JPS5943403A - プロセス制御用のセツトポイントの作成 - Google Patents

プロセス制御用のセツトポイントの作成

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JPS5943403A
JPS5943403A JP58120137A JP12013783A JPS5943403A JP S5943403 A JPS5943403 A JP S5943403A JP 58120137 A JP58120137 A JP 58120137A JP 12013783 A JP12013783 A JP 12013783A JP S5943403 A JPS5943403 A JP S5943403A
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
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    • C08F2400/00Characteristics for processes of polymerization
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/12Condition responsive control

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】 本発明(パよプロセス制御に関する。一つの視野におい
て、本発明は第2プロセスの変数の実際の値と第2)0
ロセス変数用のセットポイントとの間にもし差があれば
、その差に基づいて第1プロセスの変数のためのセット
ポイントを作成するための方法及び装置徐に関する。
多くのプロセスにおいて、第1プロセス変数、例えばプ
ロセスに供給され、もしくはそれから取出される流体の
フローレート、又はプロセスに供給され、もしくはそれ
から取出される熱の割合を調整操作することにより、第
2プロセス変数、例えば製品組成、プロセス温度もしく
けプロセス圧力を第2プロセス変数についての所望値(
セットポイント)に実質的に等しくすることがなされて
いる。典型的には、このことは、第2プロセス変数の実
際の値と、第2プロセス変数についての所望値との間に
もし差があれば、その差のマグニチウド(誤差とも称さ
れる)を測定し、この誤差に基づき、第1プロセス変数
を調整操作することによって達成される。一般には、実
際の値と所望の間との比較はコントローラーの内部で行
われ、コントローラーは比例、比例−積分、比例−微分
又は比例−積分−微分のような種々の形式の制御方式を
利用してそれを行う。コントローラーは実際の値と所望
の値とを受は入れ、実際値と所望値どの比(1・父を表
わすスケーリングされた出力信号を生じろ。出力信月の
スケーリングは、割御すべなプ【」七ス斐数のタイツ′
°によつ゛できまる、すなわら、び1れを献仙1したい
ときには、出力信号は)j(ンド/時のQ’、i位であ
゛ってよい。
第1)0ロセス変数の調整操作によって第2プロヒス変
数の実際値を所望値に実質的に等しく保とうとするとき
・プロセス制御&c従事1−る者は競合的な妾f1′を
考油、せさるを得ない。第1に考l祇すべき安ドには、
第2プロセス変数用のセットポイント周辺における第2
プロセスの実際1直のオシレーションをij’eけると
いう要求である。このことは、短時間のうらVc281
フ”ロセス変数に大きブよ変動が生じ/、rい、jつに
することによっtJQ型的には達成できるが、第2プ′
ロセス変数の実際値を七ットポイント値に引き戻すには
比較的長時間を要する。第2に考慮すべき要件は、プロ
セス変数の実際値がセラ)・ポイント値から有意に逸脱
すると、しばしば惨A−んたる結果を招くため、特定の
プロセス変数を厳密に制御することが臨界的な条件であ
るという点である。これらの場合、もし第2プロセス変
数についての誤差が有意になり6Jじめたならば、有害
な結果が生じるのを防ぐため、大きな制御操作を施すこ
とが望ましいが、これは制御操作のマグニチウドに起因
して、第2プロセス変数の実際値がセットポイントの周
辺でオシレーションを起す原因てプt、l、15る。
プロセス変数の厳密制御が要求される多くのプロセス(
fCおいて、プロセス変数がセットポイントの上又は下
に変動することは逆条件下にあるよりもむしろ危険であ
る。また、誤差のマグニチウドが大きくなると、プロセ
ス変数がプロセス限界値を超えて有害な結果を生じセす
(なるので、ますます危険である。この場合、前節に記
載した競合的要件九対する考慮は、誤差の勾号及び誤差
のマグニチウドVC基づいて制御操作を変えることによ
り、ある程度調和させることができる。このようにして
、望ましくない状態が起こる確率により、行うべき制御
操作のマグニチウドがきまる制御システムを得ることが
できる。そのようKして、セラ)・ポイント周辺におけ
るオシレーションを最低に抑えると共に、望ましくない
状態の起きる確率を低寸させイ)。
従って本発明の目的は、第2プロセス変数の実際値と第
2プロセス変数についてのセットポイントするセットポ
イントを作成する方法及び装置を提供することであり、
それによれば、第1プロセス変数のためのセラ)・ボ゛
インドを変動させる割合は、誤差の名〕号と誤差のマグ
ニチウドとに4−ってきまる。
