JP4499626B2 - Control apparatus and control method - Google Patents

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Description

本発明は、プロセス制御技術に係り、特に少なくとも2個の制御ループの制御系においてアクチェータ出力の瞬間的な総和を制限する技術に関するものである。   The present invention relates to a process control technique, and more particularly to a technique for limiting an instantaneous sum of actuator outputs in a control system of at least two control loops.

従来より、制御系を1つの装置内に複数ループ有する装置(例えば電気ヒータをアクチュエータとする半導体製造装置)が知られている。このような装置では、全ての制御ループの制御特性を重視する必要がない場合、各制御ループ毎のコントローラに優先順位をつけて制御を行うことができる。各コントローラに優先順位をつけて制御すれば、電力消費量(すなわち、エネルギー消費量)を抑えることができる。   2. Description of the Related Art Conventionally, an apparatus having a plurality of control systems in one apparatus (for example, a semiconductor manufacturing apparatus using an electric heater as an actuator) is known. In such an apparatus, when it is not necessary to place importance on the control characteristics of all the control loops, it is possible to perform control by giving priority to the controllers for each control loop. If each controller is prioritized and controlled, power consumption (that is, energy consumption) can be suppressed.

各コントローラに優先順位をつけて制御する場合、優先順位の高いコントローラから順次動作させ、余った能力(供給可能な電力量)内で優先順位の低いコントローラを動作させる方法(以下、第1の方法と呼ぶ)や、複数のコントローラのうち最も遅い動作をするコントローラに合わせて他のコントローラの能力を落として制御するという方法(以下、第2の方法と呼ぶ)が考えられる。   When controlling with priority assigned to each controller, a method of operating sequentially from a controller with higher priority and operating a controller with lower priority within the remaining capacity (amount of power that can be supplied) (hereinafter referred to as the first method) Or a method (hereinafter referred to as a second method) of controlling by reducing the ability of another controller in accordance with the slowest operating controller among a plurality of controllers.

しかし、第1の方法では、優先順位の高いコントローラが過剰に優先され、優先順位の低いコントローラが殆ど機能せず、優先順位の低いコントローラの制御性が得られない場合がある。また、第1の方法では、優先順位の低いコントローラも動作させようとすると、装置全体の能力を上げる必要があり、その結果エネルギー消費量が増えて装置が大型化してしまう。一方、第2の方法では、優先順位の高いコントローラの能力を殺して使うことになるので、初めから能力の小さいコントローラを使っていれば済むことになり、制御性を犠牲にする使い方になる。   However, in the first method, a controller with a high priority is excessively prioritized, and a controller with a low priority hardly functions, and the controllability of a controller with a low priority may not be obtained. In the first method, if a controller with a low priority is to be operated, it is necessary to increase the capacity of the entire apparatus, resulting in an increase in energy consumption and an increase in the size of the apparatus. On the other hand, in the second method, since the ability of the controller with high priority is killed and used, it is only necessary to use a controller with low ability from the beginning, and this is a method that sacrifices controllability.

これに対して、各コントローラの制御性とエネルギー消費量とを容認できる範囲内で両立させる制御方法が、特許文献1に開示されている。特許文献1に開示された制御方法では、予め1番目からN(Nは3以上の整数)番目の優先順位が割り当てられた第1〜第Nのコントローラを用いて制御を行う場合において、優先順位が高い第1〜第K(Kは1〜Mの整数で、MはN−1)のコントローラの操作量出力の和が装置全体の操作量出力上限を示す所定値以下となるように、第Kの操作量出力上限の大きさを制限して第Kのコントローラに与え、第1〜第Mのコントローラと第Nのコントローラの操作量出力の和が所定値以下となるように、第Nの操作量出力上限を算出して優先順位が最下位の第Nのコントローラに与え、第K+1の操作量出力上限に対する第K+1のコントローラの操作量出力の余裕度に応じて、第Kの操作量出力上限を増減させる算出を行い、算出した値を次制御周期の第Kの操作量出力上限とすることにより、Nループの操作量出力の総和を所定値以下に制限しつつ、制御性の優先順位を調整している。   On the other hand, Patent Document 1 discloses a control method for achieving both controllability and energy consumption of each controller within an acceptable range. In the control method disclosed in Patent Document 1, in the case where control is performed using the first to Nth controllers to which the first to N (N is an integer of 3 or more) priorities are assigned in advance, So that the sum of the operation amount outputs of the first to Kth (K is an integer from 1 to M, M is N-1) controllers is less than or equal to a predetermined value indicating the operation amount output upper limit of the entire apparatus. The operation amount output upper limit of K is limited and given to the Kth controller, so that the sum of the operation amount outputs of the first to Mth controllers and the Nth controller is less than or equal to a predetermined value. The operation amount output upper limit is calculated and given to the Nth controller having the lowest priority, and the Kth operation amount output is output according to the margin of the operation amount output of the (K + 1) th controller with respect to the (K + 1) th operation amount output upper limit. Perform a calculation to increase or decrease the upper limit, and calculate the calculated value By the operation amount output upper limit of the K control period, while limiting the total sum of the manipulated variable output of N loop below a predetermined value, and adjusts the priority of controllability.

一方、複数のヒータ系を有する半導体製造装置等において、瞬間的な最大電力を抑制する電力制御方法が、特許文献2に開示されている。特許文献2に開示された電力制御方法では、複数のヒータ系をグループ分けすると共に、グループ分けを行うに際して、目標温度値まで昇温するのに要する必要時間が相対的に大きい順から所定数のヒータ系と必要時間が相対的に小さい順から所定数のヒータ系とが同じグループになるようにグループ分けし、各グループを独立して制御すると共に、各グループに属するヒータを時分割でオンオフ制御することにより、フルパワー時の使用電力量を抑制している。
したがって、特許文献1、特許文献2に開示された技術を組み合せることにより、制御性を大きく犠牲にせずにヒータ系全体の瞬間的な最大電力を抑制することができる。
On the other hand, Patent Document 2 discloses a power control method for suppressing instantaneous maximum power in a semiconductor manufacturing apparatus or the like having a plurality of heater systems. In the power control method disclosed in Patent Document 2, a plurality of heater systems are grouped, and when performing grouping, a predetermined number of times required in order to increase the temperature to a target temperature value are relatively large. The heater system and the required number of heater systems are grouped so that a predetermined number of heater systems are in the same group in ascending order, and each group is controlled independently, and the heaters belonging to each group are controlled on and off in a time-sharing manner. By doing so, the amount of power used at full power is suppressed.
Therefore, by combining the techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, the instantaneous maximum power of the entire heater system can be suppressed without greatly sacrificing controllability.

特開2002−49401号公報JP 2002-49401 A 特許第3467401号公報Japanese Patent No. 3467401

特許文献1、特許文献2に開示された技術は、複数の制御系(主にヒータによる温度制御系)を対象とするものであり、電力使用量が多い制御系と少ない制御系とを予め調べておく必要がある。例えば特許文献1に開示された制御方法では、制御特性を可能な限り維持するために、電力使用量について優先順位が高い制御系と優先順位を低くしてもよい制御系とを予め調べて確定しておく必要がある。また、特許文献2に開示された電力制御方法では、昇温にかかる必要時間を調べて、オンオフ時間の割合を予め確定しておく必要がある。   The techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 are intended for a plurality of control systems (mainly temperature control systems using heaters), and examine in advance a control system that uses a large amount of power and a control system that uses a small amount of power. It is necessary to keep. For example, in the control method disclosed in Patent Document 1, in order to maintain control characteristics as much as possible, a control system with a high priority for power consumption and a control system with a lower priority may be examined and determined in advance. It is necessary to keep it. Further, in the power control method disclosed in Patent Document 2, it is necessary to check the time required for temperature increase and to determine the ratio of the on / off time in advance.

しかしながら、実際の制御対象においては、例えば昇温量(現状温度と目標温度との差)が状況によって異なる等の予め想定できない状況が少なからず発生する。このような予め想定できない状況が発生する場合は、制御系の優先順位を予め確定しておくことができなかったり、昇温にかかる必要時間を調べてオンオフ時間の割合を予め確定しておくことができなかったりすることになる。すなわち、特許文献1、特許文献2に開示された技術は、予め想定できない状況が発生する制御対象では、「制御特性と最大電力抑制の可能な限りの両立」という効果が得られなくなってしまう。具体的には、任意の状況では電力制限の都合が優先され、応答性(全制御系の昇温完了までの所要時間)が大幅に犠牲になる状況が発生する。   However, in actual control objects, there are not a few situations that cannot be predicted in advance, for example, the amount of temperature rise (difference between the current temperature and the target temperature) varies depending on the situation. When such an unpredictable situation occurs, the priority order of the control system cannot be determined in advance, or the on-off time ratio is determined in advance by examining the time required for temperature rise. You will not be able to. In other words, the techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 cannot obtain the effect of “coexistence of control characteristics and maximum power suppression as much as possible” for a control target in which a situation that cannot be assumed in advance occurs. Specifically, in any situation, priority is given to the power limitation, and a situation occurs in which the responsiveness (the time required to complete the temperature rise of all control systems) is greatly sacrificed.

例えば、4個の制御系(制御ループ)があり、各々の操作量出力上限が100%であった場合の昇温イメージを、図8(A)〜図8(H)に示す。図8(A)〜図8(H)は、4個の制御系において温度設定値SPを変更した場合の温度計測値(制御量)PVと操作量MVの変化の1例を示す図であり、図8(A)は整定している第1の制御系において温度設定値SPを変更したときの温度計測値PVの変化を示す図、図8(B)は図8(A)の第1の制御系における操作量MVの変化を示す図、図8(C)は整定している第2の制御系において温度設定値SPを変更したときの温度計測値PVの変化を示す図、図8(D)は図8(C)の第2の制御系における操作量MVの変化を示す図、図8(E)は整定している第3の制御系において温度設定値SPを変更したときの温度計測値PVの変化を示す図、図8(F)は図8(E)の第3の制御系における操作量MVの変化を示す図、図8(G)は整定している第4の制御系において温度設定値SPを変更したときの温度計測値PVの変化を示す図、図8(H)は図8(G)の第4の制御系における操作量MVの変化を示す図である。この図8の例では、第1の制御系と第2の制御系の昇温時間が110秒であり、第3の制御系と第4の制御系の昇温時間が60秒になっている。   For example, there are four control systems (control loops), and FIG. 8 (A) to FIG. 8 (H) show images of temperature rise when each operation amount output upper limit is 100%. 8A to 8H are diagrams illustrating an example of changes in the temperature measurement value (control amount) PV and the operation amount MV when the temperature set value SP is changed in the four control systems. FIG. 8A is a diagram showing a change in the temperature measurement value PV when the temperature set value SP is changed in the first control system that is settling, and FIG. 8B is the first diagram of FIG. 8A. FIG. 8C is a diagram showing a change in the manipulated variable MV in the control system, FIG. 8C is a diagram showing a change in the temperature measurement value PV when the temperature set value SP is changed in the second control system that is settling, FIG. FIG. 8D is a diagram showing a change in the manipulated variable MV in the second control system in FIG. 8C, and FIG. 8E is a diagram when the temperature set value SP is changed in the third control system that is settling. The figure which shows the change of the temperature measurement value PV, FIG.8 (F) is a figure which shows the change of the manipulated variable MV in the 3rd control system of FIG.8 (E), FIG. FIG. 8G is a diagram showing a change in the temperature measurement value PV when the temperature set value SP is changed in the fourth control system that is settling, and FIG. 8H is a diagram in the fourth control system of FIG. It is a figure which shows the change of the operation amount MV. In the example of FIG. 8, the temperature rise time of the first control system and the second control system is 110 seconds, and the temperature rise time of the third control system and the fourth control system is 60 seconds. .

次に、同じ4個の制御系に、特許文献1、特許文献2に開示された技術の組み合わせを適用することを考える。図9(A)〜図9(H)は、図8(A)〜図8(H)と同様に、4個の制御系において温度設定値SPを変更した場合の温度計測値PVと操作量MVの変化を示している。すなわち、図9(A)は第1の制御系の温度計測値PVを示し、図9(B)は第1の制御系の操作量MVを示し、図9(C)は第2の制御系の温度計測値PVを示し、図9(D)は第2の制御系の操作量MVを示し、図9(E)は第3の制御系の温度計測値PVを示し、図9(F)は第3の制御系の操作量MVを示し、図9(G)は第4の制御系の温度計測値PVを示し、図9(H)は第4の制御系の操作量MVを示している。図9(B)、図9(D)、図9(F)、図9(H)の操作量MV0は、それぞれ図8(B)、図8(D)、図8(F)、図8(H)の操作量MVを示している。   Next, consider applying the combination of techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 to the same four control systems. 9A to 9H show the temperature measurement value PV and the manipulated variable when the temperature set value SP is changed in the four control systems, similarly to FIGS. 8A to 8H. The change of MV is shown. 9A shows the temperature measurement value PV of the first control system, FIG. 9B shows the manipulated variable MV of the first control system, and FIG. 9C shows the second control system. 9D shows the manipulated variable MV of the second control system, FIG. 9E shows the temperature measured value PV of the third control system, and FIG. Shows the manipulated variable MV of the third control system, FIG. 9G shows the measured temperature PV of the fourth control system, and FIG. 9H shows the manipulated variable MV of the fourth control system. Yes. The manipulated variable MV0 in FIGS. 9B, 9D, 9F, and 9H is shown in FIGS. 8B, 8D, 8F, and 8 respectively. The operation amount MV of (H) is shown.

ここでは、使用電力量が多い第1の制御系と使用電力量が少ない第3の制御系とを同じグループとして、この第1の制御系と第3の制御系の操作量出力総和の上限を100%とし、また使用電力量が多い第2の制御系と使用電力量が少ない第4の制御系とを同じグループとして、この第2の制御系と第4の制御系の操作量出力総和の上限を100%としている。図9に示すように、このグループ分けは妥当なものであり、使用電力量が少ない第3の制御系と第4の制御系の昇温時の操作量出力がMV=33%であるのに対して、使用電力量が多い第1の制御系と第2の制御系の昇温時の操作量出力がMV=67%というように、使用電力量の多い制御系の操作量出力を優先的に高くできるので、全制御系が150秒の昇温時間で同時に昇温を完了する。   Here, the first control system with a large amount of power used and the third control system with a small amount of power used are grouped together, and the upper limit of the total manipulated variable output of the first control system and the third control system is set as the upper limit. The second control system with a large amount of used power and the fourth control system with a small amount of used power are grouped together as the same group, and the total manipulated variable output of the second control system and the fourth control system The upper limit is 100%. As shown in FIG. 9, this grouping is reasonable, and the manipulated variable output at the time of temperature rise of the third control system and the fourth control system with a small amount of power consumption is MV = 33%. On the other hand, priority is given to the operation amount output of the control system with a large amount of power used, such that the operation amount output at the time of temperature rise of the first control system and the second control system with a large amount of power consumption is MV = 67%. Therefore, all the control systems complete the temperature increase simultaneously with a temperature increase time of 150 seconds.

つまり、図8の場合の全制御系の瞬間的な操作量出力総和が400%であるのに対して、図9の場合では、操作量出力総和が約200%であり、図8の場合の半分になることが分かる。一方、図8の場合の全制御系の昇温完了までの所要時間が110秒であるのに対して、図9の場合では、昇温完了までの所要時間が150秒であり、図8の場合の約1.4倍弱にしかならないことが分かる。このように、電力使用量が多い制御系と少ない制御系を予め調べておくことができる場合、特許文献1、特許文献2に開示された技術を組み合わせることは有効である。   That is, the instantaneous operation amount output sum of all control systems in the case of FIG. 8 is 400%, whereas in FIG. 9, the operation amount output sum is about 200%. It turns out that it becomes half. On the other hand, in the case of FIG. 8, the time required to complete the temperature rise of all the control systems is 110 seconds, whereas in FIG. 9, the time required to complete the temperature rise is 150 seconds. It turns out that it is only about 1.4 times the case. Thus, when it is possible to examine in advance a control system with a large amount of power consumption and a control system with a small amount of power, it is effective to combine the techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2.

次に、電力使用量が多い制御系と少ない制御系を予め調べておくことができない等の理由により、制御系のグループ分けが不適切な場合について説明する。図10(A)は第1の制御系の温度計測値PVを示し、図10(B)は第1の制御系の操作量MVを示し、図10(C)は第2の制御系の温度計測値PVを示し、図10(D)は第2の制御系の操作量MVを示し、図10(E)は第3の制御系の温度計測値PVを示し、図10(F)は第3の制御系の操作量MVを示し、図10(G)は第4の制御系の温度計測値PVを示し、図10(H)は第4の制御系の操作量MVを示している。図10(B)、図10(D)、図10(F)、図10(H)の操作量MV0は、それぞれ図8(B)、図8(D)、図8(F)、図8(H)の操作量MVを示している。   Next, a description will be given of a case where control system grouping is inappropriate because, for example, it is not possible to previously examine a control system with a large amount of power consumption and a control system with a small amount of power. 10A shows the temperature measurement value PV of the first control system, FIG. 10B shows the manipulated variable MV of the first control system, and FIG. 10C shows the temperature of the second control system. FIG. 10D shows the manipulated variable MV of the second control system, FIG. 10E shows the temperature measured value PV of the third control system, and FIG. 10F shows the measured value PV. 3 shows an operation amount MV of the third control system, FIG. 10G shows a temperature measurement value PV of the fourth control system, and FIG. 10H shows an operation amount MV of the fourth control system. The manipulated variable MV0 in FIGS. 10B, 10D, 10F, and 10H is shown in FIGS. 8B, 8D, 8F, and 8 respectively. The operation amount MV of (H) is shown.

