JPH1143677A - Production plant control system - Google Patents
Production plant control systemInfo
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- JPH1143677A JPH1143677A JP20318697A JP20318697A JPH1143677A JP H1143677 A JPH1143677 A JP H1143677A JP 20318697 A JP20318697 A JP 20318697A JP 20318697 A JP20318697 A JP 20318697A JP H1143677 A JPH1143677 A JP H1143677A
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、化学装置にて数種類の
製品を製造する製造ラインに係り、この製造ラインに所
定の制御を施す製造プラント制御システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a production line for producing several types of products using a chemical apparatus, and to a production plant control system for performing predetermined control on the production line.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より化学装置を備えた製造プラント
にて、たとえば、原油等の原料を精製してLPGやナフ
サまたは軽油等の複数の製品が製造されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a plurality of products such as LPG, naphtha or light oil are produced by refining a raw material such as crude oil in a manufacturing plant equipped with a chemical device.
【0003】この製造プラントで行う原料の加工または
精製は、一般的に原料を複数の蒸留装置等にて加熱し、
これら原料の沸点の差によりLPGやナフサまたは灯
油、残油に分ける。In the processing or refining of a raw material performed in this manufacturing plant, generally, the raw material is heated by a plurality of distillation apparatuses and the like.
These raw materials are classified into LPG, naphtha, kerosene, and residual oil according to the difference in boiling point.
【0004】そして、これら中間精製物は、通常微量の
腐食性の硫黄化合物が含まれているので、硫酸やソーダ
等の薬品により洗浄や水素添加による脱硫等によってこ
れら化合物を除去し品質の向上を図る。さらに、残油
は、減圧蒸留装置にて潤滑油やアスファルト等に加工さ
れる。[0004] Since these intermediate purified products usually contain a trace amount of corrosive sulfur compounds, these compounds are removed by washing with a chemical such as sulfuric acid or soda or desulfurization by hydrogenation to improve the quality. Aim. Further, the residual oil is processed into lubricating oil, asphalt, and the like by a vacuum distillation apparatus.
【0005】このほかガソリンを生産するために重油や
軽油からガソリンを製造する各種の分解法が用いられて
いる。ここで、蒸留装置等は、常圧蒸留装置と減圧蒸留
装置に大別され、このうち常圧蒸留装置は、蒸留を常圧
付近の圧力の下で行うものであり、原料から多種の留分
を分離する装置である。なお、蒸留作業で重要な張り込
み温度は、原料の種類によって変化するが、一般的に3
30〜365℃であり、ナフサの留出温度は、100〜
130℃、灯油の抜き出し温度は、210〜240℃前
後、軽油の抜き出し温度は、290〜330℃前後であ
る。[0005] In addition, various cracking methods for producing gasoline from heavy oil or light oil have been used to produce gasoline. Here, distillation apparatuses and the like are roughly classified into atmospheric distillation apparatuses and reduced-pressure distillation apparatuses. Of these, the atmospheric distillation apparatuses perform distillation under a pressure near ordinary pressure, and various kinds of fractions are obtained from raw materials. Is a device for separating The filling temperature that is important in the distillation operation varies depending on the type of the raw material.
30-365 ° C, and the naphtha distilling temperature is 100-
130 ° C, the withdrawal temperature of kerosene is around 210-240 ° C, and the withdrawal temperature of light oil is around 290-330 ° C.
【0006】次に、減圧蒸留装置は、常圧残油のような
高沸点油をさらに蒸留するときに用いる装置であり、常
圧でこれら高沸点油を350℃以上に加熱すると油が分
解を起こして品質の劣化や収率の低下を起こす。[0006] The vacuum distillation apparatus is used to further distill high-boiling oils such as residual oil at normal pressure. When these high-boiling oils are heated to 350 ° C or more at normal pressure, the oil is decomposed. It causes deterioration of quality and yield.
【0007】したがって、高沸点留分を分解させずに留
出するには、蒸留装置の内部を減圧する必要がある。そ
こで、蒸留装置内を減圧させながら蒸留する減圧蒸留法
にこの減圧蒸留装置を使用する。Therefore, in order to distill the high-boiling fraction without decomposing it, it is necessary to reduce the pressure inside the distillation apparatus. Therefore, this vacuum distillation apparatus is used in a vacuum distillation method in which distillation is performed while reducing the pressure in the distillation apparatus.
【0008】この減圧蒸留装置により蒸留する製品は、
常圧蒸留の残油を原料として主に潤滑油やアスファルト
またはピッチの製造、あるいは接触分解用原料、間接脱
硫用原料の生産等に用いられている。[0008] The products distilled by this vacuum distillation apparatus are:
It is mainly used in the production of lubricating oil, asphalt or pitch using the residual oil from atmospheric distillation as a raw material, or in the production of a raw material for catalytic cracking and a raw material for indirect desulfurization.
【0009】ところで、製造プラントの運転は、配管を
流れている油の性状がどのようになっているのかを正確
にかつリアルタイムで把握できることがプラントの省エ
ネルギー化や高付加価値製品の増産につながるととも
に、さらに、最適運転の重要な要素である。By the way, in the operation of a manufacturing plant, it is possible to accurately and in real time grasp the properties of the oil flowing in the piping, which leads to energy saving of the plant and an increase in production of high value-added products. Is also an important factor in optimal operation.
【0010】そして、オペレータは、経験的判断やトラ
イアンドエラーにより得たパラメータを基にしてプラン
ト運転の際に用いる制御装置に、希望する性状から外れ
ていると判断すると、その性状を変えるためのある温度
または流量等の目標値(セットポイント)を入力(入れ
替える)し製造プラントの制御を行っている。When the operator determines that the control device used in the plant operation is out of the desired property based on the parameters obtained through empirical judgment or trial and error, the operator changes the property. A target value (set point) such as a certain temperature or flow rate is input (replaced) to control the manufacturing plant.
【0011】しかし、油の性状をプラントのオペレータ
等がリアルタイムにかつ簡易、正確に把握することが必
要であるが技術的に困難である場合が多い。ここで、従
来の製造プラントにおいて行っている制御の一例を示
す。この制御は、図12に示すように常圧蒸留塔受槽1
01から送り込まれた製品をさらに精留塔100でLP
Gとナフサに分留するものである。However, it is necessary for a plant operator or the like to grasp the properties of oil in real time, easily and accurately, but it is often technically difficult. Here, an example of control performed in a conventional manufacturing plant will be described. This control is performed as shown in FIG.
The product sent from 01 is further LP in the rectification column 100
It is to be fractionated into G and naphtha.
【0012】そして、この精留塔100の塔頂から排出
されるLPGを冷却機103で冷却し、精留塔受槽10
4で液体に戻し再び精留塔100に環流させる。このと
き液化LPGが流入する精留塔受槽104の液面を精留
塔受槽104に設けた液面測定装置105にて測定し、
この測定結果に基づいて設定値よりも大きい場合には、
制御弁106等を開いて液化LPGを系外へと取り去
る。Then, the LPG discharged from the top of the rectification tower 100 is cooled by the cooler 103, and
The liquid is returned to the liquid in 4 and returned to the rectification column 100 again. At this time, the liquid level of the rectification tower receiving tank 104 into which the liquefied LPG flows is measured by the liquid level measuring device 105 provided in the rectification tower receiving tank 104,
If it is larger than the set value based on this measurement result,
The control valve 106 and the like are opened to remove the liquefied LPG out of the system.
【0013】また、設定値よりも小さい場合には、制御
弁106等を絞り液化したLPGを再び精留塔100へ
と環流させる。次に、環流した液化LPGは、配管の途
中に設けたポンプ107にて強制的に精留塔100に戻
されるが、ポンプ107から精留塔100までの間に
は、液化LPGが必要以上に精留塔100にリフラック
スしないように制御弁108等を設け、流入する液化L
PGの流量を制御している。If the value is smaller than the set value, the control valve 106 and the like are squeezed and the liquefied LPG is returned to the rectification column 100 again. Next, the refluxed liquefied LPG is forcibly returned to the rectification tower 100 by a pump 107 provided in the middle of the pipe. The rectification column 100 is provided with a control valve 108 and the like to prevent reflux,
The flow rate of PG is controlled.
【0014】次に、精留塔100で分留されたナフサの
一部の液体は、ガス吸収塔102へと送り込まれる。一
方、精留塔受槽から出たガスは、ガス吸収塔102へと
送り込まれる。Next, a part of the naphtha liquid fractionated in the rectification column 100 is sent to the gas absorption column 102. On the other hand, the gas discharged from the rectification column receiving tank is sent to the gas absorption column 102.
【0015】そして、このガス吸収塔102を滴下する
間にガス中に残ったプロパンとブタンが吸収される。こ
こで、ガス吸収塔102へのナフサ液の流入が少ないと
精留塔100での液面が上昇する。したがって、液面を
一定に保持するために液面の制御が必要になる。Then, propane and butane remaining in the gas during the dropping in the gas absorption tower 102 are absorbed. Here, when the flow of the naphtha liquid into the gas absorption tower 102 is small, the liquid level in the rectification tower 100 rises. Therefore, it is necessary to control the liquid level in order to keep the liquid level constant.
【0016】そして、精留塔100での液面の制御は、
精留塔100に設けた液面測定装置109にて測定し、
この測定結果に基づいて設定値よりも大きい場合には、
制御弁110等を開いてナフサ液をガス吸収塔102以
外の系外へと流出させる。The control of the liquid level in the rectification column 100 is as follows.
Measured by a liquid level measurement device 109 provided in the rectification column 100,
If it is larger than the set value based on this measurement result,
By opening the control valve 110 and the like, the naphtha liquid flows out of the system other than the gas absorption tower 102.
【0017】また、設定値よりも小さい場合には、制御
弁110等を絞りナフサ液の流出を停止するかまたは流
出量を減少させる。このようにすることで精留塔100
での製品の分留量を調節し、分留の安定化と最適化を図
るものである。If the value is smaller than the set value, the control valve 110 or the like is throttled to stop the outflow of the naphtha solution or to reduce the outflow amount. By doing so, the rectification column 100
The purpose is to stabilize and optimize the fractionation of the product by adjusting the amount of fractionated product.
【0018】次に、このような制御を行いながらナフサ
液のサンプルを採取して、このサンプルから蒸気圧測定
装置等を用いて蒸気圧を分析する。そして、蒸気圧が基
準値より高い場合は、制御弁111等を開いてリボイラ
112での加熱量を増加させて精留塔100内の熱量を
増やす。Next, a sample of the naphtha liquid is collected while performing such control, and the vapor pressure is analyzed from the sample using a vapor pressure measuring device or the like. When the vapor pressure is higher than the reference value, the control valve 111 and the like are opened to increase the amount of heating in the reboiler 112 to increase the amount of heat in the rectification column 100.
【0019】すると沸点の低いLPGの抜き出し量が増
え、精留塔受槽104での液面が上昇し、液化LPGを
外部に逃がすことになる。この結果、精留塔塔底のナフ
サのLPG分が減少しナフサの蒸気圧が減少する。Then, the amount of LPG having a low boiling point is increased, the liquid level in the rectification column receiving tank 104 rises, and the liquefied LPG escapes to the outside. As a result, the LPG content of naphtha at the bottom of the rectification column decreases, and the vapor pressure of naphtha decreases.