本発明により,、第2プロセス変数の実際値と第2プロ
セス変数用のセットポイントとの間の誤差に基づき、第
11′ロセス変数用のセットポイントを作成する方法及
び装置が提供される。第1プロセス変数のためのセット
ポイント用方程式には、誤差に比例する項、誤差の積分
に比例する項、及び若干同数の累乗に増大した誤差(誤
差を増大ずべき累乗のマグニチウドは、誤差の符号によ
ってきまる)に、比例する項が含まれる,、また、第1
プロセス変数のためのセットポイント用の方程式には、
誤差の導関数に比例する項も含まれ、この場合、かかる
項のマグニチウドは、誤差のマグニチウドによってきま
るものであり、又単なる誤差の導関数のマグニチウドで
はない。このようにして、プロセス中、あ乞状態の下で
は大きな制御作用が要求されること、及び他の状態の下
では最低の制御操作が要求されることを勘案しうるセッ
トポイントが作成される。
本発明の他の目的及び利点は、前記の簡単ブf説明及び
これから述べる図面を参照しての簡単な説明から明らか
になるであろう。
エチレンの重合を例にして本発明を説明する。
しかし、本発明は、第2プロセス変数の実際値が第2プ
ロセス変数にとっての所望値に実質的に等しく保たれる
ように、第1プロセス変数を調整操作することが所望さ
れる任意のプロセスに適用可能である。しかしながら、
本発明が重合反応器内の固形分濃度の制御に特に適用可
能であることを特記しておく。なせならば、この制御は
臨界的でk)す、また実際の固形分濃度がセットポイン
トを−Lまわることは、それを−トまわるよりも不其合
であるため−(ある。
特定的な開園)システムの形態が説明を目的とし1こ第
1図に示されている。しかしl工がら、特定的な制御形
態は本発明の臨界的特徴を構成するものでなく、本発明
は、第2ニア0ロセス変数の実際値が’14! 2プロ
セス変数の所望値に実質的に等しく保たれるように、第
17パロセス変数を調整操作するのに利用される広範囲
の制御形態に適用しうるものである。
図面に信号ラインとして示されているラインは、この好
ましい態様におい゛C電気式又は空圧式のものである。
一般に、変換器から生じる18号は、形が’It気式で
ある。しかし、流れ感知器から生じる信号は、形が一般
に空圧式である。流れが空圧式の形で測定されても、流
れ変換器によってそれを’if、気式の形で伝達したけ
れば、電気式の形に変換ぜさるを得ないことは当業者に
とって周知に属するので、これらの信号の変換について
の説明は簡略化を1」的と1−で割愛させてもらう。ま
た、アナロダ形からデジタル形、又はデジタル形がらア
ナロダ形への変換も当業界で周知のことゆえ説明を省略
する。
本発明は、情報を伝達するための機械的、水力学的又は
その他の信号手段にも適用可能である。
?’lとんどすべての制御システムにおいて、電気式、
水圧式、機械的又は水力学的な各信号の組合せのうりの
若干が利用されるであろうが、使用されるプロセス及び
装置と両立しうる他の任意のタイプの信号伝趣を用いる
ことは、本発明の範囲内に包含される。
測定されたプロセスパラメーターならびにコンピュータ
ーに供給されるセットポイントに基づいて所要の制御信
号を計算するため、本発明の好ましい態様においてはデ
ジタルコンピューターが用いられる。デジタルコンピュ
ーターは、オクラホマ州バートルズビルのアプライド・
オートメーション社(Applied Automat
ion 、工nc、 )製の0PTROL  7000
プロセス・コンピューター・システムであるのが好まし
い。
また信号ラインを利用してデジタルコンピュ−ター内で
行われた計算結果も表わすので、用語「信号−1はかか
る結果を示すのにも利用される。
従って、信号という用語は、等を流又は空気圧めみをさ
すのではなく、計算又は測定された値の二元的表示をさ
すのにも利用される。
70ロセスを特徴づけるパラメーター測定に用いられる
種々の変換用手段及びそれによって生じる種々の信号は
、各種の形態又は形式をとることができる。例えば、シ
ステムの制御要素は、電気的なアナログ方式、デジタル
方式、電子方式、空圧方式、水力方式、機械方式もしく
は他の類似タイプの装置、又はこのような装置タイプの
1棟もしくはそれ以上の組合せを用いてインプリメント
することかできる。現在好ましい本発明の態様は、電気
的アナログ方式の信号段取り翻訳装置と組合せた空圧式
最終制御装置を利用するのが好ましいのであるが、本発
明の装置及び方法は、プロセス制御技術の熟練者にとっ
て公知の入手しゃすい種棒の特定器具を用いてインプリ
メントすることができる。同様に、種々の信号の形式を
実質的に修正し、特定の装置据つけによる信号形式の条
件、安全率、測定又は制御器具の物理的特性及び他の類
似の要素に適応させることも可能である。例えば、差圧
式のオリフィス流量計によって生じた原料流測定信号は
、普通実際の流量の平方に一般に比例する関係を示す。
他の測定器具からは測定されたパラメーターに比例する
信号が生じ、又さらに他の変換手段からは測定されたパ
ラメーターとさらに複雑な、しかし公知の関係を有する
信号が生じる可能性がある。信号の形式又は信七と信号
が示すパラメーターとの間の厳密な関係に拘わりなく、
測定されたプロセスパラメーター又は所望のプロセス値
を表わす各信号は、測定されたパラメーター又は所望値
に対して、一定の関係を有し、その関係を利用すること
