JP2002258952A - 温度制御装置 - Google Patents
温度制御装置Info
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- JP2002258952A JP2002258952A JP2001060093A JP2001060093A JP2002258952A JP 2002258952 A JP2002258952 A JP 2002258952A JP 2001060093 A JP2001060093 A JP 2001060093A JP 2001060093 A JP2001060093 A JP 2001060093A JP 2002258952 A JP2002258952 A JP 2002258952A
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- temperature control
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 外乱終了後のＰＶ値がオーバーシュートの発
生なしに短時間で制御目標値ＳＶに収束し、かつオフセ
ットが残らない温度制御装置を実現する。 【解決手段】 制御対象の温度測定値と設定値の偏差に
対して比例積分微分（以下ＰＩＤ）演算又は比例微分
（以下ＰＤ）演算した操作出力により前記制御対象を操
作する調節手段を有する温度制御装置において、前記温
度測定値に対する１次遅れ演算手段と、この手段の出力
と前記温度測定値の差に基づいて前記ＰＩＤ演算又はＰ
Ｄ演算を切り換える制御モード切り換え手段とを具備し
た。
生なしに短時間で制御目標値ＳＶに収束し、かつオフセ
ットが残らない温度制御装置を実現する。 【解決手段】 制御対象の温度測定値と設定値の偏差に
対して比例積分微分（以下ＰＩＤ）演算又は比例微分
（以下ＰＤ）演算した操作出力により前記制御対象を操
作する調節手段を有する温度制御装置において、前記温
度測定値に対する１次遅れ演算手段と、この手段の出力
と前記温度測定値の差に基づいて前記ＰＩＤ演算又はＰ
Ｄ演算を切り換える制御モード切り換え手段とを具備し
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、温度制御対象プロ
セスがその性質上外乱が多く、それによる制御結果の乱
れが生成物の品質や生産効率に影響を及ぼす恐れのある
場合に有効な温度制御装置に関する。
セスがその性質上外乱が多く、それによる制御結果の乱
れが生成物の品質や生産効率に影響を及ぼす恐れのある
場合に有効な温度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】温度制御対象プロセスが、その性質上外
乱が多く、それによる制御結果の乱れが生成物の品質に
影響を及ぼす恐れのある典型的な例として、はんだゴテ
の温度制御装置を図５により説明する。
乱が多く、それによる制御結果の乱れが生成物の品質に
影響を及ぼす恐れのある典型的な例として、はんだゴテ
の温度制御装置を図５により説明する。
【０００３】１は温度制御対象であるはんだゴテ、２は
コテ先に装着された温度センサ、３は加熱用ヒータ、４
は商用電源、５は商用電源４からヒータ３への電力供給
を制御するサイリスタ手段等よりなる操作手段である。
コテ先に装着された温度センサ、３は加熱用ヒータ、４
は商用電源、５は商用電源４からヒータ３への電力供給
を制御するサイリスタ手段等よりなる操作手段である。
【０００４】６は調節手段であり、温度センサ２の測定
値ＰＶと制御目標値ＳＶとの偏差に対して比例・微分
（以下ＰＤ）演算、又は比例・積分・微分（以下ＰＩ
Ｄ）演算を施して操作出力ＭＶを発信する。この操作出
力ＭＶにより、操作手段５のスイッチングのオンオフ比
が制御される。
値ＰＶと制御目標値ＳＶとの偏差に対して比例・微分
（以下ＰＤ）演算、又は比例・積分・微分（以下ＰＩ
Ｄ）演算を施して操作出力ＭＶを発信する。この操作出
力ＭＶにより、操作手段５のスイッチングのオンオフ比
が制御される。
【０００５】図６は、測定値ＰＶが制御目標値ＳＶ（例