【0020】また、蒸気圧が基準値より低い場合は、制
御弁111等を絞りリボイラ112での加熱量を減少さ
せて精留塔100内の熱量を減らす。このようにするこ
とで蒸気圧をコントロールするものである。When the vapor pressure is lower than the reference value, the control valve 111 and the like are throttled to reduce the amount of heat in the reboiler 112 to reduce the amount of heat in the rectification column 100. In this way, the vapor pressure is controlled.
【0021】[0021]
【発明が解決しようとする課題】しかし、現実にはナフ
サのサンプルをオペレータが逐次採取して分析し、さら
に、リボイラの熱量の増減を図る制御弁等の開閉はオペ
レータ自らが行っている。However, in reality, the operator collects and analyzes a sample of naphtha one by one and analyzes it, and further, the operator opens and closes a control valve and the like for increasing or decreasing the calorific value of the reboiler.
【0022】ところで、サンプルの分析までの間に一定
の時間を必要とするため、分析結果が出るまでの間、プ
ラントの運転を一時停止したり、運転を継続するにして
もフル稼動させるのではなく、分析結果に左右されない
限度で生産量を確保するにとどまっていた。By the way, since a certain time is required until the analysis of the sample, it is necessary to suspend the operation of the plant until the analysis result is obtained, or to perform the full operation even if the operation is continued. Instead, the company only secured the production volume without being influenced by the analysis results.
【0023】したがって、分析結果が出るまでの間は、
製品の生産性が低下するという問題がある。次に、通
常、油の性状の把握には、高価な分析計を設置するかま
たは頻繁にサンプルを採取して分析を行っているが、多
額のメンテナンス費用を要するとともに、多くの労力を
必要とするという問題がある。Therefore, until the analysis result is obtained,
There is a problem that the productivity of the product is reduced. Next, usually, to understand the properties of oil, expensive analyzers are installed or samples are frequently collected and analyzed, but this requires a large amount of maintenance costs and requires a lot of labor. There is a problem of doing.
【0024】また、最近ではプラントの温度、流量、圧
力等の状態から回帰式にて性状を推定する技術を導入す
る場合もあるが、この推定式を作成する場合は、新しい
装置が追加されたり、あるいは品質の変更がある度に推
定式を構築し直さなければならないとともに、この推定
式の構築が熟練したオペレータでなければ対処に難し
く、容易に取り扱うことができないという管理運用面で
の問題もある。In recent years, a technique for estimating the properties of a plant from the state of temperature, flow rate, pressure and the like by a regression equation has been introduced in some cases. In addition, it is necessary to reconstruct the estimation formula every time there is a change in quality, and there is also a problem in management and operation that the construction of this estimation formula is difficult to deal with unless it is an experienced operator and cannot be handled easily. is there.
【0025】さらに、推定式のパラメータを修正する場
合には平均値や前回の結果を参照する必要があるが、混
合される基材の品質推定は本質的に論理性が無いため、
パラメータの修正に多大な労力と時間がかかるという問
題もある。Further, when modifying the parameters of the estimation formula, it is necessary to refer to the average value and the previous results. However, since the quality estimation of the mixed base material has essentially no logic,
There is also a problem that it takes a lot of labor and time to correct the parameters.
【0026】次に、ニューラルネットワーク技術を用い
た油の性状推定の試みが行われ始めているが、研究者が
特定の計算機でかつ独自の方法で行っているのが現状
で、何人も手軽に取り扱えるものではない。Next, attempts have been made to estimate the properties of oil using neural network technology. However, at present, researchers use a specific computer and a unique method, so that any number of people can easily handle it. Not something.
【0027】また、蒸留装置から生産されるナフサの蒸
気圧の従来の回帰式による推定結果では、試験値と推定
値との差の標準偏差が0.0472Kg/cm2であり
精度的に劣っているという問題もある。In the estimation result of the vapor pressure of naphtha produced from the distillation apparatus by the conventional regression equation, the standard deviation of the difference between the test value and the estimated value is 0.0472 Kg / cm 2, which is inferior in accuracy. There is also a problem that there is.
【0028】本発明は、前記問題点を解決するために発
明されたもので、試験等により得られた実際の製品の性
状数値とその時点での製造プラントの運転データのみを
準備すれば製品の性状の推定式を構築することができる
とともに、この推定式が特定の計算装置を使用しなくて
も汎用の計算装置で自動的にかつ高精度に構築すること
ができ、この性状の推定式をそのまま制御装置へと入力
してプラントへの制御を行うことができる製造プラント
制御システムを提供することを技術的課題とする。The present invention was invented in order to solve the above-mentioned problems. If only the actual property values of the product obtained by tests and the like and the operating data of the manufacturing plant at that time are prepared, the product can be used. A property estimation equation can be constructed, and this estimation equation can be automatically and highly accurately constructed by a general-purpose computing device without using a specific computing device. It is a technical object to provide a manufacturing plant control system capable of directly controlling a plant by directly inputting it to a control device.
【0029】また、製造プラントに対する温度、流量、
圧力等の制御も制御装置からの制御指令によって自動的
に行うことができる製造プラント制御システムを提供す
ることを技術的課題とする。Further, the temperature, flow rate,
It is a technical object to provide a manufacturing plant control system capable of automatically controlling pressure and the like in accordance with a control command from a control device.
【0030】さらに、サンプルの分析時間に伴う製品の
生産性の低下を防止するとともに、高価な分析装置を使
用する必要はなく、安価にプラント制御を行うことがで
きる製造プラント制御システムを提供することを技術的
課題とする。Further, it is an object of the present invention to provide a manufacturing plant control system capable of preventing a decrease in product productivity due to a sample analysis time, and requiring no expensive analyzer and capable of performing plant control at low cost. Is a technical issue.
【0031】[0031]
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するため以下の手段を採用した。本発明に係る製造プラ
ント制御システムは、化学装置にて原料から製品を製造
する製造ラインに所定の制御を施す製造プラント制御シ
ステムに用いるものである。The present invention employs the following means to solve the above-mentioned problems. The manufacturing plant control system according to the present invention is used for a manufacturing plant control system that performs predetermined control on a manufacturing line that manufactures products from raw materials in a chemical device.
【0032】そして、製造ラインの所定の箇所における
温度、流量、圧力のうち少なくとも1つの値を測定して
この測定値を出力する測定装置と、この測定装置から出
力され蓄積した測定値とこの測定値に対応する流体の性
状値を推定式作成データとして使用し、ニューラルネッ
トワークを用いて流体に関する性状の推定式を作成する
推定式作成手段を有する推定式作成装置と、この推定式
作成装置により作成した推定式を入力するとともに、流
体の性状の目標値を入力し、測定装置から入力された測
定数値を用いて作成した推定式により計算した推定値と
目標値とを比較演算してこの比較演算結果に基づいて製
造ラインにおける化学装置の所定の箇所における温度、
流量、圧力のうち少なくとも1つを制御する制御信号を
出力する制御装置とを備えたものである。A measuring device for measuring at least one of temperature, flow rate and pressure at a predetermined position in the production line and outputting the measured value, a measured value outputted from the measuring device and stored, and the measured value An estimation formula creation device having estimation formula creation means for creating a property estimation formula for a fluid using a neural network by using a property value of the fluid corresponding to the value as estimation formula creation data, and an estimation formula creation device In addition to inputting the estimated expression, the target value of the fluid property is input, and the estimated value calculated by the estimation expression created using the measured numerical values input from the measuring device is compared with the target value to perform the comparison operation. Temperature at a predetermined location of the chemical device in the production line based on the results,
And a control device for outputting a control signal for controlling at least one of the flow rate and the pressure.
【0033】本発明によれば、製造ラインの所定の箇所
における温度、流量、圧力(これらの和、差、積、比等
計算から求められる数値)のうち少なくとも1つを測定
装置にて測定する。そして、蓄積したこれら測定値及び
実際に測定した流体の性状値の中から推定式の作成に使
用する推定式作成データを選択し、ニューラルネットワ
ークを用いた推定式作成装置にて、これら選択された推
定式作成データを使用し、流体に関する性状の推定式を
作成する。According to the present invention, at least one of a temperature, a flow rate, and a pressure (a numerical value obtained by calculation of a sum, a difference, a product, a ratio, and the like thereof) at a predetermined portion of a production line is measured by a measuring device. . Then, from the accumulated measured values and the property values of the actually measured fluid, the estimation formula creation data to be used for creating the estimation formula is selected, and the estimation formula creation device using the neural network selects the selected data. Using the estimation formula creation data, an estimation formula for the properties of the fluid is created.
【0034】次に、この推定式を制御装置へと入力し、
測定された測定値を用いて推定式から計算した推定値と
あらかじめ設定した目標値とを比較演算する。そして、
この比較演算結果に基づいて製造ラインにおける化学装
置の所定の箇所における温度、流量、圧力の全てまたは
いずれかを制御する。Next, this estimation formula is input to the control device,
An estimated value calculated from the estimation formula using the measured value is compared with a preset target value. And
Based on the result of the comparison, all or any of the temperature, the flow rate, and the pressure at a predetermined location of the chemical device in the production line is controlled.
【0035】このように流体に関する性状の推定式から
流体の性状の推定値を算出することができるので、随時
サンプリングをして流体の性状を分析する必要がなく、
分析結果を得るまでの間の制御の時間遅れを生ずること
がない。As described above, since the estimated value of the property of the fluid can be calculated from the equation for estimating the property of the fluid, it is not necessary to perform sampling at any time to analyze the property of the fluid.
There is no delay in control until the analysis result is obtained.
【0036】なお、化学装置には、精留装置にて精製原
料を加熱しこの精製原料の沸点の差により石油を精製す
る石油精製装置が含まれる。さらに、この化学装置に
は、常圧蒸留装置や減圧蒸留装置または脱ブタン装置若
しくは脱イソブタン装置等の原料または第1次製品を第
2次製品や最終製品に分留するすべての装置が含まれ
る。The chemical apparatus includes a petroleum refining apparatus in which a refined raw material is heated by a rectification device and petroleum is refined based on a difference in boiling point of the refined raw material. In addition, the chemical apparatus includes all apparatuses for fractionating raw materials or primary products into secondary products and final products, such as atmospheric distillation apparatuses, vacuum distillation apparatuses, debutane apparatuses, or deisobutane apparatuses. .
【0037】なお、温度、流量、圧力を測定する測定装
置の配置は、最も精度が良く製品の性状における推定式
を正確に作成することができる場所に設置することが好
ましく、製造ラインの装置等の配置を考慮して適時決定
することができる。The measuring device for measuring the temperature, the flow rate and the pressure is preferably arranged at a place where the estimation formula for the properties of the product can be accurately prepared with the highest accuracy. Can be determined in a timely manner in consideration of the arrangement of the components.
