JPH0637757B2

JPH0637757B2 - 抄紙プロセス制御装置

Info

Publication number: JPH0637757B2
Application number: JP60065967A
Authority: JP
Inventors: 真人山本
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1994-05-18
Anticipated expiration: 2009-05-18
Also published as: JPS61225391A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は坪量に基づいて種口流量を制御する抄紙プロセ
ス制御装置において、生産量の変更シーケンスに伴う種
口流量の変更制御の特性改善に関する。

＜従来技術＞第３図は抄紙気の全体構成図で、１は種箱、２は種口
弁、３は種口流量センサ、４はファンポンプ、５はスト
ックインレット、６はスライスリップ、７はワイヤーパ
ート、８はサクションボックス、９はスプレーパート、
10はドライヤ、11はカレンダ、12はリール、13はリール
に巻取られる製品となる紙、14は白水を集めるサイロで
ある。15は製品13を幅方向に走査してその坪量及び水分
率を測定する坪量センサで、例えばβ線坪量計と近赤外
線水分計とを組合せたもので実現される。16は制御装置
でありセンサ15よりの情報を処理して製品を幅方向の絶
乾プロフィルを計算し、設定プロィルとの偏差を演算し
種口弁２、スライスリップ６を操作するスライススクリ
ューや水分率を管理するドライヤ10に対して操作信号を
発信する。e_vは種口弁への操作信号、e_qは制御装置16に
与えられる種口流量センサ３の出力で種口流量Ｑに対応
する。

第４図は基本的な動作説明図で、横軸は紙幅ｌを、縦軸
は絶乾坪量BDを表わす。S₁，S₂，……S_nはスライススク
リュー群の対応位置を示す。E_pは坪量センサ15よりの情
報に基づいて計算で求められた１測定バッチの絶乾坪量
の測定プロフィル、はその平均値、S_pは希望する絶縁坪量の設定プロフィル
である。

とS_pとの偏差に基づく演算による操作信号e_vにより、種
口弁２の開度が操作され種口流量Ｑが制御される。

とS_pが一致した状態において測定プロフィルE_pと設定プ
ロフィルS_pとの偏差ε₁，ε₂，……ε_nに基づいてスラ
イススクリューの操作を介してスライススリップ６の開
度パターンが制御され、吐出紙料の変化で坪量のプロフ
ィルを変化させ、設定プロフィルに一致させる。

このような抄紙プロセス制御装置において、紙の生産量
変更（例えば抄速や坪量の変更）をする場合は、種口弁
２を操作してマスバランスを制御する。生産量(R)，抄
速(v)，坪量(BD)間の関係は、Ｒ＝ｖ×BD (1) で表わされ、種口流量ＱはＱ∞Ｒで表わされる。従って
生産量R₁のときの種口流量をQ₁としたとき、生産量をR₂
に上げたときの種口流量Q₂は、で表わされるので、(2)式のQ₂になるように種口弁２が
操作される。

種口弁２の操作は、定常状態においてとS_pが一致するように制御される自動制御の場合は、自
動制御部17の出力でその開度が操作され、生産量変更の
場合は、種口流量Ｑが新しい流量値に落着くまではシー
ケンス制御部18の出力に切替えて操作される。この理由
は自動制御により生産量変更を実施した場合は系のむだ
時間により新しい生産量に安定するまで極めて長時間を
要し、その間の製品が不良品となってしまうため、短時
間で新しい種口流量に変更させて自動制御に移行させる
シーケンス制御が必要とされる。

この種口流量の変更シーケンスは、単純に考えた場合、
定常の調節手段を導入して種口流量信号e_pを測定値と
し、新しい流量を設定値として調節手段の操作出力で種
口弁２を制御する系で実現可能と考えられるが、種口流
量センサ３に問題がある。

即ち種口弁を流れる紙料はバルブを含むスラリであり、
センサとしては管路に障害物の無い電磁流量計が一般に
用いられるが、スラリ液のため大きなノイズが重量しや
すく、このノイズを消すため大きな時定数を有する１次
遅れダンピングを介して検出される。従ってこの信号を
測定値として調節手段で種口弁開度を制御した場合整定
までに長時間を要することとなり、シーケンス制御の本
来の目的を達することができない。そこで通常は調節手
段によらず、流量変更のための設定信号を流量／弁開度
変更手段を介して直接種口弁２に与えて弁開度を新しい
流量値を与える開度に制御するオーブンループ方式がと
られる。

