JP2008146325A

JP2008146325A - Process control device, process control method, program, and computer-readable recording medium with program recorded

Info

Publication number: JP2008146325A
Application number: JP2006332324A
Authority: JP
Inventors: Kenji Fujifuchi; 賢二藤渕
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2006-12-08
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2008-06-26

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process control device that can ensure preferred command tracking characteristics and disturbance suppression characteristics for a controlling object having a longer dead time compared with a time constant. <P>SOLUTION: The process control device 20 comprises: a predictive operation part 26 for inputting a current controlled variable and outputting a controlled variable predicted to be reached in a predetermined time; and a control part 22 for inputting the deviation of the predicted controlled variable from a control command and outputting a manipulated variable resulting from one or more of proportional, integral and derivative operations on the deviation. The predictive operation part 26 comprises: a delay part 261 for outputting a controlled variable delayed by a constant time from the current controlled variable; a subtraction part 262 for subtracting the output of the delay part 261 from the current controlled variable; a division part 263 for dividing the output of the subtraction part 262 by a predetermined value; a multiplication part 264 for multiplying the output of the division part 263 by a predetermined value; and an addition part 265 for adding the output of the multiplication part 264 to the current controlled variable. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、石油化学、鉄鋼等の一般産業用プラントにおいて制御対象となる温度のプロセス値を所定の値に制御するプロセス制御装置、プロセス制御方法、プログラム、およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。 The present invention relates to a process control device, a process control method, a program, and a computer-readable record recording the program, which control a process value of a temperature to be controlled to a predetermined value in a general industrial plant such as petrochemical and steel. It relates to the medium.

（従来のＰＩＤ制御装置）
石油化学、鉄鋼等の一般産業用プラントにおいて、制御対象となる温度、流量、圧力等のプロセスの値を所定の値に制御するために、従来から、比例演算（Ｐ）、積分演算（Ｉ）、および微分演算（Ｄ）を実行するＰＩＤ（proportional-integral-derivative）制御装置が使用されている。 (Conventional PID control device)
In general industrial plants such as petrochemical and steel, in order to control process values such as temperature, flow rate, pressure, etc. to be controlled to predetermined values, conventionally, proportional calculation (P), integral calculation (I) , And a PID (proportional-integral-derivative) controller that performs a differential operation (D) is used.

図６を参照しながら、従来のＰＩＤ制御装置について説明する。図６は、従来のＰＩＤ制御装置の構成を示すブロック線図である。図６に示すように、従来のＰＩＤ制御装置１０は、加算器１１と調節計１２とを備えて構成され、プロセス１４を制御する。 A conventional PID control apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a conventional PID control device. As shown in FIG. 6, the conventional PID control apparatus 10 includes an adder 11 and a controller 12 and controls the process 14.

加算器１１は、プロセス１４の制御目標値（ＳＶ）とプロセス１４の制御量（ＰＶ）とを入力として、それらの偏差（Ｅ）を出力する。調節計１２は、比例演算（Ｐ）と積分演算（Ｉ）と微分演算（Ｄ）とを実行する。調節計１２は、加算器１１の出力である偏差（Ｅ）を入力として、当該偏差（Ｅ）に対して、比例演算、積分演算および微分演算を行った結果を操作量（ＭＶ）として出力する。制御対象であるプロセス１４は、上記操作量（ＭＶ）を入力として、制御量（ＰＶ）を出力する。 The adder 11 receives the control target value (SV) of the process 14 and the control amount (PV) of the process 14 and outputs a deviation (E) thereof. The controller 12 performs a proportional operation (P), an integral operation (I), and a differentiation operation (D). The controller 12 receives the deviation (E), which is the output of the adder 11, and outputs the result of performing the proportional operation, the integral operation, and the derivative operation on the deviation (E) as the manipulated variable (MV). . The process 14 to be controlled receives the manipulated variable (MV) and outputs a controlled variable (PV).

一般産業用プラントにおける制御対象の多くは、制御目標値（ＳＶ）を変化させた場合、変化させた時点からむだ時間が経過した後、制御量（ＰＶ）が変化するという特性を有している。同様に、制御量（ＰＶ）に対して何らかの外乱が混入した場合、外乱が混入した時点からむだ時間が経過した後、制御量（ＰＶ）が変化するという特性を有している。 Many of the controlled objects in the general industrial plant have a characteristic that when the control target value (SV) is changed, the control amount (PV) changes after the dead time has elapsed from the time of the change. . Similarly, when some disturbance is mixed into the control amount (PV), the control amount (PV) changes after the dead time has elapsed since the time when the disturbance was mixed.

（スミス法）
むだ時間を考慮した制御方法としてスミス法が広く知られている。スミス法は、フィードバックループ内部に制御対象のモデルとむだ時間のモデルを有し、むだ時間後の出力を予測し、その予測に基づいて制御対象を制御する方法である（非特許文献１参照）。 (Smith method)
The Smith method is widely known as a control method considering dead time. The Smith method is a method in which a control target model and a dead time model are included in a feedback loop, an output after the dead time is predicted, and the control target is controlled based on the prediction (see Non-Patent Document 1). .

図７を参照しながら、スミス法によるプロセス制御装置について説明する。図７は、スミス法によるプロセス制御装置の構成を示すブロック線図である。図７に示すように、スミス法によるプロセス制御装置は、加算器３１、加算器３２、調節計３３、シミュレータ３６、加算器３８とを備えて構成され、プロセス３４を制御する。 A process control apparatus based on the Smith method will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a process control apparatus based on the Smith method. As shown in FIG. 7, the Smith process control apparatus includes an adder 31, an adder 32, a controller 33, a simulator 36, and an adder 38, and controls the process 34.

加算器３１は、プロセス３４の制御目標値（Ｒ）とプロセス３４の制御量（Ｙ）とを入力として、それらの偏差を出力する。加算器３２は、加算器３１の出力値とシミュレータ３６の出力値とを入力として、それらの偏差を出力する。調節計３３は、通常はＰＩＤ制御装置が用いられ、加算器３２の出力値を入力として比例演算、積分演算および微分演算を行った結果を出力する。シミュレータ３６は、調節計３３の出力値を入力として、むだ時間後の制御量を予測し、出力する。加算器３８は、調節計３３の出力値と外乱（Ｄ）とを入力として、それらの加算値を操作量として出力する。制御対象であるプロセス３４は、上記操作量を入力として、制御量（Ｙ）を出力する。 The adder 31 receives the control target value (R) of the process 34 and the control amount (Y) of the process 34 as inputs, and outputs a deviation between them. The adder 32 receives the output value of the adder 31 and the output value of the simulator 36 and outputs a deviation between them. The controller 33 is normally a PID control device, and outputs the result of proportional calculation, integration calculation and differentiation calculation with the output value of the adder 32 as an input. The simulator 36 receives the output value of the controller 33 as an input, and predicts and outputs a control amount after the dead time. The adder 38 receives the output value of the controller 33 and the disturbance (D) and outputs the added value as an operation amount. The process 34 to be controlled receives the operation amount as an input and outputs a control amount (Y).