【0038】次に、この製造プラント制御システムは、
推定式作成装置が推定式作成データとして用いた測定値
から求めた推定値と測定値に対応する流体の性状値との
誤差と、あらかじめ入力した流体に関する推定値の許容
誤差とを比較演算し、この比較演算結果に基づいて誤差
が許容誤差の範囲外にあるときにネットワーク係数の重
み及びしきい値を修正して学習するニューラルネットワ
ーク学習手段を備えている。Next, this production plant control system
The estimation formula creation device compares and calculates the error between the estimated value obtained from the measurement value used as the estimation formula creation data and the property value of the fluid corresponding to the measurement value, and the allowable error of the estimation value regarding the fluid input in advance, Neural network learning means is provided for learning by correcting the weight and threshold value of the network coefficient when the error is out of the range of the allowable error based on the result of the comparison operation.
【0039】これにより誤差が許容誤差の範囲外である
ときは、ネットワーク係数の重み及びしきい値を逐次修
正し、誤差を常に許容誤差の範囲内として学習精度を高
める。Thus, when the error is out of the range of the allowable error, the weight of the network coefficient and the threshold value are successively corrected, and the error is always within the range of the allowable error to improve the learning accuracy.
【0040】また、推定式作成装置は、測定値からこれ
ら測定値の最大値及び最小値を検索する測定値検索手段
と、性状値からこれら性状値の最大値及び最小値を検索
する性状値検索手段と、測定値検索手段及び性状値検索
手段により検索した最大値及び最小値のうち少なくとも
1つを推定式作成データの一部として選択する選択手段
とを備えている。In addition, the estimation formula creation device includes a measured value searching means for searching the measured values for the maximum value and the minimum value of the measured values, and a property value searching for searching the property values for the maximum and the minimum values of these property values. Means for selecting at least one of the maximum value and the minimum value searched by the measured value search means and the property value search means as a part of the estimation formula creation data.
【0041】さらに、推定式作成装置は、測定値の測定
時を用い、この測定時から使用する測定値及びこの測定
値に対応する性状値を任意に抽出し、この測定値及び性
状値を推定式作成データとして選択する選択手段を有す
るものである。Further, the estimation formula creation device uses the time of measurement, arbitrarily extracts a measurement value to be used from the measurement time and a property value corresponding to the measurement value, and estimates the measurement value and the property value. It has a selection means for selecting as formula creation data.
【0042】次に、推定式作成装置は、推定式作成デー
タとして用いた測定値より求めた推定値と測定値に対応
する流体の性状値との比較演算において、算出した誤差
の中から最大誤差を検索する最大誤差検索手段と、この
最大誤差を有する推定値の算出に用いた測定値及び性状
値を推定式作成データから削除する削除手段とを有して
いる。Next, the estimating formula creation device calculates the maximum error from among the calculated errors in a comparison operation between the estimated value obtained from the measured value used as the estimating formula creating data and the fluid property value corresponding to the measured value. And a deletion unit that deletes the measured value and the property value used for calculating the estimated value having the maximum error from the estimation formula creation data.
【0043】このように最大誤差を有する推定値の算出
に用いた測定値及び性状値を推定式作成データから削除
することにより、誤差を随時縮小させて学習精度を高め
ることができる。As described above, by deleting the measured value and the property value used for calculating the estimated value having the maximum error from the estimation formula creation data, the error can be reduced at any time and the learning accuracy can be improved.
【0044】また、推定式作成装置は、推定式作成デー
タとして用いた測定値より求めた推定値と測定値に対応
する流体の性状値を除く性状値との誤差を検証データと
して用いるとともに、この検証データを逐次比較する比
較手段と、この比較手段に基づいて最も少ない誤差を有
する推定値を算出した推定式を格納する格納手段とを有
している。Further, the estimation formula creation device uses the error between the estimated value obtained from the measurement value used as the estimation formula creation data and the property value other than the fluid property value corresponding to the measurement value as verification data, and A comparison unit for successively comparing verification data is provided, and a storage unit for storing an estimation formula that calculates an estimated value having the smallest error based on the comparison unit.
【0045】このように検証データを逐次比較しながら
最も少ない誤差を有する推定値を算出した推定式を格納
することにより、推定式の信頼度を向上させ制御の精度
を高めることができる。As described above, by storing the estimation formula that calculates the estimated value having the smallest error while successively comparing the verification data, the reliability of the estimation formula can be improved and the control accuracy can be improved.
【0046】[0046]
【発明の実施の形態】以下、本実施の形態に係る製造プ
ラント制御システムを図1〜11に基づいて具体的に説
明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A manufacturing plant control system according to the present embodiment will be specifically described below with reference to FIGS.
【0047】この製造プラント制御システムは、化学装
置を用いて原料から製品を製造する製造ラインに制御を
施すものであり、化学装置として石油精製装置を用いた
ものである。This production plant control system controls a production line for producing products from raw materials using a chemical device, and uses a petroleum refining device as the chemical device.
【0048】そして、製造プラント制御システムの構成
は、図1に示すように常圧蒸留塔で蒸留され、常圧蒸留
塔受槽2に流入した流体からナフサを分留する精留塔1
と、この精留塔1の温度、流量を測定する測定装置T−
1、T−2、T−3、F−1、F−2、F−3と、測定
装置T−1、T−2、T−3、F−1、F−2、F−3
が測定した測定値及びこの測定値に対応する流体の性状
値を推定式作成データとして用い、流体の推定式4を作
成する推定式作成装置3と、この推定式作成装置3と測
定装置T−1、T−2、T−3、F−1、F−2、F−
3に接続し、推定式作成装置3で作成した推定式4を入
力するとともに、推定式4から計算した推定値とあらか
じめ設定した目標値との比較演算を行う制御装置5とで
形成する。As shown in FIG. 1, the structure of the control system for the production plant is as follows: a rectification column 1 for distilling a naphtha from a fluid distilled in an atmospheric distillation column and flowing into an atmospheric distillation column receiving tank 2.
And a measuring device T- for measuring the temperature and flow rate of the rectification column 1.
1, T-2, T-3, F-1, F-2, F-3 and measuring devices T-1, T-2, T-3, F-1, F-2, F-3
Using the measured values measured by the method and the property values of the fluid corresponding to the measured values as estimation formula creation data, an estimation formula creation device 3 for creating a fluid estimation formula 4, the estimation formula creation device 3 and the measuring device T- 1, T-2, T-3, F-1, F-2, F-
3 and a control device 5 for inputting the estimation expression 4 created by the estimation expression creation device 3 and comparing the estimated value calculated from the estimation expression 4 with a preset target value.
【0049】そして、この製造プラントは、常圧蒸留塔
受槽2に一時蓄積された流体をバルブ6を通じて取り入
れ、さらにスチルからなる熱交換器7、7で加熱して一
部蒸気とし精留塔1へとこの蒸気を流入させる。In this production plant, the fluid temporarily stored in the atmospheric distillation column receiving tank 2 is taken in through the valve 6 and is further heated by the heat exchangers 7 and 7 made of still to be partially vaporized to form the rectification column 1. The steam is allowed to flow in.
【0050】ここで、蒸気は、精留塔1の内部でナフサ
とLPGに分解され、LPGは、塔頂から取り出されて
バルブ8を通じて精留塔受槽9へと取り入れる。この精
留塔受槽9は、凝縮器10にて凝縮し液化したLPGを
冷却するものである。Here, the steam is decomposed into naphtha and LPG inside the rectification column 1, and the LPG is taken out from the top of the column and taken into the rectification column receiving tank 9 through the valve 8. The rectification column receiving tank 9 is for cooling LPG condensed and liquefied in the condenser 10.
【0051】そして、液化したLPGの一部または全部
を再び精留塔1に環流させる。このとき精留塔受槽9の
内部の液面を浮子式液面測定器11または超音波の音響
インピーダンスを利用した超音波センサ11等にて測定
し液面制御を行う。Then, part or all of the liquefied LPG is returned to the rectification column 1 again. At this time, the liquid level inside the rectification tower receiving tank 9 is measured by the float type liquid level measuring device 11 or the ultrasonic sensor 11 utilizing the acoustic impedance of the ultrasonic wave to control the liquid level.
【0052】すなわち、液面が設定値よりも大きい場合
は、制御弁12等を開いて液化LPGを系外へと取り去
る。また、設定値よりも小さい場合には、制御弁12等
を絞り液化したLPGを再び精留塔1へと環流させる。
次に、環流した液化LPGは、配管の途中に設けたポン
プ13にて強制的に精留塔1に戻されるが、ポンプ13
から精留塔1までの間には、液化LPGが必要以上に精
留塔1にリフラックスしないように制御弁14等を設け
て流入する液化LPGの流量を制御している。That is, when the liquid level is larger than the set value, the control valve 12 and the like are opened to remove the liquefied LPG out of the system. If the value is smaller than the set value, the control valve 12 and the like are squeezed and the liquefied LPG is returned to the rectification column 1 again.
Next, the refluxed liquefied LPG is forcibly returned to the rectification column 1 by a pump 13 provided in the middle of the pipe.
A control valve 14 and the like are provided so that the liquefied LPG does not reflux more than necessary to the rectification column 1 between the liquefied LPG and the rectification column 1.
【0053】次に、精留塔1でも浮子式液面測定器15
等によって液面の制御を行い、設定値よりも大きい場合
には、制御弁16を開いてナフサ液を図示しないガス吸
収塔以外の系外へと流出させる。Next, in the rectification column 1, the float type liquid level measuring device 15 is used.
The control of the liquid level is performed by, for example, the control of the liquid level. If the liquid level is larger than the set value, the control valve 16 is opened to allow the naphtha liquid to flow out of the system other than the gas absorption tower (not shown).
【0054】また、設定値よりも小さい場合には、制御
弁16を絞りナフサ液の流出を停止するかまたは流出量
を減少させる。さらに、精留塔1で分解されたナフサ
は、系外へと流出させるかまたは図示しないガス吸収塔
へとバルブ19を通じて流入させる。When the value is smaller than the set value, the control valve 16 is throttled to stop the outflow of the naphtha solution or to reduce the outflow amount. Further, the naphtha decomposed in the rectification tower 1 is caused to flow out of the system or flow into a gas absorption tower (not shown) through the valve 19.
【0055】次に、流体の推定式4を作成する推定式作
成装置3にて作成した推定式4を制御装置5へと入力
し、制御装置5は、製造プラントの所定の箇所に設けた
測定装置T−1、T−2、T−3、F−1、F−2、F
−3が測定した測定値を用いて入力された推定式4によ
り推定値を計算し、この推定値とあらかじめ設定した目
標値との比較演算を行い、この比較演算結果に基づき制
御信号を出力する。なお、本実施の形態では、目標値と
してナフサの蒸気圧を用いている。Next, the estimation formula 4 created by the estimation formula creation device 3 for creating the fluid estimation formula 4 is input to the control device 5, and the control device 5 executes the measurement provided at a predetermined location in the manufacturing plant. Devices T-1, T-2, T-3, F-1, F-2, F
-3, an estimated value is calculated by the input estimation equation 4 using the measured value, a comparison operation between the estimated value and a preset target value is performed, and a control signal is output based on the comparison operation result. . In the present embodiment, the naphtha vapor pressure is used as the target value.
【0056】そして、制御装置5は、この制御信号を精
留塔1に備えた制御弁17に転送し、制御弁17では、
制御装置5からの制御信号に基づいて弁の開閉度を調整
し、加熱流体の流量を変更してリボイラ18の加熱量を
随時調節し、精留塔1内の熱量の増減を変更する。Then, the control device 5 transfers the control signal to a control valve 17 provided in the rectification column 1, and the control valve 17
The degree of opening and closing of the valve is adjusted based on the control signal from the control device 5, the flow rate of the heating fluid is changed, the heating amount of the reboiler 18 is adjusted as needed, and the increase or decrease of the heat amount in the rectification column 1 is changed.
