JP2017027390A - 制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インターロック機能が損なわれないようにする。
【解決手段】制御装置は、ＰＩＤ制御演算により設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出部３と、操作量算出部３で算出された操作量ＭＶを操作量上限値ＯＨ以下の値に制限する上限リミット処理を行なうリミット処理部４と、操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力部５と、設定値ＳＰが予め規定された閾値ＴＨＳより低い場合、あるいは設定値ＳＰが閾値ＴＨＳ以上で制御量変化率ΔＰＶが予め規定された閾値ＴＨＤより小さい場合に、操作量上限値ＯＨを低い数値ＯＨ１に維持し、設定値ＳＰが閾値ＴＨＳ以上に変更された後に、制御量変化率ΔＰＶが閾値ＴＨＤ以上となった場合に、操作量上限値ＯＨを数値ＯＨ１よりも高い数値ＯＨ２に変更する上限値調整部６とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、安全を確保するためのインターロック機能を備えた制御装置に係り、特に操作量上限値を利用してインターロック機能を実現する制御装置および制御方法に関するものである。

従来より、ハロゲンランプやセラミックヒータを利用して被加熱物を高速に昇温させる加熱装置がある。これらのハロゲンランプやセラミックヒータでは、急激にヒータ出力が１００％付近まで高くなると、発熱自体も過剰に急激になり、ヒータ自身が破損することがある。このような特殊なヒータを利用した加熱（昇温）に対しては、特許文献１に開示された技術が有効である。

特許文献１に開示された制御装置は、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように設定値追従制御の応答過程を追従フェーズと収束フェーズと安定フェーズの３段階に分割し、設定値ＳＰの変更開始時点を追従フェーズの開始時点とし、追従フェーズにおいて制御量ＰＶが設定値ＳＰを超えない特定の設定値追従制御経過時点を収束フェーズの開始時点とし、収束フェーズにおいて予め設定された状況に到達した時点を安定フェーズの開始時点として各フェーズの切り換えを行い、追従フェーズでは制御量ＰＶを設定値ＳＰに追従させる操作量を出力し、収束フェーズでは制御量ＰＶを設定値ＳＰ近傍に収束させる操作量を出力し、安定フェーズでは制御量ＰＶを設定値ＳＰに安定させる操作量を出力することにより、追従フェーズ、収束フェーズ、安定フェーズのそれぞれの制御特性を別々に調整できるようにしたものである。

特許文献１に開示された制御装置では、昇温過程の追従フェーズでＰＩＤ制御を採用したり、固定の出力値を採用したりできるので、ヒータの発熱が過剰にならないように調整しやすい。例えば、想定された昇温動作範囲内にすることにより、昇温全体が所望の動作になる。また、ある程度の想定範囲外であれば、インターロック機能などにより安全確保も可能である。

ヒータによる昇温を対象とする実質的なインターロック機能としては、操作量上限値ＯＨの利用が一般的である。具体的には、昇温前に設定値ＳＰ（温度設定値）が低い場合は、制御量ＰＶ（温度）も低く維持するのであるから、操作量上限値ＯＨも低く設定しておくのが合理的である。

そして、昇温を開始する場合は設定値ＳＰを高い数値に変更するので、この設定値ＳＰの変更に合せて徐々に操作量上限値ＯＨを上昇させていく。ＰＩＤ制御により操作量ＭＶ（ヒータ出力）が高い数値を要求されたとしても、操作量上限値ＯＨが急激に高い数値に上昇することがなければ、急激にヒータ出力が１００％付近まで高くなることも回避できる。

特開２００３−２０８２０１号公報

半導体デバイスを製造する半導体製造装置等の実際の製造装置では、電源系と制御機器とが、必ずしも適切に連携した構成になっているとは限らない。例えば、作業の安全性などの観点から、昇温前にはヒータのブレーカをＯＦＦにしておき、その状態でＰＩＤ制御の演算機能をＯＮにして設定値ＳＰを昇温後の目標温度に設定変更し、設定値ＳＰの設定変更に誤りがないことを確認してから、ヒータのブレーカをＯＮにするという手順で機器が操作されることがある。この場合、電源系（ブレーカ）が昇温に適した状態になるタイミングは、制御機器（ＰＩＤ制御の演算機能）が昇温設定になるタイミングよりも、遅れることになる。

このとき、設定値ＳＰの設定変更に誤りがないことを確認するために想定以上の時間を使ってしまうなどにより、ヒータのブレーカをＯＮにするまでの“遅延時間”が長くなると、徐々に上昇するはずの操作量上限値ＯＨが、ブレーカをＯＮにする時点で１００％あるいはその付近まで上昇してしまい、インターロックとして機能しなくなる。すなわち、急激にヒータ出力が１００％付近まで高くなってしまうわけであり、改善が求められている。