ここでは、使用電力量が多い第1の制御系と第2の制御系とを同じグループとして、この第1の制御系と第2の制御系の操作量出力総和の上限を100%とし、また使用電力量が少ない第3の制御系と第4の制御系とを同じグループとして、この第3の制御系と第4の制御系の操作量出力総和の上限を100%としている。図10に示すように、このグループ分けは妥当なものではなく、使用電力量が同等のもの同士が組み合わされていることにより、各制御系の昇温時の操作量出力が50%になり、結果的に全制御系の昇温完了までの所要時間が200秒になっている。この所要時間は、図8の場合の所要時間の約2倍であり、図9の場合と比べると50秒多くなっている。すなわち、図10の例では、「制御特性と最大電力抑制の可能な限りの両立」という効果が大きく損なわれていることになる。   Here, the first control system and the second control system that use a large amount of power are grouped together, and the upper limit of the total manipulated variable output of the first control system and the second control system is 100%. The third control system and the fourth control system that use less power are grouped together, and the upper limit of the total manipulated variable output of the third control system and the fourth control system is 100%. As shown in FIG. 10, this grouping is not appropriate, and by combining the same amount of power used, the manipulated variable output at the time of temperature rise of each control system is 50%, As a result, the time required to complete the temperature rise of all control systems is 200 seconds. This required time is about twice the required time in the case of FIG. 8, and is 50 seconds longer than that in the case of FIG. That is, in the example of FIG. 10, the effect of “coexistence of control characteristics and maximum power suppression as much as possible” is greatly impaired.

図8〜図10の例は、従来技術の問題点をわかりやすく説明するための例であるが、図9のようにグループ分けが適切な状況と図10のようにグループ分けが不適切な状況が予め想定できない場合は、応答性(全制御系の昇温完了までの所要時間)が大幅に犠牲になる状況も発生してしまう。   The examples of FIGS. 8 to 10 are examples for explaining the problems of the prior art in an easy-to-understand manner. However, the situation where the grouping is appropriate as shown in FIG. 9 and the situation where the grouping is inappropriate as shown in FIG. If this cannot be assumed in advance, a situation may occur in which the responsiveness (the time required to complete the temperature rise of the entire control system) is greatly sacrificed.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、予め想定できない状況が発生する制御対象であっても、良好な制御特性と最大電力の抑制とを両立させ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。また換言すると、本発明は、予め何らかの指標により、電力の取り合いに関する実質的な優先レベルを固定してしまうことは行なわずに、任意の状況に応じて柔軟に優先レベルを変更し、制御の応答性が完全に犠牲になる状況を回避することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is capable of achieving both good control characteristics and suppression of maximum power even when a control target in which a situation that cannot be assumed in advance occurs occurs. It aims to provide a method. In other words, the present invention does not fix the substantial priority level related to the power balance by any index in advance, and flexibly changes the priority level according to an arbitrary situation, and responds to the control. The goal is to avoid situations where sex is completely sacrificed.

本発明は、 n(nは2以上の偶数)ループの制御系の制御装置において、制御対象を加熱するn個のヒータと、外部から入力された設定値と前記制御対象の制御量に基づいて操作量を算出し、操作量出力上限値に応じて大きさを制限した前記操作量を対応する前記ヒータに出力するn個のコントローラと、前記nループの制御系の昇温の開始を検出する昇温開始検出部と、前記昇温開始が検出されたきに、各制御ループの設定値と制御量との差を電力使用量の予測値に相当する電力使用予測量指標として制御ループ毎に算出する電力使用予測量指標算出部と、前記制御ループ毎の電力使用予測量指標に基づいて、前記n個のコントローラをn/2個のグループに分けると共に、このグループ分けに際して、前記電力使用予測量指標が大きく電力供給の優先度が高い優先側コントローラと前記電力使用予測量指標が小さく電力供給の優先度が低い非優先側コントローラとが同じグループになるように組み合わせるカップリング処理部と、前記グループ毎に設けられ、前記優先側コントローラの操作量出力が一定値以下となるように、予め入力された優先側操作量出力上限値の大きさを制限して前記優先側コントローラに与えることをグループ毎に行う優先側上限処理部と、前記グループ毎に設けられ、前記優先側コントローラの操作量出力と前記非優先側コントローラの操作量出力との和が前記一定値以下となるように、非優先側操作量出力上限値を算出して前記非優先側コントローラに与えることをグループ毎に行う非優先側上限算出部と、前記グループ毎に設けられ、前記非優先側操作量出力上限値に対する前記非優先側コントローラの操作量出力の余裕度に応じて、前記優先側操作量出力上限値を増減させる算出を行い、算出した値を次制御周期の優先側操作量出力上限値として前記優先側上限処理部に与えることをグループ毎に行う優先側上限算出部とを有するものである。 The present invention provides a control device for a control system of an n (n is an even number of 2 or more) loop, based on n heaters for heating a controlled object, a set value input from the outside, and a control amount of the controlled object. An operation amount is calculated, and n controllers that output the operation amount whose size is limited in accordance with an operation amount output upper limit value to the corresponding heater and the start of temperature increase of the control system of the n loop are detected. a temperature increase start detecting unit, the care and start heating has been detected, every control loop as power usage prediction amount index corresponding to the predicted value of the power usage of the difference between the set value and the controlled variable of the control loop and a power usage predictor index calculating unit for calculating, based on the power predicted use amount index of each of the control loop, the divide the n controllers n / 2 groups., in the grouping, the power used Large forecast amount indicator A coupling processing unit that combines a priority controller having a high power supply priority with a non-priority controller having a low power supply priority and a low power supply priority, and is provided for each group. Priority is given to each group by limiting the size of the preferentially input operation amount output upper limit value that is input in advance so that the operation amount output of the priority controller is below a certain value. A non-priority side operation amount output provided so that the sum of the operation amount output of the priority controller and the operation amount output of the non-priority controller is equal to or less than the predetermined value. A non-priority upper limit calculating unit that calculates an upper limit value for each group and calculates and supplies the non-priority controller to the non-priority controller; The priority operation amount output upper limit value is increased or decreased according to the margin of the operation amount output of the non-priority controller with respect to the side operation amount output upper limit value, and the calculated value is used as the priority operation amount in the next control cycle. And a priority-side upper limit calculation unit that performs giving to the priority-side upper limit processing unit as an output upper limit for each group.

また、本発明の制御装置の1構成例において、前記昇温開始検出部は、各制御ループの設定値を常時監視し、少なくとも1つの設定値がその直前の値よりも大きい値に変更されたときを昇温開始時点とみなして、前記電力使用予測量指標算出部に検出信号を出力するものである。
また、本発明の制御装置の1構成例において、前記電力使用予測量指標算出部は、前記昇温開始が検出されたきの各制御ループの設定値と制御量との差に各制御ループで利用されるヒータの能力係数を乗じたものを、前記電力使用予測量指標として算出するものである。
また、本発明の制御装置の1構成例において、前記カップリング処理部は、前記グループ分けに際して同じグループに所属させる前記優先側コントローラと前記非優先側コントローラの選択を、前記優先側コントローラについては前記電力使用予測量指標が大きい順に1つずつ選択すると共に、前記非優先側コントローラについては前記電力使用予測量指標が小さい順に1つずつ選択するものである。
Further, in one configuration example of the control device of the present invention, the temperature rise start detection unit constantly monitors the set value of each control loop, and at least one set value has been changed to a value larger than the immediately preceding value. The time is regarded as the temperature rise start time, and a detection signal is output to the predicted power usage amount index calculation unit.
Further , in one configuration example of the control device of the present invention, the predicted power usage amount index calculation unit is used in each control loop for a difference between a set value and a control amount of each control loop when the temperature rise start is detected. A product obtained by multiplying the capacity coefficient of the heater is calculated as the predicted power usage amount index.
Further, in one configuration example of the control device of the present invention, the coupling processing unit selects the priority controller and the non-priority controller that belong to the same group in the grouping, and the priority controller The power usage prediction amount index is selected one by one in descending order, and the non-priority controller is selected one by one in the order from the smallest power usage prediction amount index.

また、本発明は、制御対象を加熱するn(nは2以上の偶数)個のヒータと、外部から入力された設定値と前記制御対象の制御量に基づいて操作量を算出し、操作量出力上限値に応じて大きさを制限した前記操作量を対応する前記ヒータに出力するn個のコントローラとからなるnループの制御系の制御方法において、前記nループの制御系の昇温の開始を検出する昇温開始検出手順と、前記昇温開始が検出されたきに、各制御ループの設定値と制御量との差を電力使用量の予測値に相当する電力使用予測量指標として制御ループ毎に算出する電力使用予測量指標算出手順と、前記制御ループ毎の電力使用予測量指標に基づいて、前記n個のコントローラをn/2個のグループに分けると共に、このグループ分けに際して、前記電力使用予測量指標が大きく電力供給の優先度が高い優先側コントローラと前記電力使用予測量指標が小さく電力供給の優先度が低い非優先側コントローラとが同じグループになるように組み合わせるカップリング処理手順と、前記グループ毎に設けられ、前記優先側コントローラの操作量出力が一定値以下となるように、予め入力された優先側操作量出力上限値の大きさを制限して前記優先側コントローラに与えることをグループ毎に行う優先側上限処理手順と、前記グループ毎に設けられ、前記優先側コントローラの操作量出力と前記非優先側コントローラの操作量出力との和が前記一定値以下となるように、非優先側操作量出力上限値を算出して前記非優先側コントローラに与えることをグループ毎に行う非優先側上限算出手順と、前記グループ毎に設けられ、前記非優先側操作量出力上限値に対する前記非優先側コントローラの操作量出力の余裕度に応じて、前記優先側操作量出力上限値を増減させる算出を行い、算出した値を次制御周期の優先側操作量出力上限値として前記優先側上限処理手順に与えることをグループ毎に行う優先側上限算出手順とを繰り返し実行するようにしたものである。 Further, the present invention calculates an operation amount based on n (n is an even number of 2 or more) heaters for heating the control target, a set value input from the outside, and the control amount of the control target, and the operation amount In an n-loop control system control method comprising n controllers that output the manipulated variable whose size is limited according to an output upper limit value to the corresponding heater, start of temperature increase of the n-loop control system a temperature increase start detecting step of detecting, the care and start heating has been detected, as the power predicted use amount index corresponding to the predicted value of the power usage of the difference between the set value and the controlled variable of the control loop Based on the predicted power usage amount calculation procedure for each control loop and the predicted power usage amount index for each control loop, the n controllers are divided into n / 2 groups. The power usage plan A coupling procedure and the low priority non-preferential controller of the priority of the amount index greater power supply is higher preferential controller power usage predictor index smaller power supplies combine to be the same group, the Provided to the priority controller by limiting the size of the preferentially input operation amount output upper limit value provided in advance for each group, so that the operation amount output of the priority controller is below a certain value. Non-priority so that the sum of the operation amount output of the priority side controller and the operation amount output of the non-priority controller is less than or equal to the predetermined value. A non-priority upper limit calculation procedure for calculating, for each group, calculating a side operation amount output upper limit value and giving the non-priority controller to the non-priority controller; The priority operation amount output upper limit value is increased or decreased according to a margin of the operation amount output of the non-priority controller with respect to the non-priority operation amount output upper limit value. The priority side upper limit calculation procedure is performed repeatedly for each group to be given to the priority side upper limit processing procedure as the priority side operation amount output upper limit value of the control cycle.

本発明によれば、従来のように電力の取り合いに関する実質的な優先レベルを固定してしまうことは行なわずに、電力使用予測量の指標に基づいて、任意の状況に応じて柔軟に電力供給の優先レベル(優先側コントローラと非優先側コントローラの組み合せ)を変更するので、制御の応答性が完全に犠牲になる状況を回避することができる。その結果、本発明では、各制御ループの制御特性と瞬間的な最大電力の抑制とを容認できる範囲で両立させることができる。   According to the present invention, power supply can be flexibly supplied according to an arbitrary situation based on an index of a predicted power usage amount without fixing a substantial priority level related to power sharing as in the past. Since the priority level (the combination of the priority controller and the non-priority controller) is changed, it is possible to avoid a situation in which the control responsiveness is completely sacrificed. As a result, in the present invention, it is possible to achieve both control characteristics of each control loop and instantaneous suppression of maximum power within an acceptable range.

また、本発明では、昇温開始が検出されたきの各制御ループの設定値と制御量との差を用いることにより、電力使用予測量指標を容易に算出することができる。   Further, according to the present invention, it is possible to easily calculate the predicted power usage amount index by using the difference between the set value and the control amount of each control loop when the temperature rising start is detected.

また、本発明では、昇温開始が検出されたきの各制御ループの設定値と制御量との差に各制御ループで利用されるヒータの能力係数を乗じたものを用いることにより、電力使用予測量指標の予測精度を向上させることができる。   Further, in the present invention, by using a value obtained by multiplying the difference between the set value and the control amount of each control loop when the temperature rising start is detected by the heater capacity coefficient used in each control loop, The prediction accuracy of the index can be improved.

また、グループ分けに際して同じグループに所属させる優先側コントローラと非優先側コントローラの選択を、優先側コントローラについては電力使用予測量指標が大きい順に1つずつ選択すると共に、非優先側コントローラについては電力使用予測量指標が小さい順に1つずつ選択することにより、制御性をある程度維持して2ループの操作量出力の総和を一定値以下に抑えることができる。   In addition, the priority controller and the non-priority controller that belong to the same group are selected one by one for the priority controller in descending order of the power usage prediction amount index, and the power consumption is used for the non-priority controller. By selecting one by one in ascending order of the predicted amount index, it is possible to maintain the controllability to some extent and suppress the total of the manipulated variable outputs of the two loops to a certain value or less.

[発明の原理]
本発明は、特許文献1の方法において、利用するのは実質的に2ループタイプのみであり、よって3ループ以上のマルチループ系においては、2ループタイプを複数利用するようにし、各2ループの組み合わせを電力使用予測量に基づき柔軟に変更するのが実用的であることに着眼する。
[Principle of the Invention]
In the method of Patent Document 1, only the two-loop type is used in the method of Patent Document 1. Therefore, in a multi-loop system having three or more loops, a plurality of two-loop types are used, and each two-loop type is used. Note that it is practical to flexibly change the combination based on the predicted power usage.

上記着眼点に基づき、以下の(A)〜(D)の技術思想により課題を解決する。
(A)特許文献1の方法の2ループタイプを複数組み合せるように構成し、各2ループの組み合わせを、任意に変更可能なように構成する。
(B)各2ループの組み合わせを、制御ループ間の電力使用予測量の相対的比較値に基づき自動決定する(実際の電力使用量を予測する必要はなく、各ループ間の相対的な比較値あるいは単に大小順を求めるだけで十分である)。
(C)各2ループの組み合わせを、電力使用予測量の相対的比較値の大きい制御ループと小さい制御ループを組み合わせることにより自動決定する。
(D)電力使用予測量の相対的比較値は、昇温開始時の制御偏差に基づき予測する。
Based on the above viewpoints, the problems are solved by the following technical ideas (A) to (D).
(A) A plurality of two-loop types of the method of Patent Document 1 are combined, and a combination of two loops can be arbitrarily changed.
(B) The combination of each two loops is automatically determined based on the relative comparison value of the predicted power usage between the control loops (there is no need to predict the actual power usage, and the relative comparison value between the loops) Or just ascending order is sufficient).
(C) The combination of each two loops is automatically determined by combining a control loop with a large relative comparison value of the predicted power usage and a control loop with a small amount.
(D) The relative comparison value of the predicted power usage amount is predicted based on the control deviation at the start of temperature rise.

上記の技術思想により、まず、電力使用予測量の相対的比較値を求めるための例として、「制御性をある程度維持して昇温するために必要な操作量出力」が目安になる。これについては後述する。
次に、特許文献1の方法について、2ループタイプのみを使うものと想定する。この場合に、例えば2ループの操作量出力の総和を100%以下に抑えようとすると、制御性をある程度維持して昇温するために必要な操作量出力が約50%ずつになるような2ループを組み合わせるのが理想的である。
Based on the above technical idea, first, as an example for obtaining the relative comparison value of the predicted power usage amount, “a manipulated variable output necessary for raising the temperature while maintaining controllability to some extent” is a standard. This will be described later.
Next, it is assumed that only the 2-loop type is used for the method of Patent Document 1. In this case, for example, if the total of the manipulated variable outputs of two loops is to be suppressed to 100% or less, the manipulated variable output required to increase the temperature while maintaining controllability to some extent is about 50%. Ideally, loops are combined.

