JPH0619556A - 計装制御装置 - Google Patents
計装制御装置Info
- Publication number
- JPH0619556A JPH0619556A JP17521492A JP17521492A JPH0619556A JP H0619556 A JPH0619556 A JP H0619556A JP 17521492 A JP17521492 A JP 17521492A JP 17521492 A JP17521492 A JP 17521492A JP H0619556 A JPH0619556 A JP H0619556A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】オンオフ制御によりバルブを動作させることに
より流路をながれる流体流量を制御する方式において、
バルブ開度検出器を具備せずにＰＩＤパラメータによる
チューニングを可能とする。 【構成】コントローラ１４内部に目標流量と流量計測値
との偏差からＰＩＤ演算により１サンプリングにおける
操作量を演算するバルブ操作量演算器４と前記操作量か
らバルブの開／閉指令出力時間を求めるバルブ動作時間
演算器５を具備し、バルブ開／閉指令をバルブ駆動装置
６に出力し、流量調節バルブを駆動する計装制御装置。 【効果】オンオフ制御によりバルブ開度を動作させる流
量制御方式において、バルブ開度検出器を具備しなくて
もＰＩＤによる流量制御チューニングを可能とした。
より流路をながれる流体流量を制御する方式において、
バルブ開度検出器を具備せずにＰＩＤパラメータによる
チューニングを可能とする。 【構成】コントローラ１４内部に目標流量と流量計測値
との偏差からＰＩＤ演算により１サンプリングにおける
操作量を演算するバルブ操作量演算器４と前記操作量か
らバルブの開／閉指令出力時間を求めるバルブ動作時間
演算器５を具備し、バルブ開／閉指令をバルブ駆動装置
６に出力し、流量調節バルブを駆動する計装制御装置。 【効果】オンオフ制御によりバルブ開度を動作させる流
量制御方式において、バルブ開度検出器を具備しなくて
もＰＩＤによる流量制御チューニングを可能とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流量調節用バルブに対
して開又は閉動作指令を出力することによりバルブ開度
が変化し、このバルブ開度の変化により流量を制御する
装置において、バルブ開度検出器を必要とせずにチュー
ニングの容易な安定した流量制御が出来る計装制御装置
に関する。
して開又は閉動作指令を出力することによりバルブ開度
が変化し、このバルブ開度の変化により流量を制御する
装置において、バルブ開度検出器を必要とせずにチュー
ニングの容易な安定した流量制御が出来る計装制御装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、流路を流れる流体を制御する方式
は １．図５に示すように、コントローラ１４にて目標流量
７と流量計測値３との偏差からバルブ開度演算器１５に
よってＰＩＤ演算を行い操作量１６を演算しバルブ駆動
装置１７に対して０−１００％（４−２０ｍＡ）の出力
をすることによってバルブ２を制御する。すなわち、バ
ルブに対して開度を絶対値で出力する位置型出力方式。
は １．図５に示すように、コントローラ１４にて目標流量
７と流量計測値３との偏差からバルブ開度演算器１５に
よってＰＩＤ演算を行い操作量１６を演算しバルブ駆動
装置１７に対して０−１００％（４−２０ｍＡ）の出力
をすることによってバルブ２を制御する。すなわち、バ
ルブに対して開度を絶対値で出力する位置型出力方式。
【０００３】２．図６に示すように、コントローラ１４
にて目標流量７と流量計測値３との偏差が不感帯からは
ずれているか否かを流量調節器２０によって判定し、開
指令１０又は閉指令９のデジタル信号をバルブ操作機６
に出力してバルブ２を駆動し、目標流量７と流量計測値
３との偏差が不感帯内に入るまで前記指令を出力する方
式。すなわち、オンオフ制御方式。
にて目標流量７と流量計測値３との偏差が不感帯からは
ずれているか否かを流量調節器２０によって判定し、開
指令１０又は閉指令９のデジタル信号をバルブ操作機６
に出力してバルブ２を駆動し、目標流量７と流量計測値
３との偏差が不感帯内に入るまで前記指令を出力する方
