JPH0113121B2 - - Google Patents

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JPH0113121B2
JPH0113121B2 JP58120137A JP12013783A JPH0113121B2 JP H0113121 B2 JPH0113121 B2 JP H0113121B2 JP 58120137 A JP58120137 A JP 58120137A JP 12013783 A JP12013783 A JP 12013783A JP H0113121 B2 JPH0113121 B2 JP H0113121B2
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signal
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Euderu Sumisu Detsukusutaa
Samueru Suchuaato Uiriamu
Roido Fuanku Geirii
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Phillips Petroleum Co
Original Assignee
Phillips Petroleum Co
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Publication of JPH0113121B2 publication Critical patent/JPH0113121B2/ja
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
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    • B01J19/0033—Optimalisation processes, i.e. processes with adaptive control systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00—Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプロセス制御に関する。一つの視野に
おいて、本発明は第２プロセスの変数の実際の値
と第２プロセス変数用のセツトポイントとの間に
もし差があれば、その差に基づいて第１プロセス
の変数のためのセツトポイントを作成するための
方法及び装置に関する。
多くのプロセスにおいて、第１プロセス変数、
例えばプロセスに供給され、もしくはそれから取
出される流体のフローレート、又はプロセスに供
給され、もしくはそれから取出される熱の割合を
調整操作することにより、第２プロセス変数、例
えば製品組成、プロセス温度もしくはプロセス圧
力を第２プロセス変数についての所望値（セツト
ポイント）に実質的に等しくすることがなされて
いる。典型的には、このことは、第２プロセス変
数の実際の値と、第２プロセス変数についての所
望値との間にもし差があれば、その差のマグニチ
ウド（誤差とも称される）を測定し、この誤差に
基づき、第１プロセス変数を調整操作することに
よつて達成される。一般には、実際の値と所望の
間との比較はコントローラーの内部で行われ、コ
ントローラーは比例、比例―積分、比例―微分又
は比例―積分―微分のような種々の形式の制御方
式を利用してそれを行う。コントローラーは実際
の値と所望の値とを受け入れ、実際値と所望値と
の比較を表わすスケーリングされた出力信号を生
じる。出力信号のスケーリングは、制御すべきプ
ロセス変数のタイプによつてきまる、すなわち、
流れを制御したいときには、出力信号はポンド／
時の単位であつてよい。
第１プロセス変数の調整操作によつて第２プロ
セス変数の実際値を所望値に実質的に等しく保と
うとするとき、プロセス制御に従事する者は競合
的な要件を考慮せざるを得ない。第１に考慮すべ
き要件は、第２プロセス変数用のセツトポイント
周辺における第２プロセスの実際値のオシレーシ
ヨンを避けるという要求である。このことは、短
時間のうちに第１プロセス変数に大きな変動が生
じないようにすることによつて典型的には達成で
きるが、第２プロセス変数の実際値をセツトポイ
ント値に引き戻すには比較的長時間を要する。第
２に考慮すべき要件は、プロセス変数の実際値が
セツトポイント値から有意に逸脱すると、しばし
ば慘たんたる結果を招くため、特定のプロセス変
数を厳密に制御することが臨界的な条件であると
いう点である。これらの場合、もし第２プロセス
変数についての誤差が有意になりはじめたなら
ば、有害な結果が生じるのを防ぐため、大きな制
御操作を施すことが望ましいが、これは制御操作
のマグニチウドに起因して、第２プロセス変数の
実際値がセツトポイントの周辺でオシレーシヨン
を起す原因になりうる。
プロセス変数の厳密制御が要求される多くのプ
ロセスにおいて、プロセス変数がセツトポイント
の上又は下に変動することは逆条件下にあるより
もむしろ危険である。また、誤差のマグニチウド
が大きくなると、プロセス変数がプロセス限界値
を超えて有害な結果を生じやすくなるので、ます
ます危険である。この場合、前節に記載した競合
