JPH08305444A - Flow rate controller - Google Patents

Flow rate controller

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JPH08305444A
JPH08305444A JP11179395A JP11179395A JPH08305444A JP H08305444 A JPH08305444 A JP H08305444A JP 11179395 A JP11179395 A JP 11179395A JP 11179395 A JP11179395 A JP 11179395A JP H08305444 A JPH08305444 A JP H08305444A
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JP
Japan
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flow rate
valve
opening
control valve
flow
Prior art date
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Pending
Application number
JP11179395A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Sakamoto
晃 坂本
Yasuo Watanabe
安夫 渡辺
Masayuki Koike
政幸 小池
Mitsuaki Nakamura
光昭 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Engineering Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Engineering Co Ltd
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Abstract

PURPOSE: To provide the flow rate controller for which any valve aperture detector is not required and the accuracy and stability of flow rate control are extremely improved. CONSTITUTION: Concerning the flow rate controller, a valve manipulated variable computing element 5 for calculating a manipulated variable at one time of sampling with PID arithmetic considering a correction loop gain based on flow rate deviation from a target flow rate 11 of a measured flow rate 10 and flow rate control valve aperture/flow rate characteristics, valve operating time computing element 6 for finding the opening or closing command output time of the valve from the manipulated variable 12, and valve opening/closing outputter 9 for outputting the valve opening/closing command are provided inside a controller 4 and the command for opening or closing the valve is outputted to a valve driving device 7 so that a flow rate control valve 2 can be driven.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は流量制御装置に係り、特
に流量制御バルブを備えた流量制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow control device, and more particularly to a flow control device having a flow control valve.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、流量制御バルブの開度検出器を具
備せずに、流路をながれる流体の流量を制御する流量制
御装置が、特開平4−47416号公報及び特開昭59
−103116号公報に開示されている。また、特開平
6−19556号公報には、オンオフ制御により流量制
御バルブを動作させることにより流路をながれる流体の
流量を制御する流量制御装置において、バルブ開度検出
器を具備せずにPIDによる流量制御を可能にしたこと
が開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a flow rate control device for controlling the flow rate of a fluid flowing through a flow path without including an opening detector of a flow rate control valve is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-47416 and Japanese Patent Laid-Open No. 59-47416.
It is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 103116. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-19556 discloses a flow rate control device that controls the flow rate of a fluid flowing through a flow path by operating a flow rate control valve by on / off control, and uses a PID without a valve opening detector. It is disclosed that the flow rate can be controlled.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の流量制御装置
は、計測流量と、流量制御バルブ開度−流量特性とか
ら、流量計測時における流量制御バルブの開度を演算
し、流量制御バルブの演算開度の目標開度からの開度偏
差が設定値を超えたときは、流量制御バルブの開又は閉
の指令を出力し、開度偏差が設定値以内に入ったとき、
PID演算による流量制御に移行するものである。
The conventional flow rate control device calculates the opening of the flow rate control valve at the time of flow rate measurement from the measured flow rate and the flow rate control valve opening-flow rate characteristic, and calculates the flow rate control valve. When the opening deviation of the opening from the target opening exceeds a set value, a command to open or close the flow control valve is output, and when the opening deviation falls within the set value,
The flow shifts to PID calculation flow control.

【0004】しかし、流量制御バルブ開度の変化量に対
する流量変化量が、流量制御バルブにおける、どの大き
さの開度でも一定ということにはならない。したがっ
て、計測流量の目標流量からの流量偏差を基にして、P
ID演算により計算される1サンプリング、すなわち演
算周期におけるバルブ操作量は、それぞれのバルブ開度
に対して、補正を加える必要が生じる。すなわち、流量
制御バルブの開度が、どの大きさであっても、PID演
算ループゲインが一定となるように調節する必要があ
る。
However, the amount of change in the flow rate with respect to the amount of change in the opening of the flow control valve is not constant at any opening of the flow control valve. Therefore, based on the deviation of the measured flow rate from the target flow rate, P
One sampling calculated by the ID calculation, that is, the valve operation amount in the calculation cycle needs to be corrected for each valve opening. That is, it is necessary to adjust the PID calculation loop gain to be constant regardless of the opening degree of the flow control valve.

