeds a predetermined threshold value, it is determined that a disconnection has occurred, and the corresponding switching units 95 1 to 95 3 and outputs an average temperature, switch 95 1-95 3, the average temperature is to output is replaced as the detection output of the temperature sensor disconnected. Note that the average temperature calculator 96 may calculate the average temperature using the average temperature that has been detected and replaced by the disconnection, or may calculate the average temperature without using the average temperature that has been detected and replaced by the disconnection. It may be calculated.

【0186】この例では、平均温度と比較して断線を検
出したけれども、傾斜温度を算出してこの傾斜温度と比
較して断線を検出するようにしてもよい。
In this example, although the disconnection is detected by comparing with the average temperature, the disconnection may be detected by calculating the inclination temperature and comparing with the inclination temperature.

【0187】この図30および図31に示される断線補
償の構成は、上述の図24の本発明の温度調節器に容易
に適用できるものである。
The disconnection compensation structure shown in FIGS. 30 and 31 can be easily applied to the temperature controller of the present invention shown in FIG. 24 described above.

【0188】上述の各実施の形態では、熱処理盤などの
制御対象の温度を、複数の温度センサを用いて検出した
けれども、本発明の他の実施の形態として、図32に示
されるように、複数の温度センサに代えて、赤外線カメ
ラ(サーモカメラ)98を用いて非接触で制御対象の温
度を検出してもよい。
In each of the above embodiments, the temperature of the control object such as the heat treatment board is detected by using a plurality of temperature sensors. As another embodiment of the present invention, as shown in FIG. Instead of a plurality of temperature sensors, an infrared camera (thermo camera) 98 may be used to detect the temperature of the control target in a non-contact manner.

【0189】平面状の制御対象の場合、赤外線カメラ9
8からの情報を、モード変換器5に入力し、多くの情報
から平均や温度分布の傾斜の情報を取り出して制御する
のである。温度を検出する熱画像の画素数がnで制御で
きるヒータの数がmだとすると、モード変換器5はn入
力m出力の行列となる。図32の場合は、ヒータの数m
が2の場合である。平均温度PVは、制御したい全画素
の平均を計算し、傾斜温度PVは、二つのヒータの間の
最も変化の激しい部分とするなどができる。
In the case of a planar control object, the infrared camera 9
8 is input to the mode converter 5, and the information of the average and the gradient of the temperature distribution is extracted from a large amount of information and controlled. Assuming that the number of heaters that can be controlled by n is the number of pixels of the thermal image for detecting the temperature is m, the mode converter 5 has a matrix of n inputs and m outputs. In the case of FIG. 32, the number m of heaters
Is 2. The average temperature PV is calculated as the average of all the pixels to be controlled, and the slope temperature PV may be a portion where the temperature changes most rapidly between the two heaters.

【0190】また、複数の温度センサでそれぞれ温度を
検出していた領域(あるいは各ヒータが設置されている
領域)に対応する熱画像の画素の平均値を、各温度セン
サで検出される検出温度とすれば、上述の各実施の形態
の構成をそのまま適用することができる。最も単純に
は、例えば、各温度センサの設置箇所の中心位置(ある
いは各ヒータの中心位置)に対応する熱画像の画素の温
度を、各温度センサの検出温度とすれば、上述の各実施
の形態をそのまま適用できる。すなわち、図32におい
て、赤外線カメラ98の検出出力が、2つの温度センサ
に対応する2点の画素の温度の場合である。
Further, the average value of the pixels of the thermal image corresponding to the area where the temperature was detected by each of the plurality of temperature sensors (or the area where each heater is installed) is calculated as the detected temperature detected by each temperature sensor. Then, the configuration of each of the above-described embodiments can be applied as it is. Most simply, for example, if the temperature of the pixel of the thermal image corresponding to the center position of the installation location of each temperature sensor (or the center position of each heater) is the detected temperature of each temperature sensor, The form can be applied as it is. That is, FIG. 32 shows the case where the detection output of the infrared camera 98 is the temperature of two pixels corresponding to the two temperature sensors.