しかし、3ループ以上のマルチループ系においては、約50%になる制御ループが揃うとは限らず、50%よりも大きいものや小さいものが当然のように混在する。この場合、制御性をある程度維持して2ループの操作量出力の総和を100%以下に抑えようとすると、必要な操作量出力が大きい制御ループと組み合わされるのは、必要な操作量出力が小さい制御ループであることが好ましい。したがって、特許文献1の方法を3ループ以上のマルチループ系に適用する際には、必要な操作量出力が最大になる制御ループと最小になる制御ループを組み合わせ、さらに残りの制御ループの中から、必要な操作量出力が最大になる制御ループと最小になる制御ループを組み合わせるという方法を、順次繰り返せばよい。   However, in a multi-loop system of three or more loops, control loops that are about 50% are not always prepared, and those that are larger or smaller than 50% are naturally mixed. In this case, if the controllability is maintained to some extent and the total of the manipulated variable outputs of the two loops is to be suppressed to 100% or less, the required manipulated variable output is small when combined with a control loop having a large required manipulated variable output. A control loop is preferred. Therefore, when the method of Patent Document 1 is applied to a multi-loop system having three or more loops, a control loop that maximizes the required manipulated variable output and a control loop that minimizes the output are combined, and the remaining control loops are selected. The method of combining the control loop that maximizes the required manipulated variable output and the control loop that minimizes the output may be sequentially repeated.

[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説明する。図1、図2は、本発明の第1の実施の形態となる制御装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、電気ヒータをアクチュエータとする制御ループを1つの装置内にn(nは2以上の偶数で、ここではn=8)個備えるセラミック焼成炉を例として説明するが、本発明の適用対象はセラミック焼成炉には限らないし、また2個以上の制御ループであれば同様の原理で、同様の制御系を構成できる。
[First Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are block diagrams showing the configuration of the control apparatus according to the first embodiment of the present invention. In the present embodiment, a ceramic firing furnace provided with n (n is an even number of 2 or more, here n = 8) control loops using an electric heater as an actuator will be described as an example. The application target of is not limited to a ceramic firing furnace, and if it is two or more control loops, a similar control system can be configured on the same principle.

本実施の形態の制御装置は、8ループの制御系の昇温の開始を検出する昇温開始検出部1と、昇温開始が検出されたきに、電力使用量の予測値に相当する電力使用予測量指標を制御ループ毎に算出する電力使用予測量指標算出部2と、制御ループ毎の電力使用予測量指標に基づいて、後述する8個のコントローラを4個のグループに分けると共に、このグループ分けに際して、電力供給の優先度が高い優先側コントローラと電力供給の優先度が低い非優先側コントローラとが同じグループになるように組み合わせるカップリング処理部3と、外部から入力された設定値SPと制御対象の制御量(温度計測値)PVに基づいて操作量MVを算出し、操作量出力上限値に応じて大きさを制限した操作量MVを出力するコントローラ4−1〜4−8と、グループ毎に設けられ、優先側コントローラの操作量出力が一定値以下となるように、予め入力された優先側操作量出力上限値の大きさを制限して優先側コントローラに与えることをグループ毎に行う優先側上限処理部5(5−1〜5−4)と、グループ毎に設けられ、優先側コントローラの操作量出力と非優先側コントローラの操作量出力との和が一定値以下となるように、非優先側操作量出力上限値を算出して非優先側コントローラに与えることをグループ毎に行う非優先側上限算出部6(6−1〜6−4)と、グループ毎に設けられ、非優先側操作量出力上限値に対する非優先側コントローラの操作量出力の余裕度に応じて、優先側操作量出力上限値を増減させる算出を行い、算出した値を次制御周期の優先側操作量出力上限値として優先側上限処理部に与えることをグループ毎に行う優先側上限算出部7(7−1〜7−4)と、コントローラのグループ分け及び優先側コントローラと非優先側コントローラの組み合わせを実現する切換手段となるスイッチ8−1〜8−8,9−1〜9−4,10−1〜10−4,11−1〜11−4,12−1〜12−4と、電力制御を行うためのスイッチ13−1〜13−8と、スイッチ13−1〜13−8を制御するオンオフ制御部14とを有する。   The control device according to the present embodiment includes a temperature rise start detection unit 1 that detects the start of temperature rise in an eight-loop control system, and power usage corresponding to a predicted value of power usage when temperature rise start is detected. Based on the power usage prediction amount index calculation unit 2 that calculates the prediction amount index for each control loop, and based on the power usage prediction amount index for each control loop, eight controllers to be described later are divided into four groups. When dividing, a coupling processing unit 3 that combines a priority controller having a high power supply priority and a non-priority controller having a low power supply priority into the same group, and a set value SP input from the outside Controllers 4-1 to 4-8 that calculate an operation amount MV based on a control amount (temperature measurement value) PV to be controlled and output an operation amount MV whose size is limited according to an operation amount output upper limit value. Provided for each group, and the priority-side operation amount output upper limit value input in advance is limited and given to the priority-side controller so that the operation amount output of the priority-side controller is a predetermined value or less. Priority side upper limit processing unit 5 (5-1 to 5-4) and the sum of the operation amount output of the priority side controller and the operation amount output of the non-priority side controller are equal to or less than a predetermined value. Thus, the non-priority side operation amount output upper limit value is calculated and given to the non-priority controller for each group, and the non-priority upper limit calculation unit 6 (6-1 to 6-4) is provided for each group. The priority side operation amount output upper limit value is increased or decreased according to the margin of the operation amount output of the non-priority side controller relative to the non-priority side operation amount output upper limit value, and the calculated value is used for the priority side operation in the next control cycle. Quantity output upper limit and A priority side upper limit calculation unit 7 (7-1 to 7-4) for each group that is given to the priority side upper limit processing unit, and a grouping of the controllers and switching for realizing a combination of the priority side controller and the non-priority side controller To perform power control with the switches 8-1 to 8-8, 9-1 to 9-4, 10-1 to 10-4, 11-1 to 11-4, and 12-1 to 12-4 as means Switches 13-1 to 13-8 and an on / off control unit 14 for controlling the switches 13-1 to 13-8.

図3は本実施の形態における制御系のブロック線図である。図1〜図3において、SP1〜SP8は第1〜第8の制御ループの設定値、PV1〜PV8は第1〜第8の制御ループの制御量、MV1〜MV8は第1〜第8の制御ループのコントローラ4−1〜4−8から出力される操作量、H1〜H8は第1〜第8の制御ループのヒータ、P1〜P8は第1〜第8の制御ループの制御対象である。例えばコントローラ4−1とヒータH1と制御対象P1とが第1の制御ループを構成し、コントローラ4−2とヒータH2と制御対象P2とが第2の制御ループを構成している。その他の第3〜第8の制御ループについても同様である。   FIG. 3 is a block diagram of the control system in the present embodiment. 1 to 3, SP1 to SP8 are set values of the first to eighth control loops, PV1 to PV8 are control amounts of the first to eighth control loops, and MV1 to MV8 are the first to eighth controls. The operation amounts output from the loop controllers 4-1 to 4-8, H1 to H8 are heaters of the first to eighth control loops, and P1 to P8 are control targets of the first to eighth control loops. For example, the controller 4-1, the heater H1, and the control object P1 constitute a first control loop, and the controller 4-2, the heater H2, and the control object P2 constitute a second control loop. The same applies to the other third to eighth control loops.

本実施の形態では、昇温開始時点の設定値SPと制御量PVとの差(制御偏差に相当)を実質的な電力使用予測量指標として算出する。制御偏差を電力使用予測量指標として用いることの妥当性を以下に説明する。
セラミック焼成炉のように複数の加熱ゾーンに分かれた熱処理装置では、各ゾーンでほぼ同等のヒータ能力と熱容量になるように設計される。同じくヒータ位置や温度センサ位置も各ゾーンでほぼ同等に設計されており、コントローラの制御特性は昇温時に大きめのヒータ出力を利用してほぼ一定の昇温速度で上昇し、制御量PVが設定値SPに到達する直前にヒータ出力を絞るような動作になる。
In the present embodiment, the difference (corresponding to the control deviation) between the set value SP and the control amount PV at the start of temperature rise is calculated as a substantial power usage prediction amount index. The validity of using the control deviation as a power usage prediction amount index will be described below.
A heat treatment apparatus divided into a plurality of heating zones, such as a ceramic firing furnace, is designed to have substantially the same heater capacity and heat capacity in each zone. Similarly, the heater position and temperature sensor position are designed to be almost the same in each zone, and the control characteristics of the controller increase at a substantially constant temperature increase rate using a large heater output during temperature increase, and the control amount PV is set. The operation is such that the heater output is reduced immediately before reaching the value SP.

このような条件において昇温を実行する場合、ヒータに与えられる操作量出力MVの大きさに対応して各ゾーンで昇温速度が増減するので、昇温に必要な電力使用量は、操作量出力MVの大きさとその維持時間の積に概ね比例するものと考えられる。結果的に、電力使用量は、昇温幅、すなわち昇温開始時点の設定値SPと制御量PVとの差に概ね比例することになる。   When the temperature increase is performed under such conditions, the temperature increase rate increases or decreases in each zone in accordance with the magnitude of the manipulated variable output MV given to the heater. It is considered that the output MV is approximately proportional to the product of the magnitude of the output MV and its maintenance time. As a result, the amount of power used is approximately proportional to the temperature increase range, that is, the difference between the set value SP at the start of temperature increase and the control amount PV.

以下、電力使用量が操作量MVとその維持時間との積に概ね比例することを、図4(A)〜図4(H)を用いて説明する。図4(A)は制御量PV=0℃、設定値SP=0℃で整定している制御系(以下、制御系aと呼ぶ)において設定値SPを100℃に変更したときの制御量PVの変化を示す図、図4(B)は図4(A)の制御系における操作量MVの変化を示す図、図4(C)は同様に整定している別の制御系(以下、制御系bと呼ぶ)において設定値SPを100℃に変更したときの制御量PVの変化を示す図、図4(D)は図4(C)の制御系における操作量MVの変化を示す図である。   Hereinafter, it will be described with reference to FIGS. 4A to 4H that the amount of power used is approximately proportional to the product of the manipulated variable MV and its maintenance time. FIG. 4A shows a control amount PV when the set value SP is changed to 100 ° C. in a control system (hereinafter referred to as control system a) settling at a control amount PV = 0 ° C. and a set value SP = 0 ° C. 4 (B) is a diagram showing a change in the manipulated variable MV in the control system of FIG. 4 (A), and FIG. 4 (C) is another control system (hereinafter referred to as control) which is similarly set. FIG. 4D is a diagram showing a change in the control amount PV when the set value SP is changed to 100 ° C. in FIG. 4D, and FIG. is there.

図4(A)、図4(B)の制御系aと図4(C)、図4(D)の制御系bとは、ほぼ同等の特性を有しているが、制御系aでは操作量上限値が100%であるのに対して、制御系bでは操作量上限値が50%となっている。このため、昇温幅が100(0℃→100℃)の設定値変更が行われたときに、制御系aでは操作量MVが100%まで上昇するのに対して、制御系bでは操作量MVが50%までしか上昇しない。   The control system a shown in FIGS. 4A and 4B and the control system b shown in FIGS. 4C and 4D have substantially the same characteristics, but the control system a is operated by the control system a. While the upper limit value of the amount is 100%, the upper limit value of the operation amount is 50% in the control system b. For this reason, when the set value is changed so that the temperature increase range is 100 (0 ° C. → 100 ° C.), the operation amount MV increases to 100% in the control system a, whereas the operation amount in the control system b. MV only rises to 50%.

一方、昇温に必要な所要時間、すなわち操作量MVを高めに維持している時間は、制御系aで110sec、制御系bで200secとなり、制御系aと制御系bでは維持時間の比が約1:2になる。したがって、制御系aにおける操作量MVと維持時間の積は100%×110sec=11000、制御系bにおける操作量MVと維持時間の積は50%×200sec=10000となり、制御系aと制御系bでほぼ同等の値になる。   On the other hand, the time required for raising the temperature, that is, the time during which the manipulated variable MV is kept high is 110 seconds for the control system a and 200 seconds for the control system b, and the ratio of the maintenance times for the control system a and the control system b is It becomes about 1: 2. Therefore, the product of the operation amount MV and the maintenance time in the control system a is 100% × 110 sec = 11000, and the product of the operation amount MV and the maintenance time in the control system b is 50% × 200 sec = 10000, and the control system a and the control system b It becomes almost the same value.

図4(E)は制御量PV=0℃、設定値SP=0℃で整定している制御系aにおいて設定値SPを50℃に変更したときの制御量PVの変化を示す図、図4(F)は図4(E)の制御系における操作量MVの変化を示す図、図4(G)は同様に整定している制御系bにおいて設定値SPを50℃に変更したときの制御量PVの変化を示す図、図4(H)は図4(G)の制御系における操作量MVの変化を示す図である。   FIG. 4E shows a change in the control amount PV when the set value SP is changed to 50 ° C. in the control system a that is set at the control amount PV = 0 ° C. and the set value SP = 0 ° C. FIG. 4F is a diagram showing a change in the manipulated variable MV in the control system of FIG. 4E, and FIG. 4G is a control when the set value SP is changed to 50 ° C. in the control system b which is similarly set. FIG. 4H is a diagram showing a change in the amount PV, and FIG. 4H is a diagram showing a change in the manipulated variable MV in the control system of FIG. 4G.

制御系aと制御系bの操作量上限値は前述のとおりである。一方、昇温幅が50(0℃→50℃)の設定値変更が行われたときの操作量MVの維持時間は、制御系aで60sec、制御系bで110secとなる。したがって、制御系aにおける操作量MVと維持時間の積は100%×60sec=6000、制御系bにおける操作量MVと維持時間の積は50%×110sec=5500となり、制御系aと制御系bでほぼ同等の値になる。
また、昇温幅が100の場合と50の場合を比較すると、操作量MVと維持時間の積の比は約2:1になり、昇温幅の比と概ね一致していることになる。
The operation amount upper limit values of the control system a and the control system b are as described above. On the other hand, the maintenance time of the manipulated variable MV when the set value change is 50 (0 ° C. → 50 ° C.) is 60 sec for the control system a and 110 sec for the control system b. Therefore, the product of the operation amount MV and the maintenance time in the control system a is 100% × 60 sec = 6000, and the product of the operation amount MV and the maintenance time in the control system b is 50% × 110 sec = 5500, and the control system a and the control system b It becomes almost the same value.
Further, when the temperature increase width is 100 and 50 is compared, the ratio of the product of the manipulated variable MV and the maintenance time is about 2: 1, which is almost the same as the temperature increase width ratio.

本発明は、そもそも制御ループ(コントローラ)のグループ分けと、同一のグループに属する優先側コントローラと非優先側コントローラの選択とを行うために制御ループ間で電力使用予測量を相対的に比較できる値を必要としているので、各制御ループの電力使用量の厳密な予測は必要としていない。
以上の理由により、電力使用予測量に相当する指標として、昇温開始時の設定値SPと制御量PVとの差(制御偏差に相当)を採用することが妥当と言える。
In the present invention, in order to perform grouping of control loops (controllers) and selection of priority-side controllers and non-priority-side controllers belonging to the same group, values that can relatively compare power usage prediction amounts between control loops. Therefore, strict prediction of the power consumption of each control loop is not necessary.
For the above reasons, it can be said that it is appropriate to adopt the difference (corresponding to the control deviation) between the set value SP at the start of temperature rise and the control amount PV as an index corresponding to the predicted power usage.

次に、本実施の形態の制御装置の動作を図5を用いて説明する。図5は制御装置の動作を示すフローチャートである。
昇温開始検出部1は、第1〜第8の制御ループの設定値SP1〜SP8を常時監視し、少なくとも1つの設定値SPがその直前の値よりも大きい値に変更されたときを昇温開始時点とみなして、電力使用予測量指標算出部2に検出信号を出力する(図5ステップS1)。
Next, the operation of the control device of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the control device.
The temperature rise start detector 1 constantly monitors the set values SP1 to SP8 of the first to eighth control loops, and raises the temperature when at least one set value SP is changed to a value larger than the immediately preceding value. Considering it as the start time, a detection signal is output to the power usage prediction amount index calculation unit 2 (step S1 in FIG. 5).

なお、全制御ループの設定値SP1〜SP8が多少ずれたタイミングで変更された場合は、それぞれの変更に応じて検出信号が電力使用予測量指標算出部2に順次送られるので、結果的に最後の変更が行なわれたときが最終的な昇温開始時点として検出されて、ステップS2以降の処理が行われることになる。   When the set values SP1 to SP8 of all the control loops are changed at a slightly shifted timing, the detection signal is sequentially sent to the power usage prediction amount index calculation unit 2 according to each change, and as a result, finally When the change is made, it is detected as the final temperature rise start time, and the processes after step S2 are performed.

