JPH11345002A - プロセス制御装置 - Google Patents
プロセス制御装置Info
- Publication number
- JPH11345002A JPH11345002A JP15252198A JP15252198A JPH11345002A JP H11345002 A JPH11345002 A JP H11345002A JP 15252198 A JP15252198 A JP 15252198A JP 15252198 A JP15252198 A JP 15252198A JP H11345002 A JPH11345002 A JP H11345002A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】流量調節弁の動作頻度を少なくし、かつ制御目
標値と制御計測値との偏差が不感帯内にあってもさらに
制御精度を高める事の出来るプロセス制御装置を提供す
る。 【解決手段】制御目標値と制御計測値との偏差を少なく
する手段として、ＰＩＤ演算回路のほかに不感帯内で動
作する操作量補正回路は、制御目標値と制御計測値との
偏差が一定値以下になると動作するが、動作内容は偏差
が一定値以下になってから一定時間経過すると、その時
の偏差量に見合った操作量を演算して流量調節弁に出力
する。
標値と制御計測値との偏差が不感帯内にあってもさらに
制御精度を高める事の出来るプロセス制御装置を提供す
る。 【解決手段】制御目標値と制御計測値との偏差を少なく
する手段として、ＰＩＤ演算回路のほかに不感帯内で動
作する操作量補正回路は、制御目標値と制御計測値との
偏差が一定値以下になると動作するが、動作内容は偏差
が一定値以下になってから一定時間経過すると、その時
の偏差量に見合った操作量を演算して流量調節弁に出力
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プロセス制御装置
に関わり、特に水位制御装置で不感帯における制御系の
偏差補正方法に係わり、不感帯内での制御目標値と計測
値との偏差を少なくするプロセス制御装置に関わる。
に関わり、特に水位制御装置で不感帯における制御系の
偏差補正方法に係わり、不感帯内での制御目標値と計測
値との偏差を少なくするプロセス制御装置に関わる。
【０００２】
【従来の技術】制御計測値と制御目標値の偏差を少なく
するフィードバック制御において、主にＰＩＤ演算制御
が使用されている。この時、制御計測値が制御目標値に
近づき偏差が一定値以内に入ると不感帯と呼ばれる領域
になり、流量調節弁の動作頻度を少なくする手段がとら
れる。この流量調節弁の動作頻度を少なくする手段とし
て用いられる不感帯の考え方は、制御目標値と制御計測
値の偏差が不感帯内に入れば、ＰＩＤ等の制御補償演算
をロックさせ流量調節弁の動作を停止させる事が目的で
あり、制御目標値近傍での無駄な流量調節弁の動作を防
止し、機械的あるいは電気的寿命を長くする事を目的と
している。
するフィードバック制御において、主にＰＩＤ演算制御
が使用されている。この時、制御計測値が制御目標値に
近づき偏差が一定値以内に入ると不感帯と呼ばれる領域
になり、流量調節弁の動作頻度を少なくする手段がとら
れる。この流量調節弁の動作頻度を少なくする手段とし
て用いられる不感帯の考え方は、制御目標値と制御計測
値の偏差が不感帯内に入れば、ＰＩＤ等の制御補償演算
をロックさせ流量調節弁の動作を停止させる事が目的で
あり、制御目標値近傍での無駄な流量調節弁の動作を防
止し、機械的あるいは電気的寿命を長くする事を目的と
している。
【０００３】しかし、この方法を採用すると、制御目標
値と制御計測値との偏差が一旦不感帯に入ると、その偏
差をより小さくする事は不可能でありオフセットが生じ
てしまう。これを解決する手段として、例えば特開平9
−26051号公報にあるように制御目標値と制御計測値と
の偏差に応じてＰＩＤパラメータを変化させる手段があ
る。
値と制御計測値との偏差が一旦不感帯に入ると、その偏