により、ある特定の信号値によって特定の測定値又は所
望値を表示すて)ことができる。従って、プロセス測定
値又は所望値を表わす信号は、信号ユニットと測定又は
所望ユごツ[・どの間の厳密な数学的関係どけ無関係に
、1f−III定又は所望値に関する情報を容易に検索
できる、t 51.c信号である。
第1図fY−参照するに、重合反応器11が図に示され
ている。導管手段12を通ってエチレンが重合反応器1
1に供給される。同じように、希釈剤、例えばイソブタ
ンが導管手段14を辿って重合反応器11に供給され、
そ1−7で触媒、例えばシリカ)又はシリカ−チタニア
上の戦域的な酸化クロム触媒が、導管手段15を通って
重合反応器11に供給さ第1る。導管手段15を通って
流れ込む触媒は、周期的に反応器11内に導入されろ。
これは。
導管手段15内に操作口」能的(C位置する触媒供給バ
ルブ16を利用すること((よつ′C達成される。
反応流出物は導管手段17を通って反応器11から1反
出され、フラッシュタンク18に供鼾↑される。この反
応流出物は、ポリエチレン、未反応エグレン及び・イソ
ブタンで(J成される。触媒は通常ポリエチレン内に含
まれる。
フレッシュタンク18内において、ポリエチレンは未反
応のエチレン及びイソブタンから分離され2)。ポリエ
チレンは、導管手段19を通ってフラッシュタンク18
から取出される。未反応のエチレン及びイソブタンは、
導管手段21を曲ってフラッシュタンク18から取出さ
れろ3、尺応器ンこ供給される希釈剤は反応することl
r (、固形分濃度を調節′J−4)の洸利用される。
本発明のセットポイント作成は、希釈剤のフローV−1
−を調整操作することにより、実際の固形分濃度を所望
の固形分濃度に実質的に等1〜く採つの(で利用される
。本発明のセットポイント作成がインフ0リメントされ
たl特定の重合プロセスにおいてIt′l:、反応器内
の固形分に対するセットポイントは60幅であった。も
I〜固形分濃度が36循をこえると、反応器内の液体が
固体と化して、浄化することがきわめて困難tc、完全
に閉塞した反応器にな、6o もし固形分濃度が25係
を下まわると、エチレン【づ、ガスとなり、反応器内の
密封円板が破壊される。
セットポイントと反応器内の液体が固体化する点との間
のマージンは、セットポイントとエチレンがガス化″す
る点との間のマージンよりもせまいので、固形分濃度が
セットポイントを下まわることに軟べ4)と、lL!i
、]形分備度がセットポイントを上まわることの方がい
したんと臨界的である。また、固体ポリマーが詰まった
反応器を浄化するよりは1、反応器内の密封円板を、交
換する方が容易でもある。
反応器11内に操作DJ′能的に設置された熱’tJf
、対の1丁つな(hk度感知器と組合された温度変換器
24に31′す、反応器11内のQk度を表わす出力信
号25が供給されろ。信号25は温度変換器24からコ
ンピューター100への入力として供給され、さらに特
定的に固形分濃度計算ブロック111に供給される。
γ線濃度計27〔マグロ〜・ヒル社(McGraw−H
i]、1)  発行の[ベリーのケミカル・エンゾニア
ーズ−ハ7ドブツク(Ferry’s Chemica
ll(in、7ineere Handbook ) 
 第5版ξ22に記載の放射線♂シ度−1でよい〕から
反応器11内の流体の密ルを表わず出力信号29が供給
される。信号29は、濃度計27から固形分濃度計算ブ
ロック111に入力と1〜゛C供給される。
導管手段21へ流れる流体の試料は、導管手段33を通
ってアナライず一変換器34に供給される。アナライデ
ー変換器34は、オクラホマ州パートルズビルのアゾラ
イド・オートメーション社製のオプチクローム(Opt
ichrom ) 102のごとキクロマトグラフ分析
器であるのが望ましい。アナライザー変換器34は、導
管手段21を通って流体中のエチレンの濃度を表わす出
力信号36を供給する。本質的には、信号36は反応器
11から取出された未反応エチレンの濃度を表わす。信
号36は、アナライザー変換器34かも固形分濃度削算
ブロック111への入力として供給される。
反応器内の実際の固形分濃度は、例えば1976年託A
春季総会議r4c碌に収録されたD・1(]、スミス(
Sm1th )の[プロセス変数の割算値利用による永
すオレフイン反応器の制御J (Control 0f
Polyolefin Reactors Using
 Ca1culated Va’1ueeof Pro
cess VariablGs  )に記載の方程式利
用による従来技法により、プロセス変数の測定値を基亭
にし7て甜算される。固形分濃度を測定する技法は、ン
ト梵門の臨界的特徴を構成1−るものではないので、任
意の技法を用いて固形分1>度を測定しうろこと(C注
目すべきである。
反応21;内の実μs、ミの固形分t?度を・衣わず信
号112が、固形3.!〃r゛牙度61γ1.ブr〕ツ
ク111が1つ希釈剤セラトン1ζ゛インl−引↑γブ
ロック114(このブロックは、本q)1的に本発明の
セットポイントイ/「成についての性徴を冶するコント
ローラーである)ヘノ0ロセス変数入力として供給され
7:、、。
所望にC固形分濃度(本発明が適用されたエチレン反応
5圧ついては60係)を表わ1−信号115が、希釈削
セットホイント計算ブ゛ロック114ヘセットポイント
