JPS6137041Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、特に起動・停止の激しいプロセス
の制御に適し、起動運転時の問題をなくし安定な
プロセス制御を可能にしたプロセス制御装置に関
するものである。

従来の技術 一般に、プロセスの起動時には、プロセス信号
の変動は大きく設定信号とプロセス信号の偏差も
大きい状態にある。

従つて、比例・積分（PI）制御のみでは、大き
なオーバーシユートを生じ、制御系が安定するま
でに長時間を要し、極めて制御性の悪い制御しか
行なえない。

従来より、この防止策としてリセツトワインド
アツプ防止回路付の調節器が使用されてきた。し
かしながら、起動時にプロセス信号の急峻な変動
のあるプロセスにおいてはこの方法でも十分な制
御が行なえない場合が多い。

従つて制御性改善のために、起動時にはランプ
関数発生器などにより徐々に信号を変化させ、プ
ロセス信号と設定信号が近づいた段階で調節計に
よるPI制御に切替える所謂プログラム起動方式が
採用されている。

考案が解決しようとする問題点 しかし、プログラム起動方式では、起動時にお
いて、機器のトラブルなどによりプログラム信号
と実際のプロセス信号との間に大きな偏差が生じ
ても、一方的にプログラム信号が変化し続けるた
め、大きなオーバーシユートを生じ、安全な起動
が確保できないので、それによつて引き起される
影響は極めて大きいものがある。またこのような
場合、オペレータによる早期発見もそう簡単なこ
とではない。

この考案は、常に起動時における異常を自動的
に検出し、異常時にはオペレータに知らせると共
にプログラム信号にホールドをかけることによ
り、プログラム信号の逸走を防ぎ、安全な起動運
転を確保し、且つオーバーシユートを防止できる
ようにした優れた制御性を有するプログラム起動
式のプロセス制御装置を提供しようとするもので
ある。

問題点を解決するための手段 この考案のオーバーシユート防止機能を有する
制御装置は、起動時のプログラム信号を発生する
ランプ関数発生器と、このランプ関数発生器の出
力信号と前記調節器の出力信号とを比較し一方の
出力を選択して操作信号とする信号選択器と、こ
の信号選択器の出力信号を前記調節器の積分コン
デンサに与えるフイードバツク回路と、前記信号
選択器の出力信号とプロセス信号とを比較し両者
の偏差が所定値を越えた際に警報信号を生ずる警
報器とを設け、この警報信号でもつて前記ランプ
関数発生器の出力プログラム信号をホールドする
ように構成したことを特徴とする。

実施例 この考案を図面の実施例について説明する。１
はPI演算を行なう調節器で一方の入力端子には図
示しない変換器からのプロセス信号EPが他方の
入力端子には設定信号Esが入力されており、そ
の出力は信号選択器６に供給されている。

調節計１は通常比例動作発生部１１、抵抗１
３、コンデンサ１４，１５、演算増幅器１２から
構成され、抵抗１３とコンデンサ１４と演算増幅
器１２により積分動作を、コンデンサ１４，１５
と演算増幅器１２により比例動作を作つている。
ＥはＥ＝−Ｋ（Ep−Es）なる偏差電圧、ｅは演
算増幅器１２の入力電圧である。ここでＫは定数
である。

２は任意の時定数が設定可能で且つホールド機
能を有する起動時のプログラム信号を発生するラ
ンプ関数発生器で、その入力側にはそれを起動さ
せるスタート信号の入力端子３とランプ関数発生
器２の目標値を設定する目標値信号の入力端子４
ならびに後述の警報器８よりの警報信号Ｒが供給
されるホールド信号の入力端子５とが設けられて
おり、出力側は信号選択器６の他方の入力端子に
接続されている。

信号選択器６は図示の実施例においては低信号
選択器で調節器１の出力E₀₁とランプ関数発生器
２の出力E₀₂とを比較して低い方の信号を選択し
それを操作信号として制御弁１０に送る。７は信
号選択器６の出力側に設けられ、操作信号E₀を
制御弁１０の特性に一致した信号EVに変換する
関数変換器である。

なお、プログラム信号EPと信号選択器６より
の操作信号E₀が１：１に対応する場合、この関
数変換器７は不要である。８は一方の入力端子に
はプロセス信号EPが、他方の入力端子には関数
変換器７の出力信号EV（関数変換器が不要な場
合は信号選択器の出力信号E₀）、すなわちプログ
ラム信号が供給されており、両信号を比較しその
偏差が所定値以上に達した際警報信号Ｒを生ずる
警報器で、この警報信号Ｒはホールド信号として
前記ランプ関数発生器２のホールド信号の入力端
子５に供給される。この信号Ｒが前記ランプ関数
発生器２の端子５に供給されるとそれはそれの出
力信号をホールドする。

警報器８は反転端子に関数発生器７の出力信号
EVが、非反転端子にプロセス信号Epが供給され
る演算増幅器８１と、その出力で制御されるコレ
クタ回路にリレー８３を有するトランジス８２
と、前記リレー８３の接点の閉成により作動する
ブザーないしランプ８４と、同じく接点の閉成に
より前記警報信号Ｒを発生する回路とで構成され
ている。

９は信号選択器６の出力信号E₀を調節器１の
積分コンデンサ１４に返す外部フイードバツク回
路である。１０は制御対象としての制御弁であ
る。

つぎに上記構成の制御装置の動作を第２図を参
照しながら説明する。プロセスの起動時にはEP
＜Esの状態であるから調節器１の出力信号E₁₀は
＋側の飽和値に大きく振り切れている。従つて
E₀₂＜E₀₁であり、低信号選択器６は最初にランプ
関数発生器２の出力信号E₀₂が選択されてE₀＝
E₀₂となる。ここでスタート端子３にスタート信
号を加えると、ランプ関数発生器２は、起動し、
その出力E₀₂（＝E₀）はランプ関数発生器２の時
定数で定まる変化率でもつて徐々に増加し、制御
弁１０は徐々に操作される。

