JPH0231202A - プロセス制御装置 - 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） 本発明はプロセス制御装置に係り、特に非干渉制御系を
有する複数の基本制御系を備え、制御状況に応じて、こ
の非干渉制御を干渉制御に切替えて過渡時のオーバーシ
ュートを抑制するようにしたプロセス制御装置に関する
。

（従来の技術） 第５図はコイル焼鈍炉の従来の温度制御系を示している
。このコイル焼鈍炉は、焼鈍炉１内のコイル２を上部ヒ
ータ３と下部ヒータ４とて加熱焼鈍するものであり、こ
の焼鈍炉１内の上下部の２温度はそれぞれ熱電対５．６
で測定されるよう構成されている。

上部ヒータ３の基本制御系においては、上部温度目標値
ＳＶｔと、熱電対５で測定される上部温度信号ＰＶｔと
の温度偏差に基づき、コントローラ７を介してＰＩＤ演
算し、これにより調節信号ΔＭＶｔを求める。また、下
部温度目標値Ｓｖｂと、熱電対６で測定される下部温度
信号Ｐｖｂとの温度偏差に基づき、非干渉制御コントロ
ーラ１０を介して上部操作量の補正用の非干渉制御信号
ΔＭＶｂｔを求める。そして、この信号ΔＭＶｂｔと上
記調節信号ΔＭＶｔとを加算部１１で加算し、この加算
部１１からの出力信号を速度形→位置影信号変換器１３
により位置形信号ＭＶｔに変換し、この信号ＭＶｔを上
部ヒータ３の操作信号として出力する。

また、下部ヒータ４の基本制御系においては、下部温度
目標値Ｓｖｂと、熱電対６で測定される下部温度信号Ｐ
Ｖｂとの温度偏差に基づき、コントローラ８を介してＰ
ＩＤ演算し、これにより調節信号ΔＭＶｂを求める。ま
た、上部温度目標値ＳＶｔと、熱電対５で測定される上
部温度信号ＰＶｔとの温度偏差に基づき、非干渉制御コ
ントローラ９を介して下部操作量の補正用の非干渉制御
信号ΔＭＶｔｂを求める。そして、この信号ΔＭＶｔｂ
と上記調節信号ΔＭＶｂとを加算部１２で加算し、この
加算部１２からの出力信号を速度形−位置影信号変換器
１４により位置形信号ＭＶｂに変換し、この信号ＭＶｂ
を下部ヒータ４の操作信号として出力する。

（発明が解決しようとする課題） ところでこの種の従来の制御系において、第６図に示さ
れるように、上部温度目標値Ｓ　Ｖ　ｔ　＞　−定、し
かも温度偏差≧０の安定した状態時に、下部温度目標値
Ｓｖｂを上方に変更したとすると、コントローラ８は操
作信号ＭＶｂを上昇させるよう出力するとともに、非干
渉制御コントローラ１０は上部温度を補正するために操
作信号ＭＶｔを減少させるよう出力する。すなわち、下
部ヒータ４の操作信号ＭＶｂを上昇させると、焼鈍炉１
内の下部温度が上昇し、この温度上昇に伴って焼鈍炉１
内の上部温度が上昇する。これを制御量の干渉という。

そこで、上部ヒータ３の操作信号ＭＶｔを減少させ、焼
鈍炉１内の上部温度を減少させるよう構成されているわ
けである。

ここで、上部ヒータ３の操作信号ＭＶｔが限界に達して
いない間は、下部操作量上昇および上部操作量減少の非
干渉制御はうまく実行される。しかし、操作信号ＭＶｔ
が下限値の限界点に近づいたのちであって、しかも下部
操作量上昇の影響があるうちは、上部温度偏差が現れる
ので、これに基づいて上部温度コントローラ７が操作信
号ＭＶｔの下げ出力をするが、既に限界のため下げは実
行されず、また上部温度偏差が現れるので、非干渉制御
コントローラ９が下部制御系に対して非干渉用の操作信
号上げ補正出力をするので、下部操作量上昇は更に大き
くなり、これはまた上部制御系への影響を加速させるこ
とにもなってしまう。そして、これらの重畳により結果
的には上部、下部共に大きなオーバーシュートが発生し
てしまうという問題が生じる。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する
問題点を解消し、ある基本制御系の制御限界時に、過渡
的に生じるオーバーシュートの発生を抑制し、制御性を
向上させることができるようにしたプロセス制御装置を
提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、相互に干渉し合
う制御量を有する複数の基本制御系と、前記干渉を打ち
消すために前記複数の基本制御系間に設けられた非干渉
制御系とを備え、前記複数の基本制御系のうち少なくと
も一つの基本制御系の操作量には制限値が設けられてい
るプロセス制御装置において、前記制限値が設けられた
基本制御系の操作量が前記制限値に達したことを検出す
る検出手段と、この検出手段からの出力を受けて、前記
操作量が制限値に達した基本制御系に対する他の基本制
御系からの干渉をなくすための前記非干渉制御系を実質
的に停止させる手段とを備えたことを特徴とするもので
ある。

