JPH09190201A

JPH09190201A - プロセス制御装置

Info

Publication number: JPH09190201A
Application number: JP337096A
Authority: JP
Inventors: Mutsurou Ashihara; 睦郎足原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-01-11
Filing date: 1996-01-11
Publication date: 1997-07-22

Abstract

(57)【要約】【課題】多操作端の制御においても、制御に外乱を与
えることなく手動モードから自動モードへの切り替えを
可能にする。【解決手段】プロセス値ＰＶと設定値ＳＶの偏差信号
Ｓ_Eを入力し微分操作量Ｓ_DMVを演算する速度型ＰＩＤ
コントローラ４と、トータル流量信号Ｓ_FTからトラッキ
ング信号Ｓ_Tを演算するトラッキング信号設定器２１
と、微分操作量Ｓ_DM _V、自動信号Ｓ_AUTおよびトラッキ
ング信号Ｓ_Tを入力しトータル操作量Ｓ_TMVを求める積
分器５と、トータル操作量Ｓ_TMVを各操作端１Ａ、１Ｂ
の自動操作量Ｓ_MVA，Ｓ_MVBにそれぞれ分配する操作量
分配器１１ａ、１１ｂと、操作端１Ａ、１Ｂの各手動操
作量Ｓ_MANA、Ｓ_MVBをそれぞれ設定する手動設定器２
ａ、２ｂと、自動操作量Ｓ_MVA、Ｓ_MVBと手動操作量Ｓ
_MANA、Ｓ_MANBの一方を自動信号Ｓ_AUTにより選択し、操
作量ＭＶ_A、ＭＶ_Bとして出力する切替器６ａ、６ｂと
を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロセス制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、一般的なプロセス制御装置の
一例を示すものである。

【０００３】まず、一般的なプロセス制御における制御
方式として、ＰＩＤ制御がある。ＰＩＤ制御は、制御さ
れる量であるプロセス値ＰＶと、プロセス値の目標値で
ある設定値ＳＶの偏差信号Ｓ_Eをもとに制御動作を行
い、操作端１に対する自動操作量Ｓ_MVを決定する制御方
式である。

【０００４】ＰＩＤ制御には、位置型ＰＩＤ制御と呼ば
れるものと、速度型ＰＩＤ制御と呼ばれるものがある。
位置型ＰＩＤ制御は自動操作量Ｓ_MVを直接出力するもの
であり、速度型ＰＩＤ制御はまず操作量の変化分である
微分操作量Ｓ_DMVを演算し、この微分操作量Ｓ_DMVを積
分器によって積分し、自動操作量Ｓ_MVとして出力するの
が特徴である。

【０００５】また、プロセス制御装置には、一般的に自
動モードと手動モードがあり、自動モードとは、前述の
ＰＩＤ制御に用いてコントローラによりプロセス値ＰＶ
と設定値ＳＶが一致するように操作端１の操作量ＭＶを
演算するモードであり、手動モードとは、手動設定器２
により人間が操作量ＭＶを調節するモードである。

【０００６】ここでは、速度型ＰＩＤ制御を例に挙げ
て、図１１に基づいて一般的なプロセス制御装置の自動
モード／手動モードの切り替え方法を説明する。

【０００７】図１１において、制御演算器３は速度型Ｐ
ＩＤコントローラ４と積分器５で構成される。

【０００８】まず自動モード時は、プロセス値ＰＶと設
定値ＳＶの偏差信号Ｓ_Eを速度型ＰＩＤコントローラ１
に入力し、速度型ＰＩＤコントローラ４では入力した偏
差信号Ｓ_Eから微分操作量Ｓ_DMVを演算する。この微分
操作量Ｓ_DMVは積分器５へ入力される。

【０００９】積分器５は、自動信号Ｓ_AUTがＯＮの場合
には、入力した微分操作量Ｓ_DMVを積分して自動操作量
Ｓ_MVを出力し、また、自動信号Ｓ_AUTがＯＦＦの場合
は、同時に入力している操作端１の操作量ＭＶを自動操
作量Ｓ_MVとして出力し、自動信号Ｓ_AUTがＯＦＦからＯ
Ｎに切り替わると、切り替わる直前に出力していた自動
操作量Ｓ_MVつまり操作量ＭＶを初期値として微分操作量
Ｓ_DMVの積分を行う。

【００１０】このように、手動モード時、積分器５の出
力を操作量ＭＶで置き換えることをトラッキングと呼
ぶ。

【００１１】いま、自動モード時とすると、自動信号Ｓ
_AUTはＯＮなので、積分器５の出力である自動操作量Ｓ
_MVとしては、微分操作量Ｓ_DMVを積分したものが出力さ
れている。続いて、自動操作量Ｓ_MVは切替器６へ入力さ
れる。

【００１２】この切替器６は、自動信号Ｓ_AUTがＯＮの
場合は自動操作量Ｓ_MVを、自動信号Ｓ_AUTがＯＦＦの場
合は手動設定器２により設定した手動操作量Ｓ_MANを選
択し、操作量ＭＶとして出力するものである。

【００１３】いま、自動信号Ｓ_AUTはＯＮなので、切替
器６からの出力は自動操作量Ｓ_MVが選択され自動制御が
行われる。

【００１４】続いて、手動モード時は、切替器６におい
て自動信号Ｓ_AUTがＯＦＦなので操作量ＭＶとしては、
手動設定器２により設定した手動操作量Ｓ_MANが選択さ
れる。

【００１５】この状態で自動側の演算は、偏差信号Ｓ_E
をもとに速度型ＰＩＤコントローラ４で制御演算を行い
微分操作量Ｓ_DMVを出力しているが、積分器５では前述
のとおりトラッキングを行っているので積分は行われ
ず、自動操作量Ｓ_MVとしては操作量ＭＶが出力されてい
る。

【００１６】ここで、手動モードから自動モードに切り
替えた場合、自動信号Ｓ_AUTがＯＮになり、積分器５で
は切り替え直前の操作量ＭＶから積分を再開し、また切
替器６では操作量ＭＶを手動操作量Ｓ_MANから自動操作
量Ｓ_MVに切り替える。