電力使用予測量指標算出部2は、昇温開始検出部1から昇温開始の検出信号が入力されると、第1〜第8の各制御ループについて設定値SPと制御量PVとの差を電力使用予測量の指標と見なして、この電力使用予測量指標PW1〜PW8を以下のように制御ループ毎に算出する(ステップS2)。
PW1=SP1−PV1 ・・・(1)
PW2=SP2−PV2 ・・・(2)
PW3=SP3−PV3 ・・・(3)
PW4=SP4−PV4 ・・・(4)
PW5=SP5−PV5 ・・・(5)
PW6=SP6−PV6 ・・・(6)
PW7=SP7−PV7 ・・・(7)
PW8=SP8−PV8 ・・・(8)
When the temperature rise start detection unit 1 receives the temperature rise start detection signal, the power usage predicted amount index calculation unit 2 calculates the difference between the set value SP and the control amount PV for each of the first to eighth control loops. The power usage prediction amount index PW1 to PW8 is calculated for each control loop as follows, assuming that the power usage prediction amount is an index (step S2).
PW1 = SP1-PV1 (1)
PW2 = SP2-PV2 (2)
PW3 = SP3-PV3 (3)
PW4 = SP4-PV4 (4)
PW5 = SP5-PV5 (5)
PW6 = SP6-PV6 (6)
PW7 = SP7-PV7 (7)
PW8 = SP8-PV8 (8)

次に、カップリング処理部8は、電力使用予測量指標PW1〜PW8に基づいて、第1〜第8の制御ループ(コントローラ4−1〜4−8)を第1〜第4の優先側制御ループと第1〜第4の非優先側制御ループ(第1〜第4の優先側コントローラと第1〜第4の非優先側コントローラ)に割り当てるカップリング処理を行う(ステップS3)。   Next, the coupling processing unit 8 performs the first to fourth priority side control of the first to eighth control loops (controllers 4-1 to 4-8) based on the predicted power usage amounts PW1 to PW8. A coupling process assigned to the loop and first to fourth non-priority side control loops (first to fourth priority side controllers and first to fourth non-priority side controllers) is performed (step S3).

まず、カップリング処理部8は、電力使用予測量指標PW1〜PW8を、その数値の大きい順に並び替える。ここでは、例えばPW2,PW4,PW6,PW8,PW1,PW3,PW5,PW7のように大きい順に並び替えられたものと仮定して、以下の動作を説明する。   First, the coupling processing unit 8 rearranges the power usage prediction amount indexes PW1 to PW8 in descending order of the numerical values. Here, for example, the following operation will be described on the assumption that the elements are rearranged in the descending order, such as PW2, PW4, PW6, PW8, PW1, PW3, PW5, and PW7.

このような順番に並び替えられた場合、カップリング処理部8は、第1のグループに属する第1の優先側制御ループ(第1の優先側コントローラ)として、電力使用予測量指標が最も大きい第2の制御ループ(コントローラ4−2)を選択すると共に、第1のグループに属する第1の非優先側制御ループ(第1の非優先側コントローラ)として、電力使用予測量指標が最も小さい第7の制御ループ(コントローラ4−7)を選択する。また、カップリング処理部8は、第2のグループに属する第2の優先側制御ループ(第2の優先側コントローラ)として、電力使用予測量指標が2番目に大きい第4の制御ループ(コントローラ4−4)を選択すると共に、第2のグループに属する第2の非優先側制御ループ(第2の非優先側コントローラ)として、電力使用予測量指標が2番目に小さい第5の制御ループ(コントローラ4−5)を選択する。   When rearranged in such an order, the coupling processing unit 8 is the first priority side control loop (first priority side controller) belonging to the first group. The second control loop (controller 4-2) is selected, and the seventh non-prioritized control loop (first non-priority controller) belonging to the first group has the smallest predicted power usage amount index. Control loop (controller 4-7) is selected. In addition, the coupling processing unit 8 serves as a second priority control loop (second priority controller) belonging to the second group as a fourth control loop (controller 4) having the second largest power usage prediction index. -4) and as a second non-priority side control loop (second non-priority side controller) belonging to the second group, a fifth control loop (controller) having the second smallest power usage prediction index 4-5) is selected.

また、カップリング処理部8は、第3のグループに属する第3の優先側制御ループ(第3の優先側コントローラ)として、電力使用予測量指標が3番目に大きい第6の制御ループ(コントローラ4−6)を選択すると共に、第3のグループに属する第3の非優先側制御ループ(第3の非優先側コントローラ)として、電力使用予測量指標が3番目に小さい第3の制御ループ(コントローラ4−3)を選択する。さらに、カップリング処理部8は、第4のグループに属する第4の優先側制御ループ(第4の優先側コントローラ)として、電力使用予測量指標が4番目に大きい第8の制御ループ(コントローラ4−8)を選択すると共に、第4のグループに属する第4の非優先側制御ループ(第4の非優先側コントローラ)として、電力使用予測量指標が4番目に小さい第1の制御ループ(コントローラ4−1)を選択する。   In addition, the coupling processing unit 8 is a third priority control loop (third priority controller) belonging to the third group, as a sixth control loop (controller 4) having the third largest power usage prediction index. −6), and the third non-priority control loop (third non-priority controller) belonging to the third group is the third control loop (controller) having the third smallest power usage prediction index 4-3) is selected. Further, the coupling processing unit 8 serves as the fourth priority control loop (fourth priority controller) belonging to the fourth group as the fourth control loop (controller 4) having the fourth largest power usage prediction index. −8) and the fourth non-priority side control loop (fourth non-priority side controller) belonging to the fourth group is the first control loop (controller) having the fourth smallest power usage prediction index 4-1) is selected.

そして、カップリング処理部8は、以上の選択を制御装置に実際に適用するために、スイッチ8−1〜8−8,9−1〜9−4,10−1〜10−4,11−1〜11−4,12−1〜12−4を制御する。
すなわち、カップリング処理部8は、コントローラ4−1〜4−8にそれぞれ操作量出力上限MH4b,MH1a,MH3b,MH2a,MH2b,MH3a,MH1b,MH4aが入力されるようにスイッチ8−1〜8−8を切り換える。また、カップリング処理部8は、非優先側上限算出部6−1〜6−4にそれぞれ操作量MV2,MV4,MV6,MV8が入力されるようにスイッチ9−1〜9−4を切り換える。
Then, the coupling processing unit 8 switches the switches 8-1 to 8-8, 9-1 to 9-4, 10-1 to 10-4, 11- in order to actually apply the above selection to the control device. 1-11-4 and 12-1 to 12-4 are controlled.
That is, the coupling processing unit 8 switches 8-1 to 8-8 so that the operation amount output upper limits MH4b, MH1a, MH3b, MH2a, MH2b, MH3a, MH1b, and MH4a are input to the controllers 4-1 to 4-8, respectively. Switch -8. In addition, the coupling processing unit 8 switches the switches 9-1 to 9-4 so that the operation amounts MV2, MV4, MV6, and MV8 are input to the non-priority upper limit calculation units 6-1 to 6-4, respectively.

また、カップリング処理部8は、優先側上限算出部7−1〜7−4にそれぞれ操作量MV7,MV5,MV3,MV1が入力されるようにスイッチ10−1〜10−4を切り換える。また、カップリング処理部8は、優先側上限算出部7−1〜7−4にそれぞれ内部出力値UC7,UC5,UC3,UC1が入力されるようにスイッチ11−1〜11−4を切り換える。さらに、カップリング処理部8は、優先側上限算出部7−1〜7−4にそれぞれ内部出力値UC2,UC4,UC6,UC8が入力されるようにスイッチ12−1〜12−4を切り換える。以上で、ステップS3のカップリング処理が終了する。   The coupling processing unit 8 switches the switches 10-1 to 10-4 so that the operation amounts MV7, MV5, MV3, and MV1 are input to the priority side upper limit calculation units 7-1 to 7-4, respectively. In addition, the coupling processing unit 8 switches the switches 11-1 to 11-4 so that the internal output values UC7, UC5, UC3, and UC1 are input to the priority side upper limit calculation units 7-1 to 7-4, respectively. Further, the coupling processing unit 8 switches the switches 12-1 to 12-4 so that the internal output values UC2, UC4, UC6, and UC8 are input to the priority side upper limit calculation units 7-1 to 7-4, respectively. Thus, the coupling process in step S3 is completed.

以上の切り換えを総括して説明すると、カップリング処理部8は、優先側コントローラに対して同じグループに属する優先側上限処理部からの操作量出力上限値が入力されるようにスイッチ8−1〜8−8を制御し、非優先側コントローラに対して同じグループに属する非優先側上限算出部からの操作量出力上限値が入力されるようにスイッチ8−1〜8−8を制御し、非優先側上限算出部に対して同じグループに属する優先側コントローラからの操作量が入力されるようにスイッチ9−1〜9−4を制御し、優先側上限算出部に対して同じグループに属する非優先側コントローラからの操作量が入力されるようにスイッチ10−1〜10−4を制御し、優先側上限算出部に対して同じグループに属する非優先側コントローラからの内部出力値が入力されるようにスイッチ11−1〜11−4を制御し、優先側上限算出部に対して同じグループに属する優先側コントローラからの内部出力値が入力されるようにスイッチ12−1〜12−4を制御すればよい。
図1、図2の各スイッチの選択状態は、このような切り換えを行った後の状態を示している。
The above switching will be described generally. The coupling processing unit 8 switches the switches 8-1 to 8 so that the operation amount output upper limit value from the priority upper limit processing unit belonging to the same group is input to the priority controller. 8-8, and controls the switches 8-1 to 8-8 so that the operation amount output upper limit value from the non-priority upper limit calculation unit belonging to the same group is input to the non-priority controller. The switches 9-1 to 9-4 are controlled so that the operation amount from the priority side controller belonging to the same group is input to the priority side upper limit calculation unit, and the priority side upper limit calculation unit is not assigned to the non- belonging to the same group. The switches 10-1 to 10-4 are controlled so that the operation amount from the priority controller is input, and the internal output from the non-priority controller belonging to the same group to the priority upper limit calculation unit Switches 11-1 to 11-4 are input so that the internal output values from the priority controllers belonging to the same group are input to the priority side upper limit calculation unit. -4 may be controlled.
The selection state of each switch in FIG. 1 and FIG. 2 shows the state after such switching.

次に、第1〜第4のグループ順に第1〜第4の制御演算(ステップS4〜S7)が順次行われる。各グループの制御演算の詳細な動作を図6に示す。まず、第1の制御演算(ステップS4)について説明する。   Next, the first to fourth control calculations (steps S4 to S7) are sequentially performed in the order of the first to fourth groups. The detailed operation of the control calculation of each group is shown in FIG. First, the first control calculation (step S4) will be described.

第1の優先側上限処理部5−1は、第1の優先側コントローラ4−2の操作量出力上限値MH1aを予め設定された一定値MT1(例えば100%)と比較して、操作量出力上限値MH1aが一定値MT1より大きい場合は、MH1a=MT1、すなわち一定値MT1を新たな操作量出力上限値MH1aとする上限処理を行って、上限処理後の操作量出力上限値MH1aをスイッチ8−1〜8−8へ出力し、操作量出力上限値MH1aが一定値MT1以下の場合は、操作量出力上限値MH1aをそのままスイッチ8−1〜8−8へ出力する(図6ステップS10)。   The first priority side upper limit processing unit 5-1 compares the operation amount output upper limit value MH1a of the first priority side controller 4-2 with a predetermined constant value MT1 (for example, 100%), and outputs an operation amount. When the upper limit value MH1a is larger than the constant value MT1, MH1a = MT1, that is, an upper limit process is performed in which the constant value MT1 is set as a new manipulated variable output upper limit value MH1a, and the manipulated variable output upper limit value MH1a after the upper limit process is When the manipulated variable output upper limit value MH1a is equal to or less than the constant value MT1, the manipulated variable output upper limit value MH1a is directly output to the switches 8-1 to 8-8 (step S10 in FIG. 6). .

次に、第1の優先側コントローラ4−2は、PID演算を実行して操作量MV2を算出する(図6ステップS11)。
ステップS11において、第1の優先側コントローラ4−2は、操作量出力上限値MH1aに基づく上限処理を行う前の操作量である内部出力値UC2をPID演算により次式のように算出する。
Next, the first priority controller 4-2 calculates a manipulated variable MV2 by executing a PID calculation (step S11 in FIG. 6).
In step S11, the first priority controller 4-2 calculates the internal output value UC2 that is the operation amount before the upper limit process based on the operation amount output upper limit value MH1a by the PID calculation as the following equation.

UC2=Kg2{1+1/(Ti2s)+Td2s}(SP2−PV2)
・・・(9)
式(9)において、Kg2はコントローラ4−2の比例ゲイン、Ti2はコントローラ4−2の積分時間、Td2はコントローラ4−2の微分時間、SP2はコントローラ4−2の制御対象の設定値、PV2はコントローラ4−2の制御対象の制御量、sはラプラス演算子である。
UC2 = Kg2 {1 + 1 / (Ti2s) + Td2s} (SP2-PV2)
... (9)
In Equation (9), Kg2 is the proportional gain of the controller 4-2, Ti2 is the integration time of the controller 4-2, Td2 is the differential time of the controller 4-2, SP2 is the set value of the control target of the controller 4-2, PV2 Is a control amount to be controlled by the controller 4-2, and s is a Laplace operator.

続いて、第1の優先側コントローラ4−2は、算出した内部出力値UC2と第1の優先側上限処理部5−1からスイッチ8−2を介して入力された操作量出力上限値MH1aとを比較して、内部出力値UC2が操作量出力上限値MH1aより大きい場合は、MV2=MH1a、すなわち操作量出力上限値MH1aを操作量MV2とする上限処理を行い、内部出力値UC2が操作量出力上限値MH1a以下の場合は、MV2=UC2、すなわち内部出力値UC2を操作量MV2とする。そして、第1の優先側コントローラ4−2は、操作量MV2をスイッチ9−1〜9−4,10−1〜10−4,13−2へ出力し、内部出力値UC2をスイッチ11−1〜11−4,12−1〜12−4へ出力する。以上でステップS11の処理が終了する。   Subsequently, the first priority controller 4-2 receives the calculated internal output value UC2 and the operation amount output upper limit value MH1a input from the first priority upper limit processing unit 5-1 via the switch 8-2. If the internal output value UC2 is larger than the manipulated variable output upper limit value MH1a, an upper limit process is performed in which MV2 = MH1a, that is, the manipulated variable output upper limit value MH1a is set to the manipulated variable MV2, and the internal output value UC2 is When the output upper limit value MH1a is less than or equal to MH1a, MV2 = UC2, that is, the internal output value UC2 is set as the manipulated variable MV2. Then, the first priority controller 4-2 outputs the operation amount MV2 to the switches 9-1 to 9-4, 10-1 to 10-4, 13-2, and the internal output value UC2 to the switch 11-1. To 11-4, 12-1 to 12-4. Above, the process of step S11 is complete | finished.

第1の非優先側上限算出部6−1は、第1の優先側コントローラ4−2からスイッチ9−1を介して入力された操作量MV2と一定値MT1に基づいて、第1の非優先側コントローラ4−7の操作量出力上限値MH1bを次式のように算出して、この操作量出力上限値MH1bをスイッチ8−1〜8−8へ出力する(図6ステップS12)。
MH1b=MT1−MV2 ・・・(10)
The first non-priority side upper limit calculation unit 6-1 performs the first non-priority based on the operation amount MV2 and the constant value MT1 input from the first priority controller 4-2 via the switch 9-1. The operation amount output upper limit value MH1b of the side controller 4-7 is calculated as follows, and this operation amount output upper limit value MH1b is output to the switches 8-1 to 8-8 (step S12 in FIG. 6).
MH1b = MT1-MV2 (10)

第1の非優先側コントローラ4−7は、PID演算を実行して操作量MV7を算出する(図6ステップS13)。
ステップS13において、第1の非優先側コントローラ4−7は、操作量出力上限値MH1bに基づく上限処理を行う前の操作量である内部出力値UC7をPID演算により次式のように算出する。
The first non-priority controller 4-7 executes the PID calculation to calculate the operation amount MV7 (step S13 in FIG. 6).
In step S13, the first non-priority controller 4-7 calculates the internal output value UC7, which is the operation amount before performing the upper limit process based on the operation amount output upper limit value MH1b, by the PID calculation as follows.

UC7=Kg7{1+1/(Ti7s)+Td7s}(SP7−PV7)
・・・(11)
式(11)において、Kg7はコントローラ4−7の比例ゲイン、Ti7はコントローラ4−7の積分時間、Td7はコントローラ4−7の微分時間、SP7はコントローラ4−7の制御対象の設定値、PV7はコントローラ4−7の制御対象の制御量である。
UC7 = Kg7 {1 + 1 / (Ti7s) + Td7s} (SP7-PV7)
(11)
In equation (11), Kg7 is the proportional gain of the controller 4-7, Ti7 is the integration time of the controller 4-7, Td7 is the differential time of the controller 4-7, SP7 is the set value of the control target of the controller 4-7, PV7 Is a control amount to be controlled by the controller 4-7.