【0005】本発明の目的は、バルブ駆動装置に対し
て、開又は閉の信号を出力して流量制御バルブを動作さ
せ、流量を制御する流量制御装置において、PID演算
による流量制御の容易性、及び制御の安定性を保持する
とともに、従来では流量検出器とバルブ開度検出器との
2つの検出器を必要とした流量制御方式から、バルブ開
度検出器を具備しなくとも、流量制御が可能な流量制御
装置を提供することにある。
An object of the present invention is to facilitate flow rate control by PID calculation in a flow rate control device for controlling a flow rate by operating a flow rate control valve by outputting an open or close signal to a valve drive device. In addition to maintaining the control stability, the flow rate control method that conventionally required two detectors, that is, a flow rate detector and a valve opening degree detector, enables flow rate control without the valve opening degree detector. It is to provide a possible flow control device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的は、次のように
して達成することができる。
The above object can be achieved as follows.

【0007】(1)流路をながれる流体の流量を制御す
る流量制御バルブと、流量を計測する流量計とを備え、
流量制御バルブの開度を開又は閉の出力信号によって制
御することにより、計測流量の目標流量からの流量偏差
を少なくする流量制御装置において、流量偏差が設定値
を超えている場合は、流量制御バルブの開又は閉の出力
信号を、流量偏差が設定値以内になるまで連続出力し、
流量偏差が設定値以内にある場合は、計測流量と流量制
御バルブ開度−流量特性との関係から、計測流量時の流
量制御バルブ開度を演算するとともに、この流量制御バ
ルブ開度の近傍におけるバルブ開度変化量に対する流量
変化量の関係から、流量制御におけるPID演算ループ
ゲインが一定になるループゲイン定数を演算し、このル
ープゲイン定数を使用したPID演算により、流量制御
バルブにおける1サンプリング間の開度操作量を演算す
るバルブ目標開度演算器、流量偏差が設定値以内のとき
流量制御バルブにおける1サンプリング間の開度操作量
から流量制御バルブの開又は閉の動作時間を演算するバ
ルブ動作判定器、及びこのバルブ動作判定器から出力さ
れる流量制御バルブの開又は閉の動作時間の指令に基づ
き流量制御バルブを駆動するバルブ駆動装置を備え、流
量制御バルブの開度検出器を必要とせずに、PID演算
による流量制御を可能にし、流量制御の精度を向上させ
ること。
(1) A flow control valve for controlling the flow rate of the fluid flowing through the flow path and a flow meter for measuring the flow rate are provided,
A flow control device that reduces the deviation of the measured flow rate from the target flow rate by controlling the opening of the flow rate control valve with an open or closed output signal. Output the valve open or close output signal continuously until the flow deviation is within the set value.
If the flow rate deviation is within the set value, the flow rate control valve opening at the time of the measured flow rate is calculated from the relationship between the measured flow rate and the flow rate control valve opening-flow rate characteristics, and From the relationship of the flow rate change amount to the valve opening change amount, a loop gain constant that makes the PID calculation loop gain constant in flow rate control is calculated, and the PID calculation using this loop gain constant is performed during one sampling in the flow control valve. A valve target opening calculator that calculates the opening operation amount, and a valve operation that calculates the opening or closing operation time of the flow control valve from the opening operation amount for one sampling in the flow control valve when the flow deviation is within the set value. The flow control valve based on the command for the operation time of the judgment device and the flow control valve output from this valve operation judgment device. A valve driving device for driving, without requiring the opening detector of the flow control valve allows the flow control by PID operation, to improve the accuracy of flow rate control.

【0008】(2)(1)において、流量制御バルブ開度
−流量特性の関係曲線の接線の傾き角が流量制御バルブ
開度に関係なく一定となるようにした関係曲線の補正曲
線を、PID演算の補正に用いて、PID演算ル−プゲ
インを一定にすること。
(2) In (1), the correction curve of the relationship curve in which the inclination angle of the tangent line of the relationship curve of the flow rate control valve opening-flow rate characteristic is constant irrespective of the flow rate control valve opening is the PID Use for correction of calculation, and keep PID calculation loop gain constant.