（その他）
特許文献１には、フィードバック制御信号とフィードフォワード制御信号とを所定値に応じて切り替えるプロセス制御装置が開示されている。 (Other)
Patent Document 1 discloses a process control device that switches between a feedback control signal and a feedforward control signal according to a predetermined value.

また、特許文献２には、一次遅れおよびむだ時間の演算を行う補償器と、制御量に対してフィルタ演算を行う外乱補償器とを備えるプロセス制御装置が開示されている。 Further, Patent Document 2 discloses a process control apparatus including a compensator that performs first-order delay and dead time calculations, and a disturbance compensator that performs filter calculations on control amounts.

また、特許文献３には、フィードバック制御による操作量をフィードフォワード制御による操作量により補正して得られる操作量を用いてむだ時間を補償するプロセス制御装置が開示されている。 Patent Document 3 discloses a process control device that compensates for dead time using an operation amount obtained by correcting an operation amount by feedback control with an operation amount by feedforward control.

また、特許文献４には、プロセスの温度特性を推定し、推定された温度特性に基づき制御を行う調整装置が開示されている。
特開平１１−８５２１４号公報（平成１１年３月３０日公開）特開２００２−１５７００２号公報（平成１４年５月３１日公開）特開２００２−２３６５０２号公報（平成１４年８月２３日公開）特開２００５−４９９１８号公報（平成１７年２月２４日公開）システム制御情報学会著,「ＰＩＤ制御」,朝倉書店,１９９２年７月,ｐ.６２−６３松山裕著,「だれでもわかる自動制御」,省エネルギーセンター,１９９２年２月,ｐ.２６−２７ Patent Document 4 discloses an adjustment device that estimates a temperature characteristic of a process and performs control based on the estimated temperature characteristic.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-85214 (published on March 30, 1999) JP 2002-157002 A (published on May 31, 2002) JP 2002-236502 A (published on August 23, 2002) JP 2005-49918 A (published February 24, 2005) System Control Information Society, “PID Control”, Asakura Shoten, July 1992, p.62-63 Matsuyama Hiroshi, "Automatic control that anyone can understand", Energy Conservation Center, February 1992, p.26-27

多くのプロセス制御では、制御目標値（ＳＶ）が変化したとき、速やかにオフセット無しに制御目標値（ＳＶ）に追従する目標値追従特性と、プロセスに外乱が加わって制御量が制御目標値から変動した場合に、速やかに外乱の影響を除去して所定の値にプロセス値を戻す外乱抑制特性との両特性が良好であることが要求される。 In many process controls, when the control target value (SV) changes, a target value tracking characteristic that immediately follows the control target value (SV) without an offset, and a disturbance is added to the process so that the control amount is determined from the control target value. It is required that both of the characteristics including the disturbance suppression characteristic for quickly removing the influence of the disturbance and returning the process value to a predetermined value when it fluctuates are good.

しかしながら、プロセス１４が有する時定数Ｔに比較してむだ時間Ｌが大きい場合、従来のＰＩＤ制御装置１０では良好な制御を行うことができない。一般的に、Ｌ／Ｔの値が０．２以上になると、従来のＰＩＤ制御装置１０では良好に制御することが困難となる（非特許文献２参照）。 However, when the dead time L is longer than the time constant T of the process 14, the conventional PID control apparatus 10 cannot perform good control. In general, when the value of L / T is 0.2 or more, it becomes difficult to perform good control with the conventional PID control device 10 (see Non-Patent Document 2).

また、スミス法はプロセス制御方法として有効であるが、実装しても良好な制御が得られない場合がある。すなわち、上述のとおり、むだ時間モデルをシミュレータ３６に組み込む必要がある。よって、むだ時間Ｌと時定数Ｔとが動的に変化するようなプロセスの場合、または、むだ時間Ｌの値と時定数Ｔの値とが精度良く得られない場合に、シミュレータ３６を実装しても良好な制御を得ることが出来ない。 Moreover, although the Smith method is effective as a process control method, there are cases where good control cannot be obtained even if it is implemented. That is, as described above, it is necessary to incorporate the dead time model into the simulator 36. Therefore, in the case of a process in which the dead time L and the time constant T are dynamically changed, or when the value of the dead time L and the time constant T cannot be obtained with high accuracy, the simulator 36 is mounted. However, good control cannot be obtained.

また、特許文献２に開示されている発明については、制御対象の制御量を計算するにあたり、時定数Ｔおよびむだ時間Ｌをパラメータとして使用するため、良好な制御を行うために、制御対象のモデル精度、すなわち、時定数Ｔおよびむだ時間Ｌが良い精度で得られることが必要とされる。つまり、制御対象のモデル精度が良くない場合は良好な制御を得ることが出来ない。 In addition, in the invention disclosed in Patent Document 2, the time constant T and the dead time L are used as parameters when calculating the control amount of the control target. The accuracy, that is, the time constant T and the dead time L are required to be obtained with good accuracy. That is, good control cannot be obtained if the model accuracy of the controlled object is not good.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、時定数に比べてむだ時間が大きい制御対象に対して、制御量の予測値を用いて制御することにより、目標値追従特性と外乱抑制特性とを良好なものとすることができるプロセス制御装置、プロセス制御方法、制御装置を動作させるためのプログラム、およびプログラムを記録した記録媒体を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is to control a control target having a large dead time compared to a time constant by using a predicted value of a control amount to achieve a target. An object of the present invention is to provide a process control device, a process control method, a program for operating the control device, and a recording medium on which the program is recorded, which can improve the value following characteristic and the disturbance suppression characteristic.

本発明に係るプロセス制御装置は、上記課題を解決するために、むだ時間を有する制御対象のプロセス値を所定の値に制御するプロセス制御装置であって、制御対象の制御量の現在値を入力とし、現在から所定時間経過後の制御量の値を予測した結果を予測値として出力する予測演算手段と、制御目標値と上記予測演算手段が出力する予測値との偏差を入力とし、当該偏差に対して、比例演算、積分演算、および微分演算のうちいずれか１つ以上の演算を行った結果を操作量として出力する調節手段とを備え、上記操作量により制御対象を制御することを特徴としている。 In order to solve the above problems, a process control device according to the present invention is a process control device that controls a process value of a control target having a dead time to a predetermined value, and inputs a current value of a control amount of the control target. And a prediction calculation means for outputting a result of predicting a control amount value after a predetermined time from the present time as a prediction value, and a deviation between the control target value and the prediction value output by the prediction calculation means as inputs, and the deviation And an adjusting means for outputting, as an operation amount, a result of performing any one or more of a proportional operation, an integral operation, and a derivative operation, and controls a control object by the operation amount. It is said.

