JPS58211202A - 温度調節器のオフセットのリセット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は制御対象の温ＩＷを１ことえは設定目標値に
近づｉ７　、目標値で安定動作をなすように制御する温
度調節器のオフセット（定常偏差）のリセット方法に関
する。

一般に、温度調節器等に２いて、比例制御方式にて通常
制御を行なう場合には、オフセットが生じるのを避ける
ことができない。

１ことえは第１図に示すような負荷特性（Ａ；加熱特性
、Ｂ；放熱特性）を持つ制御対象を温度調節器で制御す
る場合、目標設定値を温度Ｔ１にすると加熱＝放熱とな
りデユーティ比か１：１でオフセットがＯとなるが、そ
の他の温度ｆコとえば′Ｉ゛２を目標設定値にするとデ
ユーティ比１：１でオフセットか生じる。

このオフセットを除去する方法として、従来の温度調節
器は、偏差分だけ目標設定器による設定値を変更し１こ
りあるいは目標設定器の他に別に補助設定器を設は補助
設定器による設定値をバイアス分として目標値設定器の
設定値に７Ｊｎえるようにしている。

しかしながらこれらの方法はいずれも、安定制御状態時
における制餌１温度と目際設定値との差分を設定に反映
して偏差をリセットするものであり安定制御状態におけ
る温度値を確認し、さらにこの温度値と目標設定値との
差を計算し、その差分たば設定値を変更する必要がある
ｏしかも制御対称である負荷の特性がかならずしも比例
関係にないｔコめ単純には制御温度と目標設定値との差
分がオフセットのリセット分に相当するとはいえず一回
の操作でオフセットをＯにすることができない場合が多
く、比例帯の広い制御対象ではオフセットをリセットす
るための操作がきわめて面倒である。また設定値を変更
する場合にはその度にその面倒な操作をやり直す必要が
ある。

この発明の目的は上記した従来方法の欠点を解消し、目
標設定値に対するオフセット除去を比較的簡単な操作で
なし得る温度調節器のオフセットのリセット方法を提供
するにある。

この発明のオフセットのリセット方法は、従来方法のよ
うに目標設定値を変更してリセットするのではなく、制
御温度が目櫻設定値で安定する制御対象の特性に応じｔ
こ出力量に対応するリセット量を設定してオフセットを
リセットするようにしている。すなわち、目標値設定手
段とは別に出力量に対応しｆ：任意の設定値Ｎ係が設定
可能なリセット量設定手段を設け、このリセット量設定
手段の設定値Ｎ％に対しＮ−５０％のリセット量が出力
量に加算されるようになって計り、前記Ｎとして制御対
象の温度−出力量特性の目標設定値をこ対応する出力量
を設定することにより制御対象の温度が目標設定値とな
る安定出力量を得るようにしている。

以下９図面に示す実施例により、この発明の詳細な説明
する。

第２図はこの発明が実施される温度Ａ節器のブロック図
である。同図にνいて１は制御対象９の温度を常時検出
する温度′検出器である。この温度検出器１はたとえば
熱′市対温度計、サーミスタ温度計等が使用される０２
は温度検出器１で検出された温度信号を規定のレベルま
で増幅する増幅器である。増幅器２で検出された温度信
号はＡＤ変換器５でデジタル量に変換されて演算器（マ
イクロプロセッサ）４に敗り込１れる。目標値は設定器
５によって設定きれ、比例ゲイン、微分定数等のパラメ
ータも同じくパラメータ設定器６によって設定され、目
ｔｊＱ　（＋Ｍはデジタル値で、比例ゲイン微分定数等
のパラメータはアナログ的に設定されＡＤ変換器３を経
ていずれも演算器４に取込壕れる。演算器４は検出温度
、目標値、比例ゲイン。

微分定数等に基づき所定の演算を行ない、出力操作部８
を介して出力操作量を出力し制御対象９を設定された状
態に制御するようにしている。出力操作部８は、たとえ
はドライバ、リレー等で形成され、制動対象９は１こと
えは加熱機、あるいは冷却機等で形成される。７は、各
データを表示する１こめの表示器である。この表示機は
通常検出温度を表示している。１ｏは表示切換久方処理
部であってここに設けられるスイッチを操作する毎に通
常は検出温度を表示する表示器７で、目標値やパラメー
タ値、リセット量、出力計等かステップ歩進的にｊＩＩ
次表示されるようになっている。１１はリセット箪設足
器である。