【0057】なお、制御弁17での弁の開閉度やこの開
閉度に応じた加熱流体の流量も常時制御装置5へと入力
されている。ここで、制御弁17は、リボイラ18内へ
の加熱流体の流入量を調節するものであり、この制御弁
17の開閉度を調節してあらかじめ加えられる熱量を制
御できるようにしている。The opening / closing degree of the control valve 17 and the flow rate of the heating fluid according to the opening / closing degree are also constantly input to the control device 5. Here, the control valve 17 adjusts the flow rate of the heating fluid into the reboiler 18, and the degree of opening and closing of the control valve 17 is adjusted so that the amount of heat applied in advance can be controlled.
【0058】次に、流体をさらにナフサへと分留する精
留塔1は、リボイラ18で発生した蒸気を凝縮液の一部
と向流させるか、あるいは向流段階接触させる操作を行
うものである。Next, the rectification column 1 for further fractionating the fluid into naphtha performs an operation of causing the steam generated in the reboiler 18 to flow in countercurrent to a part of the condensate or to make a contact in a countercurrent stage. is there.
【0059】そして、図2に示すように配管20を通っ
て流入した流体がリボイラ18で加熱されて蒸気にさ
れ、このリボイラ18で発生した蒸気が配管21を通し
て精留塔1の内部へと流入する。Then, as shown in FIG. 2, the fluid flowing through the pipe 20 is heated by the reboiler 18 to be turned into steam, and the steam generated by the reboiler 18 flows into the rectification column 1 through the pipe 21. I do.
【0060】次に、この蒸気が塔内を上昇しながら塔頂
からの環流液と接触する。そして、塔頂から出たLPG
は、配管22を通って凝縮器10で凝縮されて液化し精
留塔受槽11に流入する。このLPGの凝縮液の一部
は、配管23を通じて留出液として系外へ取り去られ、
残りは再びポンプで強制的に配管24を通じて塔頂から
塔内に戻される。Next, the vapor comes into contact with the reflux liquid from the top of the tower while rising inside the tower. And the LPG that came out of the tower
Is condensed and liquefied in the condenser 10 through the pipe 22 and flows into the rectification column 11. Part of the LPG condensate is taken out of the system as a distillate through the pipe 23,
The remainder is again forcibly returned to the inside of the tower from the top through the pipe 24 by the pump.
【0061】このように凝縮液の一部または全部を塔内
に戻す環流によって、低沸点成分に富む塔頂からの凝縮
液と接触し、低沸点成分が蒸気相中に移動するため、塔
内を上昇するにつれて一層低沸点成分に富むようにな
る。また、液は塔内を下降するにつれて一層高沸点成分
に富むようになる。As described above, a part of or the whole of the condensate is returned to the inside of the column, so that the condensate comes into contact with the condensate from the top of the column, which is rich in low-boiling components, and the low-boiling components move into the vapor phase. As it rises, it becomes richer in lower boiling components. Also, the liquid becomes richer in higher boiling components as it descends in the column.
【0062】なお、塔内の蒸気流量は、リボイラ18に
おける伝熱速度または原料供給速度若しくは塔頂からの
環流液量によって定まる。次に、製造プラントの所定箇
所における温度、流量、圧力を測定する測定装置T−
1、T−2、T−3、F−1、F−2、F−3は、それ
ぞれ温度センサT−1、T−2、T−3、流量センサF
−1、F−2、F−3、圧力センサを用い、温度センサ
T−1、T−2、T−3は、接触式と非接触式に大別さ
れ、接触式としては、使用温度範囲の広いサーミスタや
白金測温抵抗体または熱伝対を用いることができる。ま
た、非接触式センサとしては、放射エネルギーを光学系
や電子回路で集める放射温度計を用いることができる。The flow rate of steam in the tower is determined by the heat transfer rate in the reboiler 18, the feed rate of the raw material, or the amount of liquid refluxed from the top of the tower. Next, a measuring device T- for measuring the temperature, flow rate and pressure at a predetermined location in the manufacturing plant
1, T-2, T-3, F-1, F-2, and F-3 are temperature sensors T-1, T-2, T-3, and a flow sensor F, respectively.
-1, F-2, F-3, and pressure sensors, and the temperature sensors T-1, T-2, and T-3 are roughly classified into a contact type and a non-contact type. A thermistor, a platinum resistance temperature detector or a thermocouple having a large width can be used. Further, as the non-contact sensor, a radiation thermometer that collects radiation energy by an optical system or an electronic circuit can be used.
【0063】ここで、温度センサT−1、T−2、T−
3の配置は、図1に示すように精留塔の塔頂部に温度セ
ンサT−1を設け、スチルからなる熱交換器7、7から
精留塔へと流体を流入させる配管に温度センサT−2を
設けるとともに、リボイラ18から精留塔へと流体を流
入させる配管に温度センサT−3に設けている。Here, the temperature sensors T-1, T-2, T-
1, the temperature sensor T-1 is provided at the top of the rectification tower as shown in FIG. 1, and the temperature sensor T-1 is connected to a pipe for flowing fluid from the heat exchangers 7 and 7, which are stills, to the rectification tower. In addition, the temperature sensor T-3 is provided on a pipe through which a fluid flows from the reboiler 18 to the rectification tower.
【0064】次に、流量センサF−1、F−2、F−3
は、配管内に絞り(オリフィス)を設けて、その前後の
差圧から流量を求める差圧式流量計を用いている。さら
に、流速に比例した起電力を測定して速度を求める電磁
流量計や流体の通る配管内に感温抵抗線を張り2点間の
温度差により流速を求める熱線式流量計または流体の移
動速度によって生じる超音波ドップラー効果を利用した
超音波流量計を用いることもできる。Next, the flow sensors F-1, F-2, F-3
Uses a differential pressure type flow meter in which a throttle (orifice) is provided in a pipe and a flow rate is obtained from a differential pressure before and after the throttle. Furthermore, an electromagnetic flowmeter that measures the electromotive force in proportion to the flow velocity to determine the velocity, a hot-wire flowmeter that establishes a temperature-sensitive resistance line in the pipe through which the fluid passes, and determines the flow velocity by the temperature difference between two points, or the moving speed of the fluid An ultrasonic flowmeter utilizing the ultrasonic Doppler effect caused by the above can also be used.
【0065】そして、流量センサF−1、F−2、F−
3の配置は、常圧蒸留塔受槽2からスチルからなる熱交
換器7、7へとつながる配管20に流量センサF−1を
設け、精留塔受槽9から精留塔1へと液化LPGを環流
させる配管24に流量センサF−2に設けるとともに、
精留塔1から取り出したナフサをガス吸収塔へと流入さ
せる配管26に流量センサF−3を設けている。Then, the flow rate sensors F-1, F-2, F-
The arrangement of 3 is such that a flow rate sensor F-1 is provided on a pipe 20 connected from the atmospheric distillation column receiving tank 2 to the heat exchangers 7 and 7 made of still, and the liquefied LPG is supplied from the rectifying column receiving tank 9 to the rectifying column 1. Along with providing the flow sensor F-2 in the piping 24 for reflux,
A flow sensor F-3 is provided on a pipe 26 for allowing naphtha taken out of the rectification column 1 to flow into the gas absorption column.
【0066】なお、本実施の形態では圧力センサを設け
てはいないが、圧力を推定式作成データに加えて推定式
4を作成する場合は、圧力センサを適当な場所に設ける
こともできる。Although a pressure sensor is not provided in the present embodiment, a pressure sensor can be provided at an appropriate place when the estimation formula 4 is created by adding pressure to the estimation formula creation data.
【0067】ここで、流体の物質間に作用する力学的エ
ネルギーを検出する圧力センサは、機械量を電気信号と
して取り出すブルドン管や機械量を直接電気量に変換す
るストレンゲージまたはダイヤフラムの特徴を利用した
静電容量形圧力センサ等を用いることができる。Here, the pressure sensor for detecting the mechanical energy acting between the substances of the fluid uses the characteristics of a Bourdon tube for extracting a mechanical quantity as an electric signal and a strain gauge or a diaphragm for directly converting the mechanical quantity to an electrical quantity. The capacitance type pressure sensor described above can be used.
【0068】次に、流体の推定式4を作成する推定式作
成装置3は、ニューラルネットワークを用いた学習機能
を有するパーソナルコンピュータであり、あらかじめ蓄
積した測定値及びこの測定値に対応する流体の性状値か
ら推定式4を作成するものである。Next, the estimation formula creating device 3 for creating the fluid estimation formula 4 is a personal computer having a learning function using a neural network, and stores the measured values stored in advance and the properties of the fluid corresponding to the measured values. The estimation formula 4 is created from the values.
【0069】ここで、推定式作成装置3の原理は、図3
に示すようにプラントに配置した測定装置T−1、T−
2、T−3、F−1、F−2、F−3からの温度及び流
量の測定値とこの測定値に対応する性状値(本実施の形
態で使用する性状値は、蒸気圧の試験値)が推定式作成
装置3へと入力される。Here, the principle of the estimation formula creating device 3 is shown in FIG.
The measuring devices T-1 and T-
2, measured values of temperature and flow rate from T-3, F-1, F-2, and F-3 and property values corresponding to the measured values (property values used in the present embodiment are steam pressure tests. ) Is input to the estimation formula creation device 3.
【0070】次に、必要に応じて入力された測定値及び
この測定値に対応する性状値の並べ替えを行い、この後
に推定式4の作成操作が行われる。なお、これら推定式
4は、CL言語、FORTRAN言語、BASIC言語
の3つの言語で作成され、制御装置5に入力される。Next, as necessary, the input measured values and the property values corresponding to the measured values are rearranged, and thereafter, an operation of creating the estimation formula 4 is performed. Note that these estimation equations 4 are created in three languages: CL language, FORTRAN language, and BASIC language, and are input to the control device 5.
【0071】次に、制御装置5では、あらかじめ入力さ
れた測定値を用いて推定式4により推定値(本実施の形
態で使用する推定値は、蒸気圧の値)を計算し、あらか
じめ設定した目標とする目標値(本実施の形態で使用す
る目標値は、蒸気圧の値)と比較演算を行い、製造プラ
ントに制御信号を出力するものである。Next, the control unit 5 calculates the estimated value (the estimated value used in the present embodiment is the vapor pressure value) by the estimation formula 4 using the measurement value input in advance, and sets it in advance. A comparison operation is performed with a target value (a target value used in the present embodiment is a vapor pressure value), and a control signal is output to a manufacturing plant.
【0072】なお、推定式4の作成は、原則としてオフ
ラインで一度だけ行い、作成された推定式4は、生産す
る流体をこれまでにない値に大きく変更する場合等を除
いて再度の推定式4の作成は行わない。In principle, the estimation formula 4 is created only once off-line in principle, and the created estimation formula 4 is used again except when the fluid to be produced is largely changed to an unprecedented value. 4 is not created.