的要件に対する考慮は、誤差の符号及び誤差のマ
グニチウドに基づいて制御操作を変えることによ
り、ある程度調和させることができる。このよう
にして、望ましくない状態が起こる確率により、
行うべき制御操作のマグニチウドがきまる制御シ
ステムを得ることができる。そのようにして、セ
ツトポイント周辺におけるオシレーシヨンを最低
に抑えると共に、望ましくない状態の起きる確率
を低下させる。
従つて本発明の目的は、第２プロセス変数の実
際値と第２プロセス変数についてのセツトポイン
トとの間の誤差に基づき、第１プロセス変数に対
するセツトポイントを作成する方法及び装置を提
供することであり、それによれば、第１プロセス
変数のためのセツトポイントを変動させる割合
は、誤差の符号と誤差のマグニチウドとによつて
きまる。
本発明により、第２プロセス変数の実際値と第
２プロセス変数用のセツトポイントとの間の誤差
に基づき、第１プロセス変数用のセツトポイント
を作成する方法及び装置が提供される。第１プロ
セス変数のためのセツトポイント用方程式には、
誤差に比例する項、誤差の積分に比例する項、及
び若干回数の累乗に増大した誤差（誤差を増大す
べき累乗のマグニチウドは、誤差の符号によつて
きまる）に比例する項が含まれる。また、第１プ
ロセス変数のためのセツトポイント用の方程式に
は、誤差の導関数に比例する項も含まれ、この場
合、かかる項のマグニチウドは、誤差のマグニチ
ウドによつてきまるものであり、又単なる誤差の
導関数のマグニチウドではない。このようにし
て、プロセス中、ある状態の下では大きな制御作
用が要求されること、及び他の状態の下では最低
の制御操作が要求されることを勘案しうるセツト
ポイントが作成される。
本発明の他の目的及び利点は、前記の簡単な説
明及びこれから述べる図面を参照しての簡単な説
明から明らかになるであろう。
エチレンの重合を例にして本発明を説明する。
しかし、本発明は、第２プロセス変数の実際値が
第２プロセス変数にとつての所望値に実質的に等
しく保たれるように、第１プロセス変数を調整操
作することが所望される任意のプロセスに適用可
能である。しかしながら、本発明が重合反応器内
の固形分濃度の制御に特に適用可能であることを
特記しておく。なぜならば、この制御は臨界的で
あり、また実際の固形分濃度がセツトポイントを
上まわることは、それを下まわるよりも不具合で
あるためである。
特定的な制御システムの形態が説明を目的とし
た第１図に示されている。しかしながら、特定的
な制御形態は本発明の臨界的特徴を構成するもの
でなく、本発明は、第２プロセス変数の実際値が
第２プロセス変数の所望値に実質的に等しく保た
れるように、第１プロセス変数を調整操作するの
に利用される広範囲の制御形態に適用しうるもの
である。
図面に信号ラインとして示されているライン
は、この好ましい態様において電気式又は空圧式
のものである。一般に、変換器から生じる信号
は、形が電気式である。しかし、流れ感知器から
生じる信号は、形が一般に空圧式である。流れが
空圧式の形で測定されても、流れ変換器によつて
それを電気式の形で伝達したければ、電気式の形
に変換せざるを得ないことは当業者にとつて周知
に属するので、これらの信号の変換についての説
明は簡略化を目的として割愛させてもらう。ま
た、アナログ形からデジタル形、又はデジタル形
からアナログ形への変換も当業界で周知のことゆ
え説明を省略する。
本発明は、情報を伝達するための機械的、水力
学的又はその他の信号手段にも適用可能である。
ほとんどすべての制御システムにおいて、電気
式、水圧式、機械的又は水力学的な各信号の組合
せのうちの若干が利用されるであろうが、使用さ
れるプロセス及び装置と両立しうる他の任意のタ
イプの信号伝達を用いることは、本発明の範囲内
に包含される。
測定されたプロセスパラメーターならびにコン
ピユーターに供給されるセツトポイントに基づい
て所要の制御信号を計算するため、本発明の好ま
しい態様においてはデジタルコンピユーターが用
いられる。デジタルコンピユーターは、オクラホ
マ州バートルズビルのアプライド・オートメーシ
ヨン社（Applied Automation，Inc.）製の
OPTROL7000プロセス・コンピユーター・シス
テムであるのが好ましい。
また信号ラインを利用してデジタルコンピユー
ター内で行われた計算結果も表わすので、用語
「信号」はかかる結果を示すのにも利用される。
従つて、信号という用語は、電流又は空気圧のみ
をさすのではなく、計算又は測定された値の二元
的表示をさすのにも利用される。
プロセスを特徴づけるパラメーター測定に用い
られる種々の変換用手段及びそれによつて生じる
種々の信号は、各種の形態又は形式をとることが
できる。例えば、システムの制御要素は、電気的
なアナログ方式、デジタル方式、電子方式、空圧
方式、水力方式、機械方式もしくは他の類似タイ
プの装置、又はこのような装置タイプの１種もし
くはそれ以上の組合せを用いてインプリメントす
ることができる。現在好ましい本発明の態様は、
電気的アナログ方式の信号段取り翻訳装置と組合
せた空圧式最終制御装置を利用するのが好ましい
のであるが、本発明の装置及び方法は、プロセス
制御技術の熟練者にとつて公知の入手しやすい種
種の特定器具を用いてインプリメントすることが
できる。同様に、種々の信号の形式を実質的に修
