JPH01193908A - 特に工業用炉のための電気抵抗の消費電力の制御方法および装置 - 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】 本発明は、電気抵抗器による加熱に関するものである。

さらに限定的に言うと本発明は、特にガラス工業におけ
る工業用電気炉例えばガラスの焼入れ及び／又は曲げ加
工を目的とする加熱用の炉に対して与えられる電力の制
御に関するものである。

例えばガラスシートの焼入れ及び／又はバルジングを目
的とする再加熱のための炉のもののような電気抵抗器に
対して与えられる電力を厳密に制御することは非常に重
要なことである。この制御がなければ、別々に処理され
た異なるガラスシートは互いに異なる形で曲げ加工及び
／又は焼入れされることになるからである。又その結果
、こうして製造されたガラスの形ならびにその焼入れ状
態に不均衡が生じる。

特にこれらのガラスシートの焼入れ及び／又は曲げ加工
用炉については、消費される電力に関する高い精度が必
要とされ、特にその変動が１％未満となるようにするた
めの努力が払われている。

すでに記したガラスの加熱の質的な利点の他に、消費電
力の正確な制御により、電気回路全体の擾乱を受けず、
又その他の擾乱を生み出さず、より規則的に設備を機能
させるようにすることができ、このことは設備の寿命に
とって優れた利点である。

勿論、工業用電気炉を誘導させるため満足を与えてくれ
る可能性のあるサイリスタのアナログ制御装置もあるが
、この場合各々のサイリスタに対し費用のかかる制御・
変換用の電子回路が単数又は複数結びつけられる。大規
模な設備については１００乃至数百のサイリスタを制御
しなければならないことを考えると、この種の設備にか
かる費用の莫大さが理解できる。

本発明は、先行技術に従った場合はどの多大な額を投資
する必要なく、特に焼入れ及び／又はバルジングを目的
としてガラスシートを加熱するための電気炉のもののよ
うな抵抗器上に消費させられる電力の正確な制御につい
てのこの問題を解決することをその目的としている。

そのため本発明は、その機能が制御の対象となっている
電気抵抗器に接続されたサイリスタを用い、デジタル技
術を利用する全てのシステム例えば一方では消費させる
べき電力を計算すること又他方では前に計算された電力
を消費させるように継電器又はサイリスタのような電気
切替システムを直接制御することを可能にするような一
群の機能を実行するマイクロプロセッサ、プログラム可
能な工業用オートマトン（ＩＰＡ）又は特に工業タイプ
の計算機などによりシンコペーションモードでこれらを
制御することを提案する。

導入される機能には以下のものが含まれている：・　消
費させるべき出力レベルの計算。

・　シンコペーションシーケンスの計算及び／又は消費
させるべき出力レベルに相応するシンコペーションシー
ケンスの選択。

・　例えばサイリスタタイプのもののような全ての切替
システムのための指令表又は指令マトリクスの作成。

・　切替システムの論理制御。

好ましくは、消費される出力の制御の精度を改善するた
め、給電回路網の電位差（ｄｄｐ）の制御及びこのｄ、
ｄ、ｐ、の変動に応じての理論上の消費出力の補正とい
う補足的な機能も備えられている。

できれば、似通った補正演出力百分率が割当てられたこ
れらのシステムすべてが同時に放電（ブートストラップ
）しないように全ての切替システムの指令表又はマトリ
クスの平滑化（スムージング）を行なうことが望ましい
。

さらに有利なことに、計算時間を短縮するために、この
平滑化は切替システムの指令表又は指令マトリクスのシ
ーケンスを単にシフトさせることにより行な′われる。

有利なことに、これらの機能はオートマトン又はそれと
同等のものの中に導入された計算アルゴリズムによって
実行される。

本発明は同様に、電気的切替システム特にサイリスタに
より誘導される、特にそのバルジング及び／又は焼入れ
を目的とするガラスシートの再加熱用の炉のタイプの電
気抵抗器が備わっている設備をも提案している。この設
備において、切替システムは、電子回路タイプの制御・
変換ブロックを介在させることなく、マイクロプロセッ
サ−、プログラム可能な工業用オートマトン（Ｐ、　１
．Ａ、　）又は工業用タイプの計算機といったデジタル
技術システムに直接接続されており、抵抗器に接続され
ているこれらの切替システムの計算及び制御機能は、計
算機又はオートマトン又はマイクロプロセッサにより又
−殻内にはデジタル技術システムにより行なわれている
。

有利なことに、この計算機、このオートマトン又はこの
マイクロプロセッサは、その機能調節を行なうため、炉
を含む設備にすでに属しており、切替システム特に接続
された抵抗器及びサイリスタの機能を誘導するためには
、すでにそれが行なっている機能に加えていくつかの機
能を果たすことが要求されるにすぎない。