【0073】また、制御装置5は、推定式4に基づいて
連続して製造プラントの制御を行うとともに、製造プラ
ントからは常時運転データ(温度、流量の測定値)が制
御装置5に入力されこれら測定値をメモリに格納し、さ
らに、測定値を用いて推定式4により推定する蒸気圧の
値を連続して計算する。The control device 5 continuously controls the manufacturing plant based on the estimation formula 4, and receives continuous operation data (measured values of temperature and flow rate) from the manufacturing plant. The measured value is stored in the memory, and the value of the vapor pressure estimated by the estimation formula 4 is continuously calculated using the measured value.
【0074】次に、推定式4の作成に用いるニューラル
ネットワークは、入力層に与えられた信号が各層間の結
合の重みによって変換されながら出力層のユニットの値
として出力される。Next, in the neural network used to create the estimation formula 4, the signal given to the input layer is output as a unit value in the output layer while being converted by the weight of the connection between the layers.
【0075】しかし、これだけでは、ある入力パターン
に対し特定の出力パターンが出るのみであるから、入力
パターンに対し望ましい出力が出るように重み付けを調
整する。この調整方法の代表的なものがバックプロパゲ
ーション法である。However, with this only, a specific output pattern is output for a certain input pattern. Therefore, the weight is adjusted so that a desired output is output for the input pattern. A typical example of this adjustment method is a back propagation method.
【0076】ここでは望ましい出力パターンを教師信号
とし、実際の出力パターンとの誤差を入力層へ向かって
伝搬して各層間の重み付けを変え、前記誤差を小さくす
る方向に学習させるものである。Here, a desired output pattern is used as a teacher signal, and an error from the actual output pattern is propagated toward the input layer to change the weight between the respective layers so that the learning is performed in a direction to reduce the error.
【0077】学習段階では、ある入力パターンに対し、
ネットワークを動かして得られる出力パターンをまず計
算する。その出力パターンと望ましい出力パターン(教
師信号)との誤差を計算し、それを学習信号として入力
層側へと伝搬させ結合の重みを改善していく。学習信号
が計算されると、結合の重みの修正量が決定され、その
修正量に従って結合の重みを修正する。以上を繰り返す
ことで、出力層からの出力値と教師信号との誤差が小さ
くなる。In the learning stage, for a certain input pattern,
First, the output pattern obtained by operating the network is calculated. An error between the output pattern and a desired output pattern (teacher signal) is calculated, and the calculated error is propagated to the input layer as a learning signal to improve the weight of the connection. When the learning signal is calculated, a correction amount of the connection weight is determined, and the connection weight is corrected according to the correction amount. By repeating the above, the error between the output value from the output layer and the teacher signal is reduced.
【0078】以下に述べる処理は、このようなニューラ
ルネットワークの原理を簡単に説明するものである。こ
こで、図4に示すように第1番目を入力層、第N番目を
出力層とし、これらの間のN−2層を中間層とする。層
間の結合は、層番号nから次の層n+1へ結合している
だけで、飛び越し結合はないものとする。The process described below simply explains the principle of such a neural network. Here, as shown in FIG. 4, the first layer is an input layer, the Nth layer is an output layer, and the N-2 layer between them is an intermediate layer. It is assumed that the connection between the layers is only the connection from the layer number n to the next layer n + 1, and that there is no jump connection.
【0079】また、これらの層間の結合は、それぞれの
層のすべてのユニットが互いに結合している完全結合型
とする。そして、図5に示すように第n層のi番目のユ
ニットの出力値をXn iとし、第n−1層のj番目のユニ
ットから第n層のi番目のユニットへの結合の重みをW
n,n-1 i,jとする。The bonding between these layers is
Fully connected type, where all units of the layer are connected to each other
And Then, as shown in FIG. 5, the i-th unit in the n-th layer
Output value of knit is Xn iAnd the j-th unit of the (n-1) th layer
Weight of the connection from the packet to the i-th unit in the n-th layer is W
n, n-1 i, jAnd
【0080】次に、図6に示すように入力層から出力層
への信号伝播を第n層のi番目のユニットに着目して考
えると、第n層のi番目のユニットの出力値Xn iは、 u =ΣWn,n-1 i,j・Xn-1 j・・・(1) Xn i=f(un i−hn i) ・・・(2)となる。Next, considering the signal propagation from the input layer to the output layer as shown in FIG. 6, focusing on the i-th unit of the n-th layer, the output value X n of the i-th unit of the n-th layer is considered. i becomes u = ΣW n, n-1 i, j · X n-1 j ··· (1) X n i = f (u n i -h n i) ··· (2).
【0081】ここで、un i は、第n層のi番目のユニ
ットの内部状態であり、hn i は、そのしきい値であ
る。また、fは、伝達関数といい、 一般的にf(x)=1/1+exp(a−x)・・・(3) で表される。[0081] Here, u n i is the internal state of the i-th unit of the n layer, h n i is the threshold. Further, f is called a transfer function and is generally represented by f (x) = 1/1 + exp (ax) (3).
【0082】この関数は、シグモイド関数ともいい、a
は適当な実数を代入し通常は、0で良い。そして、Xn i
の計算は、まず(1)式から前の層n−1のユニット
jからの出力値と、これがたどるであろう結合路固有の
重みの積を層n−1のすべてのユニットに対して合計す
る。そして、この値un i が注目のユニットの内部状態
となる。This function is also called a sigmoid function.
Is substituted with an appropriate real number, and usually 0 may be used. And X n i
Is calculated by summing the product of the output value from the unit j of the previous layer n-1 and the weight specific to the connection path that this will follow from equation (1) for all the units of the layer n-1. I do. Then, the value u n i is the internal state of the unit of interest.
【0083】これからしきい値hn i を引いた値を伝達
関数に作用させて出力値Xn i を得る。また、しきい値
hn i は、(1)式から un i =ΣWn,n-1 i,j・Xn-1 j−hn i・・・(4) Xn i =f(un i) ・・・(5) となる。[0083] obtain an output value X n i by applying a value obtained by subtracting therefrom the threshold h n i in the transfer function. The threshold h n i from equation (1) u n i = ΣW n, n -1 i, j · X n-1 j -h n i ··· (4) X n i = f ( u n i) a ... (5).
【0084】さらに、(4)式から−hn i は、−hn i
×1.0と考えれば常に1.0を出力するユニットが結
合の重み−hn i で結合しているものとみなせる。信号
は、このように伝播するが、入力層からの出力値だけは
入力層に与えた値がそのまま出力される。すなわち、入
力層のみは伝達関数、しきい値ともに関係しないことに
なる。[0084] In addition, the -h n i from equation (4), -h n i
Unit for outputting a constantly 1.0 Given the × 1.0 is regarded as that which it is joined with a bond weight -h n i. The signal propagates in this way, but only the output value from the input layer is output as it is to the input layer. That is, only the input layer has no relation to the transfer function and the threshold value.
【0085】次に、学習段階では、最初にある入力パタ
ーンに対してネットワークを動かして得られる出力パタ
ーンを計算する。その出力パターンと望ましい出力パタ
ーンとの誤差を計算し、これを学習信号として入力層の
方へ伝播させながら結合の重みを修正して行く。ここ
で、望ましい出力パターンを教師信号という。Next, in the learning stage, an output pattern obtained by operating the network with respect to the first input pattern is calculated. An error between the output pattern and the desired output pattern is calculated, and the weight of the connection is corrected while propagating the error as a learning signal toward the input layer. Here, the desired output pattern is called a teacher signal.
【0086】次に、学習の与え方は、出力層が戻す学習
信号と、これより前段の層のユニットが戻す学習信号と
では異なる。出力層のユニットiから戻される学習信号
は、図7に示すように出力層からの出力値と教師信号を
用いて、 δN i =(di−XN i)f′(uN i) ・・・(6) となる。Next, the way of giving learning is different between the learning signal returned by the output layer and the learning signal returned by the unit of the preceding layer. Learning signal returned from unit i in the output layer uses the output value and the teacher signal from the output layer as shown in FIG. 7, δ N i = (d i -X N i) f '(u N i) (6)
【0087】次に、N−1層よりも前の層が戻す学習信
号を決定する。n層のユニットiからn−1層のユニッ
トへ向かって戻される学習信号δN i は、 δN i =f′(uN i)Σkδn+1 k・Wn+1,n k,i ・・・(7) から求める。Next, a learning signal returned by a layer before the N-1th layer is determined. learning signal [delta] N i from unit i of the n-layer back towards the unit of n-1 layer, δ N i = f '( u N i) Σ k δ n + 1 k · W n + 1, n k , i ... (7)
【0088】すなわち、図8に示すようにn層のユニッ
トiからn+1層へ結合している道を逆に伝わって、そ
のユニットに集まってくるn+1層からの学習信号は、
結合が固有に持っている重みを乗して合計される。これ
と伝達関数の微分との積がとられて学習信号として扱
う。That is, as shown in FIG. 8, the learning signal from the (n + 1) th layer that is transmitted from the unit (i) of the nth layer to the (n + 1) th layer in the opposite direction and converges on the unit is
The sum is multiplied by the inherent weight of the combination. The product of this and the derivative of the transfer function is taken and treated as a learning signal.
【0089】このようにして学習信号が計算されると次
に結合の重みの修正量 ΔWn,n-1 i,j(t)=ηδn iXn-1 j+αΔWn,n-1 i,j(t−1)・・・(8) 式を用いて決定する。After the learning signal is calculated in this manner, the correction amount of the weight of the connection is then calculated as ΔW n, n-1 i, j (t) = ηδ n i X n-1 j + αΔW n, n-1 i , j (t-1) (8).
【0090】ここで、ΔWn,n-1 i,j(t)は、n−1層
のユニットjとn層のユニットiとの間の結合の重みに
対する修正量を示し、ΔWn,n-1 i,j(t−1)は、前回
の修正量を示す。Here, ΔW n, n−1 i, j (t) indicates the amount of correction to the weight of the connection between the unit j of the n−1 layer and the unit i of the n layer, and ΔW n, n -1 i, j (t-1) indicates the previous correction amount.
【0091】ここでは、収束計算を繰り返しているから
今回をtで表すと前回はt−1となる。また、ηは学習
定数で収束の速度に関係する。αは安定化係数で前回の
重みの修正量を用い、収束時の振動を抑制する効果があ
る。そして、(8)式のη、αには1.0以下の正の実
数の範囲で適当な値を与える。Here, since the convergence calculation is repeated, if this time is represented by t, the previous time is t-1. Η is a learning constant and is related to the speed of convergence. α is a stabilization coefficient, and has the effect of suppressing vibration at the time of convergence by using the correction amount of the previous weight. Then, appropriate values are given to η and α in the expression (8) within a positive real number range of 1.0 or less.
【0092】次に、修正量が決定すると、W
n,n-1 i,j(t+1)=Wn,n-1 i,j(t)+ΔWn,n-1 i,j
(t)式によって結合の重みを修正する。Next, when the correction amount is determined, W
n, n-1 i, j (t + 1) = W n, n-1 i, j (t) + ΔW n, n-1 i, j
The weight of the connection is corrected by the equation (t).
