JP2019159403A - Temperature controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、温度調節器に関する。 The present invention relates to a temperature controller.
温度制御のシミュレーションに関しては、パーソナルコンピュータ上で稼働するシミュレーションツールにより予測が可能となるソフトウェアプログラムが従来技術として知られている。 As for temperature control simulation, a software program that can be predicted by a simulation tool operating on a personal computer is known as a conventional technique.
温度制御システムを構築する際、ヒータの選定を誤ると、制御対象の温度が目標値まで上がり切らなかったり、ハンチングしたりすることがある。ヒータを選定する指標の一つにヒータ容量があるが、ヒータを実際の温度制御システムに組み込まないとヒータが発揮するヒータ能力を適切に評価することができない。 If the heater is selected incorrectly when constructing the temperature control system, the temperature of the control target may not reach the target value or may be hunted. One of the indexes for selecting a heater is a heater capacity. However, if the heater is not incorporated into an actual temperature control system, the heater ability exhibited by the heater cannot be properly evaluated.
また、実際にヒータを温度制御システムに組み込んだとしても、その温度制御システムで実際に何度まで制御対象の温度を上げることができるのかを試す必要があり、テスト段階で制御対象や温度制御システムが破損する恐れがある。 In addition, even if the heater is actually incorporated into the temperature control system, it is necessary to test how many times the temperature of the control target can actually be raised with that temperature control system. May be damaged.
例えば、最高温度、つまり操作量100%の温度が200℃という仕様のヒータを実装している温度制御システムにおいて、余裕度50%という設計にする場合、現在のヒータ容量の2倍のヒータを選定することで達成できる。余裕度のあるヒータを用いることにより、ヒータの寿命が長くなり、目標温度での温度の安定にも寄与する。このように、ヒータを温度制御システムに組み込む際の設計において、現在のヒータ容量の何倍のヒータが必要になるのかをシミュレーションできることは非常に有益である。 For example, in a temperature control system in which a heater with a specification that the maximum temperature, that is, the operation amount of 100% is 200 ° C. is mounted, when designing a design with a margin of 50%, select a heater that is twice the current heater capacity. This can be achieved. By using a heater with a margin, the life of the heater is extended, contributing to the stability of the temperature at the target temperature. Thus, it is very beneficial to be able to simulate how many heaters of the current heater capacity are required in the design for incorporating the heater into the temperature control system.
一方、パーソナルコンピュータ(PC)上で稼働するシミュレーションツールにより温度制御をシミュレーションすることができる。しかし、温度制御システムが設置された現場によってはセキュリティの関係などでPCを持ち込めない現場もあり、PCの利用が必須となるシミュレーションプログラムによるソリューションが適さない場合も多い。 On the other hand, temperature control can be simulated by a simulation tool operating on a personal computer (PC). However, depending on the site where the temperature control system is installed, there are some sites where it is not possible to bring in a PC due to security reasons. In many cases, a solution using a simulation program that requires the use of a PC is not suitable.
更に、このようなシミュレーションは、ヒータ能力を示す指数に関するモデリングが予め必要となり、当該モデリングがいつも好適に全てのヒータに当てはまるとは限らないという問題がある。 Further, such a simulation has a problem that modeling related to an index indicating the heater capability is required in advance, and the modeling does not always apply to all heaters.
本発明の一態様は、PCによるシミュレーションプログラムによらず、温度調節器単体で、現状とは異なる条件で制御を実行する場合の予測制御結果を示すパラメータを予測することを目的とする。 An object of one aspect of the present invention is to predict a parameter indicating a prediction control result in a case where control is executed under a condition different from the current state by a temperature controller alone, without using a simulation program by a PC.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る温度調節器110は、
制御対象150の温度の計測値(PV)を受信する入力部130と、
前記計測値(PV)に基づく温度制御演算によって加熱装置(ヒータ170)に対する操作量(MV)を算出する制御部180と、
前記制御部180によって、前記制御対象150を所定の目標温度とするように実際に制御を実行した際の条件で得られた前記計測値(PV)および前記操作量(MV)の時系列データに基づいて、実際に実行された制御の条件とは異なる条件で前記制御対象150の制御を実行する場合の予測制御結果を示すパラメータを予測する予測部190と、
前記予測部190によって予測された前記パラメータを出力する出力部140と
を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problem, the
An
A
In the time series data of the measured value (PV) and the manipulated variable (MV) obtained under the condition when the control is actually performed by the
And an
上記の態様によれば、現状とは異なる条件で制御を実行したと仮定した場合の予測制御結果を示すパラメータを予測部で予測することができる。 According to said aspect, the parameter which shows the prediction control result at the time of assuming that control was performed on conditions different from the present condition can be estimated by a prediction part.
本発明の一態様に係る温度調節器110の前記予測部190は、更に、
前記時系列データから整定温度(SP0)、整定操作量(MV0)、および、整定到達時間(t0)を算出し、
前記整定温度(SP0)、前記整定操作量(MV0)、前記整定到達時間(t0)、のうちの少なくとも2つの情報を参照して、前記パラメータを予測することを特徴とする。
The
A settling temperature (SP0), a settling operation amount (MV0), and a settling arrival time (t0) are calculated from the time series data,
The parameter is predicted with reference to at least two pieces of information of the settling temperature (SP0), the settling operation amount (MV0), and the settling arrival time (t0).
上記の態様によれば、前記予測制御結果を示すパラメータを求めるための基礎情報を算出することができる。 According to said aspect, the basic information for calculating | requiring the parameter which shows the said prediction control result is computable.
