JP3334356B2 - 自動温度制御装置 - Google Patents
自動温度制御装置Info
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Description
する。詳しくは、高周波電縫管溶接装置或いは一般誘導
加熱装置における自動温度制御装置に適用されるもので
ある。
採用されているのは、PID調整計を使用する方式であ
る。図2は、高周波電縫管溶接装置に使用される自動温
度制御装置のブロック図を示す。
ー式)1により電縫管の温度が検出され、検出された温
度は温度検出変換器2を通過して電気信号に変換され、
その後、PID調節計3、絶縁増幅器4を通り、図示し
ない高周波電源装置に制御信号として用いられる。一
方、温度検出変換器2を通過した電気信号は、記録計5
に記録されると共に絶縁増幅器6を通り、図示しない表
示器へ送られる。
分微分動作を行う装置であり、PID調節計3をOFF
として、手動による温度調節を行うための操作盤8が付
属している。また、絶縁増幅器4は、入力電流4〜20
mAを出力電圧0〜20Vに変換する装置であり、絶縁
増幅器6は、入力電圧1〜10Vを出力電圧0〜10V
に変換する装置である。
路と出力回路とを電気的に絶縁する機能を持ったデバイ
スのことであり、通常、OPアンプ或いは計測アンプの
入力段とそれに続くユニティ・ゲインのアイソレーショ
ン段により構成される。アイソレーション段の唯一の目
的は、入力段と出力段とを完全に絶縁することである。
理想的には、アイソレーション・バリアによって入力信
号を絶縁し、しかも入力信号を減衰させることなく正確
にユニティ・ゲインのアイソレーション段に伝達するこ
とである。
する。先ず、電縫管を図2中矢印方向に移動を開始して
ラインをスタートさせると同時に溶接電源を投入し、P
ID調節計3はOFFとして、操作盤8による手動温度
調節によって溶接温度まで立ち上る。その後、ライン速
度が定常(定格)運転速度に到達し、且つ、検出温度が
溶接温度に到達した後、手動にてPID調節計3をON
とし、自動温度制御運転(Automatic Temparature Cont
rol:ATC)に入る。自動温度制御運転では、ライン速
度が定常運転速度となった状態で、検出温度が溶接温度
を維持するように、高周波電源装置へ制御信号が送られ
る。
は、造管するパイプサイズによっても異なるが、図4
(b)に細線aで示すように、ライン速度が定常運転速
度に到達する時点t2までに、5秒〜数十秒かかるのが
一般的である。従って、ラインスタートと同時に、PI
D調節計3を用いた自動温度制御運転(ATC)を行う
と、ハンチング現象が発生して温度が安定せず、運転停
止に至ることがある。
節計3をOFFにし、温度検出変換器2側の温度が、上
記時点t2までに立ち上がるように、例えば、図4
(a)に細線cで示すように、溶接温度近傍に到達する
までの時点t3が2秒〜5秒となるように、操作盤8に
よる手動温度調節が行われる。従って、ラインスタート
時からPID調節計3がONとなるまでの間、即ち、0
〜t2までの間は、PID調節計3による自動温度制御
運転(ATC)が行われないため、ロスパイプの発生す
る可能性が大であった。
イプを減少させ、ラインスタート直後から速やかに安定
状態へ到達するように制御できる自動温度制御装置につ
いて既に提案している(特願平6−155761号)。
この自動温度制御装置を図3に示す。この自動温度制御
装置は、外部接点切換式の積分器(以下、積分変換器と
いう)7とPID調節計3とを組み合わせたものであ
り、その他の構成は図2に示すものと同様である。
時定数に見合った時定数がセットされ、外部接点により
積分機能がON−OFFされるように構成されている。
即ち、積分変換器7の積分機能は、PID調節計3にあ
る調節動作接点からの出力をON−OFF信号とし、こ
のため、PID調節計3に連動して自動的にON−OF
Fする。また、PID調節計3は、予め設定された溶接
温度と検出された温度とを比較演算して溶接温度の−2
%〜3%となった時点にて接点出力信号(図中、ATC
Xと記す)を積分変換器7へ出力する調節動作接点(2
位置動作)を有する。
する。先ず、PID調節計3をOFF状態とすると共
に、積分変換器7の積分機能もOFF状態として、通常
通り、電縫管を図3中矢印方向に移動させてラインをス
タートさせるとほぼ同時に溶接電源を投入する。このよ
うにライン運転と溶接電源が連動運転されると、図4
(a)に太線dで示すように、温度検出変換器2により
検出される検出温度が上昇する。図4(a)に細線cで
示す従来方式よりも、検出温度の立ち上がりが早いの
は、温度検出変換器2はREALで無調整にセッティン
グするためである。
2%〜3%となったとPID調節計3により判定される
と、その時点t1(=0.5〜2秒)でPID調節計3
が自動的にONとなると同時に、積分変換器7の積分機
能がONとなり自動温度制御運転(ATC)に入る。
時定数に見合った時定数がセットされているため、積分
変換器7の積分機能がONとなり、且つ、PID調節計
3がONとされた時点t1以降は、積分変換器7により
ハンチング現象が抑えられながら、PID調節計3によ
る自動温度制御運転(ATC)が行われる。このように
図3に示す自動温度制御装置は、積分変換器7を挿入し
たため、スタート直後から速やかに安定状態へと到達す
るように制御され、時点t1以降はロスパイプの発生す
る可能性が小さくなる。
時から時点t1までの間は、無制御領域であるため、ロ
スパイプの可能性が高く、また、図5(a)に示すよう
に運転中の加速・減速を行った場合(大きな速度変更)
にも、PID調節計3だけでは十分な対応が困難であ
り、図5(b)に細線eで示すように不安定な制御領域