【００１７】したがって、操作量ＭＶは、手動モードか
ら自動モードへの切り替え時において突変しない。

【００１８】これに対し、仮に積分器５において、トラ
ッキングを行っていないとすると、手動モード時にも微
分操作量Ｓ_DMVに対する積分が行われ、自動操作量Ｓ_MV
は操作端１に対して現在出力されている操作量ＭＶと離
れた値となってしまう。

【００１９】この状態で自動モードに切り替えたとする
と、自動信号Ｓ_AUTがＯＮになり、操作量ＭＶとして
は、切替器６で自動操作量Ｓ_MVが選択されることにな
り、操作量ＭＶが制御を切り替えた瞬間に突変してしま
う。

【００２０】このため、一般的なプロセス制御装置で
は、図１１に示すようにトラッキングを行うことにより
操作量を突変させることなく、制御に外乱を与えないで
手動モードから自動モードへの切り替えを行っている。

【００２１】次に、図１２に基づいて今回対象としてい
る多操作端タイプのプロセス制御装置の従来例について
説明する。

【００２２】ここでは、一例として２操作端による流量
制御について説明する。

【００２３】はじめに、本プロセス制御装置の操作対象
となる操作端１の動き、およびその運用方法について説
明する。

【００２４】操作端１Ａ、操作端１Ｂは、通常、図８に
示すように配管１０に対して並列に取り付けられ、配管
１０Ｃ部分の流量を調節する。

【００２５】各操作端１の開度と流量の関係は、操作端
１Ａは、図９に実線ＦＡで示すように、全閉から全開ま
でで配管１０Ａ部分の流量Ｓ_FAが０からａまでと、開度
に対する流量の変化は比較的小さい。これに対し操作端
１Ｂは、図９に実線ＦＢで示すように、全閉から全開ま
でで配管Ｂ部分の流量Ｓ_FBが０からｂまでと、操作端１
Ａに比べ流量の変化は大きい。

【００２６】したがって自動制御において、図１２の制
御演算器３の出力であるトータル操作量Ｓ_TMVを操作量
分配器１１ａ、１１ｂにより各操作端１Ａ、１Ｂに対す
る操作量ＭＶ_A、ＭＶ_Bに分配する方法は、図１０に示
すように、トータル操作量Ｓ_TMVが０からαまで変化す
るときに操作端１Ａを全閉から全開へ（図中、実線ＶＡ
で示す。）、αから 100％まで変化するときに操作端１
Ｂを全閉から全開へ（図中、実線ＶＢで示す。）操作す
るようにしている。つまり、低流量域では操作端１Ａを
操作し、高流量域では操作端１Ｂを操作するようにして
運用している。そのときの配管１０Ａ部分の流量と配管
１０Ｂ部分の流量のトータル流量である配管１０Ｃ部分
の流量の変化は、図１０に曲線ＦＴで示すようになる。

【００２７】次に、図１２を用いて２操作端タイプのプ
ロセス制御装置の手動モードから自動モードへの従来の
切り替え方法を説明する。

【００２８】まず自動モード時は、プロセス値ＰＶと設
定値ＳＶの偏差信号Ｓ_Eを速度型ＰＩＤコントローラ４
に入力し、速度型ＰＩＤコントローラ４で演算した微分
操作量Ｓ_DMVを出力する。さらにこの微分操作量Ｓ_DMV
を積分器５へ入力し積分することによりトータル操作量
Ｓ_TMVを出力する。

【００２９】このトータル操作量Ｓ_TMVを操作量分配器
１１ａ、１１ｂにて各操作端１Ａ、１Ｂへの自動操作量
Ｓ_MVA、Ｓ_MVBに分配する。この操作量分配器１１ａ、
１１ｂでは、前述したように図１０に示すような動きと
なるよう操作量を分配している。

【００３０】そして切替器６ａ、６ｂでは、自動信号Ｓ
_AUTはＯＮであるため、操作端１Ａ、１Ｂへの操作量Ｍ
Ｖ_A、ＭＶ_Bはいずれも自動操作量Ｓ_MVA、Ｓ_MVBが選
択され自動制御が行われる。

【００３１】次に、手動モード時は切替器６ａ、６ｂに
おいて、自動信号Ｓ_AUTはＯＦＦ状態なので、操作量Ｍ
Ｖ_A、ＭＶ_Bはそれぞれ手動設定器２ａからの手動操作
量Ｓ_MANA、手動設定器２ｂからの手動操作量Ｓ_MANBが選
択される。

【００３２】ここで、自動側の演算では、本来なら操作
量ＭＶ_A、ＭＶ_Bを用いてトータル操作量Ｓ_TMVに対す
るトラッキング信号Ｓ_Tを決めるべきであるが、自動操
作量Ｓ_MVA、Ｓ_MVBは操作量分配器１１ａ、１１ｂによ
って決まる値であり、前述のように開操作時は操作端１
Ａから操作し、閉操作時は操作端１Ｂから操作するとい
う順序で操作を行わなかった場合、手動設定器２ａ、２
ｂによって設定した操作量ＭＶ_A、ＭＶ_Bと自動操作量
Ｓ_MVA、Ｓ_MVBとは一致しないという問題があり、トラ
ッキング信号Ｓ_Tを求めるのは困難であった。

【００３３】このため、従来は操作量ＭＶ_A、ＭＶ_Bか
らトラッキング信号Ｓ_Tを求めず、自動モードから手動
モードに切り替える直前のトータル操作量Ｓ_TMVでトラ
ッキングをかけており、自動出力指令すなわち自動操作
量Ｓ_MVA、Ｓ_MVBは自動から手動へ切り替える直前の値
で保持されていた。

【００３４】従って、手動設定器２ａ、２ｂにて操作を
行った後、手動モードから自動モードへ切り替えた場
合、トータル操作量Ｓ_TMV、および自動操作量Ｓ_MVA、
Ｓ_MVBは前回手動に切り替える直前の値から動き始める
ため、切替器６ａ、６ｂで切り替える手動操作量
Ｓ_MANA、Ｓ_MANBと自動操作量Ｓ_MvA、Ｓ_MVBは一致して
おらず、操作量ＭＶ_A、ＭＶ_Bは突変し切り替えがうま
く行われなかった。

