JPS61202212A - レベル制御装置 - Google Patents

レベル制御装置

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JPS61202212A
JPS61202212A JP4416185A JP4416185A JPS61202212A JP S61202212 A JPS61202212 A JP S61202212A JP 4416185 A JP4416185 A JP 4416185A JP 4416185 A JP4416185 A JP 4416185A JP S61202212 A JPS61202212 A JP S61202212A
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JP
Japan
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flow rate
level
output
sensor
tank
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JP4416185A
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JPH0435767B2 (ja
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Shigehiko Yamamoto
山本 重彦
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D9/00Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel
    • G05D9/12Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel characterised by the use of electric means

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】 〈産業上の利用分野〉 本発明はプロセス流体を入力管路よシ受けて貯め、出力
管路より排出するタンクにおけるレベル制御の特性改善
に関する。
〈従来技術〉 第6図に従来のレベル制御装置の一般的な構感例を示ン
。1′−プロセス流体Wを貯えるタンク、2はWをタン
クに供給する。入力管路、3はWをタンク底部より排出
する出力管路である。4は入力、管路の、流量P1を測
定する第1FIL量センサでEFlはその測定出力、5
は出力管路の流量IPoを測定する第2流量センサで”
FOはその測定出力、6はタンク内のレベルLを測定す
るレベルセンサで、EIIハその測定出力でおる。7は
入力管路の流量F1を制御する制御弁、°8は出力管−
・の流量Foをflil制御する制御弁である。
9は入力管路の流量調節計で、第1流量センサ4の測定
出力EF1を測定値とし、SFlを設定値とし操作出力
前□を制御弁7に発信して流量F1を設定値SFi K
制御す今。10は出力管路の流量調節計で、第2流量セ
ンサ5の測定出力〜。を測定値とし、レベル調節計11
の操作出力SF0をカスケード設定値とし操作出力Mv
2を制御弁8に発信し流量FoをSFoに制御する。1
1唸レベル調節計で、レペて供給する°。
このようなカスケード制御系によシ、レベルLが設定値
SLを保りようにカスケード設矯値S、。が操作され、
流量Foが制御される。このようなレベル制御系は設定
値の一更中外乱によるレベル変動があった場合の出力管
路流量による修正は、レベルが積分i性をもって応答す
るので、迅速なレベルの修正がむづかしく、もしむだ時
間的要素が介在゛するような場合には−に制御がむずか
しいものと々る。
〈この発明の解決すべき問題点〉 本発明は、設定値の変更や外乱に対するレベルの修正制
御を安定で短時間で整定させることができるレベル制御
装置の提供を目的とする。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明の構成上の特徴の第1は、入力管路よりのプロセ
ス流体を貯え、出力管路に排出する夕/り内の上記流体
のレベルを設定値に制御するレベル制御t!雪において
、上記大力管路の流量を測定、す・る第1R量センサと
、上記出力管路の流量を一定する・第2゛流量−ンサと
、上記出力管路の流量を制御御す“る’lll1制御弁
とJ上記第1゛□流量セシサめ・出力を設定値どし゛・
上記l/12流量ゼンサの′出力を一1定値とじ′そ′
上記−゛制御弁を゛操作する流量調節・計と、−上記タ
ンク内の′流体レベルを測定□するレベルセンサど、と
゛のセシサ出力とレベル設定値との偏差と上記タン゛グ
′の“断□゛面積の積に比例しかつ印加時間に反比例す
)秦・:m’t*−号“を間欠的に上記流量調゛節計の
