JPS62263516A - Temperature control method and instrument for heating furnace - Google Patents

Temperature control method and instrument for heating furnace

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JPS62263516A
JPS62263516A JP10619286A JP10619286A JPS62263516A JP S62263516 A JPS62263516 A JP S62263516A JP 10619286 A JP10619286 A JP 10619286A JP 10619286 A JP10619286 A JP 10619286A JP S62263516 A JPS62263516 A JP S62263516A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heating furnace
control
heat load
temperature
furnace
Prior art date
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Pending
Application number
JP10619286A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takanori Fujiwara
藤原 高矩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
Priority to JP10619286A priority Critical patent/JPS62263516A/en
Publication of JPS62263516A publication Critical patent/JPS62263516A/en
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Abstract

PURPOSE:To control a furnace temperature with an optimum response even when the heat load of a heating furnace is drastically changed by changing the control gain of a PID controller based upon a heat load changing quantity. CONSTITUTION:After the change of a control gain Y accompanying the change of the heating conditions of a heated material 10 inserted into a heating furnace 12 is processed by an optimum gain arithmetic unit 30, a change command S is generated. A reading command R is inputted through a line 46 to a PID controller 18 based upon the change command S. Based upon the reading command R inputted, the PID controller 18 reads the new control constant of control gains KP, KI and KD corresponding to respective control actions of P (proportion), I (integrating) and D (differential) through lines 48, 50 and 52, and by executing the re-setting, the constant is changed automatically. Even when the heat load in the furnace s changed, the control gain of the PID controller can be changed corresponding to the change, and therefore, the response of a furnace temperature control will not be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野1 本発明は、加熱炉の温度i11制御方法及び哀;偶に係
り、特に、鋼材くスラブ、ビレット、精管、鋼板等〉を
加熱する炉(加熱炉、熱処理炉等)に(bける炉内温度
制御に用いる際に好適な、加熱炉の温度をI) I D
調節計を用いて制御する加熱炉の温度制御方法及び装置
の改良に関する。 [従来の技術] 一般に、鋼材を加熱する炉において、炉内の渇庶は、通
常、PID調節計を利用しtこフィードバック制御21
)により制り11されている。なお、このPID X−
”I ’fR計ハ、P (比例) I (fa分>D<
微;))の31+1の調′I14ぼ能を全て1.q^え
た調節計をて1味7jるのみならず、P、PI、PD等
、1(力るいは2順のみの機能を有する調節計までを含
めて総称されている。 ここで、オーム社から発行された「自動制御ハンドブッ
ク機器応用編」に記載される加熱炉の温度制御の例を第
3図に示す。又、同様にこの制御装置の構成例を第4図
に示す。第3図において、原料10が加熱炉12で加熱
されてη晶1/Iとなる際に、温度測定装置16で炉内
温度Tが実測される。実測温度Tは、第4図に示される
ように目標)温112Tとの偏差が次式〈1)で漬けさ
れ、温度偏差ΔTが求められる。 ΔT −T −T      ・・・・・・・・・(1
)求められた温度偏差ΔTはPID調節計18に入力さ
れ、該prow4節計18は入力された温度闘差Δ丁を
用いて次式(2)の演咋を行い、制御信号εを出力する
。 ε(t)−KP・ΔT+K r・fΔT・(1[+KO
・(dΔT/dt)  ・・・(2)但し、Kpは比例
ゲイン、Klは積分ゲイン、Koは微分ゲイン、tは時
間である。 出力された制御信号εは燃焼制御装置20に入力され、
該燃焼制御装置20は燃料調節弁22や吸気量調節弁2
4を制御して、前記rW ffl G差ΔTが零となる
まで、空気、ガス、オイル等を燃焼させる装rf!(バ
ーナ26)を制御して炉内温度Tを上昇もしくは下降さ
せる。なお、前記炉内温度Tを測定する温度測定装置1
6には、例えば熱雷対を用いることができる。又、第3
図において28は加熱炉12内に空気を送り込むブロワ
モータである。
(Industrial Field of Application 1) The present invention relates to a heating furnace temperature i11 control method and equipment, and particularly relates to a furnace (heating furnace, heat treatment furnace, etc.) that heats steel materials, slabs, billets, fine pipes, steel plates, etc. ) (I) I D
The present invention relates to an improvement in a heating furnace temperature control method and device controlled using a controller. [Prior Art] Generally, in a furnace for heating steel materials, the exhaustion inside the furnace is normally controlled by feedback control 21 using a PID controller.