【0009】[0009]

【作用】本発明では、流量制御装置は、流路をながれる
流体の流量を計測する流量検出器、流量を制御する流量
制御バルブ、流量制御バルブの開度を変えるバルブ駆動
装置、コントローラを具備し、流量検出器からの流量信
号をコントローラに入力する構成となっている。なお、
バルブ駆動装置は、流量制御バルブの開度を、流量計測
時の開度から開又は閉の、デジタル出力信号による指令
により動作するオンオフ制御型のものである。
In the present invention, the flow rate control device comprises a flow rate detector for measuring the flow rate of the fluid flowing through the flow path, a flow rate control valve for controlling the flow rate, a valve drive device for changing the opening of the flow rate control valve, and a controller. The flow rate signal from the flow rate detector is input to the controller. In addition,
The valve drive device is an on-off control type that operates according to a command from a digital output signal to open or close the opening of the flow control valve from the opening at the time of flow measurement.

【0010】コントローラ内部には、計測流量と、流量
制御バルブの流量−開度特性とから流量計測時の流量制
御バルブの開度を演算し、流量計測時の流量制御バルブ
の開度におけるバルブ開度変化量に対する流量変化量の
関係から、バルブ操作量演算器に与えるための開ル−プ
ゲインを演算する開ル−プゲイン演算器、計測流量の目
標流量からの流量偏差を基にしてバルブ開度変化量を演
算するバルブ操作量演算器、演算されたバルブ操作開度
変化量から流量制御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、及びバルブ操作量演算器又はバルブ動作時間演算器
からバルブ駆動装置に対して開又は閉の信号を出力する
バルブ開閉出力器を具備している。
Inside the controller, the opening of the flow control valve at the time of flow measurement is calculated from the measured flow rate and the flow-opening characteristic of the flow control valve, and the valve opening at the opening of the flow control valve at the time of flow measurement is calculated. Valve opening based on the flow rate deviation from the target flow rate of the measured flow rate, which calculates the open loop gain to be given to the valve operation amount calculation unit from the relationship of the flow rate change amount to the degree change amount. A valve operation amount calculator that calculates the amount of change, a valve operation time calculator that calculates the opening or closing command output time of the flow control valve, that is, the valve operation time from the calculated valve operation opening change amount, and a valve operation amount calculator A valve opening / closing output device for outputting an opening or closing signal from the valve or valve operating time calculator to the valve driving device is provided.

【0011】バルブ操作量演算器では、入力された計測
流量の予め設定された目標流量からの流量偏差を計算
し、流量偏差が設定値を超えた場合には連続した開又は
閉の出力信号をバルブ開閉出力器に出力し、流量偏差が
一定値以内に入れば、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してバルブ動
作時間演算器に出力させている。更に、バルブ操作量演
算器がバルブ開度操作量を演算するとき、バルブ操作量
演算器は、開ループゲイン演算器によって演算されたル
ープゲインによって、1サンプリングにおけるバルブ開
度操作量を補正している。
The valve operation amount calculator calculates a flow rate deviation of the input measured flow rate from a preset target flow rate, and outputs a continuous open or closed output signal when the flow rate deviation exceeds a set value. When it is output to the valve opening / closing output device and the flow rate deviation is within a certain value, the valve opening operation amount operated during one sampling is calculated by PID calculation and is output to the valve operation time calculator. Furthermore, when the valve manipulated variable calculator calculates the valve opening manipulated variable, the valve manipulated variable calculator corrects the valve opening manipulated variable in one sampling by the loop gain calculated by the open loop gain calculator. There is.

【0012】バルブ動作時間演算器は、流量偏差が設定
値を超えれば、PID演算を停止するが、流量偏差が一
定値以内であれば、バルブ操作量演算器から与えられた
バルブ開度操作量より、1サンプリング時間の間に動作
させるバルブ開度量を基に、開又は閉の指令を出力する
時間幅を演算してバルブ開閉出力器に出力する。
The valve operation time calculator stops the PID calculation if the flow rate deviation exceeds a set value, but if the flow rate deviation is within a certain value, the valve opening control amount given from the valve control amount calculator. Thus, based on the valve opening amount operated during one sampling time, the time width for outputting the opening or closing command is calculated and output to the valve opening / closing output device.