【0191】赤外線カメラ98を用いた場合には、例え
ば、図33に示されるように、熱処理盤99で加熱処理
されるウェハ等の被加熱体100の温度を直接見ながら
制御できるので、熱処理盤99の温度を熱電対等の接触
式の温度センサで検出して制御するのに比べて、被加熱
体100の温度を高精度に制御できる。しかも、温度を
検出する検出点を簡単に変更することができる。
When the infrared camera 98 is used, for example, as shown in FIG. 33, the temperature of the object to be heated 100 such as a wafer to be heated by the heat treatment board 99 can be controlled while directly observing it. The temperature of the object to be heated 100 can be controlled with higher accuracy than when the temperature of the object to be heated 100 is detected and controlled by a contact-type temperature sensor such as a thermocouple. Moreover, the detection point for detecting the temperature can be easily changed.

【0192】図34および図35は、本発明の他の実施
の形態の構成図であり、図32および図33に対応する
部分には、同一の参照符号を付す。
FIGS. 34 and 35 are block diagrams of another embodiment of the present invention. Parts corresponding to FIGS. 32 and 33 are denoted by the same reference numerals.

【0193】この実施の形態では、傾斜温度の制御は、
赤外線カメラ98からの信号で行う一方、平均温度の制
御は熱電対等の接触式の温度センサ2を用いるのであ
る。温度の絶対値を正確に計測できる接触式の温度セン
サ2の検出信号を平均温度に用いることで、平均温度制
御の精度を高くでき、赤外線カメラ98の絶対値精度の
悪さを補うことができる。
In this embodiment, the control of the tilt temperature is
While the average temperature is controlled by a signal from the infrared camera 98, a contact-type temperature sensor 2 such as a thermocouple is used. By using the detection signal of the contact-type temperature sensor 2 that can accurately measure the absolute value of the temperature as the average temperature, the accuracy of the average temperature control can be increased, and the poor absolute value accuracy of the infrared camera 98 can be compensated.

【0194】図36は、本発明のさらに他の実施の形態
の構成図であり、図32に対応する部分には、同一の参
照符号を付す。
FIG. 36 is a block diagram of still another embodiment of the present invention, and portions corresponding to FIG. 32 are denoted by the same reference numerals.

【0195】この実施の形態では、ヒータに代えてレー
ザ走査などによって多点非接触加熱101を行うもので
あり、きめ細かく温度を均一に制御するものである。
In this embodiment, multipoint non-contact heating 101 is performed by laser scanning or the like instead of the heater, and the temperature is finely and uniformly controlled.

【0196】複数の各ヒータで加熱される領域を、レー
ザの二次元走査で加熱する点に対応づけることにより、
上述の各実施の形態をそのまま適用することができる。
By associating the area heated by each of the plurality of heaters with the point heated by the two-dimensional laser scanning,
Each of the above embodiments can be applied as it is.

【0197】この図36では、赤外線カメラ98で検出
した画素数分の温度検出信号の中から有効な画素を選択
し、その中での平均温度と傾斜温度の信号をモード変換
器5で算出し、その平均温度と傾斜温度に対して制御を
行うのである。
In FIG. 36, valid pixels are selected from the temperature detection signals for the number of pixels detected by the infrared camera 98, and the average temperature and the gradient temperature signals among them are calculated by the mode converter 5. , The average temperature and the gradient temperature are controlled.

【0198】本発明の他の実施の形態として、平均温度
に代えて、例えば、中央のゾーンの温度などを代表温度
とし、代表温度と傾斜温度とを制御量として制御を行っ
てもよい。
As another embodiment of the present invention, instead of the average temperature, for example, control may be performed using the temperature of the central zone as the representative temperature, and the representative temperature and the gradient temperature as control amounts.

【0199】上述の実施の形態では、平均温度は、全体
の平均温度一つだけを用いたけれども、本発明の他の実
施の形態として、例えば、複数に区分した各グループの
各平均温度、すなわち、複数の平均温度を用いるように
してもよい。
In the above embodiment, only one average temperature is used as the average temperature. However, as another embodiment of the present invention, for example, each average temperature of each group divided into a plurality of groups, that is, Alternatively, a plurality of average temperatures may be used.

【0200】上述の実施の形態では、PID制御に適用
して説明したけれども、本発明は、PID制御に限ら
ず、オンオフ制御、比例制御、積分制御、比例積分制御
などの他の制御方式にも適用できるものである。
Although the above embodiment has been described by applying to PID control, the present invention is not limited to PID control, but may be applied to other control systems such as on / off control, proportional control, integral control, and proportional integral control. Applicable.