差をより小さくする事は不可能でありオフセットが生じ
てしまう。これを解決する手段として、例えば特開平9
−26051号公報にあるように制御目標値と制御計測値と
の偏差に応じてＰＩＤパラメータを変化させる手段があ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】流量調節弁の動作頻度
を少なくする方法として、前記のように制御目標値と制
御計測値との偏差がある一定値内になると不感帯により
ＰＩＤ等の補償演算をロックさせる方式が取られるが、
この時偏差にオフセットが生じ制御精度を高める事は出
来ない。また偏差によりＰＩＤパラメータを変化させる
方式の場合は偏差が小さくてもＰＩＤの積分要素により
操作量の変化が生じ、流量調節弁の無駄な動作を無くす
事は出来ない。
を少なくする方法として、前記のように制御目標値と制
御計測値との偏差がある一定値内になると不感帯により
ＰＩＤ等の補償演算をロックさせる方式が取られるが、
この時偏差にオフセットが生じ制御精度を高める事は出
来ない。また偏差によりＰＩＤパラメータを変化させる
方式の場合は偏差が小さくてもＰＩＤの積分要素により
操作量の変化が生じ、流量調節弁の無駄な動作を無くす
事は出来ない。
【０００５】本発明の目的は、流量調節弁の動作頻度を
少なくし、かつ制御目標値と制御計測値との偏差が不感
帯内にあってもさらに制御精度を高める事の出来るプロ
セス制御装置を提供する事にある。
少なくし、かつ制御目標値と制御計測値との偏差が不感
帯内にあってもさらに制御精度を高める事の出来るプロ
セス制御装置を提供する事にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は以下のように
して達成する事ができる。
して達成する事ができる。
【０００７】制御目標値と制御計測値との偏差を少なく
する手段としてＰＩＤ演算を使用するが、前記偏差が一
定値内（不感帯）に入るとＰＩＤ演算は停止し、操作量
を保持する。しかし、この偏差をさらに小さくする為、
不感帯内での操作量補正回路を動作させる。操作量補正
回路の動作内容を次に説明する。
する手段としてＰＩＤ演算を使用するが、前記偏差が一
定値内（不感帯）に入るとＰＩＤ演算は停止し、操作量
を保持する。しかし、この偏差をさらに小さくする為、
不感帯内での操作量補正回路を動作させる。操作量補正
回路の動作内容を次に説明する。
【０００８】操作量補正回路は、制御目標値と制御計測
値との偏差が一定値以下になると動作するが、動作内容
は偏差が一定値以下になってから一定時間経過すると、
その時の偏差量に見合った操作量を演算して流量調節弁
に出力する。ここで操作量補正演算回路が動作する偏差
領域は複数領域に分けられており、それぞれの偏差領域
ごとに領域にいる経過時間と操作量の現在値からの変更
量を演算して、現在の操作量に加算する。
値との偏差が一定値以下になると動作するが、動作内容
は偏差が一定値以下になってから一定時間経過すると、
その時の偏差量に見合った操作量を演算して流量調節弁
に出力する。ここで操作量補正演算回路が動作する偏差
領域は複数領域に分けられており、それぞれの偏差領域
ごとに領域にいる経過時間と操作量の現在値からの変更
量を演算して、現在の操作量に加算する。
【０００９】この方式をとることにより、従来から採用
されている不感帯による流量調節弁の動作回数低減効果
と、不感帯による偏差オフセットを解消し制御精度を向
上させる効果の両者を満足させることができる。
されている不感帯による流量調節弁の動作回数低減効果
と、不感帯による偏差オフセットを解消し制御精度を向
上させる効果の両者を満足させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を示
す。図１は本発明の一実施例を示すものである。
す。図１は本発明の一実施例を示すものである。
【００１１】本モデルプラントは貯水池１に溜めた水を
送水ポンプ３により送水管６へ送水することで貯水池１
の水位を一定幅に制御することを目的とした設備であ