続いて、第1の非優先側コントローラ4−7は、算出した内部出力値UC7と第1の非優先側上限算出部6−1からスイッチ8−7を介して入力された操作量出力上限値MH1bとを比較して、内部出力値UC7が操作量出力上限値MH1bより大きい場合は、MV7=MH1b、すなわち操作量出力上限値MH1bを操作量MV7とする上限処理を行い、内部出力値UC7が操作量出力上限値MH1b以下の場合は、MV7=UC7、すなわち内部出力値UC7を操作量MV7とする。そして、第1の非優先側コントローラ4−7は、操作量MV7をスイッチ9−1〜9−4,10−1〜10−4,13−7へ出力し、内部出力値UC7をスイッチ11−1〜11−4,12−1〜12−4へ出力する。以上でステップS13の処理が終了する。   Subsequently, the first non-priority controller 4-7 includes the calculated internal output value UC7 and the operation amount output upper limit value input from the first non-priority upper limit calculation unit 6-1 via the switch 8-7. When the internal output value UC7 is larger than the manipulated variable output upper limit value MH1b by comparing with MH1b, an upper limit process is performed in which the manipulated variable output upper limit value MH1b is set to the manipulated variable MV7, and the internal output value UC7 is When the manipulated variable output upper limit value MH1b is equal to or smaller than MV7 = UC7, that is, the internal output value UC7 is set as the manipulated variable MV7. Then, the first non-priority controller 4-7 outputs the manipulated variable MV7 to the switches 9-1 to 9-4, 10-1 to 10-4, 13-7, and the internal output value UC7 to the switch 11-. 1 to 11-4 and 12-1 to 12-4. Above, the process of step S13 is complete | finished.

次に、第1の優先側上限算出部7−1は、第1の優先側コントローラ4−2の次制御周期の操作量出力上限値MH1a’を算出する(図6ステップS14)。
ステップS14において、第1の優先側上限算出部7−1は、第1の非優先側コントローラ4−7からスイッチ10−1を介して入力された操作量MV7とスイッチ11−1を介して入力された内部出力値UC7に基づいて次式が成立するかどうかを判定する。
Next, the first priority side upper limit calculation unit 7-1 calculates the operation amount output upper limit value MH1a ′ of the next control cycle of the first priority side controller 4-2 (step S14 in FIG. 6).
In step S14, the first priority upper limit calculation unit 7-1 inputs the operation amount MV7 input from the first non-priority controller 4-7 via the switch 10-1 and the switch 11-1. It is determined whether or not the following equation holds based on the internal output value UC7.

α1(UC7−MV7)>0 ・・・(12)
α1は第1の非優先側コントローラ4−7に対する第1の優先側コントローラ4−2の制御の優先度を示す優先度係数であり、0〜1の実数値をとる(0のとき優先度最大、1のとき優先度最小)。
α1 (UC7−MV7)> 0 (12)
α1 is a priority coefficient indicating the priority of the control of the first priority controller 4-2 with respect to the first non-priority controller 4-7, and takes a real value from 0 to 1 (maximum priority when 0) 1 is the lowest priority).

第1の優先側上限算出部7−1は、式(12)が成立する場合、第1の優先側上限処理部5−1から出力された現制御周期の操作量出力上限値MH1a、第1の優先側コントローラ4−2からスイッチ12−1を介して入力された内部出力値UC2、第1の非優先側コントローラ4−7からスイッチ10−1を介して入力された操作量MV7とスイッチ11−1を介して入力された内部出力値UC7に基づいて、第1の優先側コントローラ4−2の次制御周期の操作量出力上限値MH1a’を次式のように算出して、この操作量出力上限値MH1a’を第1の優先側上限処理部5−1へ出力する。
MH1a’=[MH1aTx2+{UC2−α1(UC7−MV7)}dT]
/(Tx2+dT) ・・・(13)
式(13)において、Tx2は移行時間であり、例えばTx2=Td2であり、dTは制御周期である。
The first priority side upper limit calculation unit 7-1, when Expression (12) is satisfied, the operation amount output upper limit value MH1a of the current control cycle output from the first priority side upper limit processing unit 5-1, the first The internal output value UC2 input from the first priority controller 4-2 via the switch 12-1, the operation amount MV7 input from the first non-priority controller 4-7 via the switch 10-1 and the switch 11 Based on the internal output value UC7 input via -1, the operation amount output upper limit value MH1a 'of the next control cycle of the first priority controller 4-2 is calculated as the following equation, and this operation amount The output upper limit value MH1a ′ is output to the first priority upper limit processing unit 5-1.
MH1a ′ = [MH1aTx2 + {UC2−α1 (UC7−MV7)} dT]
/ (Tx2 + dT) (13)
In Expression (13), Tx2 is a transition time, for example, Tx2 = Td2, and dT is a control period.

また、第1の優先側上限算出部7−1は、式(12)が不成立の場合、現制御周期の操作量出力上限値MH1a、一定値MT1に基づいて、次制御周期の操作量出力上限値MH1a’を次式のように算出して、この操作量出力上限値MH1a’を第1の優先側上限処理部5−1へ出力する。
MH1a’=[MH1aTx2+MT1dT]/(Tx2+dT) ・・・(14)
こうして、ステップS14の処理が終了する。
The first priority side upper limit calculation unit 7-1 also sets the operation amount output upper limit for the next control cycle based on the operation amount output upper limit value MH1a and the constant value MT1 for the current control cycle when Equation (12) is not satisfied. The value MH1a ′ is calculated as in the following equation, and the manipulated variable output upper limit value MH1a ′ is output to the first priority upper limit processing unit 5-1.
MH1a ′ = [MH1aTx2 + MT1dT] / (Tx2 + dT) (14)
In this way, the process of step S14 is complete | finished.

以上のステップS10〜S14の処理を1制御周期における第1の制御演算とし、ステップS10〜S14の処理を制御周期dT毎に繰り返す。
なお、次制御周期では、第1の優先側上限処理部5−1は、MH1a=MH1a’、すなわち前制御周期で第1の優先側上限算出部7−1によって算出された操作量出力上限値MH1a’を操作量出力上限値MH1aとして、ステップS10の処理を行う。
The processes in steps S10 to S14 described above are set as the first control calculation in one control cycle, and the processes in steps S10 to S14 are repeated every control cycle dT.
Note that in the next control cycle, the first priority upper limit processing unit 5-1 operates MH1a = MH1a ′, that is, the operation amount output upper limit value calculated by the first priority upper limit calculation unit 7-1 in the previous control cycle. With MH1a ′ as the manipulated variable output upper limit value MH1a, the process of step S10 is performed.

次に、図5のステップS5の第2の制御演算について説明する。第2の制御演算の処理の流れも第1の制御演算と同様であるが、ここでは第1の制御演算と区別するために、図6の符号S10〜S14をS20〜S24に変更して説明する。   Next, the second control calculation in step S5 in FIG. 5 will be described. The processing flow of the second control calculation is the same as that of the first control calculation, but here, in order to distinguish it from the first control calculation, the description is made by changing the symbols S10 to S14 in FIG. 6 to S20 to S24. To do.

第2の優先側上限処理部5−2は、第2の優先側コントローラ4−4の操作量出力上限値MH2aを予め設定された一定値MT2(例えば100%)と比較して、操作量出力上限値MH2aが一定値MT2より大きい場合は、MH2a=MT2、すなわち一定値MT2を新たな操作量出力上限値MH2aとする上限処理を行って、上限処理後の操作量出力上限値MH2aをスイッチ8−1〜8−8へ出力し、操作量出力上限値MH2aが一定値MT2以下の場合は、操作量出力上限値MH2aをそのままスイッチ8−1〜8−8へ出力する(ステップS20)。   The second priority side upper limit processing unit 5-2 compares the operation amount output upper limit value MH2a of the second priority side controller 4-4 with a predetermined constant value MT2 (for example, 100%), and outputs an operation amount. When the upper limit value MH2a is larger than the constant value MT2, an upper limit process is performed in which MH2a = MT2, that is, the constant value MT2 is set as a new manipulated variable output upper limit value MH2a, and the manipulated variable output upper limit value MH2a after the upper limit process is When the manipulated variable output upper limit value MH2a is equal to or less than the constant value MT2, the manipulated variable output upper limit value MH2a is output to the switches 8-1 to 8-8 as it is (step S20).

次に、第2の優先側コントローラ4−4は、PID演算を実行して操作量MV4を算出する(ステップS21)。
ステップS21において、第2の優先側コントローラ4−4は、操作量出力上限値MH2aに基づく上限処理を行う前の操作量である内部出力値UC4をPID演算により次式のように算出する。
Next, the second priority controller 4-4 executes the PID calculation to calculate the operation amount MV4 (step S21).
In step S21, the second priority controller 4-4 calculates the internal output value UC4, which is the operation amount before performing the upper limit process based on the operation amount output upper limit value MH2a, by the PID calculation as follows.

UC4=Kg4{1+1/(Ti4s)+Td4s}(SP4−PV4)
・・・(15)
式(15)において、Kg4はコントローラ4−4の比例ゲイン、Ti4はコントローラ4−4の積分時間、Td4はコントローラ4−4の微分時間、SP4はコントローラ4−4の制御対象の設定値、PV4はコントローラ4−4の制御対象の制御量である。
UC4 = Kg4 {1 + 1 / (Ti4s) + Td4s} (SP4-PV4)
(15)
In equation (15), Kg4 is the proportional gain of the controller 4-4, Ti4 is the integration time of the controller 4-4, Td4 is the differential time of the controller 4-4, SP4 is the set value of the control target of the controller 4-4, PV4 Is a control amount to be controlled by the controller 4-4.

続いて、第2の優先側コントローラ4−4は、算出した内部出力値UC4と第2の優先側上限処理部5−2からスイッチ8−4を介して入力された操作量出力上限値MH2aとを比較して、内部出力値UC4が操作量出力上限値MH2aより大きい場合は、MV4=MH2a、すなわち操作量出力上限値MH2aを操作量MV4とする上限処理を行い、内部出力値UC4が操作量出力上限値MH2a以下の場合は、MV4=UC4、すなわち内部出力値UC4を操作量MV4とする。そして、第2の優先側コントローラ4−4は、操作量MV4をスイッチ9−1〜9−4,10−1〜10−4,13−4へ出力し、内部出力値UC4をスイッチ11−1〜11−4,12−1〜12−4へ出力する。以上でステップS21の処理が終了する。   Subsequently, the second priority controller 4-4 includes the calculated internal output value UC4 and the operation amount output upper limit value MH2a input from the second priority upper limit processing unit 5-2 via the switch 8-4. If the internal output value UC4 is greater than the manipulated variable output upper limit value MH2a, an upper limit process is performed in which the manipulated variable output upper limit value MH2a is set to the manipulated variable MV4, and the internal output value UC4 becomes the manipulated variable. When the output upper limit value MH2a is less than or equal to MH2a, MV4 = UC4, that is, the internal output value UC4 is set as the manipulated variable MV4. Then, the second priority controller 4-4 outputs the operation amount MV4 to the switches 9-1 to 9-4, 10-1 to 10-4, 13-4, and the internal output value UC4 to the switch 11-1. To 11-4, 12-1 to 12-4. Above, the process of step S21 is complete | finished.

第2の非優先側上限算出部6−2は、第2の優先側コントローラ4−4からスイッチ9−2を介して入力された操作量MV4と一定値MT2に基づいて、第2の非優先側コントローラ4−5の操作量出力上限値MH2bを次式のように算出して、この操作量出力上限値MH2bをスイッチ8−1〜8−8へ出力する(ステップS22)。
MH2b=MT2−MV4 ・・・(16)
The second non-priority side upper limit calculation unit 6-2 performs the second non-priority based on the operation amount MV4 and the constant value MT2 input from the second priority controller 4-4 via the switch 9-2. The operation amount output upper limit value MH2b of the side controller 4-5 is calculated as in the following equation, and this operation amount output upper limit value MH2b is output to the switches 8-1 to 8-8 (step S22).
MH2b = MT2-MV4 (16)

第2の非優先側コントローラ4−5は、PID演算を実行して操作量MV5を算出する(ステップS23)。
ステップS23において、第2の非優先側コントローラ4−5は、操作量出力上限値MH2bに基づく上限処理を行う前の操作量である内部出力値UC5をPID演算により次式のように算出する。
The second non-priority controller 4-5 executes the PID calculation to calculate the operation amount MV5 (step S23).
In step S23, the second non-priority controller 4-5 calculates the internal output value UC5, which is the operation amount before performing the upper limit process based on the operation amount output upper limit value MH2b, by the PID calculation as follows.

UC5=Kg5{1+1/(Ti5s)+Td5s}(SP5−PV5)
・・・(17)
式(17)において、Kg5はコントローラ4−5の比例ゲイン、Ti5はコントローラ4−5の積分時間、Td5はコントローラ4−5の微分時間、SP5はコントローラ4−5の制御対象の設定値、PV5はコントローラ4−5の制御対象の制御量である。
UC5 = Kg5 {1 + 1 / (Ti5s) + Td5s} (SP5-PV5)
... (17)
In equation (17), Kg5 is the proportional gain of the controller 4-5, Ti5 is the integration time of the controller 4-5, Td5 is the differential time of the controller 4-5, SP5 is the set value of the control target of the controller 4-5, PV5 Is a control amount to be controlled by the controller 4-5.

続いて、第2の非優先側コントローラ4−5は、算出した内部出力値UC5と第2の非優先側上限算出部6−2からスイッチ8−5を介して入力された操作量出力上限値MH2bとを比較して、内部出力値UC5が操作量出力上限値MH2bより大きい場合は、MV5=MH2b、すなわち操作量出力上限値MH2bを操作量MV5とする上限処理を行い、内部出力値UC5が操作量出力上限値MH2b以下の場合は、MV5=UC5、すなわち内部出力値UC5を操作量MV5とする。そして、第2の非優先側コントローラ4−5は、操作量MV5をスイッチ9−1〜9−4,10−1〜10−4,13−5へ出力し、内部出力値UC5をスイッチ11−1〜11−4,12−1〜12−4へ出力する。以上でステップS23の処理が終了する。   Subsequently, the second non-priority controller 4-5 determines the calculated internal output value UC5 and the operation amount output upper limit value input from the second non-priority upper limit calculation unit 6-2 via the switch 8-5. When the internal output value UC5 is larger than the manipulated variable output upper limit value MH2b by comparing with MH2b, an upper limit process is performed in which the manipulated variable output upper limit value MH2b is set to the manipulated variable MV5, and the internal output value UC5 is When the manipulated variable output upper limit MH2b is equal to or smaller than MV5 = UC5, that is, the internal output value UC5 is set as the manipulated variable MV5. Then, the second non-priority controller 4-5 outputs the operation amount MV5 to the switches 9-1 to 9-4, 10-1 to 10-4, 13-5, and the internal output value UC5 to the switch 11-. 1 to 11-4 and 12-1 to 12-4. Above, the process of step S23 is complete | finished.

次に、第2の優先側上限算出部7−2は、第2の優先側コントローラ4−4の次制御周期の操作量出力上限値MH2a’を算出する(ステップS24)。
ステップS24において、第2の優先側上限算出部7−2は、第2の非優先側コントローラ4−5からスイッチ10−2を介して入力された操作量MV5とスイッチ11−2を介して入力された内部出力値UC5に基づいて次式が成立するかどうかを判定する。
Next, the second priority upper limit calculator 7-2 calculates an operation amount output upper limit MH2a ′ for the next control cycle of the second priority controller 4-4 (step S24).
In step S24, the second priority upper limit calculation unit 7-2 inputs the operation amount MV5 input from the second non-priority controller 4-5 via the switch 10-2 and the switch 11-2. It is determined whether or not the following equation holds based on the internal output value UC5.

α2(UC5−MV5)>0 ・・・(18)
α2は第2の非優先側コントローラ4−5に対する第2の優先側コントローラ4−4の制御の優先度を示す優先度係数であり、0〜1の実数値をとる(0のとき優先度最大、1のとき優先度最小)。
α2 (UC5-MV5)> 0 (18)
α2 is a priority coefficient indicating the priority of the control of the second priority controller 4-4 with respect to the second non-priority controller 4-5, and takes a real value from 0 to 1 (the priority is maximum when 0). 1 is the lowest priority).