図９（Ａ）、図９（Ｂ）に示した例では、設定値ＳＰの変更に合せて操作量上限値ＯＨが徐々に上昇し、ＰＩＤ制御で算出される操作量ＭＶも操作量上限値ＯＨの制限を受けつつ上昇していくが、ヒータのブレーカがＯＮになるまで、ヒータに電力が供給されないために、実際のヒータ出力は０％になっている。そして、ブレーカがＯＮになった時点では、操作量上限値ＯＨが既に最大値１００％に達しているので、ヒータ出力も１００％まで急激に上昇している。

なお、以上のようなインターロック機能に関わる問題は、温度制御に限らず、他の制御でも同様に発生し得る。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ヒータなどの操作部のブレーカをＯＦＦにし、続いて制御演算機能をＯＮにして設定値ＳＰを目標温度に変更し、設定値ＳＰの確認後にブレーカをＯＮにするような作業手順で操作される制御装置において、インターロック機能が損なわれないようにすることができる制御装置および制御方法を提供することを目的とする。

なお、ブレーカと制御装置とを協調させるために、ブレーカと制御装置との間を何らかの信号線で繋いで、ブレーカと制御装置とを連動させる等の方法は、実装作業を含めてコストアップになる要素なので、このような解決方法は好適ではなく、本発明では採用されないことを前提としておく。

本発明の制御装置は、設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出手段と、この操作量算出手段で算出された操作量ＭＶを操作量上限値ＯＨ以下の値に制限する上限リミット処理を行なうリミット処理手段と、この上限リミット処理された操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力手段と、設定値ＳＰが予め規定された閾値ＴＨＳより低い場合、あるいは設定値ＳＰが前記閾値ＴＨＳ以上で制御量変化率ΔＰＶが予め規定された閾値ＴＨＤより小さい場合に、前記操作量上限値ＯＨを最大値よりも低い、予め規定された第１の値に維持し、設定値ＳＰが前記閾値ＴＨＳ以上に変更された後に、制御量変化率ΔＰＶが前記閾値ＴＨＤ以上となった場合に、前記操作量上限値ＯＨを前記第１の値よりも高い、予め規定された第２の値に変更する上限値調整手段とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明の制御装置は、設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出手段と、この操作量算出手段で算出された操作量ＭＶを操作量上限値ＯＨ以下の値に制限する上限リミット処理を行なうリミット処理手段と、この上限リミット処理された操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力手段と、設定値ＳＰが予め規定された閾値ＴＨＳより低い場合、あるいは設定値ＳＰが前記閾値ＴＨＳ以上で制御量ＰＶが予め規定された閾値ＴＨＰより低い場合に、前記操作量上限値ＯＨを最大値よりも低い、予め規定された第１の値に維持し、設定値ＳＰが前記閾値ＴＨＳ以上に変更された後に、制御量ＰＶが前記閾値ＴＨＰ以上となった場合に、前記操作量上限値ＯＨを前記第１の値よりも高い、予め規定された第２の値に変更する上限値調整手段とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明の制御装置の１構成例は、さらに、制御量ＰＶが予め規定された閾値ＴＨＧ以上で、制御量変化率ΔＰＶが予め規定された閾値ＴＨＥ以上となった場合に、前記操作量上限値ＯＨを前記第２の値よりも低い、予め規定された第３の値に変更する上限値抑制手段を備えることを特徴とするものである。

また、本発明の制御方法は、設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出ステップと、この操作量算出ステップで算出した操作量ＭＶを操作量上限値ＯＨ以下の値に制限する上限リミット処理を行なうリミット処理ステップと、この上限リミット処理した操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力ステップと、設定値ＳＰが予め規定された閾値ＴＨＳより低い場合、あるいは設定値ＳＰが前記閾値ＴＨＳ以上で制御量変化率ΔＰＶが予め規定された閾値ＴＨＤより小さい場合に、前記操作量上限値ＯＨを最大値よりも低い、予め規定された第１の値に維持し、設定値ＳＰが前記閾値ＴＨＳ以上に変更された後に、制御量変化率ΔＰＶが前記閾値ＴＨＤ以上となった場合に、前記操作量上限値ＯＨを前記第１の値よりも高い、予め規定された第２の値に変更する上限値調整ステップとを含むことを特徴とするものである。