また、本発明に係るプロセス制御方法は、むだ時間を有する制御対象のプロセス値を所定の値に制御するプロセス制御方法であって、制御対象の制御量の現在値を入力とし、現在から所定時間経過後の制御量の値を予測した結果を予測値として出力する予測演算ステップと、制御目標値と上記予測演算ステップが出力する予測値との偏差を入力とし、当該偏差に対して、比例演算、積分演算、および微分演算のうちいずれか１つ以上の演算を行った結果を操作量として出力する調節ステップとを含み、上記操作量により制御対象を制御することを特徴としている。 The process control method according to the present invention is a process control method for controlling a process value of a control target having a dead time to a predetermined value, and inputs a current value of a control amount of the control target and inputs a predetermined time from the present time. The prediction calculation step that outputs the predicted value of the control amount after the lapse of time is output as a prediction value, and the deviation between the control target value and the prediction value output by the prediction calculation step is input. And an adjustment step for outputting as a manipulated variable the result of performing any one or more of the integral computation and the differential computation, and the controlled object is controlled by the manipulated variable.

上記の構成によれば、従来のＰＩＤ制御に加えて、現在から所定時間経過後の制御量の予測値を用いて、制御対象の操作量を計算することができる。よって、上記構成は、制御対象の制御量の将来的な変化を考慮したプロセス制御を行うので、制御量の予測値が目標値から遠ざかることが予想されれば、目標値に近づけるように操作量を計算することができる。 According to the above configuration, in addition to the conventional PID control, the operation amount of the control target can be calculated using the predicted value of the control amount after a predetermined time has elapsed since the present time. Therefore, the above configuration performs process control in consideration of future changes in the control amount of the control target, so if the predicted value of the control amount is expected to move away from the target value, the manipulated variable is brought closer to the target value. Can be calculated.

さらに、上記の構成によれば、比例演算、積分演算、微分演算、および制御量の予測値をパラメータとして制御対象の操作量を計算する。つまり、時定数Ｔとむだ時間Ｌとを用いずに制御対象の操作量を計算するので、時定数Ｔとむだ時間Ｌとが良い精度で得られなくても、制御対象の操作量の計算に影響を及ぼさない。 Furthermore, according to the above configuration, the manipulated variable of the control target is calculated using the proportional calculation, the integral calculation, the differential calculation, and the predicted value of the controlled variable as parameters. That is, since the manipulated variable of the controlled object is calculated without using the time constant T and the dead time L, the manipulated variable of the controlled object can be calculated even if the time constant T and the dead time L are not obtained with good accuracy. Has no effect.

よって、時定数Ｔとむだ時間Ｌとが良い精度で得られない制御対象であっても、良好な制御を得ることができる。 Therefore, even if the time constant T and the dead time L cannot be obtained with good accuracy, good control can be obtained.

したがって、上記構成は、制御対象の時定数に比べてむだ時間が大きい制御対象に対して、制御対象のモデル精度が良くなくても、目標値追従特性と外乱抑制特性とが良好なプロセス制御を行うことができるという効果を奏する。 Therefore, the above configuration provides a process control with good target value tracking characteristics and disturbance suppression characteristics, even if the model accuracy of the control target is not good, for a control target having a large dead time compared to the time constant of the control target. There is an effect that it can be performed.

また、本発明に係るプロセス制御装置は、上記の構成において、前記予測演算手段は、制御対象の制御量の現在値を入力とし、該値を所定の時間だけ遅延させて出力する遅延手段と、制御対象の制御量の現在値と上記遅延手段の出力値とを入力とし、該現在値から該出力値を減算した値を出力する減算手段と、上記減算手段の出力値を入力とし、該出力値を所定の時間で除算した値を出力する除算手段と、上記除算手段の出力値を入力とし、該出力値に制御対象の予測時間を乗算した値を出力する乗算手段と、制御対象の制御量の現在値と上記乗算手段の出力値とを入力とし、該現在値と該出力値とを加算した値を出力する加算手段とを備える構成としてもよい。ここで、予測時間とは、制御量の現在値から予測値に達するまでの時間である。予測時間の一例として、制御対象のむだ時間が考えられる。 Further, the process control apparatus according to the present invention, in the above configuration, the prediction calculation means receives a current value of the controlled variable to be controlled, and delay means for delaying the value by a predetermined time and outputting the delay value; The current value of the controlled variable to be controlled and the output value of the delay means are input, the subtracting means for outputting a value obtained by subtracting the output value from the current value, and the output value of the subtracting means are input and the output A dividing unit that outputs a value obtained by dividing the value by a predetermined time; a multiplying unit that receives the output value of the dividing unit and outputs a value obtained by multiplying the output value by a predicted time of the controlled object; and control of the controlled object The present invention may be configured to include an adding means for inputting a current value of the quantity and an output value of the multiplication means and outputting a value obtained by adding the current value and the output value. Here, the predicted time is the time from the current value of the control amount to the predicted value. As an example of the predicted time, the dead time of the control target can be considered.

上記の構成によれば、予測値は、四則演算、むだ時間計算といった従来の分散型制御システム（ＤＣＳ）で備えられている構成要素で計算することができるので、プロセス制御装置を従来から広く使用されている分散型制御システム（ＤＣＳ）に容易に組み込むことができるという効果を奏する。 According to the above configuration, the predicted value can be calculated by the components provided in the conventional distributed control system (DCS) such as the four arithmetic operations and the dead time calculation. The present invention has an effect that it can be easily incorporated into a distributed control system (DCS).

なお、上記プロセス制御装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記各手段として動作させることにより上記プロセス制御装置をコンピュータにて実現させるプロセス制御装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。 The process control device may be realized by a computer. In this case, a process control device control program for causing the process control device to be realized by a computer by causing the computer to operate as each of the means, and A computer-readable recording medium on which is recorded also falls within the scope of the present invention.

以上のように、本発明に係るプロセス制御装置は、制御対象の制御量の現在値を入力とし、制御対象の制御量の予測値を出力する予測演算手段と、制御目標値と上記予測演算手段が出力する予測値との偏差を入力とし、当該偏差に対して、比例演算、積分演算、および微分演算を行った結果を操作量として出力する調節手段とを備えている。 As described above, the process control apparatus according to the present invention receives the current value of the control amount of the control target, outputs the prediction value of the control amount of the control target, the control target value, and the prediction calculation unit. Is provided with an adjustment unit that receives as input the deviation from the predicted value output by, and outputs the result of proportional calculation, integration calculation, and differentiation calculation as the manipulated variable.