入力として供給されろ。信号112及び115に応答し
、導管手段14内を通る希釈剤のフローレートに対する
セットポイントが、希釈剤セットポイント計カーブロッ
ク114内において、以下第2図に関してさらに詳しく
述べるように計算さiする。48号112によって表わ
される実際の固形分濃度を、信号115によって表わさ
れる所望の固形分濃度に実質的に等1〜く保つように、
希釈剤の7o−レートrついて計算されたセットポイン
トを表わす信号41が、コンピューター100から流れ
コントローラー42へ制御出力として供給される。
導管手段14内に操作可能的に設置された流れ感知器4
5と組合さねた流れ変換器44から、導管手段14を通
る希釈剤の実際のフローレートを表わす出力信号46が
供給される。信→づ46は、比例−積分一徹分コントロ
ーラーであることが望ましい、流わコントローラー42
へプロセス変数入力として供給されろ。
信号41及び46IC応答し、流れコントローラー42
は信号41と46との差に相当1−る出力信号47を供
給する。信号4γは、導管手段14を通る希釈剤の実際
のフローレートが、信号41に、「つで表わされる所望
のフローレー トi′r実質的に等し2く保たれるのに
必要な、導管手段14内に操作可能的に設置された制御
パルプ48の位置を表わずよう(てスケーリングされろ
。信号476.1’、流れコントローラー42から制御
信号として制御パルプ48に供給され、そして制御パル
プ48がそれに応答して調整操作される。
さて第2図を参照するに、希釈剤セットポイント信号4
1を計算するのに用いられる論理についての論理的流れ
図が第2 A 、 B図に示されているゎ第1工程は、
SP(信号115)からPV  (信号112)を引い
て、信号112で示される反応器11内の実際の固形分
濃度と、信号115で示される所望の固形分濃度との差
を表わす誤差(E)を確立する。次に誤差に比例定数(
Kp)  −wにおける変動1壬について250ボンド
/時−を乗じて比例項(pg)  を計算する。時間の
関数としてのEの積分値に積分定数(K□)−Eにおけ
る変動1壬について50ボンド/時−を乗じて積分項(
P工)  を導き出す。
定数Kp及びglvr一ついて示した値は、本発明のセ
ットボ”インド作成を適用した重合プロセスに実際に利
用された値であったことを特記しておく。
また、以下に記載する他の定数及び限界値も実際に利用
された値である。これらの値は、一般に経験に基づいて
きまるものであり、プロセスが異なれば、一般にこれら
の値も異なるであろう。
PK及びP工を計算した後、判断ブロックを利用して誤
差が0よりも大きいか、又はそれに等しいかを測定する
。プロセス変数がセットポイントを上まわると、有害条
件が起きる確率が高くブfるので、プロセス変数がセッ
トポイントv上まわるか、又は下まわるかによって制御
作用が変わるため、前記の判断を行5のである。もし、
誤差が0よりも犬であるか、0に等しければ、比較的強
力な制御作用が望ましいので、誤差の立方に定数Kq、
2(1,2Kp  に等しい)を乗じて累乗項(PQ)
  を導き出す。もし誤差が0よりも小であれば、二乗
し7た眼差に定数KQ1 (0,7Kp  に等しい)
を乗じたものを利用して累乗項PQ  を計算する。
累乗項PQ、  を計算するのに、任意の所望の累乗を
使用できる。誤差が1よりも上になったら高い累乗値の
方が効果がいっそう大きいが、きわめて短時間のうらに
きわめて大きな制御作用がなされ2)ため、高い累乗値
はプロセスな不安定にする影響もイ〕していることを考
慮しこ入れるべきである。
従って1、所望の制御作用が維持される範囲内において
、できるだけ低い累乗値を用いるのが望ましい。本発明
のセットポイント作成が適用されたプロセスについては
、プロセス変数がセットポイントよりも犬であるか、又
は等しければ誤差の立方を用い、そしてプロセス変数が
セットポイントよりも下であれば誤差の平方を用いるの
が好ましか・つた。
累乗項PQ  の計算がすんだ後、時間の関数としての
誤差の導関数(DZERR)を計算する。フィリ−(W
yl、10)の「アPパンスト・エンジニアリングOマ
セマチツクスJ (Ac1vanced Kngine
eringlAathematj cs )第2版母5
・乙の185頁に説明されているように、補正又は「平
滑」導関数が中心点に得られる、5回連続した1組の観
察に適用される差分の方程式から誤差の導関数を得る。
利用した特定の方程式は次のとおりであった:上記式中
、 Yエ =N個の計算値の移動平均から得た固形分壬 Y−2−最も新しいワイリ一点 Y+2:最も古いワイリ一点 N =一つのワイリ一点を得るための固形分売の計算値
の個数 S工 =試料抽出間隔(秒) 誤差の導関数(DzzRR)により、反応器内における
固形分濃度の変動率及び該変動の方向が示される。従っ
て、もしDIRHの符号が負であ11.ば、固形分売は
減少中であり、一方正の符号であれば、固形分濃度が増
加中であることがわかる。
DZERRを計算した後、+ 0.25幅/時である6
[うに選定されたDLTDZ 1で表わされる割合より
も早い速度で固形分濃度が増加又は減少しているか否か
を最初に決定する。もし、誤差の導関数の絶対値が+0
.25 % /時よりも犬でなければ、微分項の、’K
 1部分(PD〕)をOに等しくセットする。も1、/
 18’5 ;¥の導関数の絶対値が+0.25qb1