る。送水ポンプ３は固定速ポンプであり送水流量調節は
送水ポンプ３吐出側近傍に設けられた流量調節弁４にて
行われる。貯水池１の水位は水位信号変換器２により電
気信号である水位計測値８に変換され、その信号に基づ
いて流量調節弁４の弁開度を流量制御装置７にて演算す
る。流量制御装置７の出力は前記流量調節弁４の開度指
令であり、弁駆動装置５は前記弁開度指令に基づき流量
調節弁４の開度を制御する。
送水ポンプ３により送水管６へ送水することで貯水池１
の水位を一定幅に制御することを目的とした設備であ
る。送水ポンプ３は固定速ポンプであり送水流量調節は
送水ポンプ３吐出側近傍に設けられた流量調節弁４にて
行われる。貯水池１の水位は水位信号変換器２により電
気信号である水位計測値８に変換され、その信号に基づ
いて流量調節弁４の弁開度を流量制御装置７にて演算す
る。流量制御装置７の出力は前記流量調節弁４の開度指
令であり、弁駆動装置５は前記弁開度指令に基づき流量
調節弁４の開度を制御する。
【００１２】次に、流量制御装置７について説明する。
流量制御装置７は貯水池１の水位を定常状態に保持する
ための水位目標値７と水位計測値６との偏差１１を演算
する偏差演算器１０，偏差１１に基づき弁開度制御処理
に適した制御演算回路を判定して切替器１３及び１９へ
切替指令を出力する切替判定回路１２，ＰＩＤ演算を用
いて偏差１１から水位目標値９に近づくために必要な弁
開度指令１７を演算するＰＩＤ演算回路１４，演算処理
範囲を不感帯内に限定して偏差１１を線形演算処理した
弁開度指令１８を出力する操作量補正演算回路１５から
構成される。
流量制御装置７は貯水池１の水位を定常状態に保持する
ための水位目標値７と水位計測値６との偏差１１を演算
する偏差演算器１０，偏差１１に基づき弁開度制御処理
に適した制御演算回路を判定して切替器１３及び１９へ
切替指令を出力する切替判定回路１２，ＰＩＤ演算を用
いて偏差１１から水位目標値９に近づくために必要な弁
開度指令１７を演算するＰＩＤ演算回路１４，演算処理
範囲を不感帯内に限定して偏差１１を線形演算処理した
弁開度指令１８を出力する操作量補正演算回路１５から
構成される。
【００１３】水位計測値８と水位目標値９に基づいて偏
差演算器１０から出力された偏差１１は、その値により
切替判定回路１２がＰＩＤ演算回路１４および操作量補
正演算回路１５の中から流量調節弁４の操作量演算回路
として適している回路を判定し、その判定結果により切
替器１１及び１９へ切替指令１６を出力して演算回路の
切替を行っている。
差演算器１０から出力された偏差１１は、その値により
切替判定回路１２がＰＩＤ演算回路１４および操作量補
正演算回路１５の中から流量調節弁４の操作量演算回路
として適している回路を判定し、その判定結果により切
替器１１及び１９へ切替指令１６を出力して演算回路の
切替を行っている。
【００１４】切替判定回路１２は偏差１１が不感帯外に
ある場合にはＰＩＤ演算回路１４を選択し、接点を側
に切替えるための切替指令１６を切替器１３及び１９に
出力し、流量制御装置７をＰＩＤ演算による制御装置と
して機能させる。また、偏差１１が不感帯内にある場合
には操作量補正演算回路１１が選択され、接点を側に
切替えるための切替指令１６を切替器１３及び１９に出
力し、流量制御装置７を操作量補正演算による制御装置
として機能させる。
ある場合にはＰＩＤ演算回路１４を選択し、接点を側
に切替えるための切替指令１６を切替器１３及び１９に
出力し、流量制御装置７をＰＩＤ演算による制御装置と
して機能させる。また、偏差１１が不感帯内にある場合
には操作量補正演算回路１１が選択され、接点を側に
切替えるための切替指令１６を切替器１３及び１９に出
力し、流量制御装置７を操作量補正演算による制御装置
として機能させる。
【００１５】このとき偏差１１が不感帯内に収まってい
るときＰＩＤ演算回路１４の内部では演算停止するとと
もに、ＰＩＤ演算弁開度目標値１７が操作量補正弁開度
目標値１８に追従することで、偏差１１が不感帯外とな