また、本発明の制御方法は、設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出ステップと、この操作量算出ステップで算出した操作量ＭＶを操作量上限値ＯＨ以下の値に制限する上限リミット処理を行なうリミット処理ステップと、この上限リミット処理した操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力ステップと、設定値ＳＰが予め規定された閾値ＴＨＳより低い場合、あるいは設定値ＳＰが前記閾値ＴＨＳ以上で制御量ＰＶが予め規定された閾値ＴＨＰより低い場合に、前記操作量上限値ＯＨを最大値よりも低い、予め規定された第１の値に維持し、設定値ＳＰが前記閾値ＴＨＳ以上に変更された後に、制御量ＰＶが前記閾値ＴＨＰ以上となった場合に、前記操作量上限値ＯＨを前記第１の値よりも高い、予め規定された第２の値に変更する上限値調整ステップとを含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、設定値ＳＰが予め規定された閾値ＴＨＳより低い場合、あるいは設定値ＳＰが閾値ＴＨＳ以上で制御量変化率ΔＰＶが予め規定された閾値ＴＨＤより小さい場合に、操作量上限値ＯＨを最大値よりも低い、予め規定された第１の値に維持し、設定値ＳＰが閾値ＴＨＳ以上に変更された後に、制御量変化率ΔＰＶが閾値ＴＨＤ以上となった場合に、操作量上限値ＯＨを第１の値よりも高い、予め規定された第２の値に変更する上限値調整手段を設けることにより、制御量変化率ΔＰＶが閾値ＴＨＤ以上となるまで操作量上限値ＯＨを低い値に維持しておくので、ヒータなどの操作部の出力が急激に１００％付近まで高くなってしまうことを回避することができ、インターロック機能が損なわれないようにすることができる。その結果、本発明では、ヒータなどの操作部の破損を防ぐことができる。

また、本発明では、設定値ＳＰが予め規定された閾値ＴＨＳより低い場合、あるいは設定値ＳＰが閾値ＴＨＳ以上で制御量ＰＶが予め規定された閾値ＴＨＰより低い場合に、操作量上限値ＯＨを最大値よりも低い、予め規定された第１の値に維持し、設定値ＳＰが閾値ＴＨＳ以上に変更された後に、制御量ＰＶが閾値ＴＨＰ以上となった場合に、操作量上限値ＯＨを第１の値よりも高い、予め規定された第２の値に変更する上限値調整手段を設けることにより、制御量ＰＶが閾値ＴＨＰ以上となるまで操作量上限値ＯＨを低い値に維持しておくので、ヒータなどの操作部の出力が急激に１００％付近まで高くなってしまうことを回避することができ、インターロック機能が損なわれないようにすることができる。その結果、本発明では、ヒータなどの操作部の破損を防ぐことができる。

また、本発明では、さらに、制御量ＰＶが予め規定された閾値ＴＨＧ以上で、制御量変化率ΔＰＶが予め規定された閾値ＴＨＥ以上となった場合に、操作量上限値ＯＨを第２の値よりも低い、予め規定された第３の値に変更する上限値抑制手段を設けることにより、さらに安全性を改善することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の動作例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る制御装置の動作例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。 従来の制御装置の動作を説明する図である。 従来技術の問題点を説明する図である。

［発明の原理１］
昇温前にヒータのブレーカをＯＦＦにしておき、ブレーカがＯＦＦの状態でＰＩＤ制御の演算機能をＯＮにして設定値ＳＰを昇温後の目標温度に設定変更し、設定値ＳＰの設定変更に誤りがないことを確認するという工程では、確認が終了するまで昇温は始まらない。したがって、確認が終了するまで制御量ＰＶの変化率ΔＰＶには、特定の大きな数値は検出されない。

そこで、発明者は、この制御量変化率ΔＰＶを判断指標として、操作量上限値ＯＨを適宜低い数値に維持しておくことで、ブレーカがＯＮになる前に操作量上限値ＯＨが高い数値になってしまうこと、すなわち急激にヒータ出力が１００％付近まで高くなってしまうことを回避できることに想到した。

［発明の原理２］
昇温前にヒータのブレーカをＯＦＦにしておき、ブレーカがＯＦＦの状態でＰＩＤ制御の演算機能をＯＮにして設定値ＳＰを昇温後の目標温度に設定変更し、設定値ＳＰの設定変更に誤りがないことを確認するという工程では、上記のとおり確認が終了するまで昇温は始まらない。したがって、確認が終了するまで制御量ＰＶ自体には、特定の大きな数値は検出されない。

そこで、発明者は、この制御量ＰＶを判断指標として、操作量上限値ＯＨを適宜低い数値に維持しておくことで、ブレーカがＯＮになる前に操作量上限値ＯＨが高い数値になってしまうこと、すなわち急激にヒータ出力が１００％付近まで高くなってしまうことを回避できることに想到した。