また、本発明に係るプロセス制御方法は、制御対象の制御量の現在値を入力とし、制御対象の制御量の予測値を出力する予測演算ステップと、制御目標値と上記予測演算ステップが出力する予測値との偏差を入力とし、当該偏差に対して、比例演算、積分演算、および微分演算を行った結果を操作量として出力する調節ステップとを含んでいる。 In the process control method according to the present invention, the current value of the controlled variable to be controlled is input, and the prediction calculation step of outputting the predicted value of the controlled variable of the controlled object, the control target value, and the predicted calculation step output. And an adjustment step of taking a deviation from the predicted value as an input and outputting a result obtained by performing a proportional operation, an integral operation, and a derivative operation on the deviation as an operation amount.

よって、上記構成は、制御対象の制御量の将来的な変化を考慮したプロセス制御を行うので、制御量の予測値が目標値から遠ざかることが予想されれば、目標値に近づけるように操作量を計算することができる。したがって、上記構成は、制御対象の時定数に比べてむだ時間が大きい制御対象に対して、目標値追従特性と外乱抑制特性とが良好なプロセス制御を行うことができるという効果を奏する。 Therefore, the above configuration performs process control in consideration of future changes in the control amount of the control target, so if the predicted value of the control amount is expected to move away from the target value, the manipulated variable is brought closer to the target value. Can be calculated. Therefore, the above configuration has an effect that process control with favorable target value tracking characteristics and disturbance suppression characteristics can be performed on a control target having a large dead time compared to the time constant of the control target.

（プロセス制御装置）
本発明の一実施形態に係るプロセス制御装置について図１ないし図４に基づいて説明すると以下のとおりである。 (Process control device)
A process control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

図２を参照しながら、本発明に係るプロセス制御装置２０について説明する。図２は、本発明に係るプロセス制御装置２０の構成を示すブロック線図である。図２に示すようにプロセス制御装置２０は、加算部２１、調節部２２、予測演算部２６とを備えて構成され、プロセス２４を制御する。 The process control apparatus 20 according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the process control apparatus 20 according to the present invention. As shown in FIG. 2, the process control device 20 includes an addition unit 21, an adjustment unit 22, and a prediction calculation unit 26, and controls the process 24.

加算部２１は、プロセス２４の制御目標値（ＳＶ）とプロセス２４の制御量（ＰＶ）の予測値（ＰＶＣ）との偏差（Ｅ）を出力する。 The adding unit 21 outputs a deviation (E) between the control target value (SV) of the process 24 and the predicted value (PVC) of the control amount (PV) of the process 24.

調節部２２は、比例演算（Ｐ）と積分演算（Ｉ）と微分演算（Ｄ）とを実行する。調節部２２は、制御目標値（ＳＶ）と制御量（ＰＶ）の予測値（ＰＶＣ）との偏差（Ｅ）を入力として、当該偏差（Ｅ）に対して、比例演算、積分演算および微分演算のうちいずれか１つ以上の演算を行った結果を操作量（ＭＶ）としてプロセス２４に出力する。 The adjustment unit 22 performs a proportional operation (P), an integral operation (I), and a differentiation operation (D). The adjustment unit 22 receives the deviation (E) between the control target value (SV) and the predicted value (PVC) of the controlled variable (PV), and performs proportional, integral and differential calculations on the deviation (E). The result of performing any one or more of the operations is output to the process 24 as an operation amount (MV).

プロセス２４は、制御対象である。プロセス２４は、上記操作量（ＭＶ）を入力として、制御量ＰＶを出力する。 The process 24 is a control target. The process 24 receives the manipulated variable (MV) and outputs a control amount PV.

予測演算部２６は、プロセス２４の出力である制御量（ＰＶ）を入力として、現在から所定時間経過後の制御量の値を予測値（ＰＶＣ）として出力する。 The prediction calculation unit 26 receives the control amount (PV) that is the output of the process 24 as an input, and outputs the value of the control amount after elapse of a predetermined time from the present as a predicted value (PVC).

次に、図１を参照しながら、予測演算部２６について詳細に説明する。図１は、プロセス制御装置２０のうち予測演算部２６の構成を詳細に示すブロック図である。図１に示すように予測演算部２６は、遅延部２６１、減算部２６２、除算部２６３、乗算部２６４、加算部２６５を備えて構成される。 Next, the prediction calculation unit 26 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing in detail the configuration of the prediction calculation unit 26 in the process control device 20. As shown in FIG. 1, the prediction calculation unit 26 includes a delay unit 261, a subtraction unit 262, a division unit 263, a multiplication unit 264, and an addition unit 265.

遅延部２６１は、プロセス２４の出力である現在の制御量（ＰＶ）を一定時間遅延させた制御量（ＩＮ）を減算部２６２に出力する。減算部２６２は、遅延部２６１からの出力値を制御量（ＰＶ）から減算し、その結果を出力する。除算部２６３は、減算部２６２からの出力値を所定の値（Ｓ）で除算し、その結果を出力する。乗算部２６４は、除算部２６３からの出力値に所定の値（Ｈ）で乗算し、その結果を出力する。加算部２６５は、制御量（ＰＶ）に乗算部２６４からの出力値を加算し、その結果を出力する。 The delay unit 261 outputs a control amount (IN) obtained by delaying the current control amount (PV) output from the process 24 by a predetermined time to the subtraction unit 262. The subtractor 262 subtracts the output value from the delay unit 261 from the control amount (PV) and outputs the result. The division unit 263 divides the output value from the subtraction unit 262 by a predetermined value (S) and outputs the result. The multiplier 264 multiplies the output value from the divider 263 by a predetermined value (H) and outputs the result. The adder 265 adds the output value from the multiplier 264 to the control amount (PV) and outputs the result.

以上のように構成した本実施の形態に係るプロセス制御装置２０の処理手順について説明する。 A processing procedure of the process control apparatus 20 according to the present embodiment configured as described above will be described.

プロセス２４には操作量（ＭＶ）が入力され、その結果、プロセス２４から制御量（ＰＶ）が出力される。予測演算部２６の遅延部２６１にはプロセス２４からの制御量（ＰＶ）が入力され、その結果、現在の制御量（ＰＶ）から一定時間遅延させた制御量（ＩＮ）が出力される。 An operation amount (MV) is input to the process 24, and as a result, a control amount (PV) is output from the process 24. The control amount (PV) from the process 24 is input to the delay unit 261 of the prediction calculation unit 26, and as a result, the control amount (IN) delayed from the current control amount (PV) by a certain time is output.

