JP5405907B2 - 起動装置および起動方法 - Google Patents
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Description
このような課題に類似した課題は、加熱処理炉に限られない。例えば、空調制御において、空調機の冷水コイルに供給される熱源水が夜間に暖められて温度が上昇していると、空調機が運転を開始してから熱源水が十分に冷えるまでの間、空調機は空気を循環するだけの運転となってしまい、空調機のファンの動力が無駄となり、また居住者の快適性が損なわれる。
そこで、空調制御において、朝の室温や空調機への配管内部の水温(配管内保有水温度)を計測し、オフィスなどの稼動時刻に適正な室温に立ち上がるように、空調の起動時点を自動調整する方法が提案されている(特許文献1参照)。
このような製造装置の場合、空調機とは異なり、一般に熱源水を利用して温度制御を行うことはないし、そのような周辺機器の情報などを都合よく利用できるとは限らない。したがって、特許文献1に開示されているような配管内保有水温度を参考にする手法では、最適な起動を実現することはできない。
また、本発明の起動装置の1構成例において、前記オンラインデータは、前記温度制御の再起動の概要を表すデータとして、さらに操作量上限値を含むことを特徴とするものである。
また、本発明の起動装置の1構成例は、さらに、温度制御の開始前に、制御量変化速度と休止時間と操作量上限値とオフ時間との組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の起動方法の1構成例において、前記オンラインデータは、前記温度制御の再起動の概要を表すデータとして、さらに操作量上限値を含むことを特徴とするものである。
また、本発明の起動方法の1構成例は、さらに、温度制御の開始前に、制御量変化速度と休止時間とオフ時間との組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手順を含むことを特徴とするものである。
また、本発明の起動方法の1構成例は、さらに、温度制御の開始前に、制御量変化速度と休止時間と操作量上限値とオフ時間との組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手順を含むことを特徴とするものである。
工業炉などの産業用の製造装置では、例えばゾーン制御という複数の制御ループが隣接して温度制御されるものがある。このような製造装置では、装置全体の熱容量や熱の保持状態の影響が温度制御にとって重要になる。例えば工業炉の段取り変えの場合は、直前にヒータをオフにして降温させる。この降温状態も装置全体の熱容量や熱の保持状態の影響を受けるので、この降温特性を参考にすれば、制御を再起動すべき時点を実用水準で推定できることに着眼した。
一方、降温が通常よりも速くなっている場合は、装置としては熱をあまり保持していない状態であり、ヒータ出力も高くなっているので、昇温に使える加熱能力に余裕がない。すなわち、再起動後は通常よりも昇温が遅くなる。
また、ヒータをオフにした後、制御を再起動し、昇温が完了して装置を稼動状態にするまでの休止時間TWが長いほど、オフ時間TXも長く取る必要があるので、休止時間TWとオフ時間TXとの関係も、単調な関係になる。
通常の降温は、ヒータをオフにするのでヒータ出力は一律に0%になる。通常の昇温は、ヒータ出力自体が最大値に保持される時間帯が現れる。すなわち加熱能力が飽和するのではなく、コントローラからの操作量MVが例えば100%という最大値で飽和する。この飽和は、加熱能力の飽和以上に明確な上限である。
上記コントローラからの操作量MVの上限は、上限値OHとして予めオペレータにより設定されるものであるが、必ずしも100%に設定されるとは限らない。装置稼動時の過剰な加熱を避けるなどの理由により、オペレータが意図的に操作量MVの上限値OHを例えば90%に設定するということもある。
したがって、操作量MVの上限値OHをオペレータが操作することを想定した場合は、この上限値OHも参照して適切な起動時点を推定するべきであり、単調な関係ゆえの信頼性の高さを大きく損ねる可能性は低い。
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は本発明の実施の形態に係る起動装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、加熱処理炉を用いる製造装置を事例として説明する。
起動装置1は、降温速度ΔPVと休止時間TWと操作量上限値OHとオフ時間TXとの組からなる分析用データを取り込んで記憶する分析用データ記憶部2と、分析用データを用いて多変量解析手法により推定用多項式を算出する推定用多項式算出部3と、推定用多項式を記憶する推定用多項式記憶部4と、降温速度ΔPVと休止時間TWと操作量上限値OHのオンラインデータを取り込んでオフ時間TXの推定値を算出するオフ時間TX推定値算出部5と、制御装置10に対してヒータをオフ(操作量MVを0%)にさせる指令を与え、オフ時間TX推定値の時間だけ維持した後に、通常の制御を再起動させる動作指令部6と、制御の一時停止時の制御量特性として降温速度ΔPV(制御量変化速度)を取得する制御量変化速度取得手段である降温速度ΔPV取得部7とを備えている。