ここでブロックダイヤグラム及び図面として添付されて
いるシンコペーションシーケンスの作成アルゴリズムの
表示ならびに設備の図面を参照しながら、本発明につい
てさらに詳しく述べることにする。

第６図は、１で表わされているような誘導すべき抵抗器
の備わった設備を示している。これらの抵抗器は、例え
ば工業用計算機、プログラム可能な工業用オートマトン
又はマイクロプロセッサ４にケーブル３で直接接続され
ている制御用サイリスタのような電気的切替システム２
に接続されており、これらの抵抗器及びサイリスタのよ
うな切替システムの誘導に必要な制御機能及び計算はこ
の計算機４或いはそれと同等のものの中で作成され、変
換・制御用電子カードを介在させることなく切替システ
ムに直接送られる。

先行技術においては電子回路レベルで達成できていた機
能は、計算機、オートマトン又はマイクロプロセッサ４
内に移される。

こうして、各々のサイリスタのシンコペーションモード
での論理指令が計算機オートマトン（１，Ｐ、Ａ、）又
はそれと同等のものの中で作成される。

こうしてサイリスタを制御するためにには、５〇七の電
気回路網の２０ミリセカンドのＰ回の交番の間に複数Ｐ
個の論理指令（Ｏ又は１）又はシンコペーションシーケ
ンスをサイリスタに適用することが望ましい。これは、
設備の抵抗器内に理論的に消費させられなくてはならな
い出力に相当するものである。

このＰという数は、望まれる精度によって異なる。従っ
て、０．２５％未満の出力数量化誤差のためには、１シ
ーケンスあたり２００回の交番を制御しなくてはならな
い。つまりシステムの時間基準は４秒である。

旧算機又は１．Ｐ、Ａ、又はマイクロプロセッサは各々
のサイリスタ独自のシンコペーションシーケンスを作成
する。

有利なことに、計算機又はそれと同等のものは、計算時
間を最適化するような形で予じめ作成されたシンコペー
ションシーケンスを２０１（０，５％のビッチで０〜１
００％）記憶内にもっており、各にのサイリスタのため
のシンコペーションシーケンスの選択を行なうだけであ
る。

シンコペーションシーケンスの計算又は選択は、サイリ
スタにより誘導された全ての抵抗器内に消費させられる
出力が秒毎に全体として一定であるような形で行なわれ
る。これを基にして、計算機は電気を供給する回路網の
同じフェーズ（位相）に接続されている全てのサイリス
タの指令表（テーブル）を作成する（サイリスタが導体
でなくてはならないか又は導体でなくてもよいかに応じ
て１又は０から成る、制御すべきサイリスタと同数の行
とＰ個の列をもつ表）。

その後、この指令表に基づいて計算機、１．Ｐ、Ａ。

又はマイクロプロセッサは、電気回路網の交番毎にその
指令表の列を選定し、これをサイリスタの制御装置上で
妥当性検査する。このオペレーションには場合によって
各々のサイリスタの有効な伝導を検証するため、回路網
上での計算機又はそれと同等のものの同期化が必要であ
る。

このタイプの制御は第１図に図式化されている。

好ましくは、第２図に示されているように、場合によっ
て発生する電気回路網の擾乱が考慮に入れられ、消費さ
せるべき理論上の出力の補正がこれらの擾乱を抑えるた
めに行なわれる。電気回路網の変動に応じての出力の補
正値ＰＣは、以下のように表わされる： なお式中、ＰＴは消費させるべき理論上の出力（回路網
の電位差ｄ、ａ、ｐの公称レベル）であり、ＵＮは回路
網の電位差の公称値、Ｕ、、は回路網の電位差の測定値
であり、ＰＴ及びＰＣは設置された出力の百分率で表わ
されている。

電位差の補正は１フエーズにつき１回従ってこの同一フ
ェーズに接続されているサイリスタ全体について同時に
行なわれる。補正がサイリスタのレベルで行なわれる、
すなわち１つのサイリスタにつき１回、サイリスタの数
と同じ回数だけ行なわれる方法と比べて、この方法を用
いると多大な節約を図ることができる。

従って、計算機又は１．Ｐ、Ａ、内に記憶として入力さ
れている予備選択されたものから各々のサイリスタ独自
のシンコペーションシーケンスが計算・選択され、その
後サイリスタの指令表が作成され、最後にかかるサイリ
スタが制御されるのは、電気回路網の変動に応じて修正
されたこの出力が基にしてである。前述のものと同じく
、これらの計算及び制御機能は計算機又は１．Ｐ、Ａ又
はそれと同等のものにより行なわれる。