って切替判定回路１２が再びＰＩＤ演算回路を選択して
も流量制御装置７の出力が急変することなく切替わるこ
とができる。また同様に偏差１１が不感帯外から不感帯
内に入った場合でも操作量補正弁開度目標値１８はＰＩ
Ｄ演算弁開度目標値１７にトラッキングしているため流
量制御装置７の出力変動がハンチングすること無く演算
回路を切替えられる。
るときＰＩＤ演算回路１４の内部では演算停止するとと
もに、ＰＩＤ演算弁開度目標値１７が操作量補正弁開度
目標値１８に追従することで、偏差１１が不感帯外とな
って切替判定回路１２が再びＰＩＤ演算回路を選択して
も流量制御装置７の出力が急変することなく切替わるこ
とができる。また同様に偏差１１が不感帯外から不感帯
内に入った場合でも操作量補正弁開度目標値１８はＰＩ
Ｄ演算弁開度目標値１７にトラッキングしているため流
量制御装置７の出力変動がハンチングすること無く演算
回路を切替えられる。
【００１６】操作量補正演算回路１５におけるＧＡＰ内
補正制御について説明する。図２は本実施例における水
位計測値８の水位変動に対する弁開度目標値の推移を示
したＧＡＰ内補正制御結果である。ＰＩＤ演算により不
感帯領域１に入った水位計測値８が一定時間Ｔ１を経過
しても不感帯領域１に存在する場合、ＭＶを流量制御装
置７の出力、α１を不感帯領域１における流量調節弁の
補正操作量(但し＞０)、ＰＶを水位計測値８、ＳＶを水
位目標値９とすると操作量補正演算回路１５はΔｔ１周
期毎に出力される値は次式で与えられる。
補正制御について説明する。図２は本実施例における水
位計測値８の水位変動に対する弁開度目標値の推移を示
したＧＡＰ内補正制御結果である。ＰＩＤ演算により不
感帯領域１に入った水位計測値８が一定時間Ｔ１を経過
しても不感帯領域１に存在する場合、ＭＶを流量制御装
置７の出力、α１を不感帯領域１における流量調節弁の
補正操作量(但し＞０)、ＰＶを水位計測値８、ＳＶを水
位目標値９とすると操作量補正演算回路１５はΔｔ１周
期毎に出力される値は次式で与えられる。
【００１７】
【数１】ＰＶ−ＳＶ＞０のとき ＭＶ（ｎ）＝ＭＶ（ｎ−１）＋α１
【００１８】
【数２】ＰＶ−ＳＶ＜０のとき ＭＶ（ｎ）＝ＭＶ（ｎ−１）−α１ 本実施例では流量調節弁４の開度を現状の弁開度からΔ
ｔ１＝３５sec 周期毎にα１＝１.７５％ の操作指令を
出力することで送水流量を変化させ、水位計測値８を水
位目標値９に近づける処理を行った。本モデルプラント
における流量調節弁４の最小動作開度は０.２％である
ため、弁開度指令が０.２の倍数以下の端数を持つ場合
はその端数が無視され、弁開度指令値と実際の弁動作量
が異なり、誤差が発生する。
ｔ１＝３５sec 周期毎にα１＝１.７５％ の操作指令を
出力することで送水流量を変化させ、水位計測値８を水
位目標値９に近づける処理を行った。本モデルプラント
における流量調節弁４の最小動作開度は０.２％である
ため、弁開度指令が０.２の倍数以下の端数を持つ場合
はその端数が無視され、弁開度指令値と実際の弁動作量
が異なり、誤差が発生する。
【００１９】次に水位計測値８が不感帯領域１から不感
帯領域２に入った場合には、水位計測値８が一定時間Ｔ
２を経過しても不感帯領域２に存在する場合、α２を不
感帯領域２における流量調節弁の補正操作量（但し＞
０）とすると操作量補正演算回路１１はΔｔ２周期毎に
出力される値は次式で与えられる。
帯領域２に入った場合には、水位計測値８が一定時間Ｔ
２を経過しても不感帯領域２に存在する場合、α２を不
感帯領域２における流量調節弁の補正操作量（但し＞
０）とすると操作量補正演算回路１１はΔｔ２周期毎に
出力される値は次式で与えられる。
【００２０】
【数３】ＰＶ−ＳＶ＞０のとき、 ＭＶ（ｎ）＝ＭＶ（ｎ−１）＋α２
【００２１】
【数４】ＰＶ−ＳＶ＜０のとき、 ＭＶ（ｎ）＝ＭＶ（ｎ−１）−α２ 本実施例では流量調節弁３の開度を不感帯領域２に入る
直前に不感帯領域１で操作された開度から、さらにΔｔ
２＝６５sec の周期で演算されている弁開度操作量α２
＝０.７％ だけ操作して水位目標値９に近づけている。
