JPH0410642B2 - - Google Patents
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- JPH0410642B2 JPH0410642B2 JP58038496A JP3849683A JPH0410642B2 JP H0410642 B2 JPH0410642 B2 JP H0410642B2 JP 58038496 A JP58038496 A JP 58038496A JP 3849683 A JP3849683 A JP 3849683A JP H0410642 B2 JPH0410642 B2 JP H0410642B2
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- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 28
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 27
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 27
- 238000004886 process control Methods 0.000 claims description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
- G05B11/32—Automatic controllers electric with inputs from more than one sensing element; with outputs to more than one correcting element
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、フイードバツク制御系とフイードフ
オワード制御系とを組合せて所要のプロセス量を
得るプロセス制御装置の改良に関する。
オワード制御系とを組合せて所要のプロセス量を
得るプロセス制御装置の改良に関する。
プロセス制御装置には、２種以上のプロセスを
混合して制御量を所定量に制御する混合制御系が
あり、具体的には熱量混合の温度制御系と成分混
合の成分制御系との２系に大別される。温度制御
系も成分制御系もその原理は同様なので、以下、
熱交換器による温度制御系についてその一例をあ
げて説明する。
混合して制御量を所定量に制御する混合制御系が
あり、具体的には熱量混合の温度制御系と成分混
合の成分制御系との２系に大別される。温度制御
系も成分制御系もその原理は同様なので、以下、
熱交換器による温度制御系についてその一例をあ
げて説明する。
第１図は従来における温度制御系としてのプロ
セス制御装置の構成図を示し、具体的にはプロセ
ス配管１に流れる原料流体Ｈを熱交換器２におい
て蒸気配管３で送られてくる蒸気熱により所定の
温度に加熱制御するものである。まず、熱交換器
２の入口側において原料流体Ｈの流量および温度
が流量検出器４および入口側温度検出器５によつ
て測定され、これら流量信号fiおよび入口側温度
信号Tiが予め設定された温度設定部６からの温度
設定信号Tsとともに係数演算部７に送られる。
この係数演算部７においてフイードフオワードの
静特性補償分Doが求められるが、まずそのフイ
ードフオワード係数ｋが求められる。すなわち ｋ＝k0×（Ts−Ti） ……(1) となり、k0は定数である。これより、熱量Doは、 Do＝ｋ×fi＝k0×（Ts−Ti）×fi ……(2) によつて求められる。この熱量Doとは測定した
現在の流量fiを温度Tiから設定温度Tsまで加熱す
るのに要する熱量を表わしている。
セス制御装置の構成図を示し、具体的にはプロセ
ス配管１に流れる原料流体Ｈを熱交換器２におい
て蒸気配管３で送られてくる蒸気熱により所定の
温度に加熱制御するものである。まず、熱交換器
２の入口側において原料流体Ｈの流量および温度
が流量検出器４および入口側温度検出器５によつ
て測定され、これら流量信号fiおよび入口側温度
信号Tiが予め設定された温度設定部６からの温度
設定信号Tsとともに係数演算部７に送られる。
この係数演算部７においてフイードフオワードの
静特性補償分Doが求められるが、まずそのフイ
ードフオワード係数ｋが求められる。すなわち ｋ＝k0×（Ts−Ti） ……(1) となり、k0は定数である。これより、熱量Doは、 Do＝ｋ×fi＝k0×（Ts−Ti）×fi ……(2) によつて求められる。この熱量Doとは測定した
現在の流量fiを温度Tiから設定温度Tsまで加熱す
るのに要する熱量を表わしている。
一方、熱交換器２の出口側において加熱された
原料流体Ｈの温度が出口側温度検出器８により測
定され、この出口側温度信号T- 0と温度設定部６