［発明の原理３］
上記の発明の原理１または発明の原理２に基づく技術を採用したとしても、何らかの誤動作要因により、想定外の危険な昇温が生じることを考慮しておくことが好ましい。発明の原理１と発明の原理２では、制御量変化率ΔＰＶと制御量ＰＶを別々に利用する判断指標としていたが、これらを組合せてさらに安全性を改善できる。

例えば、制御量ＰＶが特定の閾値以上の高温状態で、制御量変化率ΔＰＶが特定の閾値以上の昇温状態になるのであれば、操作量上限値ＯＨを低い数値に変更するのが好適である。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、上記発明の原理１に対応する例である。ここでは、ヒータによる昇温を代表的な適用対象として説明するが、本発明は原理的には温度の制御に限るものではなく、他の制御に適用してもよい。

図１に示すように、制御装置は、設定値ＳＰを取得し登録する設定値取得部１と、制御量ＰＶを計測器から入力する制御量入力部２と、ＰＩＤ制御演算により設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出部３と、操作量算出部３で算出された操作量ＭＶに対し、操作量下限値ＯＬにより下限リミット処理を行ない、操作量上限値ＯＨにより上限リミット処理を行なうリミット処理部４と、操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力部５と、設定値ＳＰが予め規定された閾値ＴＨＳより低い場合、あるいは設定値ＳＰが閾値ＴＨＳ以上で制御量変化率ΔＰＶが予め規定された閾値ＴＨＤより小さい場合に、操作量上限値ＯＨを予め規定された数値ＯＨ１に維持し、設定値ＳＰが閾値ＴＨＳ以上に変更された後に、制御量変化率ΔＰＶが閾値ＴＨＤ以上となった場合に、操作量上限値ＯＨを数値ＯＨ１よりも高い、予め規定された数値ＯＨ２に変更する上限値調整部６とを備えている。

次に、本実施の形態の制御装置の動作を図２を参照して説明する。図２は制御装置の動作を示すフローチャートである。
設定値ＳＰ（例えば温度設定値）は、制御装置のオペレータなどによって設定され、設定値取得部１を介して操作量算出部３と上限値調整部６とに入力される（図２ステップＳ１００）。

制御量ＰＶ（例えば温度計測値）は、図示しない計測器（例えば被加熱物の温度を計測する温度センサ）によって計測され、制御量入力部２を介して操作量算出部３と上限値調整部６とに入力される（図２ステップＳ１０１）。
操作量算出部３は、周知のＰＩＤ制御演算により設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する（図２ステップＳ１０２）。

上限値調整部６は、設定値ＳＰが予め規定された閾値ＴＨＳよりも低い場合（図２ステップＳ１０３においてＮＯ）、リミット処理部４で使用される操作量上限値ＯＨを予め規定された低い数値ＯＨ１に維持する（図２ステップＳ１０４）。

閾値ＴＨＳは、変更前の設定値ＳＰの想定される初期値よりも高い値であり、かつ変更後の設定値ＳＰの想定値以下の値に予め設定される。数値ＯＨ１は、操作量上限値ＯＨの最大値１００％よりも低い値であり、ヒータなどの操作部の破損が生じる可能性がない値として予め設定される。ヒータには、破損が生じない温度上昇パターンが必ずあるからこそヒータとして利用できるのであり、また本質的に温度上昇して高温に至ることが前提のものなのであるから、通常はＯＨ１を０％に近いくらいの低い値にまでする必要はない。すなわち、０％と１００％の中間付近という低い値であれば、概ね妥当である。本実施の形態では、例えばＯＨ１＝５０％である。

また、上限値調整部６は、設定値ＳＰが閾値ＴＨＳ以上であっても（ステップＳ１０３においてＹＥＳ）、制御量変化率ΔＰＶが予め規定された閾値ＴＨＤより小さい場合には（図２ステップＳ１０５においてＮＯ）、操作量上限値ＯＨを低い数値ＯＨ１のまま維持する（ステップＳ１０４）。閾値ＴＨＤは、設定値ＳＰの変更によって生じる制御量変化率ΔＰＶの想定値よりも低い値に予め設定される。

次に、上限値調整部６は、設定値ＳＰが閾値ＴＨＳ以上に変更された後に、制御量変化率ΔＰＶが閾値ＴＨＤ以上となった場合（ステップＳ１０５においてＹＥＳ）、操作量上限値ＯＨを予め規定された高い数値ＯＨ２に変更する（図２ステップＳ１０６）。