第５図は第１図に示す温度調節器の前面／＜ネルを示し
ている。同図ζこ２いて第１図に示すものと同一番号は
それぞれ対応するものを示している。

目標値設定用の設定器５ば４桁のサムロータリスイッチ
で構成され、比例ゲイン、微分定数等を設定する設定器
６は、それぞれツマミタイプのものが使用されている。

寸た表示器ンは４桁のセグメント式のＬＥＩ）（発光ダ
イオード）で構成されている。

リセット量設定詣１１は、出力量に対応してＯ係から１
０°０％寸での値Ｎが任意に設定できるようになってＰ
す、上述しＴ、：ようにその値は表示器７に表示でさる
ようになっている。なお１０Ｓは表示切換用のスイッチ
ボタン、１２は電源スィッチである。

次に、以−ヒのように構成される温１琥調節器の一般的
な動作を第４図に示す通常処Ｉ」フロー、第５図に示す
タイマ割込フローに基づいて説明する。

な２第４図、第５図に示す処理動作は演算器４のＩＩＩ
Ｉ側１により実行これる。

先す７ｂ′、源スイッチ１２がオンされて電源投入され
ると演算器４における各神レジスタ類がＯにきれる等の
いわゆるイニシャライズ処理が行なわｉする（ステップ
５Ｔｉ）。そして最初に温度人力処理すなわち温度検出
器１で検出された温度の演算器４への取込を行なう（Ｓ
Ｔ２，５Ｔ３）。続いてその温度の表示処Ｊ１４を行な
つ１コ（Ｓ　Ｔ　４　）後。

目標値の設定処理に移る。すなわち設定器５で設定され
ｒコ目標値を演算器４に取込む（８Ｔ５　、　Ｓｉ’６
）。

さらに絖いて設定器６より設定される各種パラメータを
やはり演算器４に取込む（ＳＴ７，５Ｔ３）。

これらＳ　ｉ’　２からＭ　ｉ’　Ｂ−４での各データ
の取込みがｈなわれた後、そ第１らのデータに基いて制
御油１−処理＜　Ｓ　Ｔ　９　）　、　出力演算処理（
Ｓ　Ｔｌ　Ｏ）　。

出力操作法Ｆ！（Ｓ　Ｔ　１１　）　、サンプリング・
白理処［ψ（Ｓｉ”１２）が１丁なわれる。そしてｓ　
’ｉ’　２カ）らｓ　ｉ’　１２１でのサイクル処理が
サンプリング時間毎に繰り返し行なわれる。

壕°たＬ記し１こサンプリンタ時間よりも非常に知かい
時間サイクルで、第５図に示すタイマ割込かかけられそ
れぞれ必要に応じ表示出力処理（８１１＋１３　）。

設５を入力槽ｆ’−Ｊｉ　（ｓＴｉ４　）、　　出力’
ＦＪｆ埋’８Ｆｌ　（ＳＴＩ　５　）カ行なわれるよう
になっている。

次に上記し１コ温度調節器に２けるオフセットのリセッ
ト方法を第６図に示す印加出力量一温度特性、第７図に
示す表示槽重ルーチンのｉ；＋＝細細口ローび第８図に
示す出力演算ルーテンの詳細フローを参照して説明する
。

第６図に示す特開は、横軸に０％から１００％１での印
加出力量をとり、縦ｌ紬にｆｄ温度をとつ１こ２つの制
御対象１・ｌの印加出力量一温度特性Ｃ１Ｃ２が示され
ている。なｐＭは比例帯内の出力特性を示してυり比例
帯のり・晶−（−〜十Ｃ・は、設定される比例ゲインに
よって変化する°。ＴＳは目標値設定温度である。

リセット量設足器１１を５０ＣＩ）（リセット量。

係）に設定している状態で１１ま、制御対象Ｉは特性面
、Ｆ（４ＣＩと比例帯内出力特性Ｍとの交、５．　Ｍｌ
で′／！：定する。すなわち制御温度は目標設定ｆｉ［
′ｌＴｓよりも人なる値で安５セする（負の偏差）。こ
の場合の制御温度と設定目標ｆｉＭＴｓとの差Ｔ（）１
がオフセット偏差である。この安定状態における出力に
ＯＰｌがリセット量０％における出力安定量である。