時よりも大であわば、PDlを、誤差の導関数に1幅当
り600ボンドとして選んだ定数KD□を乗じたものに
等しくなるようにセットする。従って、誤差の4関数の
絶対値があらかじめ定めた値よりも大である時にのみ、
FD、はあるマグニチウrを有する。
PD]を計算し7た後、+0.25循/時であるように
選定されたDLTDZ 2よりも大きな割合で固形分7
N度が増加中であるか否かを知るために、誤差の・1関
a (DIRR)を再度検討する。もし答がノーであれ
ば、第2微分項(FD2)を0に等しくセット−4る。
もし答がイエスならば、固形分濃度が七ットポイントを
1.5%よりも多く上まわっているか否かの検討な行5
 (DLTDB 2は1.5係であるように選定された
)。かくして、誤差が負であるか、又は1.5幅未満で
あれば、FD2を再度0に等しくセット゛Jる。しかし
、もし誤差が1.5幅をこえてセットポイントを上まわ
っていれば、有意な制御作用を′採用することになるで
あろう。なぜかというに、実際の固形分濃度が1.5幅
をこえてセットポイントを上まわり、1〜かも増加中と
あれば、反応器の内容物が固体化する確率が高いからで
ある。
上記の制御作用を行う第1工程は、本発明の場合66係
である固形分濃度の厳格限界値だ、実際の固形分酸度が
どの程度近づいているかを測定することである。このこ
とは、誤差についての厳格限界値から誤差をさし引くこ
と(セットポイントが30壬故、DLTSP 1は3q
bであった)によってマージン(MRGN )  を測
定することで達成される。
次尾、誤差の導関数に定数KD2 (350ボンr/1
係として選んだ)を乗じ、その結果をマージンで割れば
PD>!が計算される。このようにして、誤差が厳格限
界値(DLTSP 1)に近づいたならば、MRGN 
項のマグニチウVが低減し、FD3項のマグニチウドが
増加することになるであろ5゜FD2の値を割算した後
、PDlとFD2とを加えて微分項FD  を計9する
。次に項PE、PI、PQ及びFT) を加えて信号4
1のマグニチウドを計算する。
要約するに、比例及び微分項(1)E及びpI )に周
知の)票準方式6’Uよるi+i1.制御で、払る。項
1゛Q、は累乗(′(−捏、・人、5ぜた誤差vt二比
例し、該累乗のマグニテウドは、実際の固形分濃度がセ
ットポイントを上まわるか、又は−トまわるかによつ”
Cきまる。誤差が1φをこえて増加したとぎに、有意な
制御作用が生しフイ)でに1ろう。
同様1(、微分項のマダニチウドは、実際の固形分濃度
が増加L、又は減少する割合及び実際の固形分濃度がセ
ットポイントよりも上か、又は下かによ・つてきまろ。
本質的には、微分項は、もし固邸分濃度が増加中である
が、まだセットポイント+1゜35幅よりも下であれば
一つのイ直を有し、そしても1−ρ・j分外濃度が増加
中であって、しかもセットポイン) +1.5 %より
も上であれば別の値を有するであろう。後の場合、微分
項のマグニチウドは、実際の固形分濃度が厳格限界値に
近づくにつれて増大ず7.、)。
制御技術の熟Wf者ならばよく判ると思うが、第2図に
示した論理1(多くの最高限界値及び最低限界値、なら
びに平滑フィルターを利用できろ。例えは、Oで割るの
を避け4)ため、MRGN  項に(ま最低限界値が多
分設けられるであろう。また、PQ、、DZ ERR及
びMRGN  のような項を沖過してスムーズな制御作
用を保証するために、60秒から1分までの範囲内の時
間定数を有する平滑ノイルターカー典型的に利用される
であろう。このよ51.c限界値や平滑フィルターは、
制御技術の熟練者にとって周知の事項で# 6 L、、
本発明の説明に重装1r役割りを果f、−1ものでもな
い故、これらについては説すリl−,なかった。
本発明は第2図に示された特厘の配牌に限定されて)も
のでないことを再び特記しておく。累乗項については、
特定のプロセスごとの好適な任意の累乗に誤差を増大さ
せることができ、そしても(、。
プロセス変数の実際の値がセットポイントの七になった
り、下になったりしていれば、累乗項をOに等しくセッ
トすることが所望されるようブIプロセスも若干ある。
呼だ、あるプロセスでは、もしプロセス変数の実際値が
七ツトポイントの士にならな(て、セットポイントの下
になっていれば、累乗項のマグニチウドをOよりも大き
くすることができる。
もし、微分項を用いるとすれば、該項の計算方法を変え
ることもできる。微分項をもし利用するとずれば、本発
明の重要な特徴は、微分項のマグニヂウドが、誤差の変
動率とセットポイントに対するプロセス変数の位置とに
よってきまるであろうという点である。
本発明の七ツトポイントの計算が適用された特定プロセ
スにおいては、項FD がO以外の値を有するごとはめ
ったにない。従って、微分項を用いることは必要でない
が、反応器内容物の固体化が起きる最高限界値を、固形
分濃度の実際値が超えないようにするためには、微分項
を用いるのが望ましい。
第1図及び第2図に示したよりな好ましい態様を例にと
って本発明を説明した。第1図に示す本発明の実施に用
いられる特定の構成要素のうら、詳しい説明を省略した
もの、例えば温度変換器24、制俤jバルブ48、流れ
コントローラー42、流れ変換器44及び流れ感知器4
56′i、い1′″れも周知の市販されている制御素子
であって、例えcfマグロ−・ヒル社の「ベリーのケミ