【0201】また、本発明の熱処理装置は、熱酸化装置
に限らず、拡散炉やCVD装置、例えば、図37に示さ
れるように、枚葉式のCVD装置における熱処理盤の温
度制御にも適用できるものである。なお、図37におい
て、ウェーハ60が載置される熱処理盤61は、同心状
に外円部62、中間部63、中心部64に3分割されて
おり、各部に個別的に対応するヒータ65〜67が設け
られて各ゾーン毎に温度制御するものである。また、本
発明の熱処理装置は、射出成形機のシリンダ部の温度制
御あるいは包装機のヒータ台の温度制御などにも適用で
きるものである。
The heat treatment apparatus of the present invention is not limited to a thermal oxidation apparatus, but is also applicable to a diffusion furnace or a CVD apparatus, for example, as shown in FIG. 37, for temperature control of a heat treatment board in a single-wafer CVD apparatus. You can do it. In FIG. 37, the heat treatment plate 61 on which the wafer 60 is placed is divided concentrically into an outer circle portion 62, an intermediate portion 63, and a center portion 64, and heaters 65 to 65 individually corresponding to the respective portions. A temperature control 67 is provided for each zone. Further, the heat treatment apparatus of the present invention can be applied to temperature control of a cylinder portion of an injection molding machine or temperature control of a heater base of a packaging machine.

【0202】上述の実施の形態では、ヒータなどの加熱
手段を用いた温度制御に適用した説明したけれとも、ペ
ルチェ素子や冷却器などを用いた温度制御に適用しても
よいのは勿論であり、さらに、加熱手段と冷却手段とを
併用する温度制御に適用してもよい。
Although the above embodiment has been described with reference to application to temperature control using a heating means such as a heater, it goes without saying that application to temperature control using a Peltier element, a cooler, or the like is also possible. Further, the present invention may be applied to temperature control using both a heating unit and a cooling unit.

【0203】また、本発明は、温度制御に限らず、圧
力、流量、速度あるいは液位などの他の物理状態の制御
に適用することもできる。
Further, the present invention is not limited to temperature control, but can be applied to control of other physical states such as pressure, flow rate, speed or liquid level.

【0204】[0204]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、干渉のあ
る制御対象の制御において、その干渉を低減することが
可能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the interference in the control of the control target having the interference.

【0205】また、本発明によれば、温度検出手段の検
出信号線の断線を検出して平均温度や近接配置された他
の温度検出手段の検出温度に置き換えるので、断線が発
生しても、制御対象の温度を、所望の状態に近い状態に
制御できることになり、例えば、熱処理装置の熱処理に
おける不良品の発生を抑制できる。
Further, according to the present invention, the disconnection of the detection signal line of the temperature detecting means is detected and replaced with the average temperature or the detected temperature of another temperature detecting means disposed close to the detecting signal line. The temperature of the control target can be controlled to a state close to a desired state. For example, it is possible to suppress the occurrence of defective products in the heat treatment of the heat treatment apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一つの実施の形態に係る温度制御シス
テムの概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a temperature control system according to one embodiment of the present invention.

【図2】図1の温度調節器のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of the temperature controller of FIG. 1;

【図3】温度センサ、ヒータおよびPID制御手段が2
つの場合の構成図である。
FIG. 3 shows a configuration in which a temperature sensor, a heater, and PID control means are 2
FIG.

【図4】図3の平均温度・傾斜温度算出手段5のブロッ
ク図である。
FIG. 4 is a block diagram of an average temperature / inclination temperature calculation means 5 of FIG. 3;

【図5】図3の制御系のブロック線図である。FIG. 5 is a block diagram of a control system of FIG. 3;

【図6】図3の配分手段のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of a distribution unit of FIG. 3;

【図7】図3のシステムのオートチューニングの際の波
形図である。
FIG. 7 is a waveform chart at the time of auto tuning of the system of FIG. 3;

【図8】制御対象のモデルを示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a model of a control target.

【図9】制御対象の等価回路図である。FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of a control target.

【図10】従来例の応答波形を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a response waveform of a conventional example.

【図11】実施の形態の応答波形を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a response waveform according to the embodiment.

【図12】実施の形態の目標値応答波形を示す図であ
る。
FIG. 12 is a diagram showing a target value response waveform according to the embodiment.

【図13】実施の形態の外乱応答波形を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a disturbance response waveform according to the embodiment.

【図14】従来例の目標値応答波形を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a target value response waveform of a conventional example.

【図15】従来例の外乱応答波形を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a disturbance response waveform of a conventional example.

【図16】ゾーンが3つの場合の制御系のブロック線図
である。
FIG. 16 is a block diagram of a control system when there are three zones.