減算部２６２には、遅延部２６１からの出力値とプロセス２４の制御量（ＰＶ）とが入力され、その結果、制御量（ＰＶ）から遅延部２６１からの出力値を減算した値が出力される。除算部２６３には、減算部２６２からの出力値と所定の値（Ｓ）とが入力され、その結果、減算部２６２からの出力値を所定の値（Ｓ）で除算した値が出力される。乗算部２６４には、除算部２６３からの出力値と予測時間（Ｈ）とが入力され、その結果、除算部２６３からの出力値を予測時間（Ｈ）で乗算した値が出力される。加算部２６５には、プロセス２４からの制御量（ＰＶ）と乗算部２６４からの出力値とが入力され、その結果、プロセス２４からの制御量（ＰＶ）に乗算部２６４からの出力値を加算した値が予測値（ＰＶＣ）として出力される。その結果、予測演算部２６から予測値（ＰＶＣ）が出力される。 The subtraction unit 262 receives the output value from the delay unit 261 and the control amount (PV) of the process 24, and as a result, the value obtained by subtracting the output value from the delay unit 261 from the control amount (PV) is output. The The division unit 263 receives the output value from the subtraction unit 262 and a predetermined value (S), and as a result, a value obtained by dividing the output value from the subtraction unit 262 by the predetermined value (S) is output. . The multiplication unit 264 receives the output value from the division unit 263 and the predicted time (H), and as a result, a value obtained by multiplying the output value from the division unit 263 by the predicted time (H) is output. The control unit (PV) from the process 24 and the output value from the multiplication unit 264 are input to the addition unit 265. As a result, the output value from the multiplication unit 264 is added to the control amount (PV) from the process 24. The obtained value is output as a predicted value (PVC). As a result, a prediction value (PVC) is output from the prediction calculation unit 26.

調節部２２には、制御目標値（ＳＶ）と予測演算部２６からの予測値（ＰＶＣ）との偏差（Ｅ）が入力され、当該偏差（Ｅ）に対して、比例演算、積分演算および微分演算を行われ、その結果、操作量（ＭＶ）がプロセス２４に対して出力される。プロセス２４は、上記操作量（ＭＶ）を入力として、制御量（ＰＶ）を出力する。
（予測値の計算式）
次に、本実施の形態に係るプロセス制御装置２０によって、プロセス２４を良好に制御することができることを説明する。 A deviation (E) between the control target value (SV) and the predicted value (PVC) from the prediction calculation unit 26 is input to the adjustment unit 22, and proportional calculation, integration calculation, and differentiation are performed on the deviation (E). As a result, the manipulated variable (MV) is output to the process 24. The process 24 receives the manipulated variable (MV) as an input and outputs a controlled variable (PV).
(Predicted value calculation formula)
Next, it will be described that the process 24 can be favorably controlled by the process control device 20 according to the present embodiment.

調節部２２の伝達関数をＧｃ(ｓ)、プロセス２４の伝達関数をＧｐ(ｓ)、予測演算部２６の伝達関数をＨ(ｓ)とする。また、プロセス２４は、１次遅れおよびむだ時間を有するものとする。一般産業用プラントの多くの制御対象は、１次遅れおよびむだ時間によりその特性を表すことができる。そのような制御対象すなわちプロセス２４の伝達関数Ｇｐ(ｓ)は、一般的に下式で与えられる。下式において、Ｋｐは定常ゲイン、Ｔｐは時定数、Ｌはむだ時間を表す。 The transfer function of the adjustment unit 22 is Gc (s), the transfer function of the process 24 is Gp (s), and the transfer function of the prediction calculation unit 26 is H (s). Process 24 also has a first order lag and dead time. Many control objects of general industrial plants can be characterized by first order delay and dead time. Such a control object, that is, the transfer function Gp (s) of the process 24 is generally given by the following equation. In the following equation, Kp represents a steady gain, Tp represents a time constant, and L represents a dead time.

この場合、プロセス制御装置２０全体の伝達関数Ｇ_３(ｓ)は、下式で表される。 In this case, the transfer function G ₃ (s) of the entire process control apparatus 20 is expressed by the following equation.

一方、図７に示したスミス法によるプロセス制御装置全体の伝達関数Ｇ_１(ｓ)を考える。調節計３３の伝達関数をＧｃ(ｓ)とし、プロセス３４の伝達関数をＧ(ｓ)e^-Lsとし、シミュレータ３６の伝達関数をＧ(ｓ)(１−e^-Ls)とする。e^-Lsはむだ時間要素である。この場合、Ｇ_１(ｓ)は、下式で与えられる。 On the other hand, consider the transfer function G ₁ (s) of the entire process control apparatus according to the Smith method shown in FIG. The transfer function of the controller 33 is Gc (s), the transfer function of the process 34 is G (s) e- ^Ls, and the transfer function of the simulator 36 is G (s) (1-e- ^Ls ). e ^{-Ls is a dead} time element. In this case, G ₁ (s) is given by the following equation.

なお、Ｇｃ(ｓ)は、下式で与えられる。下式において、Ｋは比例ゲイン、Ｔ_Ｉは積分時間、Ｔ_Ｄは微分時間を表す。 Gc (s) is given by the following equation. In the formula, K is a proportional gain, _{T I} is the integral time, _{T D} represents the derivative time.

伝達関数Ｇ_１(ｓ)をブロック線図で表現したものを図８に示す。図８に示すように、ブロック線図で表現すると、むだ時間要素e^-Lsはフィードバックループの外部に存在する。すなわち、制御対象からむだ時間が無くなったような系を構成することができる。 FIG. 8 shows a block diagram of the transfer function G ₁ (s). As shown in FIG. 8, when expressed in a block diagram, the dead time element e ^-Ls exists outside the feedback loop. That is, it is possible to configure a system in which the dead time from the control target is eliminated.

ところで、プロセス３４は制御対象であるから、プロセス３４の伝達関数はＧｐ(ｓ)と表現することもできる。従って、Ｇｐ(ｓ)＝Ｇ(ｓ)e^-Lsであるから、Ｇ(ｓ)は下式で表すことができる。 Incidentally, since the process 34 is a control target, the transfer function of the process 34 can also be expressed as Gp (s). Therefore, since Gp (s) = G (s) e- ^Ls , G (s) can be expressed by the following equation.

図８のブロック線図におけるＧ(ｓ)を上式で置き換えたブロック線図は、図９に示すとおりとなる。図９のブロック線図に示したスミス法におけるプロセス制御装置の伝達関数Ｇ_４(ｓ)は、下式で表される。 A block diagram in which G (s) in the block diagram of FIG. 8 is replaced by the above equation is as shown in FIG. The transfer function G ₄ (s) of the process control apparatus in the Smith method shown in the block diagram of FIG. 9 is expressed by the following equation.