正し、特定の装置据つけによる信号形式の条件、
安全率、測定又は制御器具の物理的特性及び他の
類似の要素に適応させることも可能である。例え
ば、差圧式のオリフイス流量計によつて生じた原
料流測定信号は、普通実際の流量の平方に一般に
比例する関係を示す。他の測定器具からは測定さ
れたパラメーターに比例する信号が生じ、又さら
に他の変換手段からは測定されたパラメーターと
さらに複雑な、しかし公知の関係を有する信号が
生じる可能性がある。信号の形式又は信号と信号
が示すパラメーターとの間の厳密な関係に拘わり
なく、測定されたプロセスパラメーター又は所望
のプロセス値を表わす各信号は、測定されたパラ
メーター又は所望値に対して、一定の関係を有
し、その関係を利用することにより、ある特定の
信号値によつて特定の測定値又は所望値を表示す
ることができる。従つて、プロセス測定値又は所
望値を表わす信号は、信号ユニツトと測定又は所
望ユニツトとの間の厳密な数学的関係とは無関係
に、測定又は所望値に関する情報を容易に検索で
きるような信号である。
第１図を参照するに、重合反応器１１が図に示
されている。導管手段１２を通つてエチレンが重
合反応器１１に供給される。同じように、希釈
剤、例えばイソブタンが導管手段１４を通つて重
合反応器１１に供給され、そして触媒、例えばシ
リカ上又はシリカ―チタニア上の典型的な酸化ク
ロム触媒が、導管手段１５を通つて重合反応器１
１に供給される。導管手段１５を通つて流れ込む
触媒は、周期的に反応器１１内に導入される。こ
れは、導管手段１５内に操作可能的に位置する触
媒供給バルブ１６を利用することによつて達成さ
れる。
反応流出物は導管手段１７を通つて反応器１１
から取出され、フラツシユタンク１８に供給され
る。この反応流出物は、ポリエチレン、未反応エ
チレン及びイソブタンで構成される。触媒は通常
ポリエチレン内に含まれる。
フラツシユタンク１８内において、ポリエチレ
ンは未反応のエチレン及びイソブタンから分離さ
れる。ポリエチレンは、導管手段１９を通つてフ
ラツシユタンク１８から取出される。未反応のエ
チレン及びイソブタンは、導管手段２１を通つて
フラツシユタンク１８から取出される。
反応器に供給される希釈剤は反応することな
く、固形分濃度を調節するのに利用される。本発
明のセツトポイント作成は、希釈剤のフローレー
トを調整操作することにより、実際の固形分濃度
を所望の固形分濃度に実質的に等しく保つのに利
用される。本発明のセツトポイント作成がインプ
リメントされた特定の重合プロセスにおいては、
反応器内の固形分に対するセツトポイントは30％
であつた。もし固形分濃度が33％をこえると、反
応器内の液体が固体と化して、浄化することがき
わめて困難な、完全に閉塞した反応器になる。も
し固形分濃度が25％を下まわると、エチレンはガ
スとなり、反応器内の密封円板が破壊される。セ
ツトポイントと反応器内の液体が固体化する点と
の間のマージンは、セツトポイントとエチレンが
ガス化する点との間のマージンよりもせまいの
で、固形分濃度がセツトポイントを下まわること
に較べると、固形分濃度がセツトポイントを上ま
わることの方がいちだんと臨界的である。また、
固体ポリマーが詰まつた反応器を浄化するより
は、反応器内の密封円板を交換する方が容易でも
ある。
反応器１１内に操作可能的に設置された熱電対
のような温度感知器と組合された温度変換器２４
により、反応器１１内の温度を表わす出力信号２
５が供給される。信号２５は温度変換器２４から
コンピユーター１００への入力として供給され、
さらに特定的に固形分濃度計算ブロツク１１１に
供給される。
γ線濃度計２７〔マグロー・ヒル社
（McGraw―Hill）発行の「ペリーのケミカル・
エンジニアーズ・ハンドブツク（Perry′s
Chemical Engineers Handbook）第５版§22に
記載の放射線濃度計でよい〕から反応器１１内の
流体の密度を表わす出力信号２９が供給される。
信号２９は、濃度計２７から固形分濃度計算ブロ
ツク１１１に入力として供給される。
導管手段２１へ流れる流体の試料は、導管手段
３３を通つてアナライザー変換器３４に供給され
る。アナライザー変換器３４は、オクラホマ州バ
ートルズビルのアプライド・オートメーシヨン社
製のオプチクローム（Optichrom）１０２のごと
きクロマトグラフ分析器であるのが望ましい。ア
ナライザー変換器３４は、導管手段２１を通つて
流体中のエチレンの濃度を表わす出力信号３６を
供給する。本質的には、信号３６は反応器１１か
ら取出された未反応エチレンの濃度を表わす。信
号３６は、アナライザー変換器３４から固形分濃
度計算ブロツク１１１への入力として供給され
る。
反応器内の実際の固形分濃度は、例えば1973年
ISA春季総会議事録に収録されたD.E.スミス
（Smith）の「プロセス変数の計算値利用による
ポリオレフイン反応器の制御」（Control of
Polyolefin Reactors Using Calculated Values
of Process Variables）に記載の方程式利用に
よる従来技法により、プロセス変数の測定値を基
準にして計算される。固形分濃度を測定する技法
は、本発明の臨界的特徴を構成するものではない
ので、任意の技法を用いて固形分濃度を測定しう