さらに、好まし実施態様に従うと、補正された出力に近
い百分率が割り当てられたサイリスタの同時放電（プー
トストラップ）効果を補正するように、指令表の平滑化
が行なわれる。有利なことに又計算機又はそれと同等の
ものの巡回式計算の時間を最小限におさえる方がよいと
いうことから考えて、表の各々のシーケンスはその行の
位置に等しいピッチの数から１を引いた数だけのシフト
を受ける。

これらの計算、シンコペーション指令作成のオ（１２ノ ペレーションは手動式に行なうこともできるが、できれ
ば計算機又はそれと同等のものによりこれらの中に導入
された計算アルゴリズムを用いて行なわれると有利であ
る。第３図の好ましい実施態様を利用するためのかかる
アルゴリズムは第４Ａ図に示されている。第５Ａ図に示
されているもう１つのアルゴリズムも同様に使用できる
。

変形実施態様としては、特にシンコペーションシーケン
スが予じめ作成されている場合には、同様にシーケンス
のシフトにより行なわれるシンコペーションシーケンス
の基準表の平滑化が提案される。

すでに言及したとおり、いずれにせよ設備上に存在して
いる計算機、１．Ｐ、Ａ、又はマイクロプロセッサ内で
サイリスタの計算及び制御機能を実行させる場合、ハー
ドウェアのコストははるかに少ないものである。実際消
費された出力を容易に制御でき、従ってさらに精確に電
気回路網の擾乱を考慮することができ、又より均質な形
で望まれる出力を消費させることができる。

消費させるべき出力の計算は、調整の目的に応じて望ま
れるやり方で、計算機又はオートマトン内で行なわれる
。往々にして用いられる調節の目的は、炉の周辺温度を
統御することにあるが、その他の目的も考えられうる。

ここで提示されている図式においては、温度は熱電対に
より測定されている二目標値は計算機又はオートマトン
のスクリーン・キーボードを介して導入される。

図には又、目標値との関係における測定値の推移に従っ
て消費させるべき出力を計算するための比例、積分、微
分といったタイプの調節アルゴリズムも提示されている
。

この方法は、消費させるべき出力のいかなる調節・計算
アルゴリズムに対しても完全に適応可能である。さらに
すでに述べたように、これまでは１つのサイリスタブロ
ックについて１つのアナログモジュールが必要であった
のに対し、この方法によると同じ計算機により複数のひ
いては多数のサイリスタブロックさえも誘導する可能性
が得られる。

この視点からみると、規則的な条件の下で機能するハー
ドウェアの耐用年数がはるかに長くなり機能がより恒常
的になるという結果がもたらされ、ひいては効率そして
ガラスの品質が改善されることになる（ガラスの加熱条
件がより精確で規則的であるため焼入れ及び／又は曲げ
加工の質が良くなる）。同様にその結果設備が生成する
電気的擾乱は減少し、電気回路全体の汚染は少なくなる
。

この方法は、アナログ方式の情報の伝送は全くなく、ア
ナログ／デジタルタイプの変換も全くなく完全にデジタ
ル式であることから得られる精度はひじょうに高いもの
である。

説明はほぼ排他的な形でサイリスタという語を用いて行
なわれてきたが、上述の技法は、当然サイリスタも含む
あらゆる電気的切替システムならびに統計的又は機械的
継電器にも拡大すべきものである。