式。すなわち、オンオフ制御方式。
【０００４】３．図３に示すように前記１および２を組
み合わせた方式、すなわちコントローラ１４にて目標流
量７と流量計測値３との偏差からバルブ目標開度演算器
１１によってＰＩＤ演算により目標開度１９を求め、目
標開度１９と開度計測値１８との偏差が不感帯内からは
ずれているか否かをバルブ動作判定器１２によって判定
し、開１０又は閉９指令をバルブ駆動装置６に出力し、
バルブ２を駆動ることにより流量制御を行う制御方式。
図４はバルブ動作判定器６，流量調節器２０の判定方法
を示す。
み合わせた方式、すなわちコントローラ１４にて目標流
量７と流量計測値３との偏差からバルブ目標開度演算器
１１によってＰＩＤ演算により目標開度１９を求め、目
標開度１９と開度計測値１８との偏差が不感帯内からは
ずれているか否かをバルブ動作判定器１２によって判定
し、開１０又は閉９指令をバルブ駆動装置６に出力し、
バルブ２を駆動ることにより流量制御を行う制御方式。
図４はバルブ動作判定器６，流量調節器２０の判定方法
を示す。
【０００５】などがあり、例えば特開平1−237805号：
流量制御装置に示されている。
流量制御装置に示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の制御方式におい
て、図５に示す方式、すなわち目標流量７と流量計測値
３からバルブ開度演算器１５内でそれらの偏差からＰＩ
Ｄ演算によって目標開度を求め、そのまま操作量１６と
して４−２０ｍＡのアナログ信号をバルブ駆動機１７に
出力してバルブ２の開度を制御する場合、制御開始時に
はその時点での開度計測値をバルブ開度検出器１８から
計測し、操作量を現在開度にプリセットしないとバンプ
レスに制御を開始できない。
て、図５に示す方式、すなわち目標流量７と流量計測値
３からバルブ開度演算器１５内でそれらの偏差からＰＩ
Ｄ演算によって目標開度を求め、そのまま操作量１６と
して４−２０ｍＡのアナログ信号をバルブ駆動機１７に
出力してバルブ２の開度を制御する場合、制御開始時に
はその時点での開度計測値をバルブ開度検出器１８から
計測し、操作量を現在開度にプリセットしないとバンプ
レスに制御を開始できない。
【０００７】また、図６に示す方式は目標流量と流量計
測値との偏差が不感帯からはずれているとき開指令又は
閉指令のデジタル信号を出力する方式（オンオフ制御方
式）であり、バルブ開度検出器を必要としないがＰＩＤ
制御のような複数の制御パラメータによる調節ができ
ず、不感帯幅による調節のみが可能であり、制御安定性
が必ずしも良いとは言えない。
測値との偏差が不感帯からはずれているとき開指令又は
閉指令のデジタル信号を出力する方式（オンオフ制御方
式）であり、バルブ開度検出器を必要としないがＰＩＤ
制御のような複数の制御パラメータによる調節ができ
ず、不感帯幅による調節のみが可能であり、制御安定性
が必ずしも良いとは言えない。
【０００８】図３に示す方式は、図５と図６に示す方式
を組み合わせたものであり、ＰＩＤパラメータによりチ
ューニングの容易性を向上させた方式である。
を組み合わせたものであり、ＰＩＤパラメータによりチ
ューニングの容易性を向上させた方式である。
【０００９】ところで、これら流量制御を確実に実行さ
せるためには制御装置以外に流量検出器，バルブ開度検
出器が正常に動作しないと良好な制御性が得られないの
は言うまでもない。また制御装置の信頼性を向上させる
ためには、制御性を低下させずにこれら検出器を一つで
も減らすことによって、検出器の異常により制御ができ
なくなることを防ぐことが重要であり、このことは経済
性からも重要なことである。
せるためには制御装置以外に流量検出器，バルブ開度検
出器が正常に動作しないと良好な制御性が得られないの
は言うまでもない。また制御装置の信頼性を向上させる
ためには、制御性を低下させずにこれら検出器を一つで
も減らすことによって、検出器の異常により制御ができ
なくなることを防ぐことが重要であり、このことは経済
性からも重要なことである。
【００１０】本発明の目的は、バルブ駆動装置に対して
開又は閉信号を出力することにより流量調節用バルブを
動作させ、流量制御を行う制御装置に係り、ＰＩＤ制御
のチューニングの容易性を保ちつつ、これまでの流量検
出器とバルブ開度検出器の２つの検出器を必要とした流
量制御方式から、バルブ開度検出器が無くても良好な流