ることに注目すべきである。
反応器内の実際の固形分濃度を表わす信号１１
２が、固形分濃度計算ブロツク１１１から希釈剤
セツトポイント計算ブロツク１１４（このブロツ
クは、本質的に本発明のセツトポイント作成につ
いての特徴を有するコントローラーである）ヘプ
ロセス変数入力として供給される。
所望の固形分濃度（本発明が適用されるエチレ
ン反応器については30％）を表わす信号１１５
が、希釈剤セツトポイント計算ブロツク１１４へ
セツトポイント入力として供給される。信号１１
２及び１１５に応答し、導管手段１４内を通る希
釈剤のフローレートに対するセツトポイントが、
希釈剤セツトポイント計算ブロツク１１４内にお
いて、以下第２図に関してさらに詳しく述べるよ
うに計算される。信号１１２によつて表わされる
実際の固形分濃度を、信号１１５によつて表わさ
れる所望の固形分濃度に実質的に等しく保つよう
に、希釈剤のフローレートについて計算されたセ
ツトポイントを表わす信号４１が、コンピユータ
ー１００から流れコントローラー４２へ制御出力
として供給される。
導管手段１４内に操作可能的に設置された流れ
感知器４５と組合された流れ変換器４４から、導
管手段１４を通る希釈剤の実際のフローレートを
表わす出力信号４６が供給される。信号４６は、
比例―積分―微分コントローラーであることが望
ましい、流れコントローラー４２へプロセス変数
入力として供給される。
信号４１及び４６に応答し、流れコントローラ
ー４２は信号４１と４６との差に相当する出力信
号４７を供給する。信号４７は、導管手段１４を
通る希釈剤の実際のフローレートが、信号４１に
よつて表わされる所望のフローレートに実質的に
等しく保たれるのに必要な、導管手段１４内に操
作可能的に設置された制御バルブ４８の位置を表
わすようにスケーリングされる。信号４７は、流
れコントローラー４２から制御信号として制御バ
ルブ４８に供給され、そして制御バルブ４８がそ
れに応答して調整操作される。
さて第２図を参照するに、希釈剤セツトポイン
ト信号４１を計算するのに用いられる論理につい
ての論理的流れ図が第２Ａ〜Ｂ図に示されてい
る。第１工程は、SP（信号１１５）からPV（信号
１１２）を引いて、信号１１２で示される反応器
１１内の実際の固形分濃度と、信号１１５で示さ
れる所望の固形分濃度との差を表わす誤差(E)を確
立する。次に誤差に比例定数（Kp）―Ｅにおけ
る変動１％について250ポンド／時―を乗じて比
例項（PE）を計算する。時間の関数としてのＥ
の積分値に積分定数（Ki）―Ｅにおける変動１％
について50ポンド／時―を乗じて積分項（PI）
を導き出す。
定数Kp及びKiについて示した値は、本発明の
セツトポイント作成を適用した重合プロセスに実
際に利用された値であつたことを特記しておく。
また、以下に記載する他の定数及び限界値も実際
に利用された値である。これらの値は、一般に経
験に基づいてきまるものであり、プロセスが異な
れば、一般にこれらの値も異なるであろう。
PE及びPIを計算した後、判断ブロツクを利用
して誤差が０よりも大きいか、又はそれに等しい
かを測定する。プロセス変数がセツトポイントを
上まわると、有害条件が起きる確率が高くなるの
で、プロセス変数がセツトポイントを上まわる
か、又は下まわるかによつて制御作用が変わるた
め、前記の判断を行うのである。もし、誤差が０
よりも大であるか、０に等しければ、比較的強力
な制御作用が望ましいので、誤差の立方に定数
KQ2（1.2Kpに等しい）を乗じて累乗項（PQ）を導
き出す。もし誤差が０よりも小であれば、二乗し
た誤差に定数KQ1（0.7Kpに等しい）を乗じたもの
を利用して累乗項PQを計算する。
累乗項PQを計算するのに、任意の所望の累乗
を使用できる。誤差が１よりも上になつたら高い
累乗値の方が効果がいつそう大きいが、きわめて
短時間のうちにきわめて大きな制御作用がなされ
るため、高い累乗値はプロセスを不安定にする影
響も有していることを考慮に入れるべきである。
従つて、所望の制御作用が維持される範囲内にお
いて、できるだけ低い累乗値を用いるのが望まし
い。本発明のセツトポイント作成が適用されたプ
ロセスについては、プロセス変数がセツトポイン
トよりも大であるか、又は等しければ誤差の立方
を用い、そしてプロセス変数がセツトポイントよ
りも下であれば誤差の平方を用いるのが好ましか
つた。
累乗項PQの計算がすんだ後、時間の関数とし
ての誤差の導関数（DZERR）を計算する。ワイ
リー（Wylie）の「アドバンスト・エンジニアリ
ング・マセマチツクス」（Advanced
Engineering Mathematics）第２版§５・６の
185頁に説明されているように、補正又は「平滑」
導関数が中心点に得られる、５回連続した１組の
観察に適用される差分の方程式から誤差の導関数
を得る。利用した特定の方程式は次のとおりであ
つた： (1) DZERR＝（0.8）（3600）／(4)（Ｎ）（SI）〔Y-2
−Y+2 ＋（Y-1−Y+1）／２〕 上記式中、 Yi＝Ｎ個の計算値の移動平均から得た固形分％ Y-2＝最も新しいワイリー点 Y+2＝最も古いワイリー点 Ｎ＝一つのワイリー点を得るための固形分％の
計算値の個数 SI＝試料抽出間隔（秒） 誤差の導関数（DZERR）により、反応器内に
おける固形分濃度の変動率及び該変動の方向が示