本発明の一態様に係る温度調節器110の前記予測部190は、更に、
前記時系列データから最大操作量(MVmax)を算出し、
前記最大操作量(MVmax)が100%であれば、前記整定温度(SP0)に達した時間を整定到達時間(t0)とし、
前記最大操作量(MVmax)が100%未満であれば、前記整定温度(SP0)に至る温度上昇過程において昇温速度が最大となった時間における温度と前記最大操作量(MVmax)との積を、最大昇温速度で除した値を整定到達時間(t0)として算出する
ことを特徴とする。
The
The maximum manipulated variable (MVmax) is calculated from the time series data,
If the maximum manipulated variable (MVmax) is 100%, the time when the settling temperature (SP0) is reached is settling arrival time (t0),
If the maximum manipulated variable (MVmax) is less than 100%, the product of the temperature and the maximum manipulated variable (MVmax) at the time when the rate of temperature rise is maximized in the temperature increasing process leading to the settling temperature (SP0). The value divided by the maximum rate of temperature increase is calculated as the settling arrival time (t0).
上記の態様によれば、最大操作量(MVmax)の大きさに応じて整定到達時間(t0)の値を算出することができる。 According to said aspect, the value of settling arrival time (t0) is computable according to the magnitude | size of the largest operation amount (MVmax).
本発明の一態様に係る温度調節器110で予測されるパラメータが、実際に実行された制御の条件とは異なる条件で前記制御対象150の制御を実行する場合の予測整定温度および予測整定到達時間であることを特徴とする。
Predicted settling temperature and predicted settling arrival time when the parameter predicted by the
前記予測整定温度は、予測最高温度(SPmax)および予測到達温度(SP1)を包含し、前記予測整定到達時間は、予測到達時間(tmax)および設計予測到達時間(t1)を包含する。 The predicted settling temperature includes a predicted maximum temperature (SPmax) and a predicted arrival temperature (SP1), and the predicted settling arrival time includes a predicted arrival time (tmax) and a design predicted arrival time (t1).
上記の態様によれば、上記算出された基礎情報に基づいて、予測部190によって予測整定温度および予測整定到達時間を算出することができる。
According to the above aspect, the predicted settling temperature and the predicted settling arrival time can be calculated by the
本発明の一態様に係る温度調節器110で予測される前記パラメータが、少なくとも予測最高温度(SPmax)と予測到達時間(tmax)とを包含し、
前記予測部190は、
前記予測最高温度(SPmax)を、前記整定温度(SP0)を前記整定操作量(MV0)で除することにより算出し、
前記予測到達時間(tmax)を、前記整定到達時間(t0)と前記予測最高温度(SPmax)との積を前記整定温度(SP0)で除することにより算出する
ことを特徴とする。
The parameter predicted by the
The
The predicted maximum temperature (SPmax) is calculated by dividing the settling temperature (SP0) by the settling manipulated variable (MV0);
The predicted arrival time (tmax) is calculated by dividing the product of the settling arrival time (t0) and the predicted maximum temperature (SPmax) by the settling temperature (SP0).
上記の態様によれば、上記算出された基礎情報に基づいて、予測部190によって予測最高温度(SPmax)と予測到達時間(tmax)を算出することができる。
According to the above aspect, based on the calculated basic information, the
本発明の一態様に係る温度調節器110で予測される前記パラメータが、少なくとも設計整定操作量時の予測到達温度(SP1)と設計予測到達時間(t1)とを包含し、
前記予測部190は、
前記予測到達温度(SP1)を、入力装置135を介して前記入力部130にユーザから入力された設計整定操作量(MV1)と、前記整定温度(SP0)との積を前記整定操作量(MV0)で除することにより算出し、
前記設計予測到達時間(t1)を、前記整定到達時間(t0)と前記予測到達温度(SP1)との積を前記整定温度(SP0)で除することにより算出する
ことを特徴とする。
The parameters predicted by the
The
The predicted arrival temperature (SP1) is obtained by multiplying the settling operation amount (MV0) by the product of the design settling operation amount (MV1) input from the user to the
The design predicted arrival time (t1) is calculated by dividing the product of the settling arrival time (t0) and the predicted arrival temperature (SP1) by the settling temperature (SP0).
上記の態様によれば、上記算出された基礎情報に基づいて、予測部190によって設計整定操作量時の予測到達温度(SP1)と設計予測到達時間(t1)とを算出することができる。
According to the above aspect, based on the calculated basic information, the
本発明の一態様に係る温度調節器110で予測される前記パラメータが、ヒータ容量倍率(n)を包含し、
前記予測部190は、
前記整定到達時間(t0)を、入力装置135を介して前記入力部130にユーザから入力された設計到達時間(t2)で除した値と、
前記入力装置135を介して前記入力部130にユーザから入力された設計到達温度(SP2)を、前記整定温度(SP0)で除した値と
を乗ずることにより前記ヒータ容量倍率(n)を算出する
ことを特徴とする。
The parameter predicted by the
The
A value obtained by dividing the settling arrival time (t0) by the design arrival time (t2) input from the user to the
The heater capacity magnification (n) is calculated by multiplying the design ultimate temperature (SP2) input from the user via the
上記の態様によれば、上記算出された基礎情報に基づいて、予測部190によってヒータ容量倍率(n)を算出することができる。
According to the above aspect, the heater capacity magnification (n) can be calculated by the
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る方法は、
入力部130と、制御部180と、予測部190と、出力部140とを備える温度調節器110において、
前記入力部130は、制御対象150の温度の計測値(PV)を受信し、
前記制御部180は、前記計測値(PV)に基づく温度制御演算によって加熱装置(ヒータ170)に対する操作量(MV)を算出し、
前記予測部190は、前記制御部180によって、前記制御対象150を所定の目標温度とするように実際に制御を実行した際の条件で得られた前記計測値(PV)および前記操作量(MV)の時系列データに基づいて、実際に実行された制御の条件とは異なる条件で前記制御対象150の制御を実行する場合の予測制御結果を示すパラメータを予測し、
前記出力部140は、前記予測部190によって予測された前記パラメータを出力する
ことを特徴とする。
In order to solve the above problem, a method according to one embodiment of the present invention includes:
In the
The
The
The
The
上記の態様によれば、現状とは異なる条件で制御を実行したと仮定した場合の予測制御結果を示すパラメータを予測部で予測することができる。 According to said aspect, the parameter which shows the prediction control result at the time of assuming that control was performed on conditions different from the present condition can be estimated by a prediction part.