【００３５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のプロセス制御装置ではトラッキングを手動に切り替え
る直前の自出力を使って行っているため、手動操作後自
動モードに切り替えた場合、操作量が突変しプロセス値
が変動することによって、制御に外乱を与えるという問
題点があった。

【００３６】本発明は、かかる点に対処してなされたも
ので、多操作端の制御においても、制御に外乱を与える
ことなく手動モードから自動モードへの切り替えを可能
とするプロセス制御装置を提供することを目的とする。

【００３７】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１の発
明は、自動モードまたは手動モードにより複数の操作端
を操作して、ひとつのプロセス量を制御するプロセス制
御装置において、自動モード時は、前記プロセス量によ
って変化するプロセス値とその設定値との偏差に基づい
て複数の操作端の操作量を合わせたトータル操作量を演
算し、手動モード時は、入力するトラッキング信号をト
ータル操作量として出力する制御演算器と、制御演算器
から出力されるトータル操作量を複数の操作端に分配す
る操作量分配器と、複数の操作端の各操作量を手動で設
定する手動設定器と、自動モード時は操作量分配器で分
配された操作量を選択し、手動モード時は手動設定器に
て設定された操作量を選択して複数の操作端へそれぞれ
出力する切替器と、プロセス量からトラッキング信号を
決定し、制御演算器へ出力するトラッキング信号設定器
とを具備することを特徴とする。

【００３８】請求項２の発明は、トラッキング信号設定
器が用いるプロセス量が、切替器から出力される複数の
操作端への各操作量に基づいて、操作端が各自調整する
個別プロセス量を演算し、これらの個別プロセス量を加
算することによって求められることを特徴とする。

【００３９】請求項３の発明は、請求項２のプロセス制
御装置において、切替器から出力される各前記操作端へ
の操作量を入力し、対応する個別プロセス量を演算する
プロセス量設定器と、プロセス量設定器から出力される
個別プロセス量を加算してトラッキング信号設定器に出
力する加算器とを具備することを特徴とする。

【００４０】請求項４の発明は、トラッキング信号設定
器が用いるプロセス量が、操作端によってそれぞれ調整
される個別プロセス量の測定値を加算することによって
求められることを特徴とする。

【００４１】請求項５の発明は、請求項４のプロセス制
御装置において、各操作端によってそれぞれ調整される
個別プロセス量を検出する個別プロセス量検出器と、こ
れらの個別プロセス量検出器からの個別プロセス量を加
算してトラッキング信号設定器に出力する加算器とを具
備することを特徴とする。

【００４２】請求項６の発明は、上記トラッキング信号
設定器が、前記プロセス量の測定値に基づいてトラッキ
ング信号を決定することを特徴とする。

【００４３】請求項７の発明は、自動モードまたは手動
モードにより複数の操作端を操作して、ひとつのプロセ
ス量を制御するプロセス制御装置において、自動モード
時は、前記プロセス量によって変化するプロセス値とそ
の設定値との偏差に基づいて複数の操作端の操作量を合
わせたトータル操作量を演算し、手動モード時は、入力
するトラッキング信号をトータル操作量として出力する
制御演算器と、制御演算器から出力されるトータル操作
量を複数の操作端の操作順序についてあらかじめ決めら
れたルールに従って複数の操作端に分配する操作量分配
器と、複数の操作端のそれぞれの操作量を前記あらかじ
め決められたルールに従って手動で設定する手動設定器
と、自動モード時は操作量分配器で分配された操作量を
選択し、手動モード時は手動設定器にて設定された操作
量を選択して複数の操作端へそれぞれ出力する切替器
と、切替器から複数の操作端へそれぞれ出力される操作
量に基づいて、操作量分配器に入力される前のトータル
操作量を逆演算し、トラッキング信号として制御演算器
に出力するトラッキング信号生成手段とを具備すること
を特徴とする。

【００４４】請求項８の発明は、上記トラッキング信号
生成手段が、切替器から出力される各操作端への操作量
をそれぞれ入力し、操作量分配器と逆の演算を行って各
操作量に基づく個別トラッキング信号をそれぞれ出力す
る逆関数発生器と、逆関数発生器からそれぞれ出力され
る個別トラッキング信号の中から制御演算器へのトラッ
キング信号を選択し出力するトラッキング信号切替手段
とを具備することを特徴とする。

【００４５】請求項９の発明は、上記トラッキング信号
切替手段が、切替器から出力される各操作端への操作量
に基づいて、いずれの操作端が操作中かを判定し、トラ
ッキング切替信号を出力するトラッキング切替信号設定
器と、逆関数発生器からそれぞれ出力される個別のトラ
ッキング信号を入力し、トラッキング切替信号設定器か
らのトラッキング切替信号により操作中の操作端への操
作量に基づく個別トラッキング信号を制御演算器へのト
ラッキング信号として選択するトラッキング切替器とを
具備することを特徴とする。

【００４６】請求項１０の発明は、上記トラッキング信
号生成手段が、切替器から出力される各操作端への操作
量を入力し、それぞれ操作量分配器と逆の演算を行い、
対応する操作端への操作量が零の時点で零とする各操作
量に基づく個別トラッキング信号をそれぞれ出力する逆
関数発生器と、逆関数発生器からそれぞれ出力される個
別トラッキング信号のうち高値を選択しトラッキング信
号として制御演算器へ出力する高値選択器とを具備する
ことを特徴とする。

【００４７】上記構成のプロセス制御装置によれば、プ
ロセス量から逆算してトラッキング信号を設定すること
により、手動操作時、自動側の演算が各操作端へ分配し
ている操作量は現状のプロセス量に合った指令となって
おり、したがってプロセス量を突変させず、制御に外乱
を与えることなく手動モードから自動モードへの切り替
えを可能とする。

【００４８】また、手動操作を運用どおり行うことを前
提として、現在操作中の操作端に対する操作量から逆算
した信号をトラッキング信号として選択することによ
り、手動操作時、自動側の演算が各操作端へ分配する操
作量は、現状の操作量になっており、したがって各操作
端の操作量も、トータルの操作量も突変せず、制御に外
乱を与えることなく手動モードから自動モードへの切り
替えを可能とする。