設定値加算する補正手段を具備せしめた点に□あるd□
1本“発”明め構成上の特徴の゛第2は・、上記構成に
加えて・)、゛ニレベルセンサ出力とレベル設定値との
偏差K・會′:すれる脈動を間欠的に検出し・との脈動
を打消すに必要表バイアス信号を連続的に上記流量調節
計の設定値に加算するパイナス手段□とを具備せしめた
点にある。°゛ く作用〉 レベルに変動のない定常状態では第1流量センサの出力
が出力管路の流量調節計め設定値とじて与えられるので
、入力管路の流量と出力管、*の流量は等しく保持され
、レベルは一定値に保持される。レベルの測定値と設定
値との偏差は間欠的にチェ、りされ、偏差が存在する場
合は偏差とタンク−直積の積に比例し印加時間に反比例
する補正信号が間欠的に設定値に元算きれてレベルの変
□動を補正子る。又第1流量セン”埜と第2流量センサ
”の測定誤□差に基づく偏差d抛生に関しては、゛補花
信  萼と同様にi差に含まれる脈動が検出され、この
脈□動を打消□゛すに必要なパイアメ信号が連続的に設
定値に加算され志ので、測定誤差は連続的に補泊含°′
れでレベル変動6発−が生じない。
〈実施例〉 ゛第′1図の構成図、第2図乃至第4図の動作説明図に
より“本発明の−集流゛例を説明する。第6図と同一構
成要素には同−i舟を付して説明を省−゛する。   
               ゛ ′ □本発明の基
本的構成は、入力管路lの第1流量センサ4の測定比′
力TlFiを出力管路3の流量調−計10の設定値SF
0として供給してフィードフ倉ワ−ド制御系を形成した
点にある。13はこの設定値供給回路の途中に挿入され
た加算手段であり、レベル調節計12よりの補正信号Δ
M、バイアス信号ΔBがEFlに加算される。従って、
流量調節計10の設定値”Foは、 SFo 弓Fi ” (ΔM+ΔB)        
 (1)と表わされる。
次にレベル調節計12により加算手段13に供給される
補正信号ΔMについて説明する。本発明の基本構成によ
るフィードフォワード制御系では、定常状態では入力管
路の流量F1と出力管路の流t FOとは等しく保たれ
るので、レベルLの増減はなく、一定値を保持する。こ
こで外乱若しくはレベルの設定値変更などの理由で、あ
る時刻でのレベルLの測定値ELが設定値SLと異なる
場合、レベルを設定値に一致させるためKELとSLと
の偏差ΔLに基づき出力流路の流量を間欠的に補正する
この場合の補正信号ΔMの値は、ΔMt−EF□に加算
している時間をτとしたとき、 ΔトKp・ΔL−ζL・ΔL(2) で表わされる。ここでa工は調整係数、Aはタンク1の
断面積である。
第2図は動作説明図であり、周期T毎に一定時間τだけ
補正信号ΔMを印加する間欠制御を実施し、時刻t。に
おける偏差ΔLに対しτ時間の間ΔM=a1・A・ΔL
/τの補正信号をEFiに加算してELの値を5LK一
致させた場合を示している。
周期T毎の時刻t1. t2.・・・において偏差ΔL
が存在すれは同様な補正が実行される。
本発明はこのように間欠的にレベル変動をチェ、りし、
変動量に対応する補正信号を一定時間出力管路の流量調
節計の設定値に加えてFOを変化させるよりにしたため
、レベル変動に対する修正動作が迅速に実行され、外乱
や設定値変更に対する制御性の良い制御系を実現する仁
とができる。
次にバイアス信号ΔBについて説明する。レベルの変動
の原因が外乱又は設定値変更の場合は、第2図のごとく
1回の補正により修正が可能であるが、第1流量センサ
4と第2流量センサ5の測定値に誤差がちり、同一流量
に対し測定値が一致しない場合では、本発明装置のごと
き基本構成ではとの誤差がレベル変動の要因となり、レ
ベル変動に対する補正が間欠周期毎に毎回必要とされ、
かつレベルが脈動するという問題が生ずる。
第3図はこの様子を示す説明図であり、(A)に示すご
とく時刻t。Kおける偏差ΔLに対しくB)に示す補正
信号ΔMが発生してレベルは一旦SLに修正されるが時
間と共に再び偏差が発生しtで同様な補正が必要となり
、以下このような補正が周期的に実行されるので、EL
は脈動する。
本発明はこのような脈動を収束させるためにバイアス信
号ΔBを間欠的に演算して修正保持し間欠周期の期間中
連続して流i!i14節計の設定値EF工に加算する。
間欠の周期は補正信号ΔMを供給する周期Tと同期させ
る方式が構成が簡単となるが、独立した別の周期であっ
てもよい。
バイアス信号の値ΔBは偏差ΔLに対し脈動がなくなる
まで一定のゲインで徐々に変化させてゆく 。
このよう々バイアス信号ΔBにより、間欠周期T8毎に
前周期の値を修正保持して次の間欠期間中連続的に流量
調節計の設定値に加算することにより流量センサの測定
誤差に基づくレベル変動は時間と共に修正されELはS
Lに一致して脈動が収束する。
第4図はこの様子を示す動作説明図であり、時刻tにお
ける偏差ΔLに基づく補正信号ΔM及び次のt1マでの
期間T8の間に印加されるバイアス信号ΔBにより、時
