JPH027111A - プロセス制御監視装置 - 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、プラント等の制御対象の制御監視を行なうプ
ロセス制御監視装置の改良に関する。

（従来の技術） 第３図は蒸溜塔の塔底レベル制御系の構成図であって、
この蒸溜塔は原料例えば原油を沸点の違いからＬＰＧや
重油等に分離するものである。

蒸溜塔本体１にはりボイラー２が連結されている。

このリボイラー２にはスチームライン３が内設されると
ともにこのスチームライン３に弁４が設けられている。

そして、蒸溜塔１には液位検出器５が接続されてこの液
位検出器５から出力される液位検出信号が塔底液位調節
器６に送られ、さらにこの塔底液位調節器６で求められ
た操作信号が弁４に送られるようになっている。

一方、蒸溜塔本体１の上部には塔頂低沸点ガスライン７
及び凝縮器８を介して凝縮液受液槽９が連結されている
。そして、この凝縮液受液槽９はポンプ１０．リフレッ
クスライン１１及び弁１２を介して蒸溜塔本体１に連結
されている。なお、ポンプ１０の流出側ラインは前記リ
フレックスライン１１と留出（低沸点成分）ライン１３
とに分岐されている。そして、留出（低沸点成分）ライ
ン１３には弁１４が設けられている。前記塔頂低沸点ガ
スライン７には圧力検出器１５が設けられ、この圧力検
出器１５から出力される圧力検出信号が圧力調節器１６
に送られるようになっている。

又、凝縮液受液槽９には液位検出器１８が設けられこの
液位検出器１８からの液位検出信号が受液槽液位調節器
１９に送られるようになっている。

そして、この受液槽液位調節器１９は弁１４に操作信号
を送るようになっている。さらに、蒸溜塔本体１の内部
上部には温度検出器２０が配置されこの温度検出器２０
から出力される温度検出信号が温度調節器２１に送られ
るようになっている。

そして、この温度調節器２１は操作信号を弁１２に送っ
て開閉制御するようになっている。なお、蒸溜塔本体１
の下部には缶出ライン２２が配設され、この缶出ライン
２２に弁２３が設けられて下流側の制御系によって開閉
制御されている。

このような構成であれば、例えば原油が蒸溜塔本体１内
に供給されるとこれと共にリボイラー２にも原油が供給
され、このリボイラー２において原油は加熱される。こ
の加熱によって原油の気化された一部は塔頂低沸点ガス
ライン７を通って凝縮器８に送られ、この凝縮器８で液
化されて凝縮液受液槽９に送られる。そして、この凝縮
液受液槽９に貯えられた凝縮液はポンプ１０によってリ
フラッグスライン１１及び留出ライン１３に送られる。

なお、この場合、リフラッグスライン１１に送られた凝
縮液は凝縮塔本体１内上部の温度を受ける温度調節器２
１により弁１２の開閉によって凝縮塔本体１内への供給
量が制御される。一方、留出ライン１３へ送られた凝縮
液は凝縮液受液槽９の液位を受ける受液槽液位調節器２
１により弁１２の開閉によってその流出量が制御される
。なお、この留出ライン１３から流出される凝縮液が例
えばＬＰＧとなる。又、圧力調節器１６によって弁１７
が開閉制御されてガスが送出されるようになっている。

ところで、液位調節器６はＤＤＣ（ダイレクトディジタ
ルコントローラ）を構成するもので、液位検出器５から
の液位検出信号を受けて目標液位と比較してその操作信
号を作成して弁４に送出している。しかるに、リボイラ
ー２に供給されるスチーム量は原料の気化量に応じた液
位変化によって制御される。ここで、スチーム量を変化
させた場合、この変化が蒸溜塔本体１の液位変化として
現われるのには相当長い時間がかかる。従って、液位調
節器６でＰＩＤ（比例積分微分）演算を行なう場合、こ
の液位調節器６はＩ動作を余り動作させずにＤ動作を大
きく働かせることが行われている。

