JPS6172315A - 均流制御装置 - Google Patents

均流制御装置

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JPS6172315A
JPS6172315A JP19440784A JP19440784A JPS6172315A JP S6172315 A JPS6172315 A JP S6172315A JP 19440784 A JP19440784 A JP 19440784A JP 19440784 A JP19440784 A JP 19440784A JP S6172315 A JPS6172315 A JP S6172315A
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JP
Japan
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signal
flow rate
level
set value
tank
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JP19440784A
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English (en)
Inventor
Kazuo Hiroi
広井 和男
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS6172315A publication Critical patent/JPS6172315A/ja
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00Control of flow
    • G05D7/06Control of flow characterised by the use of electric means

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Flow Control (AREA)

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】 − 〔発明の技術分野〕 本発明は,例えばタンクや槽等(以下,タンd    
りと総称する)の流体蓄積効果を利用し1−タンクへの
流入流量またはタンクからの流出流量の変動1−[力小
さくする均流制御装置の改良に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
一般に,石油精製・石油化学プロセスのような連続プロ
セスは,7IO熱・蒸留・圧縮・反応・冷却・吸収・分
離・精製などの諸工程が直列あるいは並列に結合されて
いるが、これらの工程間には流量の変動を吸収するため
にバッファ用タンクが設けら几ている。ところで、連続
プロセス運転の安定性は,前記タンク全利用した拘泥制
御の良否にかかつていると言っても過言ではない。つま
り、拘泥制御が4切に行なわれないと戎1変動が発生し
,下aII!Iに位置する各工程の制御が連鎖的に影響
を受け,運転は乱れて不安定となる。この結果一裂品の
品質が低下し。
また電力消費凌が増大するなどの不具合がある。
特に、石油精製・石油化学のような連続プロセスでは,
タンク類を用いた拘泥制御の限界を制することが出来れ
ば一プロセスの安定運転上側することができるとも言わ
れている0このように拘泥制御は非常に重要な制御であ
るが,發来の技術では)ヤ全tものであり.拘泥の限界
をきわめていない。
以下,税来装置について第3図を参照して説明する。同
図はカスケード制御方式をとった均流制御装置であって
,具体的には原料あるいは中間製品などの流体が例えば
前工程より流入管1を通ってタング2tlC供給され,
ここでのタンク2内の液面は液面検出器3によって検出
される。この液面検出器3で検出された液面検出信号は
液面レベルコントローラ4に導入嘔れ,ここで設定値S
vと比較されて不感帯領域内P(比例)または不感帯領
域内PI(P:比例。
工二積分〕演算を行なりて流Jt設定値信号を求める。
そして、この信号を後段のKmコントローラ5へ与える
とともに.流出管6の流t t−R量検出器7で検出し
てこの検出信号を開平演算部8によりリニアライズした
後,流量コントローラ5ヘプロセス信号として導入する
。そして一この流量コントローラ5rcおいて開平演算
部8からのプロセス信号と液面レベルコントローラ4か