プロセス制御装置２０全体の伝達関数Ｇ_３(ｓ)が、スミス法におけるプロセス制御装置全体の伝達関数Ｇ_４(ｓ)と等しい場合、または、それらが近似している場合、プロセス制御装置２０は良好にプロセス制御を行うことができると考えてよい。伝達関数Ｇ_３(ｓ)と伝達関数Ｇ_４(ｓ)とを比較すると、e^-LsＨ(ｓ)＝１であれば、それぞれの伝達関数は等しくなる。そして、e^-LsＨ(ｓ)＝１を基に下式が得られる。 When the transfer function G ₃ (s) of the entire process control device 20 is equal to or close to the transfer function G ₄ (s) of the entire process control device in the Smith method, the process control device 20 is good. It can be considered that process control can be performed. When the transfer function G ₃ (s) and the transfer function G ₄ (s) are compared, if e ^−Ls H (s) = 1, the respective transfer functions are equal. Then, the following formula is obtained based on e ^−Ls H (s) = 1.

上式に示すとおり、伝達関数Ｈ(ｓ)はであるから、伝達関数Ｈ(ｓ)の近似値を求めることを考える。Ｌｓの値が小さければ、例えば上式の第３項目以降の合計値が伝達関数Ｈ(ｓ)の値に占める割合は小さい。そこで、伝達関数Ｈ(ｓ)を下式のように表してもよい。 Since the transfer function H (s) is as shown in the above equation, it is considered to obtain an approximate value of the transfer function H (s). If the value of Ls is small, for example, the ratio of the total value after the third item in the above equation to the value of the transfer function H (s) is small. Therefore, the transfer function H (s) may be expressed as the following equation.

上式は、伝達関数Ｈ(ｓ)が、現在値と現在値の傾きとから計算できることを表している。すなわち、予測値（ＰＶＣ）は、下式で与えられると考えることができる。下式において、ＩＮは過去の制御量、Ｓは当該過去から現在までの時間、Ｈは現在から予測値に達するまでの時間を表す。 The above formula represents that the transfer function H (s) can be calculated from the current value and the slope of the current value. That is, it can be considered that the predicted value (PVC) is given by the following equation. In the following equation, IN represents the past control amount, S represents the time from the past to the present, and H represents the time from the present to the predicted value.

すなわち、予測値（ＰＶＣ）は、現在の制御量（ＰＶ）と現在から所定時間前の制御量（ＩＮ）とから計算した現在の制御量の傾き（（ＰＶ−ＩＮ）／Ｓ）に、予測時間Ｈを乗算した値となる。 That is, the predicted value (PVC) is predicted to the slope ((PV−IN) / S) of the current control amount calculated from the current control amount (PV) and the control amount (IN) a predetermined time before the current time. A value obtained by multiplying the time H.

上式から、図２に示した予測演算部２６のブロック線図が導かれる。
（実施例）
次に、本発明に係るプロセス制御装置が良好なプロセス制御を行うことができることを示すために、プロセス制御装置２０を用いて、化学反応器の内部温度を制御した例を示す。 From the above equation, a block diagram of the prediction calculation unit 26 shown in FIG. 2 is derived.
(Example)
Next, in order to show that the process control apparatus according to the present invention can perform good process control, an example in which the internal temperature of the chemical reactor is controlled using the process control apparatus 20 will be described.

図３を参照しながら、本発明に係るプロセス制御装置を適用したプラント３０の概略について説明する。図３は、本発明の実施の一形態であるプロセス制御装置を適用したプラント３０の要部構成を示す概略図である。図３に示すように、プラント３０は、内部で化学反応を行う反応器４０と、反応器４０の周りに配置され反応器４０を外部から冷却する媒体を供給するジャケット５０と、反応器４０の内部の温度を測定する内温調節計６０と、ジャケット５０に供給される媒体の温度を測定するジャケット温度調節計７０と、ジャケット５０に供給される媒体量を調節するバルブ８０と、反応器４０に供給される液量を調節するバルブ９０とを備えている。ジャケット５０から供給される冷却媒体の量により、反応器４０内部の温度を調節するため、反応器４０の内部温度に応じてバルブ８０の制御を行う。 The outline of the plant 30 to which the process control apparatus according to the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing a main configuration of a plant 30 to which the process control apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. As shown in FIG. 3, the plant 30 includes a reactor 40 that internally performs a chemical reaction, a jacket 50 that is arranged around the reactor 40 and supplies a medium that cools the reactor 40 from the outside, and a reactor 40. An internal temperature controller 60 for measuring the internal temperature, a jacket temperature controller 70 for measuring the temperature of the medium supplied to the jacket 50, a valve 80 for adjusting the amount of medium supplied to the jacket 50, and the reactor 40 And a valve 90 for adjusting the amount of liquid supplied to the liquid crystal. In order to adjust the temperature inside the reactor 40 according to the amount of the cooling medium supplied from the jacket 50, the valve 80 is controlled in accordance with the internal temperature of the reactor 40.

なお、反応器４０の時定数Ｔは約３０分であり、むだ時間は約１５分である。よって、Ｌ／Ｔの値は約０．５であるので、従来のＰＩＤ制御装置では良好に制御することは困難である。 The time constant T of the reactor 40 is about 30 minutes, and the dead time is about 15 minutes. Therefore, since the value of L / T is about 0.5, it is difficult to control well with a conventional PID control device.

次に、図４を参照しながら、プラント３０のブロック線図について説明する。図４は、本発明の実施の一形態であるプロセス制御装置を適用したプラント３０の要部構成を示すブロック線図である。 Next, a block diagram of the plant 30 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a main configuration of a plant 30 to which the process control apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.

図４に示すように、反応器４０の温度設定値とフィードバックされた反応器４０の内温との偏差が内温調節計６０に入力され、調節演算の出力値は、ジャケット温度調節計７０の設定値となる。また、ジャケット温度調節計７０は、該設定値とフィードバックされたジャケット５０の温度との偏差により調節演算を行う。そして、該調節演算の出力値は、図４では図示しないバルブ８０に入力される。そして、バルブ８０の弁開度の変化によりジャケット５０の温度が変化し、それにより反応器４０の温度が変化する。 As shown in FIG. 4, the deviation between the set temperature value of the reactor 40 and the fed back internal temperature of the reactor 40 is input to the internal temperature controller 60, and the output value of the adjustment calculation is that of the jacket temperature controller 70. Set value. Further, the jacket temperature controller 70 performs an adjustment calculation based on a deviation between the set value and the fed back temperature of the jacket 50. The output value of the adjustment calculation is input to a valve 80 (not shown in FIG. 4). And the temperature of the jacket 50 changes by the change of the valve opening degree of the valve 80, and, thereby, the temperature of the reactor 40 changes.