からの温度設定信号Tsの偏差が減算器９によつ
て求められ、その偏差信号が速度形温度調節計１
０に送られる。この速度形温度調節計１０は偏差
信号に基づいてPID演算を行ない、その速度形調
節出力信号ΔCoを出力する。そして、乗算部１１
において速度形調節出力信号ΔCoと前記係数演算
部７からの静特性補償分Doとの乗算が行なわれ、
その信号fi・ｋ・Coが加算部１２に送られる。こ
の加算部１２には、静特性補償分Doを差分演算
部１３により速度形信号に変換した信号ΔDoが入
力される。したがつて加算部１２からの出力は
ΔDo＋fi・ｋ・ΔCoとなり、この出力は次の速度
形−位置形演算部MVSにより位置形信号fi・ｋ・
（１＋Co）となり、加算部１４に送られる。ここ
で、Coはフイードバツク制御系の調節出力信号
〓ΔCoである。また前記係数演算部７からの静特
性補助分Doが不完全微分部１５により動特性補
償分すなわち fi・ｋ・（TP−TD）・Ｓ／１＋TD・Ｓ とした信号に変換されて加算部１４に送られる。
ここで、TPは操作信号MVpoにおける熱交換器
２の出口温度間の時定数、TDは外乱における熱
交換器２の出口温度間の時定数、Ｓはラプラス演
算子である。
原料流体Ｈの温度が出口側温度検出器８により測
定され、この出口側温度信号T- 0と温度設定部６
からの温度設定信号Tsの偏差が減算器９によつ
て求められ、その偏差信号が速度形温度調節計１
０に送られる。この速度形温度調節計１０は偏差
信号に基づいてPID演算を行ない、その速度形調
節出力信号ΔCoを出力する。そして、乗算部１１
において速度形調節出力信号ΔCoと前記係数演算
部７からの静特性補償分Doとの乗算が行なわれ、
その信号fi・ｋ・Coが加算部１２に送られる。こ
の加算部１２には、静特性補償分Doを差分演算
部１３により速度形信号に変換した信号ΔDoが入
力される。したがつて加算部１２からの出力は
ΔDo＋fi・ｋ・ΔCoとなり、この出力は次の速度
形−位置形演算部MVSにより位置形信号fi・ｋ・
（１＋Co）となり、加算部１４に送られる。ここ
で、Coはフイードバツク制御系の調節出力信号
〓ΔCoである。また前記係数演算部７からの静特
性補助分Doが不完全微分部１５により動特性補
償分すなわち fi・ｋ・（TP−TD）・Ｓ／１＋TD・Ｓ とした信号に変換されて加算部１４に送られる。
ここで、TPは操作信号MVpoにおける熱交換器
２の出口温度間の時定数、TDは外乱における熱
交換器２の出口温度間の時定数、Ｓはラプラス演
算子である。
しかして加算部１４から流量調節計１６へ操作
信号MVpoすなわち MVpo＝fi・ｋ｛（１＋Co）＋（TP−TD）・Ｓ／１＋TD・
Ｓ｝ ……(3) が送られる。そして、流量調節計１６はこの操作
信号MVpoを設定信号とし、この信号と流量検出
器１７から開平演算部１８を経由してきた蒸気流
量信号とを比較演算し、その調節出力信号を調節
弁１９に出力する。これにより熱交換器２への蒸
気流量が調節されて原料流体Ｈが所定の温度に加
熱される。
信号MVpoすなわち MVpo＝fi・ｋ｛（１＋Co）＋（TP−TD）・Ｓ／１＋TD・
Ｓ｝ ……(3) が送られる。そして、流量調節計１６はこの操作
信号MVpoを設定信号とし、この信号と流量検出
器１７から開平演算部１８を経由してきた蒸気流
量信号とを比較演算し、その調節出力信号を調節
弁１９に出力する。これにより熱交換器２への蒸
気流量が調節されて原料流体Ｈが所定の温度に加
熱される。
しかしながら、第(3)式から操作信号MVpoの静
特性分MVpoのみを取出してみると、 MVpo＝fi×ｋ×（１＋Co） ＝fi×k0×（Ts−Ti）×（１＋Co） ＝fi×k0×｛（Ts−Ti） ＋（Ts−Ti）×Co｝ ……(4) となる。第(4)式に表わされる如く（Ts−Ti）の
値が一定とみなせる場合は問題ないが、温度設定
値Tsを変化させる場合や原料流体の熱交換器入
口側温度Tiが時間的にランダムに変化する場合に
は（Ts−Ti）の値が大きく変化し問題が起こる。
すなわち、（Ts−Ti）はフイードバツク制御系の
調節出力信号Coに乗算されているので、（Ts−
Ti）の値の変化により温度調節計１０および流量
調節計１６の出力ゲインが変化してしまう。この
ため各制御系の制御を乱し、不安定で制御性が低
下した制御装置となつてしまう。
特性分MVpoのみを取出してみると、 MVpo＝fi×ｋ×（１＋Co） ＝fi×k0×（Ts−Ti）×（１＋Co） ＝fi×k0×｛（Ts−Ti） ＋（Ts−Ti）×Co｝ ……(4) となる。第(4)式に表わされる如く（Ts−Ti）の
値が一定とみなせる場合は問題ないが、温度設定
値Tsを変化させる場合や原料流体の熱交換器入
口側温度Tiが時間的にランダムに変化する場合に
は（Ts−Ti）の値が大きく変化し問題が起こる。
