JPH02110716A - 温度制御装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は石油化学をはじめ、その他一般分野で行なわれ
るバッチプロセスにおいて、原料温度を熱媒体および冷
媒体によって制御するようにした温度制御装置の改良に
関する。

（従来の技術） 従来から、石油化学をはじめ、その他一般分野で行なわ
れるバッチプロセスにおいては、原料温度を熱媒体およ
び冷媒体によって制御する温度制御装置が採用されてい
る。この温度制御装置は、熱媒体用調節弁と冷媒体用調
節弁とからなるスプリットバルブを単一の操作出力にて
制御することにより、熱媒体、冷媒体の供給量を調節し
てバッチプロセスの原料温度を制御するものである。

第６図は、この種の従来の温度制御装置の一例を示す構
成図である。第６図において、熱媒体ライン１および冷
媒体ライン２により、図示しないバッチプロセスの原料
タンクへ、スチーム等の熱媒体Ｈおよび冷水等の冷媒体
Ｃが供給されるようになっている。また、熱媒体ライン
１および冷媒体ライン２には、熱媒体用調節弁３および
冷媒体用調節弁４が設けられている。さらに、原料温度
を温度検出器５にて検出し、温度調節器６でこの検出温
度が所定の目標温度となるように比例・積分・微分（Ｐ
ＩＤ）調節演算を行なって操作出力を得、これにより熱
媒体用調節弁３および冷媒体用調節弁４を制御するよう
に構成されている。ここで、熱媒体用調節弁３は第７図
に示すように、操作出力が０〜５０％の冷却域において
は全閉、５０〜１００％の加熱域においてはリニアに０
〜１００％の開度となるバルブ特性を有するものである
。また、冷媒体用調節弁４は同様に、操作出力が０〜５
０％の冷却域においては１００〜０％の開度、５０〜１
００％の加熱域においては全閉となるバルブ特性を有す
るものである。

ところで、このような従来の温度制御装置においては、
温度調節器６からの操作出力に対して、操作出力が０〜
５０％の冷却域では冷媒体用調節弁４が１００〜Ｏ％の
開度に、また操作出力が５０〜１００％の加熱域では熱
媒体用調節弁３が０〜１００％の開度にそれぞれ制御さ
れる。すなわち、温度調節器６からの操作出力が１％だ
け変化すると、各々の調節弁の開度は２９６だけ変化す
ることになり、通常の調節器の操作出力と弁開度の１対
１の組合わせの制御装置に比較して、分解能つまり精度
が２分の１となり、結果的に制御性が低下することにな
る。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように、従来のこの種の温度制御装置では、精度
が悪く制御性が低いという問題があった。

本発明の１」的は、精度を高めて制御性を向上させるこ
とか可能な温度制御装置を提供することにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために本発明の温度制御装置は、
バッチプロセスの原料温度と目標温度との偏差に基つき
、比例・積分等の調節演算を行なって操作出力を得る調
節演算手段と、調節演算手段による今回の操作出力と前
回の操作出力とを加算合成する加算手段と、加算手段か
らの操作出力を各別に入力し、当該操作出力が０〜１０
０％の時５０〜１００％の開度出力および０〜５０％の
開度出力をそれぞれ得る第１の熱媒体用および冷媒体用
関数発生手段と、調節演算手段による前回の操作出力を
各別に入力し、当該操作出力が５０〜１００％の時０〜
１００％の開度出力および０〜５０％の時１００〜Ｏ％
の開度出力をそれぞれ得る第２の熱媒体用および冷媒体
用関数発生手段と、バッチプロセスの原料温度と目標温
度との偏差の正負を判定する正負判定手段と、第１の熱
媒体用および冷媒体用関数発生手段からの各々の出力を
入力とし、正負判定手段による判定結果に基づいてその
いずれか一方をスプリットバルブへの最終的な操作出力
として切換え送出する第１の切換手段と、第２の熱媒体
用および冷媒体用関数発生手段からの各々の出力を入力
とし、正負判足手段による判定結果に基づいてそのいず
れか一方を加算手段への前回の操作出力とじて切換え送
出する第２の切換手段とを備えて構成している。

（作用） 従って、本発明では以上のような手段を備えたことによ
り、バッチプロセスの原料温度と目標温度との偏差の正
負に基づき、今回の操作出力と前回の操作出力とを加算
合成する加算手段からの操作出力が０〜１００％の時、
５０〜１００％の開度出力が熱媒体用調節弁に与えられ
、また０〜５０％の開度出力が冷媒体用調節弁に与えら
れる。

そしてこの場合、操作出力が１％だけ変化すると弁開度
が０．５％たけ変化することにより、分解能すなわち精
度が従来の４倍となって制御性を向上することか可能と
なる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は、本発明によるバッチプロセス用の温度制御装
置の構成例を示す機能ブロック図であり、第６図と同一
部分には同一符号を付して示している。第１図において
、熱媒体ライン］および冷媒体ライン２により、バッチ
プロセスの原料タンクの加熱・冷却部７へ、スチーム等
の熱媒体Ｈおよび冷水等の冷媒体Ｃを供給するようにし
ている。

