JPH01103714A - 計量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は液体、粉体等の流量を計量し、かつ所−　　１
　　−　　　　　　　　　　””望の計量比で混合する
場合に用いて好適な計量制御装置に関し、特に計量途中
に得られる流体の観測量に基づいてファジィ推論を行な
い、被計量流体の流速を制御させる計量制御装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 前記ファジィ推論については、本願出願人に係る特願昭
６２　−　１０６４２号「液体計量方法」に開示されて
いる。

前記ファジィ制御を行うクローズドループの計量制御方
法では、ファジィ推論を行う演算回路（中央処理装置：
　ｃｐｕ、メモリ回路等により構成）におけるルール及
びメンバーシップ関数の演算速度を向上させるため、近
似関数か離散値表現による演算を行っている。例えばｉ
ｆ・・・ｔｈｅｎ・・・の如きルール及びメンバーシッ
プ関数により演算を行う場合、ルール数やメンバーシッ
プ関数の離散個数によって演算速度を左右され、１５０
　ＴｒＬＳｅＣ程度の演算時間を要しているのが実状で
ある。

また、計量制御の制御周期からみると、最低数百ｍ　ｓ
ｅｃの制御周期にする必要があるが、前記演算速度を高
速化しないと前記制御周期を短縮１−ることができない
。

［発明が解決しようとする問題点］ ファジィ推論を行なう側聞制御装置全体をみると、前記
演算部分は一部を構成するものであり、前記演算速度を
向上させるのみでは充分ではない。

特に計量制御装置では、加算計量、減算計量、位置制御
、回転数制御などの高機能を有しているので、データ処
理に際しては各構成回路の処理機能を向上させるととも
に、システム全体の協調をとり、計量機能はもとより分
配機能を向上させる必要がある。

しかし従来のこの種装置では、メンバーシップ関数をあ
る関数表現にて演算したり、或いは離散値表現にて演算
して演算速度を高めることが行われている。しかし、前
記改良は言わば部分的改良であり、装置全体の処理機能
を高めるための視点に欠けていた。

本発明の目的は、データ処理を行うファジィ推論演算の
演算速度を高めるとともに、ファジィ推論に基づく計量
制御装置全体を高機能化することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る前記目的は、演算回路について高速油筒可
能なテーブルを用いてデータ処理を行わしめるとともに
、計量制御装置全体の協調をとるシステムを付加するこ
とによって達成される。

［作　　用コ すなわちｃｐｕ、メモリ回路等を具備した演算回路は、
予め設定されたテーブルに基いて高速演算を行ない計量
機能を向上する。更に、階層化されたソフトウェアにて
構築された他のシステムによって流体等の分配機能を向
上せしめ、流体制御装置全体の機能を向−Ｆさせるもの
である。

［実施態様コ 以下、図面により本発明の実施態様を詳細に説明する。

なお、本発明は以下に説明する実施態様のうち、特にＣ
ＰＵ１０５　、１１５に関するものであるが、説明の便
宜のため本発明が適用される計量制御装置の全体につい
て先ず説明し、次いで要部について説明する。

第１図に示す１実施態様は、Ｎ種類の液体と１種類の粉
体の計量混合を行う混合容器と、Ｌ個の分配容器系より
なる液体・粉体計量混合分配装置を示している。

すなわち、この実施態様では、供給容器として上流側に
配置され、原料液を充填したＮ個のタンク及び原料粉を
充填した１個の貯蔵ホッパから、混合容器として下流側
に配置されかつ手指検出器を備えた１種のタンク（混合
容器）にそれぞれ原材料を供給し、原材料の重量を累積
計ω後混合し更にＬ個の分配容器に計量分配する場合を
示す。

原料液が充填されたタンク１，２．・・・、Ｎ（但し・
、本実施態様ではＮ≦９）は、サーボ１−タロ１、６２
．・・・、６Ｎにより駆動される開度調整弁１１゜１２
、・・・、ＩＮをそれぞれの液供給路に配置している。