量制御が可能な計装制御装置を提供することにある。
開又は閉信号を出力することにより流量調節用バルブを
動作させ、流量制御を行う制御装置に係り、ＰＩＤ制御
のチューニングの容易性を保ちつつ、これまでの流量検
出器とバルブ開度検出器の２つの検出器を必要とした流
量制御方式から、バルブ開度検出器が無くても良好な流
量制御が可能な計装制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】流路を流れる流体流量を
計測する流量検出器と流量を変化させるためのバルブと
バルブ駆動装置（バルブ開度を位置型で出力するもので
なく、現在開度から開又は閉指令により動作するオンオ
フ制御に適したバルブ駆動装置）を具備し、流量検出器
からの流量信号をコントローラに入力する。コントロー
ラ内部では、目標流量と計測流量とからバルブ開度変化
量を演算するバルブ操作量演算器と、演算されたバルブ
開度変化量からバルブの開又は閉指令出力時間、すなわ
ちバルブ動作時間を演算するバルブ動作時間演算器を具
備し、バルブ動作時間演算器から前記バルブ駆動装置に
対して開又は閉信号を出力することにより解決する。
計測する流量検出器と流量を変化させるためのバルブと
バルブ駆動装置（バルブ開度を位置型で出力するもので
なく、現在開度から開又は閉指令により動作するオンオ
フ制御に適したバルブ駆動装置）を具備し、流量検出器
からの流量信号をコントローラに入力する。コントロー
ラ内部では、目標流量と計測流量とからバルブ開度変化
量を演算するバルブ操作量演算器と、演算されたバルブ
開度変化量からバルブの開又は閉指令出力時間、すなわ
ちバルブ動作時間を演算するバルブ動作時間演算器を具
備し、バルブ動作時間演算器から前記バルブ駆動装置に
対して開又は閉信号を出力することにより解決する。
【００１２】
【作用】コントローラ内のバルブ操作量演算器では、入
力された流量計測値と予め与えられた目標流量との偏差
を計算し、ＰＩＤ演算により１サンプリングの間に動作
させるバルブ開度操作量を演算する。次に、バルブ動作
時間演算器ではこのバルブ開度操作量から１サンプリン
グ時間の間に動作させることができるバルブ開度量をも
とに開又は閉指令を出力する時間幅を演算する。次に前
記バルブ動作時間演算器から、この指令出力時間幅をも
とに前記バルブ駆動装置に対して開又は閉指令を演算さ
れた時間の間だけ出力することによりバルブを動作させ
て流量制御を行う。
力された流量計測値と予め与えられた目標流量との偏差
を計算し、ＰＩＤ演算により１サンプリングの間に動作
させるバルブ開度操作量を演算する。次に、バルブ動作
時間演算器ではこのバルブ開度操作量から１サンプリン
グ時間の間に動作させることができるバルブ開度量をも
とに開又は閉指令を出力する時間幅を演算する。次に前
記バルブ動作時間演算器から、この指令出力時間幅をも
とに前記バルブ駆動装置に対して開又は閉指令を演算さ
れた時間の間だけ出力することによりバルブを動作させ
て流量制御を行う。
【００１３】
【実施例】図１に本発明の一実施例を示す。
【００１４】流路１をながれる流体の流量を流量計３に
より検出し流量計測値（ＰＶｆ）としてコントローラ１
４に入力する。
より検出し流量計測値（ＰＶｆ）としてコントローラ１
４に入力する。
【００１５】バルブ操作量演算器４では、前記流量計測
値３（ＰＶｆ）と目標流量７(SVf)とから以下のように
１サンプリング間に動作させるバルブの操作量を演算す
る。一般にＰＩＤ演算は数１である。
値３（ＰＶｆ）と目標流量７(SVf)とから以下のように
１サンプリング間に動作させるバルブの操作量を演算す
る。一般にＰＩＤ演算は数１である。
【００１６】 ＭＶ＝α〔ＫＰ＊ＥＮ＋１／ＴＩ＊∫ＥＮｄｔ＋ＫＤ＊ｄＥＮ／ｄｔ〕 …（数１） ここで ＭＶ：操作量 ＫＰ：比例ゲイン ＴＩ：積分時間 ＫＤ：微分時間 ＥＮ：偏差（ＰＶ−ＳＶ） ＰＶ：計測値（流量） ＳＶ：目標値（流量） α ：ループゲイン 数１から、差分方程式にすると数２になる。
【００１７】 ΔＭＶ＝α〔ＫＰ＊ΔＥＮ＋１／ＴＩ＊ＥＮ＋ＫＤ＊ΔΔＥＮ〕 …（数２） ここで ΔＥＮ＝ＥＮ（ｎ）−ＥＮ（ｎ−１） ΔΔＥＮ＝ΔＥＮ（ｎ）−ΔＥＮ（ｎ−１） 数１で得られるＭＶは操作量０−１００％（バルブ開
度）に相当する。
度）に相当する。
【００１８】数２で演算されたΔＭＶは前記バルブ操作
