JPH02288905A - フィードバック制御装置の試験装置 - 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、プログラマブル・コントローラ、特にフィー
ドバック制御装置の制御機能を試験する試験装置に関す
る。

【従来の技術】

速度や圧力あるいは流量などの変化する物理量を検出し
、その検出値に基づいて物理量を制御するフィードバッ
ク制御装置が広く用いられている。 従来、この種のフィードバック制御装置の制御機能を試
験するに当っては、この制御装置をその適用対象である
制御対象に実際に取り付けて試験を行うという原始的な
方法もあるが、フィードバック制御装置の制御量の測定
値や制御偏差の値や操作信号の値等を表示する表示部に
おける表示内容を試験者が観測しつつ感覚的にプラント
の動作を模擬した信号を模擬制御対象に与えて評価する
方法が提案されている。

【発明が解決しようとする課題】

しかし、このような従来の試験装置においては、制御対
象が気体や液体のような流体の場合はその流体の遮断手
段の開操作時またば閉操作時に発生ずる非定常的な動作
の試験およびその評価は極めて困難であった。

【課題を解決するための手段】

この課題を解決するために、本発明においては、流体遮
断時における流体の物理量の変化を模擬したパターン信
号を発生ずるパターン信号発生器と、比較部の出力する
制御偏差信号に基づいて系の動作の安定度を評価する評
価手段と、を設ける。 さらに、系の動作を制御するための操作信号を作成する
ための制御演算のバラメークを修正する係数を、評価手
段の出力に基づいて演算する関数発生手段を設ける。

【作　用】

流体遮断時における流体の物理量の変化をパターン信号
発生器からのパターン信号によって模擬し、この模擬入
力に応じて比較部の出力する制御偏差信号に基づいて評
価手段において所定の演算を行い、その結果に基づいて
フィードバック制御装置の非定常状態の制御特性が評価
される。 さらに、評価手段における演算の結果を基に、制御演算
のパラメータを修正づ−る係数が得られる。