) is restricted by 11. In addition, this PID
``I 'fR meter, P (proportional) I (fa > D <
All 1. The general term is used not only to refer to all the controllers that have been used, but also to include controllers that have only one (or two) function, such as P, PI, PD, etc. Figure 3 shows an example of temperature control for a heating furnace described in the ``Automatic Control Handbook Equipment Application Edition'' published by Japan. Similarly, an example of the configuration of this control device is shown in Figure 4. , when the raw material 10 is heated in the heating furnace 12 to become η crystal 1/I, the temperature T in the furnace is actually measured by the temperature measuring device 16.The actual temperature T is determined as shown in FIG. ) The deviation from the temperature 112T is calculated using the following equation (1), and the temperature deviation ΔT is obtained. ΔT −T −T ・・・・・・・・・(1
) The obtained temperature deviation ΔT is input to the PID controller 18, and the prow4 node 18 performs the following formula (2) using the input temperature difference ΔT, and outputs a control signal ε. . ε(t)−KP・ΔT+K r・fΔT・(1[+KO
・(dΔT/dt) (2) where Kp is a proportional gain, Kl is an integral gain, Ko is a differential gain, and t is time. The output control signal ε is input to the combustion control device 20,
The combustion control device 20 includes a fuel control valve 22 and an intake air amount control valve 2.
4 to burn air, gas, oil, etc., until the rW ffl G difference ΔT becomes zero. (burner 26) to raise or lower the furnace temperature T. Note that the temperature measuring device 1 for measuring the temperature T in the furnace is
6, a thermal lightning pair can be used, for example. Also, the third
In the figure, 28 is a blower motor that sends air into the heating furnace 12.

【発明が解決しようとする問題点】[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、第4図に示したような従来の加熱炉12
の温度制御技術では、前出(2)式中の各々の制御ゲイ
ンKP1K r、Koが一定とされているため、燃焼制
御211装置20の特性が常に一定とされていても、加
熱炉12温度特性が負荷の状態に応じて変化して、応答
性が変化し、従って、温度制御上好ましくないという問
題点を有していた。 特に、加熱炉内に挿入される鋼材等の寸法、形状が変わ
ることにより急激に熱9荷条1′1−が変化するJ9合
Nb1加熱条件を変更するため温度目標1直(目Py、
温度]−)を大幅に変化させた場合には、オーバーシュ
ート、ハンチングもしくは応答遅れ等の不具合を生じて
しまう。 ところで、本発明に関連する技術として、例えば特開昭
57−82426に開示されている連続式加熱炉の制御
方法がある。この制御方法は、スラブ等の加熱の最適化
を図るべく、炉内各スラブの予測温度と目標??温曲線
との偏差を求め、求められた各偏差の自乗の和をとり、
それを最小にするように各制御ゾーンの燃料流量を決定
する方法である。しかしながら、この方法においても、
第4図に示した制御技術と同様に、急激な負荷変動に充
分対処することができないという問題点を右していた。
However, the conventional heating furnace 12 as shown in FIG.
In the temperature control technology, each control gain KP1Kr, Ko in the above equation (2) is assumed to be constant, so even if the characteristics of the combustion control 211 device 20 are always constant, the heating furnace 12 temperature This has the problem that the characteristics change depending on the load condition, resulting in a change in responsiveness, which is not desirable in terms of temperature control. In particular, in order to change the temperature target 1st shift (Py,
If the temperature]-) is significantly changed, problems such as overshoot, hunting, or response delay may occur. By the way, as a technology related to the present invention, there is a method for controlling a continuous heating furnace disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 57-82426. This control method uses the predicted temperature of each slab in the furnace and the target temperature in order to optimize the heating of slabs, etc. ? Find the deviation from the temperature curve, take the sum of the squares of each deviation found,
This method determines the fuel flow rate of each control zone so as to minimize it. However, even in this method,
Similar to the control technology shown in FIG. 4, this system suffers from the problem of not being able to adequately cope with rapid load fluctuations.