本発明の一態様によれば、温度調節器110は、現状とは異なる条件で制御を実行する場合の予測制御結果を示すパラメータを予測することができる。
According to one aspect of the present invention, the
以下、本発明の一側面に係る実施の形態(以下、「本実施形態」とも表記する)を、図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する本実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。なお、本実施形態において登場するデータを自然言語により説明しているが、より具体的には、コンピュータが認識可能な疑似言語、コマンド、パラメータ、マシン語等で指定される。 Hereinafter, an embodiment according to an aspect of the present invention (hereinafter, also referred to as “this embodiment”) will be described with reference to the drawings. However, this embodiment described below is only an illustration of the present invention in all respects. It goes without saying that various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present invention. That is, in implementing the present invention, a specific configuration according to the embodiment may be adopted as appropriate. Although data appearing in this embodiment is described in a natural language, more specifically, it is specified by a pseudo language, a command, a parameter, a machine language, or the like that can be recognized by a computer.
§1 適用例
まず、図1を用いて、本発明が適用される場面の一例について説明する。
図1は、本実施形態に係る温度調節器を利用した温度制御システム100の構成を例示する概略図である。図1には、制御対象150の温度を温度調節器110で制御する構成が例示されている。制御対象150は、制御対象を加熱するための加熱装置の一例としてのヒータ170と、制御対象の温度を計測する温度センサ160とを備える。
§1 Application Example First, an example of a scene to which the present invention is applied will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a schematic view illustrating the configuration of a
温度調節器110は、入力部130と、演算部120と、出力部140とを備える。演算部120は、制御演算を行う制御部180と、予測演算を行う予測部190とを備える。制御部180は、制御対象150の温度を制御演算する。入力部130は、温度センサ160からリアルタイムで温度情報(PV)を受信し、出力部140は、ヒータ170に操作量(MV)を出力する。制御部180は、入力部130を介して受信した温度情報(PV)に基づいて、温度制御演算によりヒータ170に対する操作量(MV)を算出し、当該操作量によってヒータ170を制御する。
The
上記構成においてヒータ170が制御対象150に対して発揮することができるヒータ能力を示すデータを取得する。当該データは、上記構成によって実際に制御がなされた条件とは異なる条件で制御を行った場合に制御対象150に対して発揮することができるヒータ能力を算出する基礎となる情報である。具体的には、制御部180によって、制御対象150を所定の目標温度とするように実際に制御を実行した際の条件で得られた計測値(PV)および操作量(MV)の時系列データを取得する。当該取得した時系列データに基づいて、これらの時系列データで示される実際に実行された制御の条件とは異なる条件で制御対象150の制御を実行する場合の予測制御結果を示すパラメータを予測部190で予測する。
The data which shows the heater capability which the
§2 構成例
〔実施形態1〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。
〔温度制御システム100の構成〕
続いて、図1を用いて、温度制御システム100の構成の一例について説明する。制御対象150に組み込まれる温度センサ160は、熱電対や測温抵抗体で構成されるのが好ましい。好ましい実施形態では、温度調節器110の制御部180はPID制御によるループ制御で制御される。制御部180の制御は、PID制御に限定されず、On−Off制御、固定操作量による制御など他の制御態様で実装することもできる。
§2 Configuration example [Embodiment 1]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
[Configuration of Temperature Control System 100]
Next, an example of the configuration of the
入力部130は、入力装置135を更に備え、出力部140は、表示装置145を更に備える。入力装置135は、ユーザが所定の情報を入力することができるインターフェースであり、表示装置145は所定の情報をユーザに表示することができるインターフェースである。好ましい実施形態では、入力操作が可能なタッチパネル表示装置が、入力装置135と表示装置145とを兼ねることができる。温度制御システム100の好ましい実施形態では、ユーザは、制御対象150について制御したい目標温度を入力装置135を介して入力することができる。当該入力された目標温度になるように制御部180は操作量を算出し、ヒータ170を加熱する。入力部130によって、温度センサ160からの温度情報を入力部130を介して時系列で受信し、リアルタイムで制御対象150の温度を表示装置145に表示させることができる。時系列で温度情報を受信しているため、制御対象150の温度情報をリアルタイムで表示装置145に表示させるだけでなく、例えば、制御対象の最高温度や最低温度などを表示させることもできる。別の好ましい実施形態では、表示装置は、温度調節器の外部装置として接続させることができ、出力部140を介して、所定の出力情報を外部に出力させることができる。
The
〔温度情報(PV)変化と操作量(MV)変化との関係〕
図2は、時間に対する温度情報(PV)変化と操作量(MV)変化との関係を示す概略図である。図2(a)は、温度センサ160から受信した温度情報(PV)の時間変化を表したグラフの一例である。ユーザが入力装置135を介して入力した目標温度が整定温度(SP0)として示されている。整定温度(SP0)の上下一定の温度帯域を整定幅と称する。好ましい実施形態では、整定幅は整定温度(SP0)±1℃以上と設定される。図2(a)のグラフにおける傾きは昇温速度を表す。
[Relationship between temperature information (PV) change and manipulated variable (MV) change]
FIG. 2 is a schematic diagram showing a relationship between temperature information (PV) change and manipulated variable (MV) change with respect to time. FIG. 2A is an example of a graph representing a change over time of the temperature information (PV) received from the
図2(b)は、出力部140からヒータ170に出力される操作量(MV)の時間変化を表したグラフの一例である。当初から目標温度に向けて最大の操作量(100%)が出力されているのが確認できる。PID制御では、整定温度(SP0)を大きく超えるオーバーシュートを避けるため整定幅の下限付近で操作量が低下する。整定温度(SP0)付近、好ましくは整定幅の下限温度に達した時間を整定到達時間(t0)と称する。昇温速度(傾き)が最大(R)の時の操作量を最大操作量(MVmax)と称する。図2の例では、最大昇温速度(R)の時点での最大操作量(MVmax)は100%である。温度が整定温度(SP0)に関する所定の整定幅内に落ち着いたときの操作量を整定操作量(MV0)と称する。