らの設定値信号とを比較し、その偏差を不感帯領域付P
I調節動作を行って操作出力信号を得、この信号で流量
調節弁9の開度を調整して次工程へ送出する流体の流i
tを制御している。
ところで、連続プロセスの単位操作の中間に介在される
バッファタンクのレベル制御は流量変動を吸収して拘置
化することにある。しかし。
上記装置の不感帯領域付P調節動作の液面レベルコント
ローラ4は,流入流量が変動したとき。
不感帯領域では拘泥制御となるが,不感帯領域以外の領
域VCなると,不感帯領域内に収束させる自動リセット
機能がなく−このためあるレベルでバランスすると流入
流量の菱111がほぼそのまま流出流量の変動として現
われ,拘泥機能を充分発揮できない。また、不感帯領域
付PI調節動作用の液面レベルコントローラ4の場合。
流入R.量が変動したとき,不感帯領域では拘泥制御と
なるが,不感帯領域以外の領域ではPI動作として機能
する。この場合,特にIiE!J咋にあってはプロセス
と設定値の偏差が不感帯領域以外に出たときから不感帯
領域に入るまでの間動作を継続するなめic眞童の過修
正が生じ、このため再び不感帯領域を通り過ぎて逆の不
感帯領域外へ入り込むとともに、これらの一連の動作を
繰返し行なうことになる。この結果、均眞時間が短かぐ
なり、かつ前の拘泥流量と後の拘泥流量の差が大きくな
るといった欠陥を有し、タング2の流体蓄積効果を充分
発揮させていない0 〔発明の目的〕 本発明は以上のような点に着目してなされたもので、拘
泥流量の変化を低減させて流体蓄積容器の蓄積効果を最
大限に生かし、かつ拘泥流量の変化周期を長くする均鑞
制御t−実現する均流制御装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、流産蓄積容器液面検出信号と液面ノ  設定
値信号との偏差が不感帯領域範囲を越えて零よりも大き
い場合と小さい場合にそれぞれ異なる切替制御信号を発
生し、この切替制御信号に基づいて少なくともfL体蓄
積容器眞人鬼量に比例する信号に所定O設定l1iTを
減算または茄算せしめて前記偏差を収束させるための収
束方向信号を得、この収束方向信号と不感帯領域付調節
信号とを用いて前記流体蓄積容器からの流出流量全調節
する流量コントローラへの流量設定値信号を得るように
した均流制御装置である。
〔発明の実施例〕
以下1本発明装置の一冥施列について第1図を参照して
説明する。同図において11はバッファ機TfA t−
Hする槽を含むタンクであって、このタンクIIVCは
前工程より流人管12を介して原料または中間製品の光
体が導入される。このタンク11には液面検出器13が
設けらn−ここでタンク11円の液面が検出される。こ
の液面検出器13としては、囲えば正圧検出器が使用さ
れ−あるいは流体自体に特有の誘電率がある場合には静
電容量形レベル計が使用され。
また朕来一般に使用されている浮子式液位検出器を用い
て液面を検出してもよい。この液面検出器13によって
検出さnた液面検出信号イは不感帯領域付調節信号出力
手段14に送られる。
この不感帯領域付調節信号出力手段14は。
液面検出器130液面レベルに比例した液面検出信号イ
と固定形または可変形の液面設定部141で設定された
液面設定値信号とを比較して制御偏差信号口を求める偏
差演算要素142と、この偏差演算要素142から出力
式れた制御偏差信号口が零を中心として正・負の所定偏
差範囲までは不感帯領域を示し、その偏差範囲を越える
とそこからのずれ童に比例した実効偏差信号ハ即ち調節
信号を出力する不感帯領域形M、部143とを有するも
のである。
この不感帯領域付調節信号出力手段14VCよって得ら
れた実効偏差信号ハは、係数乗Jxta15vcおいて
比例係数に、が乗算されて茄算演算要素16に送られ、
また切替判断手段17VCも送られる。この切替判断手
段17は、夷効烏差信号ハを受け、その[Eハが零より
も大きいときにオン信号を出力する第1の比較判断部1
71および該偏差ハが零よりも小さいときにオン信号を
出力する第2の比較判断部172と。
これらの比較判断部171,172のうち171のオン
信号を受(すてセットされ、122のオン信号でリセッ
トされて切替制御信号を出力する例えばメモリ回路など
で溝底される切替判断部113と、制御偏差信号aが正
、負何れかの不感帯領域を越えて前記I!1または第2
の比較判断部171.172から論理和回路174全介
して入力される向えばハイレベル信号によって動作し、
所定周期ごとに更新パルス信号ホを発生する更新信号発