また、前記タンク１，２．・・・、Ｎは、閉止弁２１゜
２２、・・・、２Ｎの各出力を混合容器４０に案内する
共通の連結管４１に連設されている。

一方、原料粉が充填された貯蔵ホッパ３０は、サーボモ
ータ３１により駆動されるスクリューフィーダ３２を介
して供給配管がシャッタゲート３３と接続しており、ゲ
ート出力は配管により同様に１前記混合容器４０に案内
されている。

前記開度調整弁１１．１２．・・・、１Ｎは、流体の流
量調整器であり、これらの開度調整すなわち後述する位
置制御によって流量制御が行われる。−前記スクリュー
フィーダ３２は、前記流体以外の例えば粉体の流量調整
器であり、後述する回転数制御によって粉体の流ｍ制御
が行われる。

又分配系においても開度調整弁５１．５２．５３．・・
・。

５Ｌは同様なものが用いられる。前記スクリューフィー
ダ３２は回転数を可変する事で粉体送流速度を広範に亘
って変化させることができるものである。

前記混合容器４０には各供給容器から移送されて来る液
体及び粉体の重量を計量する検出器器及び分配容器への
混合流を計量する検出器として、ロードセル４２を有し
、ロードセルアンプ４３を通して計量制御装置４４と接
続されており、計量制御装置はサーボドライバ４５を介
して切替装置４６と接続されている。

前記切替装置４６は、計量制御装置４４の指令に基づい
て切替わり、原料供給系又は混合液分配系の１つの系を
選択して、制御装置から発じられる制御信号を切替えて
出力する。

なお、混合容器への粉体の移送について、粉体の流動性
を促進するため、図示はしないが、貯蔵進するため、図
示はしないが、貯蔵ホッパ及び受入容器に、バイブレー
タ又はエアレーショ等が設備されている。

次にこのように構成された粉流体計量装置の語間混合プ
ロセスについて、第１図と共に、第２図の制御ブロック
図を併用して説明する。

制御ブロック図には、前記ロードセル４２から切替装置
４６の出力端に接続された操作端、すなわち負荷のモー
タまでの全体が示されている。

この制御ブロックはファジィ制御部Ａと切替及び駆動部
８とに大別され、ファジィ制御部Ａはファジィ推論に基
づく演算を行う第１の制御ブロック群と、装置全体の機
能を向上させるためのＣＰＵ１０５の一部とＣＰ　Ｕ　
１１５とを含む第２の制御ブロック群Ａ′とから成って
いる。因みに、第１の制御ブロック群は第３図及び第４
図に示すフローチャートに従ってファジィ制御を行ない
、第２の制御ブロック群は第５図及び第６図に示ずフロ
ーチャートに従って装置全体の機能を向上せしめるよう
に構成されている。

以下、個々の制御ブロックについて順次説明する。

センサー１００は前記ロードセル４２に相当するもので
あり、ロードセル以外に差圧伝送器等を用いてもよい。

入力増幅器１０１　、１０２は前記ロードセルアンプ４
３に相当し、スイッチ回路１０３は複数のセンサー１０
０から得られる検出信号（アナログ信号）を選択し、Ａ
／Ｄ変換器１０４に供給するものである。

ＣＰ　Ｕ　１０５は、Ａ／Ｄ変換器１０４から供給され
る検出信号（ディジタル信号）にもとづき予め設定され
た演算を行ない、前記モータ、開度調整弁、閉止弁等を
制御するための制御信号を得る。なａ３、ＣＰ　Ｕ　１
０５については、特に図示しないがメモリ回路と連動し
て上記演算を行うものであり、このメモリ回路は後述す
る通信専用ｃｐｕｉｉｏについても共用される。

ｃ　ｐ　ｕ　ｉｏｓから得られる制御信号のうち、モー
タや調整弁の選択、駆動や停止を制御する信号、更に異
常検出信号等はインタフェイス回路１０６を介して位置
・回転数切替回路１０８に供給される。