【図17】本発明の他の実施の形態のブロック図であ
る。
FIG. 17 is a block diagram of another embodiment of the present invention.

【図18】本発明のさらに他の実施の形態のブロック図
である。
FIG. 18 is a block diagram of still another embodiment of the present invention.

【図19】本発明の一つの実施の形態に係る制御システ
ムの構成図である。
FIG. 19 is a configuration diagram of a control system according to one embodiment of the present invention.

【図20】図19に対応する本発明の温度調節器の構成
図である。
FIG. 20 is a configuration diagram of the temperature controller of the present invention corresponding to FIG. 19;

【図21】本発明の他の実施の形態の温度調節器の構成
図である。
FIG. 21 is a configuration diagram of a temperature controller according to another embodiment of the present invention.

【図22】本発明のさらに他の実施の形態の制御システ
ムの構成図である。
FIG. 22 is a configuration diagram of a control system according to still another embodiment of the present invention.

【図23】本発明の他の実施の形態の温度調節器の構成
図である。
FIG. 23 is a configuration diagram of a temperature controller according to another embodiment of the present invention.

【図24】本発明のさらに他の実施の形態の構成図であ
る。
FIG. 24 is a configuration diagram of still another embodiment of the present invention.

【図25】本発明の他の実施の形態の要部のブロック図
である。
FIG. 25 is a block diagram of a main part of another embodiment of the present invention.

【図26】本発明の他の実施の形態の要部のブロック図
である。
FIG. 26 is a block diagram of a main part of another embodiment of the present invention.

【図27】本発明の他の実施の形態の制御システムの構
成図である。
FIG. 27 is a configuration diagram of a control system according to another embodiment of the present invention.

【図28】本発明のさらに他の実施の形態の制御システ
ムの構成図である。
FIG. 28 is a configuration diagram of a control system according to still another embodiment of the present invention.

【図29】本発明の他の実施の形態の要部のブロック図
である。
FIG. 29 is a block diagram of a main part of another embodiment of the present invention.

【図30】本発明の他の実施の形態の制御システムの構
成図である。
FIG. 30 is a configuration diagram of a control system according to another embodiment of the present invention.

【図31】図30の要部のブロック図である。FIG. 31 is a block diagram of a main part of FIG. 30;

【図32】本発明の他の実施の形態の制御システムの構
成図である。
FIG. 32 is a configuration diagram of a control system according to another embodiment of the present invention.

【図33】図32の温度検出の構成図である。FIG. 33 is a configuration diagram of the temperature detection of FIG. 32.

【図34】本発明のさらに他の実施の形態の制御システ
ムの構成図である。
FIG. 34 is a configuration diagram of a control system according to still another embodiment of the present invention.

【図35】図34の温度検出の構成図である。FIG. 35 is a configuration diagram of the temperature detection of FIG. 34.

【図36】本発明の他の実施の形態の制御システムの構
成図である。
FIG. 36 is a configuration diagram of a control system according to another embodiment of the present invention.

【図37】他の熱処理装置を示す図である。FIG. 37 is a view showing another heat treatment apparatus.

【図38】熱酸化装置の構成を示す図である。FIG. 38 is a diagram showing a configuration of a thermal oxidation device.

【図39】干渉のない二つの制御対象を制御するシステ
ムの構成図である。
FIG. 39 is a configuration diagram of a system that controls two control targets without interference.

【図40】図39のシステムのオートチューニングの際
の波形図である。
40 is a waveform chart at the time of auto-tuning of the system of FIG. 39.

【図41】干渉のある制御対象を制御するシステムの構
成図である。
FIG. 41 is a configuration diagram of a system that controls a control target having interference.

【図42】図41の制御対象の構成を示す図である。FIG. 42 is a diagram showing a configuration of a control target in FIG. 41.

【図43】図41のシステムのオートチューニングの際
の波形図である。
FIG. 43 is a waveform chart at the time of auto-tuning of the system of FIG. 41.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

0〜1n ヒータ 20〜2n 温度センサ 3 制御対象 4 温度調節器 5 平均温度・傾斜温度
算出手段 61〜6n,61’〜69’ PID制御手段 7 配分手段 15 ヒータプレート 18 熱酸化装置 83 断線検出手段 84 置換手段 98 赤外線カメラ
1 0 1n heater 2 0 to 2n temperature sensor 3 the controlled object 4 temperature controller 5 average temperature-gradient temperature calculating means 6 1 ~6n, 6 1 '~6 9' PID controller 7 allocation means 15 the heater plate 18 thermally oxidized Device 83 Disconnection detecting means 84 Replacement means 98 Infrared camera