えば２４０℃）に定値制御されている状態で、時刻ｔ１
からｔ２の期間にはんだ付け作業（外乱）を実行した場
合の測定値ＰＶの変動と収束までの時間変化特性を示
す。
えば２４０℃）に定値制御されている状態で、時刻ｔ１
からｔ２の期間にはんだ付け作業（外乱）を実行した場
合の測定値ＰＶの変動と収束までの時間変化特性を示
す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】はんだ付け作業によ
り、コテ先温度は２０℃以上低下するために、短時間で
大きな偏差が発生する。調節手段６の制御モードがＰＩ
Ｄ演算である場合には、外乱終了後に過積分効果により
過大なオーバーシュートが発生する。
り、コテ先温度は２０℃以上低下するために、短時間で
大きな偏差が発生する。調節手段６の制御モードがＰＩ
Ｄ演算である場合には、外乱終了後に過積分効果により
過大なオーバーシュートが発生する。
【０００７】このオーバーシュートによりコテ先温度は
許容温度上限Ｔｈを超え、これが許容値内に戻るまでの
いわゆるタクトタイムｔｍが１分以上に達し、はんだゴ
テ作業の効率低下の要因となっている。
許容温度上限Ｔｈを超え、これが許容値内に戻るまでの
いわゆるタクトタイムｔｍが１分以上に達し、はんだゴ
テ作業の効率低下の要因となっている。
【０００８】過積分効果を回避するために、制御モード
をＰＤ演算とすると、オーバーシュートは発生しにくい
が、オフセットが残ってしまい、ＰＶ値をＳＶ値に一致
させるためにはマニュアルリセット操作が必要となり、
管理が煩雑となる。
をＰＤ演算とすると、オーバーシュートは発生しにくい
が、オフセットが残ってしまい、ＰＶ値をＳＶ値に一致
させるためにはマニュアルリセット操作が必要となり、
管理が煩雑となる。
【０００９】本発明は、外乱終了後のＰＶ値がオーバー
シュートの発生なしに短時間で制御目標値ＳＶに収束
し、かつオフセットが残らない温度制御装置の実現を目
的とする。
シュートの発生なしに短時間で制御目標値ＳＶに収束
し、かつオフセットが残らない温度制御装置の実現を目
的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために、本発明のうち請求項１記載発明の特徴は、制
御対象の温度測定値と設定値の偏差に対して比例積分微
分（以下ＰＩＤ）演算又は比例微分（以下ＰＤ）演算し
た操作出力により前記制御対象を操作する調節手段を有
する温度制御装置において、前記温度測定値に対する一
次遅れフィルタ手段と、このフィルタ手段の出力と前記
温度測定値の差に基づいて前記ＰＩＤ演算又はＰＤ演算
を切り換える制御モード切り換え手段とを具備した点に
ある。
るために、本発明のうち請求項１記載発明の特徴は、制
御対象の温度測定値と設定値の偏差に対して比例積分微
分（以下ＰＩＤ）演算又は比例微分（以下ＰＤ）演算し
た操作出力により前記制御対象を操作する調節手段を有
する温度制御装置において、前記温度測定値に対する一
次遅れフィルタ手段と、このフィルタ手段の出力と前記
温度測定値の差に基づいて前記ＰＩＤ演算又はＰＤ演算
を切り換える制御モード切り換え手段とを具備した点に
ある。
【００１１】請求項２記載発明の特徴は、前記制御モー
ド変更手段は、前記差の絶対値が規定値より小の場合は
ＰＩＤ演算を、規定値以上の場合はＰＤ演算を指令する
点にある。
ド変更手段は、前記差の絶対値が規定値より小の場合は
ＰＩＤ演算を、規定値以上の場合はＰＤ演算を指令する
点にある。
【００１２】請求項３記載発明の特徴は、前記調節手段
は、前記ＰＩＤ演算とＰＤ演算を切り換える時に前記操
作量が急変しないようなバンプレス切り換え手段を具備
する点にある。
は、前記ＰＩＤ演算とＰＤ演算を切り換える時に前記操
作量が急変しないようなバンプレス切り換え手段を具備
する点にある。
【００１３】請求項４記載発明の特徴は、前記一次遅れ
フィルタ手段の時定数並びに前記差の規定値を変更する
インターフェイス手段を有する点にある。
フィルタ手段の時定数並びに前記差の規定値を変更する
インターフェイス手段を有する点にある。