FIG. 2B is an example of a graph representing a change over time in the operation amount (MV) output from the
〔必要データの取得〕
上記構成においてヒータ170が制御対象150に対して発揮することができるヒータ能力を示すパラメータを算出する。当該パラメータは、上記構成によって実際に制御がなされた条件とは異なる条件で制御を行った場合に制御対象150に対して発揮することができるヒータ能力を算出する基礎となる情報である。具体的には、制御部180によって、制御対象150を所定の目標温度とするように実際に制御を実行した際の条件で得られた計測値(PV)および操作量(MV)の時系列データを取得する。当該取得した時系列データに基づいて、これらの時系列データで示される実際に実行された制御の条件とは異なる条件で制御対象150の制御を実行する場合の予測制御結果を示すパラメータを予測部190で予測する。
[Obtain required data]
The parameter which shows the heater capability which the
上述のとおり、パラメータを求める前提として、当該温度制御システム100において事前に必要なデータを取得する必要がある。
As described above, it is necessary to obtain necessary data in advance in the
図3に、PID制御による温度制御の場合のデータ取得フロー300を示す。ユーザが入力装置135を介して目標温度を入力し、PID制御により、温度制御システム100の温度制御を開始する(S310)。図2に示したような温度変化が得られた場合、演算部120において、図2(a)から、整定温度(SP0)と、整定到達時間(t0)と、最大昇温速度(R)とを取得する。好ましい実施形態では、演算部120の予測部190が、整定温度(SP0)と、整定到達時間(t0)と、最大昇温速度(R)とを取得する。最大昇温速度(R)は、図2(a)のグラフにおいて傾きが最大となった値を算出することにより求めることができる。次いで、図2(b)から、整定操作量(MV0)と最大操作量(MVmax)とを算出する(S320)。
FIG. 3 shows a
最大操作量(MVmax)は、昇温速度が最大となったときの操作量であり、図2(b)の場合100%となる。しかし、制御対象や温度制御システムの環境により最大操作量(MVmax)が100%にならないケースも発生する。したがって、最大操作量(MVmax)が100%となるか否かについて場合分けの判断をする(S330)。最大操作量(MVmax)が100%となる場合(S330−Yes)、図2のグラフのとおり、整定幅の下限温度に達した時間を整定到達時間(t0)とする。一方、最大操作量(MVmax)が100%とならない場合(S330−No)、最大昇温速度(R)を最大操作量(MVmax)で除することにより、その時点での昇温速度(R0)を算出する。昇温速度が最大となった時点での温度(SP)を、当該算出された昇温速度(R0)で除することにより、整定到達時間(t0)を算出する(S340)。このようにして求められた整定到達時間(t0)、整定温度(SP0)、整定操作量(MV0)を基礎情報として出力し(S350)、後述するパラメータの算出を行う。 The maximum manipulated variable (MVmax) is the manipulated variable when the rate of temperature increase becomes maximum, and is 100% in the case of FIG. However, there may be cases where the maximum manipulated variable (MVmax) does not reach 100% depending on the control target and the environment of the temperature control system. Therefore, it is determined whether or not the maximum operation amount (MVmax) is 100% (S330). When the maximum operation amount (MVmax) is 100% (S330-Yes), the time when the lower limit temperature of the settling width is reached is set as the settling arrival time (t0) as shown in the graph of FIG. On the other hand, when the maximum operation amount (MVmax) does not become 100% (S330-No), the maximum temperature increase rate (R) is divided by the maximum operation amount (MVmax) to thereby increase the current temperature increase rate (R0). Is calculated. The settling arrival time (t0) is calculated by dividing the temperature (SP) at the point of time when the temperature increase rate becomes maximum by the calculated temperature increase rate (R0) (S340). The settling arrival time (t0), the settling temperature (SP0), and the settling operation amount (MV0) thus obtained are output as basic information (S350), and parameters to be described later are calculated.
〔取得データの出力〕
図7に温度調節器110の入力装置135と表示装置145の表示パネル710の基本構成例700を示す。好ましい実施形態では、少なくとも3つの項目720、730、740とそれぞれの項目の値725、735、745を表示することができる。項目や値を変更することができる上下ボタン750、760を備えるのが好ましい。更に、パラメータ算出ボタン770や、表示切替ボタン780を備えるのが好ましい。例えば、目標温度を入力したい場合、項目が目標温度となっている状態で、ユーザは所望の温度を入力することができる。好ましい入力態様では、上下ボタン750、760で所望の温度を設定することが可能である。
[Output of acquired data]
FIG. 7 shows a basic configuration example 700 of the
好ましい実施形態では、PID制御によって制御対象150が整定状態になるまでの間は、上記出力ステップ(S350)に進めず、パラメータ算出ボタン770を無効とすることができる。具体的には、パラメータ算出ボタン770を消灯状態として、押しても反応しない態様とすることができる。制御対象150が整定状態となった場合、上記出力ステップ(S350)の準備が整った段階で、予測部190による予測演算で出力フラグが立ち、パラメータ算出ボタン770が有効となる。具体的には、パラメータ算出ボタン770を点灯させ、ユーザに出力ステップ(S350)の準備が整ったことを知らせることができる。
In a preferred embodiment, the
〔PID制御による整定状態の表示〕
図8に、図3のフローにて実行されたPID制御により制御対象150が整定状態となった結果を表示した一例(800)を示す。好ましい実施形態では、点灯したパラメータ算出ボタン770を押すことにより、整定到達時間(t0)、整定温度(SP0)、整定操作量(MV0)を出力することができる(S350)。具体的には、項目1(820)に整定温度(SP0)、項目2(830)に整定操作量(MV0)、項目3(840)に整定到達時間(t0)を表示する。そして、それぞれの項目の具体的な値を「100℃」(825)、「20%」(835)、「30秒」(845)と表示することができる(S350)。
[Display of settling status by PID control]
FIG. 8 shows an example (800) displaying the result of the controlled
〔予測最高温度と予測到達時間の算出〕
現在の温度制御システム構成においてヒータ170が制御対象150に対して、図2で時系列データを取得した際の実際に制御がなされた条件とは異なる条件で制御を行った場合に発揮することができるヒータ能力を示すパラメータを、上記算出された情報に基づいて、予測部190により算出する。好ましい実施形態では、予測部190は、パラメータとして、図2に示した時系列データで示される実際に制御がなされた条件とは異なる条件で制御対象150の制御を実行する場合の予測整定温度および予測整定到達時間を算出する。算出されるパラメータの予測整定温度は、予測最高温度(SPmax)や、予測到達温度(SP1)を包含する。算出されるパラメータの予測整定到達時間は、予測到達時間(tmax)や、設計予測到達時間(t1)を包含する。
