JP2011090405A - 流量制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 流量制御装置40は、流体を流す流体通路に流量センサ部8と流量制御弁10とを設け、流量センサ部8で検出した流量値S1と所定の流量設定値S0とを比較して流量制御弁10を制御する制御部44とを有する。そして、流量センサ部8及び流量制御弁10よりも上流側に圧力センサ42を設け、制御部44には、予め複数の流量設定値と複数の流体圧力値に応じた制御定数を記憶しておき、流量設定値S0と圧力センサの検出値Svに基づいて制御定数を選択して流量制御するように構成する。
【選択図】 図1
Description
このPID制御の各定数は、アナログ回路のみ搭載したアナログ制御マスフローコントローラでは、回路構成の制約を受けるために、一般的には固定(1つ)である。一方、デジタル回路を搭載したデジタル制御マスフローコントローラでは、CPUやEEPROMを利用して、設定流量毎にPID制御の定数を複数(例えば6つ)もち、この定数を切り換える機能を持っている。
この点において、特許文献1または特許文献2に記載の技術によれば、流体の圧力が変化した場合、流量設定値と、実際の操作量に対応するテーブル上の流量設定値との比に基づいてテーブルの定常操作量を書き替えるように構成しているものの、PID制御の定数は流量設定値毎にしか記憶していないので、安定した流量を下流に流せるまでの時間(以下、応答時間ともいう)が、流体の圧力毎に変化してしまうという問題がある。この問題点は、例えば半導体制御装置においては、最も遅い応答時間の間、装置を停止しプロセスガスを排出すること(所謂、捨てガス)を必要としている。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、制御する流体の圧力が変化した場合にでも流量制御の応答性速度を高速のまま維持することができる流量制御装置を提供することを目的としている。
また、前記制御定数は、予め求めておいたPID制御定数である。
図1は本発明に係る流量制御装置の第1実施例を示す構成図、図2は本発明に係る流量制御装置に予め記憶させておく制御定数の一例、図3は本発明に係る流量制御装置の制御フローチャート図である。
本発明の特徴は、上記制御手段44が、上記流量信号S1と上記流量設定信号S0とに基づいて流量の制御を行う際に、同時に上記圧力検出信号Svを読み取って、予め記憶させておいた複数の流量設定値と複数の流体圧力値に応じた制御定数の中から、最適の制御定数を選択して流量制御するようにした点である。
しかし、本発明ではこのガス圧の圧力変化量を圧力検出手段42で検出して、予め記憶させておいた複数の流量設定値と複数の流体圧力値に応じた制御定数の中から、最適の制御定数を選択して流量制御するので、オーバーシュートやハンチングを起こすことなく速やかに所定の流量設定値へと制御することができる。
図3は本発明の流量制御装置で行われる制御フローを示す図である。
KP10:予め記憶されている流量設定信号10%に対応する比例ゲイン
KP25:予め記憶されている流量設定信号25%に対応する比例ゲイン
KP11:A10−0.1に記憶された比例ゲイン
KP12:A10−0.2に記憶された比例ゲイン
KP21:A25−0.1に記憶された比例ゲイン
KP22:A25−0.2に記憶された比例ゲイン
のように、近似して最適な制御定数を求める。なお、これらKP11とKP12との間隔、あるいはKP11とKP21との間隔は、予め実験的に直線近似計算を行っても実質的に問題がないと見なせる間隔を設定しておく。
図4は本発明に係る流量制御装置の第2実施例を示す構成図、図5は第2実施例における流量制御装置に予め記憶させておく制御定数の一例、図6は第2実施例における流量制御装置の制御フローチャート図である。なお、上記した流量制御装置40と同一の構成は、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
10:流量制御弁機構、12:バイパス管群、14:センサ管、16:センサ回路、
20:流量制御弁、22:ダイヤフラム、24:弁口、26:アクチュエータ、27:ケース、28:バルブ駆動回路、
40、40A:流量制御装置、42、42A、42B:圧力検出手段、44:制御手段、44A:記憶部、46:ホストコンピュータ、48:押し台、
50:ベース台、52:剛球、
S0:流量設定信号、S1:流量信号、Sv、SvA、SvB:圧力検出信号、Sout:外部流量出力信号、S3:駆動信号、S4:バルブ駆動電圧(バルブ駆動信号)
Claims (5)
- 流体を流す流体通路に流量センサ部と流量制御弁とを設け、該流量センサ部で検出した流量値と所定の流量設定値とを比較して該流量制御弁を制御する制御部とを有する流量制御装置において、
前記流量センサ部及び流量制御弁よりも上流側に圧力センサを設け、前記制御部には、予め複数の流量設定値と複数の流体圧力値に応じた複数の制御定数を記憶しておき、
前記制御部は、前記流量設定値と前記圧力センサの検出値に基づいて複数の制御定数の中から最適な制御定数を選択して流量制御するように構成したことを特徴とする流量制御装置。 - 流体を流す流体通路に流量センサ部と流量制御弁とを設け、該流量センサ部で検出した流量値と所定の流量設定値とを比較して該流量制御弁を制御する制御部とを有する流量制御装置において、
前記流量センサ部及び流量制御弁の上流側及び下流側に差圧検知手段を設け、前記制御部には、予め複数の流量設定値と複数の流体差圧値に応じた複数の制御定数を記憶しておき、
前記制御部は、前記流量設定値と前記流体差圧値に基づいて複数の制御定数の中から最適な制御定数を選択して流量制御するように構成したことを特徴とする流量制御装置。 - 前記制御部は、流量センサ部で検出した流量値と前記選択された最適な制御定数から前記流量制御弁に印加すべき電圧を算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の流量制御装置。
- 前記制御定数は、予め求めておいたPID制御定数であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の流量制御装置。
- 前記制御部に入力された前記流量設定値と前記圧力センサの検出値に応じた制御定数が、前記制御部に記憶された制御定数の中にないとき、
前記制御部は、入力された前記流量設定値と前記圧力センサの検出値に近似する流量設定値と圧力センサの検出値に応じた制御定数から近似計算を行って、最適な制御定数を求めることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の流量制御装置。
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