となり、ロスパイプ発生の要因となっていた。そのた
め、立ち上げスタート時には、プリセットするか或いは
ライン速度に見合った溶接温度を手動にて電力設定器に
よって調整し、また、定常運転中の加速・減速時は必ず
電力設定器で調整していた。従って、加速・減速時にお
ける温度変化量によっては、十分な自動温度制御は期待
できなかった。
ものであり、PID調節計を用いた自動温度制御におい
て、ラインスタートから定常運転までの立ち上げ時及び
定常運転中の加速・減速時の安定した温度制御を可能と
した自動温度制御装置を提供することを目的とするもの
である。
発明の構成は高周波電縫管溶接装置或いは一般誘導加熱
装置における自動温度制御装置において、温度検出変換
器とPID調節計との間に、温度検出の時定数に見合っ
た任意の積分定数がセットされ、且つ、外部信号により
積分機能をON−OFFすることが可能な積分器を挿入
し、更に、ライン速度追従手段を付加し、前記積分器
は、前記PID調節計からの外部信号により、当該PI
D調節計のON−OFFに自動的に連動して積分機能を
ON−OFFすることを特徴とする。ここで、前記ライ
ン速度追従手段は、被加熱物のライン速度を検出する検
出器と、該検出器の出力と前記PID調節計の出力とを
掛け合わせる掛算器とから構成することができる。
度を検出器により検出し、該検出器の出力とPID調節
計の出力とを掛算器により掛け合わせるため、PID調
節計のON−OFFに係わらず、ライン速度に追従し
て、高周波電縫管溶接装置等へ供給される電力が変動す
ることとなる。また、温度検出変換器とPID調節計の
間に、検出温度の変化時定数に見合った時定数がセット
された積分器が挿入されているため、積分器の積分機能
がONとされ、且つ、PID調節計がONとされた時点
以降は、積分器がPID調節計からの外部信号により、
当該PID調節計のON−OFFに自動的に連動して積
分機能をON−OFFするため、ハンチング現象が抑え
られながら、PID調節計による自動温度制御運転が行
われる。
参照して詳細に説明する。図1に本発明の一実施例を示
す。本実施例は、高周波電縫管溶接装置に使用される自
動温度制御装置である。
ー式)1により電縫管の温度が検出され、検出された温
度は温度検出変換器2を通過して電気信号に変換され、
その後、外部接点切換式の積分器である積分変換器7、
PID調節計3、絶縁増幅器4を通り、ライン速度要素
入/切器(LSC)13へ出力される。
に応じて、電縫管のライン速度に対応した制御(以下、
ライン速度追従制御という)に切り換える装置であり、
ライン速度要素入/切器13を“入”とすると掛算器1
2を経由し、逆に、“切”とすると、掛算器12をバイ
パスして高周波電源装置へ出力されることとなる。但
し、以下の説明では、ライン速度要素入/切器13は常
に“入”とした状態で使用する。
イッチはREAL、変調度切換スイッチは1(無調整)
とし、応答の遅れ時間がなく、原信号をそのまま出力す
る。ここで、PID調節計3は、公知の比例積分微分動
作を行う装置であり、PID調節計3をOFFとして、
手動による温度調節を行うための操作盤8が付属してい
る。
溶接温度と検出された温度とを比較演算して溶接温度の
−2〜3%となった時点にて接点出力信号(図中、AT
CXと記す)を積分変換器7へ出力する調節動作接点
(2位置動作)を有する。
見合った時定数がセットされ、外部接点により積分機能
がON−OFFされるように構成されている。即ち、積
分変換器7の積分機能は、PID調節計3にある調節動
作接点からの出力をON−OFF信号とし、このため、
PID調節計3に連動して自動的にON−OFFする。
を検出するライン速度検出器9が設けられている。この
検出器9は、例えば、ライン速度0〜100m/min
を検出電圧0〜10Vとして検出する。検出器9により
検出された検出電圧は、絶縁増幅器10、函数発生器1
1を経て掛算器12へ出力される。絶縁増幅器10は、
検出電圧を所定の増幅率で増幅し、また、函数発生器1
1は、増幅された検出電圧を所定の函数により変換して
出力する。
換器2、積分変換器7、PID調節計3、絶縁増幅器
4、ライン速度要素入/切器13を経て得られた温度要
素Xと、ライン速度検出器9、絶縁増幅器10、函数発
生器11を経て得られたライン速度要素Yとの積(X・
Y/10)を演算する装置である。掛算器12により演
算された値は、その後、溶接電力のフィードバック値及
び操作盤14により設定された設定値に加え合わされ、
更に、増幅器15を経て、高周波電源装置へ制御信号と
して用いられる。操作盤14は、ライン速度に応じた溶
接電圧を設定する。
装置は、次のように使用する。先ず、PID調節計3を
OFF状態とすると共に、積分変換器7の積分機能もO
FF状態として、通常通り、電縫管を図1中矢印方向に
移動させてラインをスタートさせるとほぼ同時に溶接電
源を投入する。このようにライン運転と溶接電源が連動
運転されると、図4(a)に太線dで示すように、検出
温度が上昇する。
度が検出され、絶縁増幅器10、函数発生器11を経
て、掛算器12でライン速度要素Yとして温度要素Xと
掛け合わされるため、溶接電力がライン速度に追従して
上昇することになる。その為、ライン速度が変化して
も、ロスパイプの発生する可能性が小さくなり、例え
ば、図4(b)に太線bで示すように、ライン速度を急
激に変化させることも可能となる。
る検出温度が溶接温度のマイナス−2%〜3%となった
とPID調節計3により判定されると、その時点(t1
=0.5〜2秒)でPID調節計3が自動的にONとな
ると同時に、積分変換器7の積分機能がONとなり自動
温度制御運転(ATC)に入る。
時定数に見合った時定数がセットされているため、積分