カル・エンジニアーズ・〕・ンドブツク」第4版第22
章に詳しく載っている。触媒供給パルプ154i’J−
4スコア(Sθ1scorθ)のボール逆止め供給ノ々
ルゾ゛亡あってずい。
説明を簡単明瞭にするため、慣用の補助的f、c機器、
例えばボン7°その他のプロセス機器については、それ
らが本発明の説明に重要な役割りを果たすものでない故
、前記の説明に含ませなかった。
また、付加的な測定制御用装置、例えばエチレンや触媒
のフローレートを制御するのに用いられるような装置も
説明しなかったが、エチレンや触媒のフローレートを制
御することは、本発明の説明に重要な役割りを果たすも
のではないからである。
しかしながら、制御の概念が重合プロセスならびに他の
プロセスにおける異なる制御にも適用しうるものである
ことを特記しておく。
現在好ましいとされている態様を例にとって本発明を説
明したが、妥当な変更及び修正を当業者が行うことは可
能であり、そのような変更は、本IJIJ細告に記載し
た本発明の範囲内に包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、重合液i、’3システム及びそれに連携した
、本発明のセットボ・fン)・作成を利用する制御シス
チン・を模式的に示したものであり、そして第2図は、
フ0ロセス変数の実際の値とプロセス変数についてのセ
ットポイントとの間の誤差に基づき、本発明に従ってセ
ットポイントを作成するのに利用される論理の論理的流
れ図である。 図中、11・・・反応器、16・・・触媒供給パルプ、
18・・・フラッシュタンク、24・・・温度変換器、
27・・・γ線儂度計、34・・・アナライず一変換器
、42・・・流れコントローラー、44・・・流れ変換
器、45・・・流れ感知器、48・・・制御パルプ、1
00・・・コンピューター。 代理人 浅 利   皓

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  第1プロセス変数の欠除の値を表わT第1信
    号を4r(j’、立するための手段; 前記第1プロセス変数についCの所望1(1を表わ1−
    第2包号を確立するための手段: 前記の第1イh号からi1J記の第2信号を引いて第1
     (@号と第2イー号との差を表わす第6伯号を権立同
    るための手段: 前記第6イi号に比例定数を来じ°C比例項を表ゎ1第
    4(a”4をルIC立Jるための手段:時間の関数とし
    ての前記第6@号の積分値に4λ分定数を乗じて積分項
    を表わす第5信号を確立するための手段; 前記第6信号のマグニチウドが0よりも大きいか、又は
    小さいかを決定するための手段:累乗項を表わ1第6信
    号を確立判るだめの手段、但し前記第3仙号のマグニチ
    ウドが0よりも大の場合は、該累乗項は、該第6信号を
    第1累乗に増大したうえ、その結果に累乗定数を乗じた
    ものに等しいマグニチウドを有し、前記第6信号のマグ
    ニチウドが0よりも小の場合は、該累乗項は、該第6信
    号を第2累乗に増大したうえ、その結果に第2累乗走数
    を乗じたものに等しいマグニチウドを有するものとする
    : 前記第4、第5及び第6信号のマグニチウドの和に等し
    い第7信号を確立するための手段、但し、該第7信号は
    第2プロセス変数のためのセットポイントであり、前記
    第1プロセス変数の実際の値を前記第2信号で表わされ
    る所望値に実質的に等しく保つものと1−る;及び 前記第7信号に応答して前記第2プロセス変数を調整操
    作するための手段: を含んでいることを特徴とする装置。 (2)時間の関数としての前記第6信号の導関数を表わ
    す第8信号を確立するための手段;第1微分項を表わす
    第9信号を確立するための手段、その際、もし前記第8
    手段によ・りて表わされる変動率の絶対値が第1の予定
    変動率よりも小゛であ第1ば、該第1微分項はOのマグ
    ニチウドを有し7、またもし該第8手段によ゛つて表わ
    される変動率の絶対値が該第1予定変動率よりも犬であ
    れは、該第1微分項は該第8信号に第1微分定数を乗じ
    たものに等しいマグニチウドを有するものとする:第2
    イl夕分項を表わす第10信号を確立するための手段、
    その際、もし前記第8信号で表わされろ変動率が第2の
    予定変動率よりも犬であり、かつ、前記第3化号のマグ
    ニチウドが第2の予定マグニチウドよりも大であれば、
    該第2微分項は前記第8信号に第2微分定数を乗じ、そ
    の結果を前記第ろ仏月と該第6信号の値の限界値との差
    で除したものに宿]〜く、またも1.該第8イハ号で表
    わされる変動率r’v−前記の第2予定変動率よりも小
    であるか、又は該第6信号のマグニチウドが該第2予定
    マグニチウドよりも小であれば、該第2微分項は0のマ
    グニチウドに等1〜いものとする:及び前記の第9及び
    第10個号を前記の第4、第5及び第6信号に加算して
    前記の第7信号を確立するプこめの手段; を付加的に3む、特許請求の範囲(1)に記載の装(i
    −′l−8(3)重合反応器: 該重合反応器にモノマーを供給するための十段:該重合
    反応器に周期的に触媒を導入するための触媒供給パルプ