−力制御対象■はリセット量設定器１１を５０％に設定
した状態で特性曲線Ｃ２と比例帯内出力特性Ｍとの交点
Ｍ２で安定する。この場合制御温度は目標設定１直Ｔｓ
よりも小なる値で安定しく１１の偏差）、そのオフせッ
ト偏差はＴａ２．安定１冒ノ）ＩＹは０１１２である。

このように目標設定１直をＴｓにした場合側（財）χ１
象１・舊ではそれぞれＴｏｌ・Ｔａ２のオフセットを生
じるのでこのオフヒツトをリセットするために。

出力はをそれぞれ−（Ｏｐｌ　−Ｏｏｌ　）　、　−（
Ｏ１２−００２）だけ変化させてやればよい。ここでＯ
ｏｌは特ＰＩ曲線Ｃ１と１１標設定ｆｆｆｆＴｓの交点
に対応する出力１」トであり、００２は特性曲線ｃ２と
目標設定１１ｒＩＴｓの交点に対応する出力量である。

このＯｏｌ。

０ｏ２は制御対象Ｉ・■の特ｐＩＣ１・Ｃ２が既知であ
れば特定ＴＩＴ能なので、これをリセッｌ−ｉ４１設定
器１１のリセットｆ直とすることにより、それぞれオフ
セラ１−ヲリセツトすることができる。

上記した比例帯内の出力Ｍは Ｍ＝Ｋｐ−ｅ＋５０（’！　　”・”・ｌ）ただしＫＰ
：比例ゲイン、ｃ：偏差 で表わせる。

ここで比例帯内出力Ｍと印加出力１ヨＯを同一とすると
、制御対象Ｉでは Ｍｉ二ｏｐ１＝＝Ｋｐ−（−Ｔｏｌ）＋５０ｍ　　　・
・−・・・（２）制御対象田では Ｍ２　＝Ｏｐ２　＝Ｋｐ　−（−Ｔａ２　）＋　５０　
ｔ：＠　　　−−（３）となる。

まだリセッＦ　’ｆｌ′ｃ設定Ｊｇ１ｉの設定釦５ｏ％
のリセット量が０％、リセット設定（ｌｌ′ｌｏ％のり
セット量が一５０％、リセット設定（１白１００％のリ
セ・ソト量が＋５０％に対応するから、リセッ）　ｉｉ
’７　ｏ：＋ｉ　。

ＯＯ２は ０’ｏ　１＝Ｏｏ　１−５０　　（？ａ　　　　　　”
””（４）０’ｏ２＝Ｏｏ２−５０ｆ；’Ａ　　　　　
　　−−（５）で表わせる。

それゆえ、制御対象ｌにおいてリセット設定値５０％す
なわちリセット量０％からリセット設定値をＯｏ１％す
なわちリセット量Ｏｏ１　＝　Ｏｏｌ　−５０％に設定
変更しそのリセット量Ｏ′０１をリセット腋０％におけ
る出力ｉ　０ｐ１に加算するとその出力量は Ｍｌ　＝Ｏｐ１　＋　Ｏｏｌ　＝Ｋｐ　・（−Ｔｏｌ　
）十〇ｏ　１　＋　５０％　・（６１となる。同様に制
御対象■においても、リセット設定値０ｏ２％における
リセット量ＣｌＯ２％をリセ・ソｌ量Ｏ％における出力
１７０ｐ２に加算するとその出力量は Ｍ２−＝Ｃ）ｐ２＋ｏ＋３２＝Ｋｐ（−Ｔａ２）＋０ｏ
２−１−５０％　−（７）となる。

このようにたとえばリセット量０４１を出力量０１）１
に加算して制（財）対象Ｉの制御動作を進行すると。

動作進行とともに偏差分Ｋｐ　（−Ｔｏｌ　）は小とな
り。

やがて０となり安定する。そして出力量Ｍ１は最終的に となる。制御対象■の場合も同（子にして出力ｉ！％１
２は最終的に Ｍ２＝０稀＋５０％−０ｏ２　　　　　　・・・・・・
・・（９）となる。このようにして出力量を最終的にＯ
ｏｌ・Ｏｏ２とすることにより、制御／ｒ＋度を目標設
定値Ｔｓに安定させる。

第２図に示しだ温度調節器において、オフセットのリセ
ット動作を行なう場合は、先ずリセット量設定器１１の
リセット設定値を５０％（リセット１０％）に設定する
。そして第７図に示すように、ＳＴ２の温度か？の判定
ＹＥＳに続きその時の制御対象の温度の読込み処理を行
なう（ＳＴ３１）。