【００４９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を、２操作端による流量制御を例に挙げて説明
する。なお、従来例と共通する部分には同一符号を付
し、制御演算器３は速度型ＰＩＤコントローラ４と積分
器５に分けた構成で説明する。

【００５０】図１は、本発明のプロセス制御装置の第１
の実施の形態を示すもので、プロセス値ＰＶと設定値Ｓ
Ｖの偏差信号Ｓ_Eを入力し微分操作量Ｓ_DMVを演算する
速度型ＰＩＤコントローラ４と、トータル流量信号Ｓ_FT
に基づいてトラッキング信号Ｓ_Tを演算するトラッキン
グ信号設定器２１と、微分操作量Ｓ_DMV、自動信号Ｓ
_AUTおよびトラッキング信号Ｓ_Tを入力しトータル操作
量Ｓ_TMVを出力する積分器５と、トータル操作量Ｓ_TMV
を操作端１Ａに対する自動操作量Ｓ_MVAおよび操作端１
Ｂに対する自動操作量Ｓ_MVBにそれぞれ分配する操作量
分配器１１ａ、１１ｂと、操作端１Ａに対する手動操作
量Ｓ_MANAおよび操作端１Ｂに対する手動操作量Ｓ_MVBを
それぞれ任意に設定可能な手動設定器２ａ、２ｂと、自
動操作量Ｓ_MVAと手動操作量Ｓ_MANAの一方を自動信号Ｓ
_AUTにより操作端１Ａに対する操作量ＭＶ_Aとして選択
し出力する切替器６ａおよび自動操作量Ｓ_MVBと手動操
作量Ｓ_MANBの一方を自動信号Ｓ_AUTにより操作端１Ｂに
対する操作量ＭＶ_Bとして選択し出力する切替器６ｂと
で構成されている。

【００５１】上記構成において、積分器５は、速度型Ｐ
ＩＤコントローラ４からの微分操作量Ｓ_DMVおよびトラ
ッキング信号設定器２１からのトラッキング信号Ｓ_Tを
入力し、自動信号Ｓ_AUTがＯＮのときは微分操作量Ｓ
_DMVを積分してトータル操作量Ｓ_TMVを出力し、自動信
号Ｓ_AUTがＯＦＦのときはトラッキング信号Ｓ_Tをトー
タル操作量Ｓ_TMVとして出力する。

【００５２】トラッキング信号設定器２１は、各操作端
１Ａ、１Ｂを操作することによって得られるトータル流
量信号Ｓ_FT（図８の配管１０Ｃ部分の流量に相当す
る。）を入力し、トータル流量信号Ｓ_FTに対してトータ
ル操作量Ｓ_TMVが図１０に曲線ＦＴで示す関係となるよ
うにトラッキング信号Ｓ_Tを決定する。

【００５３】操作量分配器１１ａ、１１ｂは、トータル
操作量Ｓ_TMVに対して操作端１Ａ、１Ｂの開度がそれぞ
れ図１０に示すような関係となるように、自動操作量Ｓ
_MVA、Ｓ_MVBを決定する。

【００５４】切替器６ａ、６ｂは、自動信号Ｓ_AUTがＯ
Ｎのときは自動操作量Ｓ_MVA、Ｓ_MV _Bを出力し、自動信
号Ｓ_AUTがＯＦＦのときは手動操作量Ｓ_MANA、Ｓ_MANBを
出力して、操作端１Ａ、１Ｂを操作する操作量ＭＶ_A、
ＭＶ_Bとする。

【００５５】本実施の形態のプロセス制御装置では、手
動モードから自動モードへの切り替え時には、トラッキ
ング信号設定器２１によってトータル流量信号Ｓ_FTに基
づいて決定されたトラッキング信号Ｓ_Tすなわちトータ
ル操作量Ｓ_TMVが積分器５より出力され、このトータル
流量信号Ｓ_FTに見合ったトータル操作量Ｓ_TMVが操作量
分配器１１ａ、１１ｂで分配されて自動操作量Ｓ_MVA、
Ｓ_MVBとなって、これらに操作端開度が合わせらること
になり、このときのトータル流量は実際のトータル流量
Ｓ_FLTとー致する。

【００５６】したがって、自動モードへの切り替え時
に、切替器６ａ、６ｂから出力される操作量ΜＶ_A、Μ
Ｖ_Bは変化するが、トータル流量Ｓ_FLTに変化はなく、
プロセス値ＰＶに変化はないので、制御に外乱を与える
ことなく手動モードから自動モ−ドへの切り替えが可能
となる。

【００５７】図２は、本発明のプロセス制御装置の第２
の実施の形態を示すもので、図１のトータル流量信号Ｓ
_FTを求める具体的な手段を示している。

【００５８】すなわち、図１に示す構成に対して、切替
器６ａ、６ｂから出力される操作量ΜＶ_A、ΜＶ_Bをそ
れぞれ入力し対応する流量信号Ｓ_FA、Ｓ_FBを出力する流
量設定器２２ａ、２２ｂと、流量信号Ｓ_FA、Ｓ_FBを加算
してトータル流量信号Ｓ_FTをトラッキング信号設定器２
１に出力する加算器２３が付加されている。

【００５９】本実施の形態では、切替器６ａ、６ｂから
出力される操作量ΜＶ_A、ΜＶ_Bをフィードバックして
流量設定器２２ａ、２２ｂに入力する。流量設定器２２
ａ、２２ｂでは、図９に示すような操作端の開度と流量
の関数、つまり各操作端１Ａ、１Ｂの開度とそれぞれの
流量Ｓ_FA、Ｓ_FBの特性を設定しておき、操作量ＭＶ_A、
ΜＶ_Bからそれぞれの流量Ｓ_FA、Ｓ_FBを求めて出力す
る。

【００６０】実際に調整するのは、各流量のトータルで
あるから、流量信号Ｓ_FA、Ｓ_FBは加算器ａ２３にて加算
され、トータル流量信号Ｓ_FTとしてトラッキング信号設
定器２１へ入力される。