すなわち、（Ts−Ti）はフイードバツク制御系の
調節出力信号Coに乗算されているので、（Ts−
Ti）の値の変化により温度調節計１０および流量
調節計１６の出力ゲインが変化してしまう。この
ため各制御系の制御を乱し、不安定で制御性が低
下した制御装置となつてしまう。
本発明は上記実情に基づいてなされたもので、
熱交換器への原料流体の温度及びその設定温度が
時間的にランダムに変化しても安定したプロセス
制御ができるプロセス制御装置を提供することを
目的とする。
熱交換器への原料流体の温度及びその設定温度が
時間的にランダムに変化しても安定したプロセス
制御ができるプロセス制御装置を提供することを
目的とする。
本発明は、熱交換器に原料流体及び熱媒体を供
給して原料流体を加熱する際に、 熱交換器の入口側における原料流体の流量及び
温度をそれぞれ流量検出器、入口側温度検出器に
より検出するとともに熱交換器の出口側における
原料流体の温度を出口側温度検出器により検出
し、この入口側温度と設定温度との偏差を減算部
により求める。
給して原料流体を加熱する際に、 熱交換器の入口側における原料流体の流量及び
温度をそれぞれ流量検出器、入口側温度検出器に
より検出するとともに熱交換器の出口側における
原料流体の温度を出口側温度検出器により検出
し、この入口側温度と設定温度との偏差を減算部
により求める。
又、流量検出器の検出流量に対して所定の係数
及び減算部からの偏差を乗算してフイードフオワ
ード制御としての静特性補償分を静特性手段によ
り求め、この差分演算部により静特性補償分信号
を速度形信号とする。
及び減算部からの偏差を乗算してフイードフオワ
ード制御としての静特性補償分を静特性手段によ
り求め、この差分演算部により静特性補償分信号
を速度形信号とする。
一方、出口側温度検出器の検出出口側温度と設
定温度との偏差に基づいて第１の調節手段により
原料流体の出口側温度に対応する速度系の調節出
力信号を出力し、この調節出力信号に静特性手段
における流量と係数との乗算値を乗算する。
定温度との偏差に基づいて第１の調節手段により
原料流体の出口側温度に対応する速度系の調節出
力信号を出力し、この調節出力信号に静特性手段
における流量と係数との乗算値を乗算する。
この後に差分演算部からの速度形信号を加え、
この加算信号を速度−位置演算部により位置形の
操作信号に変換し、この操作信号に基づいて第２
の調節手段により熱交換器への熱媒体の供給量を
調節する。
この加算信号を速度−位置演算部により位置形の
操作信号に変換し、この操作信号に基づいて第２
の調節手段により熱交換器への熱媒体の供給量を
調節する。
以下、本発明の第１の実施例について第２図を
参照して説明する。なお、従来と同様に温度制御
系のプロセス制御装置について説明し、第１図と
同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略
する。第２図は本発明に係るプロセス制御装置の
構成図である。第２図に示す如くプロセス制御装
置には、熱交換器２へ供給される原料流体の流量
と予め設定された設定値との偏差を求める減算２
０が新たに設けられ、さらにフイードフオワード
制御系における静特性補償分を求めるために係数
部３０および乗部３１を持つた静特性手段３２が
設けられている。具体的に説明すると、減算部２
０は温度検出器５からの熱交換器入口側温度信号
Tiと温度設定器６からの温度設定信号Tsとの偏
差Ts−Tiを求めるものである。係数部３０は流
量検出器４からの流量信号fiに定数k0を乗算して
フイードバツク制御系の乗算部１１に送るもので
あり、乗算部３１は係数部３０からの信号に前記
減算部２０からの偏差信号Ts−Tiを乗算して静
特性補償分信号Doを求め、この信号Doを差分演
算部１３および操作演算手段としての不完全微分
部１５へ送るものである。ここで、第１の調節手
段は温度検出器８、減算部９および速度形温度調
節計１０から構成されるものであり、第２の調節
手段は流量調節計１６、流量検出器１７、開平演
算部１８および調節弁１９から構成されるもので
ある。
参照して説明する。なお、従来と同様に温度制御
系のプロセス制御装置について説明し、第１図と
同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略
する。第２図は本発明に係るプロセス制御装置の
構成図である。第２図に示す如くプロセス制御装
置には、熱交換器２へ供給される原料流体の流量
と予め設定された設定値との偏差を求める減算２
０が新たに設けられ、さらにフイードフオワード
制御系における静特性補償分を求めるために係数
部３０および乗部３１を持つた静特性手段３２が
設けられている。具体的に説明すると、減算部２
０は温度検出器５からの熱交換器入口側温度信号
Tiと温度設定器６からの温度設定信号Tsとの偏