直前に不感帯領域１で操作された開度から、さらにΔｔ
２＝６５sec の周期で演算されている弁開度操作量α２
＝０.７％ だけ操作して水位目標値９に近づけている。
【００２２】しかしながら、水位計測値６が操作量補正
演算回路１５の制御領域から逸脱した場合には切替判定
回路１２が操作量補正演算回路１５からＰＩＤ演算回路
１４に切替えて、水位計測値８を水位目標値９に近づけ
るよう再度ＰＩＤ演算による流量調節弁の開度操作を行
い、水位計測値８を不感帯に戻すことでＧＡＰ内補正処
理制御が有効に動作し、不感帯内において水位を高精度
に制御できることが本実施例により確認できた。
演算回路１５の制御領域から逸脱した場合には切替判定
回路１２が操作量補正演算回路１５からＰＩＤ演算回路
１４に切替えて、水位計測値８を水位目標値９に近づけ
るよう再度ＰＩＤ演算による流量調節弁の開度操作を行
い、水位計測値８を不感帯に戻すことでＧＡＰ内補正処
理制御が有効に動作し、不感帯内において水位を高精度
に制御できることが本実施例により確認できた。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば従
来から採用されている不感帯による流量調節弁の動作回
数低減効果と、不感帯による偏差オフセットを解消し制
御精度を向上させる効果の両者を満足させることができ
た。今回の実施例ではＧＡＰ内補正制御を流量調節弁に
よる水位制御に用いたが、他にもポンプ回転数制御や圧
力制御，温度制御等のような不感帯を取りうるプロセス
制御にも応用が可能である。
来から採用されている不感帯による流量調節弁の動作回
数低減効果と、不感帯による偏差オフセットを解消し制
御精度を向上させる効果の両者を満足させることができ
た。今回の実施例ではＧＡＰ内補正制御を流量調節弁に
よる水位制御に用いたが、他にもポンプ回転数制御や圧
力制御，温度制御等のような不感帯を取りうるプロセス
制御にも応用が可能である。
【図１】本発明の実施例であるプロセス制御装置のモデ
ルプラント構成図。
ルプラント構成図。
【図２】ＧＡＰ内補正制御演算処理による水位変動特性
図。
図。
１…貯水池、２…水位信号変換器、３…送水ポンプ、４
…流量調節弁、５…弁駆動装置、６…送水管、７…流量
制御装置、８…水位計測値、９…水位目標値、１０…偏
差演算回路、１１…偏差、１２…切替判定回路、１３…
演算回路１次側切替器、１４…ＰＩＤ演算回路、１５…
操作量補正演算回路、１６…制御演算方式切替指令、１
７…ＰＩＤ演算弁開度目標値、１８…操作量補正演算弁
開度目標値、１９…演算回路２次側切替器。
…流量調節弁、５…弁駆動装置、６…送水管、７…流量
制御装置、８…水位計測値、９…水位目標値、１０…偏
差演算回路、１１…偏差、１２…切替判定回路、１３…
演算回路１次側切替器、１４…ＰＩＤ演算回路、１５…
操作量補正演算回路、１６…制御演算方式切替指令、１
７…ＰＩＤ演算弁開度目標値、１８…操作量補正演算弁
開度目標値、１９…演算回路２次側切替器。
Claims (1)
- 【請求項１】貯水池の定水位制御を目的とした流量制御
装置において、プラント計測値と制御目標値の偏差を演
算する偏差演算器を具備し、偏差の値から弁開度制御処
理に適した制御演算回路を判定して、切替器へ切替指令
を出力する切替判定回路を具備し、比例積分微分演算
（以下ＰＩＤ演算と称す）を用いて、偏差から水位目標
値に近づくために必要な弁開度指令を演算するＰＩＤ演
算回路を具備し、演算処理範囲を不感帯内に限定して偏
差を線形演算処理した弁開度指令を出力する操作量補正
演算回路を具備し、プラント計測値を制御目標値にする
ように操作量を出力するフィードバック制御において、
偏差が不感帯内にあり、一定時間経過した場合、プラン
ト計測値を制御目標値に近づけるべく偏差に応じて一定
周期毎に操作量を変化させ、より制御目標値に近づけ制