【発明の目的】[Purpose of the invention]

本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたちのであ
って、加熱炉の熱負荷が急激に変動しても、一定のある
いは最適な応答性で炉温を制御することがでさる加熱炉
の温度制御方法及び菰四を提供することを目的とする。 [問題点を解決するための手段] 本発明は、加熱炉の温度をPID調節計を用いて制御す
る加熱炉の温度制御方法において、前記加熱炉内の熱負
荷状態から熱口荷変動最を把握し、把握された熱負荷変
動量に基づき、前記PID調節計の制御ゲインを変化さ
せることにより、前記目的を達成したものである。 又、本発明は、加熱炉の温度をP10調節計を用いて制
御する加熱炉の温度制御装置において、前記加熱炉内に
挿入される被加熱材の寸法情報及び加熱条件から、加熱
炉内の熱負荷状態を検出する手段と、検出された熱Ω待
状態に基づき、加熱炉の熱負荷変8川を算出する演算手
段と、弾出された熱Q荷変動串に基づき、所定の応答性
能が1+7られる前記PID調節轟1の制御ゲインを算
出する)寅Q手段と、算出された制御ゲインに前記PI
D調節計の制御ゲインを変更する手段と、を備えること
にJ:す、同じく、前記目的を達成したものである。 [作用] 本発明においては、bn熱炉の温度をPID調節計で制
御して被加熱材例えば鋼材を加熱する際に、前記加熱炉
の熱角荷変8鼻を、例えば被加熱tlAの寸法\5形状
、と在炉本数等の熱負荷状態にJ二り設定(もしくは計
口)シて当該炉の熱負荷変動甲を把握し、把握された熱
負荷変仙吊に1;tづき、前記加熱炉が最適な燃焼状態
となるようPID調ni1++1の各制御ゲインKp、
に+、Koを変化させて熱負荷変動に対する所定の応答
性を1!するようにしている。従って、本発明により、
炉内で急激な熱Ω筒状rSの変動が生じても、精度よく
追従して加熱炉の温度制御を行うことができる。 次に、6制t2D ケインK p 、 K r 、K 
o (7)求め方について、鋼管を例にとり詳細に説明
する。 まず、前出(1)式の温度偏差Δ丁から制クロ信号εを
1′7る前出(2)式において、鋼管の標準の熱負荷状
態における最適の制り[1ゲインKp、に+、Koの随
は以下のように示される。 KP−P  (T、K、t  、  L、H,N>  
・・・ 〈3)K+−1(T、   K、   t  
 S  L  、  ト1 、  N )  ・・・ 
 (/I )K−o =D  (T、  K、  t 
 、L、HlN)・・・ (5)但し、Tは温度目標(
(^、1くは外径、tは肉厚、しは長さ、Hは在炉時間
、Nは在炉本数であり、これらはその標準賄を表わすも
のである。 通常の場合、ある熱Q前状態におけるに適な制DDケイ
ンK p 、 K + 、K o 17)Iinハ、次
の(6)〜(8)式で表わされる。 Kp−P (T、に、t 、L、H,N>・・・(6)
K  τ  =[(T、K  、  t、1.   ト
(、N )  ・・・  (7)Ko−D (T、に、
t 、L、H,N>−(8)但し、Kは外径、【は肉厚
、Lは良さ、Hは在炉時間、Nは在炉本数である。 ここで、標準状態(例えばKP)からある状態(例えば
KP)に変化した場合、各々の(jnの差を表わすと次
式(9)〜(17)となるうなお、各々の1直の差は、
それを表わび記号に△をつけて(例えばΔKp)表ねず
。 △KP=KP−Kp      ・・・・・・(9)Δ
に+−に+−に+        ・・・・・・ (1
0)ΔKo−Ko   Ko        ・−・ 
(11)ΔT−T−T            ・・・
・・・ (12)Δに=に−K           
 ・・・・・・ (13)へ1  =1 −1    
         ・・・・・・ (14)△ L =
 L −L             ・・・・・・ 