（作　用） 本発明によれば、ある基本制御系で例えば設定値の変更
などがあった場合には、この基本制御系では変更された
設定値に制御量を追従させるように動作し、この動作に
よる他の基本制御系への干渉をなくすために非干渉制御
系が動作し、その結果、他の基本制御系では干渉を打ち
消して安定した状態を維持するように操作量が変化する
。しかし、この操作量が制限値に達すると、安定した状
態が維持できなくなり、あたかも他の基本制御系で変動
が生じたと同様の状態が生じる。この変動をなくすべく
他の基本制御系で制御量を追従させようとしても、既に
操作量が制限値に達しているので不可能な状態になる。

そこで、制限値が設けられた基本制御系の操作量が制限
値に達したことを検出して、この検出結果に基づいて、
操作量が制限値に達した基本制御系に対する他の基本制
御系からの干渉をなくすための非干渉制御系を実質的に
停止させるようにしたものである。

（実施例） 以下、本発明によるプロセス制御装置の一実施例を第１
図乃至第４図を参照して説明する。なお、各図において
第５図に示した部分と同一部分には同一符号を付して示
している。

第１図はコイル焼鈍炉の温度制御系を示している。この
コイル焼鈍炉は、焼鈍炉１内のコイル２を上部ヒータ３
と下部ヒータ４とで加熱焼鈍するものであり、この焼鈍
炉１内の上下部の温度はそれぞれ熱電対５．６により測
定されるよう構成されている。ここで、上部ヒータ３と
下部ヒータ４とのそれぞれの温度制御系は、第５図に示
した従来のものと同じであるので、その説明を省略する
。

しかして本実施例によれば、上部ヒータ３の操作信号Ｍ
Ｖｔの上限または下限を検出する上下限検出器２１と、
この上下限検出器２１からの信号により切替わるととも
に、非干渉制御コントローラ９から加算部１２へ送られ
る非干渉制御信号ΔＭＶｔｂをオン、オフするスイッチ
２２とが設けられている。そして、このスイッチ２２に
は２つの接点が設けられ、一方の接点ａには上記非干渉
制御コントローラ９が接続され、他方の接点すには、上
部温度目標値ＳＶｔと熱電対５で測定される上部温度信
号ＰＶｔとの温度偏差に基づいて調節信号ΔＭＶｘを演
算出力する干渉コントローラ２３が接続されている。な
お、このとき非干渉制御コントローラ９と干渉コントロ
ーラ２３との温度偏差に対する調節信号の演算の極性は
逆になっている。

次に、第２図および第３図を参照して本実施例の作用を
説明する。

第２図は上部温度目標値５Ｖｔ＝一定、しかも温度偏差
≧０の安定した状態時に、下部温度目標値Ｓｖｂを上方
に変更した場合を示している。このときコントローラ８
は操作信号ＭＶｂを上昇させるよう出力するとともに、
非干渉制御コントローラ１０は上部温度を補正するため
に操作信号ＭＶｔを減少させるよう出力する。ここで、
上部ヒータ３の操作信号ＭＶｔが限界に達していない間
は、下部操作量上昇および上部操作量減少の非干渉制御
がうまく実行される。

しかし、従来のものでは、操作信号ＭＶｔが下限値の限
界点に近づいたのちであって、しかも下部操作量の影響
があるうちは、上部温度偏差が現れるので、これに基づ
いて上部温度コントローラ７が操作信号ＭＶｔの下げ出
力をするが、既に限界のため下げは実行されずそのまま
上部温度は上昇する。