【００６１】トラッキング信号設定器２１は、トータル
流量信号Ｓ_FTとトータル操作量Ｓ_TM _Vが図１０に示すよ
うな関係となるようにトラッキング信号Ｓ_Tを決定し、
積分器５に入力する。

【００６２】入力されたトラッキング信号Ｓ_Tは、手動
モード時、自動信号Ｓ_AUTがＯＦＦなので、トータル操
作量Ｓ_TMVとして積分器５から出力され、さらに操作量
分配器１１ａ、１１ｂにて各操作端１Ａ、１Ｂに対する
自動操作量Ｓ_MVA、Ｓ_MVBへと分配される。

【００６３】自動操作量Ｓ_MVA、Ｓ_MVBは、トータル操
作量Ｓ_TMVとトータル流量信号Ｓ_FT が図１０に示す関係
となるように操作量分配器１１ａ、１１ｂによって決め
られた値である。

【００６４】したがって、手動モードから、トラッキン
グ信号設定器２１によって決定されたトラッキング信号
Ｓ_Tつまりトータル操作量Ｓ_TMVを操作量分配器１１
ａ、１１ｂで分配した自動操作量Ｓ_MVA、Ｓ_MVBに操作
端開度を合わせた場合、そのトータル流量は実際のトー
タル流量Ｓ_FLTとー致している。

【００６５】このため、手動モードから自動モードへの
切り替え時、操作量ΜＶ_A、ΜＶ_Bは変化するが、トー
タル流量Ｓ_FLTに変化はなく、プロセス値ＰＶに変化は
ないので、制御に外乱を与えることなく手動モードから
自動モードへの切り替えが可能となる。

【００６６】具体例として、手動操作にて各操作端１
Ａ、１Ｂへの出力指令である操作量ＭＶ_A、ＭＶ_Bをと
もに50％ととした場合について示す。

【００６７】まず、流量設定器２２ａ、２２ｂにおいて
開度と流量の関係がほぼ線形であるとすると、そのとき
の各操作端１Ａ、１Ｂを流れる流量Ｓ_FA、Ｓ_FBは、図９
に示すように、Ｓ_FAがａ／２、Ｓ_FBがｂ／２となる。し
たがって、加算器２３にて合計されたトータル流量信号
Ｓ_FTは（ａ＋ｂ）／２となる。

【００６８】さらにトラッキング信号設定器２１では、
図１０に示すように、トータル流量が（ａ＋ｂ）／２と
なるＴ点のトータル操作量Ｓ_TMV＝βを求め、トラッキ
ング信号Ｓ_Tに設定する。

【００６９】手動モード時はこのトラッキング信号Ｓ_T
がトータル操作量Ｓ_TMVになるので、操作量分配器１１
ａ、１１ｂにて分配された自動操作量Ｓ_MVA、Ｓ
_MVBは、トータル操作量Ｓ_TMV＝βの点での各操作端の
開度ということになり、それぞれＳ_MVA＝100 ％、Ｓ
_MVB＝ｂ′％（＜５０％）となる。

【００７０】ここで手動モードから自動モードに切り替
えた場合、操作量ΜＶ_Aは 100％へ、ΜＶ_Bはｂ′％へ
変化する。

【００７１】各操作端１Ａ、１Ｂが上記開度の場合、ト
ータル流量はもちろん（ａ＋ｂ）／２であり、また、操
作端１Ａは開方向、操作端１Ｂは閉方向に動くので、各
操作端の開度変化中の流量もお互い相殺され大きく変化
しない。

【００７２】したがって、この方法によれば、トータル
流量Ｓ_FLTを突変させることなく、ゆえにプロセス値Ｐ
Ｖも変化しないので、制御に外乱を与えないで手動モー
ドから自動モードへの切り替えが可能である。

【００７３】図３は、本発明のプロセス制御装置の第３
の実施の形態を示すもので、図１のトータル流量信号Ｓ
_FTを求める具体的な他の手段を示している。図２と異な
る点は、各操作端１Ａ、１Ｂの実際の流量を示す流量測
定信号Ｓ_FLA、Ｓ_FLBをフィードバックし、これを加算
してトータル流量信号Ｓ_FTを求めていることである。

【００７４】すなわち、上記構成において、各操作端に
おいて各センサーによって検出される流量測定信号Ｓ
_FLA、Ｓ_FLBを入力し、これを加算器２３にて加算して
トータル流量信号Ｓ_FTを計算し、トラッキング信号設定
器２１へ入力する。

【００７５】トラッキング信号設定器２１は、トータル
流量信号Ｓ_FTに対してトータル操作量Ｓ_TMVが図１０に
示すような関係となるようにトラッキング信号Ｓ_Tを決
定する。

【００７６】積分器５に入力されたトラッキング信号Ｓ
_Tは、手動モード時、自動信号Ｓ_AU _TがＯＦＦなので、
トータル操作量Ｓ_TMVとして積分器５から出力され、さ
らに操作量分配器１１ａ、１１ｂにて各操作端１Ａ、１
Ｂに対する自動操作量Ｓ_MVA、Ｓ_MVBへと分配される。

【００７７】自動操作量Ｓ_MVA、Ｓ_MVBは、トータル操
作量Ｓ_TMVとトータル流量信号Ｓ_FT が図１０に示すよな
関係となるように操作量分配器１１ａ、１１ｂによって
決められた値である。

【００７８】したがつて、本実施の形態では、手動モー
ドから、トラッキング信号設定器２１によつて決定され
たトラッキング信号Ｓ_Tつまりトータル操作量Ｓ_TMVを
操作量分配器１１ａ、１１ｂで分配した自動操作量Ｓ
_MVA、Ｓ_MVBに操作端開度を合わせた場合、そのトータ
ル流量は実際のトータル流量Ｓ_FLTと一致している。

【００７９】このように、自動モードへの切り替え時、
操作量ΜＶ_A、ΜＶ_Bは変化するが、トータル流量Ｓ
_FLTに変化はなく、プロセス値ＰＶに変化はないので、
制御に外乱を与えることなく手動モードから自動モード
への切り替えが可能となる。