変換器7の積分機能がONとされ、且つ、PID調節計
3がONとされた時点t1以降は、積分変換器7により
ハンチング現象が抑えられながら、PID調節計3によ
る自動温度制御運転(ATC)が行われる。
を追加し、ラインスタート直後(0〜t1)にはライン
速度追従制御のみを行い、PID調節計3による制御は
行わなず、そして、時点t1以降は、ライン速度追従制
御とPID調節計3による制御を併用して、ロスパイプ
の減少を図っているのである。ここで、ラインスタート
直後(0〜t1)におけるロスパイプの減少する程度
は、制御系全体の時定数及び溶接熱時定数(製品サイ
ズ、材質及び溶接諸条件で変動する)により変わってく
るが、しかし、制御系の時定数の短縮によりロスパイプ
を非常に少なくすることが期待できる。
における加速・減速時も、ライン速度追従制御を行って
いるため、図5(b)に太線fで示すように、ロスパイ
プの減少が期待できる。
転が可能なように考慮してあれば、ミルライン駆動と溶
接電源はミルラインの運転操作のみで、始動時から定常
運転状態まで、何の操作もなく移行し、自動温度制御運
転を行うことができる。また、運転中の加・減速もミル
ラインの加減速操作のみで運転を継続することができ、
これは、造管設備全体のプログラム運転或いは工場全体
CPUシステム化に大いに役立つものである。
たように、本発明は、高周波電縫管溶接装置或いは一般
誘導加熱装置における自動温度制御装置において、温度
検出変換器とPID調節計との間に、温度検出の時定数
に見合った任意の積分定数がセットされ、且つ、外部信
号により積分機能をON−OFFすることが可能な積分
器を挿入し、更に、ライン速度追従手段を付加し、積分
器が前記PID調節計からの外部信号により、当該PI
D調節計のON−OFFに自動的に連動して積分機能を
ON−OFFするため、ライン速度の変化に係わらず、
ラインスタートから定常運転までの立ち上げ時及び定常
運転中の加速・減速時の安定した温度制御が可能となっ
た。
すブロック図である。
る。
図である。
を示すグラフである。
及び温度変化を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 高周波電縫管溶接装置或いは一般誘導加
熱装置における自動温度制御装置において、温度検出変
換器とPID調節計との間に、温度検出の時定数に見合
った任意の積分定数がセットされ、且つ、外部信号によ
り積分機能をON−OFFすることが可能な積分器を挿
入し、更に、ライン速度追従手段を付加し、また、前記
積分器は、前記PID調節計からの外部信号により、当
該PID調節計のON−OFFに自動的に連動して積分
機能をON−OFFすることを特徴とする自動温度制御
装置。 - 【請求項2】 請求項1において、前記ライン速度追従
手段は、被加熱物のライン速度を検出する検出器と、該
検出器の出力と前記PID調節計の出力とを掛け合わせ
る掛算器とから構成されることを特徴とする自動温度制
御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21552594A JP3334356B2 (ja) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | 自動温度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21552594A JP3334356B2 (ja) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | 自動温度制御装置 |
Publications (2)
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JPH0883675A JPH0883675A (ja) | 1996-03-26 |
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ID=16673870
Family Applications (1)
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JP21552594A Expired - Fee Related JP3334356B2 (ja) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | 自動温度制御装置 |
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JP (1) | JP3334356B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
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TW522292B (en) * | 2001-02-06 | 2003-03-01 | Asml Us Inc | Inertial temperature control system and method |
CN102081409B (zh) * | 2010-11-30 | 2013-01-02 | 大连三高重工设备有限公司 | 一种钛焊管生产线的速度控制系统及其控制方法 |
-
1994
- 1994-09-09 JP JP21552594A patent/JP3334356B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0883675A (ja) | 1996-03-26 |
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