【００１４】請求項５記載発明の特徴は、前記温度制御
対象が、はんだゴテである点にある。
対象が、はんだゴテである点にある。
【００１５】請求項６記載発明の特徴は、前記温度測定
センサが前記はんだゴテ先端部に実装されてなる点にあ
る。
センサが前記はんだゴテ先端部に実装されてなる点にあ
る。
【００１６】請求項７記載発明の特徴は、前記温度制御
対象が、射出成型機である点にある。
対象が、射出成型機である点にある。
【００１７】請求項８記載発明の特徴は、前記温度制御
対象が、熱処理炉である点にある。
対象が、熱処理炉である点にある。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下本発明実施態様を、図面を用
いて説明する。図１は本発明を適用した温度制御装置の
構成を示すブロック線図である。図５で説明した従来装
置と同一構成要素には同一符号を付して説明を省略す
る。
いて説明する。図１は本発明を適用した温度制御装置の
構成を示すブロック線図である。図５で説明した従来装
置と同一構成要素には同一符号を付して説明を省略す
る。
【００１９】以下、本発明の特徴部を説明する。尚本発
明において、調節手段６はＰＩＤ演算とＰＤ演算を外部
からの指令により切り換える機能を有する。７は一次遅
れフィルタ手段であり、温度測定値ＰＶに一次遅れ演算
を実行する。
明において、調節手段６はＰＩＤ演算とＰＤ演算を外部
からの指令により切り換える機能を有する。７は一次遅
れフィルタ手段であり、温度測定値ＰＶに一次遅れ演算
を実行する。
【００２０】一次遅れフィルタ手段７の出力ＰＶ′と温
度測定値ＰＶとは、減算手段８で差ｅが演算される。こ
の差信号ｅは絶対値演算手段９で極性のない差信号｜ｅ
｜に変換され、この信号が制御モード切り換え手段１０
に入力される。
度測定値ＰＶとは、減算手段８で差ｅが演算される。こ
の差信号ｅは絶対値演算手段９で極性のない差信号｜ｅ
｜に変換され、この信号が制御モード切り換え手段１０
に入力される。
【００２１】モード切り換え手段１０は、切り換え指令
出力ＣＴを調節手段６に発信して、｜ｅ｜が規定値Ｒよ
りも大であれば偏差に対してＰＤ演算を、規定値Ｒ以下
であればＰＩＤ演算を実行するように指令する。
出力ＣＴを調節手段６に発信して、｜ｅ｜が規定値Ｒよ
りも大であれば偏差に対してＰＤ演算を、規定値Ｒ以下
であればＰＩＤ演算を実行するように指令する。
【００２２】図２は、このような構成による本発明装置
の信号処理手順を示すフローチャート図であり、この処
理ルーチンは、定周期で実行される。ＰＤ演算による制
御からＰＩＤ演算による制御に切り換えられる場合に、
操作出力ＭＶが急変しないように、 Ｉ←（ＰＤでの最終ＭＶ―Ｐ―Ｄ） Ｉ：積分項初期値 ＭＶ：切換直前の操作出力 Ｐ：比例項 Ｄ：微分項 のＭＶトラッキングが実行される。このようなバンプレ
ス切り換えの手法は周知である。
の信号処理手順を示すフローチャート図であり、この処
理ルーチンは、定周期で実行される。ＰＤ演算による制
御からＰＩＤ演算による制御に切り換えられる場合に、
操作出力ＭＶが急変しないように、 Ｉ←（ＰＤでの最終ＭＶ―Ｐ―Ｄ） Ｉ：積分項初期値 ＭＶ：切換直前の操作出力 Ｐ：比例項 Ｄ：微分項 のＭＶトラッキングが実行される。このようなバンプレ
ス切り換えの手法は周知である。
【００２３】図３は、ＰＩＤ演算による制御とＰＤ演算
による制御の切り換えイメージ図であり、はんだ付け開
始後、ＰＶ値の急激な低下に対して、点線で示すよう
に、一次遅れフィルタ手段７の出力ＰＶ′は一次遅れを
もって追従する。
による制御の切り換えイメージ図であり、はんだ付け開
始後、ＰＶ値の急激な低下に対して、点線で示すよう
に、一次遅れフィルタ手段７の出力ＰＶ′は一次遅れを
もって追従する。
【００２４】ＰＶとＰＶ′の差が規定値Ｒより小さい期
間、、、ではＰＩＤ演算による制御が実行さ
れ、ＰＶとＰＶ′の差が規定値Ｒより大きいい期間、
、ではＰＤ演算による制御が実行される。
間、、、ではＰＩＤ演算による制御が実行さ
れ、ＰＶとＰＶ′の差が規定値Ｒより大きいい期間、
、ではＰＤ演算による制御が実行される。