【００８０】図４は、本発明のプロセス制御装置の第４
の実施の形態を示すもので、図１のトータル流量信号Ｓ
_FTを求める具体的なさらに他の手段を示している。ここ
では、操作端１Ａ、１Ｂの流れが合流する地点でのトー
タル流量測定信号Ｓ_FLTをトータル流量信号Ｓ_FTとして
用いている。

【００８１】すなわち、本実施の形態では、両操作端１
Ａ、１Ｂの下流でのトータル流量測定信号Ｓ_FLTをトー
タル流量信号Ｓ_FTとしてトラッキング信号設定器２１へ
入力する。

【００８２】トラツキング信号演算器２１は、入力した
トータル流量信号Ｓ_FTに対してトータル操作量Ｓ_TMVが
図１０に示すような関係となるようにトラッキング信号
Ｓ_Tを決定する。

【００８３】積分器５に入力されたトラッキング信号Ｓ
_Tは、手動モード時、自動信号Ｓ_AU _TがＯＦＦなので、
トータル操作量Ｓ_TMVとして積分器５から出力され、さ
らに操作量分配器１１ａ、１１ｂにて各操作端１Ａ、１
Ｂに対する自動操作量Ｓ_MVA、Ｓ_MVBへと分配される。

【００８４】自動操作量Ｓ_MVA、Ｓ_MVBは、トータル操
作量Ｓ_TMVとトータル流量信号Ｓ_FT が図１０に示すよう
な関係となるように操作量分配器１１ａ、１１ｂによつ
て決められた値である。

【００８５】したがって、上記構成においては、手動モ
ードから、トラッキング信号設定器２１によって決定さ
れたトラッキング信号Ｓ_Tつまりトータル操作量Ｓ_TMV
を操作量分配器１１ａ、１１ｂで分配した自動操作量Ｓ
_MVA、Ｓ_MVBに操作端開度を合わせた場合、そのトータ
ル流量は実際のトータル流量Ｓ_FLTとー致しており、自
動モードへの切り替え時、操作量ΜＶ_A、ΜＶ_Bは変化
するが、トータル流量Ｓ_FLTに変化はなく、プロセス値
ＰＶに変化はないので、制御に外乱を与えることなく手
動モードから自動モードへの切り替えが可能となる。

【００８６】図５は、本発明のプロセス制御装置の第５
の実施の形態を示すもので、上記実施の形態とはトラッ
キング信号Ｓ_Tを生成する手段が異なっている。

【００８７】本実施の形態では、手動設定器２ａ、２ｂ
による手動操作を、自動制御にて操作端を動かす場合と
同様、開操作は低流量域の操作端１Ａから、閉操作は高
流量域の操作端１Βから操作することを前提としてい
る。その上で、トラッキング信号Ｓ_Tを生成する手段
は、切替器６ａ、６ｂから出力される操作量ΜＶ_A、Μ
Ｖ_Bを入力しそれぞれトラッキング信号Ｓ_TA、Ｓ_TBを出
力する逆関数発生器３１ａ、３１ｂと、トラッキング信
号Ｓ_TA、Ｓ_TBを入力し現在操作中の操作端側の信号をト
ラッキング信号Ｓ_Tとして選択するトラッキング信号切
替手段３２とで構成される。

【００８８】すなわち、本実施の形態では、切替器６
ａ、６ｂから出力される操作量ΜＶ_A、ΜＶ_Bが操作量
分配器１１ａ、１１ｂの逆関数を設定した逆関数発生器
３１ａ、３１ｂにそれぞれ入力され、トラッキング信号
Ｓ_TA、Ｓ_TBが出力される。

【００８９】トラッキング信号Ｓ_TA、Ｓ_TBは、トラッキ
ング信号切替手段３２に入力され、現在操作中の操作端
側のトラッキング信号（Ｓ_TAまたはＳ_TB）がトラッキン
グ信号Ｓ_Tとして選択される。

【００９０】トラッキング信号Ｓ_Tは、上記前提をもと
に、現在操作中の操作端の操作量（ΜＶ_AまたはΜ
Ｖ_B）から逆算したものであるから、このトラッキング
信号を再度操作量分配器１１ａ、１１ｂにて分配した自
動操作量Ｓ_MVA、Ｓ_MVBは手動操作量Ｓ_MANA、Ｓ_MANBと
一致しており、手動モードから自動モードヘ切り替えた
場合、操作量ΜＶ_A、ΜＶ_Bは突変しない。

【００９１】したがつてプロセス値ＰＶも変化せず、制
御に外乱を与えないで手動モードから自動モードへの切
り替えが可能である。

【００９２】図６は、本発明のプロセス制御装置の第６
の実施の形態を示すもので、図５のトラッキング信号切
替手段３２の具体的な構成を示している。

【００９３】本実施の形態のトラッキング信号切替手段
３２は、逆関数発生器３１ａ、３１ｂに入力される操作
量ΜＶ_A、ΜＶ_Bに基づいて、操作端１Ａが操作中か操
作端１Ｂが操作中かを判断し、操作端１Ａが操作中のと
きＯΝ状態とするトラッキング切替信号Ｓ_TCを出力する
トラッキング切替信号設定器３３と、トラッキング切替
信号Ｓ_TCによりトラッキング信号Ｓ_TA、Ｓ_TBのいずれか
を選択するトラッキング切替器３４とで構成される。

【００９４】本実施の形態では、切替器６ａ、６ｂから
出力される操作量ΜＶ_A、ΜＶ_Bを操作量分配器１１
ａ、１１ｂで行う演算の逆演算を行う逆関数発生器３１
ａ、３１ｂに入力し、トラッキング信号Ｓ_TA、Ｓ_TBを生
成する。

【００９５】さらに、トラッキング切替信号設定器３３
は操作量ＭＶ_A、ΜＶ_Bを入力し、操作量ΜＶ_Bが全閉
でかつ操作量ΜＶ_Aが全開でない状態、つまり低流量域
（操作端１Ａ）操作中の状態のとき、ＯΝのトラッキン
グ切替信号Ｓ_TCをトラッキング切替器３４に出力する。
また、操作量ＭＶ_Aが全開でかつ操作量ＭＶ_Bが全開で
ない状態、つまり高流量域（操作端１Ｂ）操作中の状態
のとき、ＯＦＦのトラッキング切替信号Ｓ_TCをトラッキ
ング切替器３４に出力する。

