JPH075929A - 調節弁制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】プロセスの変化量の大小を判定し、プロセス制
御量が大きい大弁の制御領域でも、プロセス変化量が小
さい場合には小弁の制御に切替えて、制御精度の高い調
節弁制御装置を提供する。 【構成】請求項１記載の調節弁制御装置８は、検出器２
のプロセス信号と制御目標値の偏差より弁操作信号を演
算する弁調節手段３と、弁操作信号よりプロセスの制御
量が大の時には大弁制御、小の場合は小弁制御とする制
御領域判定手段10と、プロセスの制御量が大きい場合で
プロセスの変化量が小さい場合には小弁制御とする制御
偏差判定手段11と、小弁の制御領域内を一定に保ち、設
定した制御領域を超えた場合は大弁制御に切替える小弁
制御領域判定手段12と、大弁制御に際して小弁６を中間
開度へ戻す中間開度設定手段13を備えた操作出力切替手
段９からなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は同一系統に大弁と小弁を
併設し、この大弁と小弁により広範囲のプロセス制御を
行う調節弁制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、大弁と小弁を同一系統に併設した
調節弁の制御装置については図５のブロック構成図に示
すように、調節弁制御装置１は、検出器２からのプロセ
ス信号と制御目標値（ＳＶ）より弁操作量を演算する弁
調節手段３と、この弁調節手段３の弁操作出力（ＭＶ）
の信号により大弁４の開度を調整する大弁操作手段５
と、前記弁調節手段３の弁操作出力（ＭＶ）の信号によ
り小弁６の開度を調整する小弁操作手段７とで構成され
ている。

【０００３】この調節弁制御装置１では、図６の制御領
域図に示すように大弁４と小弁６の制御領域について
は、小弁６は一点鎖線で示すように弁操作出力の０％よ
りＺ点までの信号の増減にて弁開度を０％より 100％ま
で変化させてプロセスの制御を行い、弁操作出力がＺ点
より 100％までの信号の増減では、弁開度を 100％に固
定して制御を行わない。

【０００４】また大弁４は、小弁６の逆の動作として実
線で示すように、弁操作出力の０％よりＺ点までの信号
の増減では、弁開度を０％に固定して制御を行わず、弁
操作出力のＺ点より 100％までの信号の増減にて、０％
より 100％に弁開度を変化させてプロセスの制御を行っ
ている。

【０００５】前記大弁４の制御は大弁操作手段５にて実
行されており、この大弁操作手段５は弁調節手段３から
の弁操作出力（ＭＶ）から、弁操作出力（ＭＶ）の大弁
４と小弁６を切替える出力Ｚを減算して、小弁６の制御
領域では大弁操作出力（ＭＶ_1n）が０％となるようにし
ている。

【０００６】また、弁調節手段３の弁操作出力（ＭＶ）
のＺ点より 100％までの信号の増減で、大弁４を０％よ
り 100％の弁開度に変化させる大弁操作出力（ＭＶ_1n）
とするため、弁操作出力（ＭＶ）より弁操作出力（Ｍ
Ｖ）の大弁４と小弁６を切替える出力Ｚを減算した信号
にゲインＫを乗算する回路構成としている。

【０００７】さらに、小弁６の制御は小弁操作手段７に
て実行されていて、この小弁操作手段７は弁調節手段３
の弁操作出力（ＭＶ）の０％よりＺ点までの信号の増減
で小弁を０％より 100％の弁開度に変化させる小弁操作
出力（ＭＶ_2n）とするために、弁操作出力（ＭＶ）にゲ
インＫを乗算すると共に、弁操作出力（ＭＶ）でＺ点以
上の信号が入力されても小弁操作出力（ＭＶ_2n）が 100
％出力となるように高値制限処理をする回路構成として
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
調節弁制御装置においては、プロセスの制御量にて大弁
と小弁を切替えているため、大弁の制御領域においては
プロセスの変化量の小さい変動が発生しても大弁におい
ては、その弁開度の変化によるプロセスの変化量は大き
くなる。従って、このために制御精度の高いプロセスの
制御が行えないという支障があった。

【０００９】本発明の目的とするところは、プロセスの
変化量の大小を判定し、プロセス制御量が大きい大弁の
制御領域でも、プロセス変化量が小さい場合には小弁の
制御に切替えて、制御精度の高い調節弁制御装置を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明に係る調節弁制御装置は、検出器か
らのプロセス信号と制御目標値の偏差より弁操作量を演
算する弁調節手段と、この弁調節手段の弁操作信号より
プロセスの制御量の大小を判定して制御量が大きい場合
は大弁制御とし、制御量が小さい場合には小弁制御とす
る制御領域判定手段を備える。