しかしながら種口弁は一般に高精度の操作を実行するた
め及びスラリ液を扱う必要上、電動式のポール弁が用い
られるが、その弁開度と流量の関係が第５図に示すよう
に非直線的であるため、設定信号の与え方が非直線的と
なり、流量変化の大きい領域ではオーブンループ方式に
よる設定を精度良く実現するのが困難である。

＜発明が解決しようとする問題点＞本発明の目的は、オープンループ方式による種口弁を弁
開度制御を実施しながら高精度に種口流量を管理するこ
とができる制御装置を提供することにある。

＜問題点を解決するための手段＞このような目的を達成する本発明は、生産量を変更する
シーケンス時に、流量変更設定信号（ｅ_ｓ）に基づいて
種口弁（２）を操作して種口流量を変更する抄紙プロセ
スにおいて、時間と共に増加又は減少する上記流量変更
設定信号を発生する設定手段（１８１）と、この設定手
段の出力を受けて上記種口弁の開度を操作する種口弁操
作手段（１８３）と、上記種口流量を測定する流量セン
サ（３）と、このセンサ出力信号により重畳するノイズ
を除去する時定数により、当該センサ出力信号を平滑す
る第１フィルタ手段（１８４）と、この第１フィルタ手
段と同一の時定数を有し、上記流量変更設定信号を平滑
する第２フィルタ手段（１８５）と、これら第１並びに
第２フィルタ手段の出力の差（Δｑ）を、上記種口弁操
作手段の流量変更設定信号に加算すると共に、この出力
の差（Δｑ）に基づいて前記種口弁操作手段の利得を補
正する補正手段（１８６）とを具備することを特徴とし
ている。

＜作用＞種口弁の操作によって流量が設定信号どうりに変化して
いる場合は同一時定数の第１，第２フィルタ手段の出力
は等しく差はゼロであるが、流量が設定信号とずれると
両フィルタ手段の出力に差を生じ、この差が補正信号と
して種口弁操作手段の入力に加算されて補正操作が実行
され、種口流量が設定信号に追従するように制御され
る。

＜実施例＞第１図は本発明の主要部であるシーセンス制御部の構成
図、第２図はその動作説明図である。シーケンス制御部
18において、180 はシーケンス制御手段で、生産量の変
更指令E_cを受けて設定手段181 を駆動し、現在の種口流
量Q₁より生産量変更後に要求される種口流量Q₂に時間と
共に増加又は減少する流量変更設定信号e_sを発生させる
と共にスイッチ手段182 を駆動し、種口弁操作手段183
の入力信号を自動制御部17の操作出力e_aより流量変更設
定信号e_sに切替える。e_vは種口弁操作手段183の出力を
示す。184は種口流量センサ３の出力e_qを平滑する第１
フィルタ手段、e_q′はその出力、185は設定手段181の出
力e_sを平滑する第２フィルタ手段、e_s′はその出力を示
し、両フィルタ手段184，185はその時定数が同一に選定
されている。即ち流量センサの出力e_qの重量ノイズが充
分除去可能な第１フィルタ手段の時定数に第２フィルタ
手段の時定数を合せるように構成されている。

186は補正手段であり、第１，第２フィルタ手段の出力e
_q′，e_s′の差を演算する減算手段187この減算手段の出
力Δ_qを流量変更設定信号e_sに加算する加算手段188及び
Δ_qに基づいて種口弁操作手段183の利得を補正する演算
手段189よりなり、加算手段188の出力（e_s＋Δ_p）がス
イッチ手段182を介して種口弁操作手段183の入力に供給
される。

190は切替判断手段で、第１フィルタ手段の出力e_q′と
流量変更設定信号e_sの差が一定値以内に接近した時点で
切替判断信号e_bを発生する。この信号を受けてシーケン
ス制御手段180はスイッチ手段182を駆動して自動制御に
切替える。