[Calculation of predicted maximum temperature and estimated arrival time]
This can be achieved when the
図4に、予測最高温度と予測到達時間を算出するフローチャートの一例(400)を示す。まず、算出のために必要な情報が決定しているか確認する(S410)。決定していなければ(S410−No)、図3におけるステップS310〜S350を再度実施する(S420)。算出のために必要な情報が決定していれば(S410−Yes)、決定フラグを確認する(S430)。具体的には、パラメータ算出ボタン770を点灯させ、ユーザに出力ステップの準備が整ったことを知らせることができる(S430)。ユーザは点灯したパラメータ算出ボタン770を押すことにより、予測部190に予測最高温度と予測到達時間とを算出させることができる。
FIG. 4 shows an example (400) of a flowchart for calculating the predicted maximum temperature and the predicted arrival time. First, it is confirmed whether information necessary for calculation is determined (S410). If not determined (S410-No), steps S310 to S350 in FIG. 3 are performed again (S420). If the information necessary for the calculation has been determined (S410-Yes), the determination flag is confirmed (S430). Specifically, the
好ましい実施形態では、予測部190において、予測最高温度(SPmax)と予測到達時間(tmax)とを算出する。好ましい実施形態では、図2に示した通り最大操作量100%で最高温度を予測するので、具体的には、予測最高温度(SPmax)については、以下の式で求めることができる(S440);
予測最高温度(SPmax)=整定温度(SP0)
×100%/整定操作量(MV0)。
In a preferred embodiment, the
Predicted maximum temperature (SPmax) = Settling temperature (SP0)
× 100% / setting operation amount (MV0).
予測到達時間(tmax)については、以下の式で求めることができる(S440);
予測到達時間(tmax)=整定到達時間(t0)
×予測最高温度(SPmax)/整定温度(SP0)。
The predicted arrival time (tmax) can be obtained by the following formula (S440);
Estimated arrival time (tmax) = Settling arrival time (t0)
X Predicted maximum temperature (SPmax) / Settling temperature (SP0).
このようにして求められた予測最高温度(SPmax)と予測到達時間(tmax)をパラメータとして出力する(S450)。 The predicted maximum temperature (SPmax) and predicted arrival time (tmax) thus obtained are output as parameters (S450).
〔予測最高温度と予測到達時間の表示〕
図9に、図4のフロー400にて実行されたパラメータの出力結果を表示した一例(900)を示す。好ましい実施形態では、点灯したパラメータ算出ボタン770を押すことにより(S430)、予測最高温度(SPmax)と予測到達時間(tmax)を算出することができる(S440)。具体的には、項目1(920)に予測最高温度(SPmax)、項目3(940)に予測到達時間(tmax)を表示する。そして、それぞれの項目の具体的な値を「500℃」(925)、「150秒」(945)と表示することができる(S450)。図2に示したケースでは、最大操作量が100%であるため、好ましい実施形態では、項目2(930)に最大操作量(MVmax)、具体的な値として「100%」(935)と表示することができる。
[Display of predicted maximum temperature and estimated arrival time]
FIG. 9 shows an example (900) of displaying the parameter output results executed in the
〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
[Embodiment 2]
Another embodiment of the present invention will be described below. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the above embodiment are given the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
〔設計整定操作量時の予測到達温度と設計予測到達時間の算出〕
上記算出された情報(S350)に基づいて、現在の温度制御システム構成においてヒータ170が制御対象150に対して発揮することができるヒータ能力を示すパラメータを算出する。好ましい実施形態では、パラメータとして設計整定操作量時の予測到達温度と設計予測到達時間を算出する。
[Calculation of predicted temperature and design predicted time for design settling operation amount]
Based on the calculated information (S350), a parameter indicating the heater capability that the
図5に、設計整定操作量時の予測到達温度と設計予測到達時間を算出するフローチャートの一例(500)を示す。まず、算出のために必要な情報が決定しているか確認する(S510)。決定していなければ(S510−No)、図3におけるステップS310〜S350を再度実施する(S520)。算出のために必要な情報が決定していれば(S510−Yes)、決定フラグを確認する(S530)。具体的には、パラメータ算出ボタン770を点灯させ、ユーザに出力ステップの準備が整ったことを知らせることができる(S530)。ユーザは点灯したパラメータ算出ボタン770を押すことにより、設計整定操作量時の予測到達温度と設計予測到達時間を算出するのに必要な情報を入力することができる。好ましい実施形態では、ユーザは入力装置135を介して設計整定操作量(MV1)を入力する(S540)。
FIG. 5 shows an example (500) of a flowchart for calculating the predicted arrival temperature and the design predicted arrival time at the time of the design settling operation amount. First, it is confirmed whether information necessary for calculation is determined (S510). If not determined (S510-No), Steps S310 to S350 in FIG. 3 are performed again (S520). If the information necessary for the calculation has been determined (S510-Yes), the determination flag is confirmed (S530). Specifically, the
上記情報に基づいて、予測部190において、設計整定操作量時の予測到達温度(SP1)と設計予測到達時間(t1)とを算出する。具体的には、予測到達温度(SP1)については、以下の式で求めることができる(S550);
予測到達温度(SP1)=整定温度(SP0)
×設計整定操作量(MV1)/整定操作量(MV0)。
Based on the above information, the
Estimated temperature (SP1) = Settling temperature (SP0)
X Design setting operation amount (MV1) / setting operation amount (MV0).