    ; 該重合反応器洗希釈ハ1]流体を供給゛するための手段
    : ポリマー、希釈剤′M1.休及び未反応のモノ−マーを
    含む反応流出物を該重合反応器から取出すための手段: 該重合反応器内の実際の固形分濃qf表わ1第1信号を
    確立するだめの手段: 該重合反応器内の所望の固形分儂度を表わす第2伯号を
    2.j(ft立するブ、−めの手段:該第1伯号から該
    第2信号を引い“C第1イバ号と第2信号との差1)を
    表わす第6信号を確立1−るための手段: 前記第6イh号に比例定数(Kp )  を乗じて比例
    項(PE )  を表わす第4信号を確立するための手
    段: 時間の関数とし、ての前記第6信号の積分値に積分55
    1数(K、)を乗じて積分項(]、’I )  を表わ
    す第5化号を確立するだめの手段: 前η1[小6信号のマグニチウドが0よりも犬で鼠るか
    、又は小であるかを決宇1“るための手段;累乗項(P
    Q)  を表わす第6信号を確立するための手段、但し
    7、前記第6信号のマグニチウドが0よりも大の場合、
    該累乗項は、該第3信号を第1累乗に増大したうえ、そ
    の結果に累乗定数(KQ、2 )を乗じたものに等しい
    マグニチウドを有し、該第6信号のマグニチウドが0よ
    りも犬でない」ん1合、該累乗項は、該第3信号を第2
    累乗に増大したうえ、その結果に第2累乗定数(−KQ
    □)を乗じたものに等しいマグニチウドを有するものと
    する: 前Mj+の第4、第5及び第6信号のマグニチウドの和
    に等しい第7信号を確立するための手段、化l−1該第
    7個号は前記希釈剤流体のフローレートを表わし、前記
    第1プロセス変数の実際の値を前記第2信号で表わされ
    る所望の値に実質的に等しく保つよう如するものとする
    :及び 前記第7信号に応答して前記希釈剤流体のフローレート
    を調整操作1ろための手段; を含んでいることを特徴とする装st。 (4)時間の関数としての前記第3仏号の導関数(DZ
    P2RR)を表わす第8(8号を確立するための手段; 第1微分項(FD、 )を表わす第9信号を確立するだ
    めの手段、その際、もし前記第8信号で表わされる変動
    率の絶対値が第1の予定変動率(1)LTDZ 1 )
    よりも小であれば、前記第1微分項は0の゛?グニチウ
    ドを有し、またも(−該第8信月で表わされる変動率の
    絶対値が該第1予定変動率よりも犬であれば、該第1微
    分項は該第8信号に第1微分定数KD工を乗じたものに
    等しいマグニチウムを有するものとする: 第2微分項(FD2)を表わす第10信号を確立するた
    めの手段、その際、もし前記第8信号で表わされる変動
    率が第2の予定変動率(DL’rDZ 2 )J二りも
    大であり、かつ、該第3信号の一9グニチウドが第2の
    予定されたマグニチウド(DLTDB 2 )よりも犬
    であれば、前記の第2微分項は、該第8情けに第2微分
    定数(KD2 )な乗じたうえ、その結果イ)・該第6
    情号と該第6信号の値につい℃の限界値(I)LTSP
     1)との差で除し7たものに等しいマグニチウドを有
    し、又もし7、該第8イハ号によって表わされる変動率
    が該第2予定変動率Jりも犬でないか、又は該第6信号
    のマダニチウドが該第2予定マグニチウドよりも小であ
    れば、該第2微分項(よ0のマグニチウドを有するもの
    とする−及び前記の第9及び第10化号を前記の第4、
    第5及び第6信号に加えて前記の第7信号を確立するた
    めの手段: をイ(]加的に含む、特許請求の範囲(3)に記載の装
    置。 (5)  プロセス制御に用いるためのセットポイント
    を作成するだめの方法におい′C1 第1プロセスの変数な表わ1゛第1化号を確立し:前記
    第17″ロセス変数の所望の値を表わす第2信号を確立
    し: 前記の第1信号から前記の第2伯号を減じて、第1個乞
    と第2信号との間の差を表わす第6信号を確立し: 前?己の第3伯号に比例定数を乗じて比例項を衣わず第
    4信号を確立し; 時間の関数としての前記第3佃弓の積分値に積分定θを
    乗じて積分項を表わすl、a55化を確立し、前記第3
    信号のマグニチウドがOJりも人であるか、又は小であ
    るかを決定し、 累乗項を表わず第6信号を確立し、その際、前記第3信
    号O−)マグニチウドが0よりも大の場合、該累乗項は
    該第6信号を第1累乗に増大I〜たうえ、その結果に累
    乗定数を乗じたもの等しいマグニチウドを有1〜、該第
    6信号のマグニチウドがCよりも小の場合、該累乗項は
    該第6信号を第2累乗に増大したうえ、その結果に第2
    累乗定数を乗じたものに等しいマグニチウドを有するよ
    うにし、前記第4、fR5及び第6価号のマグニチウド
    の和に等しい第7信号を確立しくただ1−1この第7信
    号は、第2プロセス変数のためのセットポイン)・であ
    って、該第1プロセス変数の実際の値を該第21a+3
    によって表わされる所望の面に実質的に等しく保つ);