【0093】しきい値の修正については各ユニットに対
して、常時1.0を出力するユニットからしきい値に相
当する結合の重みをもって信号が来ていると考える。し
たがって、これに対する学習信号は、(6)、(7)式
で求めたものを用い、修正量は(8)式でXn-1 i=1と
みなして次式を得る。Regarding the correction of the threshold value, it is considered that a signal is output from each unit that always outputs 1.0 with the weight of the connection corresponding to the threshold value. Therefore, a learning signal corresponding to this is obtained from the equations (6) and (7), and the following equation is obtained assuming that X n-1 i = 1 in the equation (8).
【0094】Δhn i(t)=ηδn iαΔhn i(t−1) したがって、修正のための式は、 hn i(t+1)=hn i(t)+Δhn i(t) となる。[0094] Δh n i (t) = ηδ n i αΔh n i (t-1) Therefore, formula for modification, h n i (t + 1 ) = h n i (t) + Δh n i (t) and Become.
【0095】以上の手順を繰り返し、出力層からの出力
値と教師信号との誤差を小さくして行くものである。次
に、本実施の形態に係るニューラルネットワークを用い
た推定式4の作成手順をフローチャート図9に基づいて
説明する。The above procedure is repeated to reduce the error between the output value from the output layer and the teacher signal. Next, a procedure for creating the estimation formula 4 using the neural network according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart in FIG.
【0096】最初にメモリからの読込みと保存先の指定
をして(ステップ40)、ディスプレイに表示された操
作一覧からメニューを選択する。ここで、操作一覧に
は、保存学習結果ファイルで継続学習(ステップ6
7)、新規学習(ステップ41)、推定値と実際値(蒸
気圧の試験値)の一覧表作成(ステップ69)、学習結
果ファイルから推定式4作成(ステップ71)、推定値
と実際値(蒸気圧の試験値)を図にプロット(ステップ
73)、運転データ(推定式作成データ)を手入力して
推定計算実施(ステップ75)、処理終了(ステップ7
8)の各項目がある。First, reading from the memory and designation of a storage destination are performed (step 40), and a menu is selected from the operation list displayed on the display. Here, the operation list includes the continuous learning using the saved learning result file (step 6).
7), new learning (step 41), creation of a list of estimated values and actual values (test values of vapor pressure) (step 69), creation of estimation formula 4 from the learning result file (step 71), estimation and actual values (step 71). The vapor pressure test value) is plotted in the figure (step 73), the operation data (estimation formula creation data) is manually input, the estimation calculation is performed (step 75), and the processing is completed (step 7).
8) Each item is included.
【0097】そして、新規学習(ステップ41)を選択
して実行すると必要項目を入力するための画面が表示さ
れる(ステップ42)。ここで、必要項目には、プラ
ントの運転時に蓄積した測定値の数(ここでは、蒸留装
置等の温度、原料の流量、圧力)、学習に使用する運
転データ数(推定式作成データ)、検証に使用する運
転データ数(推定式の精度確認データ)、許容誤差、
学習の最大回数、学習に必要な定数(α、ε)であ
る。When the new learning (step 41) is selected and executed, a screen for inputting necessary items is displayed (step 42). Here, the necessary items include the number of measured values accumulated during the operation of the plant (here, the temperature of the distillation apparatus, the flow rate of the raw material, the pressure), the number of operation data used for learning (estimation formula creation data), verification Number of operation data (accuracy confirmation data of estimation formula), tolerance,
The maximum number of times of learning and constants (α, ε) required for learning.
【0098】次に、これらの値を入力すると運転データ
(推定式作成データ)の並べ替えの有無を選択する(ス
テップ43)。そして、並べ替えを実施すると以下の手
順で並べ替えが行われる(ステップ44)。Next, when these values are input, it is selected whether or not to rearrange the operation data (estimation formula creation data) (step 43). When the rearrangement is performed, the rearrangement is performed according to the following procedure (step 44).
【0099】推定対象の実際値(蒸気圧の試験値)の
最大値と最小値を選別してこれらを運転データ(推定式
作成データ)として必ず使用する。蓄積された温度、
流量、圧力等の最大値と最小値を選別してこれらを運転
データ(推定式作成データ)として必ず使用する。蓄
積した値の年月日から任意に運転データ(推定式作成デ
ータ)を選別する。The maximum value and the minimum value of the actual value (test value of vapor pressure) to be estimated are selected, and these are always used as operation data (estimation formula creation data). Accumulated temperature,
The maximum and minimum values of flow rate, pressure, etc. are selected and used without fail as operation data (estimation formula creation data). The operation data (estimation formula creation data) is arbitrarily selected from the date of the accumulated value.
【0100】ここで、年月日から任意に運転データ(推
定式作成データ)を選別する方法は、運転データ(推定
式作成データ)を所定の間隔を開け何日か置きに選択し
たり、何時間置きに選択する等である。Here, the method of selecting the operation data (estimation formula creation data) arbitrarily from the date is determined by selecting the operation data (estimation formula creation data) at predetermined intervals, every few days, For example, it is selected every hour.
【0101】次に、並べ替えが終了したかまたはステッ
プ43に戻って運転データ(推定式作成データ)の並べ
替えの無を選択すると、運転データ(推定式作成デー
タ)を学習用と検証用とに選別する(ステップ45)。
そして、重みとしきい値に乱数が代入される(ステップ
46)。以上の操作が行われると推定式作成装置3は学
習を開始する(ステップ47)。Next, when the rearrangement is completed or when returning to step 43 and selecting no rearrangement of the operation data (estimation formula creation data), the operation data (estimation formula creation data) is set to the learning data and the verification data. (Step 45).
Then, a random number is substituted for the weight and the threshold (step 46). When the above operation is performed, the estimation formula creation device 3 starts learning (step 47).
【0102】次に、画面には、学習の強制停止の有無を
選択する表示が表れ、学習の強制停止の有無を選択する
(ステップ48)。ここで、学習の強制停止を行わない
場合は、最大誤差を有する学習データ(推定式作成デー
タ)を学習対象から除外するか否かを選択する(ステッ
プ49)。Next, a screen for selecting whether to forcibly stop the learning appears on the screen, and selects whether to forcibly stop the learning (step 48). Here, when the learning is not forcibly stopped, it is determined whether or not the learning data (estimation formula creation data) having the maximum error is excluded from the learning target (step 49).
【0103】ここで、最大誤差とは、推定式作成データ
として用いた測定値より求めた推定値と、この測定値に
対応する流体の性状値との比較演算によって算出された
誤差のうちの最大の誤差をいう。また、学習データと
は、推定式の算出に用いた測定値及び性状値をいう。Here, the maximum error is the maximum error among the errors calculated by comparing the estimated value obtained from the measured value used as the estimation formula creation data with the fluid property value corresponding to the measured value. Error. The learning data refers to a measured value and a property value used for calculating the estimation formula.
【0104】そして、除外を行わない場合は、現時点の
学習結果の強制保存の有無を選択する(ステップ5
0)。次に、強制保存を行わない場合は、検証制度の強
制チェックの有無を選択する(ステップ51)。If no exclusion is to be performed, it is determined whether or not the current learning result is forcibly saved (step 5).
0). Next, when the forced saving is not performed, it is selected whether or not there is a forced check of the verification system (step 51).
【0105】さらに、強制チェックを行わない場合は、
学習データ(推定式作成データ)1番目からn番目まで
の推定計算を行う(ステップ52)。そして、推定計算
をした後に誤差が許容誤差の範囲内にあるか否かを判断
する(ステップ53)。Further, when the forced check is not performed,
The first to n-th learning data (estimation formula creation data) estimation calculations are performed (step 52). After performing the estimation calculation, it is determined whether or not the error is within the range of the allowable error (step 53).
【0106】ここで、誤差とは、推定式作成装置が推定
式作成データとして用いた測定値を使用して推定式より
計算した推定値と、この測定値に対応した流体の性状値
(実測値)との誤差をいい、許容誤差とは、あらかじめ
入力した流体に関する推定値の許容誤差をいう。Here, the error refers to the estimated value calculated from the estimation formula using the measurement value used by the estimation formula creation device as the estimation formula creation data, and the fluid property value (actual measurement value) corresponding to this measurement value. ), And the permissible error refers to the permissible error of the estimated value relating to the fluid input in advance.
【0107】この判断において誤差が許容誤差の範囲外
であるときは、全重み及びしきい値を修正する(ステッ
プ54)。また、誤差が許容誤差の範囲内であるときや
ステップ54で全重み及びしきい値を修正した場合は、
学習データがn番目か否かの判断を行う(ステップ5
5)。If the error is out of the range of the allowable error in this judgment, the total weight and the threshold are corrected (step 54). Also, when the error is within the range of the allowable error or when all weights and thresholds are corrected in step 54,
It is determined whether the learning data is the n-th data (step 5).
5).
【0108】ここで、学習データがn番目でないとき
は、ステップ52に戻って操作を繰り返し、学習データ
がn番目であるときは、検証精度チェックのタイミング
時期があっているか否かの判断を行い(ステップ5
6)、タイミング時期があっている場合は、検証データ
に使用する運転データ(ここで運転データとは、推定式
作成データとして用いた測定値を除く、実際の製品から
測定した蒸気圧、温度、流量、圧力をいう。)から検証
精度のチェックを行う(ステップ57)。そして、検証
精度のチェックを行った後に検証精度が過去最高である
か否かの判断を行う(ステップ58)。Here, if the learning data is not the nth one, the operation returns to step 52 and the operation is repeated. If the learning data is the nth one, it is determined whether or not the timing of the verification accuracy check is met. (Step 5
6) If the timing is correct, the operation data used for the verification data (here, the operation data is the vapor pressure, temperature, The verification accuracy is checked based on the flow rate and the pressure (step 57). Then, after checking the verification accuracy, it is determined whether the verification accuracy is the highest in the past (step 58).
【0109】検証精度が過去最高である場合は、学習結
果ファイル(最も少ない誤差を有する推定値を算出した
推定式4)を保存する(ステップ59)。なお、ステッ
プ56に戻って検証精度チェックのタイミング時期があ
っていない場合、さらに、検証精度が過去最高ではない
場合、学習結果ファイル(推定式4)を保存した場合
は、今回の学習回数と最大学習回数とがイコールである
か否かの判断を行う(ステップ60)。If the verification accuracy is the highest in the past, the learning result file (estimation formula 4 for calculating the estimated value having the smallest error) is stored (step 59). Returning to step 56, if there is no timing for the verification accuracy check, if the verification accuracy is not the highest ever, or if the learning result file (estimation formula 4) is stored, It is determined whether or not the number of times of learning is equal (step 60).
【0110】次に、今回の学習回数と最大学習回数とが
イコールでない場合は、ステップ48に戻って学習を繰
り返し(ステップ48)、今回の学習回数と最大学習回
数とがイコールの場合は、メインメニューに戻って操作
一覧からメニューを選択する。また、ステップ48に戻
って学習の強制停止を選択すると(ステップ48)、メ
インメニューに戻って操作一覧からメニューを選択す
る。さらに、ステップ49に戻って学習データ(推定式
作成データ)を学習対象から除外するを選択すると(ス
テップ49)、現時点での誤差が最大の学習データ(推
定式作成データ)を学習対象から除く操作を行い(ステ
ップ61)、ステップ52に進んで学習操作を行う(ス
テップ52)。Next, if the current number of times of learning and the maximum number of times of learning are not equal, the process returns to step 48 and the learning is repeated (step 48). Return to the menu and select the menu from the operation list. When the process returns to step 48 and the forced stop of learning is selected (step 48), the process returns to the main menu and selects a menu from the operation list. Further, returning to step 49 and selecting to exclude the learning data (estimation formula creation data) from the learning target (step 49), the operation of removing the learning data (estimation formula creation data) having the largest error at the present time from the learning target is performed. Is performed (step 61), and the process proceeds to step 52 to perform a learning operation (step 52).