【００９６】トラッキング切替器３４は、逆関数発生器
３１ａ、３１ｂからのトラッキング信号Ｓ_TA、Ｓ_TBおよ
びトラッキング切替信号設定器３３からのトラッキング
切替信号Ｓ_TCを入力し、トラッキング切替信号Ｓ_TCがＯ
Ｎのときはトラッキング信号Ｓ_TAをトラッキング信号Ｓ
_Tとして選択し、積分器５へトラッキングをかける。

【００９７】また、トラッキング切替信号Ｓ_TCがＯＦＦ
のときはトラッキング信号Ｓ_TBをトラッキング信号Ｓ_T
として選択し、積分器５へトラッキングをかける。

【００９８】上記構成のプロセス制御装置において、手
動モード時、Ｓ_AUTはＯＦＦなので、積分器５からの出
力であるトータル操作量Ｓ_TMVとしてはトラッキング信
号Ｓ_Tが出力される。

【００９９】このトラッキング信号Ｓ_Tは、前述のとお
り、逆関数発生器３１ａ、３１ｂにより操作量ＭＶ_A、
ΜＶ_Bから逆算して求めた値なので、この状態で積分器
５から出力されるトータル操作量Ｓ_TMVを操作量分配器
１１ａ、１１ｂにて分配した自動操作量Ｓ_MVA、Ｓ_MVB
は、操作順序を守っていれば、それぞれ操作量ΜＶ_A、
ΜＶ_Bと等しい値になっている。

【０１００】ここで、手動モードから自動モードヘ切り
替えた場合、切替器６ａ、６ｂにおいて自動信号Ｓ_AUT
はＯＮ状態となるので、操作量ＭＶ_A、ＭＶ_Bとしては
自動操作量Ｓ_MVA、Ｓ_MVBが選択される。

【０１０１】操作量ＭＶ_A、ＭＶ_Bと自動操作量
Ｓ_MVA、Ｓ_MVBは、この状態では前述のとおり等しくな
っており、したがって操作量ΜＶ_A、ＭＶ_Bは突変する
ことなく、プロセス値ＰＶにも変化はないので、制御に
外乱を与えないで手動モードから自動モードへの切り替
えが行われる。

【０１０２】図７は、本発明のプロセス制御装置の第７
の実施の形態を示すもので、図５のトラッキング信号切
替手段３２が高値選択器３５で構成されている。

【０１０３】本実施の形態では、切替器６ａ、６ｂの出
力である操作量ΜＶ_A、ΜＶ_Bを操作量分配器１１ａ、
１１ｂで行う演算の逆演算を行う逆関数発生器３１ａ、
３１ｂ′に入力し、トラッキング信号Ｓ_TA、Ｓ_TBを生成
する。ただし、逆関数発生器３１ｂ′では操作量ΜＶ_B
が零の時点で、卜一タル操作量Ｓ_TMVを零とする。

【０１０４】次に、各トラッキング信号Ｓ_TA、Ｓ_TBは、
高値選択器３５へ入力される。高値選択器は２入力のう
ち高値を選択しトラッキング信号Ｓ_Tとして出力する機
能を持つ。

【０１０５】開操作時は低流量域の操作端１Ａから操作
し、閉操作時は高流量域の操作端１Ｂから操作するとい
う操作順序を守り、また、上述したように逆関数発生器
３１ｂ′で操作量ΜＶ_Bが零の時点で、トータル操作量
Ｓ_TMVを零としておけば、２つのトラッキング信号
Ｓ_TA、Ｓ_TBのうち、必ず高値側が現在操作中の操作端の
トラッキング信号となる。

【０１０６】手動モード時、Ｓ_AUTはＯＦＦなので、積
分器５からの出力であるトータル操作量Ｓ_TMVとしては
トラッキング信号Ｓ_Tが出力される。

【０１０７】このトータル操作量Ｓ_TMVすなわちトラッ
キング信号Ｓ_Tは、前述のとおり、逆関数発生器３１
ａ、３１ｂ′により操作量ΜＶ_A、ΜＶ_Bから逆算して
求めた値なので、この状態でそのトータル操作量Ｓ_TMV
を操作量分配器１１ａ、１１ｂにて分配した自動操作量
Ｓ_MVA、Ｓ_MVBは、操作順序を守っていれば、それぞれ
操作量ＭＶ_A、ＭＶ_Bと等しい値になっている。

【０１０８】ここで、手動モードから自動モードへ切り
替えた場合、切替器６ａ、６ｂにおいて自動信号Ｓ_AUT
はＯＮ状態となるので、操作量ＭＶ_A、ＭＶ_Bとしては
自動操作量Ｓ_MVA、Ｓ_MVBが選択される。

【０１０９】操作量ＭＶ_A、ＭＶ_Bと自動操作量
Ｓ_MVA、Ｓ_MVBは、この状態では前述のとおり等しくな
っており、したがって操作量ＭＶ_A、ＭＶ_Bは突変する
ことなく、プロセス値ＰＶにも変化はないので、制御に
外乱を与えないで手動モードから自動モードへの切り替
えが行われる。

【０１１０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、多操作
端に対するプロセス制御においても、制御に外乱を与え
ることなく手動モードから自動モードへの切り替えを行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプロセス制御装置の第１の実施の形態
を示すブロック図である。