また、熱媒体ライン１および冷媒体ライン２には、熱媒
体用調節弁３および冷媒体用調節弁４を設けている。さ
らに、原料タンクの原料収容部８に温度検出器５を設け
、原料温度ＰＶを検出するようにしている。ここで、熱
媒体用調節弁３は前述同様に、操作出力が０〜５０％の
冷却域においては全閉、５０〜１００％の加熱域におい
てはリニアに０〜１００％の開度となるバルブ特性を有
し、また冷媒体用調節弁４は同様に、操作出力が０〜５
０％の冷却域においては１００−０％の開Ｗ、５０〜１
００％の加熱域においては全閉となるバルブ特性を有す
るものである。

一方、減算器９は、温度検出器５による検出温度ＰＶと
目標温度ＳＶとの温度偏差（ＳＶ−ＰＶ）を算出するも
のである。また、比例・積分・微分（ＰＩＤ）調節演算
器１０は、減算器９からの温度偏差に基づき、比例・積
分・微分の調節演算を行なって操作出力ΔＭ　Ｖ　ｎを
得るものである。さらに、加算器１１は、比例・積分・
微分調節演算器１０による今回の操作出力ΔＭ　Ｖ　ｎ
と、前回の操作出力Ｍ　Ｖ　ｎ−１とを加算合成して操
作出力Ｍ　Ｖ　ｎ　　（＝　Ｍ　Ｖ　ｎ−１＋ΔＭＶｎ
　）を得るものである。

一方、第１の熱媒体用関数発生器１２および第１の冷媒
体用関数発生器１３は、加算器１１からの操作出力Ｍ　
Ｖ　ｎを各別に入力し、それぞれ第２図および第３図に
示す如く、当該操作出力Ｍ　Ｖ　ｎが０〜１゛００％の
時５０〜１００％の開度出力および０〜５０％の開度出
力をそれぞれ得るものである。また、第２の熱媒体用関
数発生器１４および第２の冷媒体用関数発生器１５は、
比例・積分・微分調節演算器１０による前回の操作出力
Ｍ　Ｖ　ｎ−、を各別に入力し、それぞれ第４図および
第５図に示す如く、当該操作出力ＭＶｎ−１が５０〜１
００％の時０〜１００％の開度出力および０〜５０％の
時１００〜０％の開度出力をそれぞれ得るものである。

一方、正負判定器１６は、温度検出器５による検出温度
ＰＶと目標温度ＳＶとの温度偏差（ＳＶＰｖ）の正負を
判定するものである。また、第１の切換器１７は、第１
の熱媒体用および冷媒体用関数発生器１２および１３か
らの各々の出力を入力とし、正負判定器１６による正ま
たは負の判定結果に基づいて、そのいずれか一方を熱媒
体用調節弁３および冷媒体用調節弁４への最終的な操作
出力として切換え送出するものである。さらに、第２の
切換器１８は、第２の熱媒体用および冷媒体用関数発生
器１４および１５からの各々の出力を入力とし、正負判
定器１６による正または負の判定結果に基づいて、その
いずれが一方を加算器１１への前回の操作出力として切
換え送出するものである。

次に、以上のように構成した温度制御装置の作用につい
て説明する。

第１図において、減算器９では、温度検出器５からの検
出温度ＰＶと目標温度ＳＶとの温度偏差（ｓｖ−ｐｖ）
が算出される。この温度偏差は比例・積分・微分調節演
算器１０に入力され、当該温度偏差に基づき比例・積分
・微分の調節演算を行なって操作出力ΔＭ　Ｖ　ｎが得
られ、加算器１１へその加算要素として入力される。一
方、第２の熱媒体用関数発生器１４および第２の冷媒体
用関数発生器１５には、比例・積分・微分調節演算器１
０による前回の操作出力ＭＶｎ−１がそれぞれ入力され
、第２の熱媒体用関数発生器１４では当該操作出力ＭＶ
ｎ−１が５０〜１００％の時０〜１００％の開度出力が
、また第２の冷媒体用関数発生器では当該操作出力ＭＶ
ｎ−１が０〜５０％の時１００〜０％の開度出力がそれ
ぞれ得られる。

これらの開度出力は第２の切換器１８に入力され、その
いずれか一方が加算器１１へ、その加算要素（前回の操
作出力）として入力される。すると加算器１１では、比
例・積分・微分調節演算器１０からの今回の操作出力Δ
Ｍ　Ｖ　ｎと、第２の切換器１８からの前回の操作出力
ＭＶｎ−１とが加算合成して、操作出力ＭＶｎ　　（＝
ＭＶｎ−１＋ΔＭＶｎ）が得られる。

次に、加算器１１からの操作出力Ｍ　Ｖ　ｎは、第１の
熱媒体用関数発生器１２および第１の冷媒体用関数発生
器１３にそれぞれ入力され、第１の熱媒体用関数発生器
１２では当該操作出力Ｍ　Ｖ　ｎが０〜１００％の時５
０〜１００％の開度出力が、また第１の冷媒体用関数発
生器１３では当該操作出力Ｍ　Ｖ　ｎが０〜１００％の
時０〜５０％の開度出力がそれぞれ得られる。これらの
開度出力は第１の切換器１７に入力され、そのいずれか
一方が熱媒体用調節弁３および冷媒体用調節弁４へ、そ
の最終的な操作出力として与えられる。