生部175とで構W、式れている〇 一方、タンク11への鑞入流孟は流量検出器18によっ
て検出され、さらに後続の開平演算部191Cよってリ
ニアライズされて冗入流量に比例する信号fi を得、
こfLを収束方向信号発生手段20【供給する。
この収束方向信号発生手段20は、前記切替判断手段1
7からの更新パルス信号ホによって同各を更新しながら
開平演算部19の出力fiを記憶するメモリ201’i
f有し、このメモリ201の出力側には加算演算要素2
02゜203がシリアルに接続されている。これらの加
算演算要素202,203には切替回路204を介して
予め設定された設定値αが設定第205から選択的に入
力されるようになっている。即ち、この収束方向信号発
生手段20は、タンク11の液面レベルが設定部141
0設足値より小さく、@座口として正方同にあるとき、
切替判断部173の出力を受けて切替回路204が7J
OJE J算要素202側に接続され、メモリ出力fM
から設定値α全減算するように動作することにより、後
述するKjtコントローラ220冗′に設定1直を下げ
てタンク11円の液面レベルを収束方向に向わせる。液
面レベルが設定部141の設定値よりも大さく、 l#
i差口座口て負方向に4    あるときには、設定部
205の設定値αを加算演算要素203に導入して収束
方向の信号/M十αを作り出し、 fLtコントローラ
22の設定値を上げるよう機能するものである021は
変化率制御回路であって、これはメモリ201の出力/
Mが前回よりも非常に変化範囲が大きかったり、設定値
αを大きくした場合にプロセス制御系に悪影響全厚える
ので、所定の許容範囲内に制限する。そして、変化率1
ffll限回路21の出力を前記DI算演算要素16に
導き。
収束方向信号へと先の不感帯領域P動作調節信号ハとを
茄算し、流量コントロー222へ設定値信号として供給
する。23は流出鬼量検出器24は開平演算部、25は
流量調節弁である。
次に1以上のように溝底さ′i′した装置の作用を祝明
する。液面レベル制御の場合、プロセス1本が積分特性
上もっているために理論的にはコントローラのアルゴリ
ズムはP@作でよいことになるが、 Pi117作のみ
だとオフセクトが残るため通常PI動作としている。し
かし、PI動作にすると1通常のレベル制御の場合には
問題はないが、拘泥制御の場合には問題が生じる。グj
えば流入流jItが増えて不感帯領域の上限に達すると
、PI動作による調節はレベル偏差が不感帯領域に入る
まで実行されてしまい、特に積分動作により流出流量が
流入流量に対して大きく変更されてしまい、fた拘泥同
期が短かくなり。
均流機能が充分発揮されない。
そこで1本装置では。
■ 流出流量;流入流量・・・タンクレベル不父■ 流
出流量=流入流量+α・・・タンクレベルは降下C降下
速度はαの大きさによる) ■ 流出流量=流入流量−α・・・タンクレベルは上昇
(上昇速度はαの大きさによる) という、タンク11の人出力atとタンク11の液面レ
ベルとの基本的関係を利用し、拘泥制御の限界を達成す
るものである。具体的には。
不感帯領域付調節信号出力手段14から出力された実効
偏差信号ハを受けて、第1および第2の比較判断部17
1,172は制御偏差信号口が不感帯領域(ある偏差範
囲までを零出力とする)を越えたことを検知するととも
に、この検知信号を論理和回路174七介して更新信号
発生部125へ供給する。ここで、更新信号発生部11
5は動作し所定同−期ごとに前記収束方向信号発生手段
20を構成するメモI7201へ更新パルス信号を送出
する。こO結果、メモリ201は流入流量に比例する信
号f、″IC逐次更新して記憶することfc72:る。
なお、制御偏差信号口が不感帯領域範囲を越えないとき
は更新作用は行なわれない。
一方、第1および第2の比較判断部171゜172のう
ち、第2の比較判断部172は実効偏差信号くOか否か
、つまりタンクレベルが設定部141の設定値より小さ
くかつ扁題口が不感帯領域を越えて正方同にあるか否か
t判断しており、零以下のときは切替判断部173t−
+)’セットする。これにより、切替判断部173から
切替回路204へ加算演算要素202側を選択する丸め
の切替制御信号が送られる。この加算演算要素2ozで
は、(メモリ出力fM一般定値α)の演算を行なって収
束方向信号へを求めた後、変化率制限回路21f介して
加算演算要素16に送出する。ここでは、先の不感帝領
域付P動作調節出力信号ノ・と収束方向信号へとを合成
して前回よりも降下した設定値信号を得。