差Ts−Tiを求めるものである。係数部３０は流
量検出器４からの流量信号fiに定数k0を乗算して
フイードバツク制御系の乗算部１１に送るもので
あり、乗算部３１は係数部３０からの信号に前記
減算部２０からの偏差信号Ts−Tiを乗算して静
特性補償分信号Doを求め、この信号Doを差分演
算部１３および操作演算手段としての不完全微分
部１５へ送るものである。ここで、第１の調節手
段は温度検出器８、減算部９および速度形温度調
節計１０から構成されるものであり、第２の調節
手段は流量調節計１６、流量検出器１７、開平演
算部１８および調節弁１９から構成されるもので
ある。
次に上記の如く構成された装置の動作について
説明する。プロセス配管１に原料流体Ｈが送られ
ることにより原料流体Ｈの流量および温度が流量
検出器４および入口側および出口側温度検出器
５，８により測定される。流量検出器４からの流
量信号fiは係数部３０へ、入口側温度検出器５か
らの熱交換器入口側温度信号Tiは減算部２０へ、
また出口側温度検出器８からの熱交換器出口側温
度信号T- 0は減算部９へ送られる。そして、減算
部２０は熱交換器入口側温度信号Tiと温度設定器
６からの温度設定信号Tsとの偏差を演算して求
め、その偏差信号Ts−Tiを乗算部３１へ出力す
る。
説明する。プロセス配管１に原料流体Ｈが送られ
ることにより原料流体Ｈの流量および温度が流量
検出器４および入口側および出口側温度検出器
５，８により測定される。流量検出器４からの流
量信号fiは係数部３０へ、入口側温度検出器５か
らの熱交換器入口側温度信号Tiは減算部２０へ、
また出口側温度検出器８からの熱交換器出口側温
度信号T- 0は減算部９へ送られる。そして、減算
部２０は熱交換器入口側温度信号Tiと温度設定器
６からの温度設定信号Tsとの偏差を演算して求
め、その偏差信号Ts−Tiを乗算部３１へ出力す
る。
そこでフイードフオワード制御系において次の
ような動作が行なわれる。係数部３０は流量検出
器４からの流量信号fiに定数k0を乗算し、その信
号fi・k0をフイードバツク制御系の乗算部１１お
よびフイードフオワード制御系の乗算部３１へ送
る。乗算部３１は係数部３０からの信号fi・k0に
減算部２０からの偏差信号Ts−Tiを乗算してフ
イードフオワード制御系における静特性補償分信
号Doを求め、この信号Doを差分演算部１３およ
び不完全微分部１５へ出力する。これにより差分
演算部１３は静特性補償分信号Doを速度形の信
号ΔDoに変換して加算部１２へ送る。また不完全
微分部１５は信号Doに（TP−TD）・Ｓ／（１＋
TD・Ｓ）を乗算してフイードフオワード制御系
における動特性補償分信号すなわち fi・k0・（Ts−Ti）×（TP−TD）・Ｓ／１＋TD・Ｓ を加算部１４へ送る。
ような動作が行なわれる。係数部３０は流量検出
器４からの流量信号fiに定数k0を乗算し、その信
号fi・k0をフイードバツク制御系の乗算部１１お
よびフイードフオワード制御系の乗算部３１へ送
る。乗算部３１は係数部３０からの信号fi・k0に
減算部２０からの偏差信号Ts−Tiを乗算してフ
イードフオワード制御系における静特性補償分信
号Doを求め、この信号Doを差分演算部１３およ
び不完全微分部１５へ出力する。これにより差分
演算部１３は静特性補償分信号Doを速度形の信
号ΔDoに変換して加算部１２へ送る。また不完全
微分部１５は信号Doに（TP−TD）・Ｓ／（１＋
TD・Ｓ）を乗算してフイードフオワード制御系
における動特性補償分信号すなわち fi・k0・（Ts−Ti）×（TP−TD）・Ｓ／１＋TD・Ｓ を加算部１４へ送る。
これと同時にフイードバツク制御系においては
次のような動作が行なわれる。減算部９により熱
交換器出口側温度信号T- 0と温度設定信号Tsとの
偏差が求められ、その偏差信号が速度形温度調節
計１０に送られる。速度形温度調節計１０は偏差
信号に基づいてPID演算を行ない、その速度形調
節出力信号ΔCoを出力する。この信号ΔCoは乗算
部１１により係数部３０からの信号fi・k0と乗算
されfi・k0・ΔCoとなつて加算部１２に送られ、
さらにこの加算部１２により差分演算部１３から
の信号ΔDoと加算されて速度形出力信号ΔDo＋
fi・k0・ΔCoとなり速度形−位置形演算部MVSに
送られる。速度形−位置形演算部MVSは速度形
出力信号を位置形信号MVoに変換する。すなわ
ち、 MVo＝〓ΔDo＋fi・k0.〓ΔCo ＝fi×k0・（Ts−Ti）＋fi・k0・Co ＝fi・k0・（Ts−Ti＋Co） ……(5) を加算部１４へ送る。
次のような動作が行なわれる。減算部９により熱
交換器出口側温度信号T- 0と温度設定信号Tsとの
偏差が求められ、その偏差信号が速度形温度調節
計１０に送られる。速度形温度調節計１０は偏差
信号に基づいてPID演算を行ない、その速度形調