【0013】バルブ開閉出力器は、バルブ操作量演算器
又はバルブ動作時間演算器から出力された開又は閉の指
令を、演算された時間の間だけバルブ駆動装置に出力し
てバルブを動作させている。
The valve open / close output device outputs the opening or closing command output from the valve operation amount calculator or the valve operation time calculator to the valve drive device for the calculated time to operate the valve. There is.

【0014】本発明では、上述のように、バルブ開閉出
力器により、流量偏差が設定値を超えたときは設定値以
内に入るように操作が行われる。また、バルブ操作量演
算器がバルブ開度操作量を演算するときは、これと同時
に、バルブ操作量演算器は、開ループゲイン演算器によ
って演算されたループゲインによって、1サンプリング
におけるバルブ開度操作量を補正するので、流量制御バ
ルブにおける流量制御精度が向上する。
In the present invention, as described above, when the flow rate deviation exceeds the set value, the valve opening / closing output device is operated so as to be within the set value. Further, when the valve operation amount calculator calculates the valve opening operation amount, at the same time, the valve operation amount calculator uses the loop gain calculated by the open loop gain calculator to operate the valve opening amount in one sampling. Since the amount is corrected, the flow control accuracy in the flow control valve is improved.

【0015】[0015]

【実施例】本発明の一実施例を、図1〜図5を用いて説
明する。図1は本実施例の流量制御装置の説明図、図2
は流量制御バルブ開度−流量特性線図、図3は本実施例
のループゲインαの決定方法の説明図、図4は本実施例
における微小な操作量とバルブ操作時間との関係線図、
図5は本実施例のバルブ動作タイムチャートの説明図で
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory view of a flow rate control device of this embodiment, and FIG.
Is a flow rate control valve opening-flow rate characteristic diagram, FIG. 3 is an explanatory diagram of a method of determining the loop gain α of the present embodiment, FIG. 4 is a relational diagram of a minute operation amount and valve operation time in the present embodiment,
FIG. 5 is an explanatory diagram of a valve operation time chart of the present embodiment.

【0016】本実施例では、図1に示すように、流路1
をながれる流体の流量を流量計3により検出し、計測流
量10としてコントローラ4に入力した。バルブ操作量
演算器5では、計測流量10の目標流量11からの流量
偏差を基にし、計測流量10をPVf、目標流量11を
SVf、流量偏差上限値をDH、流量偏差下限値をDL
でそれぞれ表し、更に、PVf−SVf=ENと置いて、
次の2つの演算を行った。
In this embodiment, as shown in FIG.
The flow rate of the flowing fluid was detected by the flow meter 3, and the measured flow rate 10 was input to the controller 4. In the valve operation amount calculator 5, based on the flow rate deviation of the measured flow rate 10 from the target flow rate 11, the measured flow rate 10 is PV f , the target flow rate 11 is SV f , the flow rate deviation upper limit value is DH, and the flow rate deviation lower limit value is DL.
, PV f −SV f = EN, and
The following two calculations were performed.

【0017】[I]流量偏差が設定値を超えた場合、す
なわち、EN>DH、又はEN<DLが成立したとき
は、それぞれ、以下の処理を行った。
[I] When the flow rate deviation exceeds the set value, that is, when EN> DH or EN <DL is satisfied, the following processing is performed.

【0018】(1)EN>DHが成立したときは、切り
換え指令15により、バルブ開閉出力器9の内部にある
切り換えスィッチ16及び切り換えスィッチ17を、端
子19側に切り換えることにより、バルブ開閉出力器9
にバルブ閉指令13を連続出力させた。
(1) When EN> DH is satisfied, the switching command 15 is used to switch the switching switch 16 and the switching switch 17 inside the valve opening / closing output device 9 to the terminal 19 side. 9
Then, the valve closing command 13 is continuously output.

【0019】(2)EN<DLが成立したときは、切り
換え指令15により、バルブ開閉出力器9の内部にある
切り換えスィッチ16及び切り換えスィッチ17を、端
子19側に切り換えることにより、バルブ開閉出力器9
にバルブ開指令14を連続出力させた。
(2) When EN <DL is satisfied, the switching command 15 is used to switch the switching switch 16 and the switching switch 17 inside the valve opening / closing output device 9 to the side of the terminal 19, thereby opening / closing the valve opening / closing output device. 9
The valve open command 14 was continuously output to the.

