JP5231096B2 - 温度制御方法および温度制御装置 - Google Patents
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Description
即ち、本発明は、即応性を重視した特性でヒータを温度制御するに際して、オーバーシュート後のリカバリー動作の再現性を損なう短い周期で外乱が繰り返し与えられるような場合であっても、その温度制御を継続しながら、上記ヒータの必要以上の温度上昇を効果的に抑制することのできる温度制御装置および温度制御方法を提供することを目的としている。
請求項1に記載するように、前記ヒータによる前記被加熱物の加熱処理を開始したとき、前記制御量PVの最降下値を検出し、この制御量PVの最降下値の上昇に応じて前記操作量MVに対する上限値を低減設定することを特徴としている。
請求項5に記載するように、
<a> 前記ヒータによる前記被加熱物の加熱処理の開始を検出する加熱処理検出部と、
<b1> この加熱処理検出部により加熱処理の開始が検出されたとき、前記温度センサから前記制御器に与えられる制御量PVの最降下値を検出する最降下値検出部と、
<c1> この最降下値検出部により検出された前記制御量PVの最降下値の上昇に応じて前記制御器による前記ヒータの操作量MVの上限値を低減設定する操作量上限値決定部と
を備えたことを特徴としている。
<a> 前記ヒータによる前記被加熱物の加熱処理の開始を検出する加熱処理検出部と、
<b2> この加熱処理検出部により加熱処理の開始が検出されたとき、前記制御器による前記ヒータの操作量MVが飽和している時間を検出する飽和時間検出部と、
<c2> この飽和時間検出部により検出された前記操作量MVの飽和時間の短縮に応じて該飽和時間を一定化するように該操作量MVの上限値を低減設定する操作量上限値決定部と
を備えたことを特徴としている。
<a> 前記ヒータによる前記被加熱物の加熱処理の開始を検出する加熱処理検出部と、
<b3> この加熱処理検出部により加熱処理の開始が検出されたとき、加熱処理開始時の前記制御器による前記ヒータの操作量MVを検出する開始操作量検出部と、
<c3> この開始操作量検出部により検出された前記操作量MVに一定値Hを加算して該操作量MVの上限値を低減設定する操作量上限値決定部と
を備えたことを特徴としている。
ヒータの温度をPID制御する場合、急激な温度低下のような外乱に対して、温度センサにより検出される制御量PVの変化に応じた操作量MVの変化量は、特に比例動作と微分動作に大きく影響して急激に上昇する。この操作量MVの上昇は、例えば定常的に加わる外乱によって徐々に操作量MVが変化することとは無関係な上昇分であり、例えば前述したように、上下一対のヒータ2,3によって被加熱物1を挟み込むことによってヒータ温度が急激に低下したような場合に生じる不可避的なものである。
[発明の原理1]
そこで第1の発明においては、被加熱物を加熱するヒータの温度を制御量PVとし、この制御量PVに応じて前記ヒータを駆動する操作量MVを求めて前記ヒータの駆動を制御するに際して、特に前記ヒータによる前記被加熱物の加熱処理を開始したときに前記制御量PVの最降下値を検出し、この制御量PVの最降下値に応じて前記操作量MVに対する上限値を設定することを特徴としている。
[発明の原理2]
尚、制御量PVの変化に着目することに代えて、操作量MVに着目することも可能である。即ち、PID制御における操作量MVに対する上限値は、上記上限値以上の操作量MVによるヒータの過剰な加熱を制限する為のものであり、上限値によって制限される熱量(カット分)は、専ら、上限値によって操作量MVが制限している時間に相当する。そして上限値による操作量MVの制限時間が短い場合には、熱量の制限量が少なく(ヒータに与える熱量が多く)、逆に制限時間が長い場合には熱量を制限量が多くなる(ヒータに与える熱量が少なくなる)。
[発明の原理3]
また第3の発明は、加熱処理の開始時における操作量MVそのものに着目し、そのときの操作量MVに応じてその上限値OHを可変設定し、具体的には加熱処理開始時の操作量MVに一定値Hを加えた値を上限値OHとして設定することで、操作量MVの変化に拘わることなく、制御応答のオーバシュート時にヒータに与える熱量自体を一定に保ち、これによってヒータの過熱を防止することを特徴としている。