【0111】また、ステップ50に戻って学習結果の強
制保存を選択すると(ステップ50)、強制保存を行い
(ステップ62)、ステップ52に進んで学習操作を行
う(ステップ52)。そして、ステップ51に戻って検
証精度の強制チェックを選択すると(ステップ51)、
ステップ57に進んで検証データ(蒸気圧の試験値)の
検証精度チェックを行う(ステップ57)。Returning to step 50, if the forced saving of the learning result is selected (step 50), the forced saving is performed (step 62), and the process proceeds to step 52 to perform the learning operation (step 52). Then, returning to step 51 and selecting the forced check of the verification accuracy (step 51),
Proceeding to step 57, the verification accuracy of the verification data (test value of vapor pressure) is checked (step 57).
【0112】次に、メインメニューに戻って保存学習結
果ファイルで継続学習(ステップ67)を選択するとス
テップで保存された保存学習結果ファイルの読み込みが
行われ(ステップ68)、ステップ47に進んで学習が
開始される(ステップ47)。Next, returning to the main menu and selecting continuation learning (step 67) in the saved learning result file, the saved learning result file saved in the step is read (step 68), and the process proceeds to step 47 for learning. Is started (step 47).
【0113】次に、メインメニューから推定値と実際値
(蒸気圧の試験値)の一覧表の作成を選択すると(ステ
ップ69)、一覧表の作成が行われて(ステップ7
0)、再びメインメニューに戻る。また、メインメニュ
ーから学習結果ファイルから推定式4作成を選択すると
(ステップ71)、CL言語及びFORTRAN言語並
びにBASIC言語の3種類の言語で推定式4が作成さ
れ(ステップ72)、再びメインメニューに戻る。Next, when a list of estimated values and actual values (test values of vapor pressure) is selected from the main menu (step 69), a list is prepared (step 7).
0), return to the main menu again. When the user selects to create the estimation formula 4 from the learning result file from the main menu (step 71), the estimation formula 4 is created in three languages, CL language, FORTRAN language, and BASIC language (step 72). Return.
【0114】次に、メインメニューから推定値と実際値
(蒸気圧の試験値)とのプロット図作成を選択すると
(ステップ73)、学習データ(推定式作成データ)と
検証データ(蒸気圧の試験値)別にプロット図が作成さ
れ(ステップ74)、再びメインメニューに戻る。Next, when the plotting of the estimated value and the actual value (test value of steam pressure) is selected from the main menu (step 73), the learning data (estimation formula creation data) and the verification data (test of steam pressure) are obtained. A plot is created for each value (step 74), and the process returns to the main menu again.
【0115】さらに、メインメニューから運転データ
(推定式作成データ)を手入力して推定計算実施を選択
すると(ステップ75)、運転データ入力画面に変わり
運転データ(推定式作成データ)を入力すると(ステッ
プ76)、推定計算が実施される(ステップ77)。最
後にメインメニューから終了を選択すると処理が終了す
る(ステップ78)。Further, when the operation data (estimation formula creation data) is manually input from the main menu and the execution of the estimation calculation is selected (step 75), the operation data input screen is changed and the operation data (estimation formula creation data) is input (step 75). Step 76), an estimation calculation is performed (step 77). Finally, when "end" is selected from the main menu, the process ends (step 78).
【0116】次に、測定値を用いて入力された推定式4
から推定値を計算する制御装置5は、プラント制御用コ
ンピュータ(以下、DCSという)を用い、このDCS
5は、一般名称をDistributed・Contr
ol・Systemという。Next, the estimation equation 4 input using the measured values
The control device 5 that calculates an estimated value from the DCS uses a plant control computer (hereinafter, referred to as a DCS).
5 is a general name of "Distributed Contr."
ol ・ System.
【0117】ここで、図示はしていないがDCS本体5
とこのDCS本体5にそれぞれ接続したキーボード及び
ディスプレイ等により形成する。さらに、DCS本体5
は、図10に示すように中央処理装置5a(以下、CP
Uという)と、主記憶装置5c(以下、メモリという)
と、入力部5bと、出力部5dから構成される。Although not shown, the DCS body 5
And a keyboard and a display connected to the DCS main body 5, respectively. Furthermore, the DCS body 5
Is a central processing unit 5a (hereinafter referred to as CP) as shown in FIG.
U) and the main storage device 5c (hereinafter, referred to as memory)
And an input unit 5b and an output unit 5d.
【0118】そして、CPU5aは、与えられたデータ
に対して四則演算、論理演算及び大小比較等を行う演算
部と実行される命令のアドレスをもとにメモリ5cから
CPU5aに命令を取り込み、命令の内容を解読し必要
な動作指示を他の装置に対して出力する制御部とからな
る。Then, the CPU 5a fetches the instruction from the memory 5c to the CPU 5a based on the arithmetic unit for performing the four arithmetic operations, the logical operation, the magnitude comparison, and the like on the given data, and the address of the instruction to be executed. And a control unit for decoding the contents and outputting necessary operation instructions to other devices.
【0119】この制御部は、入力部5bに対して入力制
御指令を出し(S−30)、メモリ5cに対しては、メ
モリ制御指令を出し(S−31)、出力部5dに対して
は、出力制御指令を出す(S−32)。そして、入力部
5bより入力されたコマンドは最初にメモリ5cへと転
送されて(S−33)、メモリ5cでは、与えられたコ
マンドからデータ及び命令を選択するとともに選択され
たデータ及び命令をCPU5aの制御部に転送する(S
−34)。The control unit issues an input control command to the input unit 5b (S-30), issues a memory control command to the memory 5c (S-31), and issues a memory control command to the output unit 5d. Issue an output control command (S-32). Then, the command input from the input unit 5b is first transferred to the memory 5c (S-33). In the memory 5c, the data and the instruction are selected from the given command, and the selected data and the instruction are transmitted to the CPU 5a. (S
-34).
【0120】その後、制御部では、メモリ5cから転送
されたデータ及び命令を解読して、必要な動作指示を演
算部に与える(S−35)。演算部では、与えられたデ
ータ及び命令に対して四則演算、論理演算及び大小比較
等の演算を行う。Thereafter, the control section decodes the data and the command transferred from the memory 5c and gives necessary operation instructions to the operation section (S-35). The arithmetic unit performs arithmetic operations such as four arithmetic operations, logical operations, and magnitude comparisons on the given data and instructions.
【0121】このようにCPU5aで処理されたデータ
及び命令は、再びメモリ5cにフィードバックされ(S
−36)、その結果を出力部5dに転送する(S−3
7)。そして、制御部は、[命令取り出し→解読→アド
レス計算→データの取り出し→命令の実行]という過程
を順に繰り返して命令を実行していく。The data and instructions processed by the CPU 5a are fed back to the memory 5c again (S5).
-36), and transfers the result to the output unit 5d (S-3).
7). Then, the control unit repeats the process of [instruction fetching → decoding → address calculation → data fetching → instruction execution] to sequentially execute the instruction.
【0122】そして、DCS5は、加えられる熱量と制
御弁17の開閉度に対応した加熱流体の流量との相関関
係をマップの形式でメモリ5cに格納しているととも
に、あらかじめ設定した目標とする目標値(蒸気圧の
値)と熱量との相関関係をマップの形式でメモリ5cに
格納している。The DCS 5 stores the correlation between the amount of heat to be applied and the flow rate of the heating fluid corresponding to the degree of opening and closing of the control valve 17 in the memory 5c in the form of a map, and also sets a preset target target. The correlation between the value (the value of the vapor pressure) and the amount of heat is stored in the memory 5c in the form of a map.
【0123】次に、このDCS5が行う制御方法をフロ
ーチャート図11に基づいて説明する。最初に推定式作
成装置3により作成された推定式4がDCS5へと入力
される(ステップ80)。次に、推定値の計算に使用す
る測定値をメモリから読み込む(ステップ81)。Next, a control method performed by the DCS 5 will be described with reference to a flowchart of FIG. First, the estimation formula 4 created by the estimation formula creation device 3 is input to the DCS 5 (step 80). Next, the measured value used for calculating the estimated value is read from the memory (step 81).
【0124】そして、読み込んだ測定値を用いて推定式
4により推定値(蒸気圧の値)を算出する(ステップ8
2)。次に、制御対象である加熱流体の流量の実測値が
常時入力される(ステップ83)。ここで、制御弁17
の開閉度に基づいてリボイラ18を加熱する加熱流体の
流量を算出することや加熱流体の流量からリボイラ18
に加えられる熱カロリーを算出する機能を有することも
できる。Then, an estimated value (a vapor pressure value) is calculated by the estimation formula 4 using the read measured value (step 8).
2). Next, an actually measured value of the flow rate of the heating fluid to be controlled is always input (step 83). Here, the control valve 17
Calculating the flow rate of the heating fluid for heating the reboiler 18 based on the opening / closing degree of the
May be provided with a function of calculating the heat calories added to the heat.
【0125】次に、あらかじめ設定した目標とする蒸気
圧の目標値がメモリから読み込まれる(ステップ8
4)。そして、算出した推定値と読み込んだ目標値との
比較演算が行われ(ステップ85)、推定値が目標値の
範囲内にあるときは、現状のままでプラントの運転が行
われる(ステップ86)。また、推定値が目標値の範囲
外であるときは、制御弁の開閉度の調節を行い、加熱流
体の流量を変更して(ステップ87)、リボイラでの加
熱量の増減を図り精留塔1内の熱量を変更する。Next, a preset target steam pressure value is read from the memory (step 8).
4). Then, a comparison operation between the calculated estimated value and the read target value is performed (step 85), and when the estimated value is within the range of the target value, the plant is operated as it is (step 86). . When the estimated value is out of the range of the target value, the opening / closing degree of the control valve is adjusted to change the flow rate of the heating fluid (step 87). Change the amount of heat in 1.
【0126】このようにすることで、たとえば推定値が
目標値の範囲よりも大きい場合は、制御弁17を開いて
リボイラ18での加熱量を増加させ精留塔1内の熱量を
増やす。In this way, for example, when the estimated value is larger than the target value range, the control valve 17 is opened to increase the amount of heating in the reboiler 18 to increase the amount of heat in the rectification column 1.
【0127】これにより沸点の低いLPGの抜き出し量
が増え、精留塔受槽11での液面が上昇し、液化LPG
を外部に逃がすことになる。この結果、精留塔1塔底の
ナフサのLPG分が減少しナフサの蒸気圧が減少する。As a result, the amount of LPG having a low boiling point withdrawn is increased, the liquid level in the rectification column receiving tank 11 is increased, and the liquefied LPG is increased.
Will escape to the outside. As a result, the LPG content of naphtha at the bottom of the rectification column 1 decreases, and the vapor pressure of naphtha decreases.