節出力信号ΔCoを出力する。この信号ΔCoは乗算
部１１により係数部３０からの信号fi・k0と乗算
されfi・k0・ΔCoとなつて加算部１２に送られ、
さらにこの加算部１２により差分演算部１３から
の信号ΔDoと加算されて速度形出力信号ΔDo＋
fi・k0・ΔCoとなり速度形−位置形演算部MVSに
送られる。速度形−位置形演算部MVSは速度形
出力信号を位置形信号MVoに変換する。すなわ
ち、 MVo＝〓ΔDo＋fi・k0.〓ΔCo ＝fi×k0・（Ts−Ti）＋fi・k0・Co ＝fi・k0・（Ts−Ti＋Co） ……(5) を加算部１４へ送る。
しかして加算部１４から操作出力信号MVpo
MVpo＝fi・k0｛（Ts−Ti＋Co）
＋（Ts−Ti）（TP−TD）・Ｓ／１＋TD・Ｓ｝……(6
) が流量調節計１６へ送られる。これにより流量調
節計１６は操作出力信号MVpoを設定信号とし、
この信号MVpoと流量検出器１７から開平演算器
１８を経由してきた蒸気流量信号とを比較演算
し、その調節出力信号を調節弁１９へ出力する。
これによつて熱交換器２への蒸気流量が調節され
て原料流量Ｈが所定の温度に加熱制御される。
) が流量調節計１６へ送られる。これにより流量調
節計１６は操作出力信号MVpoを設定信号とし、
この信号MVpoと流量検出器１７から開平演算器
１８を経由してきた蒸気流量信号とを比較演算
し、その調節出力信号を調節弁１９へ出力する。
これによつて熱交換器２への蒸気流量が調節され
て原料流量Ｈが所定の温度に加熱制御される。
このように本装置においては、流量信号fiに定
数k0を乗算した信号fi・k0をフイードバツク制御
系の乗算部１１に送るとともに乗算部３１により
減算部２０からの偏差信号Ts−Tiと信号fi・k0と
を乗算して静特性補償分信号Doとし、この信号
Doを差分演算部１３および不完全微分部１５を
経由してフイードバツク制御系へ加えて操作信号
MVpoとするので、操作信号MVpoは第(6)式によ
りフイードバツク制御系で最適化した静特性補償
分fi・k0・（Ts−Ti＋Co）と動特性補償分fi・k0・
（Ts−Ti）（TP−TD）・Ｓ／１＋TD・Ｓとにより、（Ts
−Ti） の値に調節出力信号Coがかからず流量調節計１
６のゲイン（Ts−Ti）の変化により変動するこ
とはない。これにより各制御系が乱されることな
く安定したたプロセス量の制御が行なえる。
数k0を乗算した信号fi・k0をフイードバツク制御
系の乗算部１１に送るとともに乗算部３１により
減算部２０からの偏差信号Ts−Tiと信号fi・k0と
を乗算して静特性補償分信号Doとし、この信号
Doを差分演算部１３および不完全微分部１５を
経由してフイードバツク制御系へ加えて操作信号
MVpoとするので、操作信号MVpoは第(6)式によ
りフイードバツク制御系で最適化した静特性補償
分fi・k0・（Ts−Ti＋Co）と動特性補償分fi・k0・
（Ts−Ti）（TP−TD）・Ｓ／１＋TD・Ｓとにより、（Ts
−Ti） の値に調節出力信号Coがかからず流量調節計１
６のゲイン（Ts−Ti）の変化により変動するこ
とはない。これにより各制御系が乱されることな
く安定したたプロセス量の制御が行なえる。
また、速度形の演算を組合せているので、自動
−手動のバランスレス−バンプレス切換が簡単に
でき、さらにフイードフオワードモデルを静特性
補償分と動特性補償分とに分離しているので、動
特性補償分の出力側に制限要素を加えることによ
り動特性補償分に対して不感応帯域、上下限界制
限域およびその方向性を持たせることができ、プ
ロセスの特性および運用上の制約条件に合わせて
限界調整が行なえる。
−手動のバランスレス−バンプレス切換が簡単に
でき、さらにフイードフオワードモデルを静特性
補償分と動特性補償分とに分離しているので、動
特性補償分の出力側に制限要素を加えることによ
り動特性補償分に対して不感応帯域、上下限界制
限域およびその方向性を持たせることができ、プ
ロセスの特性および運用上の制約条件に合わせて
限界調整が行なえる。
次に本発明の第２の実施例について第３図を参
照して説明する。なお第２図と同一部分には同一
符号を付して詳しい説明は省略する。第３図は本
発明に係るプロセス制御装置の構成図である。第
３図に示すプロセス制御装置は、第２図に示す装
置と比較して操作演算手段が異なつており、除算
部４０および乗算部４１が新たに設けられてい
る。除算部４０はフイードフオワード制御系の乗
算部３２からの信号Doと速度形−位置形演算部
MVSからの信号MVoとの除算（MVo／Do）を求
めるものであり、乗算部４１はこの除算信号と不
完全微分部１５からの信号との乗算を行ない、そ
の信号を加算部１４に送るものである。
照して説明する。なお第２図と同一部分には同一
符号を付して詳しい説明は省略する。第３図は本
発明に係るプロセス制御装置の構成図である。第