プラント３０がカスケード制御を含んでいるため、ブロック線図では、図４に示すように、フィードバックループが二重になる。すなわち、ジャケット５０の温度が、ジャケット温度調節計７０の入力としてフィードバックされる。また、反応器４０の内温が、内温調節計６０の入力としてフィードバックされる。 Since the plant 30 includes cascade control, in the block diagram, the feedback loop is doubled as shown in FIG. That is, the temperature of the jacket 50 is fed back as an input to the jacket temperature controller 70. Further, the internal temperature of the reactor 40 is fed back as an input to the internal temperature controller 60.

その結果、プラント３０の伝達関数を、ジャケット温度調節計７０の伝達関数Ｇｃ２(ｓ)、ジャケットの伝達関数Ｇｐ２(ｓ)、および反応器の伝達関数Ｇｐ１(ｓ)を用いて構成すると、複雑になる。そこで、ジャケット温度調節計７０の伝達関数Ｇｃ２(ｓ)、ジャケットの伝達関数Ｇｐ２(ｓ)、および反応器の伝達関数Ｇｐ１(ｓ)を、図４の破線で示すようにまとめて伝達関数Ｇｐ(ｓ)とみなす。これにより、プラント３０の伝達関数は、Ｇｃ(ｓ)とＧｐ(ｓ)とから構成されることとなる。したがって、予測演算部２６を備えることで、本実施の形態のプロセス制御装置２０をプラント３０に適用することができる。 As a result, if the transfer function of the plant 30 is configured using the transfer function Gc2 (s) of the jacket temperature controller 70, the transfer function Gp2 (s) of the jacket, and the transfer function Gp1 (s) of the reactor, it is complicated. Become. Therefore, the transfer function Gc2 (s) of the jacket temperature controller 70, the transfer function Gp2 (s) of the jacket, and the transfer function Gp1 (s) of the reactor are collectively shown as a broken line in FIG. s). Thereby, the transfer function of the plant 30 is composed of Gc (s) and Gp (s). Therefore, the process control device 20 of the present embodiment can be applied to the plant 30 by including the prediction calculation unit 26.

次に、図５を参照しながら、上記プラント３０において本実施の形態のプロセス制御装置２０を適用した場合に得られた制御量（ＰＶ）および予測値（ＰＶＣ）について説明する。図５は、上記制御量（ＰＶ）および予測値（ＰＶＣ）の推移を示すトレンドグラフである。 Next, the control amount (PV) and the predicted value (PVC) obtained when the process control device 20 of the present embodiment is applied to the plant 30 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a trend graph showing the transition of the control amount (PV) and the predicted value (PVC).

図５に示すように、トレンドグラフには、現在の制御量（ＰＶ）である反応器４０の内部温度１００を表示している。また、制御目標値（ＳＶ）である目標温度１４０を表示している。目標温度１４０は、６℃で固定されている。また、内部温度１００を基に予測演算部２６が算出した予測温度１１０を表示している。また、予測温度１１０と制御目標値（ＳＶ）である目標温度１４０との偏差（Ｅ）を基に、調節部２２が算出した操作量（ＭＶ）により変化するジャケット５０の温度１２０を表示している。さらに、バルブ９０から反応器４０へ供給される滴下量を表す液量１３０を表示している。 As shown in FIG. 5, the trend graph displays the internal temperature 100 of the reactor 40, which is the current controlled variable (PV). Moreover, the target temperature 140 which is a control target value (SV) is displayed. The target temperature 140 is fixed at 6 ° C. Further, the predicted temperature 110 calculated by the prediction calculation unit 26 based on the internal temperature 100 is displayed. Further, based on the deviation (E) between the predicted temperature 110 and the target temperature 140 that is the control target value (SV), the temperature 120 of the jacket 50 that changes according to the operation amount (MV) calculated by the adjustment unit 22 is displayed. Yes. Further, a liquid amount 130 representing a dripping amount supplied from the valve 90 to the reactor 40 is displayed.

図５に示すように、予測温度１１０の変動に追従して内部温度１００が変動している。従って、予測演算部２６による温度予測は適切であることがわかる。また、図５に示すように、内部温度１００は、制御目標値（ＳＶ）である目標温度１４０から大きく乖離することがない。従って、本発明に係るプロセス制御装置は、良好な目標値追従特性を有しているので、良好なプロセス制御を行うことができる。 As shown in FIG. 5, the internal temperature 100 varies following the variation of the predicted temperature 110. Therefore, it is understood that the temperature prediction by the prediction calculation unit 26 is appropriate. Further, as shown in FIG. 5, the internal temperature 100 does not greatly deviate from the target temperature 140 that is the control target value (SV). Therefore, since the process control apparatus according to the present invention has a good target value follow-up characteristic, good process control can be performed.

また、図５に示すように、バルブ９０から反応器４０への液量１３０が変動しても、内部温度１００には大きな影響がない。液量１３０の変動は、反応器４０の内部温度に変化をもたらす原因の一つであるため、反応器４０の内部温度に対する外乱であると考えることができる。従って、本発明に係るプロセス制御装置は、良好な外乱抑制特性を有しているので、良好なプロセス制御を行うことができる。 Further, as shown in FIG. 5, even if the liquid amount 130 from the valve 90 to the reactor 40 fluctuates, the internal temperature 100 is not greatly affected. Since the fluctuation of the liquid amount 130 is one of the causes that cause a change in the internal temperature of the reactor 40, it can be considered as a disturbance to the internal temperature of the reactor 40. Therefore, since the process control apparatus according to the present invention has a good disturbance suppressing characteristic, good process control can be performed.

以上に示したとおり、本発明に係るプロセス制御装置は、Ｌ／Ｔの値が０．２以上である制御対象であっても、目標値追従特性と外乱抑制特性とが良好なプロセス制御を行うことができる。
（変形例）
上述の実施の形態では、プロセス制御装置２０の制御対象として、化学反応を伴う反応器の内部温度を例としてあげたが、これに限定されるものではない。すなわち、本発明に係るプロセス制御装置は、一般産業用プラントにおける反応器の温度制御に好適である。 As described above, the process control apparatus according to the present invention performs process control with favorable target value follow-up characteristics and disturbance suppression characteristics even for a control target having an L / T value of 0.2 or more. be able to.
(Modification)
In the above-described embodiment, the internal temperature of the reactor accompanied by a chemical reaction is taken as an example of the control target of the process control device 20, but the present invention is not limited to this. That is, the process control apparatus according to the present invention is suitable for temperature control of a reactor in a general industrial plant.

なお、実施の形態は上述の他に、以下のようにも表現できる。 In addition to the above, the embodiment can be expressed as follows.

[１]本発明に係るプロセス制御装置は、制御量の過去値と現在値より予測量を計算し、制御目標量と制御量の予測値の偏差を調節計入力とし、当該偏差に対して比例動作、積分動作、および微分動作を行うことを特徴とするものであってもよい。 [1] The process control apparatus according to the present invention calculates a predicted amount from a past value and a current value of a controlled variable, and takes a deviation between the control target amount and the predicted value of the controlled variable as a controller input, and is proportional to the deviation. An operation, an integration operation, and a differentiation operation may be performed.