数値ＯＨ２は、操作量上限値ＯＨの最大値１００％以下で、かつ数値ＯＨ１より高い値に設定される。上記の数値ＯＨ１は固定値でよいが、数値ＯＨ２は複数の値をとり得るようにしている。つまり、制御量変化率ΔＰＶが閾値ＴＨＤ以上となって、ステップＳ１０５の判定がＹＥＳとなる度に、操作量上限値ＯＨを直前の値に対して所定幅ΔＯＨだけ増やすようにしている（ステップＳ１０６）。

これにより、設定値ＳＰの変更に合せて（制御量ＰＶの上昇に応じて）、操作量上限値ＯＨを徐々に上昇させることができる。この場合、操作量上限値ＯＨ＝ＯＨ２は予め規定された値（例えば１００％）で上昇が頭打ちとなる。所定幅ΔＯＨは、１制御周期当たりのヒータ出力の許容可能な最大上昇幅以下の値に予め設定しておけばよい。なお、数値ＯＨ２を固定値としてＯＨ１からＯＨ２に１回だけ変更できるようにしてもよいが、その場合にはヒータ出力が急激に上昇しないように設定しておく必要がある。

リミット処理部４は、操作量算出部３で算出された操作量ＭＶを所定の操作量下限値ＯＬ以上の値に制限する下限リミット処理と、操作量ＭＶを操作量上限値ＯＨ以下の値に制限する上限リミット処理とを行なう（図２ステップＳ１０７）。
ＩＦ ＭＶ＜ＯＬ ＴＨＥＮ ＭＶ＝ＯＬ ・・・（１）
ＩＦ ＭＶ＞ＯＨ ＴＨＥＮ ＭＶ＝ＯＨ ・・・（２）
つまり、リミット処理部４は、操作量ＭＶが操作量下限値ＯＬより小さい場合、操作量ＭＶ＝ＯＬとし、操作量ＭＶが操作量上限値ＯＨより大きい場合、操作量ＭＶ＝ＯＨとする。

操作量出力部５は、リミット処理部４でリミット処理された操作量ＭＶを制御対象に出力する（図２ステップＳ１０８）。操作量ＭＶの出力先は、ヒータやバルブなどの操作部（不図示）である。ヒータの場合には、操作量ＭＶの実際の出力先は、ヒータに電力を供給する電力調整器（不図示）となる。
制御装置は、図２のステップＳ１００〜Ｓ１０８の処理を例えばオペレータの指示によって制御が終了するまで（図２ステップＳ１０９においてＹＥＳ）、制御周期毎に実行する。

図３（Ａ）、図３（Ｂ）は本実施の形態の制御装置の動作例を示す図であり、図３（Ａ）は設定値ＳＰおよび制御量ＰＶの変化を示す図、図３（Ｂ）は操作量出力部５から出力される操作量ＭＶ、リミット処理部４に設定される操作量上限値ＯＨ、およびヒータ出力の変化を示す図である。

図３（Ａ）、図３（Ｂ）の例では、時刻ｔ１より前の時点において設定値ＳＰが閾値ＴＨＳ（例えば１００℃）より低いので、操作量上限値ＯＨがＯＨ１＝５０％に維持されている。時刻ｔ１において設定値ＳＰが４０℃から３００℃に変更されると、操作量出力部５から出力される操作量ＭＶが上昇する。このとき、設定値ＳＰは閾値ＴＨＳ以上になったものの、ヒータのブレーカがＯＦＦのままであり、ヒータに電力が供給されないために、ヒータ出力は０％のままであり、制御量ＰＶは上昇しない。したがって、制御量変化率ΔＰＶが閾値ＴＨＤより小さいので、操作量上限値ＯＨがＯＨ１＝５０％に維持されている。

次に、時刻ｔ２においてヒータのブレーカがＯＮになると、操作量ＭＶの上昇に応じた分だけヒータ出力が上昇するので、制御量ＰＶが上昇し、制御量変化率ΔＰＶが閾値ＴＨＤ以上となる。これにより、操作量上限値ＯＨがＯＨ１からＯＨ２に変更され、このＯＨ２が最大値１００％に向かって徐々に上昇していく。このとき、操作量出力部５から出力される操作量ＭＶは操作量上限値ＯＨ＝ＯＨ２の制限を受けつつ上昇するので、ヒータ出力が急激に上昇することはない。

以上のように、本実施の形態では、制御量変化率ΔＰＶが閾値ＴＨＤ以上となるまで操作量上限値ＯＨを低い数値に維持しておくことにより、ブレーカがＯＮになる前に操作量上限値ＯＨが高い数値になってしまうこと、すなわち急激にヒータ出力が１００％付近まで高くなってしまうことを回避できる。これにより、本実施の形態では、ヒータの破損を防ぐことができる。