３図に示すプロセス制御装置は、第２図に示す装
置と比較して操作演算手段が異なつており、除算
部４０および乗算部４１が新たに設けられてい
る。除算部４０はフイードフオワード制御系の乗
算部３２からの信号Doと速度形−位置形演算部
MVSからの信号MVoとの除算（MVo／Do）を求
めるものであり、乗算部４１はこの除算信号と不
完全微分部１５からの信号との乗算を行ない、そ
の信号を加算部１４に送るものである。
以下第３図に示す如く構成された本装置の動作
について説明する。上記第１の実施例と同様に、
原料流量Ｈの流量および温度が流量検出器４およ
び入口側および出口側温度検出器５，８により検
出される。そしてフイードフオワード制御系にお
いて減算部２０、係数部３０および乗算部３１に
より静特性補償分信号Doが求められ、フイード
バツク制御系において減算部９、温度調節計１
０、速度形−位置形演算部MVSおよびフイード
フオワード制御系からの信号などにより位置形出
力信号MVoが得られる。
について説明する。上記第１の実施例と同様に、
原料流量Ｈの流量および温度が流量検出器４およ
び入口側および出口側温度検出器５，８により検
出される。そしてフイードフオワード制御系にお
いて減算部２０、係数部３０および乗算部３１に
より静特性補償分信号Doが求められ、フイード
バツク制御系において減算部９、温度調節計１
０、速度形−位置形演算部MVSおよびフイード
フオワード制御系からの信号などにより位置形出
力信号MVoが得られる。
そこで除算部４０は乗算部３１からの静特性補
償分信号Doと速度形−位置形演算部MVSからの
位置形出力信号MVoとの除算を行なう。すなわ
ち除算（MVo／Do）は MVo／Do＝Ts−Ti＋Co／Ts−Ti ……(7) となり、これが乗算部４１へ送られる。乗算部４
１はこの除算信号と不完全微分部１５からの動特
性補償分信号との乗算を行なう。これにより加算
部部１４へは fi・k0・（Ts−Ti＋Co）（TP−TD）・Ｓ／１＋TD・
Ｓ なる信号が送られる。これにより加算部１４から
は操作出力信号MVpo MVpo＝fi・k0（Ts−Ti＋Co） ・｛１＋（TP−TD）・Ｓ／１＋TD・Ｓ｝ ……(8) が流量調節計１６へ送られ、この操作出力信号
MVpoを設定信号として上記第１の実施例と同様
に蒸気流量が調節されて、原料流体Ｈの温度が所
定温度に加熱される。
償分信号Doと速度形−位置形演算部MVSからの
位置形出力信号MVoとの除算を行なう。すなわ
ち除算（MVo／Do）は MVo／Do＝Ts−Ti＋Co／Ts−Ti ……(7) となり、これが乗算部４１へ送られる。乗算部４
１はこの除算信号と不完全微分部１５からの動特
性補償分信号との乗算を行なう。これにより加算
部部１４へは fi・k0・（Ts−Ti＋Co）（TP−TD）・Ｓ／１＋TD・
Ｓ なる信号が送られる。これにより加算部１４から
は操作出力信号MVpo MVpo＝fi・k0（Ts−Ti＋Co） ・｛１＋（TP−TD）・Ｓ／１＋TD・Ｓ｝ ……(8) が流量調節計１６へ送られ、この操作出力信号
MVpoを設定信号として上記第１の実施例と同様
に蒸気流量が調節されて、原料流体Ｈの温度が所
定温度に加熱される。
このように第３図に示す本装置においては、第
２図に示す装置に除算部４０および乗算部４１を
設けて位置形出力信号MVoを静特性補償分信号
Doで除算したものを不完全微分部１５からの信
号に乗算し、さらに位置形出力信号MVoを加算
して操作出力信号MVpoとするので、上記第１の
実施例と同様に（Ts−Ti）の値に調節出力信号
Coがかからずに（Ts−Ti）の変化により流量調
節計１６のゲインが変動することなく安定したプ
ロセス量の制御がが行なえる。特に第(8)式に示す
ように静特性補償分および動特性補償分はフイー
ドバク制御系の信号Coにより自動修正されるの
でフイードフオワード係数ｋ＝k0（Ts−Ti）は常
に最適化されている。
２図に示す装置に除算部４０および乗算部４１を
設けて位置形出力信号MVoを静特性補償分信号
Doで除算したものを不完全微分部１５からの信
号に乗算し、さらに位置形出力信号MVoを加算
して操作出力信号MVpoとするので、上記第１の
実施例と同様に（Ts−Ti）の値に調節出力信号
Coがかからずに（Ts−Ti）の変化により流量調
節計１６のゲインが変動することなく安定したプ
ロセス量の制御がが行なえる。特に第(8)式に示す
ように静特性補償分および動特性補償分はフイー
ドバク制御系の信号Coにより自動修正されるの
でフイードフオワード係数ｋ＝k0（Ts−Ti）は常
に最適化されている。
また上記第１の実施例と同様に自動−手動のバ
ランスレス−バンプレス切換が簡単にでき、さら
に動特性補償分に対して不感応帯域、上下限界制
限域および方向性を持たせることができ、プロセ