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 成松 聖也 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 田中 政仁 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 片岡 裕樹 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 大場 恒俊 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 小堀 秀樹 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 Fターム(参考) 5H004 GA01 GB15 HA01 HB01 JB08 KA03 KA71 KB02 KB04 KB06 5H209 AA11 BB02 CC01 DD02 EE05 FF08 GG04 SS07 TT08 5H323 AA05 AA27 BB04 CA01 CB02 CB18 CB42 DB06 FF01 GG02 GG16 HH03 KK05 LL01 LL02 MM02 QQ02 RR01 SS01 TT01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Seiya Narimatsu 10th Hanazono Todocho, Ukyo-ku, Kyoto-shi, Kyoto Prefecture Inside (72) Inventor Masahito Tanaka 10th Hanazono-Todocho, Ukyo-ku, Kyoto-shi, Kyoto O-Muron Inside (72) Inventor Hiroki Kataoka Omron, Inc. (10) Hanazono Todocho, Ukyo-ku, Kyoto-shi, Kyoto (72) Inventor Tsunetoshi Omron (10) Hanazono-Todocho, Ukyo-ku, Kyoto, Kyoto ( 72) Inventor Hideki Kobori F-term (reference) 5H004 GA01 GB15 HA01 HB01 JB08 KA03 KA71 KB02 KB04 KB06 5H209 AA11 BB02 CC01 DD02 EE05 FF08 GG04 SS07 TT08 5H323 A05 AA27 BB04 CA01 CB02 CB18 CB42 DB06 FF01 GG02 GG16 HH03 KK05 LL01 LL02 MM02 QQ02 RR01 SS01 TT01