これを流量コントローラ22VC供給する。夜って、こ
のコントローラ22の制御により、流出流量は降下され
て拘泥化し、結果としてタンク11の液面レベルは収束
方向(上昇方向)VC同っていき、制御偏差信号口が不
感帯領域に入るようKなる。
一方、WXlの比較判断部171では、実効偏差信号ハ
〉Oか否かつまりタンク11の液面レベルが設定部14
1の設定値より大きくかつ偏差口として負方同にあるか
否かを判断し、上記条件を満せば切替判断部173’l
f介して切替回路204t−7’JQ算演算要素203
側llC切替える。
そして、メモリ出力fM +αを収束方向信号として出
力させて流量コントローラ22の設定値、4   yt
上昇させてやる。なお、ノー(Oおよびハ〉0の何れで
もないとき、切替回路204は中性点位置にあるものと
する。
4Lって1以上のような構成によれば、タンクレベルが
不感帯領域の上限を越えたとき流入流量fu+αとし、
不感帯領域の下限を越えたとき流入流量fM −αとし
て直ちに収束方向に向わせるので、制御の行き過ぎを阻
止することができ、拘泥周期はαによりて定めうるので
長くすることができる。
なお、上記実施列では第1および第2の比較判断部17
1 、172としたが、これらt−1つの比較判断部と
することが回層であり、また流入流量の変動がそれほど
大きくなければ変化率制限回路21は限ずしも必要でな
い。
次に、第2図は本発明装置の他の笑m例を示す図である
。この装置は、速度形による演算方式をとった均流制御
装置の構成図である。即ち。
この装置は、不感帯領域付調節信号出力手段14′とし
て不感帝領域形底部143の出力側に速度形調節部14
4を設けて速度形調節信号を得るとともに、眞量コント
a−ラ、22の入力端に信号iL換部26を設け、前記
速度形調節信号全位置形調節信号に逐換して流電コン)
cr−ラ22に設定値として与えるようにしている。
また、切替判断手段17′において切替判断部123の
代りにオン・オフ信号メモリである第1および第2の切
替判断部176.1775用い、各比較判断部171.
172からのオン信号でセットして収束方向信号発生手
段20’の一部である切替回路204人、204B’t
:選択閉成するものである。そして、該信号発生手段2
0’において信号叛換部26の出力と流入fi量に比例
する開平演算部19の出力t−m算演算要素26で頂算
し、この信号と設定値信号αの合成信号が零検出回路1
78fCおいて零として検出したとき、前記第1および
第2の切替判断部176.177fリセツトするように
なっている。27はリミッタ回路である。この装置の動
作は第1図と殆んど同じであり、ここではその説明は省
略する。
なお、第1図および第2図はハード構成で表わしている
が、マイクαコンピュータを用いてソフト的に行なうこ
とができることは言うまでもない。また、上記実施列に
おいて設定部205t″復数個用意し、各設定値を異な
らせてもよい。
また、切替判断部173,176.177はメモリ構成
としたが、特にメモリを用いる必要がないものである。
〔発明の効果〕
以上詳記したように本発明によれば、不感帯領域を越え
九ときの偏差が零よりも大きいか小さいかに厄じて流入
流量に所定の設定値を減算ま念はIIO算せしめて収束
方向信号を得、この収束方同信号金用いて#、体蓄積容
器流出流汰の設定値金可逸するようにしたので、前記容
器への流人・見出atofLi*t−最小限に抑えて拘
泥制御を行なうことができ、勿論、レベル凌動も不感帝
領域金僅かに越える8度で安定する。また。
流入・流出alto4動周期は収束のための設定値によ
って自由に制御し得、限界値VC遅することが殆んどな
くなる。りとって、流体蓄積容器の拘泥効果を最大限に
引き出すことができ、プラントに不必要な外乱を与えず
、プラントの安定運転t−確保でき、よって製品々質の
改善および省エネルギー化に寄与する均流制御装置を提
供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の一実施例金示す構成図。 第2図は本発明装置の他の実施例を示す構成図。 第3図は様来装置の構成図である。 11・・・タンク (流体蓄積容器)、13・・・液面
検出器、l 4 、 J 4’・・・不感帯領域付調節
信号出力手段、16・・・卯算演算要素、17.17’
・・・切替判断部R,zoe2o’・・・収束方向信号
発生手段、22・・・流量コントローラ、142・・・
偏差演算要素、143・・・不感帯領域形成部。 171.112・・・比較判断部、17!3,176.