【００２５】図４は、このような制御モードの切り換え
により、測定値ＰＶが制御目標値ＳＶ（例えば２４０
℃）に定値制御されている状態で、時刻ｔ１からｔ２の
期間にはんだ付け作業（外乱）を実行した場合の測定値
ＰＶの変動と収束までの時間変化特性を示す。
により、測定値ＰＶが制御目標値ＳＶ（例えば２４０
℃）に定値制御されている状態で、時刻ｔ１からｔ２の
期間にはんだ付け作業（外乱）を実行した場合の測定値
ＰＶの変動と収束までの時間変化特性を示す。
【００２６】図６の特性図との対比で明らかなように、
調節手段６の制御モードがＰＩＤ演算のみである場合に
比較して、外乱終了後に過積分効果により過大なオーバ
ーシュート発生は防止される。発生する小さなオーバー
シュートは、コテ先温度の許容温度上限Ｔｈ以下に抑制
され、従来のごとくオーバーシュートが許容値内に戻る
までのいわゆるタクトタイムの弊害は解消される。
調節手段６の制御モードがＰＩＤ演算のみである場合に
比較して、外乱終了後に過積分効果により過大なオーバ
ーシュート発生は防止される。発生する小さなオーバー
シュートは、コテ先温度の許容温度上限Ｔｈ以下に抑制
され、従来のごとくオーバーシュートが許容値内に戻る
までのいわゆるタクトタイムの弊害は解消される。
【００２７】一次遅れフィルタ手段７の時定数Ｔ、制御
モード切り換え手段１０の規定値Ｒは適当なインターフ
ェイス手段を介してオペレータにより変更可能であり、
コテの種類や作業内容に応じて最適な制御特性を実現で
きる。
モード切り換え手段１０の規定値Ｒは適当なインターフ
ェイス手段を介してオペレータにより変更可能であり、
コテの種類や作業内容に応じて最適な制御特性を実現で
きる。
【００２８】図１の実施例は、はんだゴテの温度制御に
本発明を適用した場合であるが、本発明の制御対象はこ
れに限定されるものではない。温度制御対象プロセスが
その性質上外乱が多く、それによる制御結果の乱れが生
成物の品質や生産効率に影響を及ぼす恐れのある他の例
としては、射出成型機の温度制御、熱処理炉の温度制御
に本発明を有効に適用することができる。
本発明を適用した場合であるが、本発明の制御対象はこ
れに限定されるものではない。温度制御対象プロセスが
その性質上外乱が多く、それによる制御結果の乱れが生
成物の品質や生産効率に影響を及ぼす恐れのある他の例
としては、射出成型機の温度制御、熱処理炉の温度制御
に本発明を有効に適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば外乱終了後のＰＶ値がオーバーシュート
の発生なしに短時間で制御目標値ＳＶに収束し、かつオ
フセットが残らない温度制御装置を容易に実現できる。
本発明によれば外乱終了後のＰＶ値がオーバーシュート
の発生なしに短時間で制御目標値ＳＶに収束し、かつオ
フセットが残らない温度制御装置を容易に実現できる。
【図１】本発明を適用した温度制御装置の構成を示すブ
ロック線図である。
ロック線図である。
【図２】本発明を適用した温度制御装置の信号処理手順
を示すフローチャート図である。
を示すフローチャート図である。
【図３】本発明におけるＰＩＤとＰＤ制御の切り換えの
イメージ図である。
イメージ図である。
【図４】本発明の温度制御装置における外乱の収束に関
する制御特性図である。
する制御特性図である。
【図５】従来の温度制御装置の構成を示すブロック線図
である。
である。
【図６】従来の温度制御装置における外乱の収束に関す
る制御特性図である。
る制御特性図である。
１ はんだコテ ２ 温度センサ ３ ヒータ ４ 商用電源 ５ 操作手段 ６ 調節手段 ７ １次遅れフィルタ手段 ８ 減算手段 ９ 絶対値演算手段 １０ 制御モード切り換え手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安田 嘉秀 東京都武蔵野市中町１丁目19番18号 横河 エムアンドシー株式会社内 Ｆターム(参考） 5H323 AA27 AA40 BB05 CA08 CB02 DA03 EE01 FF01 KK05 LL01 LL02 LL04 LL18 LL22 NN15