【0020】[II]流量偏差が一定値以内の場合、すな
わち、DH≧EN≧DLが成立したときは、以下の処理
を行った。すなわち、バルブ操作量演算器5は、1サン
プリング間に動作をさせる流量制御バルブ2の操作量を
バルブ動作時間演算器6に入力するが、それと同時に、
切り換え指令15により、バルブ開閉出力器9の内部に
設置している切り換えスィッチ16及び切り換えスィッ
チ17を、端子18側に切り換えることにより、バルブ
開閉出力器9に、バルブ動作時間演算器6からの指令を
受信させた。
[II] When the flow rate deviation is within a certain value, that is, when DH ≧ EN ≧ DL is satisfied, the following processing is performed. That is, the valve operation amount calculator 5 inputs the operation amount of the flow rate control valve 2 that operates during one sampling to the valve operation time calculator 6, but at the same time,
By the switching command 15, the switching switch 16 and the switching switch 17 installed inside the valve opening / closing output device 9 are switched to the terminal 18 side, so that the valve opening / closing output device 9 receives a command from the valve operating time calculator 6. Received.

【0021】また、バルブ操作量演算器5には、計測流
量10の目標流量11からの流量偏差を用いて、以下の
ように1サンプリング間に動作させる、流量制御バルブ
2の操作量を演算させた。
Further, the valve operation amount calculator 5 calculates the operation amount of the flow control valve 2 which is operated during one sampling as follows using the flow rate deviation of the measured flow rate 10 from the target flow rate 11. It was

【0022】まず、図2に示すような流量制御バルブ開
度−流量特性を基に、流量計測時における流量制御バル
ブの開度を演算する。図2における中央部が上側に突出
した凸型状の曲線で示されるように、流量制御バルブの
開度の変化量に対する流量変化量は、流量制御バルブの
開度によって異なる。すなわち、この凸型状の曲線の接
線の傾き角Kは流量制御バルブの開度によって違うこと
になる。
First, based on the flow control valve opening-flow rate characteristic as shown in FIG. 2, the flow control valve opening at the time of flow rate measurement is calculated. As shown by the convex curve in which the central portion of FIG. 2 projects upward, the flow rate change amount with respect to the change amount of the flow control valve opening differs depending on the flow control valve opening. That is, the inclination angle K of the tangent line of this convex curve differs depending on the opening of the flow control valve.

【0023】したがって、計測流量の目標流量からの流
量偏差を基にして、PID演算によって求められたバル
ブ開度操作量では、いかなるバルブ開度でも安定してい
る一定のループゲインとはならない。すなわち、流量制
御バルブの開度の変化量に対する流量変化量が一定であ
るためには、流量制御バルブ開度と流量との関係は直線
で表され、傾き角Cで示すような一定の傾き角をもつ必
要がある。
Therefore, the valve opening manipulated variable obtained by the PID calculation based on the deviation of the measured flow rate from the target flow rate does not provide a stable loop gain at any valve opening degree. That is, in order that the flow rate change amount with respect to the change amount of the flow rate control valve opening is constant, the relationship between the flow rate control valve opening degree and the flow rate is represented by a straight line, and a constant tilt angle such as the tilt angle C is shown. Need to have.

【0024】本実施例では、このような欠点を是正する
ため、次のような手段を用いた。すなわち、上述の傾き
角Kに対して、
In this embodiment, in order to correct such a defect, the following means are used. That is, with respect to the tilt angle K described above,

【0025】[0025]

【数1】 α=C/K……………………………………………………(1) を満たすループゲインαを求めた。ここに、Cは定数で
あり、これらのK、C及びαの関係は、図3に示すよう
になる。
[Equation 1] α = C / K ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1. Here, C is a constant, and the relationship between these K, C, and α is as shown in FIG.

【0026】次いで、開ル−プゲイン演算器8では、計
測流量10から、式(1)を用いて、ループゲインαを
求め、この値をバルブ操作量演算器5に出力した。
Next, in the open loop gain calculator 8, the loop gain α is obtained from the measured flow rate 10 using the equation (1), and this value is output to the valve operation amount calculator 5.