量演算器４が演算する値であり、１サンプリングの間に
バルブ開度を動作させる操作量である。
量演算器４が演算する値であり、１サンプリングの間に
バルブ開度を動作させる操作量である。
【００１９】さらに、バルブ動作時間演算器５は、バル
ブが０％から１００％まで動作する時間をＴｂとして、
バルブのバックラッシュ等を無視すればΔＭＶの操作量
に見合う動作時間Ｔを以下のように演算を行う。
ブが０％から１００％まで動作する時間をＴｂとして、
バルブのバックラッシュ等を無視すればΔＭＶの操作量
に見合う動作時間Ｔを以下のように演算を行う。
【００２０】 Ｔ＝Ｔｂ＊ΔＭＶ／１００ …（数３） 数３は、ΔＭＶが正のときはバルブの開指令１０の出力
時間であり、負のときは閉指令９の出力時間である。こ
の開又は閉指令がバルブ駆動装置６に出力され、バルブ
２が動作する。
時間であり、負のときは閉指令９の出力時間である。こ
の開又は閉指令がバルブ駆動装置６に出力され、バルブ
２が動作する。
【００２１】さらに、バルブ動作時間演算器５では微小
な操作量ΔＭＶに対するバルブ駆動装置６の動作回数頻
度を少なくするため、図２に示すような不感帯を設けて
いる。
な操作量ΔＭＶに対するバルブ駆動装置６の動作回数頻
度を少なくするため、図２に示すような不感帯を設けて
いる。
【００２２】又、開ループゲイン演算器１３はバルブ開
度が小さい範囲と大きい範囲とで、同じ開度変化に対す
る流量の変化が異なるため、流量からバルブ開度を予測
してループゲイン（数１，２におけるα）を変更するこ
とにより、常に開ループゲインを一定にして制御安定性
を向上させるものである。
度が小さい範囲と大きい範囲とで、同じ開度変化に対す
る流量の変化が異なるため、流量からバルブ開度を予測
してループゲイン（数１，２におけるα）を変更するこ
とにより、常に開ループゲインを一定にして制御安定性
を向上させるものである。
【００２３】以上のように、バルブ開度検出器を具備せ
ずにＰＩＤによる流量制御を実施することができる。
ずにＰＩＤによる流量制御を実施することができる。
【００２４】
【発明の効果】従来、流量調節用バルブに対して開又は
閉信号を出力することによってバルブ開度を操作するバ
ルブ駆動装置を使用して流量制御を行う場合、バルブ開
度検出器を具備していない場合は、目標流量と流量計測
値の偏差が不感帯に収まっているか否かだけによってバ
ルブを制御する方式が採用されていたが、本発明によれ
ば、流量の偏差によるＰＩＤ演算を採用してバルブ駆動
装置に対する開又は閉指令出力時間を得る事ができるた
め、バルブ開度検出器を必要とせずに流量制御の安定性
を飛躍的に向上させることができる。
閉信号を出力することによってバルブ開度を操作するバ
ルブ駆動装置を使用して流量制御を行う場合、バルブ開
度検出器を具備していない場合は、目標流量と流量計測
値の偏差が不感帯に収まっているか否かだけによってバ
ルブを制御する方式が採用されていたが、本発明によれ
ば、流量の偏差によるＰＩＤ演算を採用してバルブ駆動
装置に対する開又は閉指令出力時間を得る事ができるた
め、バルブ開度検出器を必要とせずに流量制御の安定性
を飛躍的に向上させることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す図である。
【図２】バルブ動作時間とΔＭＶとの関係を示す図であ
る。
る。
【図３】流量検出器とバルブ開度検出器を具備した従来
の制御方式を示す図である。
の制御方式を示す図である。
【図４】バルブ動作判定器１２において開又は閉指令を
判定する方式を示す図である。
判定する方式を示す図である。
【図５】バルブ駆動装置に対して０−１００％のアナロ
グ出力方式を採用した従来方式を示す図である。
グ出力方式を採用した従来方式を示す図である。
【図６】バルブ開度検出器を具備しない従来制御方式を
示す図である。
示す図である。
１…流路、２…バルブ、３…流量検出器、４…バルブ操
作量演算器、５…バルブ動作時間演算器、６…バルブ駆
動装置、７…目標流量、８…操作量、９…バルブ閉指
令、１０…バルブ開指令、１１…バルブ目標開度演算
器、１２…バルブ動作判定器、１３…開ループゲイン演
算器、１４…コントローラ、１５…バルブ開度演算器、
１６…操作量、１７…バルブ操作器、１８…バルブ開度
検出器、１９…目標開度、２０…流量調節器。
作量演算器、５…バルブ動作時間演算器、６…バルブ駆