[発明の第1の実施形態]
次に前述した第1の発明に係る第1の実施形態について説明する。この発明は前述した図9に示すような、順次に繰り返して供給される被加熱物1を、上下一対のヒータ2,3の間に挟み込んで加熱する装置に適用されるものであって、上記ヒータ2,3の温度をPID制御する制御系を構築した温調計に組み込まれる機能として実現される。特に被加熱物1とヒータ2,3との接触によって前記被加熱物1を加熱したとき、被加熱物1との接触によって急激に温度低下するヒータ2,3をPID制御の下で駆動する際、制御応答のオーバーシュートに起因して前記ヒータ2,3に次第に蓄熱される温度による影響を除去する機能として実現される。
OH=OHX−α(PVL−PVX)
等として予め求めておき、この数式に前記最降下値検出部12にて検出された最降下値PVLを代入して上限値OHを求めることも可能である。但し、上記OHXは、操作量PVの上限値に対する基準上限値であり、またPVXは最降下値PVLの基準値である。具体的には前記ヒータ3の制御目標温度(設定値)SPが100℃として与えられる場合には、前記基準上限値OHXは[100]等として、また最降下基準値PVXは[95]等として与えられる。この数式によって図2に示すテーブル13aと同様に、最降下値PVLと上限値OHとの関係が示されることになる。
[発明の第2の実施形態]
ところで上述した第1の実施形態においては制御量PVに着目して、特にオーバーシュート前の制御量PVの最降下値PVLに着目して操作量MVに対する上限値OHを設定したが、前述したようにオーバーシュート前の操作量MVに着目して操作量MVの上限値OHを可変設定することも可能である。図4はこのような操作量MVに着目した本発明の第2の実施形態に係る温度制御装置が備える特徴的な機能を示す概略構成図である。
OH=(MV2−MV1)(T1−TX)/(T1−T2)+MV1
として幾何学的に算出している。
[発明の第3の実施形態]
ところで操作量MVに応じて上限値OHを可変設定するに際し、操作量MVそのものに着目することで、更に簡単にヒータ3の過熱を抑制することも可能である。図7はその実施形態を示すもので、温度制御装置が備える特徴的な機能を示す概略構成を示している。
OH=MV1+H
として上限値OHを算出している。この操作量上限値決定部23にて計算された上限値OHにて既に前記操作量MVに対して設定されている上限値OHが更新され、その後の温度制御ルーチンにおいて操作量MVの最大値が規定される。
[発明の他の実施形態]
尚、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない、ここでは下側ヒータ3に対する温度制御を例に説明したが上側ヒータ2に対しても同様に実施することができる。また上下一対のヒータ2,3によって被加熱物1を挟み込んで加熱する場合のみならず、1つのヒータだけをそなえ、そのヒータを被加熱物1に接触させて加熱する場合でも同様に適用することができる。要は本発明はヒータ等の温度制御対象物に、その温度を急激に低下させるような外乱が繰り返し与えられるような場合に適用するに好適なものであって、例えば温調計が備える機能や、温調計が形成した制御系に付加的に組み込まれる装置等として、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
12 最降下値検出部
13 テーブル記憶部
14 操作量上限値決定部
21 加熱処理検出部
22 飽和時間計測部
23 操作量上限値決定部
24 数式記憶部
31 加熱処理検出部
32 開始操作量検出部
33 操作量上限値決定部
34 数式記憶部
Claims (8)
- 繰り返し供給される被加熱物により温度を急激に低下させる外乱が繰り返し与えられるように作用する該被加熱物を加熱するヒータの温度を制御量PVとし、この制御量PVに応じて前記ヒータを駆動する操作量MVを求めて前記ヒータの駆動を制御するに際し、