【0027】この場合、演算には、次式に示すようなP
ID演算を用いた。なお、次式は、一般に用いられる式
である。
In this case, P is calculated by the following equation.
ID calculation was used. The following equation is a commonly used equation.

【0028】[0028]

【数2】 MV=KP*EN+1/TI*∫ENdt+KD*dEN/dt……(2) ここで、MVは操作量、KPは比例ゲイン、TIは積分
時間、KDは微分時間、また、前述のように、EN=P
f−SVf、PVfは計測流量、SVfは目標流量であ
る。
MV = KP * EN + 1 / TI * ∫ENdt + KD * dEN / dt (2) where MV is the manipulated variable, KP is the proportional gain, TI is the integration time, KD is the differential time, and , EN = P
V f −SV f and PV f are measured flow rates, and SV f is a target flow rate.

【0029】ここで、式(2)に、ループゲインαを加味
した式を求めると、次のとおりである。
Here, the equation in which the loop gain α is added to the equation (2) is obtained as follows.

【0030】[0030]

【数3】 MV=α(KP*EN+1/TI*∫ENdt+KD*dEN/dt) ……(3) 式(3)から、次式のような差分方程式を導いた。MV = α (KP * EN + 1 / TI * ∫ENdt + KD * dEN / dt) (3) From the equation (3), a difference equation such as the following equation is derived.

【0031】[0031]

【数4】 ΔMV=α(KP*ΔEN+1/TI*EN+KD*ΔΔEN)………(4) ここで、ΔEN=EN(n)−EN(n−1)、ΔΔE
N=ΔEN(n)−ΔEN(n−1)である。
## EQU00004 ## .DELTA.MV = .alpha. (KP * .DELTA.EN + 1 / TI * EN + KD * .DELTA..DELTA.EN) ... (4) where .DELTA.EN = EN (n) -EN (n-1), .DELTA..DELTA.E
N = ΔEN (n) −ΔEN (n−1).

【0032】式(3)により求められるMVは、操作量0
〜100%の範囲内で流量制御バルブ2の開度を操作し
たときのバルブ開度に相当する。式(4)によって演算さ
れるΔMVは、バルブ操作量演算器5によって演算され
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12である。
The MV obtained by the equation (3) is the manipulated variable 0.
It corresponds to the valve opening when the opening of the flow control valve 2 is operated within the range of up to 100%. ΔMV calculated by the equation (4) is a value calculated by the valve operation amount calculator 5, and is the operation amount 12 for operating the valve opening during one sampling.

【0033】更に、流量制御バルブ2を開度0%から1
00%まで動作させるに要する時間をTbとした場合、
バルブ動作時間演算器6は、ΔMVの操作量12に見合
う開動作時間Tの演算を、次式により行った。
Further, the flow control valve 2 is opened from 0% to 1
When the time required to operate up to 00% is Tb,
The valve operation time calculator 6 calculates the opening operation time T corresponding to the manipulated variable 12 of ΔMV by the following equation.

【0034】[0034]

【数5】 T=Tb*ΔMV/100…………………………………………(5) ここに、Tは、ΔMVが正であれば、バルブ開指令14
の出力時間であり、負であれば、バルブ閉指令13の出
力時間である。この開又は閉の指令を、バルブ開閉出力
器9に出力させた。
(5) T = Tb * ΔMV / 100 …………………………………… (5) where T is the valve opening command 14 if ΔMV is positive.
Is output time, and if it is negative, it is output time of the valve closing command 13. This opening or closing command was output to the valve opening / closing output device 9.

【0035】更に、バルブ動作時間演算器6では、微小
操作量ΔMVに対するバルブ駆動装置7の動作回数頻度
を少なくするため、図4に示すような不感帯を設けた。
Further, in the valve operating time calculator 6, a dead zone as shown in FIG. 4 is provided in order to reduce the frequency of operation of the valve driving device 7 with respect to the minute operation amount ΔMV.