しかして本実施例によれば、第３図に示されるように、
上部ヒータ３の操作信号ＭＶｔが下限値に近くなると（
同図ａ）、上下限検出器２１が作動して、スイッチ２２
の接点がａからｂに切替わり、非干渉制御コントローラ
９から加算部１２への非干渉制御信号ΔＭＶｔｂがオフ
される（同図ｂ）。また、スイッチ２２の接点すが閉じ
ることにより、干渉コントローラ２３から加算部１２へ
の調節信号ΔＭＶｘがオンされる（同図Ｃ）。ここで、
調節信号ΔＭＶｘの極性は、非干渉制御コントローラ９
からの非干渉制御信号ΔＭＶｔｂの極性と逆である。な
お、第３図す、ｃでは、速度形の信号を理解し易いよう
に位置形で表現している。

そして、上述のように、非干渉制御信号ΔＭＶｔｂがオ
フ（同図ｂ）されると、下部ヒータ４の操作量の上昇は
抑制され、しかも調節信号ΔＭＶｘがオン（同図Ｃ）さ
れると、下部ヒータ４の操作量は減少方向に補正される
。したがって、第２図からも明らかなように、操作信号
ＭＶｔが下限値の限界点に近づいたのちであっても、上
部温度制御のオーバーシュートおよび下部温度制御のオ
ーバーシュートを抑制することができ、結局は、コイル
焼鈍炉１内の製品の品質を向上させることができる。

第４図は他の実施例を示している。第１図に示したもの
と比較すると、スイッチ２２の接点すに接続されるべき
干渉コントローラ２３が設けられていない点で異なって
いる。これによれば、上下限検出器２１による制御限界
判定時に、スイッチ２２をオフにするだけであるが、非
干渉制御信号ΔＭＶｔｂを零にすることができるので、
制御性の悪化を大幅に改善することができる。

また他の実施例として、上下限検出器２１を上限または
下限のいずれか一方の検出器としてのみ構成し、制御の
方向性に合せて一方向にのみ本発明の機能を付加するよ
うにしてもプラントによっては十分な効果を発揮させる
ことができる。

さらに、以上に説明した実施例にあっては、本発明の機
能を一方の制御系にのみ適用しているが、本発明の機能
を相互の制御系にたすき状に組合わせて適用すれば、プ
ラントによっては更に制御特性の向上を達成することが
できる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明は、操作量に制
限値が設けられた基本制御系の操作量が制限値に達した
ことを検出する検出手段と、この検出手段からの出力を
受けて、操作量が制限値に達した基本制御系に対する他
の基本制御系からの干渉をなくすための非干渉制御系を
実質的に停止させる手段とを備えているので、操作量に
制限値が設けられた基本制御系の操作量が制限値に達し
たのちも、安定した状態を維持することができ、過渡時
のオーバーシュートを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプロセス制御装置の一実施例を示
すコイル焼鈍炉の温度制御ブロックフロー図、第２図お
よび第３図はそれぞれ本発明によるプロセス制御装置の
動作波形図、第４図は本発明によるプロセス制御装置の
他の実施例を示すコイル焼鈍炉の温度制御ブロックフロ
ー図、第５図は従来のコイル焼鈍炉の温度制御ブロック
フロー図、第６図は従来の動作波形図である。 １・・・焼鈍炉、２・・・コイル、３・・・上部ヒータ
、４・・・下部ヒータ、５．６・・・熱電対、７．８・
・・コントローラ、９．１ｏ・・・非干渉コントローラ
、２１・・・上下限検出器、２２・・・スイッチ、２３
・・・干渉コントローラ。 第１図 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、相互に干渉し合う制御量を制御する複数の基本制御
   系と、前記基本制御系間の干渉を打ち消すために前記複
   数の基本制御系間に設けられた非干渉制御系とを備え、
   前記複数の基本制御系のうち少なくとも一つの基本制御
   系の操作量には制限値が設けられているプロセス制御装
   置において、前記制限値が設けられた基本制御系の操作
   量が前記制限値に達したことを検出する検出手段と、こ
   の検出手段からの出力を受けて、前記制限値に操作量が
   達した基本制御系から他の基本制御系への干渉をなくす
   ための前記非干渉制御系を実質的に停止させる手段とを
   備えたことを特徴とするプロセス制御装置。 ２、前記他の基本制御系に対して前記停止させた非干渉
   制御系とは逆の制御方向へ作用する干渉制御系と、この
   干渉制御系を実質的に作動させる手段とを更に備えたこ
   とを特徴とする請求項１記載のプロセス制御装置。