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 制御対象の物理状態をそれぞれ検出する
複数の検出手段からの複数の検出情報と複数の目標情報
との各偏差に基づいて、前記検出手段に個別的に対応す
る複数の操作手段に対して操作信号をそれぞれ出力する
複数の状態制御手段を備える制御装置であって、 或る検出手段に対応する偏差に基づいて、前記或る検出
手段に対応する操作手段とは別の操作手段に対する操作
信号を出力する非干渉化制御手段を、少なくとも一つ設
けたことを特徴とする制御装置。
1. A plurality of operation means individually corresponding to the detection means based on respective deviations of a plurality of pieces of detection information from a plurality of detection means for respectively detecting a physical state of a control target and a plurality of target information. A control device comprising a plurality of state control means for respectively outputting operation signals to the control means, wherein based on a deviation corresponding to a certain detection means, another operation means different from the operation means corresponding to the certain detection means A control device comprising at least one decoupling control means for outputting an operation signal to the control device.
【請求項2】 前記複数の状態制御手段および非干渉化
制御手段は、前記複数の検出情報と複数の目標情報との
各偏差を、制御対象の前記物理状態の勾配を示す情報の
偏差に変換するとともに、物理状態の代表状態を示す情
報の偏差に変換する変換手段と、前記変換手段からの前
記勾配を示す情報の偏差または前記代表状態を示す情報
の偏差に基づいて、操作信号をそれぞれ出力する複数の
状態制御手段と、前記各状態制御手段からの操作信号
を、複数の操作手段に、各状態制御手段による制御が、
他の状態制御手段による制御に与える影響をなくす又は
小さくするように配分する配分手段としての機能を有す
る請求項1記載の制御装置。
2. The method according to claim 1, wherein the plurality of state control units and the non-interference control unit convert each deviation between the plurality of pieces of detection information and the plurality of target information into a deviation of information indicating a gradient of the physical state of a control target. A conversion unit for converting the information indicating the representative state of the physical state into a deviation of the information indicating the gradient or the deviation of the information indicating the representative state from the conversion unit. A plurality of state control means, and an operation signal from each of the state control means, a plurality of operation means, control by each state control means,
2. The control device according to claim 1, wherein the control device has a function as a distribution unit that distributes such that the influence on the control by the other state control unit is eliminated or reduced.
【請求項3】 制御対象の温度をそれぞれ検出する複数
の温度検出手段からの複数の検出温度と複数の目標温度
との各温度偏差に基づいて、前記温度検出手段に個別的
に対応して前記制御対象を加熱(または冷却)する複数
の加熱(または冷却)手段に対して操作信号をそれぞれ
出力する複数の温度制御手段を備える温度調節器であっ
て、 或る温度検出手段に対応する温度偏差に基づいて、前記
或る温度検出手段に対応する加熱(または冷却)手段と
は別の加熱(または冷却)手段に対する操作信号を出力
する非干渉化制御手段を、少なくとも一つ設けたことを
特徴とする温度調節器。
3. The method according to claim 1, wherein each of the plurality of detected temperatures from a plurality of temperature detecting means for detecting a temperature of the control target and a plurality of target temperatures respectively correspond to the temperature detecting means. What is claimed is: 1. A temperature controller comprising a plurality of temperature control means for outputting operation signals to a plurality of heating (or cooling) means for heating (or cooling) a controlled object, wherein a temperature deviation corresponding to a certain temperature detection means is provided. And at least one decoupling control means for outputting an operation signal for a heating (or cooling) means different from the heating (or cooling) means corresponding to the certain temperature detecting means. And temperature controller.
【請求項4】 前記複数の温度制御手段および非干渉化
制御手段は、前記複数の検出温度と複数の目標温度との
各温度偏差を、傾斜温度の偏差に変換するとともに、代
表温度の偏差に変換する変換手段と、前記変換手段から
の傾斜温度の偏差または代表温度の偏差に基づいて、操
作信号をそれぞれ出力する複数の温度制御手段と、前記
各温度制御手段からの操作信号を、前記制御対象を加熱
(または冷却)する複数の加熱(または冷却)手段に、
各温度制御手段による制御が、他の温度制御手段による
制御に与える影響をなくす又は小さくするように配分す
る配分手段としての機能を有する請求項3記載の温度調
節器。
4. The temperature control means and the decoupling control means convert each temperature deviation between the plurality of detected temperatures and the plurality of target temperatures into a gradient temperature deviation, and convert the temperature deviation into a representative temperature deviation. Conversion means for converting; a plurality of temperature control means for outputting operation signals based on the deviation of the inclination temperature or the deviation of the representative temperature from the conversion means; and the operation signal from each of the temperature control means, Multiple heating (or cooling) means for heating (or cooling) the object,
4. The temperature controller according to claim 3, wherein the temperature controller has a function as a distribution unit that distributes the control by each temperature control unit so as to eliminate or reduce the influence on the control by the other temperature control units.
【請求項5】 前記代表温度が複数の検出温度に基づく
平均温度である請求項4記載の温度調節器。
5. The temperature controller according to claim 4, wherein the representative temperature is an average temperature based on a plurality of detected temperatures.
【請求項6】 前記複数の温度検出手段の検出信号線の
断線を検出する断線検出手段を備え、 前記断線検出手段は、各検出温度と前記平均温度との比
較または前記傾斜温度と閾値との比較に基づいて断線を
検出する請求項4または5記載の温度調節器。
6. A disconnection detecting unit for detecting disconnection of a detection signal line of the plurality of temperature detecting units, wherein the disconnection detecting unit compares each detected temperature with the average temperature or compares the detected temperature with a threshold temperature and a threshold value. The temperature controller according to claim 4, wherein the disconnection is detected based on the comparison.
【請求項7】 断線が検出された温度検出手段の検出出
力を、複数の検出温度の平均温度または近接配置された
他の温度検出手段の検出温度に置き換える置換手段を備
える請求項6記載の温度調節器。
7. The temperature according to claim 6, further comprising a replacement unit for replacing a detection output of the temperature detection unit in which the disconnection is detected with an average temperature of a plurality of detection temperatures or a detection temperature of another temperature detection unit disposed in proximity. Regulator.
【請求項8】 前記温度検出手段が、赤外線カメラであ
る請求項3ないし5のいずれかに記載の温度調節器。
8. The temperature controller according to claim 3, wherein said temperature detecting means is an infrared camera.
【請求項9】 請求項3ないし8のいずれかに記載の温
度調節器と、制御対象としての熱処理炉または熱処理盤
と、該熱処理炉または熱処理盤を加熱(または冷却)す
る複数の加熱(または冷却)手段と、前記熱処理炉また
は熱処理盤の温度を検出する複数の温度検出手段とを備
えることを特徴とする熱処理装置。
9. The temperature controller according to claim 3, a heat treatment furnace or a heat treatment board as a control object, and a plurality of heating (or cooling) for heating (or cooling) the heat treatment furnace or the heat treatment board. A heat treatment apparatus comprising: a plurality of temperature detecting means for detecting a temperature of the heat treatment furnace or the heat treatment plate;
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