御精度を向上さる事を特徴としたプロセス制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15252198A JPH11345002A (ja) | 1998-06-02 | 1998-06-02 | プロセス制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15252198A JPH11345002A (ja) | 1998-06-02 | 1998-06-02 | プロセス制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11345002A true JPH11345002A (ja) | 1999-12-14 |
Family
ID=15542266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15252198A Pending JPH11345002A (ja) | 1998-06-02 | 1998-06-02 | プロセス制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11345002A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6911628B1 (en) | 2001-01-25 | 2005-06-28 | Yamatake Corporation | Control system and control unit |
| KR20180012707A (ko) * | 2016-07-27 | 2018-02-06 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 액처리 장치 및 액처리 방법 |
| JP2019212008A (ja) * | 2018-06-05 | 2019-12-12 | 株式会社豊田自動織機 | 追尾車制御装置 |
| CN113867134A (zh) * | 2021-11-05 | 2021-12-31 | 国家石油天然气管网集团有限公司 | 一种基于可编程逻辑控制器的pid控制死区调节方法 |
-
1998
- 1998-06-02 JP JP15252198A patent/JPH11345002A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6911628B1 (en) | 2001-01-25 | 2005-06-28 | Yamatake Corporation | Control system and control unit |
| KR20180012707A (ko) * | 2016-07-27 | 2018-02-06 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 액처리 장치 및 액처리 방법 |
| CN107665837A (zh) * | 2016-07-27 | 2018-02-06 | 东京毅力科创株式会社 | 液处理装置和液处理方法 |
| US11353894B2 (en) | 2016-07-27 | 2022-06-07 | Tokyo Electron Limited | Liquid processing apparatus and liquid processing method |
| JP2019212008A (ja) * | 2018-06-05 | 2019-12-12 | 株式会社豊田自動織機 | 追尾車制御装置 |
| CN113867134A (zh) * | 2021-11-05 | 2021-12-31 | 国家石油天然气管网集团有限公司 | 一种基于可编程逻辑控制器的pid控制死区调节方法 |
| CN113867134B (zh) * | 2021-11-05 | 2023-12-01 | 国家石油天然气管网集团有限公司 | 一种基于可编程逻辑控制器的pid控制死区调节方法 |
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