される。従つて、もしDZERRの符号が負であれ
ば、固形分％は減少中であり、一方正の符号であ
れば、固形分濃度が増加中であることがわかる。
DZERRを計算した後、＋0.25％／時であるよう
に選定されたDLTDZ1で表わされる割合よりも
早い速度で固形分濃度が増加又は減少しているか
否かを最初に決定する。もし、誤差の導関数の絶
対値が＋0.25％／時よりも大でなければ、微分項
の第１部分（PD1）を０に等しくセツトする。も
し誤差の導関数の絶対値が＋0.25％／時よりも大
であれば、PD1を、誤差の導関数に１％当り300
ポンドとして選んだ定数KD1を乗じたものに等し
くなるようにセツトする。従つて、誤差の導関数
の絶対値があらかじめ定めた値よりも大である時
にのみ、PD1はあるマグニチウドを有する。
PD1を計算した後、＋0.25％／時であるように
選定されたDLTDZ2よりも大きな割合で固形分
濃度が増加中であるか否かを知るために、誤差の
導関数（DZERR）を再度検討する。もし答がノ
ーであれば、第２微分項（PD2）を０に等しくセ
ツトする。もし答がイエスならば、固形分濃度が
セツトポイントを1.5％よりも多く上まわつてい
るか否かの検討を行う（DLTDB2は1.5％である
ように選定された）。かくして、誤差が負である
か、又は1.5％未満であれば、PD2を再度０に等
しくセツトする。しかし、もし誤差が1.5％をこ
えてセツトポイントを上まわつていれば、有意な
制御作用を採用することになるであろう。なぜか
というに、実際の固形分濃度が1.5％をこえてセ
ツトポイントを上まわり、しかも増加中とあれ
ば、反応器の内容物が固体化する確率が高いから
である。
上記の制御作用を行う第１工程は、本発明の場
合33％である固形分濃度の厳格限界値に、実際の
固形分濃度がどの程度近づいているかを測定する
ことである。このことは、誤差についての厳格限
界値から誤差をさし引くこと（セツトポイントが
30％故、DLTSP1は３％であつた）によつてマ
ージン（MRGN）を測定することで達成される。
次に、誤差の導関数に定数KD2（350ポンド／１％
として選んだ）を乗じ、その結果をマージンで割
ればPD2が計算される。このようにして、誤差が
厳格限界値（DLTSP1）に近づいたならば、
MRGN項のマグニチウドが低減し、PD2項のマ
グニチウドが増加することになるであろう。
PD2の値を計算した後、PD1とPD2とを加えて
微分項PDを計算する。次に項PE、PI、PQ及び
PDを加えて信号41のマグニチウドを計算する。
要約するに、比例及び積分項（PE及びPI）は
周知の標準方式による制御である。項PQは累乗
に増大させた誤差に比例し、該累乗のマグニチウ
ドは、実際の固形分濃度がセツトポイントを上ま
わるか、又は下まわるかによつてきまる。誤差が
１％をこえて増加したときに、有意な制御作用が
生じるであろう。
同様に、微分項のマグニチウドは、実際の固形
分濃度が増加し、又は減少する割合及び実際の固
形分濃度がセツトポイントよりも上か、又は下か
によつてきまる。本質的には、微分項は、もし固
形分濃度が増加中であるが、まだセツトポイント
＋1.5％よりも下であれば一つの値を有し、そし
てもし固形分濃度が増加中であつて、しかもセツ
トポイント＋1.5％よりも上であれば別の値を有
するであろう。後の場合、微分項のマグニチウド
は、実際の固形分濃度が厳格限界値に近づくにつ
れて増大する。
制御技術の熟練者ならばよく判ると思うが、第
２図に示した論理に多くの最高限界値及び最低限
界値、ならびに平滑フイルターを利用できる。例
えば、０で割るのを避けるため、MRGN項には
最低限界値が多分設けられるであろう。また、
PQ、DZERR及びMRGNのような項を過して
スムーズな制御作用を保証するために、30秒から
１分までの範囲内の時間定数を有する平滑フイル
ターが典型的に利用されるであろう。このような
限界値や平滑フイルターは、制御技術の熟練者に
とつて周知の事項であるし、本発明の説明に重要
な役割りを果たすものでもない故、これらについ
ては説明しなかつた。
本発明は第２図に示された特定の論理に限定さ
れるものでないことを再び特記しておく。累乗項
については、特定のプロセスごとの好適な任意の
累乗に誤差を増大させることができ、そしてもし
プロセス変数の実際の値がセツトポイントの上に
なつたり、下になつたりしていれば、累乗項を０
に等しくセツトすることが所望されるようなプロ
セスも若干ある。また、あるプロセスでは、もし
プロセス変数の実際値がセツトポイントの上にな
らなくて、セツトポイントの下になつていれば、
累乗項のマグニチウドを０よりも大きくすること
ができる。
もし微分項を用いるとすれば、該項の計算方法
を変えることもできる。微分項をもし利用すると
すれば、本発明の重要な特徴は、微分項のマグニ
チウドが、誤差の変動率とセツトポイントに対す
るプロセス変数の位置とによつてきまるであろう
という点である。
本発明のセツトポイントの計算が適用された特
定プロセスにおいては、項PDが０以外の値を有
することはめつたにない。従つて、微分項を用い
ることは必要でないが、反応器内容物の固体化が
起きる最高限界値を、固形分濃度の実際値が超え
ないようにするためには、微分項を用いるのが望
ましい。
第１図及び第２図に示したような好ましい態様
を例にとつて本発明を説明した。第１図に示す本