またパラメータ設定処理ルーチンでリセットｊ配、設定
器１１で設定きれたりセント設定ｆ１１の読込み処理が
なされる（ＳＴ７・５Ｔ８１・５Ｔ８２　）。

さらに読込まれた温度、出力量及びリセットに等が表示
処理ルーチンで表示処理される。表示処理ルーチンでは
先ず最初に温度の表示処理がなされ（ＳＴ４１・５Ｔ４
２）、表示切換スイッチ１０ｓが押されない限りこの温
度表示処珈が継続される（　５Ｔ４１・ＳＴ４２・ＳＴ
　４３　）。表示切換スイッチ１０ｓが押される度に（
ＳＴ３４）、表示歩進処理がなされ（ＳＴ４４）。

順へ出力隈表示処理（ＳＴ４５・５Ｔ４６）、　！Ｊセ
ット量大表示処理ＳＴ４７・５Ｔ４８）がなされる。

次にリセット操作は第８図に示すように制御演算処理に
続く出力演算処理ルーチンで行なわれる、１すなわちＳ
Ｔ９で設定目標値、検出温度等により所定の制御演算処
理がなされ、その演算結果にＪ、（づき出力量が決定さ
れる（ＳＴ１０１）。そして設定リセット値も決定され
る（ＳＴ１０２）。」−記したように当初は設定リセッ
ト値を５０％としている。次にこの設定リセット値から
５０％を減じオフセラ１−リセット１１１とする（ＳＴ
１０３）。当初は設宇すセッ１−　ｆ直を５０％として
いるのでオフセラトリ［ツトｉ＋１．ｉ４０％である。

オフセットリセット昨算出後出力計にオフセットリセッ
ト量を加算してその加算結果を最終出力量、とする（Ｓ
Ｔ１０４）。続いて出力操作量演算を行ない（ＳＴＩ　
１１）　、制御対象に操作量を出力する（ＳＴコ１２）
。

以」二のようにして出力［Ｉ（が安定するまで、サンプ
リング動作により・・・ＳＴ９→ｓ　’ｒ　ｉｏｉ→・
・・→ＳＴ・１１２→の処理が繰返される。、たとえば
制御対象が第６図に示しだ特性Ｃ１を持つ制御対象Ｉで
あるとすると安定出力にはＯｐｌとなる、この場合１゜
記したようにオフセットＴｏ１が生じることになる。

次に設定リセット５０％で生じたオフセットＴＯ１をリ
セットするために、リセット歌設定器１１で設定リセツ
目直をＯｏｌに設定する。ここで今かりにＯｐｌを３５
％、００１を′５０％とすると、設定リセット値Ｏｏ１
　＝　３０％を設定した後の処理動作はＳ　Ｔ　１０１
で出力量３５％が決定され、５Ｔ１０２で設定リセット
値３０％が決定され、オフセットリセット量Ｏｏｉは３
０％−５０％ニー２０％となル（ＳＴ１０３）。このオ
フセットリセットｆｉ　−２０％は出力量ｏｐｉ−３５
％に加算され新たな出力穴とされる。すなわち３５％＋
（−２［’ｌ）％二１５％が新たな出力量とされる。こ
のように一時的に出力量を１５％まで下げて制御対象Ｉ
の温度を下げる方向に制御動作が進行する。そして・・
→ＳＴ９．３Ｔ１０１−・・・・−・５Ｔ１１２−・の
処理が繰返されると制御ｌ（象の温度も下降し、　−１
−記（６）式で示すように出力ｉ、ｔＭ１’の偏差分Ｋ
ｐ（−Ｔｏｌ）が小さくなる。そしてこの偏差分がＯに
なる点で安定する。この時の出力Ｈ，”、−Ｍ　１は Ｍｌ＝　Ｏｏｌ　＋　５０％＝（−２０）φＦ５０％；
５０％となる。以後制御対象■は目標設定値に等しい温
度で安定する。すなわちオフセットがリセツ１−される
。

制御対象が第６図に示す特性Ｃ２を持つ制御対ｍｌの場
合には、オフセットＴｏ２をリセットするためにリセッ
ト量設定器１１でリセット設定ｆｉＯｏ２を設定する。

　この場合は制御対象Ｉの場合と相違して、オフセット
Ｔｏ２が正方向なのでリセット設定値Ｏｏ２は、オフセ
ットリセット量０％における安定出力量０ｐ２よりも大
きな饋に設定される。