    そして 前d己第7信号に応答して前記第2プロセス変数なW5
    間整操作゛する: 本工程を含むことを特徴と−fる前記方法。 (6)+1.’1間の関数としての前記第3信号の導関
    数を表わす第8悄号を確立し: 第1微分項を表わず第9信号を確立し、その際。 もし前記第84g号で表わされる変動率の絶対値が第1
    予定変動率よりも小であれば、該第1微分項は0のマグ
    ニナウドを治し、又もし該第8信号で表わされる変動率
    の絶対値が第1予定変動率よりも大であれば、該第1微
    分項は該第8信号に第1微分定数を乗じたものに等しい
    マグニチクドを有するようVこし; 第2微分項を表わす第10伯号を確立し、その際、もし
    、該第8信号で表わされる変動率が第2予定変動率より
    も犬であり、かつ、該第6信号のマグニチウドが第2予
    定マグニチウドよりも大であれば、該第2微分項は該第
    8信号に第2微分定数を乗じたうえ、その結果を該第6
    信号と該第6信号の値についての限界値との差で除した
    ものに等しいマグニチウドを有し、又もし該第8信号で
    表わされる変動率が該第2予定変動率よりも小であるか
    、又は該第6信号のマグニチウドが該第2予定マグニチ
    ウドよりも小であれば、該第2微分項はOのマグニチウ
    ドを有するようにし;そして前記の第9及び第10佃゛
    号を前記の第4、第5及び第6@@に加えて前記の小7
    信号を確立する二上記の本工程を付加的に含む、特許請
    求の範囲(5)に記載の方法。 (7)重合反応器内において所望の固形分濃度が保たれ
    るように、重合プロセスへの希釈剤流体のフローレート
    をA整操作する方法において。 該重合反応器内の実際の固形分濃度を表わす第1信−号
    !確立し: 該重合反応器内の所望の固形分濃度を表わす第2信号を
    確立し: 該第14M号から該第2信号を減じて、第1信号と第2
    信号との差1)を表わす第6信号を確立し: 該第6信号に比例定数(Kp)  を乗じて比例項(p
    Hを表わず第4信号を確立し: 時間の関数としての前記第5信号の積分値I/i:積分
    定数(K1)’4じて積分項(PI )  を表わす第
    5信号を確立し: 前日U′2第6伯号のマグニチウドが0よりも犬Cある
    か、又は小であるかを決定し: 累乗項(PQ ’)  を表わす第6信号な確立し、そ
    の際、前記第6信号のマグニチウドが0よりも犬の場合
    、該累乗項は該第6信号を第1累乗に増大したうえ、そ
    の結果に累乗定数(KQ2 )を乗じたものに等I−い
    マグニチウドを有し、該第6信号のマグニチウドが0よ
    りも犬でない場合、該累乗項は該第6信号を第2累乗に
    増大したうえ、その結果に第2累乗定数(’−KQ1)
      を乗じたものに等しいマグニチウドを有するよ5に
    し、 前記の第4、第5及び第6信号のマグニチウドの和に等
    しい第7信号を確立しくこの際、この第7信号は、前記
    希釈剤流体のフローレートを表わし、前記第1プロセス
    の変数の実際の値を前記第2信号で表わされる所望の値
    r実質的に等1〜<1.cるように保つ):そして 前記第7信号に応答して前記希釈剤流体のフローレート
    を調整操作する; 諸工程を含むことを特徴とする前記方法。 (8)時間の関数どしての前記第6信号の導関数(DZ
    ERR)を表わす第8信七を確立し:第1微分項(PD
    よ)を表わす第9信号を確立し:その際、もし、前記第
    8信号で表わされる変動率の絶対値が第1予定変動率(
    T)TJTT)Z 1 )よりも小であれば、該第1微
    分項はOのマグニチウドを41し、又もし該第8信号で
    表わされる変動率の絶対値が該第1予定変動率よりも大
    であれば、該第1微分項は該第8信号に第1微分定数(
    KDI )を乗じたものに等しいマグニチウドを有する
    ようK L、第2微分項(PD2)を表わす第10信号
    を確立し、その際、もし該第8信号で表わされる変動率
    が第2予定変動率(DLTDZ 2 )よりも大であり
    、かつ、該第6信号のマグニチウドが第2予定マグニチ
    ウド(DI・TDB 2 )よりも犬であれば、該第2
    微分項は、該第8個号に第2微分定数(KD2)を乗し
    たうえ、その結果を該第6信号と該第6信号の値につい
    ての限界値(DLTSP 1 )との差で除i′。 たものに等しいマグニチウドを有し、又もし該第8信号
    で表わされる変動率が該第2予定変動率よりも大きくな
    いか、又は該第6信号のマグニチウドが該第2予定マグ
    ニチウドよりも小であれば、該第2微分項は0の値を有
    するようにし;そして前記の第9及び第10信号を前記
    の第4、第5及び第6信号に加えて前記の第7信号を確
    立する;」二層の諸工程を伺加的に含む、特許請求の範
    囲(7)に記載の方法。
JP58120137A 1982-07-16 1983-07-01 プロセス制御用のセツトポイントの作成 Granted JPS5943403A (ja)

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