発明の実施に用いられる特定の構成要素のうち、
詳しい説明を省略したもの、例えば温度変換器２
４、制御バルブ４８、流れコントローラー４２、
流れ変換器４４及び流れ感知器４５は、いずれも
周知の市販されている制御素子であつて、例えば
マグロー・ヒル社の「ペリーのケミカル・エンジ
ニアーズ・ハンドブツク」第４版第22章に詳しく
載つている。触媒供給バルブ１６はサイスコア
（Seiscore）のボール逆止め供給バルブであつて
よい。
説明を簡単明瞭にするため、慣用の補助的な機
器、例えばポンプその他のプロセス機器について
は、それらが本発明の説明に重要な役割りを果た
すものでない故、前記の説明に含ませなかつた。
また、付加的な測定制御用装置、例えばエチレン
や触媒のフローレートを制御するのに用いられる
ような装置も説明しなかつたが、エチレンや触媒
のフローレートを制御することは、本発明の説明
に重要な役割りを果たすものではないからであ
る。しかしながら、制御の概念が重合プロセスな
らびに他のプロセスにおける異なる制御にも適用
しうるものであることを特記しておく。
現在好ましいとされている態様を例にとつて本
発明を説明したが、妥当な変更及び修正を当業者
が行うことは可能であり、そのような変更は、本
明細書に記載した本発明の範囲内に包含されるも
のである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、重合反応システム及びそれに連携し
た、本発明のセツトポイント作成を利用する制御
システムを模式的に示したものであり、そして、
第２図は、プロセス変数の実際の値とプロセス変
数についてのセツトポイントとの間の誤差に基づ
き、本発明に従つてセツトポイントを作成するの
に利用される論理の論理的流れ図である。 図中、１１…反応器、１６…触媒供給バルブ、
１８…フラツシユタンク、２４…温度変換器、２
７…γ線濃度計、３４…アナライザー変換器、４
２…流れコントローラー、４４…流れ変換器、４
５…流れ感知器、４８…制御バルブ、１００…コ
ンピユーター。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 第１プロセス変数の実際の値を表わす第１信
    号を確立するための手段； 前記第１プロセス変数についての所望値を表わ
    す第２信号を確立するための手段； 前記の第１信号から前記の第２信号を引いて第
    １信号と第２信号との差を表わす第３信号を確立
    するための手段； 前記第３信号に比例定数を乗じて比例項を表わ
    す第４信号を確立するための手段； 時間の関数としての前記第３信号の積分値に積
    分定数を乗じて積分項を表わす第５信号を確立す
    るための手段； 前記第３信号のマグニチウドが０よりも大きい
    か、又は小さいかを決定するための手段； 累乗項を表わす第６信号を確立するための手
    段、但し前記第３信号のマグニチウドが０よりも
    大の場合は、該累乗項は、該第３信号を第１累乗
    に増大したうえ、その結果に累乗定数を乗じたも
    のに等しいマグニチウドを有し、前記第３信号の
    マグニチウドが０よりも小の場合は、該累乗項
    は、該第３信号を第２累乗に増大したうえ、その
    結果に第２累乗定数を乗じたものに等しいマグニ
    チウドを有するものとする； 前記第４、第５及び第６信号のマグニチウドの
    和に等しい第７信号を確立するための手段、但
    し、該第７信号は第２プロセス変数のためのセツ
    トポイントであり、前記第１プロセス変数の実際
    の値を前記第２信号で表わされる所望値に実質的
    に等しく保つものとする；及び 前記第７信号に応答して前記第２プロセス変数
    を調整操作するための手段； を含んでいることを特徴とする装置。 ２ 時間の関数としての前記第３信号の導関数を
    表わす第８信号を確立するための手段； 第１微分項を表わす第９信号を確立するための
    手段、その際、もし前記第８手段によつて表わさ
    れる変動率の絶対値が第１の予定変動率よりも小
    であれば、該第１微分項は０のマグニチウドを有
    し、またもし該第８手段によつて表わされる変動
    率の絶対値が該第１予定変動率よりも大であれ
    ば、該第１微分項は該第８信号に第１微分定数を
    乗じたものに等しいマグニチウドを有するものと
    する； 第２微分項を表わす第10信号を確立するための
    手段、その際、もし前記第８信号で表わされる変
    動率が第２の予定変動率よりも大であり、かつ、
    前記第３信号のマグニチウドが第２の予定マグニ
    チウドよりも大であれば、該第２微分項は前記第
    ８信号に第２微分定数を乗じ、その結果を前記第
    ３信号と該第３信号の値の限界値との差で除した
    ものに等しく、またもし該第８信号で表わされる
    変動率が前記の第２予定変動率よりも小である
    か、又は該第３信号のマグニチウドが該第２予定
    マグニチウドよりも小であれば、該第２微分項は
    ０のマグニチウドに等しいものとする；及び 前記の第９及び第10信号を前記の第４、第５及
    び第６信号に加算して前記の第７信号を確立する
    ための手段； を付加的に含む、特許請求の範囲１に記載の装