【００１１】さらに、プロセスの制御量が大きい場合に
おいて、プロセスの変化量の大小を判定して変化量の大
きい場合は大弁制御とし変化量の小さい場合には小弁制
御とする制御偏差判定手段と、小弁の制御領域を一定内
に保つと共に設定した制御領域を超えた場合には大弁制
御に切替える小弁制御領域判定手段と、大弁制御に際し
て小弁を中間開度へ戻す中間開度設定手段を備えた操作
出力切替手段とからなることを特徴とする。

【００１２】請求項２記載の調節弁制御装置は、前記請
求項１記載の操作出力切替手段に、小弁の制御応答性を
調節する小弁応答調整手段と、小弁の中間開度を分割設
定する中間開度分割設定手段を付加したことを特徴とす
る。

【００１３】

【作用】請求項１記載の発明は、弁調節手段にてプロセ
ス信号と制御目標値の偏差より弁操作信号を出力する。
この弁操作信号を入力した操作出力切替手段は、プロセ
スの制御量の大小を判定して制御量が大きい場合には大
弁制御とし、制御量が小さい場合は小弁制御とする。

【００１４】さらに、プロセスの制御量が大きい場合で
は、プロセスの変化量の大小を判定し、変化量の大きい
場合は大弁制御として小弁を中間開度に固定する。しか
し、変化量が小さい場合には大弁を固定して小弁制御と
し、小弁の制御領域を一定内に保つと共に、設定した小
弁の制御領域を超えた場合には、大弁制御へ切替えて小
弁を中間開度へ戻す。

【００１５】請求項２記載の発明では、上記請求項１記
載の発明に対して小弁の制御応答性の調節を可能とする
と共に、小弁の中間開度を分割設定可能として、切替に
際してプロセス変動の抑制を可能とする。

【００１６】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。なお、上記した従来技術と同じ構成部分については
同一符号を付して詳細な説明を省略する。また本発明を
構成する各制御手段は、一般に電子計算機により容易に
構築されるものである。

【００１７】第１実施例を図１のブロック構成図に示
す。調節弁制御装置８は、弁調節手段３と操作出力切替
手段９により構成されていて、この操作出力切替手段９
により大弁４と小弁６の制御切替えを行う。なお、図２
に操作出力切替手段９のブロック構成図を示す。

【００１８】すなわち、操作出力切替手段９において
は、弁調節手段３から入力した弁操作出力（ＭＶ）の信
号により、プロセスの制御量の大小を判定し、プロセス
の制御量が大きい場合は大弁制御を、またプロセスの制
御量が小さい場合には小弁制御とする制御切替えの制御
領域判定手段10と、プロセスの制御量が大きい場合にお
いてプロセスの変化量の大小を判定して、プロセスの変
化量の大きい場合は大弁制御に、プロセスの変化量の小
さい場合では小弁制御とする制御切替えの制御偏差判定
手段11を備える。

【００１９】また、小弁６の制御領域を一定内に保つと
共に、設定した制御領域を超えた場合には大弁４へ制御
を切替える小弁制御領域判定手段12と、小弁６を中間開
度へ戻す中間開度設定手段13、これ等の切替スイッチ1
4，15、および前記弁調節手段３の弁操作出力（ＭＶ）
の信号を小弁６の制御領域の小弁操作出力（ＭＶ_2n）へ
変換する信号変換手段16を設ける。

【００２０】さらに、弁調節手段３の弁操作出力（Ｍ
Ｖ）の偏差（ΔＭＶ）信号より小弁操作出力（ＭＶ_2n）
に変換する小弁操作出力手段17と、弁調節手段３の弁操
作出力（ＭＶ）の偏差（ΔＭＶ）信号を大弁操作出力
（ＭＶ_1n）に変換する大弁操作出力手段18により構成さ
れている。

【００２１】次に上記構成による作用について説明す
る。調節弁制御装置８においては、弁調節手段３にて検
出器２からのプロセス信号と、制御目標値（ＳＶ）との
偏差より弁操作量を演算し、弁操作出力（ＭＶ）の信号
を操作出力切替手段９に出力する。

【００２２】操作出力切替手段９では、プロセスの制御
量に対する大弁４と小弁６の切替えを弁特性より求まる
弁操作出力（ＭＶ）の大弁４と小弁６の切替え点（Ａ
％）を設定した制御領域判定手段10で、弁調節手段３か
らの弁操作出力（ＭＶ）の信号がＡ％以上か、Ａ％未満
かの判定を行う。