【0128】また、推定値が目標値の範囲より小さい場
合は、制御弁17等を絞りリボイラ18での加熱量を減
少させ精留塔1内の熱量を減らす。このようにすること
で蒸気圧をコントロールするものである。When the estimated value is smaller than the target value range, the control valve 17 and the like are throttled to reduce the amount of heat in the reboiler 18 to reduce the amount of heat in the rectification column 1. In this way, the vapor pressure is controlled.
【0129】[0129]
【発明の効果】本発明に係る製造プラント制御システム
によれば、実際の試験値とその時点での製造プラントの
運転データのみを準備すれば推定式作成装置により推定
式を構築することができる。したがって、オペレータが
逐次流体の蒸気圧を測定し、この測定結果に基づいて推
定式を構築する必要がない。According to the manufacturing plant control system of the present invention, the estimation formula can be constructed by the estimation formula creation device if only the actual test values and the operation data of the manufacturing plant at that time are prepared. Therefore, there is no need for the operator to sequentially measure the vapor pressure of the fluid and construct an estimation formula based on the measurement result.
【0130】また、推定式を構築する知識がなく、か
つ、特定の計算装置を使用しなくても通常の計算装置で
自動的に高精度な推定式を構築することができる。さら
に、この推定式をそのまま制御装置へと入力することに
よって、制御装置では、推定式から推定値を計算しあら
かじめ設定した目標値との比較演算を行いプラントへの
適切な制御を行うことができる。Further, it is possible to automatically construct a high-precision estimation formula with a normal computing device without any knowledge of constructing the estimation formula and without using a specific computing device. Further, by directly inputting the estimation formula to the control device, the control device can calculate an estimated value from the estimation formula, perform a comparison operation with a preset target value, and perform appropriate control on the plant. .
【0131】次に、サンプルの分析時間に伴う生産量の
制限を行う必要がないことから、効率よく生産性の向上
を図ることができるとともに、高価な分析装置を設ける
必要もなく、安価に製造ラインへの制御を行うことがで
きる。Next, since there is no need to limit the amount of production accompanying the analysis time of the sample, productivity can be efficiently improved, and there is no need to provide an expensive analyzer and the production cost can be reduced. Control over the line can be performed.
【図1】本実施の形態に係る製造プラントの構成図FIG. 1 is a configuration diagram of a manufacturing plant according to the present embodiment.
【図2】本実施の形態に係る精留塔の構成図FIG. 2 is a configuration diagram of a rectification column according to the present embodiment.
【図3】本実施の形態に係るプラント制御のブロック図FIG. 3 is a block diagram of plant control according to the present embodiment.
【図4】本実施の形態に係るニューラルネットワークの
説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of a neural network according to the present embodiment.
【図5】本実施の形態に係るニューラルネットワークの
説明図FIG. 5 is an explanatory diagram of a neural network according to the present embodiment.
【図6】本実施の形態に係るニューラルネットワークの
説明図FIG. 6 is an explanatory diagram of a neural network according to the present embodiment.
【図7】本実施の形態に係るニューラルネットワークの
説明図FIG. 7 is an explanatory diagram of a neural network according to the present embodiment.
【図8】本実施の形態に係るニューラルネットワークの
説明図FIG. 8 is an explanatory diagram of a neural network according to the present embodiment.
【図9】本実施の形態に係る推定式作成装置のフローチ
ャート図FIG. 9 is a flowchart of the estimation formula creating apparatus according to the present embodiment.
【図10】本実施の形態に係る制御装置のブロック図FIG. 10 is a block diagram of a control device according to the present embodiment.
【図11】本実施の形態に係る制御装置のフローチャー
ト図FIG. 11 is a flowchart of a control device according to the present embodiment.
【図12】従来の製造プラントの構成図FIG. 12 is a configuration diagram of a conventional manufacturing plant.
1 ・・・精留塔 2 ・・・蒸留塔受槽 3 ・・・推定式作成装置 4 ・・・推定式 5 ・・・制御装置 6 ・・・制御弁 7 ・・・熱交換器 8 ・・・制御弁 9 ・・・精留塔受槽 10 ・・・凝縮器 11 ・・・液面測定装置 12 ・・・制御弁 14 ・・・制御弁 15 ・・・液面測定装置 16 ・・・制御弁 17 ・・・制御弁 18 ・・・リボイラ 19 ・・・制御弁 T−1・・・温度センサ T−2・・・温度センサ T−3・・・温度センサ F−1・・・流量センサ F−2・・・流量センサ F−3・・・流量センサ 100・・・精留塔 101・・・蒸留塔受槽 102・・・吸収塔 103・・・凝縮機 104・・・精留塔受槽 105・・・液面測定装置 106・・・制御弁 108・・・制御弁 109・・・液面制御装置 111・・・制御弁 112・・・リボイラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rectification tower 2 ... Distillation tower receiving tank 3 ... Estimation formula preparation device 4 ... Estimation formula 5 ... Control device 6 ... Control valve 7 ... Heat exchanger 8 ...・ Control valve 9 ・ ・ ・ Rectification tower receiving tank 10 ・ ・ ・ Condenser 11 ・ ・ ・ Liquid level measuring device 12 ・ ・ ・ Control valve 14 ・ ・ ・ Control valve 15 ・ ・ ・ Liquid level measuring device 16 ・ ・ ・ Control Valve 17: Control valve 18: Reboiler 19: Control valve T-1: Temperature sensor T-2: Temperature sensor T-3: Temperature sensor F-1: Flow rate sensor F-2: Flow rate sensor F-3: Flow rate sensor 100: Rectification column 101: Distillation column receiver 102: Absorption tower 103: Condenser 104: Rectification column receiver 105: Liquid level measuring device 106: Control valve 108: Control valve 109: Liquid level control device 111: Control Valve 112 ... reboiler
Claims (7)
造ラインに所定の制御を施す製造プラント制御システム
において、 前記製造ラインの所定の箇所における温度、流量、圧力
のうち少なくとも1つの値を測定してこの測定値を出力
する測定装置と、 この測定装置から出力され蓄積した前記測定値と測定値
に対応する流体の性状値を推定式作成データとして使用
し、ニューラルネットワークを用いて前記流体に関する
性状の推定式を作成する推定式作成手段を有する推定式
作成装置と、 この推定式作成装置により作成した推定式を入力すると
ともに、流体の性状の目標値を入力し、前記測定装置か
ら入力された測定値を用いて前記推定式により計算した
推定値と前記目標値とを比較演算してこの比較演算結果
に基づいて前記製造ラインにおける化学装置の所定の箇
所における温度、流量、圧力のうち少なくとも1つを制
御する制御信号を出力する制御装置と、 を備えたことを特徴とする製造プラント制御システム。1. A production plant control system for performing a predetermined control on a production line for producing a product from a raw material in a chemical device, wherein at least one of a temperature, a flow rate, and a pressure at a predetermined portion of the production line is measured. A measuring device that outputs the measured value, and the measured value output from the measuring device and the property value of the fluid corresponding to the measured value are used as estimation formula creation data, and the neural network is used for the fluid. An estimation formula creation device having an estimation formula creation means for creating a property estimation formula; and an estimation formula created by the estimation formula creation device, and a fluid property target value input and input from the measurement device. The estimated value calculated by the estimation formula is compared with the target value by using the measured value obtained, and the production line is calculated based on the result of the comparison operation. A control device for outputting a control signal for controlling at least one of temperature, flow rate, and pressure at a predetermined location of the chemical device.
とを特徴とする請求項1記載の製造プラント制御システ
ム。2. The production plant control system according to claim 1, wherein said chemical device is a petroleum refining device.
データとして用いた測定値から求めた推定値と測定値に
対応する流体の性状値との誤差と、あらかじめ入力した
前記流体に関する推定値の許容誤差とを比較演算し、こ
の比較演算結果に基づいて前記誤差が前記許容誤差の範
囲外にあるときにネットワーク係数の重み及びしきい値
を修正して学習するニューラルネットワーク学習手段を
備えたことを特徴とする請求項1または請求項2記載の
製造プラント制御システム。3. An estimation formula creation device, comprising: an error between an estimated value obtained from a measured value used as the estimation formula creation data and a property value of a fluid corresponding to the measured value; And a neural network learning means for learning by correcting the weight and threshold value of the network coefficient when the error is out of the range of the allowable error based on the result of the comparison operation. The manufacturing plant control system according to claim 1 or 2, wherein:
これら測定値の最大値及び最小値を検索する測定値検索
手段と、 前記性状値からこれら性状値の最大値及び最小値を検索
する性状値検索手段と、 前記測定値検索手段及び性状値検索手段により検索した
最大値及び最小値のうち少なくとも1つを前記推定式作
成データの一部として選択する選択手段と、 を備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項3いず
れかに記載の製造プラント制御システム。4. The estimation formula creation device, wherein: a measurement value search means for searching the measurement values for maximum and minimum values of the measurement values; and a search for the maximum and minimum values of these property values from the property values. Property value searching means, and selecting means for selecting at least one of the maximum value and the minimum value searched by the measured value searching means and the property value searching means as a part of the estimation formula creation data. The manufacturing plant control system according to any one of claims 1 to 3, wherein:
定時を用い、この測定時から使用する測定値及びこの測
定値に対応する性状値を任意に抽出し、この測定値及び
性状値を前記推定式作成データとして選択する選択手段
を有することを特徴とする請求項1ないし請求項4いず
れかに記載の製造プラント制御システム。5. The estimation formula creation device uses a time of measurement of the measured value, arbitrarily extracts a measured value to be used from the measured time and a property value corresponding to the measured value, and calculates the measured value and the property value. 5. The manufacturing plant control system according to claim 1, further comprising a selection unit that selects the data as the estimation formula creation data. 6.
データとして用いた測定値より求めた推定値と測定値に
対応する流体の性状値との比較演算において、 算出した誤差の中から最大誤差を検索する最大誤差検索
手段と、 この最大誤差を有する推定値の算出に用いた測定値及び
性状値を前記推定式作成データから削除する削除手段
と、 を有することを特徴とする請求項1ないし請求項5いず
れかに記載の製造プラント制御システム。6. The estimation formula creation device according to claim 1, wherein in the comparison operation between the estimated value obtained from the measured value used as the estimation formula creation data and the fluid property value corresponding to the measured value, a maximum error among the calculated errors is calculated. 2. A maximum error search unit for searching for an error, and a deletion unit for deleting a measured value and a property value used for calculating an estimated value having the maximum error from the estimation formula creation data. A manufacturing plant control system according to claim 5.
データとして用いた測定値より求めた推定値と測定値に
対応する流体の性状値を除く性状値との誤差を検証デー
タとして用いるとともに、この検証データを逐次比較す
る比較手段と、 この比較手段に基づいて最も少ない誤差を有する推定値
を算出した推定式を格納する格納手段と、 を有することを特徴とする請求項1ないし請求項6いず
れかに記載の製造プラント制御システム。7. The estimation formula creation device uses an error between an estimated value obtained from a measurement value used as the estimation formula creation data and a property value other than a fluid property value corresponding to the measurement value as verification data. And a comparing means for successively comparing the verification data, and a storing means for storing an estimation formula for calculating an estimated value having the least error based on the comparing means. 6. The manufacturing plant control system according to any one of 6.
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