第２図は動作説明図であり、時刻t₀〜t₅の期間に流量変
更設定値e_sをQ₁からQ₂に３段ステップで変更した場合で
ある。第２フィルタ手段185の出力e_s′は実線で示すよ
うに、e_sに対して１次遅れて追従する。これに対して一
点鎖線で示すe_q′は、種口流量Ｑがe_sに一致して変化し
ている場合はe_s′と同じ応答をするが、一致していない
場合は図示のごとくe_s′とずれた信号となる。e_s′と
e_q′の差Δ_qは加算手段188によりe_sに加算されるので、
種口弁操作手段183への入力は点線で示す（e_s＋Δ_q）と
なり、189よりの補正信号で利得が補正される結果、操
作信号e_vは２点鎖線で示すように変化する。この補正が
連続的に行われることにより、e_q′はe_s′と一致するよ
うに操作される。図では時刻t₅にe_s′はe_q′が一致して
いる様子を示す。

次に切替判断手段190は、流量変更信号e_sと第１フィル
タ手段e_q′の差ΔPを監視しΔPが一定値以下に達した時
に流量変更操作が適正に完了したと判断し、信号e_bをシ
ーケンス制御手段180に発信し、切替手段182を切替えて
自動制御に移行させる。監視結果、ΔPの値が異常に大
きいと、又は一定時間以上一定値以内に収まらない場合
は異常信号e_mをシーケンス制御手段180に発信し、警報
又は異常処理シーケンスを実行する。

尚判断のタイミングは第２図のこどくt₃以後のe_s値を一
定にする場合はt₃の時点で実行してもよいし、自動制御
への切替のタイミングの判断方法としてe_sに代えてe_s′
を基準としてe_q′を監視するようにしてもよい。その場
合のe_s′は、e_sのステップ幅をｑ，ステップの持続時間
をΔT，フィルタの時定数をτとしたとき、t₀よりΔT後
の上e_s1′は、 t₂時点での値e_s2′は、同様にt₃時点での値e_s3′は、となり、この値e_s3′とe_q′との比較で差ΔPが一定範囲
(±α)ならば流量変更が適正に完了したと判断してもよ
い。

以上説明したシーケンス制御部の各手段は、ハードウェ
アで実現することも可能であるが、コンピュータを用い
たソフトウェア的機能により実現することも容易であ
る。流量変更設定信号e_sはコンピュータ手段を用いた場
合は実施例のごとくステップ状に上昇又は下降する信号
となるが、アナログ手段で実現した場合は連続的な上
昇，下降直線又は曲線で実現することも可能である。

＜効果＞以上説明したように、本発明によれば種口流量センサ出
力に充分なダンピングを施した信号を用いながら、種口
弁の開度制御をオープンループ方式で高精度に管理し、
生産量変更に伴う種口流量変更のシーケンスを短時間で
完了して自動制御に移行させることができ、不良製品の
発生を最小限に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシーケンス制御部の構
成図、第２図はその動作説明図、第３図は抄紙プロセス
制御装置の全体構成図、第４図はその動作説明図、第５
図は種口弁の開度と流量の特性曲線図である。１……種箱、２……種口弁、３……種口流量センサ、17
……自動制御部、18……シーケンス制御部、180……シ
ーケンス制御装置、181……設定手段、182……切替手
段、183……種口弁操作手段、184……第１フィルタ手
段、185……第２フィルタ手段、186……補正手段、190
……切替判断手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生産量を変更するシーケンス時に、流量変
更設定信号（ｅ_s）に基づいて種口弁（２）を操作して
種口流量を変更する抄紙プロセスにおいて、時間と共に増加又は減少する上記流量変更設定信号を発
生する設定手段（１８１）と、この設定手段の出力を受けて上記種口弁の開度を操作す
る種口弁操作手段（１８３）と、上記種口流量を測定する流量センサ（３）と、このセンサ出力信号に重畳するノイズを除去する時定数
により、当該センサ出力信号を平滑する第１フィルタ手
段（１８４）と、この第１フィルタ手段と同一の時定数を有し、上記流量
変更設定信号を平滑する第２フィルタ手段（１８５）
と、これら第１並びに第２フィルタ手段の出力の差（Δｑ）
を、上記種口弁操作手段の流量変更設定信号に加算する
と共に、この出力の差（Δｑ）に基づいて前記種口弁操
作手段の利得を補正する補正手段（１８６）と、を具備することを特徴とする抄紙プロセス制御装置。