設計予測到達時間(t1)については、以下の式で求めることができる(S550);
設計予測到達時間(t1)=整定到達時間(t0)
×予測到達温度(SP1)/整定温度(SP0)。
About design prediction arrival time (t1), it can ask for by the following formulas (S550);
Design predicted arrival time (t1) = Settling arrival time (t0)
X Predicted arrival temperature (SP1) / settling temperature (SP0).
このようにして求められた設計整定操作量時の予測到達温度(SP1)と設計予測到達時間(t1)が所望の値か否か判断するために(S560)、これらの値を表示装置145に表示させることができる。これらの値が所望の値でない場合(S560−No)、ユーザは入力装置135を介して別の設計整定操作量(MV1)を入力する(S540)。所望の値の場合(S560−Yes)、設計整定操作量時の予測到達温度(SP1)と設計予測到達時間(t1)とをパラメータとして出力する(S570)。
In order to determine whether or not the predicted arrival temperature (SP1) and the predicted design arrival time (t1) at the design settling operation amount thus obtained are desired values (S560), these values are displayed on the
〔設計整定操作量時の予測到達温度と設計予測到達時間の表示〕
図10に、図5のフロー500にて実行されたパラメータの出力結果を表示した一例(1000)を示す。好ましい実施形態では、点灯したパラメータ算出ボタン770を押すことにより(S530)、設計整定操作量(MV1)の入力ができる状態に遷移する。項目2(1030)に「設計整定操作量」と表示させ、具体的な値を入力することができるように数値(1035)を点滅させることができる。好ましい実施形態では、点滅状態(1035)でユーザが上下ボタン(750、760)を押すことにより数値を増減させることができる。例えば、デフォルト値として50%が表示された状態で数値が点滅し、上下ボタン(750、760)で「設計整定操作量」を変更することができる。
(Display of predicted temperature and design predicted time at design settling operation amount)
FIG. 10 shows an example (1000) in which the output results of the parameters executed in the
図10の表示例1000では、設計整定操作量が50%のときの、予測到達温度と設計予測到達時間を示す。具体的には、項目1(1020)に予測到達温度(SP1)、項目3(1040)に設計予測到達時間(t1)を表示する。そして、それぞれの項目の具体的な値を「250℃」(1025)、「60秒」(1045)と表示することができる(S550)。ここで表示された予測到達温度(SP1)の値(1025)、設計予測到達時間(t1)の値(1045)が所望の値でない場合(S560−No)、ユーザは上下ボタン(750、760)で「設計整定操作量」を変更することができる。好ましい実施形態では、上下ボタン(750、760)を押すたびに予測到達温度(SP1)の値(1025)、設計予測到達時間(t1)の値(1045)が更新されて表示される。更新表示された予測到達温度(SP1)の値(1025)、設計予測到達時間(t1)の値(1045)が所望の値になるまで繰り返し表示させることができる(S570)。 The display example 1000 in FIG. 10 shows the predicted arrival temperature and the predicted design arrival time when the design settling operation amount is 50%. Specifically, the predicted arrival temperature (SP1) is displayed in item 1 (1020), and the predicted design arrival time (t1) is displayed in item 3 (1040). The specific value of each item can be displayed as “250 ° C.” (1025) and “60 seconds” (1045) (S550). If the predicted arrival temperature (SP1) value (1025) and the design prediction arrival time (t1) value (1045) displayed here are not desired values (S560-No), the user presses the up and down buttons (750, 760). The “design setting operation amount” can be changed with. In the preferred embodiment, every time the up / down button (750, 760) is pressed, the value (1025) of the predicted arrival temperature (SP1) and the value (1045) of the predicted predicted arrival time (t1) are updated and displayed. The updated predicted arrival temperature (SP1) value (1025) and design predicted arrival time (t1) value (1045) can be repeatedly displayed until a desired value is obtained (S570).
〔実施形態3〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
[Embodiment 3]
Another embodiment of the present invention will be described below. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the above embodiment are given the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
〔ヒータ容量倍率(n)予測〕
上記算出された情報(S350)に基づいて、現在の温度制御システム構成においてヒータ170が制御対象150に対して発揮することができるヒータ能力を示すパラメータを算出する。好ましい実施形態では、パラメータとしてヒータ容量倍率を予測する。
[Heater capacity magnification (n) prediction]
Based on the calculated information (S350), a parameter indicating the heater capability that the
図6に、ヒータ容量倍率を算出するフローチャートの一例(600)を示す。まず、算出のために必要な情報が決定しているか確認する(S610)。決定していなければ(S610−No)、図3におけるステップS310〜S350を再度実施する(S620)。算出のために必要な情報が決定していれば(S610−Yes)、決定フラグを確認する(S630)。具体的には、パラメータ算出ボタン770を点灯させ、ユーザに出力ステップの準備が整ったことを知らせることができる(S630)。ユーザは点灯したパラメータ算出ボタン770を押すことにより、ヒータ容量倍率を算出するのに必要な情報を入力することができる。好ましい実施形態では、ユーザは入力装置135を介して設計到達温度(SP2)および設計到達時間(t2)を入力する(S640)。
FIG. 6 shows an example (600) of a flowchart for calculating the heater capacity magnification. First, it is confirmed whether information necessary for calculation has been determined (S610). If it has not been determined (S610-No), Steps S310 to S350 in FIG. 3 are performed again (S620). If the information necessary for the calculation has been determined (S610-Yes), the determination flag is confirmed (S630). Specifically, the
上記情報に基づいて、予測部190において、ヒータ容量倍率(n)を算出する。具体的には、以下の式で求めることができる(S650);
ヒータ容量倍率(n)=(整定到達時間(t0)/設計到達時間(t2))
×(設計到達温度(SP2)/整定温度(SP0))。
Based on the information, the
Heater capacity magnification (n) = (Settling time (t0) / Design time (t2))
X (design reached temperature (SP2) / settling temperature (SP0)).