本実施の形態では、制御量変化率ΔＰＶを判断指標にしているので、設定値ＳＰが閾値ＴＨＳ未満から閾値ＴＨＳ以上になるケースであれば、本実施の形態が機能する設定値ＳＰは細かく特定されることはない。すなわち、判断指標自体の汎用性が高く、利便性のよい方法と言える。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、上記発明の原理２に対応する例である。第１の実施の形態と同様に、ヒータによる昇温を代表的な適用対象として説明するが、本発明は原理的には温度の制御に限るものではなく、他の制御に適用してもよい。本実施の形態においても、制御装置の構成は第１の実施の形態と同様であるので、図１の符号を用いて説明する。

次に、本実施の形態の制御装置の動作を図４を参照して説明する。図４は制御装置の動作を示すフローチャートである。
図４のステップＳ１００〜Ｓ１０４の処理は第１の実施の形態で説明したとおりなので、説明は省略する。

次に、本実施の形態の上限値調整部６は、設定値ＳＰが閾値ＴＨＳ以上であっても（図４ステップＳ１０３においてＹＥＳ）、制御量ＰＶが予め規定された閾値ＴＨＰより低い場合には（図４ステップＳ１１０においてＮＯ）、操作量上限値ＯＨを低い数値ＯＨ１のまま維持する（図４ステップＳ１０４）。閾値ＴＨＰは、変更前の設定値ＳＰの想定される初期値よりも高い値であり、かつ変更後の設定値ＳＰの想定値以下の値に予め設定される。

上限値調整部６は、設定値ＳＰが閾値ＴＨＳ以上に変更された後に、制御量ＰＶが閾値ＴＨＰ以上となった場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、操作量上限値ＯＨを予め規定された高い数値ＯＨ２に変更する（図４ステップＳ１０６）。

第１の実施の形態で説明したとおり、数値ＯＨ２は複数の値をとり得る。つまり、制御量ＰＶが閾値ＴＨＰ以上となって、ステップＳ１１０の判定がＹＥＳとなる度に、操作量上限値ＯＨを直前の値に対して所定幅ΔＯＨだけ増やすようにすればよい（ステップＳ１０６）。また、数値ＯＨ２を固定値としてＯＨ１からＯＨ２に１回だけ変更できるようにしてもよいが、その場合にはヒータ出力が急激に上昇しないように設定しておく必要がある。

図４のステップＳ１０７，Ｓ１０８の処理は第１の実施の形態で説明したとおりなので、説明は省略する。
制御装置は、図４のステップＳ１００〜Ｓ１０４，Ｓ１１０，Ｓ１０６〜Ｓ１０８の処理を例えばオペレータの指示によって制御が終了するまで（図４ステップＳ１０９においてＹＥＳ）、制御周期毎に実行する。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）は本実施の形態の制御装置の動作例を示す図であり、図５（Ａ）は設定値ＳＰおよび制御量ＰＶの変化を示す図、図５（Ｂ）は操作量出力部５から出力される操作量ＭＶ、リミット処理部４に設定される操作量上限値ＯＨ、およびヒータ出力の変化を示す図である。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）の例では、時刻ｔ１より前の時点において設定値ＳＰが閾値ＴＨＳ（例えば１００℃）より低いので、操作量上限値ＯＨがＯＨ１＝５０％に維持されている。時刻ｔ１において設定値ＳＰが４０℃から３００℃に変更されると、操作量出力部５から出力される操作量ＭＶが上昇する。このとき、設定値ＳＰは閾値ＴＨＳ以上になったものの、ヒータのブレーカがＯＦＦのままであり、ヒータに電力が供給されないために、ヒータ出力は０％のままであり、制御量ＰＶは上昇しない。したがって、制御量ＰＶが閾値ＴＨＰ（例えば８０℃）より低いので、操作量上限値ＯＨがＯＨ１＝５０％に維持されている。

次に、時刻ｔ２においてヒータのブレーカがＯＮになると、操作量ＭＶの上昇に応じた分だけヒータ出力が上昇するので、制御量ＰＶが上昇し、時刻ｔ３において制御量ＰＶが閾値ＴＨＰ以上となる。これにより、操作量上限値ＯＨがＯＨ１からＯＨ２に変更され、このＯＨ２が最大値１００％に向かって徐々に上昇していく。このとき、操作量出力部５から出力される操作量ＭＶは操作量上限値ＯＨ＝ＯＨ２の制限を受けつつ上昇するので、ヒータ出力が急激に上昇することはない。