同様に、計算機又は１．Ｐ、Ａ、の使用が記述されてき
たが、デジタル技法を利用した全てのシステムに一般化
しなくてはならない。制限的な意味のない例として述べ
ると、これらのシステムの中には、例えば工業用タイプ
の計算機、プログラム可能な工業用オートマトン、マイ
クロプロセッサなどが含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、炉の抵抗器内で消費される電力を制御するた
め工業用計算機、プログラム可能な工業用オートマトン
又はマイクロプロセッサ内で作成される機能を示す図、 第２図は、第１図と同じであるがより完成された図、 第３図は、好ましい制御実施態様を構成する第１図及び
第２図のものと同じタイプの図、第４Ａ図は、与えられ
た一定の出力百分率ＰＣに相当するシンコベーションシ
ーケンスの生成アルゴリズムを表わす図、 第４Ｂ図は、第４Ａ図において用いられている変数の意
味を示す図、 第５Ａ図は、不足型の方法を用いたシンコペーションシ
ーケンスのもう１つの生成アルゴリズムを示す図、 第５Ｂ図は、第５Ａ図で使用されている変数の意味を示
す図、 第６図は、抵抗器を備え計算機、オートマトン又はマイ
クロプロセッサにより誘導されている設備の図である。 〔主要な構成要素を表わす符号の説明〕１・・・抵抗器
、 ２・・・電気的切替システム、 ３・・・ケーブル、 ４・・・工業用計算機、プログラム可能な工業用オート
マトン又はマイクロプロセッサ。 図面の浄書（内容に変更なし） 第１図 第２図 変数　　　　タイプ ＺＣＴ（２００）　　　ビット表 １丁　　　　　　実数 Ｐｏ　　　　　　　実数 ｐｃｔ＝ｔ　　　　　　実数 ＰｒｅｓＪ　　　　　　実数 ＸＮＲ実数 ＮＥ　　　　　　　整数 ＮＣ整数 １　　　　　　　整数 第・ 意味 シンコベーションシーケンス 消費すべき理論上の出力の百分率 回路網の変力に応じて 補正された出力の百分率 計算中のシーケンス内のすて゛に 積算された出力の百分率 計算中のシーケンス内の積算すべき 残りの出力の百分率 シーケンス内の積算すべき残りの 出力区分の積算のための理論上の ビット離隔距離 積算の時点のビットの 有効離隔距離 ４Ｂ図 手続補正書く方式） 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 １　事件の表示 昭和６３年特許願第２４４６８９号 ２、発明の名称 特に工業用炉のための電気抵抗の消費電力の制御方法お
よび装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 名称　サンーゴバン　ビトラージュ ４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号５、
補正命令の日付 昭和６３年１２月２０日（発送口） ６、補正の対象 （１）明細書 （２）図面 ７　補正の内容 （１）明細書の浄書く内容に変更なし）（２）図面の浄
書（内容に変更なし） ８、添附書類の目録

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、特に焼入れおよび曲げ加工の見地からガラス板を加
   熱する例えば特に炉の電気抵抗に対する消費電力を制御
   する方法であって、前記電気抵抗がサイリスタさらに一
   般的には電気的スイッチングシステムにより案内される
   ものにおいて、前記切替システムおよび特にサイリスタ
   が特に工業用の計算機、プログラム可能な工業用オート
   マトン、一方では消費させるべき電力を計算し他方では
   前に計算された電力を消費させるように直接スイッチン
   グシステムを制御することの可能な機能の全体を実行す
   るマイクロプロセッサのごときディジタル技術により動
   作するシステムによりシンコペーションモードで制御さ
   れることを特徴とする特に工業用炉のための電気抵抗の
   制御方法。 ２、前記、消費させられるべき出力は炉の中で特に炉の
   エンクロージャ内に吊り下げられた熱電対から記録され
   る温度の調整モードに応じて計算されることを特徴とす
   る、請求項１に記載の方法。 ３、前記、計算機能の中には任意的に回路網の電位差の
   補正そして場合によってはシンコペーション制御の準備
   が含まれていることを特徴とする、請求項１又は２に記
   載の方法。４、前記、制御機能の中にはシンコペーショ
   ンシーケンスの選択、あらゆる切替システムのための指
   令表の作成、かかる切替システム特にサイリスタの論理
   制御が含まれうることを特徴とする、請求項１、２又は
   ３のいずれかに記載の方法。 ５、前記、制御機能の中にはさらに指令表の平滑化（ス
   ムージング）が含まれていることを特徴とする、請求項
   ４に記載の方法。 ６、前記、シンコペーションシーケンスが予じめ作成さ
   れている場合、指令表の平滑化も又予じめ作成されるこ
   とを特徴とする、請求項５に記載の方法。 ７、前記、平滑化がシフトにより行なわれることを特徴
   とする、請求項５又は６に記載の方法。 ８、前記、制御機能又は場合によっては計算機能が、計
   算機、オートマトン又はそれと同等のものの中に導入さ
   れるソフトウェアによって実行されることを特徴とする
   、請求項１から７までのいずれかに記載の方法。 ９、前記、ソフトウェアーが第４図又は第５図に示され
   ている計算アルゴリズムの形を呈することを特徴とする
   、請求項８に記載の方法。 １０、前記、計算機、オートマトン又はそれと同等のも
   のは炉を含む設備の中にあること、そしてこれは設備の
   その他の機能を調整するためにも備えられていることを
   特徴とする、請求項１から９までのいずれかに記載の方
   法。 １１、切替システム上特にサイリスタブロック上に直接
   ケーブル配線された計算機、プログラム可能な工業用オ
   ートマトン又はそれと同等のものを有していることを特
   徴とする、請求項１から１０までのいずれかに記載の方
   法を利用するための装置。 １２、前記、その電源にある回路の電位差の読みとりシ
   ステムを有することを特徴とする、請求項１１に記載の
   装置。