【００２３】弁調節手段３の弁操作出力（ＭＶ）の信号
がＡ％未満と判定された場合は、信号変換手段16にて弁
調節手段３の弁操作出力（ＭＶ）の信号にゲインＫを乗
算して小弁６の制御領域の小弁操作出力（ＭＶ_2n）へ変
換し、この信号が小弁操作出力手段17へ小弁操作出力
（ＭＶ_2n）として出力され、小弁操作出力手段17は、こ
の小弁操作出力（ＭＶ_2n）を小弁６に出力して小弁６を
制御する。

【００２４】また弁調節手段３の弁操作出力（ＭＶ）の
信号がＡ％以上の場合には、制御偏差判定手段11に信号
が出力され、弁特性より求まる弁操作出力（ＭＶ）の偏
差（ΔＭＶ）の大弁４と小弁６の切替え点（Ｂ％）を設
定した制御偏差判定手段11において、弁調節手段３の弁
操作出力（ＭＶ）の信号の偏差（ΔＭＶ）にてプロセス
の変化量に対する大弁４と小弁６の切替え判定を行う。

【００２５】弁操作出力（ＭＶ）の信号の偏差（ΔＭ
Ｖ）がＢ％以上の場合は大弁制御として、弁調節手段３
の弁操作出力（ＭＶ）の偏差（ΔＭＶ）信号が大弁操作
出力手段18へ出力され、大弁操作出力手段18にて前回の
大弁操作出力（ＭＶ_1n-1）に弁操作出力（ＭＶ）の偏差
（ΔＭＶ）信号を加算し、大弁操作出力（ＭＶ_1n）とし
て大弁４に出力して大弁４の制御を行う。

【００２６】また弁調節手段３の弁操作出力（ＭＶ）の
偏差（ΔＭＶ）信号がＢ％未満の場合には、弁調節手段
３の弁操作出力（ＭＶ）の偏差（ΔＭＶ）信号は、小弁
制御領域判定手段12を介して小弁操作出力手段17に出力
され、小弁操作出力手段17にて前回の小弁操作出力（Ｍ
Ｖ_2n-1）に弁操作出力（ＭＶ）の偏差（ΔＭＶ）信号が
加算され、小弁操作出力（ＭＶ_2n）として小弁６に出力
されて小弁６を制御する。

【００２７】なお、小弁制御領域判定手段12において
は、弁調節手段３の弁操作出力（ＭＶ）の偏差（ΔＭ
Ｖ）を積算して、弁操作出力（ＭＶ）の偏差（ΔＭＶ）
信号の変化が小弁６の制御領域範囲±Ｃ％内となってい
るかを判定している。

【００２８】ここで、弁操作出力（ＭＶ）の偏差（ΔＭ
Ｖ）信号が一方向に変化し、小弁６の制御領域範囲±Ｃ
％を超えたことを判定された場合は、切替スイッチ14を
ＯＮして大弁操作出力手段18に弁調節手段３の弁操作出
力（ＭＶ）の偏差（ΔＭＶ）信号を入力して大弁４の制
御に切替える。

【００２９】また、切替スイッチ15をＯＦＦして小弁操
作出力手段17への弁調節手段３の弁操作出力（ＭＶ）の
偏差（ΔＭＶ）信号の入力を停止すると共に、小弁６を
中間開度へ戻す中間開度設定手段13に信号を出力し、中
間開度設定手段13より小弁操作出力手段17に小弁操作出
力（ＭＶ_2n）を50％とする信号を出力させて、小弁６を
初期状態の中間開度とする。

【００３０】さらに、小弁制御領域判定手段12において
は、大弁４への制御切替え出力が小弁６が中間開度とな
る一定時間保持するタイマ機能と、制御偏差判定手段11
が弁調節手段３の弁操作出力（ＭＶ）の偏差（ΔＭＶ）
がＢ％以上と判定した時と、信号変換手段16に弁調節手
段３の弁操作出力（ＭＶ）の信号入力された時に、前記
動作をＯＦＦする機能を備えて、プロセスの変動に対し
ても適切に大弁４と小弁６の切替えを行う。

【００３１】図３の弁動作タイムチャートは上記の大弁
４と小弁６の動作を示すもので、調節弁制御装置８の制
御により、プロセスの安定制御が求められるプロセスの
安定領域のｃ〜ｄ間と、ｆ〜ｇ間およびｈ〜ｉ間では、
いずれも制御偏差判定手段11にてプロセスの変化量の大
小を判定し、大弁４を夫々の開度で固定して小弁６の制
御により制御精度の高い制御を行う。

【００３２】またプロセスの変動領域であるａ〜ｂ間
（小弁制御、大弁閉じ）、ｂ〜ｃ間（大弁制御、小弁Ｍ
Ｖ固定）と、ｄ〜ｅ間（小弁制御、大弁ＭＶ固定）と、
ｅ〜ｆ間（大弁制御、小弁ＭＶ中間開度変更）、および
ｇ〜ｈ間（大弁制御、小弁ＭＶ固定）は、制御領域判定
手段10と制御偏差判定手段11、および小弁制御領域判定
手段12により、プロセスの変動に対して適切な弁にて制
御を行う。