前記ヒータによる前記被加熱物の加熱処理を開始したとき、前記制御量PVの最降下値を検出し、この制御量PVの最降下値の上昇に応じて前記操作量MVに対する上限値を低減設定することを特徴とする温度制御方法。 - 繰り返し供給される被加熱物により温度を急激に低下させる外乱が繰り返し与えられるように作用する該被加熱物を加熱するヒータの温度を制御量PVとし、この制御量PVに応じて前記ヒータを駆動する操作量MVを求めて前記ヒータの駆動を制御するに際し、
前記ヒータによる前記被加熱物の加熱処理を開始したとき、前記操作量MVが飽和している時間を検出し、この飽和時間の短縮に応じて該飽和時間を一定化するように前記操作量MVに対する上限値を低減設定することを特徴とする温度制御方法。 - 繰り返し供給される被加熱物により温度を急激に低下させる外乱が繰り返し与えられるように作用する該被加熱物を加熱するヒータの温度を制御量PVとし、この制御量PVに応じて前記ヒータを駆動する操作量MVを求めて前記ヒータの駆動を制御するに際し、
前記ヒータによる前記被加熱物の加熱処理を開始したとき、その加熱処理開始時における前記操作量MVを検出し、この加熱処理開始時における操作量MVに一定値Hを加算して該操作量MVに対する上限値を低減設定することを特徴とする温度制御方法。 - 前記ヒータは、前記被加熱物に接触して該被加熱物を加熱するものであって、
前記ヒータによる前記被加熱物の加熱処理の開始は、前記ヒータと前記被加熱物との接触時として検出されるものである請求項1〜3のいずれかに記載の温度制御方法。 - 繰り返し供給される被加熱物により温度を急激に低下させる外乱が繰り返し与えられるように作用する該被加熱物を加熱するヒータと、このヒータの温度を検出する温度センサと、この温度センサの出力に基づいて前記ヒータの駆動を制御する制御器とを具備した温度制御装置であって、
前記ヒータによる前記被加熱物の加熱処理の開始を検出する加熱処理検出部と、
この加熱処理検出部により加熱処理の開始が検出されたとき、前記温度センサから前記制御器に与えられる制御量PVの最降下値を検出する最降下値検出部と、
この最降下値検出部により検出された前記制御量PVの最降下値の上昇に応じて前記制御器による前記ヒータの操作量MVの上限値を低減設定する操作量上限値決定部と
を具備したことを特徴とする温度制御装置。 - 前記操作量上限値決定部は、予め定めた前記制御量PVの最降下値と前記操作量MVの上限値との関係を記述したテーブルを参照して、または上記関係を示す数式に前記制御量PVの最降下値を代入して前記操作量MVの上限値を決定するものである請求項5に記載の温度制御装置。
- 繰り返し供給される被加熱物により温度を急激に低下させる外乱が繰り返し与えられるように作用する該被加熱物を加熱するヒータと、このヒータの温度を検出する温度センサと、この温度センサの出力に基づいて前記ヒータの駆動を制御する制御器とを具備した温度制御装置であって、
前記ヒータによる前記被加熱物の加熱処理の開始を検出する加熱処理検出部と、
この加熱処理検出部により加熱処理の開始が検出されたとき、前記制御器による前記ヒータの操作量MVが飽和している時間を検出する飽和時間検出部と、
この飽和時間検出部により検出された前記操作量MVの飽和時間の短縮に応じて該飽和時間を一定化するように該操作量MVの上限値を低減設定する操作量上限値決定部と
を具備したことを特徴とする温度制御装置。 - 繰り返し供給される被加熱物により温度を急激に低下させる外乱が繰り返し与えられるように作用する該被加熱物を加熱するヒータと、このヒータの温度を検出する温度センサと、この温度センサの出力に基づいて前記ヒータの駆動を制御する制御器とを具備した温度制御装置であって、
前記ヒータによる前記被加熱物の加熱処理の開始を検出する加熱処理検出部と、
この加熱処理検出部により加熱処理の開始が検出されたとき、加熱処理開始時の前記制御器による前記ヒータの操作量MVを検出する開始操作量検出部と、
この開始操作量検出部により検出された前記操作量MVに一定値Hを加算して該操作量MVの上限値を低減設定する操作量上限値決定部と
を具備したことを特徴とする温度制御装置。
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