かりにＯｐ２を７０％、００２を７５％とすると、設定
リセット幀Ｑｏ２　＝　７５％を設定した後の処理動作
は、８Ｔ１０１て出力量７０％が決定され、５Ｔ１０２
で設定リヤ２ノ日直７５％が決定され、オフセット除去
゛’）　ト、７３１Ｏ’ｏ２は７５％−５０％−２５％
となる。

このオフセットリセット’＋Ｊ’（２５％も、出力ＥＩ
Ｔ　０ｐ２−７０％に加算され新だな出力量とされる。

すなわち７０％＋（＋２５）％−９５％が釘１だな出力
ｎ′Ｌとされる。このように一時的に出力１１Ｘ、を９
５％にまで」二ばて、制御対象■の温度を上げる方向に
制御動作が進行する。そして制御対象Ｉの場合と同様第
８図に示す処理が繰返されると、制菌対象■の温度が」
−昇し、−１−記（７）式で示す出力量Ｍ２の偏差分Ｋ
ｐ　（−ＴＯ２）が小さくなる。そしてこの偏差分が０
になる点で安定する。この時の出カーフ４Ｍ２はＭ２　
＝ｏｏ２＋　５０％−２５％＋５０％＝７５％となる。

以後制御対象■は１１標値設定値に等しい温度で安定す
る。すなわちオフセットがリセットされる。

以上のようにこの発明の１１１１Ｉｔ度調節器のオフセ
ットのリセット方法によれば、目標値設定手段とは別に
リセット量設定手段を設は出力量に対応したリセット量
を設定するものであるから、乱標値を変更することなく
、任（転）のりセラ１−量Ｎを容易に設定することがで
きる。捷たリセット量設定り段の設定値Ｎに対し、Ｎ−
５０！％のリセッ）　陵を出力量に加算することにより
オフセットをリセットするものであり、１．記Ｎは目標
設定値と制御７［象の温度−出力ｔ［１特性より決まる
ものであるから。

制御対象の特性さえ把握しておれば、簡単にオフセット
除去が可能であり、オフセラ）・ラリセラ１−するため
に何度も調整用ツマミを操作するという煩雑さから解放
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は温度調節器においてオフセットの牛じる即１１
１を説明するための制御対象の加熱・放熱′１１ｆｔｚ
ｔをボす図、第２図はこの発明が実施される／ＡＡ度調
節器のゾロツク図、第５図は第２図に示す温度調節器の
前面パネルを示す図、第４図は第２図に示す温度調節器
の概略的な通常処理フローを丞す図、第５図は同タイマ
処理フローを示す図、第６図は第２図に示す温度調節器
のオフセットのりセット方法を説明するだめの制御対象
の印加、１１カｆ４ｓ一温度特性を示す図、第７歯は、
第２図に７１：す温度調節器のオフセラｌ−ＩＪ上セツ
ト関係する読込処理・表示処理ルーチンの詳細を示すフ
ロー図、第８図は同じくオフセットリセットに関係する
出））演算処理ルーチンの詳細を示すフロー図である。 １：温度検出器、　　４：演算器、　　５：目標値設定
器、　　６：パラメータ設定器、　　７：表示器、　　
８：出力操作部、　　９：制御対象。 １０：表示切換入力手段、　　　１０８：表示切換スイ
ッチ、　１１：リセット量設定器。 特許出願人　　　　　立石電機株式会省１代理人　　弁
、埋土　　中　村　茂　信Ｘ７図 ’ｊＪ、３図 り 第４図 芽ダ図 第６図 トメ力Ｉ＋九力奢　　　　　→ １７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）検出される制御対象の温度と設定される目障餉に
   より所定の演舞を行ない、この演算結果により潜られる
   出力量に旧じ制御対象の温１Ｗを制御する温度１周節米
   のオフセットのリセット方法であって。 目標１直設足手段とは別に、出力１０″−１ｏｎ係に灯
   応し任；はの設定値Ｎ％が設定器１ｉヒなリセットＩ設
   定＋段が設けられ、このリセットお設定手段の設定（＆
   、Ｎ％に対しＮ−５０％のリセツト量が出カー臘に加算
   されるようになってυす。 前記Ｎとして制（ｉ［４１対象の温度−出ＴＪ祉特性の
   目・沈設定値に対応する出力量を設定することにより制
   御対象の温度か目標設定値となる安定出刃−を得るよう
   にし１こことを特徴とする温度調節器のオフセットのリ
   セット方法。