【００３３】以上の第１実施例によれば、プロセスの制
御量と変化量の夫々大小を判定して、プロセスの制御量
が大きい領域で、プロセスの変化量の大きい場合は大弁
４による制御とし、プロセスの変化量の小さい場合には
小弁６による制御に切替えることにより、制御精度の高
いプロセスの制御を行うことができる。

【００３４】また小弁６については小弁制御領域判定手
段12と中間開度設定手段13にて、常に小弁６の制御領域
内に維持するため、安定した制御精度の高い調整弁制御
を行うことができる。

【００３５】第２実施例を図４の操作出力切替手段のブ
ロック構成図により説明する。この第２実施例では、操
作出力切替手段19において、上記第１実施例の操作出力
切替手段９に対して小弁６の制御応答性を調節できるよ
うに、小弁操作出力手段17の出力側に小弁応答調整手段
20を付加すると共に、中間開度設定手段13の出力側に中
間開度分割設定手段21を介挿した構成としている。

【００３６】従って、基本的な作用は上記第１実施と同
様であるが、さらに第２実施例によれば、前記小弁応答
調整手段20にて、小弁操作出力（ＭＶ_2n）にゲインＺを
乗算して、小弁６の応答性をプロセスに合わせて任意に
設定することができる。

【００３７】また前記中間開度分割設定手段21おいて
は、小弁操作出力（ＭＶ_2n-1）と中間開度50％の減算を
して弁操作量を求め、さらに、この弁操作量を任意の数
（係数Ｔ）に分割して、小弁６を中間開度に戻す弁変化
を任意に設定可能とし、小弁６を中間開度に戻す際にプ
ロセスへ変動を与えることがないようにできる。このた
めに第２実施例によれば、大弁４と小弁６の切替え時に
おけるプロセスの変動を少なくして円滑な制御が行え
る。

【００３８】

【発明の効果】以上本発明によれば、制御領域の広いプ
ロセス制御に際して制御範囲を大きく得るために採用さ
れている大弁と小弁を併用した調整弁制御において、プ
ロセスの制御量が大きい領域でも変化量が小さい場合に
は、自動的に小弁制御に切替えると共に、常に小弁をそ
の制御領域内に維持し、変化量が大きくなった場合に
は、大弁制御に切替ることから、広い制御範囲で制御精
度が高く安定したプロセスの制御を行うことができる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例の調節弁制御装置のブ
ロック構成図。

【図２】本発明に係る第１実施例の操作出力切替手段の
ブロック構成図。

【図３】本発明に係る第１実施例の弁動作タイムチャー
ト。

【図４】本発明に係る第２実施例の操作出力切替手段の
ブロック構成図。

【図５】従来の調節弁制御装置のブロック構成図。

【図６】従来の大弁と小弁との制御領域図。

【符号の説明】

１，８…調節弁制御装置、２…検出器、３…弁調節手
段、４…大弁、５…大弁操作手段、６…小弁、７…小弁
操作手段、９，19…操作出力切替手段、10…制御領域判
定手段、11…制御偏差判定手段、12…小弁制御領域判定
手段、13…中間開度設定手段、14，15…切替スイッチ、
16…信号変換手段、17…小弁操作出力手段、18…大弁操
作出力手段、20…小弁応答調整手段、21…中間開度分割
設定手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 系統に併設した大弁と小弁の調節弁を制
   御する制御装置において、検出器からのプロセス信号と
   制御目標値の偏差より弁操作量を演算する弁調節手段
   と、この弁調節手段の弁操作信号よりプロセスの制御量
   の大小を判定して制御量が大きい場合は大弁制御とし制
   御量が小さい場合には小弁制御とする制御領域判定手段
   と、プロセスの制御量が大きい場合においてプロセスの
   変化量の大小を判定して変化量の大きい場合は大弁制御
   とし変化量の小さい場合には小弁制御とする制御偏差判
   定手段と、小弁の制御領域を一定内に保つと共に設定し
   た制御領域を超えた場合は大弁制御に切替える小弁制御
   領域判定手段と、大弁制御に際して小弁を中間開度へ戻
   す中間開度設定手段を備えた操作出力切替手段とからな
   ることを特徴とする調節弁制御装置。
2. 【請求項２】 前記操作出力切替手段に、小弁の制御応
   答性を調節する小弁応答調整手段と、小弁の中間開度を
   分割設定する中間開度分割設定手段を付加したことを特
   徴とする請求項１記載の調節弁制御装置。