以上のように、本実施の形態では、制御量ＰＶが閾値ＴＨＰ以上となるまで操作量上限値ＯＨを低い数値に維持しておくことにより、ブレーカがＯＮになる前に操作量上限値ＯＨが高い数値になってしまうこと、すなわち急激にヒータ出力が１００％付近まで高くなってしまうことを回避できる。

なお、本実施の形態では、閾値ＴＨＰを１つの値としているが、これに限るものではなく、閾値ＴＨＰとして複数の値が上限値調整部６に予め設定されており、この複数の閾値ＴＨＰの各々に対して操作量上限値ＯＨ＝ＯＨ２が予め設定されるようにしてもよい。この場合、閾値ＴＨＰの値が高くなるほど、対応する操作量上限値ＯＨ＝ＯＨ２の値も高くなる。

上限値調整部６は、設定値ＳＰが閾値ＴＨＳ以上に変更された後に、制御量ＰＶが複数の閾値ＴＨＰのうちいずれかの閾値ＴＨＰ以上となった場合（ステップＳ１１０）、操作量上限値ＯＨを、ＰＶ≧ＴＨＰが成立する閾値ＴＨＰのうちの最も高い閾値ＴＨＰに対応する数値ＯＨ２に変更すればよい（ステップＳ１０６）。これにより、設定値ＳＰと制御量ＰＶの両方およびその変化過程を利用して、特定の昇温工程などに特化したきめ細かなインターロック機能を実現できる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図６は本発明の第３の実施の形態に係る制御装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、第１の実施の形態に上記発明の原理３を適用したものに対応する例である。第１の実施の形態と同様に、ヒータによる昇温を代表的な適用対象として説明するが、本発明は原理的には温度の制御に限るものではなく、他の制御に適用してもよい。

本実施の形態の制御装置は、設定値取得部１と、制御量入力部２と、操作量算出部３と、リミット処理部４と、操作量出力部５と、上限値調整部６と、制御量ＰＶが予め規定された閾値ＴＨＧ以上で、制御量変化率ΔＰＶが予め規定された閾値ＴＨＥ以上となった場合に、操作量上限値ＯＨを数値ＯＨ２よりも低い、予め規定された数値ＯＨ３に変更する上限値抑制部７とを備えている。

次に、本実施の形態の制御装置の動作を図７を参照して説明する。図７は制御装置の動作を示すフローチャートである。
図７のステップＳ１００〜Ｓ１０６の処理は第１の実施の形態で説明したとおりなので、説明は省略する。ただし、本実施の形態では、制御量ＰＶは、制御量入力部２を介して上限値抑制部７にも入力される。

上限値抑制部７は、制御量ＰＶが閾値ＴＨＧ以上で（図７ステップＳ１１１においてＹＥＳ）、制御量変化率ΔＰＶが閾値ＴＨＥ以上となった場合（図７ステップＳ１１２においてＹＥＳ）、操作量上限値ＯＨを予め規定された低い数値ＯＨ３に変更する（図７ステップＳ１１３）。

閾値ＴＨＧは、変更後の設定値ＳＰの想定値以下の値で、かつ閾値ＴＨＰよりも高い値であり、ヒータなどの操作部の破損が生じる可能性がある高温の値に予め設定される。閾値ＴＨＥは、制御量ＰＶが閾値ＴＨＧ以上の高温のときに、ヒータなどの操作部の破損の可能性が高まる値に予め設定される。

数値ＯＨ３は、数値ＯＨ２よりも低い値であり、制御量ＰＶが閾値ＴＨＧ以上の高温のときに、ヒータなどの操作部の破損の可能性を低減することができる値として予め設定される。本実施の形態では、例えばＯＨ３＝５０％である。なお、数値ＯＨ３はＯＨ１と同じ値でもよいし、異なる値でもよい。

図７のステップＳ１０７，Ｓ１０８の処理は第１の実施の形態で説明したとおりなので、説明は省略する。
制御装置は、図７のステップＳ１００〜Ｓ１０６，Ｓ１１１〜Ｓ１１３，Ｓ１０７，Ｓ１０８の処理を例えばオペレータの指示によって制御が終了するまで（図７ステップＳ１０９においてＹＥＳ）、制御周期毎に実行する。

以上により、本実施の形態では、第１の実施の形態と比較して、さらに安全性を改善することができる。
なお、本実施の形態では、第１の実施の形態に発明の原理３を適用しているが、第２の実施の形態に発明の原理３を適用してもよい。第２の実施の形態に発明の原理３を適用する場合には、図４のステップＳ１０４およびＳ１０６とステップＳ１０７との間に、ステップＳ１１１〜Ｓ１１３の処理を追加すればよい。

第１〜第３の実施の形態で説明した制御装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１〜第３の実施の形態で説明した処理を実行する。