しかし、上記モータや調整弁の駆動量、換言すれば負荷
を操作する時間変化量を決定する制御信号は、ＣＰＵ１
１０及び位置制御回路１１１を介して、或いはＤ／Ａ変
換器１０７を介して位置・回転数切替回路１０８に供給
される。従って位置・回転数切替回路１０８には、負荷
の選択と動作モードを決定する制御信号と、負荷の駆動
量を決定する制御信号とが供給されることになる。

一方、メンテナンスツール１０９は通信カード等によっ
て構成され、メンテナンスツール１０９にメモリされた
データを通信専用ＣＰ　Ｕ　１１０に供給する。前記デ
ータはファジィ制御を行う際のルール・メンバー、機能
データ等であり、前記制御ブロックを機能分離させるデ
ータとして前記メモリ回路に供給される。

メンテナンスツール１０９　、ＣＰＬＪｌｌｏ　、位置
制御回路１１１で構成された制御系は、前記制御ブロッ
クを回転数制御から位置制御に機能分離する際に使用さ
れるものであり、この機能分離動作は前記位置・回転数
切替回路１０８をソフトウェアによって切替接続するこ
とにより行われる。

なお、駆動回路１１２はモータを回転制御するものであ
り、１１３は異常表示部、１１４は操作キイである。そ
して上位ＣＰ　Ｕ　１１５は、計量時の状態に応じて計
量・混合動作を効率よく行うために設けられている。

ここでｃ　ｐ　Ｕ　１０５によって行われるファジィ演
算のためのテーブルについて説明する。第３図はファジ
ィ制御の演算速度を向上するためのテーブルを設定する
順序を示すものであり、ルール記述データ受信完了後に
基準グレード値テーブルを作成する。このテーブルは△
Ｕ分割値（操作変化量）に対するグレード値を例えば３
２列４０行に分割した位置に、０．０〜１．０のグレー
ド値としてメモリする。また基準グレード値ヂエックテ
ーブルも作成され、前記△Ｕ分割値に対するデータの最
小列と最大列のテーブルを作成して最小列が０の場合、
ルールデータ無しと判断してスキップし、演算速度を向
上させる。

次に各ルールＮαの最小グレード族を作成するのである
が、このグレード族はファジィ制御詩間角に作成される
。そしてフラッグがＯの場合、データ無しと判断してス
キップし、演算速度を向上させる。

次に最小グレードテーブルを作成するのであるが、ブロ
ック１２０で述べた基準グレード値テーブルを別のエリ
アにコピーせしめ、ブロック１２３で述べた最小グレー
ド族の結果により最小グレードテーブルを作成し、最小
グレード値をメモリする。

更に、最小グレード値ヂエツクテーブルが作成されるの
であるが、ブロック１２３で述べたデータの最小列と最
大列のテーブルを作成し、最小列がＯの場合データ無し
と判断する。

最大値グレードテーブル作成は、ブロック１２３で作成
されたテーブルにより各△Ｕ分割値（１〜３２）の最大
値グレードテーブルを作成する。この際、演算速度の向
上を図るため最小グレード値チエツクテーブルを参照し
ながら実施し、ルールＮｏの１〜４０のうち最大グレー
ド値をセットする。

操作変化量の算出は、最大値グレードテーブルの最大グ
レード値と該当分割値とにより操作変化量を算出するも
のであり、操作変化量を士△ｕ１最大グレード値をＧｉ
、分割値をａｉとすると、前記（１）式によって操作変
化量上△Ｕが得られる。

そしてＣＰ　Ｕ　１０５は、前記テーブルに基づいて高
速ファジィ演算を行ない、演算速度を５０ｍ５ｅｃ程度
に短縮する。

第４図は前記演算によって行われるファジィ制御の系を
示すものであり、各ブロックに記載された仕事が矢印の
順序で行われる。

次に第５図及び第６図を参照して第２の制御ブロック群
について説明する。

ＣＰ　Ｕ　１１５は、計１機能を統括するための主制御
部として設けられ、ＣＰＵ１０５の４量動作状態を的確
に把握しながら、第５図に示す如き状態の遷移を他のプ
ロセスと適切な同期をとりつつ効率良く制御を行うもの
である。