【0036】流量制御バルブ2の動作速度が、経年変化
によって変化しても、流量によるPID演算フィードバ
ック制御をしているため、流量偏差の状態を維持し続け
るということはなく、また、微小操作量ΔMVに対する
バルブ動作時間のゲイン調整を行うことができた。な
お、Gは、微小操作量ΔMVと動作時間Tとの間の関係
直線の傾き角である。
Even if the operating speed of the flow rate control valve 2 changes with time, since the PID calculation feedback control by the flow rate is performed, the state of the flow rate deviation is not maintained continuously, and the small operation amount is not maintained. The valve operating time gain could be adjusted with respect to ΔMV. Note that G is the tilt angle of the relational straight line between the minute operation amount ΔMV and the operation time T.

【0037】図5は、[I]及び[II]で説明したよう
な動作をタイムチャートで示したものであり、流量偏差
がDHより大きいときは、バルブ閉指令13を連続出力
し、小さいときは、1サンプリング間に動作させる流量
制御バルブ2の操作量に見合う時間のバルブ閉指令13
を間欠出力した。
FIG. 5 is a time chart showing the operation as described in [I] and [II]. When the flow rate deviation is larger than DH, the valve closing command 13 is continuously output, and when it is small. Is a valve closing command 13 for a time corresponding to the operation amount of the flow control valve 2 operated during one sampling.
Was output intermittently.

【0038】また、流量制御バルブ2の開度の大きさに
よって、バルブ開度の変化量に対する流量の変化量が異
なるため、開ループゲイン演算器8は、計測流量10か
ら流量制御バルブ2の開度を予測して、式(3)及び式
(4)におけるループゲイン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
た。
Further, since the amount of change in the flow rate with respect to the amount of change in the valve opening differs depending on the size of the opening of the flow rate control valve 2, the open loop gain calculator 8 opens the flow rate control valve 2 from the measured flow rate 10. Predicting degree, formula (3) and formula
By changing the loop gain α in (4), the open loop gain is always kept constant and the control stability is improved.

【0039】上述のようにして、バルブ開度検出器を具
備せずにPID演算による流量制御を、精度良く実施す
ることができた。
As described above, the flow rate control by PID calculation could be carried out with high accuracy without providing the valve opening detector.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明によれば、流量偏差によるPID
演算を採用してバルブ駆動装置に対する開又は閉の指令
出力時間を得る場合、流量制御バルブ開度−流量特性の
関係曲線の接線の傾き角が流量制御バルブ開度に関係な
く一定となるようにした関係曲線の補正曲線を、PID
演算の補正に用いて、PID演算ル−プゲインを一定に
することにより、流量制御の安定性が著しく向上し、バ
ルブ開度検出器を必要としない流量制御装置を得ること
ができる。
According to the present invention, PID due to flow rate deviation
When the calculation is used to obtain the command output time for opening or closing the valve drive device, make sure that the inclination angle of the tangent line of the relationship curve of the flow rate control valve opening-flow rate characteristic becomes constant regardless of the flow rate control valve opening. The correction curve of the relationship curve
By making the PID calculation loop gain constant for use in correction of calculation, the stability of flow control is significantly improved, and a flow control device that does not require a valve opening detector can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の流量制御装置の説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a flow rate control device according to an embodiment of the present invention.

【図2】流量制御バルブ開度−流量特性線図である。FIG. 2 is a flow rate control valve opening-flow rate characteristic diagram.

【図3】図1の流量制御装置のループゲイン決定方法の
説明図である。
3 is an explanatory diagram of a loop gain determination method of the flow rate control device of FIG.

【図4】図1の流量制御装置の微小操作量とバルブ操作
時間との関係線図である。
4 is a relationship diagram of a minute operation amount and a valve operation time of the flow rate control device of FIG.