スの特性および運用上の制約条件に合わせて限界
調整が行なえる。
ランスレス−バンプレス切換が簡単にでき、さら
に動特性補償分に対して不感応帯域、上下限界制
限域および方向性を持たせることができ、プロセ
スの特性および運用上の制約条件に合わせて限界
調整が行なえる。
なお本発明は上記第１および第２の実施例に限
定されるものではない。上記第１の実施例におけ
る不完全微分部１５を除いてもよい。これにより
速度形−位置形演算部MVSからの信号が操作出
力信号MVpoとなり、この操作出力信号MVpoは MVpo＝fi・k0（Ts−Ti＋Co） ……(9) となる。したがつて、この操作出力信号MVpoは
静特性補償分のみとなり、上記第１および第２の
実施例と同様に（Ts−Ti）に調節出力信号Coが
かからず安定したプロセス量の制御が行なえる。
定されるものではない。上記第１の実施例におけ
る不完全微分部１５を除いてもよい。これにより
速度形−位置形演算部MVSからの信号が操作出
力信号MVpoとなり、この操作出力信号MVpoは MVpo＝fi・k0（Ts−Ti＋Co） ……(9) となる。したがつて、この操作出力信号MVpoは
静特性補償分のみとなり、上記第１および第２の
実施例と同様に（Ts−Ti）に調節出力信号Coが
かからず安定したプロセス量の制御が行なえる。
本発明によれば、熱交換器の入口側への原料流
体流量及び温度を検出するとともに熱交換器の出
口側の原料流体温度を検出して設定温度との偏差
を求め、入口側流量に対して所定の係数及などを
乗算して静特性補償分を求め、一方、原料流体の
出口側温度に対応する調節出力信号に基づく信号
に静特製補償分を加えて位置形の操作信号に変換
し、この操作信号に基づいて熱交換器への熱媒体
の供給量を調節するようにしたので、原料流体の
熱交換器入口側温度やその設定温度が時間的にラ
ンダムに変化してもフイードフオード制御系及び
フイードバツク制御系が乱されることなく安定し
た熱交換器への熱媒体量の制御ができるプロセス
制御装置を提供できる。
体流量及び温度を検出するとともに熱交換器の出
口側の原料流体温度を検出して設定温度との偏差
を求め、入口側流量に対して所定の係数及などを
乗算して静特性補償分を求め、一方、原料流体の
出口側温度に対応する調節出力信号に基づく信号
に静特製補償分を加えて位置形の操作信号に変換
し、この操作信号に基づいて熱交換器への熱媒体
の供給量を調節するようにしたので、原料流体の
熱交換器入口側温度やその設定温度が時間的にラ
ンダムに変化してもフイードフオード制御系及び
フイードバツク制御系が乱されることなく安定し
た熱交換器への熱媒体量の制御ができるプロセス
制御装置を提供できる。
第１図は従来における温度制御系のプロセス制
御装置の構成図、第２図は本発明に係るプロセス
制御装置の第１の実施例を示す構成図、第３図は
本装置における第２の実施例を示す構成図であ
る。 １…プロセス配管、２…熱交換器、３…蒸気配
管、４…流量検出器、５，８…入口側および出口
側温度検出器、６…温度設定部、９…減算部、１
０…速度形温度調節計、１１…乗算部、１２，１
４…加算部、１３…差分演算部、１５…不完全微
分部、１６…流量調節計、１７…流量検出器、１
８…開平演算部、１９…調節弁、２０…減算部、
３０…係数部、３１…乗算部、４０…除算部、４
１…乗算部、Ｈ…原料流体。
御装置の構成図、第２図は本発明に係るプロセス
制御装置の第１の実施例を示す構成図、第３図は
本装置における第２の実施例を示す構成図であ
る。 １…プロセス配管、２…熱交換器、３…蒸気配
管、４…流量検出器、５，８…入口側および出口
側温度検出器、６…温度設定部、９…減算部、１
０…速度形温度調節計、１１…乗算部、１２，１
４…加算部、１３…差分演算部、１５…不完全微
分部、１６…流量調節計、１７…流量検出器、１
８…開平演算部、１９…調節弁、２０…減算部、
３０…係数部、３１…乗算部、４０…除算部、４
１…乗算部、Ｈ…原料流体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 熱交換器に原料流体及び熱媒体を供給して前
記原料流体を加熱する際に、前記熱媒体の供給量
を制御して前記原料流体の加熱温度を設定温度に
制御するプロセス制御装置において、 前記熱交換器の入口側における前記原料流体の
流量を検出する流量検出器と、前記熱交換器の入
口側における前記原料流体の温度を検出する入口
側温度検出器と、前記熱交換器の出口側における
前記原料流体の温度を検出する出口側温度検出器
と、前記入口側温度検出器より検出された入口側
温度と前記設定温度との偏差を求める減算部と、
前記流量検出器により検出された流量に対して所
定の係数及び前記減算部からの偏差を乗算してフ
イードフオワード制御としての静特性補償分を求
める静特性手段と、この静特性手段からの静特性