第2の優先側上限算出部7−2は、式(18)が成立する場合、第2の優先側上限処理部5−2から出力された現制御周期の操作量出力上限値MH2a、第2の優先側コントローラ4−4からスイッチ12−2を介して入力された内部出力値UC4、第2の非優先側コントローラ4−5からスイッチ10−2を介して入力された操作量MV5とスイッチ11−2を介して入力された内部出力値UC5に基づいて、第2の優先側コントローラ4−4の次制御周期の操作量出力上限値MH2a’を次式のように算出して、この操作量出力上限値MH2a’を第2の優先側上限処理部5−2へ出力する。
MH2a’=[MH2aTx4+{UC4−α2(UC5−MV5)}dT]
/(Tx4+dT) ・・・(19)
式(19)において、Tx4は移行時間であり、例えばTx4=Td4である。
When the expression (18) is established, the second priority upper limit calculation unit 7-2 outputs the operation amount output upper limit value MH2a of the current control cycle output from the second priority upper limit processing unit 5-2, the second The internal output value UC4 input from the priority side controller 4-4 via the switch 12-2, the operation amount MV5 input from the second non-priority side controller 4-5 via the switch 10-2, and the switch 11 Based on the internal output value UC5 input via -2, the operation amount output upper limit value MH2a 'of the next control cycle of the second priority controller 4-4 is calculated as the following equation, and this operation amount The output upper limit value MH2a ′ is output to the second priority upper limit processing unit 5-2.
MH2a ′ = [MH2aTx4 + {UC4-α2 (UC5-MV5)} dT]
/ (Tx4 + dT) (19)
In Expression (19), Tx4 is a transition time, for example, Tx4 = Td4.

また、第2の優先側上限算出部7−2は、式(18)が不成立の場合、現制御周期の操作量出力上限値MH2a、一定値MT2に基づいて、次制御周期の操作量出力上限値MH2a’を次式のように算出して、この操作量出力上限値MH2a’を第2の優先側上限処理部5−2へ出力する。
MH2a’=[MH2aTx4+MT2dT]/(Tx4+dT) ・・・(20)
こうして、ステップS24の処理が終了する。
Further, the second priority side upper limit calculation unit 7-2 determines that the operation amount output upper limit of the next control cycle is based on the operation amount output upper limit value MH2a of the current control cycle and the constant value MT2 when Expression (18) is not satisfied. The value MH2a ′ is calculated as in the following equation, and the manipulated variable output upper limit value MH2a ′ is output to the second priority upper limit processing unit 5-2.
MH2a ′ = [MH2aTx4 + MT2dT] / (Tx4 + dT) (20)
Thus, the process of step S24 is completed.

以上のステップS20〜S24の処理を1制御周期における第2の制御演算とし、ステップS20〜S24の処理を制御周期dT毎に繰り返す。
なお、次制御周期では、第2の優先側上限処理部5−2は、MH2a=MH2a’、すなわち前制御周期で第2の優先側上限算出部7−2によって算出された操作量出力上限値MH2a’を操作量出力上限値MH2aとして、ステップS20の処理を行う。
The processes in steps S20 to S24 described above are set as the second control calculation in one control cycle, and the processes in steps S20 to S24 are repeated every control cycle dT.
In the next control cycle, the second priority upper limit processing unit 5-2 sets MH2a = MH2a ′, that is, the operation amount output upper limit value calculated by the second priority upper limit calculation unit 7-2 in the previous control cycle. With MH2a ′ as the manipulated variable output upper limit value MH2a, the process of step S20 is performed.

次に、図5のステップS6の第3の制御演算について説明する。第3の制御演算の処理の流れも第1の制御演算と同様であるが、ここでは第1の制御演算と区別するために、図6の符号S10〜S14をS30〜S34に変更して説明する。   Next, the third control calculation in step S6 of FIG. 5 will be described. The processing flow of the third control calculation is the same as that of the first control calculation, but here, in order to distinguish it from the first control calculation, description is made by changing the codes S10 to S14 in FIG. 6 to S30 to S34. To do.

第3の優先側上限処理部5−3は、第3の優先側コントローラ4−6の操作量出力上限値MH3aを予め設定された一定値MT3(例えば100%)と比較して、操作量出力上限値MH3aが一定値MT3より大きい場合は、MH3a=MT3、すなわち一定値MT3を新たな操作量出力上限値MH3aとする上限処理を行って、上限処理後の操作量出力上限値MH3aをスイッチ8−1〜8−8へ出力し、操作量出力上限値MH3aが一定値MT3以下の場合は、操作量出力上限値MH3aをそのままスイッチ8−1〜8−8へ出力する(ステップS30)。   The third priority side upper limit processing unit 5-3 compares the operation amount output upper limit value MH3a of the third priority side controller 4-6 with a preset constant value MT3 (for example, 100%), and outputs an operation amount. When the upper limit value MH3a is larger than the constant value MT3, MH3a = MT3, that is, an upper limit process is performed in which the constant value MT3 is set as a new manipulated variable output upper limit value MH3a. When the manipulated variable output upper limit value MH3a is equal to or less than the fixed value MT3, the manipulated variable output upper limit value MH3a is output to the switches 8-1 to 8-8 as it is (step S30).

次に、第3の優先側コントローラ4−6は、PID演算を実行して操作量MV6を算出する(ステップS31)。
ステップS31において、第3の優先側コントローラ4−6は、操作量出力上限値MH3aに基づく上限処理を行う前の操作量である内部出力値UC6をPID演算により次式のように算出する。
Next, the third priority controller 4-6 executes the PID calculation to calculate the operation amount MV6 (step S31).
In step S31, the third priority controller 4-6 calculates the internal output value UC6, which is the operation amount before performing the upper limit process based on the operation amount output upper limit value MH3a, by the PID calculation as follows.

UC6=Kg6{1+1/(Ti6s)+Td6s}(SP6−PV6)
・・・(21)
式(21)において、Kg6はコントローラ4−6の比例ゲイン、Ti6はコントローラ4−6の積分時間、Td6はコントローラ4−6の微分時間、SP6はコントローラ4−6の制御対象の設定値、PV6はコントローラ4−6の制御対象の制御量である。
UC6 = Kg6 {1 + 1 / (Ti6s) + Td6s} (SP6-PV6)
(21)
In equation (21), Kg6 is the proportional gain of the controller 4-6, Ti6 is the integration time of the controller 4-6, Td6 is the differential time of the controller 4-6, SP6 is the set value of the control target of the controller 4-6, PV6 Is a control amount to be controlled by the controller 4-6.

続いて、第3の優先側コントローラ4−6は、算出した内部出力値UC6と第3の優先側上限処理部5−3からスイッチ8−6を介して入力された操作量出力上限値MH3aとを比較して、内部出力値UC6が操作量出力上限値MH3aより大きい場合は、MV6=MH3a、すなわち操作量出力上限値MH3aを操作量MV6とする上限処理を行い、内部出力値UC6が操作量出力上限値MH3a以下の場合は、MV6=UC6、すなわち内部出力値UC6を操作量MV6とする。そして、第3の優先側コントローラ4−6は、操作量MV6をスイッチ9−1〜9−4,10−1〜10−4,13−6へ出力し、内部出力値UC6をスイッチ11−1〜11−4,12−1〜12−4へ出力する。以上でステップS31の処理が終了する。   Subsequently, the third priority controller 4-6 includes the calculated internal output value UC6 and the manipulated variable output upper limit value MH3a input from the third priority upper limit processing unit 5-3 via the switch 8-6. If the internal output value UC6 is greater than the manipulated variable output upper limit value MH3a, an upper limit process is performed in which the manipulated variable output upper limit value MH3a is set to the manipulated variable MV6, and the internal output value UC6 becomes the manipulated variable. When the output upper limit value MH3a is less than or equal to MH3a, MV6 = UC6, that is, the internal output value UC6 is set as the manipulated variable MV6. Then, the third priority controller 4-6 outputs the operation amount MV6 to the switches 9-1 to 9-4, 10-1 to 10-4, 13-6, and the internal output value UC6 to the switch 11-1. To 11-4, 12-1 to 12-4. Above, the process of step S31 is complete | finished.

第3の非優先側上限算出部6−3は、第3の優先側コントローラ4−6からスイッチ9−3を介して入力された操作量MV6と一定値MT3に基づいて、第3の非優先側コントローラ4−3の操作量出力上限値MH3bを次式のように算出して、この操作量出力上限値MH3bをスイッチ8−1〜8−8へ出力する(ステップS32)。
MH3b=MT3−MV6 ・・・(22)
The third non-priority upper limit calculation unit 6-3 performs the third non-priority based on the operation amount MV6 and the constant value MT3 input from the third priority controller 4-6 via the switch 9-3. The operation amount output upper limit value MH3b of the side controller 4-3 is calculated as follows, and this operation amount output upper limit value MH3b is output to the switches 8-1 to 8-8 (step S32).
MH3b = MT3-MV6 (22)

第3の非優先側コントローラ4−3は、PID演算を実行して操作量MV3を算出する(ステップS33)。
ステップS33において、第3の非優先側コントローラ4−3は、操作量出力上限値MH3bに基づく上限処理を行う前の操作量である内部出力値UC3をPID演算により次式のように算出する。
The third non-priority controller 4-3 executes the PID calculation to calculate the operation amount MV3 (step S33).
In step S33, the third non-priority controller 4-3 calculates the internal output value UC3, which is the operation amount before performing the upper limit process based on the operation amount output upper limit value MH3b, by the PID calculation as follows.

UC3=Kg3{1+1/(Ti3s)+Td3s}(SP3−PV3)
・・・(23)
式(23)において、Kg3はコントローラ4−3の比例ゲイン、Ti3はコントローラ4−3の積分時間、Td3はコントローラ4−3の微分時間、SP3はコントローラ4−3の制御対象の設定値、PV3はコントローラ4−3の制御対象の制御量である。
UC3 = Kg3 {1 + 1 / (Ti3s) + Td3s} (SP3-PV3)
... (23)
In equation (23), Kg3 is the proportional gain of the controller 4-3, Ti3 is the integration time of the controller 4-3, Td3 is the differential time of the controller 4-3, SP3 is the set value of the control target of the controller 4-3, PV3 Is a control amount to be controlled by the controller 4-3.

続いて、第3の非優先側コントローラ4−3は、算出した内部出力値UC3と第3の非優先側上限算出部6−3からスイッチ8−3を介して入力された操作量出力上限値MH3bとを比較して、内部出力値UC3が操作量出力上限値MH3bより大きい場合は、MV3=MH3b、すなわち操作量出力上限値MH3bを操作量MV3とする上限処理を行い、内部出力値UC3が操作量出力上限値MH3b以下の場合は、MV3=UC3、すなわち内部出力値UC3を操作量MV3とする。そして、第3の非優先側コントローラ4−3は、操作量MV3をスイッチ9−1〜9−4,10−1〜10−4,13−3へ出力し、内部出力値UC3をスイッチ11−1〜11−4,12−1〜12−4へ出力する。以上でステップS33の処理が終了する。   Subsequently, the third non-priority controller 4-3 calculates the calculated internal output value UC3 and the operation amount output upper limit value input from the third non-priority upper limit calculation unit 6-3 via the switch 8-3. When the internal output value UC3 is greater than the manipulated variable output upper limit value MH3b by comparing with MH3b, an upper limit process is performed in which the manipulated variable output upper limit value MH3b is set to the manipulated variable MV3, and the internal output value UC3 is When the manipulated variable output upper limit value MH3b is equal to or smaller than MV3 = UC3, that is, the internal output value UC3 is set as the manipulated variable MV3. Then, the third non-priority controller 4-3 outputs the operation amount MV3 to the switches 9-1 to 9-4, 10-1 to 10-4, and 13-3, and the internal output value UC3 to the switch 11-. 1 to 11-4 and 12-1 to 12-4. Above, the process of step S33 is complete | finished.

次に、第3の優先側上限算出部7−3は、第3の優先側コントローラ4−6の次制御周期の操作量出力上限値MH3a’を算出する(ステップS34)。
ステップS34において、第3の優先側上限算出部7−3は、第3の非優先側コントローラ4−3からスイッチ10−3を介して入力された操作量MV3とスイッチ11−3を介して入力された内部出力値UC3に基づいて次式が成立するかどうかを判定する。
Next, the third priority side upper limit calculation unit 7-3 calculates an operation amount output upper limit value MH3a ′ for the next control cycle of the third priority side controller 4-6 (step S34).
In step S34, the third priority upper limit calculation unit 7-3 inputs the operation amount MV3 input from the third non-priority controller 4-3 via the switch 10-3 and the switch 11-3. Based on the internal output value UC3, it is determined whether or not the following equation holds.

α3(UC3−MV3)>0 ・・・(24)
α3は第3の非優先側コントローラ4−3に対する第3の優先側コントローラ4−6の制御の優先度を示す優先度係数であり、0〜1の実数値をとる(0のとき優先度最大、1のとき優先度最小)。
α3 (UC3-MV3)> 0 (24)
α3 is a priority coefficient indicating the priority of the control of the third priority controller 4-6 with respect to the third non-priority controller 4-3, and takes a real value from 0 to 1 (the priority is maximum when 0) 1 is the lowest priority).

第3の優先側上限算出部7−3は、式(24)が成立する場合、第3の優先側上限処理部5−3から出力された現制御周期の操作量出力上限値MH3a、第3の優先側コントローラ4−6からスイッチ12−3を介して入力された内部出力値UC6、第3の非優先側コントローラ4−3からスイッチ10−3を介して入力された操作量MV3とスイッチ11−3を介して入力された内部出力値UC3に基づいて、第3の優先側コントローラ4−6の次制御周期の操作量出力上限値MH3a’を次式のように算出して、この操作量出力上限値MH3a’を第3の優先側上限処理部5−3へ出力する。
MH3a’=[MH3aTx6+{UC6−α3(UC3−MV3)}dT]
/(Tx6+dT) ・・・(25)
式(25)において、Tx6は移行時間であり、例えばTx6=Td6である。
The third priority side upper limit calculation unit 7-3, when the expression (24) is satisfied, the operation amount output upper limit value MH3a of the current control cycle output from the third priority side upper limit processing unit 5-3, the third The internal output value UC6 input from the priority controller 4-6 via the switch 12-3, the operation amount MV3 input from the third non-priority controller 4-3 via the switch 10-3, and the switch 11 −3, the operation amount output upper limit value MH3a ′ of the next control cycle of the third priority controller 4-6 is calculated as shown in the following equation based on the internal output value UC3 input via The output upper limit value MH3a ′ is output to the third priority side upper limit processing unit 5-3.
MH3a ′ = [MH3aTx6 + {UC6-α3 (UC3-MV3)} dT]
/ (Tx6 + dT) (25)
In Expression (25), Tx6 is a transition time, for example, Tx6 = Td6.

また、第3の優先側上限算出部7−3は、式(24)が不成立の場合、現制御周期の操作量出力上限値MH3a、一定値MT3に基づいて、次制御周期の操作量出力上限値MH3a’を次式のように算出して、この操作量出力上限値MH3a’を第3の優先側上限処理部5−3へ出力する。
MH3a’=[MH3aTx6+MT3dT]/(Tx6+dT) ・・・(26)
こうして、ステップS34の処理が終了する。
Further, the third priority side upper limit calculation unit 7-3, when the expression (24) is not satisfied, based on the operation amount output upper limit value MH3a of the current control cycle and the constant value MT3, the operation amount output upper limit of the next control cycle. The value MH3a ′ is calculated as in the following equation, and the manipulated variable output upper limit value MH3a ′ is output to the third priority upper limit processing unit 5-3.
MH3a ′ = [MH3aTx6 + MT3dT] / (Tx6 + dT) (26)
Thus, the process of step S34 is completed.

以上のステップS30〜S34の処理を1制御周期における第3の制御演算とし、ステップS30〜S34の処理を制御周期dT毎に繰り返す。
なお、次制御周期では、第3の優先側上限処理部5−3は、MH3a=MH3a’、すなわち前制御周期で第3の優先側上限算出部7−3によって算出された操作量出力上限値MH3a’を操作量出力上限値MH3aとして、ステップS30の処理を行う。
The processes in steps S30 to S34 described above are set as the third control calculation in one control cycle, and the processes in steps S30 to S34 are repeated every control cycle dT.
In the next control cycle, the third priority upper limit processing unit 5-3 sets MH3a = MH3a ′, that is, the operation amount output upper limit value calculated by the third priority upper limit calculation unit 7-3 in the previous control cycle. With MH3a ′ as the manipulated variable output upper limit value MH3a, the process of step S30 is performed.

次に、図5のステップS7の第4の制御演算について説明する。第4の制御演算の処理の流れも第1の制御演算と同様であるが、ここでは第1の制御演算と区別するために、図6の符号S10〜S14をS40〜S44に変更して説明する。   Next, the fourth control calculation in step S7 in FIG. 5 will be described. The process flow of the fourth control calculation is the same as that of the first control calculation. Here, in order to distinguish from the first control calculation, the description is made by changing the reference numerals S10 to S14 in FIG. 6 to S40 to S44. To do.