【図5】図1の流量制御装置のバルブ動作タイムチャー
トの説明図である。
5 is an explanatory diagram of a valve operation time chart of the flow rate control device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…流路、2…バルブ、3…流量検出器、4…コントロ
ーラ、5…バルブ操作量演算器、6…バルブ動作時間演
算器、7…バルブ駆動装置、8…開ループゲイン演算
器、9…バルブ開閉出力器、10…計測流量、11…目
標流量、12…操作量、13…バルブ閉指令、14…バ
ルブ開指令、15…切り換え指令、16…切り換えスィ
ッチ、17…切り換えスィッチ、18…端子、19…端
子。
1 ... Flow path, 2 ... Valve, 3 ... Flow rate detector, 4 ... Controller, 5 ... Valve operation amount calculator, 6 ... Valve operation time calculator, 7 ... Valve drive device, 8 ... Open loop gain calculator, 9 ... valve opening / closing output device, 10 ... measured flow rate, 11 ... target flow rate, 12 ... manipulated variable, 13 ... valve closing command, 14 ... valve opening command, 15 ... switching command, 16 ... switching switch, 17 ... switching switch, 18 ... Terminal, 19 ... Terminal.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 政幸 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 中村 光昭 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Masayuki Koike 3-2-1, Sachimachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Engineering Co., Ltd. (72) Mitsuaki Nakamura 2-3-2, Saiwaicho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 within Hitachi Engineering Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 流路をながれる流体の流量を制御する流
量制御バルブと、前記流量を計測する流量計とを備え、
前記流量制御バルブの開度を開又は閉の出力信号によっ
て制御することにより、計測流量の目標流量からの流量
偏差を少なくする流量制御装置において、前記流量偏差
が設定値を超えている場合は、前記流量制御バルブの開
又は閉の出力信号を、前記流量偏差が設定値以内になる
まで連続出力し、前記流量偏差が設定値以内にある場合
は、計測流量と流量制御バルブ開度−流量特性との関係
から、計測流量時の流量制御バルブ開度を演算するとと
もに、この流量制御バルブ開度の近傍におけるバルブ開
度変化量に対する流量変化量の関係から、流量制御にお
けるPID演算ループゲインが一定になるループゲイン
定数を演算し、このループゲイン定数を使用したPID
演算により、前記流量制御バルブにおける1サンプリン
グ間の開度操作量を演算するバルブ目標開度演算器、前
記流量偏差が設定値以内のとき前記流量制御バルブにお
ける1サンプリング間の開度操作量から前記流量制御バ
ルブの開又は閉の動作時間を演算するバルブ動作判定
器、及びこのバルブ動作判定器から出力される前記流量
制御バルブの開又は閉の動作時間の指令に基づき前記流
量制御バルブを駆動するバルブ駆動装置を備え、前記流
量制御バルブの開度検出器を必要とせずに、PID演算
による流量制御を可能にし、精度向上させたことを特徴
とする流量制御装置。
1. A flow control valve for controlling a flow rate of a fluid flowing through a flow path, and a flow meter for measuring the flow rate,
In the flow rate control device that reduces the flow rate deviation from the target flow rate of the measured flow rate by controlling the opening degree of the flow rate control valve by the open or closed output signal, if the flow rate deviation exceeds a set value, The output signal for opening or closing the flow rate control valve is continuously output until the flow rate deviation is within a set value, and when the flow rate deviation is within the set value, the measured flow rate and the flow control valve opening-flow rate characteristic The flow control valve opening at the time of the measured flow rate is calculated from the relationship with, and the PID calculation loop gain in the flow control is constant from the relationship of the flow rate change amount to the valve opening change amount in the vicinity of the flow control valve opening. PID using this loop gain constant
A valve target opening degree calculator for calculating the opening operation amount for one sampling in the flow control valve by calculation, and the opening operation amount for one sampling in the flow control valve when the flow rate deviation is within a set value. A valve operation determiner that calculates the opening or closing operation time of the flow control valve, and drives the flow control valve based on a command of the opening or closing operation time of the flow control valve output from the valve operation determiner. A flow rate control device comprising a valve drive device, enabling flow rate control by PID calculation without requiring an opening detector of the flow rate control valve, and improving accuracy.
【請求項2】 前記流量制御バルブ開度−流量特性の関
係曲線の接線の傾き角が前記流量制御バルブ開度に関係
なく一定となるようにした前記関係曲線の補正曲線を、
前記PID演算の補正に用いて、前記PID演算ル−プ
ゲインを一定にしている請求項1記載の流量制御装置。
2. A correction curve of the relational curve, wherein the inclination angle of the tangent line of the relational curve of the flow rate control valve opening-flow rate characteristic is constant regardless of the flow rate control valve opening,
The flow rate control device according to claim 1, wherein the PID calculation loop gain is made constant by using the correction for the PID calculation.
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