ここで、蒸溜塔本体１の液位を制御するとともに監視す
る場合について第４図を参照して説明する。なお、同図
においてＡは蒸溜塔の塔底レベル制御系を示している。

液位検出器５からの液位検出信号Ｙｏはサンプリングス
イッチ３０を通って１次遅れフィルタ回路３１に送られ
、この１次遅れフィルタ回路３１で平滑されてサンプリ
ングスイッチ３２を通って液位調節器６及び監視表示装
置３３に送られる。なお、１次遅れフィルタ回路３１と
液位調節器６との間には別経路でサンプリングスイッチ
３４が接続されて、１次遅れフィルタ回路３１の出力が
補助制御量として液位調節器６の付加制御部に送られて
いる。なお、この付加制御部は制御量による各種切換や
制限或いは操作量保持、パラメータのプログラム的真化
を行なう機能を持ったものである。又、監視表示装置３
３は１次遅れフィルタ回路３１で平滑された液位検出信
号ｙ２を受けて蒸溜塔本体１の液位をＣＲＴ画面に表示
して監視し、かつ最適化によって求められた液位目標信
号ｍｏをサンプリングスイッチ３５を通して液位調節器
６に送出している。しかるに、液位調節器６は液位検出
信号ｙ２及び目標液位信号ｍＯを受けて蒸溜塔本体１の
液位が目標液位となるような操作信号ｋ。を演算し求め
て送出する。この操作信号ｋｏはサンプリングスイッチ
３６を通って０次ホールド部３７で階段状の連続信号に
１に変換されて弁４に送られる。

ところで、１次遅れフィルタ回路３１は液位検出信号ｙ
ｏの高周波ノイズを除去する目的で接続されているもの
で、その時定数は小さく設定されている。ところが、上
記した如く無駄時間や時定数の大きいプロセス制御対象
に対して液位調節器６は微分動作を大きく働かせる必要
がある。しかし、この場合、液位検出信号Ｙｏの微小変
動をも大きく増幅させてしまい、結果として操作信号ｋ
ｏも大きく変動する。すなわち、第５図は１次遅れフィ
ルタ回路３１に入力する前の液位検出信号ｙ、の波形図
であり、第６図は１次遅れフィルタ回路３１で平滑され
た液位検出信号ｙ２の波形図を示している。同図から分
るように１次遅れフィルタ回路３１で平滑された液位検
出信号ｙ２には液位に応じた変動の上に周期の小さい変
動が乗っており、このような信号ｙ２に対して微分動作
を大きくすると操作信号ｋｏの変動が大きくなることが
わかる。しかるに、液位検出信号）／１に乗っている周
期の小さな変動を少なくするために１次遅れフィルタ回
路３１の時定数を大きくすればよいと考えるが、この時
定数を大きくすると１次遅れフィルタ回路３１から出力
される液位検出信号ｙ２が入力する液位検出信号ｙ１に
対してその遅れが大きくなってしまう。このように液位
検出信号ｙ２の遅れが大きくなると、監視表示装置３３
で蒸溜塔本体１の液位を監視表示していても実時間で液
位を監視表示することができなくなるという問題が生じ
る。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように液位検出信号の高周波ノイズを無くそうと
して１次遅れフィルタ回路３１の時定数を大きくすると
実時間での監視表示ができず、逆に時定数を小さくする
と高周波ノイズを少なくすることができない。

そこで本発明は、無駄時間や時定数の大きいプロセス制
御対象に対して実時間で監視表示ができるとともに微分
動作を大きくして制御することができるプロセス制御監
視装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、無駄時間や時定数の大きいプロセス制御対象
からの制御量をＰＩＤ演算部等へ送りこのＰＩＤ演算部
から操作信号を制御対象に送るとともにプロセス制御対
象からの制御量を監視表示装置等に送ってプロセス制御
対象を監視するプロセス制御監視装置において、ＰＩＤ
演算部等へ制御量を送るラインにフィルタ時定数の大き
い第１フィルタ回路を設けるとともに監視表示装置へ制
御量を送るラインにフィルタ時定数の小さい第２フィル
タ回路を設けて上記目的を達成しようとするプロセス制
御監視装置である。

（作用） このような手段を備えたことにより、ＰＩＤ演算部等へ
送られる制御量はフィルタ時定数の大きい第１フィルタ
回路を通って高周波ノイズが少なくなり、又監視表示装
置等へ送られる制御量はフィルタ時定数の小さい第２フ
ィルタ回路を通って遅れが少ない。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について第１図に示す蒸溜塔の
塔底レベル制御系に適用した場合について図面を参照し
て説明する。なお、第３図及びＴＳ４図と同一部分には
同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