その結果、プロセス信号EPも制御弁１０が操
作されるにつれて徐々に増加する。一方ランプ関
数発生器２の時間経過とともに増加していく出力
E₀₂が外部フイードバツク回路９により積分コン
デンサ１４を通じて演算増幅器１２の入力側に加
えられているので、入力電圧ｅを増加するように
電流が流れる。したがつて演算増幅器１１の出力
電圧ＥがＯ（Ep＝Es）になるのを待つまでもな
く、Ep＜Esにおいてもｅ＝Ｏになることができ
る。（第２図のように（Es−Ep）が一定値△以
下になればｅ＝Ｏとなる。）従つてｅ＝Ｏとなる
と演算増幅器１２の出力は急激に減少し、E₀₁＝
E₀となり、それ以後はE₀₁＜E₀₂となるので低信
号選択器６の出力E₀はE₀₁に追従し、第２図の時
刻t₄以降調節器１によるPI制御に切替り通常のPI
制御が行なわれる。

一方ランプ関数発生器２の出力信号E₀はE₀₂＞
E₀となり操作信号E₀には無関経となり、ランプ
関数発生器２によるプログラム制御から調節器１
によるPI制御への切換がバンプレスにスムーズに
行なわれる。

なお、切替時点t₄は、ランプ関数発生器２の出
力信号の変化率によつてコントロールできる。切
替後、ランプ関数発生器２の出力E₀₂は端子４に
供給される目標値信号で設定された十分大きな目
標値まで上昇し続ける。

一方、警報器８は、信号選択器６がランプ関数
発生器２の出力信号E₀₂を選択している起動中常
に実際のプロセス信号EPと、プログラム信号と
しての制御弁特性をかけた操作信号EVを比較し
ている。

ここで、機器やプラントのトラブル等の原因に
より、プロセス信号EPと操作信号EVとの間にあ
らかじめ設定した所定値以上の偏差が生じると、
警報器８を構成する演算増幅器８１の出力が反転
しトランジスタ２８が導通し、リレー８３が付勢
される。これによりその接点が閉成し警報信号Ｒ
を発生する。この信号Ｒはホールド信号としてホ
ールド端子５に供給されランプ関数発生器２の出
力信号E₀₂すなわち操作信号E₀（＝E₀₂）をホール
ドさせ・プラントの暴走運転を防ぐ。

第２図におけるt₁〜t₂の区間がこのホールド操
作に相当する。

また、リレー８３の付勢によりブザーないしラ
ンプ８４も作動し、オペレータにトラブルの発生
を知らせる。

オペレータがトラブルの原因を修復し、トラブ
ルが解決した状態では、プロセス信号EPと信号
EVの偏差が所定値以下（第２図のt₃の時点）と
なり、警報信号Ｒの消失によりランプ関数発生器
２のホールドが自動的に解除され、その結果E₀₂
はランプ関数発生器２の時定数で定まる所定の変
化率で再び上昇し再起動が始じまり、前述した切
替動作が行なわれ、調節器１によるPI制御が行な
われる。

なお、実施例では起動時のプログラム信号を発
生するランプ関数発生器の出力信号を除々に増大
させ、この出力信号と調節器の出力信号の低い方
を低信号選択器で選択し、操作信号とするように
したが、プロセスの種類に応じて信号選択器を高
信号選択器とし、ランプ関数発生器の出力を起動
後除々に減少させ、それと調節器の出力信号の高
い方を操作信号とすることも可能である。

考案の効果 この考案によればプログラム起動制御方式の起
動時における異常は常に自動的に検知されプログ
ラム信号にホールドをかけることにより、安全な
運転を確保し、起動中のトラブルによるオーバー
シユートを防止し、スムーズな起動特性が確保で
き、調節器によるPI制御に移行させることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はその考案の一実施例の構成を示すブロ
ツク図、第２図は第１図の動作を示す特性図であ
る。 １：調節器、２：ランプ関数発生器、６：信号
選択器、８：ランプ関数発生器２の出力信号のホ
ールド信号を発生する警報器、９：外部フイード
バツク回路、１０：制御弁、１４：積分コンデン
サ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) プロセス信号と設定信号を比較しPI演算制御
   を行なう調節器において、起動時のプログラム
   信号を発生するランプ関数発生器と、このラン
   プ関数発生器の出力信号と前記調節器の出力信
   号とを比較し一方の出力を選択して操作信号と
   する信号選択器と、この信号選択器の出力信号
   を前記調節器の積分コンデンサに与えるフイー
   ドバツク回路と、前記信号選択器の出力信号と
   プロセス信号とを比較し両者の偏差が所定値を
   越えた際に警報信号を生ずる警報器とを設け、
   この警報信号でもつて前記ランプ関数発生器の
   出力プログラム信号をホールドするように構成
   したことを特徴とするオーバーシユート防止機
   能を有する制御装置。 (2) 警報器に供給される一方の入力としての信号
   選択器の出力信号が制御対象の特性に対応する
   信号に変換されたものであることを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲第１項記載のオーバー
   シユート防止機能を有する制御装置。 (3) ランプ関数発生器の出力信号の変化率を変化
   できるものであることを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第１項または第２項記載のオーバ
   ーシユート防止機能を有する制御装置。