このようにして求められたヒータ容量倍率(n)の値が所望の値か否か判断するために(S660)、これらの値を表示装置145に表示させることができる。これらの値が所望の値でない場合(S660−No)、ユーザは入力装置135を介して別の設計到達温度(SP2)および設計到達時間(t2)を入力する(S640)。所望の値の場合(S660−Yes)、ヒータ容量倍率(n)をパラメータとして出力する(S670)。
In order to determine whether or not the heater capacity magnification (n) thus obtained is a desired value (S660), these values can be displayed on the
〔ヒータ容量倍率の表示〕
図11に、図6のフロー600にて実行されたパラメータの出力結果を表示した一例を示す。好ましい実施形態では、点灯したパラメータ算出ボタン770を押すことにより(S630)、設計到達温度(SP2)の入力ができる状態に遷移する。好ましい実施形態では、項目1(1120)に「設計到達温度」と表示させ、具体的な値を入力することができるように数値(1125)を点滅させることができる。好ましい実施形態では、点滅状態(1125)でユーザが上下ボタン(750、760)を押すことにより数値を増減させることができる。また項目2(1130)に「設計到達時間」と表示させ、具体的な値を入力することができるように数値(1135)を点滅させることができる。好ましい実施形態では、点滅状態(1135)でユーザが上下ボタン(750、760)を押すことにより数値を増減させることができる。
[Display of heater capacity magnification]
FIG. 11 shows an example in which the output result of the parameter executed in the
図11の表示例1100では、設計到達温度(SP2)が「400℃」、設計到達時間(t2)が「70秒」のときの、ヒータ容量倍率(n)を示す。具体的には、項目1(1120)に設計到達温度(SP2)、項目2(1130)に設計到達時間(t2)を表示する。そして、それぞれの項目の具体的な値を変化させることができ、図11の例ではそれぞれ「400℃」(1125)、「70秒」(1135)と入力することができる(S640)。ヒータ容量倍率は項目3(1140)に示され、具体的な値は「2.0倍」(1145)と表示されている。ここで表示されたヒータ容量倍率(n)の値「2.0倍」(1145)が所望の値でない場合(S660−No)、ユーザは上下ボタン(750、760)で「設計到達温度」、「設計到達時間」を変更することができる。好ましい実施形態では、上下ボタン(750、760)を押すたびにヒータ容量倍率の値(1145)が更新されて表示される。更新表示されたヒータ容量倍率の値(1145)が所望の値になるまで繰り返し表示させることができる(S670)。 The display example 1100 of FIG. 11 shows the heater capacity magnification (n) when the design attainment temperature (SP2) is “400 ° C.” and the design attainment time (t2) is “70 seconds”. Specifically, the design arrival temperature (SP2) is displayed in item 1 (1120), and the design arrival time (t2) is displayed in item 2 (1130). Then, specific values of the respective items can be changed, and in the example of FIG. 11, “400 ° C.” (1125) and “70 seconds” (1135) can be input (S640). The heater capacity magnification is shown in item 3 (1140), and a specific value is displayed as “2.0 times” (1145). When the value “2.0 times” (1145) of the heater capacity magnification (n) displayed here is not a desired value (S660-No), the user presses the up / down buttons (750, 760) to “design reached temperature”, The “design arrival time” can be changed. In a preferred embodiment, each time the up / down button (750, 760) is pressed, the heater capacity magnification value (1145) is updated and displayed. The updated heater capacity magnification value (1145) can be repeatedly displayed until it reaches a desired value (S670).
〔実施形態4〕
上記実施形態1乃至3では、パラメータなどの出力を温度調節器110が備える表示装置145に表示させる態様を説明した。別の好ましい実施形態では、ステップS350、S450、S570、S670で出力部140に出力された各パラメータ値は、外部の表示装置に出力させることができる。具体的には、出力部140が出力端子を備え、当該出力端子を介して出力信号を出力し、外部の表示装置に各出力値を表示させることができる。
[Embodiment 4]
In the first to third embodiments, the mode in which the output such as the parameter is displayed on the
上記実施形態1乃至3では、ユーザが所望の値を入力する入力装置135を温度調節器110が備える態様を説明した。更に別の好ましい実施形態では、当該ユーザによる数値などの入力は、外部の入力装置を介して入力させることができる。具体的には、入力部130が入力端子を備え、当該入力端子を介して入力信号を受信し、外部の入力装置から各数値を入力させることができる。
In the first to third embodiments, the mode in which the
〔実施形態5〕
更に別の好ましい実施形態では、フィールドバスなどのネットワークを介してPLC制御により本発明に係る温度調節器を制御することができる。上記実施形態4では、入力部130が入力端子を備え、出力部140が出力端子を備える態様を開示したが、これらに代えて、フィールドバス対応のネットワークカードにより入出力信号を送受信することができる。
[Embodiment 5]
In yet another preferred embodiment, the temperature regulator according to the present invention can be controlled by PLC control via a network such as a fieldbus. In Embodiment 4 described above, the
またネットワーク制御は、フィールドバスに限定されず、産業用イーサネット(登録商標)など他のネットワーク態様により実装することも可能である。 The network control is not limited to the fieldbus, and can be implemented by other network modes such as industrial Ethernet (registered trademark).
更に好ましい実施形態では、本発明にかかる温度調節器が所謂スマートデバイスとして機能するようIPアドレスを備え、IoT対応のデバイスとしてインターネットを介して制御することも可能である。かかる態様では、パラメータの予測のための入出力を、ネットワークに接続されたコンピュータ画面上で行うことが可能である。 In a further preferred embodiment, the temperature controller according to the present invention is provided with an IP address so as to function as a so-called smart device, and can be controlled via the Internet as an IoT-compatible device. In this aspect, input / output for parameter prediction can be performed on a computer screen connected to a network.
本発明は上述した各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 are possible 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.