    置。 ３ 重合反応器； 該重合反応器にモノマーを供給するための手
    段； 該重合反応器に周期的に触媒を導入するための
    触媒供給バルブ； 該重合反応器に希釈剤流体を供給するための手
    段； ポリマー、希釈剤流体及び未反応のモノマーを
    含む反応流出物を該重合反応器から取出すための
    手段； 該重合反応器内の実際の固形分濃度を表わす第
    １信号を確立するための手段； 該重合反応器内の所望の固形分濃度を表わす第
    ２信号を確立するための手段； 該第１信号から該第２信号を引いて第１信号と
    第２信号との差(E)を表わす第３信号を確立するた
    めの手段； 前記第３信号に比例定数（Kp）を乗じて比例
    項（PE）を表わす第４信号を確立するための手
    段； 時間の関数としての前記第３信号の積分値に積
    分定数（Ki）を乗じて積分項（PI）を表わす第
    ５信号を確立するための手段； 前記第３信号のマグニチウドが０よりも大であ
    るか、又は小であるかを決定するための手段； 累乗項（PQ）を表わす第６信号を確立するた
    めの手段、但し、前記第３信号のマグニチウドが
    ０よりも大の場合、該累乗項は、該第３信号を第
    １累乗に増大したうえ、その結果に累乗定数
    （KQ2）を乗じたものに等しいマグニチウドを有
    し、該第３信号のマグニチウドが０よりも大でな
    い場合、該累乗項は、該第３信号を第２累乗に増
    大したうえ、その結果に第２累乗定数（−KQ1）
    を乗じたものに等しいマグニチウドを有するもの
    とする； 前記の第４、第５及び第６信号のマグニチウド
    の和に等しい第７信号を確立するための手段、但
    し、該第７信号は前記希釈剤流体のフローレート
    を表わし、前記第１プロセス変数の実際の値を前
    記第２信号で表わされる所望の値に実質的に等し
    く保つようにするものとする；及び 前記第７信号に応答して前記希釈剤流体のフロ
    ーレートを調整操作するための手段； を含んでいることを特徴とする装置。 ４ 時間の関数としての前記第３信号の導関数
    （DZERR）を表わす第８信号を確立するための
    手段； 第１微分項（PD1）を表わす第９信号を確立す
    るための手段、その際、もし前記第８信号で表わ
    される変動率の絶対値が第１の予定変動率
    （DLTDZ1）よりも小であれば、前記第１微分項
    は０のマグニチウドを有し、またもし該第８信号
    で表わされる変動率の絶対値が該第１予定変動率
    よりも大であれば、該第１微分項は該第８信号に
    第１微分定数KD1を乗じたものに等しいマグニチ
    ウムを有するものとする； 第２微分項（PD2）を表わす第10信号を確立す
    るための手段、その際、もし前記第８信号で表わ
    される変動率が第２の予定変動率（DLTDZ2）
    よりも大であり、かつ、該第３信号のマグニチウ
    ドが第２の予定されたマグニチウド（DLTDB2）
    よりも大であれば、前記の第２微分項は、該第８
    信号に第２微分定数（KD2）を乗じたうえ、その
    結果を該第３信号と該第３信号の値についての限
    界値（DLTSP1）との差で除したものに等しい
    マグニチウドを有し、又もし、該第８信号によつ
    て表わされる変動率が該第２予定変動率よりも大
    でないか、又は該第３信号のマグニチウドが該第
    ２予定マグニチウドよりも小であれば、該第２微
    分項は０のマグニチウドを有するものとする；及
    び 前記の第９及び第10信号を前記の第４、第５及
    び第６信号に加えて前記の第７信号を確立するた
    めの手段； を付加的に含む、特許請求の範囲３に記載の装
    置。 ５ プロセス制御に用いるためのセツトポイント
    を作成するための方法において、 第１プロセスの変数を表わす第１信号を確立
    し； 前記第１プロセス変数の所望の値を表わす第２
    信号を確立し； 前記の第１信号から前記の第２信号を減じて、
    第１信号と第２信号との間の差を表わす第３信号
    を確立し； 前記の第３信号に比例定数を乗じて比例項を表
    わす第４信号を確立し； 時間の関数としての前記第３信号の積分値に積
    分定数を乗じて積分項を表わす第５信号を確立
    し、 前記第３信号のマグニチウドが０よりも大であ
    るか、又は小であるかを決定し、 累乗項を表わす第６信号を確立し、その際、前
    記第３信号のマグニチウドが０よりも大の場合、
    該累乗項は該第３信号を第１累乗に増大したう
    え、その結果に累乗定数を乗じたもの等しいマグ
    ニチウドを有し、該第３信号のマグニチウドが０
    よりも小の場合、該累乗項は該第３信号を第２累
    乗に増大したうえ、その結果に第２累乗定数を乗
    じたものに等しいマグニチウドを有するように
    し、 前記第４、第５及び第６信号のマグニチウドの
    和に等しい第７信号を確立し（ただし、この第７
    信号は、第２プロセス変数のためのセツトポイン
    トであつて、該第１プロセス変数の実際の値を該
    第２信号によつて表わされる所望の値に実質的に