177・・・切替判断部、175・・・更新信号発生部
、201・・・メモリー 202.203°°°卯算演
′    翼要素、204,204人、204F3−幸
一切替回路、205・・・設定部。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)流体蓄積容器を用いた均流制御装置において、流
    体蓄積容器内の液面レベル検出信号と液面レベル設定値
    信号との偏差である制御偏差信号から不感帯領域をもっ
    た調節信号を求める不感帯領域付調節信号出力手段と、
    この手段によって得られた信号のレベルを判断し、この
    レベルが零よりも大きい場合および小さい場合に応じて
    出力される異る切替制御信号に基づいて所定の設定値を
    、少なくとも前記流体蓄積容器への流入流量に比例する
    信号に減算または加算せしめて収束方向信号を求める手
    段とを備え、この収束方向信号を前記調節信号に加えて
    前記流体蓄積容器からの流出流量を調節する流量コント
    ローラへの流量設定値信号を得るようにしたことを特徴
    とする均流制御装置。
  2. (2)収束方向信号を求める手段は、前記調節信号のレ
    ベルが零よりも大きいか小さいかをそれぞれ個別に判断
    し、大きい場合および小さい場合にそれぞれオン信号を
    出力する第1および第2の比較判断部と、この第1およ
    び第2の比較判断部から出力されるオン信号を受けて更
    新信号を出力する更新信号発生部と、前記第1および第
    2の比較判断部からそれぞれ出力されるオン信号に応じ
    て異なる切替制御信号を出力する切替判断部とを有する
    切替判断手段と、前記更新信号を受けて前記流入流量に
    比例する信号を更新記憶するメモリとこのメモリ出力に
    前記切替制御信号に応じて前記所定の設定値を減算また
    は加算せしめて収束方向信号を得る設定値付加手段とを
    有する収束方向信号発生手段とを備えたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の均流制御装置。
  3. (3)収束方向信号を求める手段は、前記調節信号のレ
    ベルが零よりも大きいか小さいかをそれぞれ個別に判断
    し、大きい場合および小さい場合にそれぞれオン信号を
    出力する第1および第2の比較判断部と、この第1およ
    び第2の比較判断部から出力される信号に応じて異なる
    切替制御信号を発生する第1および第2の切替判断部と
    を有する切替判断手段と、前記流体蓄積容器への流入流
    量に比例する信号と前記流量設定値信号との合成信号に
    前記切替制御信号に応じて前記所定の設定値を減算また
    は加算せしめて収束方向信号を得る収束方向信号発生手
    段とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の均流制御装置。
JP19440784A 1984-09-17 1984-09-17 均流制御装置 Pending JPS6172315A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6446809A (en) * 1987-08-18 1989-02-21 Toshiba Corp Flow rate controller
JP2006018711A (ja) * 2004-07-05 2006-01-19 Earekkusu:Kk 液体除染剤供給システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6446809A (en) * 1987-08-18 1989-02-21 Toshiba Corp Flow rate controller
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