第4の優先側上限処理部5−4は、第4の優先側コントローラ4−8の操作量出力上限値MH4aを予め設定された一定値MT4(例えば100%)と比較して、操作量出力上限値MH4aが一定値MT4より大きい場合は、MH4a=MT4、すなわち一定値MT4を新たな操作量出力上限値MH4aとする上限処理を行って、上限処理後の操作量出力上限値MH4aをスイッチ8−1〜8−8へ出力し、操作量出力上限値MH4aが一定値MT4以下の場合は、操作量出力上限値MH4aをそのままスイッチ8−1〜8−8へ出力する(ステップS40)。   The fourth priority side upper limit processing unit 5-4 compares the operation amount output upper limit value MH4a of the fourth priority side controller 4-8 with a predetermined constant value MT4 (for example, 100%), and outputs an operation amount. When the upper limit value MH4a is larger than the constant value MT4, MH4a = MT4, that is, an upper limit process is performed in which the constant value MT4 is set as a new manipulated variable output upper limit value MH4a, and the manipulated variable output upper limit value MH4a after the upper limit process is When the operation amount output upper limit value MH4a is equal to or less than the constant value MT4, the operation amount output upper limit value MH4a is output to the switches 8-1 to 8-8 as it is (step S40).

次に、第4の優先側コントローラ4−8は、PID演算を実行して操作量MV8を算出する(ステップS41)。
ステップS41において、第4の優先側コントローラ4−8は、操作量出力上限値MH4aに基づく上限処理を行う前の操作量である内部出力値UC8をPID演算により次式のように算出する。
Next, the fourth priority controller 4-8 executes the PID calculation to calculate the operation amount MV8 (step S41).
In step S41, the fourth priority controller 4-8 calculates the internal output value UC8, which is the operation amount before the upper limit process based on the operation amount output upper limit value MH4a, by the PID calculation as shown in the following equation.

UC8=Kg8{1+1/(Ti8s)+Td8s}(SP8−PV8)
・・・(27)
式(27)において、Kg8はコントローラ4−8の比例ゲイン、Ti8はコントローラ4−8の積分時間、Td8はコントローラ4−8の微分時間、SP8はコントローラ4−8の制御対象の設定値、PV8はコントローラ4−8の制御対象の制御量である。
UC8 = Kg8 {1 + 1 / (Ti8s) + Td8s} (SP8-PV8)
... (27)
In equation (27), Kg8 is the proportional gain of the controller 4-8, Ti8 is the integration time of the controller 4-8, Td8 is the differential time of the controller 4-8, SP8 is the set value of the control target of the controller 4-8, PV8 Is a control amount to be controlled by the controller 4-8.

続いて、第4の優先側コントローラ4−8は、算出した内部出力値UC8と第4の優先側上限処理部5−4からスイッチ8−8を介して入力された操作量出力上限値MH4aとを比較して、内部出力値UC8が操作量出力上限値MH4aより大きい場合は、MV8=MH4a、すなわち操作量出力上限値MH4aを操作量MV8とする上限処理を行い、内部出力値UC8が操作量出力上限値MH4a以下の場合は、MV8=UC8、すなわち内部出力値UC8を操作量MV8とする。そして、第4の優先側コントローラ4−8は、操作量MV8をスイッチ9−1〜9−4,10−1〜10−4,13−8へ出力し、内部出力値UC8をスイッチ11−1〜11−4,12−1〜12−4へ出力する。以上でステップS41の処理が終了する。   Subsequently, the fourth priority controller 4-8 includes the calculated internal output value UC8 and the manipulated variable output upper limit value MH4a input from the fourth priority upper limit processing unit 5-4 via the switch 8-8. If the internal output value UC8 is larger than the manipulated variable output upper limit value MH4a, an upper limit process is performed in which the manipulated variable output upper limit value MH4a is set to the manipulated variable MV8, and the internal output value UC8 becomes the manipulated variable. When the output upper limit value MH4a is equal to or smaller than MV8 = UC8, that is, the internal output value UC8 is set as the manipulated variable MV8. The fourth priority controller 4-8 outputs the operation amount MV8 to the switches 9-1 to 9-4, 10-1 to 10-4, 13-8, and the internal output value UC8 to the switch 11-1. To 11-4, 12-1 to 12-4. Above, the process of step S41 is complete | finished.

第4の非優先側上限算出部6−4は、第4の優先側コントローラ4−8からスイッチ9−4を介して入力された操作量MV8と一定値MT4に基づいて、第4の非優先側コントローラ4−1の操作量出力上限値MH4bを次式のように算出して、この操作量出力上限値MH4bをスイッチ8−1〜8−8へ出力する(ステップS42)。
MH4b=MT4−MV8 ・・・(28)
The fourth non-priority side upper limit calculation unit 6-4 generates the fourth non-priority based on the operation amount MV8 and the constant value MT4 input from the fourth priority-side controller 4-8 via the switch 9-4. The operation amount output upper limit value MH4b of the side controller 4-1 is calculated as in the following equation, and this operation amount output upper limit value MH4b is output to the switches 8-1 to 8-8 (step S42).
MH4b = MT4-MV8 (28)

第4の非優先側コントローラ4−1は、PID演算を実行して操作量MV1を算出する(ステップS43)。
ステップS43において、第4の非優先側コントローラ4−1は、操作量出力上限値MH4bに基づく上限処理を行う前の操作量である内部出力値UC1をPID演算により次式のように算出する。
The fourth non-priority controller 4-1 executes the PID calculation to calculate the operation amount MV1 (step S43).
In step S43, the fourth non-priority controller 4-1 calculates the internal output value UC1 that is the operation amount before performing the upper limit process based on the operation amount output upper limit value MH4b by the PID calculation as the following equation.

UC1=Kg1{1+1/(Ti1s)+Td1s}(SP1−PV1)
・・・(29)
式(29)において、Kg1はコントローラ4−1の比例ゲイン、Ti1はコントローラ4−1の積分時間、Td1はコントローラ4−1の微分時間、SP1はコントローラ4−1の制御対象の設定値、PV1はコントローラ4−1の制御対象の制御量である。
UC1 = Kg1 {1 + 1 / (Ti1s) + Td1s} (SP1-PV1)
... (29)
In equation (29), Kg1 is the proportional gain of the controller 4-1, Ti1 is the integration time of the controller 4-1, Td1 is the differential time of the controller 4-1, SP1 is the set value of the control target of the controller 4-1, PV1 Is a control amount to be controlled by the controller 4-1.

続いて、第4の非優先側コントローラ4−1は、算出した内部出力値UC1と第4の非優先側上限算出部6−4からスイッチ8−1を介して入力された操作量出力上限値MH4bとを比較して、内部出力値UC1が操作量出力上限値MH4bより大きい場合は、MV1=MH4b、すなわち操作量出力上限値MH4bを操作量MV1とする上限処理を行い、内部出力値UC1が操作量出力上限値MH4b以下の場合は、MV1=UC1、すなわち内部出力値UC1を操作量MV1とする。そして、第4の非優先側コントローラ4−1は、操作量MV1をスイッチ9−1〜9−4,10−1〜10−4,13−1へ出力し、内部出力値UC1をスイッチ11−1〜11−4,12−1〜12−4へ出力する。以上でステップS43の処理が終了する。   Subsequently, the fourth non-priority controller 4-1 operates the calculated internal output value UC1 and the operation amount output upper limit value input from the fourth non-priority upper limit calculation unit 6-4 via the switch 8-1. When the internal output value UC1 is greater than the manipulated variable output upper limit value MH4b by comparing with MH4b, an upper limit process is performed in which the manipulated variable output upper limit value MH4b is set to the manipulated variable MV1, and the internal output value UC1 is When the manipulated variable output upper limit MH4b is equal to or smaller than MV1 = UC1, that is, the internal output value UC1 is set as the manipulated variable MV1. Then, the fourth non-priority controller 4-1 outputs the operation amount MV1 to the switches 9-1 to 9-4, 10-1 to 10-4, 13-1, and the internal output value UC1 to the switch 11-. 1 to 11-4 and 12-1 to 12-4. Above, the process of step S43 is complete | finished.

次に、第4の優先側上限算出部7−4は、第4の優先側コントローラ4−8の次制御周期の操作量出力上限値MH4a’を算出する(ステップS44)。
ステップS44において、第4の優先側上限算出部7−4は、第4の非優先側コントローラ4−1からスイッチ10−4を介して入力された操作量MV1とスイッチ11−4を介して入力された内部出力値UC1に基づいて次式が成立するかどうかを判定する。
Next, the fourth priority side upper limit calculation unit 7-4 calculates an operation amount output upper limit value MH4a ′ for the next control cycle of the fourth priority side controller 4-8 (step S44).
In step S44, the fourth priority upper limit calculation unit 7-4 inputs the operation amount MV1 input from the fourth non-priority controller 4-1 via the switch 10-4 and the switch 11-4. It is determined whether or not the following equation holds based on the internal output value UC1.

α4(UC1−MV1)>0 ・・・(30)
α4は第4の非優先側コントローラ4−1に対する第4の優先側コントローラ4−8の制御の優先度を示す優先度係数であり、0〜1の実数値をとる(0のとき優先度最大、1のとき優先度最小)。
α4 (UC1-MV1)> 0 (30)
α4 is a priority coefficient indicating the priority of the control of the fourth priority controller 4-8 with respect to the fourth non-priority controller 4-1, and takes a real value from 0 to 1 (when 0 is the maximum priority) 1 is the lowest priority).

第4の優先側上限算出部7−4は、式(30)が成立する場合、第4の優先側上限処理部5−4から出力された現制御周期の操作量出力上限値MH4a、第4の優先側コントローラ4−8からスイッチ12−4を介して入力された内部出力値UC8、第4の非優先側コントローラ4−1からスイッチ10−4を介して入力された操作量MV1とスイッチ11−4を介して入力された内部出力値UC1に基づいて、第4の優先側コントローラ4−8の次制御周期の操作量出力上限値MH4a’を次式のように算出して、この操作量出力上限値MH4a’を第4の優先側上限処理部5−4へ出力する。
MH4a’=[MH4aTx8+{UC8−α4(UC1−MV1)}dT]
/(Tx8+dT) ・・・(31)
式(31)において、Tx8は移行時間であり、例えばTx8=Td8である。
When the expression (30) is established, the fourth priority side upper limit calculation unit 7-4 outputs the operation amount output upper limit value MH4a of the current control cycle output from the fourth priority side upper limit processing unit 5-4, the fourth The internal output value UC8 input from the priority controller 4-8 through the switch 12-4, the operation amount MV1 input from the fourth non-priority controller 4-1 through the switch 10-4, and the switch 11 -4, the operation amount output upper limit value MH4a ′ of the next control cycle of the fourth priority controller 4-8 is calculated as in the following equation based on the internal output value UC1 input via -4. The output upper limit value MH4a ′ is output to the fourth priority side upper limit processing unit 5-4.
MH4a ′ = [MH4aTx8 + {UC8−α4 (UC1−MV1)} dT]
/ (Tx8 + dT) (31)
In Expression (31), Tx8 is a transition time, for example, Tx8 = Td8.

また、第4の優先側上限算出部7−4は、式(30)が不成立の場合、現制御周期の操作量出力上限値MH4a、一定値MT4に基づいて、次制御周期の操作量出力上限値MH4a’を次式のように算出して、この操作量出力上限値MH4a’を第4の優先側上限処理部5−4へ出力する。
MH4a’=[MH4aTx8+MT4dT]/(Tx8+dT) ・・・(32)
こうして、ステップS44の処理が終了する。
Further, the fourth priority side upper limit calculation unit 7-4, when the expression (30) is not satisfied, based on the operation amount output upper limit value MH4a of the current control cycle and the constant value MT4, the operation amount output upper limit of the next control cycle. The value MH4a ′ is calculated as in the following equation, and this manipulated variable output upper limit value MH4a ′ is output to the fourth priority side upper limit processing unit 5-4.
MH4a ′ = [MH4aTx8 + MT4dT] / (Tx8 + dT) (32)
Thus, the process of step S44 is completed.

以上のステップS40〜S44の処理を1制御周期における第4の制御演算とし、ステップS40〜S44の処理を制御周期dT毎に繰り返す。
なお、次制御周期では、第4の優先側上限処理部5−4は、MH4a=MH4a’、すなわち前制御周期で第4の優先側上限算出部7−4によって算出された操作量出力上限値MH4a’を操作量出力上限値MH4aとして、ステップS40の処理を行う。
The processes in steps S40 to S44 described above are set as the fourth control calculation in one control cycle, and the processes in steps S40 to S44 are repeated every control cycle dT.
In the next control cycle, the fourth priority upper limit processing unit 5-4 sets MH4a = MH4a ′, that is, the operation amount output upper limit value calculated by the fourth priority upper limit calculation unit 7-4 in the previous control cycle. With MH4a ′ as the manipulated variable output upper limit value MH4a, the process of step S40 is performed.

以上のステップS1〜S7の処理が例えばオペレータによって制御の終了が指示されるまで(ステップS8においてYes)、制御周期dT毎に繰り返し実行される。
ステップS3のカップリング処理により行われたグループ分けと、優先側コントローラと非優先側コントローラの組み合わせは、次の昇温開始が検出されるまで同じ組み合せのままとなる。また、ステップS1において昇温開始が検出されない場合、制御装置を動作させた初期の時点であれば、予め設定されたグループ分けと、予め設定された優先側コントローラと非優先側コントローラの組み合わせにより、ステップS4〜S7の処理が行われる。
The processes in steps S1 to S7 are repeatedly executed for each control cycle dT until the end of control is instructed by an operator (Yes in step S8), for example.
The grouping performed by the coupling process in step S3 and the combination of the priority controller and the non-priority controller remain the same until the next start of temperature rise is detected. In addition, if the temperature rising start is not detected in step S1, if it is an initial time point when the control device is operated, by a preset grouping and a combination of a preset priority controller and a non-priority controller, Steps S4 to S7 are performed.

なお、オンオフ制御部14は、ヒータ系全体の瞬間的な最大電力を抑制するために、特許文献2に開示されている電力制御方法を応用して、上記ステップS1〜S7の処理中にスイッチ13−1〜13−8を以下のように動作させる。図7は、オンオフ制御部14による電力制御を説明するためのタイミングチャートである。   Note that the on / off control unit 14 applies the power control method disclosed in Patent Document 2 to suppress the instantaneous maximum power of the entire heater system, and switches 13 during the processing of steps S1 to S7. -1 to 13-8 are operated as follows. FIG. 7 is a timing chart for explaining the power control by the on / off control unit 14.

オンオフ制御部14は、図7(A)、図7(B)に示すように、第1のグループに属する第1の優先側コントローラと第1の非優先側コントローラのそれぞれの操作量出力が同時にオン状態にならないように制御する。上記の例では、第1の優先側コントローラが4−2、第1の非優先側コントローラが4−7なので、オンオフ制御部14は、スイッチ13−2,13−7が同時にオン状態にならないように制御する。   As shown in FIGS. 7A and 7B, the on / off control unit 14 simultaneously outputs the operation amount outputs of the first priority controller and the first non-priority controller belonging to the first group. Control so that it does not turn on. In the above example, since the first priority controller is 4-2 and the first non-priority controller is 4-7, the on / off controller 14 prevents the switches 13-2 and 13-7 from being turned on simultaneously. To control.

また、オンオフ制御部14は、図7(C)、図7(D)に示すように、第2のグループに属する第2の優先側コントローラと第2の非優先側コントローラのそれぞれの操作量出力が同時にオン状態にならないように制御する。上記の例では、第2の優先側コントローラが4−4、第2の非優先側コントローラが4−5なので、オンオフ制御部14は、スイッチ13−4,13−5が同時にオン状態にならないように制御する。   Further, as shown in FIGS. 7C and 7D, the on / off control unit 14 outputs the operation amounts of the second priority controller and the second non-priority controller belonging to the second group. Are controlled so that they are not turned on at the same time. In the above example, since the second priority controller is 4-4 and the second non-priority controller is 4-5, the on / off controller 14 prevents the switches 13-4 and 13-5 from being turned on at the same time. To control.

また、オンオフ制御部14は、図7(E)、図7(F)に示すように、第3のグループに属する第3の優先側コントローラと第3の非優先側コントローラのそれぞれの操作量出力が同時にオン状態にならないように制御する。上記の例では、第3の優先側コントローラが4−6、第3の非優先側コントローラが4−3なので、オンオフ制御部14は、スイッチ13−6,13−3が同時にオン状態にならないように制御する。   Further, as shown in FIGS. 7E and 7F, the on / off control unit 14 outputs the operation amount of each of the third priority side controller and the third non-priority side controller belonging to the third group. Are controlled so that they are not turned on at the same time. In the above example, since the third priority controller is 4-6 and the third non-priority controller is 4-3, the on / off controller 14 prevents the switches 13-6 and 13-3 from being turned on simultaneously. To control.