Claims (8)
- 【請求項１】制御対象の温度測定値と設定値の偏差に対
して比例積分微分（以下ＰＩＤ）演算又は比例微分（以
下ＰＤ）演算した操作出力により前記制御対象を操作す
る調節手段を有する温度制御装置において、 前記温度測定値に対する一次遅れフィルタ手段と、この
フィルタ手段の出力と前記温度測定値の差に基づいて前
記ＰＩＤ演算又はＰＤ演算を切り換える制御モード切り
換え手段とを具備した温度制御装置。 - 【請求項２】前記制御モード切り換え手段は、前記差の
絶対値が規定値より小の場合はＰＩＤ演算を、規定値以
上の場合はＰＤ演算を指令する請求項１記載の温度制御
装置。 - 【請求項３】前記調節手段は、前記ＰＩＤ演算とＰＤ演
算を切り換える時に前記操作量が急変しないようなバン
プレス切り換え手段を具備する請求項１または２記載の
温度制御装置。 - 【請求項４】前記一次遅れフィルタ手段の時定数並びに
前記差の規定値を変更するインターフェイス手段を有す
る請求項１乃至３のいずれかに記載の温度制御装置。 - 【請求項５】前記温度制御対象が、はんだゴテである請
求項１乃至４のいずれかに記載の温度制御装置。 - 【請求項６】前記温度測定センサが前記はんだゴテ先端
部に実装されてなる請求項５記載の温度制御装置。 - 【請求項７】前記温度制御対象が、射出成型機である請
求項１乃至４のいずれかに記載の温度制御装置。 - 【請求項８】前記温度制御対象が、熱処理炉である請求
項１乃至４のいずれかに記載の温度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001060093A JP2002258952A (ja) | 2001-03-05 | 2001-03-05 | 温度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001060093A JP2002258952A (ja) | 2001-03-05 | 2001-03-05 | 温度制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002258952A true JP2002258952A (ja) | 2002-09-13 |
Family
ID=18919561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001060093A Pending JP2002258952A (ja) | 2001-03-05 | 2001-03-05 | 温度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002258952A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11960267B2 (en) | 2020-04-24 | 2024-04-16 | Yokogawa Electric Corporation | Control apparatus, control method, and storage medium |
-
2001
- 2001-03-05 JP JP2001060093A patent/JP2002258952A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11960267B2 (en) | 2020-04-24 | 2024-04-16 | Yokogawa Electric Corporation | Control apparatus, control method, and storage medium |
| JP7484382B2 (ja) | 2020-04-24 | 2024-05-16 | 横河電機株式会社 | 制御装置、制御方法および制御プログラム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20041112 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20041112 |