100 温度制御システム
110 温度調節器
120 演算部
130 入力部
135 入力装置
140 出力部
145 表示装置
150 制御対象
160 温度センサ
170 ヒータ
180 制御部
190 予測部
710 表示パネル
750、760 上下ボタン
770 パラメータ算出ボタン
780 表示切替ボタン
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記計測値に基づく温度制御演算によって加熱装置に対する操作量を算出する制御部と、
前記制御部によって、前記制御対象を所定の目標温度とするように実際に制御を実行した際の条件で得られた前記計測値および前記操作量の時系列データに基づいて、実際に実行された制御の条件とは異なる条件で制御対象の制御を実行する場合の予測制御結果を示すパラメータを予測する予測部と、
前記予測部によって予測された前記パラメータを出力する出力部と
を備えることを特徴とする温度調節器。 An input unit for receiving the measured value of the temperature of the controlled object;
A control unit that calculates an operation amount for the heating device by a temperature control calculation based on the measurement value;
Actually executed by the control unit based on the time series data of the measured value and the manipulated variable obtained under conditions when the control is actually executed so that the control target is set to a predetermined target temperature. A prediction unit that predicts a parameter indicating a prediction control result when the control of the control target is executed under a condition different from the control condition;
An output unit that outputs the parameter predicted by the prediction unit.
前記時系列データから整定温度、整定操作量、および、整定到達時間を算出し、
前記整定温度、前記整定操作量、前記整定到達時間、のうちの少なくとも2つの情報を参照して、前記パラメータを予測することを特徴とする請求項1に記載の温度調節器。 The prediction unit is
Calculate the settling temperature, the settling operation amount, and the settling arrival time from the time series data,
The temperature controller according to claim 1, wherein the parameter is predicted with reference to at least two pieces of information of the settling temperature, the settling operation amount, and the settling arrival time.
前記時系列データから最大操作量を算出し、
前記最大操作量が100%であれば、前記整定温度に達した時間を整定到達時間とし、
前記最大操作量が100%未満であれば、前記整定温度に至る温度上昇過程において昇温速度が最大となった時間における温度と前記最大操作量との積を、最大昇温速度で除した値を整定到達時間として算出する
ことを特徴とする請求項2に記載の温度調節器。 The predictor further includes:
The maximum manipulated variable is calculated from the time series data,
If the maximum operation amount is 100%, the time when the settling temperature is reached is settling arrival time,
If the maximum manipulated variable is less than 100%, a value obtained by dividing the product of the temperature and the maximum manipulated variable at the time when the temperature rising rate reaches the maximum in the temperature rising process leading to the settling temperature by the maximum temperature rising rate. The temperature controller according to claim 2, wherein the temperature is calculated as a settling arrival time.
特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の温度調節器。 The parameter is a predicted settling temperature and a predicted settling arrival time when the control of the control target is executed under a condition different from the condition of the control that is actually executed. Item 1. The temperature controller according to item 1.
前記予測部は、
前記予測最高温度を、前記整定温度を前記整定操作量で除することにより算出し、
前記予測到達時間を、前記整定到達時間と前記予測最高温度との積を前記整定温度で除することにより算出する
ことを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の温度調節器。 The parameters include at least a predicted maximum temperature and a predicted arrival time;
The prediction unit
Calculating the predicted maximum temperature by dividing the settling temperature by the settling manipulated variable;
5. The temperature regulator according to claim 2, wherein the predicted arrival time is calculated by dividing a product of the settling arrival time and the predicted maximum temperature by the settling temperature. 6. .
前記予測部は、
前記予測到達温度を、入力装置を介して前記入力部にユーザから入力された設計整定操作量と、前記整定温度との積を前記整定操作量で除することにより算出し、
前記設計予測到達時間を、前記整定到達時間と前記予測到達温度との積を前記整定温度で除することにより算出する
ことを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の温度調節器。 The parameters include at least a predicted arrival temperature and a design predicted arrival time at the time of a design settling operation amount,
The prediction unit
The predicted arrival temperature is calculated by dividing the product of the settling temperature by the design settling operation amount input from the user to the input unit via the input device by the settling operation amount,
5. The temperature adjustment according to claim 2, wherein the design predicted arrival time is calculated by dividing a product of the settling arrival time and the predicted arrival temperature by the settling temperature. vessel.
前記予測部は、
前記整定到達時間を、入力装置を介して前記入力部にユーザから入力された設計到達時間で除した値と、
前記入力装置を介して前記入力部にユーザから入力された設計到達温度を、前記整定温度で除した値と
を乗ずることにより前記ヒータ容量倍率を算出する
ことを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の温度調節器。 The parameter includes the heater capacity magnification,
The prediction unit
A value obtained by dividing the settling arrival time by the design arrival time input from the user to the input unit via an input device;
5. The heater capacity magnification is calculated by multiplying a design ultimate temperature input from the user via the input device by a value obtained by dividing the design temperature by the settling temperature. The temperature controller according to any one of the above.
前記入力部は、制御対象の温度の計測値を受信し、
前記制御部は、前記計測値に基づく温度制御演算によって加熱装置に対する操作量を算出し、
前記予測部は、前記制御部によって、前記制御対象を所定の目標温度とするように実際に制御を実行した際の条件で得られた前記計測値および前記操作量の時系列データに基づいて、実際に実行された制御の条件とは異なる条件で前記制御対象の制御を実行する場合の予測制御結果を示すパラメータを予測し、
前記出力部は、前記予測部によって予測された前記パラメータを出力する
ことを特徴とする予測制御結果を示すパラメータを予測する方法。 In a temperature controller including an input unit, a control unit, a prediction unit, and an output unit,
The input unit receives a measurement value of a temperature to be controlled,
The control unit calculates an operation amount for the heating device by a temperature control calculation based on the measurement value,
The predicting unit is based on the measurement value and the time series data of the manipulated variable obtained under the condition when the control unit actually performs control so that the control target is set to a predetermined target temperature. Predicting a parameter indicating a predicted control result when executing the control of the control target under a condition different from the condition of the actually executed control;
The method for predicting a parameter indicating a prediction control result, wherein the output unit outputs the parameter predicted by the prediction unit.
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