+0.9476×{(ΔPV−6.5667)×0.7305}2
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+22.7956×(OH−90.6667)×0.1132
+335.723 ・・・(1)
推定用多項式算出部3が算出した推定用多項式は、推定用多項式記憶部4に記憶される(図3ステップS102)。以上で、起動装置1のオフライン時の動作が終了する。
制御装置10は、温度センサによって計測された温度PVを入力としてPID制御演算により操作量MVを算出し、操作量MVを制御対象(図2の例における実際の出力先は電力調整器114)へ出力する(図5ステップS200)。これにより、温度PVは、設定値SPと一致するように制御される。制御装置10は、このような操作量MVの算出・出力を例えばオペレータに指示により制御が終了するまで(ステップS202においてYES)、制御周期毎に行う。
ΔPV=0.01ΔPV’ ・・・(2)
オフ時間TX推定値算出部5は、推定用多項式記憶部4に記憶されている推定用多項式を用い、入力された降温速度ΔPVと休止時間TWと操作量上限値OHとからオフ時間TXの最適な推定値を算出する(ステップS205)。
Claims (8)
- 温度を制御量としてヒータに操作量を出力する制御装置に対し温度制御の再起動を指示する起動装置であって、
温度制御の一時停止時の制御量特性および温度制御の再起動の概要を表すオンラインデータから、温度制御を一時停止した時点から再起動する時点までの前記ヒータのオフ時間を推定する推定用多項式を予め記憶する推定用多項式記憶手段と、
この推定用多項式記憶手段に記憶された推定用多項式を用い、入力されたオンラインデータから前記オフ時間を推定するオフ時間推定算出手段と、
温度制御の一時停止時に前記制御量特性として制御量変化速度を取得する制御量変化速度取得手段と、
温度制御を一時停止した時点からの経過時間が前記オフ時間を超えたときに、前記制御装置に対して温度制御の再起動を指示する動作指令手段とを備え、
前記オンラインデータは、前記制御量特性として、前記制御量変化速度を含み、前記温度制御の再起動の概要を表すデータとして、温度制御を一時停止した時点から再起動後に制御量が復帰するまでを想定した時間である休止時間を含み、
前記動作指令手段は、温度制御を一時停止した時点から前記オフ時間の間だけ、前記制御装置が出力する操作量をオフに維持させることを特徴とする起動装置。 - 請求項1記載の起動装置において、
前記オンラインデータは、前記温度制御の再起動の概要を表すデータとして、さらに操作量上限値を含むことを特徴とする起動装置。 - 請求項1記載の起動装置において、
さらに、温度制御の開始前に、制御量変化速度と休止時間とオフ時間との組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手段を備えることを特徴とする起動装置。 - 請求項2記載の起動装置において、
さらに、温度制御の開始前に、制御量変化速度と休止時間と操作量上限値とオフ時間との組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手段を備えることを特徴とする起動装置。 - 温度を制御量としてヒータに操作量を出力する制御装置に対し温度制御の再起動を指示する起動方法であって、
推定用多項式記憶手段に記憶された推定用多項式を用い、温度制御の一時停止時の制御量特性および温度制御の再起動の概要を表すオンラインデータから、温度制御を一時停止した時点から再起動する時点までの前記ヒータのオフ時間を推定するオフ時間推定算出手順と、
温度制御の一時停止時に前記制御量特性として制御量変化速度を取得する制御量変化速度取得手順と、
温度制御を一時停止した時点からの経過時間が前記オフ時間を超えたときに、前記制御装置に対して温度制御の再起動を指示する動作指令手順とを含み、
前記オンラインデータは、前記制御量特性として、前記制御量変化速度を含み、前記温度制御の再起動の概要を表すデータとして、温度制御を一時停止した時点から再起動後に制御量が復帰するまでを想定した時間である休止時間を含み、
前記動作指令手順は、温度制御を一時停止した時点から前記オフ時間の間だけ、前記制御装置が出力する操作量をオフに維持させる手順を含むことを特徴とする起動方法。 - 請求項5記載の起動方法において、
前記オンラインデータは、前記温度制御の再起動の概要を表すデータとして、さらに操作量上限値を含むことを特徴とする起動方法。 - 請求項5記載の起動方法において、
さらに、温度制御の開始前に、制御量変化速度と休止時間とオフ時間との組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手順を含むことを特徴とする起動方法。 - 請求項6記載の起動方法において、
さらに、温度制御の開始前に、制御量変化速度と休止時間と操作量上限値とオフ時間との組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手順を含むことを特徴とする起動方法。
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