さらに、オンオフ制御部14は、図7(G)、図7(H)に示すように、第4のグループに属する第4の優先側コントローラと第4の非優先側コントローラのそれぞれの操作量出力が同時にオン状態にならないように制御する。上記の例では、第4の優先側コントローラが4−8、第4の非優先側コントローラが4−1なので、オンオフ制御部14は、スイッチ13−8,13−1が同時にオン状態にならないように制御する。   Further, as shown in FIGS. 7G and 7H, the on / off control unit 14 outputs the operation amount of each of the fourth priority controller and the fourth non-priority controller belonging to the fourth group. Are controlled so that they are not turned on at the same time. In the above example, since the fourth priority controller is 4-8 and the fourth non-priority controller is 4-1, the on / off controller 14 prevents the switches 13-8 and 13-1 from being turned on simultaneously. To control.

すなわち、オンオフ制御部14は、同じグループに属する優先側コントローラの操作量出力と非優先側コントローラの操作量出力とが同時にオン状態にならないようにすればよい。   That is, the on / off control unit 14 may prevent the operation amount output of the priority controller belonging to the same group and the operation amount output of the non-priority controller from being simultaneously turned on.

以上のように、本実施の形態では、昇温開始が検出されたきに、電力使用量の予測値に相当する電力使用予測量指標を制御ループ毎に算出し、制御ループ毎の電力使用予測量指標に基づいて、コントローラをグループ分けすると共に、このグループ分けに際して、優先側コントローラと非優先側コントローラとが同じグループになるように組み合わせ、優先側コントローラの操作量出力が一定値以下となるように、予め入力された優先側操作量出力上限値の大きさを制限して優先側コントローラに与え、優先側コントローラの操作量出力と非優先側コントローラの操作量出力との和が一定値以下となるように、非優先側操作量出力上限値を算出して非優先側コントローラに与え、非優先側操作量出力上限値に対する非優先側コントローラの操作量出力の余裕度に応じて、優先側操作量出力上限値を増減させる算出を行い、算出した値を次制御周期の優先側操作量出力上限値とすることにより、予め想定できない状況が発生する制御対象であっても、1つのグループの操作量出力の総和を一定値以下に維持しつつ、優先側コントローラについて良好な制御性を得ることができ、かつ非優先側コントローラについてもある程度の制御性を維持することができ、各制御ループの制御特性と瞬間的な最大電力の抑制とを容認できる範囲で両立させることができる。例えば、図9と図10の状況で考えるならば、必ず図9の妥当な組み合せが自動的に設定されることになる。   As described above, in the present embodiment, when the start of temperature rise is detected, a power usage prediction amount index corresponding to the predicted value of power usage is calculated for each control loop, and the power usage prediction amount for each control loop is calculated. Based on the index, the controllers are grouped together, and when this grouping is performed, the priority controller and the non-priority controller are combined in the same group so that the operation amount output of the priority controller is below a certain value. The upper limit value of the priority-side operation amount output previously input is limited and given to the priority-side controller, and the sum of the operation amount output of the priority-side controller and the operation amount output of the non-priority-side controller becomes a certain value or less. As described above, the non-priority side operation amount output upper limit value is calculated and applied to the non-priority side controller, and the non-priority side controller operation amount output upper limit value is controlled by the non-priority side operation amount output upper limit value. Depending on the margin of quantity output, a calculation that increases or decreases the priority operation amount output upper limit value is performed, and a situation that cannot be assumed in advance occurs by setting the calculated value as the priority operation amount output upper limit value of the next control cycle. Even if it is a control target, it is possible to obtain good controllability for the priority controller while maintaining the sum of the manipulated variable outputs of one group below a certain value, and to some extent controllability for the non-priority controller Thus, the control characteristics of each control loop and instantaneous suppression of the maximum power can be made compatible within an acceptable range. For example, when considering the situation of FIGS. 9 and 10, the appropriate combination of FIG. 9 is always set automatically.

[第2の実施の形態]
第1の実施の形態では、単純に設定値SPと制御量PVとの差を電力使用予測量の指標としたが、例えば各ヒータの能力が均等ではない場合、ヒータH1〜H8の加熱する能力を表すヒータ能力係数HP1〜HP8を考慮して、電力使用予測量指標PW1〜PW8を以下のように算出してもよい。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the difference between the set value SP and the control amount PV is simply used as an index of the predicted power usage. For example, when the heaters are not equally capable, the heaters H1 to H8 are heated. In consideration of the heater capacity coefficients HP1 to HP8 representing the power usage predicted amount indexes PW1 to PW8, the following may be calculated.

PW1=(SP1−PV1)HP1 ・・・(33)
PW2=(SP2−PV2)HP2 ・・・(34)
PW3=(SP3−PV3)HP3 ・・・(35)
PW4=(SP4−PV4)HP4 ・・・(36)
PW5=(SP5−PV5)HP5 ・・・(37)
PW6=(SP6−PV6)HP6 ・・・(38)
PW7=(SP7−PV7)HP7 ・・・(39)
PW8=(SP8−PV8)HP8 ・・・(40)
PW1 = (SP1-PV1) HP1 (33)
PW2 = (SP2-PV2) HP2 (34)
PW3 = (SP3-PV3) HP3 (35)
PW4 = (SP4-PV4) HP4 (36)
PW5 = (SP5-PV5) HP5 (37)
PW6 = (SP6-PV6) HP6 (38)
PW7 = (SP7−PV7) HP7 (39)
PW8 = (SP8-PV8) HP8 (40)

これにより、第1の実施の形態に比べて、電力使用予測量指標の予測精度を向上させることができる。このように電力使用予測量の指標に、予測精度を向上させるためにその他の因子を組み入れることは容易であり、各制御ループ間で電力使用予測量を相対的に比較できる値として利用することができれば、第1、第2の実施の形態に開示した方法に限られない。   Thereby, compared with 1st Embodiment, the prediction precision of an electric power usage prediction amount parameter | index can be improved. Thus, it is easy to incorporate other factors into the power usage prediction amount index in order to improve the prediction accuracy, and the power usage prediction amount can be used as a value that can be relatively compared between the control loops. If possible, the method is not limited to the method disclosed in the first and second embodiments.

なお、第1、第2の実施の形態で説明した制御装置は、CPU、記憶装置およ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2の実施の形態で説明した処理を実行する。   The control device described in the first and second embodiments can be realized by a computer having a CPU, a storage device, and an interface, and a program for controlling these hardware resources. The CPU executes the processing described in the first and second embodiments in accordance with a program stored in the storage device.

本発明は、プロセス制御技術に適用することができる。   The present invention can be applied to a process control technique.

本発明の第1の実施の形態となる制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus used as the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態となる制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus used as the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における制御系のブロック線図である。It is a block diagram of the control system in the 1st Embodiment of this invention. 電力使用量が操作量とその維持時間との積に比例することを説明するための図である。It is a figure for demonstrating that electric power consumption is proportional to the product of the operation amount and its maintenance time. 図1の制御装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the control apparatus of FIG. 図1の制御装置における各グループの制御演算の詳細な動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detailed operation | movement of the control calculation of each group in the control apparatus of FIG. 本発明の第1の実施の形態のオンオフ制御部による電力制御を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating the electric power control by the on-off control part of the 1st Embodiment of this invention. 4個の制御系において温度設定値を変更した場合の温度計測値と操作量の変化の1例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of the temperature measurement value when the temperature setting value is changed in four control systems, and the manipulated variable. 図8の制御系に従来技術の組み合わせを適用した場合の温度計測値と操作量の変化の1例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of a temperature measurement value at the time of applying the combination of a prior art to the control system of FIG. 図8の制御系に従来技術の組み合わせを適用した場合の温度計測値と操作量の変化の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the change of a temperature measurement value at the time of applying the combination of a prior art to the control system of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…昇温開始検出部、2…電力使用予測量指標算出部、3…カップリング処理部、4−1〜4−8…コントローラ、5−1〜5−4…優先側上限処理部、6−1〜6−4…非優先側上限算出部、7−1〜7−4…優先側上限算出部、8−1〜8−8,9−1〜9−4,10−1〜10−4,11−1〜11−4,12−1〜12−4,13−1〜13−8…スイッチ、14…オンオフ制御部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Temperature rising start detection part, 2 ... Electric power usage prediction amount parameter | index calculation part, 3 ... Coupling process part, 4-1 to 4-8 ... Controller, 5-1 to 5-4 ... Priority side upper limit process part, 6 -1 to 6-4 ... non-priority side upper limit calculation unit, 7-1 to 7-4 ... priority side upper limit calculation unit, 8-1 to 8-8, 9-1 to 9-4, 10-1 to 10- 4, 11-1 to 11-4, 12-1 to 12-4, 13-1 to 13-8... Switch, 14.

Claims (5)

n(nは2以上の偶数)ループの制御系の制御装置において、
制御対象を加熱するn個のヒータと、
外部から入力された設定値と前記制御対象の制御量に基づいて操作量を算出し、操作量出力上限値に応じて大きさを制限した前記操作量を対応する前記ヒータに出力するn個のコントローラと、
前記nループの制御系の昇温の開始を検出する昇温開始検出部と、
前記昇温開始が検出されたきに、各制御ループの設定値と制御量との差を電力使用量の予測値に相当する電力使用予測量指標として制御ループ毎に算出する電力使用予測量指標算出部と、
前記制御ループ毎の電力使用予測量指標に基づいて、前記n個のコントローラをn/2個のグループに分けると共に、このグループ分けに際して、前記電力使用予測量指標が大きく電力供給の優先度が高い優先側コントローラと前記電力使用予測量指標が小さく電力供給の優先度が低い非優先側コントローラとが同じグループになるように組み合わせるカップリング処理部と、
前記グループ毎に設けられ、前記優先側コントローラの操作量出力が一定値以下となるように、予め入力された優先側操作量出力上限値の大きさを制限して前記優先側コントローラに与えることをグループ毎に行う優先側上限処理部と、
前記グループ毎に設けられ、前記優先側コントローラの操作量出力と前記非優先側コントローラの操作量出力との和が前記一定値以下となるように、非優先側操作量出力上限値を算出して前記非優先側コントローラに与えることをグループ毎に行う非優先側上限算出部と、
前記グループ毎に設けられ、前記非優先側操作量出力上限値に対する前記非優先側コントローラの操作量出力の余裕度に応じて、前記優先側操作量出力上限値を増減させる算出を行い、算出した値を次制御周期の優先側操作量出力上限値として前記優先側上限処理部に与えることをグループ毎に行う優先側上限算出部とを有することを特徴とする制御装置。
In a control device of a control system of an n (n is an even number of 2 or more) loop,
N heaters for heating the controlled object;
An operation amount is calculated based on a set value input from the outside and a control amount of the control target, and the operation amount whose size is limited according to an operation amount output upper limit value is output to the corresponding heater. A controller,
A temperature rise start detector for detecting the start of temperature rise in the control system of the n loop;
Wherein the can and start heating has been detected, power usage prediction amount calculated for each control loop as power usage prediction amount index difference corresponding to the predicted value of the power usage of the set value and the controlled variable of the control loop An index calculator,
Based on the predicted power usage amount index for each control loop, the n controllers are divided into n / 2 groups. In this grouping, the predicted power usage amount index is large and the power supply priority is high. A coupling processor that combines the priority controller and the non-priority controller having a low power supply priority with a small power usage prediction amount index into a same group;
Provided to the priority side controller by limiting the size of the priority side operation amount output upper limit value provided in advance for each group, so that the operation amount output of the priority side controller becomes a predetermined value or less. A priority upper limit processing unit for each group;
A non-priority side operation amount output upper limit value is provided for each group so that the sum of the operation amount output of the priority controller and the operation amount output of the non-priority controller is less than or equal to the predetermined value. A non-priority upper limit calculation unit for each group to give to the non-priority controller;
Provided for each group, and calculated to increase or decrease the priority side operation amount output upper limit value according to the margin of the operation amount output of the non-priority side controller with respect to the non-priority side operation amount output upper limit value. A control apparatus, comprising: a priority side upper limit calculation unit that assigns a value to the priority side upper limit processing unit as a priority side operation amount output upper limit value of a next control cycle for each group.
請求項1記載の制御装置において、
前記昇温開始検出部は、各制御ループの設定値を常時監視し、少なくとも1つの設定値がその直前の値よりも大きい値に変更されたときを昇温開始時点とみなして、前記電力使用予測量指標算出部に検出信号を出力することを特徴とする制御装置。
The control device according to claim 1,
The temperature rise start detection unit constantly monitors the set value of each control loop, regards when at least one set value is changed to a value larger than the immediately preceding value as a temperature rise start time, and uses the power A control apparatus that outputs a detection signal to a prediction amount index calculation unit.
請求項1記載の制御装置において、
前記電力使用予測量指標算出部は、前記昇温開始が検出されたきの各制御ループの設定値と制御量との差に各制御ループで利用されるヒータの能力係数を乗じたものを、前記電力使用予測量指標として算出することを特徴とする制御装置。
The control device according to claim 1,
What the power usage predictor index calculation unit, multiplied by the capacity factor of the heater in which the temperature increase start is available for each control loop the difference between the control amount and the detected Kino the set value of the control loop The control device is calculated as the predicted power usage amount index.
請求項1記載の制御装置において、
前記カップリング処理部は、前記グループ分けに際して同じグループに所属させる前記優先側コントローラと前記非優先側コントローラの選択を、前記優先側コントローラについては前記電力使用予測量指標が大きい順に1つずつ選択すると共に、前記非優先側コントローラについては前記電力使用予測量指標が小さい順に1つずつ選択することを特徴とする制御装置。
The control device according to claim 1,
The coupling processing unit selects the priority side controller and the non-priority side controller that belong to the same group at the time of the grouping, and selects the priority side controller one by one in descending order of the predicted power usage amount index. In addition, the non-priority controller is selected one by one in ascending order of the predicted power usage amount index .
制御対象を加熱するn(nは2以上の偶数)個のヒータと、外部から入力された設定値と前記制御対象の制御量に基づいて操作量を算出し、操作量出力上限値に応じて大きさを制限した前記操作量を対応する前記ヒータに出力するn個のコントローラとからなるnループの制御系の制御方法において、An operation amount is calculated based on n (n is an even number of 2 or more) heaters that heat the control target, a set value input from the outside, and a control amount of the control target, and the operation amount output upper limit value is determined. In a control method of an n-loop control system comprising n controllers that output the manipulated variable whose size is limited to the corresponding heater,
前記nループの制御系の昇温の開始を検出する昇温開始検出手順と、A temperature rising start detection procedure for detecting the temperature rising start of the control system of the n loop;
前記昇温開始が検出されたときに、各制御ループの設定値と制御量との差を電力使用量の予測値に相当する電力使用予測量指標として制御ループ毎に算出する電力使用予測量指標算出手順と、A predicted power usage amount index that calculates, for each control loop, a power usage prediction amount index corresponding to a predicted value of power usage when the start of temperature rise is detected Calculation procedure,
前記制御ループ毎の電力使用予測量指標に基づいて、前記n個のコントローラをn/2個のグループに分けると共に、このグループ分けに際して、前記電力使用予測量指標が大きく電力供給の優先度が高い優先側コントローラと前記電力使用予測量指標が小さく電力供給の優先度が低い非優先側コントローラとが同じグループになるように組み合わせるカップリング処理手順と、Based on the predicted power usage amount index for each control loop, the n controllers are divided into n / 2 groups. In this grouping, the predicted power usage amount index is large and the power supply priority is high. A coupling process procedure for combining the priority controller and the non-priority controller having a low power supply priority with a low power consumption prediction amount index into the same group;
前記グループ毎に設けられ、前記優先側コントローラの操作量出力が一定値以下となるように、予め入力された優先側操作量出力上限値の大きさを制限して前記優先側コントローラに与えることをグループ毎に行う優先側上限処理手順と、Provided to the priority side controller by limiting the size of the priority side operation amount output upper limit value provided in advance for each group, so that the operation amount output of the priority side controller becomes a predetermined value or less. Priority side upper limit processing procedure to be performed for each group,
前記グループ毎に設けられ、前記優先側コントローラの操作量出力と前記非優先側コントローラの操作量出力との和が前記一定値以下となるように、非優先側操作量出力上限値を算出して前記非優先側コントローラに与えることをグループ毎に行う非優先側上限算出手順と、A non-priority side operation amount output upper limit value is provided for each group so that the sum of the operation amount output of the priority controller and the operation amount output of the non-priority controller is less than or equal to the predetermined value. A non-priority upper limit calculation procedure for each group giving to the non-priority controller;
前記グループ毎に設けられ、前記非優先側操作量出力上限値に対する前記非優先側コントローラの操作量出力の余裕度に応じて、前記優先側操作量出力上限値を増減させる算出を行い、算出した値を次制御周期の優先側操作量出力上限値として前記優先側上限処理手順に与えることをグループ毎に行う優先側上限算出手順とを繰り返し実行することを特徴とする制御方法。Provided for each group, and calculated to increase or decrease the priority side operation amount output upper limit value according to the margin of the operation amount output of the non-priority side controller with respect to the non-priority side operation amount output upper limit value. A control method characterized by repeatedly executing a priority side upper limit calculation procedure in which a value is given to the priority side upper limit processing procedure as a priority side operation amount output upper limit value of a next control cycle for each group.
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