最後に、加算部２１、調節部２２、および予測演算部２６は、ＣＰＵ（central processing unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよいし、ハードウェアロジックによって構成してもよい。ソフトウェアによって実現する場合は、プロセス制御装置２０は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアであるプロセス制御装置２０の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、プロセス制御装置２０に供給し、プロセス制御装置２０内のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。 Finally, the addition unit 21, the adjustment unit 22, and the prediction calculation unit 26 may be realized by software using a CPU (central processing unit) or may be configured by hardware logic. When realized by software, the process control device 20 includes a CPU that executes instructions of a control program for realizing each function, a ROM (read only memory) that stores the program, and a RAM (random access memory) that expands the program. And a storage device (recording medium) such as a memory for storing the program and various data. An object of the present invention is a recording medium on which a program code (execution format program, intermediate code program, source program) of a control program of the process control device 20 which is software for realizing the above-described functions is recorded so as to be readable by a computer. This can also be achieved by supplying to the process control device 20 and reading and executing the program code recorded on the recording medium by the computer (or CPU or MPU) in the process control device 20.

上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。 Examples of the recording medium include tapes such as magnetic tapes and cassette tapes, magnetic disks such as floppy (registered trademark) disks / hard disks, and disks including optical disks such as CD-ROM / MO / MD / DVD / CD-R. Card system such as IC card, IC card (including memory card) / optical card, or semiconductor memory system such as mask ROM / EPROM / EEPROM / flash ROM.

また、プロセス制御装置２０を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４ケーブル、ＵＳＢケーブル、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。 Further, the process control device 20 may be configured to be connectable to a communication network, and the program code may be supplied via the communication network. The communication network is not particularly limited. For example, the Internet, intranet, extranet, LAN, ISDN, VAN, CATV communication network, virtual private network, telephone line network, mobile communication network, satellite communication. A net or the like is available. In addition, the transmission medium constituting the communication network is not particularly limited, and for example, an infrared ray such as IrDA, Bluetooth (Bluetooth ( (Registered trademark), 802.11 wireless, HDR, mobile phone network, satellite line, terrestrial digital network, and the like can also be used. The present invention can also be realized in the form of a computer data signal embedded in a carrier wave in which the program code is embodied by electronic transmission.

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、プロセス制御装置、プロセス制御方法に広く適用可能である。特に、一般産業用プラントにおいてむだ時間を有する制御対象のプロセス値を所定の値に制御するプロセス制御装置に好適に利用できる。 The present invention is widely applicable to a process control apparatus and a process control method. In particular, it can be suitably used for a process control apparatus that controls a process value to be controlled having a dead time in a general industrial plant to a predetermined value.

本発明の実施の一形態であるプロセス制御装置の構成を詳細に示すブロック線図である。It is a block diagram which shows in detail the structure of the process control apparatus which is one Embodiment of this invention. 本発明の実施の一形態であるプロセス制御装置の要部構成を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the principal part structure of the process control apparatus which is one Embodiment of this invention. 本発明の実施の一形態であるプロセス制御装置を適用したプラントの要部構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the principal part structure of the plant to which the process control apparatus which is one Embodiment of this invention is applied. 本発明の実施の一形態であるプロセス制御装置を適用したプラントの要部構成を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the principal part structure of the plant to which the process control apparatus which is one Embodiment of this invention is applied. 本発明の実施の一形態であるプロセス制御装置を適用したプラントにおいて得られた制御量およびその予測値の推移を示すトレンドグラフである。It is a trend graph which shows transition of the controlled variable and its predicted value obtained in the plant to which the process control device which is one embodiment of the present invention is applied. 従来のＰＩＤ制御装置の要部構成を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the principal part structure of the conventional PID control apparatus. スミス法によるプロセス制御装置の要部構成を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the principal part structure of the process control apparatus by a Smith method. スミス法によるプロセス制御装置の伝達関数を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the transfer function of the process control apparatus by a Smith method. 図８に示したスミス法によるプロセス制御装置の伝達関数を示すブロック線図の構成の一部を別の構成で置き換えた図である。It is the figure which replaced a part of block diagram structure which shows the transfer function of the process control apparatus by the Smith method shown in FIG. 8 with another structure.

Explanation of symbols

２０プロセス制御装置
２２調節部（調節手段）
２４プロセス（制御対象）
２６予測演算部（予測演算手段）
２６１遅延部（遅延手段）
２６２減算部（減算手段）
２６３除算部（除算手段）
２６４乗算部（乗算手段）
２６５加算部（加算手段） 20 Process control device 22 Adjustment part (Adjustment means)
24 processes (control target)
26 Prediction calculation part (prediction calculation means)
261 delay unit (delay means)
262 Subtraction unit (subtraction means)
263 Division (division means)
H.264 multiplier (multiplier)
265 Adder (addition means)

Claims

A process control device for controlling a process value to be controlled having a dead time to a predetermined value,
Prediction calculation means for inputting the current value of the controlled variable to be controlled and outputting the predicted value of the controlled variable after elapse of a predetermined time from the current time as a predicted value;
The deviation between the control target value and the predicted value output by the prediction calculation means is input, and the result of performing any one or more of proportional calculation, integral calculation, and differential calculation on the deviation is operated. Adjusting means for outputting as a quantity,
A process control apparatus for controlling a controlled object by the operation amount.

The prediction calculation means includes
A delay means for inputting a current value of a controlled variable to be controlled, and outputting the delayed value by a predetermined time;
Subtracting means for inputting a current value of a controlled variable to be controlled and an output value of the delay means, and outputting a value obtained by subtracting the output value from the current value;
Dividing means for receiving an output value of the subtracting means and outputting a value obtained by dividing the output value by a predetermined time;
Multiplication means for receiving the output value of the dividing means and outputting a value obtained by multiplying the output value by the predicted time of the control target;
2. An adding means for receiving a current value of a controlled variable to be controlled and an output value of the multiplying means and outputting a value obtained by adding the current value and the output value. Process control device.

A process control method for controlling a process value to be controlled having a dead time to a predetermined value,
A prediction calculation step that takes as input a current value of a controlled variable to be controlled and outputs a predicted value of a value of a controlled variable after a predetermined time from the present time;
Using the deviation between the control target value and the predicted value output from the prediction calculation step as an input, manipulate the result of performing at least one of proportional calculation, integral calculation, and differential calculation on the deviation Adjusting step to output as a quantity,
A process control method, characterized in that a controlled object is controlled by the operation amount.

A program for operating the process control device according to claim 1 or 2 for causing a computer to function as each of the above means.

The computer-readable recording medium which recorded the program of Claim 4.