補償分信号を速度形信号とする差分演算部と、前
記出口側温度検出器により検出された出口側温度
と前記設定温度との偏差に基づいて前記原料流体
の出口側温度に対応する速度形の調節出力信号を
出力する第１の調節手段と、この第１の調節手段
からの調節出力信号に前記静特性手段における流
量と係数との乗算値を乗算するフイードバツク制
御系の乗算部と、この乗算部の乗算信号に前記差
分演算部からの速度形信号を加える手段と、この
手段からの加算信号を位置形の信号に変換して操
作信号とする速度−位置演算部と、この速度−位
置演算部からの操作信号に基づいて前記熱交換器
への熱媒体の供給量を調節する第２の調節手段と
を具備したことを特徴とするプロセス制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3849683A JPS59163604A (ja) | 1983-03-09 | 1983-03-09 | プロセス制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3849683A JPS59163604A (ja) | 1983-03-09 | 1983-03-09 | プロセス制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59163604A JPS59163604A (ja) | 1984-09-14 |
| JPH0410642B2 true JPH0410642B2 (ja) | 1992-02-26 |
Family
ID=12526868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3849683A Granted JPS59163604A (ja) | 1983-03-09 | 1983-03-09 | プロセス制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59163604A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61103202A (ja) * | 1984-10-25 | 1986-05-21 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | フイ−ドフオワ−ド制御装置 |
| JP2825230B2 (ja) * | 1988-03-18 | 1998-11-18 | 株式会社東芝 | プロセス制御装置 |
| JP2642414B2 (ja) * | 1988-06-14 | 1997-08-20 | 株式会社東芝 | プロセス制御装置 |
| JPH10143256A (ja) * | 1996-11-12 | 1998-05-29 | Toshiba Corp | 混合型プロセス制御装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56136213A (en) * | 1980-03-29 | 1981-10-24 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Controlling method and apparatus for water cooling for steel material in rolling process |
| JPS5750501A (en) * | 1980-09-12 | 1982-03-25 | Toshiba Corp | Control device for evaporator |
-
1983
- 1983-03-09 JP JP3849683A patent/JPS59163604A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56136213A (en) * | 1980-03-29 | 1981-10-24 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Controlling method and apparatus for water cooling for steel material in rolling process |
| JPS5750501A (en) * | 1980-09-12 | 1982-03-25 | Toshiba Corp | Control device for evaporator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59163604A (ja) | 1984-09-14 |
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