【実施例】

以下図面に基づいて本発明を説明する。 第１図は、本発明による試験装置を適用したフィードハ
ック制御装置の一実施例の構成を示すブロック図であり
、制御対象として管路内を流れる水の流量と圧力を制御
する系を例示する。なお、図中、−点鎖線で囲んだＡが
フィードバック制御装置、Ｂが試験装置である。 図において、１は制御対象としての管路１ａ内の水、２
は水１の圧力を検出してその結果に応じた圧力信号２ａ
を出力する圧力検出部、３は水１の流量を検出してその
結果に応した流量信号３ａを出力する流量検出部、４は
水１の圧力または流量を制御するダイヤフラム弁である
。弁４には弁の開度に応じた開度信号５ａを出力する開
度信号発信器５が取りイ」けられている。６はここに設
定された水１の圧力値または流量値に応じた圧力目標信
号または流量目標信号を図示していない機構によって切
り換えて目標信号６ａとして出力する目標値設定部、７
は切換スイッチ８１．８２を介して入力される圧力信号
２ａまたは流量信号３ａと目標信号６ａとの差に応じた
制御偏差信Ｍ’　７　ａを出力する比較部で、この比較
部７は、図示していない機構によって、前記圧力目標信
ぢを表わす目標信号６ａと圧力信号２ａとの差または前
記流量目標信号を表わす目標信号６ａと流量信号３ａと
の差を演算し制御偏差信号７ａとして出力するように構
成されている。 切換スイッチ８１，８２は圧力信号２ａおよび流量信号
３ａと模擬制御対象本体９が出力する模擬圧力信号９１
ａおよび模擬流量信号９２ａとを切換えて比較部７に入
力するようになっている。比較部７は模擬圧力信号９１
および模擬流量信−υ９２が入力された場合、再入力信
号の一方とこれに対応する目標信号６ａとの差を演算す
るようになっている。 この模擬圧力信号９１ば開閉操作信号２１により切換ら
れる切換スインチ２６によって模擬制御対象本体９の出
力９１ａとパターン発生器２４の出ノＪ２４ａ　との間
で切換えられる。模擬圧力信号９２は、開閉操作信号２
１により切換られる切換スイッチ２７によって模擬制御
対象本体９の出力９２ａとパターン発生器２５の出力２
５ａとの間で切換えられる。なお、パターン発生器２４
および２５には時間に対する圧力変化および流量変化の
パターンを予じめ格納しである。 模擬制御対象本体９ば、管路１ａ巾の水１と検出部２お
よび３と弁４とからなる系の弁４に後述する操作信号１
３ａが入力されたりした場合に外乱発生器１０から出力
される外乱信号１０ａを用いて系が行う動作と同じ動作
を模擬的に行って、圧力信号２ａに等しい模擬圧力信号
９１ａを出力し、流量信号３ａに等しい模擬流量信号９
２ａを出力するように構成されている。Ｉ３は制御偏差
信号７ａについてＰＩＤ演算等の所定の演算を行ってそ
の結果に応じた操作信号１３ａを出力する制御部で、操
作信号１３ａは切換スイッチ８５を介して模擬制御対象
本体９に人力されるかまたは切換スイッチ８５．８４を
順次弁してダイヤフラム弁４に入力される。 １４はダイヤフラム弁４の開度を示す開度信号に基づい
て開度を表示する開度表示部、１５は開度信号に基づい
て開度保持信号を出力する開度保持信号発生器である。 次に動作を説明する。 まず、定常動作モードにおいては、切換スイッチ８１〜
８５は図示した実線位置に接続されている。 その結果、圧力検出部２および流量検出部３でそれぞれ
検出された圧力および流量を表わす圧力信号２ａおよび
流量信号３ａば切換スイッチ８１および８２を介して比
較部７と表示部１６に送られる。表示部１６では管路１
ａを流れる水の圧力と流量がデジタル表示される。 一方、比較部７では、圧力信号２ａおよび流量信号３ａ
が目標値設定部６から出力される圧力目標信号および流
量目標信号（両者を総称して目標信号６ａとして表わし
である）と比較され、その差がそれぞれ圧力および流量
の制御偏差信号７ａとして出力される。評価部１７では
制御偏差信号７ａに基づいて系の安定度を評価して評価
信号１７ａとして出力し、制御部１３は制御偏差信号７
ａを用いてＰＩＤ演算などの所定の演算を行ってその結
果に応じた操作信号１３ａを出力する。この操作信号１
３ａは切換スイッチ８５および８４を介してダイヤフラ
ム弁４に送られ、ダイヤフラム弁の開度を調整する。そ
の結果、管路１ａを流れる水の圧力と流量は次第に目標
値に近づく。 ところで遮断弁２０を開閉したときの系の安定度を評価
しようとするときは、まず切換スイッチ８１〜８５を切
換えて破線位置に接続した上で開閉操作信号２１を外か
ら与える。これが開閉動作モードである。 いま、たとえば開閉操作信号２１として閉指令を与えた
とすると、遮断弁２０が閉じて管路１ａを流れる水が遮
断されるとともに、遮断弁２０に取り付けられている全
閉リミットスイッチ２２からの信号変化によりパターン
発生器２４におよび２５がそれぞれ予め格納しである圧
カバターン信号および流量パターン信号を発生するとと
もに、切換スイッチ２６および２７が破線の位置に接続
される。その結果パターン発生器２４および２５からの
圧カバターン信号２４ａおよび流量パターン信号２５ａ
が切換スイッチ２６および２７を介して模擬圧力信号９
１および模擬流量信号９２として切換スイッチ８１およ
び８２を介して比較部７および表示部Ｉ６に送られる。 圧カバターン信号および流量パターン信号は遮断弁２０
を閉じた直後の圧力と流量の変化を時間の経過とともに
表わすので、この信号を比較部７で目標信号６ａと比較
し、比較部７から出力される制御偏差信号７ａ（圧力お
よび流量とも）を評価部１７で評価することにより遮断
弁２０の遮断直後における系の安定度を評価することが
できる。 次に第２図を参照して本発明の他の実施例を説明する。 第２図は本発明の他の実施例の構成を示すブロック図で
あって、第１図と異なる点は、第２図のフィードバック
制御装置Ｃには、目標設定部６．比較部７．制御部１３
に加えるに、比較部３７と制御部３３とが設けられ、評
価部１７の出力１７ａが入力される関数発生部３１が制
御部１３に接続されていることである。また、第２図に
おいては試験装置Ｂから切替スイッチ８３．８５が除か
れている。 目標設定部６．比較部３７および制御部３３が通常の系
の制御に当たり、制御部３３の出力３３ａによって弁４
の開度が調節される。第２図において、比較部７と制御
部Ｉ３とは専ら制御機能の評価・試験に用いられる。こ
れら比較部７と比較部３７、制御部１３と制御部３３は
それぞれ互いに同等の機能を存するものである。 圧力検出部２の圧力信号２ａ、流量検出部３の流量３ａ
および目標信号６ａを入力とする比較部３７は、圧力信
号２ａまたは流量信号３ａと目標信号６ａとの差に応し
た制御偏差信号３７ａを出力する。この比較部３７は図
示していない機構によって、圧力目標信号を表す目標信
−Ｍ、６ａと圧力信号２ａとの差または流量目標信号を
表す目標信号６ａと流量信号３ａとの差を演算し、制御
偏差信号３７ａとして出力するよ・うに構成されている
。 ３３は制御偏差信号３７ａについてＰＩＤ演算等の所定
の演算を行って、その結果に応じた操作信号３３ａを出
力する制御部で、操作信η３３ａは切替スイッチ８４を
介して調節弁４に出力される。 上記の平常時の系の制御時においては、圧力信号２．３
、流量３ａおよび目標信号６ａが評価・試験用の比較部
７に入力され、比較部７における比較結果としての制御
偏差信号７ａが評価部１７に出力される。評価部１７が
制御偏差信号７ａに基づいて系制御の安定どを評価１−
て評価信号１７ａとし２て出力する。 評価・試験に際しては、圧力信号２ａおよび流量信号３
ａに替わって、模擬制御対象本体９からの模擬圧力信号
９２ａおよび模擬流量信号９３ａ、あるいはパターン発
生器２４．２５からの圧力バター　ン信号２４ａおよび
流量パターン信号２５ａが比較部７に入力され、比較部
７からの制御部差信”ｊ”７　ａに基づいて、評価部１
７において系制御の安定度が評価され、その結果が評価
信号１７．）として出力される。 評価信号１７ａは関数発生部３１に入力され、関数発生
部３１は評価信号１７ａに応じて制御部１３へ所定の演
算の係数を表す係数信”＋３１ａを発４１する。制御部
１３は制御部３３と同等の所定の制御のための演算をお
こなう。 第２図示の実施例においては、評価・試験時の結果みな
らず、平常時の系の制御時における制御の結果も評価さ
れ、評価結果が係数信号３１ａとして制御部１３に入力
される。制御部１３ば、この評価結果としての係数信号
を図外のメモリーに格納しておき、随時取り出して制御
部１３におりる所定の制御演算のパラメータ（例えばＰ
　Ｉ　Ｉ）パラメータ）の修正に供する。 また、メモリーに格納された係数信号によって修正され
たパラメータと修正前のパラメータとを表示部１６に同
時に表示して比較することにより、現在系の制御演算に
用いているパラメータの適否を知ることができる。 即ち、第２図示の実施例は、学習機能を有するものであ
る。なお、図示してはいないが、関数発生部３１と制御
部３３とを接続して、関数発生部３１の出力３１ａを直
接制御部３３に入力すれば、学習結果を直ちに系の制？
１１１に反映させることができる。 上記の各実施例では制御対象として管路を流れる水をと
り上げ、変化する物理量として水の圧力と流量に注目し
たが、本発明は水に限らず他の液体でも気体でもよいし
、物理量も圧力、流量のいずれか一方でもよいし、その
他の性状でもよい。 また遮断弁２０を閉じたときについて説明したが、開い
たときも同様に試験することができる。