本発明は、安全確保のためのインターロック機能を備えた制御装置に適用することができる。

１…設定値取得部、２…制御量入力部、３…操作量算出部、４…リミット処理部、５…操作量出力部、６…上限値調整部、７…上限値抑制部。

Claims (6)

1. 設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出手段と、
   この操作量算出手段で算出された操作量ＭＶを操作量上限値ＯＨ以下の値に制限する上限リミット処理を行なうリミット処理手段と、
   この上限リミット処理された操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力手段と、
   設定値ＳＰが予め規定された閾値ＴＨＳより低い場合、あるいは設定値ＳＰが前記閾値ＴＨＳ以上で制御量変化率ΔＰＶが予め規定された閾値ＴＨＤより小さい場合に、前記操作量上限値ＯＨを最大値よりも低い、予め規定された第１の値に維持し、設定値ＳＰが前記閾値ＴＨＳ以上に変更された後に、制御量変化率ΔＰＶが前記閾値ＴＨＤ以上となった場合に、前記操作量上限値ＯＨを前記第１の値よりも高い、予め規定された第２の値に変更する上限値調整手段とを備えることを特徴とする制御装置。
2. 設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出手段と、
   この操作量算出手段で算出された操作量ＭＶを操作量上限値ＯＨ以下の値に制限する上限リミット処理を行なうリミット処理手段と、
   この上限リミット処理された操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力手段と、
   設定値ＳＰが予め規定された閾値ＴＨＳより低い場合、あるいは設定値ＳＰが前記閾値ＴＨＳ以上で制御量ＰＶが予め規定された閾値ＴＨＰより低い場合に、前記操作量上限値ＯＨを最大値よりも低い、予め規定された第１の値に維持し、設定値ＳＰが前記閾値ＴＨＳ以上に変更された後に、制御量ＰＶが前記閾値ＴＨＰ以上となった場合に、前記操作量上限値ＯＨを前記第１の値よりも高い、予め規定された第２の値に変更する上限値調整手段とを備えることを特徴とする制御装置。
3. 請求項１または２記載の制御装置において、
   さらに、制御量ＰＶが予め規定された閾値ＴＨＧ以上で、制御量変化率ΔＰＶが予め規定された閾値ＴＨＥ以上となった場合に、前記操作量上限値ＯＨを前記第２の値よりも低い、予め規定された第３の値に変更する上限値抑制手段を備えることを特徴とする制御装置。
4. 設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出ステップと、
   この操作量算出ステップで算出した操作量ＭＶを操作量上限値ＯＨ以下の値に制限する上限リミット処理を行なうリミット処理ステップと、
   この上限リミット処理した操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力ステップと、
   設定値ＳＰが予め規定された閾値ＴＨＳより低い場合、あるいは設定値ＳＰが前記閾値ＴＨＳ以上で制御量変化率ΔＰＶが予め規定された閾値ＴＨＤより小さい場合に、前記操作量上限値ＯＨを最大値よりも低い、予め規定された第１の値に維持し、設定値ＳＰが前記閾値ＴＨＳ以上に変更された後に、制御量変化率ΔＰＶが前記閾値ＴＨＤ以上となった場合に、前記操作量上限値ＯＨを前記第１の値よりも高い、予め規定された第２の値に変更する上限値調整ステップとを含むことを特徴とする制御方法。
5. 設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出ステップと、
   この操作量算出ステップで算出した操作量ＭＶを操作量上限値ＯＨ以下の値に制限する上限リミット処理を行なうリミット処理ステップと、
   この上限リミット処理した操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力ステップと、
   設定値ＳＰが予め規定された閾値ＴＨＳより低い場合、あるいは設定値ＳＰが前記閾値ＴＨＳ以上で制御量ＰＶが予め規定された閾値ＴＨＰより低い場合に、前記操作量上限値ＯＨを最大値よりも低い、予め規定された第１の値に維持し、設定値ＳＰが前記閾値ＴＨＳ以上に変更された後に、制御量ＰＶが前記閾値ＴＨＰ以上となった場合に、前記操作量上限値ＯＨを前記第１の値よりも高い、予め規定された第２の値に変更する上限値調整ステップとを含むことを特徴とする制御方法。
6. 請求項４または５記載の制御方法において、
   さらに、制御量ＰＶが予め規定された閾値ＴＨＧ以上で、制御量変化率ΔＰＶが予め規定された閾値ＴＨＥ以上となった場合に、前記操作量上限値ＯＨを前記第２の値よりも低い、予め規定された第３の値に変更する上限値抑制ステップを含むことを特徴とする制御方法。