第１図はプロセス制御監視装置の構成図である。

液位検出器５にはサンプリングスイッチ４０を介して第
２の１次遅れフィルタ回路４１が接続されている。なお
、１次遅れフィルタ回路３１を第１の１次遅れフィルタ
回路３１とする。この１次遅れフィルタ回路４１は時定
数が大きく設定されたもので、その平滑出力はサンプリ
ングスイッチ３２を通して液位調節器６に送出されてい
る。

このような構成であれば、液位検出器５から出力された
制御量としての液位検出信号ｙｏはスイッチングスイッ
チ３０を通って第１の１次フィルタ回路３１に送られる
とともにスイッチングスイッチ４０を通って第２の１次
フィルタ回路４１に送られる。第１の１次フィルタ回路
３］は上記の如く小さな時定数が設定されているので、
その平滑出力ｙ２は第６図と同一となる。一方、第２の
１次遅れフィルタ回路４１は大きな時定数が設定されて
いるので、その平滑出力ｙ３は第２図に示すように蒸溜
塔本体１の液位変動に応じた波形に乗る高周波ノイズが
除去されたものとなる。しかるに、液位調節器６はこの
１次遅れフィルタ回路４１の平滑出力と監視表示装置３
３からの目標液位信号ｍ。とを受けてＰＩＤ演算を実行
する。この場合、液位調節器６は時定数の大きな微分動
作を実行することになる。一方、監視表示装置３３は第
１の１次遅れフィルタ回路３１からの平滑出力ｙ２を受
けて蒸溜塔本体１の液位を監視するとともに表示する。

この場合、１次遅れフィルタ回路３１からのゴＬ滑出力
ｙ２は液位検出信号Ｙｏに対して遅れがはんんど無いの
で、監視表示装置３３は実時間の液位を監視及び表示す
る。

このように上記一実施例においては、液位調節器６へ液
位検出信号を送るラインにフィルタ時定数の大きい第２
の１次遅れフィルタ回路４１を設けるとともに監視表示
装置３３へ液位検出信号を送るラインにフィルタ時定数
の小さい第１の１次遅れフィルタ回路３１を設けたので
、液位調節器６へ高周波ノイズを除去した液位検出信号
を送ることができて液位調節器６では大きな時定数で微
分動作ができる。さらに、監視表示装置３３には遅れの
極めて少ない液位検出信号を送ることができるので監視
表示装置３３では実時間で蒸溜塔本体１の液位を監視表
示できる。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。例えば、液
位調節器６はＰＩＤ演算でなく！−ＰＤ制御の演算を実
行するものでもよい。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、無駄時間や時定数
の大きいプロセス制御対象に対して実時間で監視表示が
できるとともに微分動作を大きくして制御することがで
きるプロセス制御監視装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるプロセス制御監視装置の一実施
例を示す構成図、第２図は同装置の作用を説明するため
の図、第３図は蒸溜塔の塔底レベル制御系の構成図、第
４図乃至第６図は従来技術を説明するための図である。 １・・・蒸溜塔、４・・・弁、５・・・液位検出器、３
０゜３２．３４，３５，３６．４０・・・サンプリンズ
スイッチ、３１・・・１次遅れフィルタ回路、３３・・
・監視表示装置、３７・・・０次ホールド部、４１・・
・１次遅れフィルタ回路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 無駄時間や時定数の大きいプロセス制御対象からの制御
   量をＰＩＤ演算部等へ送りこのＰＩＤ演算部から操作信
   号を前記プロセス制御対象に送るとともに前記プロセス
   制御対象からの制御量を監視表示装置に送って前記プロ
   セス制御対象を監視するプロセス制御監視装置において
   、前記ＰＩＤ演算部等へ前記制御量を送るラインにフィ
   ルタ時定数の大きい第１フィルタ回路を設けるとともに
   前記監視表示装置へ前記制御量を送るラインにフィルタ
   時定数の小さい第２フィルタ回路を設けたことを特徴と
   するプロセス制御監視装置。