この場合、第１の切換器１７および第２の切換器１８に
おける出力の切換えは、正負判定器１６による正または
負の判定結果に基づいて行なわれる。すなわち、正負判
定器１６では、温度検出器５による検出温度ＰＶと目標
温度Ｓ■との温度偏差（ＳＶ−ＰＶ）の正負の判定が行
なわれる。この結果、温度偏差が正（ＳＶ−ＰＶ＞０）
である場合には、検出温度ＰＶが目標温度Ｓ■よりも低
く加熱する必要があるため、第１の切換器１７において
は第１の熱媒体用関数発生器１２からの出力が、また第
２の切換器１８においては第２の熱媒体用関数発生器１
４からの出力がそれぞれバンプレスに切換えて送出され
る。逆に、温度偏差が負（ＳＶ−ＰＶ＜０）である場合
には、検出温度ＰＶが目標温度Ｓｖよりも高く冷却する
必要があるため、第１の切換器１７においては第２の冷
媒体用関数発生器１３からの出力が、また第２の切換器
１８においては第２の冷媒体用関数発生器１５からの出
力がそれぞれバンプレスに切換えて送出される。

上述したように、本実施例によるバッチプロセス用の温
度制御装置においては、従来操作出力が１％だけ変化す
ると弁開度が２％だけ変化するのに比較して、操作出力
が１％だけ変化すると弁開度が０．５％だけ変化するた
め、分解能すなわち精度が従来の４倍となって制御性を
大幅に向上することが可能となる。

尚、上記実施例では、第１の切換器１７および第２の切
換器１８における出力の切換えを、検出温度ＰＶと目標
温度ＳＶとの温度偏差（ＳＶ−ＰＶ）の正負の判定結果
に基づいて行なったが、これに限らず検出温度ＰＶと目
標温度Ｓ■との温度偏差（ＳＶ−ＰＶ）の変化率の正負
の判定結果に基づいて行なうようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、精度を高めて制御
性を向上させることが可能な信頼性の高い温度制御装置
が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による温度制御装置の一実施例を示す機
能ブロック図、第２図ないし第５図は同実施例における
関数発生器の特性をそれぞれ説明するための図、第６図
は従来の温度制御装置の一例を示す構成図、第７図は第
６図における操作出力と弁開度との関係を示す図である
。 １・・・熱媒体ライン、２・・・冷媒体ライン、３・・
・熱媒体用調節弁、４・・・冷媒体用調節弁、５・・・
温度検山型、７・・・加熱・冷却部、８・・原料収容部
、９・・・減算器、１０・・・比例・積分・微分調節演
算器、１１・・加算器、１２・・・第１の熱媒体用関数
発生器、１３・・・第１の冷媒体用関数発生器、１４・
・・第２の熱媒体用関数発生器、１５・・・第２の冷媒
体用関数発生器、１６・・・正負判定器、１７・・・第
１の切換器、１８・第２の切換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　操作出力が０〜５０％の冷却域で全閉、５０〜１００
   ％の加熱域で０〜１００％の開度となる熱媒体用調節弁
   と、操作出力が０〜５０％の冷却域で１００〜０％の開
   度、５０〜１００％の加熱域で全閉となる冷媒体用調節
   弁とからなるスプリットバルブを単一の操作出力にて制
   御し、熱媒体、冷媒体の供給量を調節してバッチプロセ
   スの原料温度を制御する温度制御装置において、前記原
   料の温度と目標温度との偏差に基づき、比例・積分等の
   調節演算を行なって操作出力を得る調節演算手段と、前
   記調節演算手段による今回の操作出力と前回の操作出力
   とを加算合成する加算手段と、前記加算手段からの操作
   出力を各別に入力し、当該操作出力が０〜１００％の時
   ５０〜１００％の開度出力および０〜５０％の開度出力
   をそれぞれ得る第１の熱媒体用および冷媒体用関数発生
   手段と、前記調節演算手段による前回の操作出力を各別
   に入力し、当該操作出力が５０〜１００％の時０〜１０
   ０％の開度出力および０〜５０％の時１００〜０％の開
   度出力をそれぞれ得る第２の熱媒体用および冷媒体用関
   数発生手段と、前記原料の温度と目標温度との偏差の正
   負を判定する正負判定手段と、前記第１の熱媒体用およ
   び冷媒体用関数発生手段からの各々の出力を入力とし、
   前記正負判定手段による判定結果に基づいてそのいずれ
   か一方を前記スプリットバルブへの最終的な操作出力と
   して切換え送出する第１の切換手段と、前記第２の熱媒
   体用および冷媒体用関数発生手段からの各々の出力を入
   力とし、前記正負判定手段による判定結果に基づいてそ
   のいずれか一方を前記加算手段への前回の操作出力とし
   て切換え送出する第２の切換手段とを備えて成ることを
   特徴とする温度制御装置。