刻tでの偏差は七 時の偏差より小さくなる。従って時
刻t□での偏差に基づく補正信号はt。時点の補正信号
よりは小さく々る。時刻t1でのバイアス信号ΔBの値
はt1時点の偏差にに追加されるので更に増加して時刻
tまで接続する。時刻t2での補正信号ΔMは偏差が更
に小さくなっているのでt時点の補正信号より減少する
が、バイアス信号ΔBは偏差がまだ存在するので増加す
る。時刻t2〜t3の期間でレベル測定値−が設定値S
Lに一致した場合は時刻t3時点での偏差ΔLはゼロと
なるので、補正信号ΔMは発生せず、パイアス信号ΔB
はt2時点の値がそのまt−続する。
t3時点で両センサの測定誤差に基づくレベルの脈動が
修正された後はバイアス信号ΔBは変化せずに間欠周期
の期間連続的に印加され続けるので、測定誤差に基づく
レベル変動は以後発生しない。
第5図は以上説明した補正信号及びバイアス信号を発信
する機能を有するレベル調節計12の機能ブロック図を
示す。121. 、−122は偏差ΔLをサンプルする
サンプルスイッチ、123は周期Ts、サンプル時間τ
のサンプル信号Pを発生してスイッチ121:、  1
22を開閉制御するサンプラー、124はサンプルされ
たΔI、に基づいて(2)式に従い補再信号ΔMを演算
する補正信号演算手段、125はサンプルされたΔLに
従い(3)弐に従い間欠的に修正されて流量調節計10
の設定値sF0となる。
く効果〉、。
以上説明したように、本発明によれば設定値の変更f外
乱によるレベルの変−に対し迅速に応答するレベル制御
装置を実現することができる。又流量センサの測定誤差
に基づくレベルの脈動に対してもバイアス信号手段によ
シ容易に補償することが可能であシ、全体として制御性
の良いレベル制御系を比較的簡単安価な構成で実現する
ことが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図乃至第
4図はその動作説明図、第5図は本発明装置主要部の機
能構成図、第6図は従来のレベル制御装置の一例を示す
構成図である。 l・・・タンク、2・・・入力管路、3・・・出力管路
、4・・・第1fL量センサ、5・・・第2流量センサ
、6・・・レベルセンサ、8・・・制御弁、lO・・・
流量調節計、12・・・″″調節計・13°゛°加算手
竺・ 第3図 第4図 第5区 、−12 第6図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入力管路よりのプロセス流体を貯え、出力管路に
    排出するタンク内の上記流体のレベルを設定値に制御す
    るレベル制御装置において、上記入力管路の流量を測定
    する第1流量センサと、上記出力管路の流量を測定する
    第2流量センサと、上記出力管路の流量を制御する制御
    弁と、上記第1流量センサの出力を設定値とし上記第2
    流量センサの出力を測定値として上記制御弁を操作する
    流量調節計と、上記タンク内の流体レベルを測定するレ
    ベルセンサと、このセンサの出力とレベル設定値との偏
    差と上記タンクの断面積の積に比例し、かつ印加時間に
    反比例する補正信号を間欠的に上記流量調節計の設定値
    に加算する補正手段とを具備するレベル制御装置。
  2. (2)入力管路よりのプロセス流体を貯え、出力管路に
    排出するタンク内の上記流体のレベルを設定値に制御す
    るレベル制御装置において、上記入力管路の流量を測定
    する第1流量センサと、上記出力管路の流量を測定する
    第2流量センサと、上記出力管路の流量を制御する制御
    弁と、上記第1流量センサの出力を設定値とし上記第2
    流量センサの出力を測定値として上記制御弁を操作する
    流量調節計と、上記タンク内の流体レベルを測定するレ
    ベルセンサと、このレベルセンサの出力とレベル設定値
    との偏差と上記タンクの断面積の積に比例しかつ印加時
    間に反比例する補正信号を間欠的に上記流量調節計の設
    定値に加算する補正手段と、上記偏差に含まれる脈動を
    間欠的に検出しこの脈動を打ち消すに必要なバイアス信
    号を連続的に上記流量調節計の設定値に加算するバイア
    ス手段とを具備するレベル制御装置。
JP4416185A 1985-03-06 1985-03-06 レベル制御装置 Granted JPS61202212A (ja)

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JPH0435767B2 JPH0435767B2 (ja) 1992-06-12

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ID=12683876

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