    等しく保つ）；そして 前記第７信号に応答して前記第２プロセス変数
    を調整操作する； 諸工程を含むことを特徴とする前記方法。 ６ 時間の関数としての前記第３信号の導関数を
    表わす第８信号を確立し； 第１微分項を表わす第９信号を確立し、その
    際、もし前記第８信号で表わされる変動率の絶対
    値が第１予定変動率よりも小であれば、該第１微
    分項は０のマグニチウドを有し、又もし該第８信
    号で表わされる変動率の絶対値が第１予定変動率
    よりも大であれば、該第１微分項は該第８信号に
    第１微分定数を乗じたものに等しいマグニチウド
    を有するようにし； 第２微分項を表わす第10信号を確立し、その
    際、もし該第８信号で表わされる変動率が第２予
    定変動率よりも大であり、かつ、該第３信号のマ
    グニチウドが第２予定マグニチウドよりも大であ
    れば、該第２微分項は該第８信号に第２微分定数
    を乗じたうえ、その結果を該第３信号と該第３信
    号の値についての限界値との差で除したものに等
    しいマグニチウドを有し、又もし該第８信号で表
    わされる変動率が該第２予定変動率よりも小であ
    るか、又は該第３信号のマグニチウドが該第２予
    定マグニチウドよりも小であれば、該第２微分項
    は０のマグニチウドを有するようにし；そして 前記の第９及び第10信号を前記の第４、第５及
    び第６信号に加えて前記の第７信号を確立する； 上記の諸工程を付加的に含む、特許請求の範囲
    ５に記載の方法。 ７ 重合反応器内において所望の固形分濃度が保
    たれるように、重合プロセスへの希釈剤流体のフ
    ローレートを調整操作する方法において、 該重合反応器内の実際の固形分濃度を表わす第
    １信号を確立し； 該重合反応器内の所望の固形分濃度を表わす第
    ２信号を確立し； 該第１信号から該第２信号を減じて、第１信号
    と第２信号との差(E)を表わす第３信号を確立し； 該第３信号に比例定数（Kp）を乗じて比例項
    （PE）を表わす第４信号を確立し； 時間の関数としての前記第３信号の積分値に積
    分定数（Ki）を乗じて積分項（PI）を表わす第
    ５信号を確立し； 前記第３信号のマグニチウドが０よりも大であ
    るか、又は小であるかを決定し； 累乗項（PQ）を表わす第６信号を確立し、そ
    の際、前記第３信号のマグニチウドが０よりも大
    の場合、該累乗項は該第３信号を第１累乗に増大
    したうえ、その結果に累乗定数（KQ2）を乗じた
    ものに等しいマグニチウドを有し、該第３信号の
    マグニチウドが０よりも大でない場合、該累乗項
    は該第３信号を第２累乗に増大したうえ、その結
    果に第２累乗定数（−KQ1）を乗じたものに等し
    いマグニチウドを有するようにし、 前記の第４、第５及び第６信号のマグニチウド
    の和に等しい第７信号を確立し（この際、この第
    ７信号は、前記希釈剤流体のフローレートを表わ
    し、前記第１プロセスの変数の実際の値を前記第
    ２信号で表わされる所望の値に実質的に等しくな
    るように保つ）；そして 前記第７信号に応答して前記希釈剤流体のフロ
    ーレートを調整操作する； 諸工程を含むことを特徴とする前記方法。 ８ 時間の関数としての前記第３信号の導関数
    （DZERR）を表わす第８信号を確立し； 第１微分項（PD1）を表わす第９信号を確立
    し；その際、もし前記第８信号で表わされる変動
    率の絶対値が第１予定変動率（DLTDZ1）より
    も小であれば、該第１微分項は０のマグニチウド
    を有し、又もし該第８信号で表わされる変動率の
    絶対値が該第１予定変動率よりも大であれば、該
    第１微分項は該第８信号に第１微分定数（KD1）
    を乗じたものに等しいマグニチウドを有するよう
    にし、 第２微分項（PD2）を表わす第10信号を確立
    し、その際、もし該第８信号で表わされる変動率
    が第２予定変動率（DLTDZ2）よりも大であり、
    かつ、該第３信号のマグニチウドが第２予定マグ
    ニチウド（DLTDB2）よりも大であれば、該第
    ２微分項は、該第８信号に第２微分定数（KD2）
    を乗じたうえ、その結果を該第３信号と該第３信
    号の値についての限界値（DLTSP1）との差で
    除したものに等しいマグニチウドを有し、又もし
    該第８信号で表わされる変動率が該第２予定変動
    率よりも大きくないか、又は該第３信号のマグニ
    チウドが該第２予定マグニチウドよりも小であれ
    ば、該第２微分項は０の値を有するようにし；そ
    して 前記の第９及び第10信号を前記の第４、第５及
    び第６信号に加えて前記の第７信号を確立する； 上記の諸工程を付加的に含む、特許請求の範囲
    ７に記載の方法。
JP58120137A 1982-07-16 1983-07-01 プロセス制御用のセツトポイントの作成 Granted JPS5943403A (ja)

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