ＣＰ　Ｕ　１１５は第５図に示すイニシャライズ状態か
ら、前記タンク等の洗浄まで順次制御装置を駆動させる
が、この駆動動作は前記ｃ　ｐ　Ｕ　１０５とは別に行
われる。従って流量制御装置は、階層構造化された諸機
能間の状態遷移は、計量中の供給、分配の状態遷移も含
めてＣＰＵ１１５によって行われ、ファジィ演算制御は
供給・分配共、同一状態としてＣＰＵ１０５によって行
われることになる。

なお、第６図は階層化構造を示すものである。

階層化構造は、各状態への遷移を制御し、各状態内のユ
ニット化された機能を制御するための基本構造であり、
図示の階層構造にて構築するものである。

以上の如く、ファジィ演算制御と他の機能制御とをＣＰ
Ｕ１０５　、１１５によって行うことにより流量制御装
置全体の機能を大幅に向上させることができる。

なお、前記実施態様では、計量検出器（センサー）とし
てロードセルを用いているが、ロードセルに代えて前記
差圧伝送器、液面計等の計量値が観測できるものであれ
ば何れの検出器でもよい。

また、開度調整弁の駆動装置としてサーボモータを例示
したが、位置制御できる装置であれば何れの検出器でも
採用できる。

更にサーボモータの数、タンクの数、計量する液体と粉
体との数等は前記実施態様にまったく限定されるもので
はなく、必要に応じて任意に選択することができる。

本実施態様に示した計量混合装置は、写真感材の製造に
用いられるバッチ・プラント、或いは生コンの製造、大
規模製パン工場におけるパン粉等の材料混合などに広く
利用することができる。

［発明の効果］ 以上に記載したとおり、本発明によればファジィ演算制
御による流量制御と、他の制御機能とを異った制御ブロ
ック群、或いは演算処理ブロック群にて制御するように
構成したので、ファジィ演算速度はもとより流量制御装
置全体の機能を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施態様を示す計量制御装置の構成
図、第２図は前記装置を制御する制御ブロック図、第３
図及び第４図はファジィ演算制御を示すフローチャート
、第５図及び第６図は前記装置の統括機能を示すフロー
チャートである。 （図中の符号） １．２．・・・、Ｎ：タンク（供給容器）１１、１２．
・・・、１ＮＮ開開調整弁２１、２２．・・・、２Ｎ＝
閉止弁 ３０：貯槽ホッパ（供給容器） ３１：サーボモータ ３２ニスクリユーフイーダ ３３・・・シャッタゲート　　　４ｏ：混合容器４１：
連結管　　　　　　　４２：ロードセル４３：ロードセ
ルアンプ　　４４：計量制御装置４５：サーボドライバ
　　　４６：切替装置４７：底　弁 ４９：撹拌機 ５１、５２．５３．・・・、５Ｌ：開度調整弁６１、６
２．６３．・・・、６Ｎ＝サーボモータ７１、７２．７
３．・・・、７し：サーボモーター８１、８２．８３．
・・・、８［：閉止弁９１、９２．９３．・・・、９［
：分配容器１００：センサー １０１　、１０２　：アンプ １０３：スイッチ １０４：Ａ／Ｄ変換器 １０７：Ｄ／Ａ変換器 １０５　、１１０　、１１５　：　ＣＰＵ１０６：イン
タフェイス １０８：位置・回転数切替回路 １１１：位置制御回路　　　１１２：駆動回路代理人　
弁理士（８１０７）佐々木　清　隆第　　３１！Ｉ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数の流体の流量を観測し、ファジィ推論にもとづ
   き前記流体の計量及び流量制御を行う計量制御装置にお
   いて、前記ファジィ推論に基づき演算制御する第１の制
   御ブロック群を所定の演算テーブルによって動作せしめ
   るとともに、前記ファジィ推論に基づく演算制御以外の
   制御を第２の演算制御ブロック群にて行うように構成し
   たことを特徴とする計量制御装置。 ２）前記第２の演算制御ブロック群は、ファジィ推論制
   御と他の制御との間において状態遷移制御を行うことを
   特徴とする前記特許請求の範囲第１項に記載の計量制御
   装置。