【発明の効果】

以」二説明したように、本発明においては、切換スイッ
チを設りて模擬圧力信号または模擬流量信号とパターン
発生器からの出力とを切り換え、これら模擬信号に対応
する制御偏差信号を評価するようにしたたりの簡潔な構
成でフィードバック制御装置の非定常状態における特性
を定量的に評価できる。 さらに、評価結果を基に制御演算の修正されたパラメー
タが自動的に得られるよう６１こしたので、系の動作の
安定な制御がさらに容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるフィードバック制御装置の試験装
置の−・実施例のブロック図、第２図は回しく他の実施
例のブロック図である。 Ａ、Ｃ−−−ｍ−フイードバック制御装置、Ｂ−・−試
験装置、７．３７　　−比較部、１３．３３−−−−−
−制御部、１７−−−−評価部、２４．２５−−−パタ
ーン発生器、 ２６．２７　−−ｍ−切替スイッチ、３１−　　関数発
生部、７ａ、３７ａ−一制御偏差信号、１３ａ、３３ａ
　　−操作信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）流体の流れを遮断するための遮断手段と流体の物理
   量を調整する調整手段とを有する系を流れる流体の物理
   量を検出して物理量検出信号を出力する検出手段と、 前記物理量検出信号と物理量の目標値とに基づいて制御
   偏差信号を出力する比較部と、前記制御偏差信号に基づ
   いて前記調整手段を操作するための操作信号を出力する
   制御部とを有する制御手段と、 よりなるフィードバック制御装置の試験装置において、 流体の遮断時における流体の物理量の変化を模擬したパ
   ターン信号を発生するパターン信号発生手段と、 前記遮断手段の動作に応じて前記物理量検出信号を前記
   パターン信号に切り換える切替手段と、前記比較部の出
   力する制御偏差信号に基づいて前記系の動作の安定度を
   評価する評価手段と、を備えたことを特徴とするフィー
   ドバック制御装置の試験装置。 ２）前記操作信号を作成するための制御演算のパラメー
   タを修正する係数を前記評価手段の出力に基づいて演算
   する関数発生手段を備えたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載のフィードバック制御装置の試験装置
   。