【図２】本発明のプロセス制御装置の第２の実施の形態
を示すブロック図である。

【図３】本発明のプロセス制御装置の第３の実施の形態
を示すブロック図である。

【図４】本発明のプロセス制御装置の第４の実施の形態
を示すブロック図である。

【図５】本発明のプロセス制御装置の第５の実施の形態
を示すブロック図である。

【図６】本発明のプロセス制御装置の第６の実施の形態
を示すブロック図である。

【図７】本発明のプロセス制御装置の第７の実施の形態
を示すブロック図である。

【図８】制御対象の操作端１Ａ，１Ｂの配置構成を示す
図である。

【図９】各操作端１Ａ、１Ｂの流量と開度の関係を示す
図である。

【図１０】トータル操作量と操作端１Ａの開度、操作端
１Βの開度、および卜一タル流量との関係を示す図であ
る。

【図１１】一般的なプロセス制御装置の一例を示すブロ
ック図である。

【図１２】プロセス制御装置の従来例を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１Ａ、１Ｂ………操作端２ａ、２ｂ………手動設定器逆関数発生器３………制御演算器４………ＰＩＤコントローラ５………積分器６ａ、６ｂ………切替器１１ａ、１１ｂ………操作量分配器２１………トラッキング信号設定器２２ａ、２２ｂ………流量設定器２３………加算器３１ａ、３１ｂ………逆関数発生器３２………トラッキング信号切替手段３３………トラッキング切替信号設定器３４………トラッキング切替器３５………高値選択器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自動モードまたは手動モードにより複数
の操作端を操作して、ひとつのプロセス量を制御するプ
ロセス制御装置において、自動モード時は、前記プロセス量によって変化するプロ
セス値とその設定値との偏差に基づいて前記複数の操作
端の操作量を合わせたトータル操作量を演算し、手動モ
ード時は、入力するトラッキング信号をトータル操作量
として出力する制御演算器と、前記制御演算器から出力されるトータル操作量を前記複
数の操作端に分配する操作量分配器と、前記複数の操作端の各操作量を手動で設定する手動設定
器と、自動モード時は前記操作量分配器で分配された操作量を
選択し、手動モード時は前記手動設定器にて設定された
操作量を選択して前記複数の操作端へそれぞれ出力する
切替器と、前記プロセス量から前記トラッキング信号を決定し、前
記制御演算器へ出力するトラッキング信号設定器とを具
備することを特徴とするプロセス制御装置。
【請求項２】前記トラッキング信号設定器が用いる前
記プロセス量は、前記切替器から出力される前記複数の
操作端への各操作量に基づいて、前記操作端が各自調整
する個別プロセス量を演算し、これらの個別プロセス量
を加算することによって求められることを特徴とする請
求項１記載のプロセス制御装置。
【請求項３】前記切替器から出力される各前記操作端
への操作量を入力し、対応する前記個別プロセス量を演
算するプロセス量設定器と、前記プロセス量設定器から出力される個別プロセス量を
加算して前記トラッキング信号設定器に出力する加算器
とを具備することを特徴とする請求項２記載のプロセス
制御装置。
【請求項４】前記トラッキング信号設定器が用いる前
記プロセス量は、前記操作端によってそれぞれ調整され
る個別プロセス量の測定値を加算することによって求め
られることを特徴とする請求項１記載のプロセス制御装
置。
【請求項５】前記操作端によってそれぞれ調整される
個別プロセス量を検出する個別プロセス量検出器と、これらの個別プロセス量検出器からの個別プロセス量を
加算して前記トラッキング信号設定器に出力する加算器
とを具備することを特徴とする請求項４記載のプロセス
制御装置。
【請求項６】前記トラッキング信号設定器は、前記プ
ロセス量の測定値に基づいて前記トラッキング信号を決
定することを特徴とする請求項１記載プロセス制御装
置。
【請求項７】自動モードまたは手動モードにより複数
の操作端を操作して、ひとつのプロセス量を制御するプ
ロセス制御装置において、自動モード時は、前記プロセス量によって変化するプロ
セス値とその設定値との偏差に基づいて前記複数の操作
端の操作量を合わせたトータル操作量を演算し、手動モ
ード時は、入力するトラッキング信号をトータル操作量
として出力する制御演算器と、前記制御演算器から出力されるトータル操作量を前記複
数の操作端の操作順序についてあらかじめ決められたル
ールに従って前記複数の操作端に分配する操作量分配器
と、前記複数の操作端のそれぞれの操作量を前記あらかじめ
決められたルールに従って手動で設定する手動設定器
と、自動モード時は前記操作量分配器で分配された操作量を
選択し、手動モード時は前記手動設定器にて設定された
操作量を選択して前記複数の操作端へそれぞれ出力する
切替器と、前記切替器から前記複数の操作端へそれぞれ出力される
操作量に基づいて、前記操作量分配器に入力される前の
トータル操作量を逆演算し、前記トラッキング信号とし
て前記制御演算器に出力するトラッキング信号生成手段
とを具備することを特徴とするプロセス制御装置。
【請求項８】前記トラッキング信号生成手段は、前記切替器から出力される各前記操作端への操作量をそ
れぞれ入力し、前記操作量分配器と逆の演算を行って前
記各操作量に基づく個別トラッキング信号をそれぞれ出
力する逆関数発生器と、前記逆関数発生器からそれぞれ出力される個別トラッキ
ング信号の中から前記制御演算器への前記トラッキング
信号を選択し出力するトラッキング信号切替手段とを具
備することを特徴とする請求項７記載のプロセス制御装
置。
【請求項９】前記トラッキング信号切替手段は、前記切替器から出力される各前記操作端への操作量に基
づいて、いずれの操作端が操作中かを判定し、トラッキ
ング切替信号を出力するトラッキング切替信号設定器
と、前記逆関数発生器からそれぞれ出力される個別のトラッ
キング信号を入力し、前記トラッキング切替信号設定器
からのトラッキング切替信号により操作中の前記操作端
への操作量に基づく前記個別トラッキング信号を前記制
御演算器への前記トラッキング信号として選択するトラ
ッキング切替器とを具備することを特徴とする請求項８
記載のプロセス制御装置。
【請求項１０】前記トラッキング信号生成手段は、前記切替器から出力される各前記操作端への操作量を入
力し、それぞれ前記操作量分配器と逆の演算を行い、対
応する前記操作量が零の時点で零とする前記各操作量に
基づく個別トラッキング信号をそれぞれ出力する逆関数
発生器と、前記逆関数発生器からそれぞれ出力される個別トラッキ
ング信号のうち高値を選択し前記トラッキング信号とし
て前記制御演算器へ出力する高値選択器とを具備するこ
とを特徴とする請求項７記載のプロセス制御装置。