動装置、７…目標流量、８…操作量、９…バルブ閉指
令、１０…バルブ開指令、１１…バルブ目標開度演算
器、１２…バルブ動作判定器、１３…開ループゲイン演
算器、１４…コントローラ、１５…バルブ開度演算器、
１６…操作量、１７…バルブ操作器、１８…バルブ開度
検出器、１９…目標開度、２０…流量調節器。
フロントページの続き (72)発明者 久野 亮一 茨城県日立市幸町三丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 渡辺 安夫 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内
Claims (1)
- 【請求項１】流路における流体の流量を調節するバルブ
（１）と、該流量を計測する流量計（２）とを備え、目
標流量に応じて流量を制御する計装制御装置において、 目標流量と流量計測値との偏差からＰＩＤ演算により１
サンプリング間のバルブ（１）の操作量を演算するバル
ブ目標開度演算器（３）と、 該操作量からバルブの開又は閉動作時間を演算するバル
ブ動作判定器（４）とバルブ動作判定手段（４）から出
力されるバルブの開又は閉指令にもとづきバルブを駆動
するバルブ駆動装置（５）とを備え、前記バルブ（１）
の開度計測値を必要とせずに流量ＰＩＤ制御を行うこと
を特徴とする計装制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17521492A JPH0619556A (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 計装制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17521492A JPH0619556A (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 計装制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0619556A true JPH0619556A (ja) | 1994-01-28 |
Family
ID=15992292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17521492A Pending JPH0619556A (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 計装制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0619556A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012124264A1 (ja) * | 2011-03-15 | 2012-09-20 | 株式会社 東芝 | 弁開度制御システム |
| WO2016199559A1 (ja) * | 2015-06-11 | 2016-12-15 | 株式会社ミクニ | バルブ制御装置及びバルブ制御方法 |
-
1992
- 1992-07-02 JP JP17521492A patent/JPH0619556A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012124264A1 (ja) * | 2011-03-15 | 2012-09-20 | 株式会社 東芝 | 弁開度制御システム |
| JP2012194650A (ja) * | 2011-03-15 | 2012-10-11 | Toshiba Corp | 弁開度制御システム |
| WO2016199559A1 (ja) * | 2015-06-11 | 2016-12-15 | 株式会社ミクニ | バルブ制御装置及びバルブ制御方法 |
| JP2017004309A (ja) * | 2015-06-11 | 2017-01-05 | 株式会社ミクニ | バルブ制御装置及びバルブ制御方法 |
| CN107533336A (zh) * | 2015-06-11 | 2018-01-02 | 株式会社三国 | 阀控制装置以及阀控制方法 |
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