(15)Δl−1−H−1−1・・・・・・ (1G)
ΔN−N   N             ・・・・
・・ 〈 17 )ここで、先に示した(6)〜(8)
式のP、I、Dの関数がそれぞれの変数T、に、t 、
L、ト1、Nに対して全1放分可能な関数であれば、以
下に示す式(18)〜(20)が成立する。 ΔKp=(c)P/cjT>・Δ丁 +(,3P/aK)・Δに +  <aP/2)t  >  ・へし+ (aP/c
l)L> ・△l− +(2>P/a+−1>   ・ Δ ト1+<aP/
、E)N)・ΔN ・・・(18)Δに+=(at/c
)T)・八T −!−(c)I/aK>・Δに +  (a  +、/at  )  −Δt+(al/
aL)  ・ ヘし +(al/c)H)  ・ΔH +  (c>  I/c5N)  ・ΔN  ・・・ 
(19〉ΔK o =  (’a D 7 ;3 T 
>  ・ Δ丁+(2>D/8K) ・ Δに +(aD、/at)  ・ Δt +(c>D/c)L)  ・ △1− +(aD/aH’)   ・ Δ ト1+(aD/aN
>  ・ΔN  ・・・ (20)ここで、前出(3)
〜(11)式をマトリックス表示すると次式(21)〜
〈23)となる。この場合、n適な制御ゲインKP、K
l、KOを表わすマトリックス表示をYとし、それら制
御ゲインの(工準値を表わすマトリックス表示をYとし
、それら制御ゲインの最適賄とに準1「Jとの芒を表示
するマトリックスを△Yとする。 □同様に、各々の特性1i0即ち温度目標1直T、外径
・  K1肉厚t1長さL1在炉時間1」、在炉本数N
に関しである熱負荷状態を表わすマトリックスを×とし
、標準の熱Q筒状態を表わすマトリックスを×とし、最
適な状態と標準状態の差を表わすマトリックスをΔ〆と
して次式(24)〜(26)に更に、(18)〜(20
)式から彰営係数マトリックスへを求めると次式(27
)のようになる。 ・・・・・・・・・(27) 上記マトリックスは先の(6)〜(20)式から、以下
のように表わされる。 V−V−ΔY    ・・・・・・・・・(28)ΔX
−X−X        ・・・・・・・・・ (29
)ΔY−^ ・Δ×      ・・・・・・・・・ 
(30)これら(28)〜(3o)式から、標準の熱負
荷状態×における最適制御ゲインYと影初係数マトリッ
クスAを1!?れば、熱負荷状態が標準状態×からΔ×
変化し×の状態となったJQ合でも、(30)式で修正
すべき制御1ゲインΔYが1rIられ、(28)式で標
準状態より変化した場合の最適11)制御ゲインYが得
られることが理解される。 なお、標準状態における最適制御ゲインYと影響係数マ
トリックス^は、計算上もしくは実験」−で決定するこ
とができるつ [実施例] 以下、本発明に係る加熱炉のtT:、 m fl+Il
 13II 7j法が実施された温度制御装置について
詳細に説明する。 この実施例は、第1図に示されるように、前出第4図に
示した従来例の温度制御装置において、前出P r D
 :t’J節計18に更に最適ゲイン漬り)装置30を
付加することにより、前出第3図に示されるような加熱
炉12の熱負荷に応じてP I D ;TJ節計18の
各制御ゲインKp、に+、に口を変更するようにしたも
のである。 前記最適ゲイン演粋装ff130は、第2図に示される
ように、標準の熱負荷状態における前出(3)〜(5)
式及び(22)式に示した制御ゲインYを定数として設
定するための定数設定器32と、同じく、前出(25)
式のe:、準の熱負荷状態×を設定するための定vl設
定器34と、前出(27)式に示した影響係数マトリッ
クスAを設定するための定数設定器36と、前出(24
)式に示したような、加熱炉12の実際の熱負荷状態×
を設定するための熱口荷状態設定″a38と、熱負荷状
態の標準1的×と設定値Xの差ΔXを前出(29)式の
ように計算するための引Q器40と、前記定数設定器3
6で設定された影響係数マトリックスA及び、前記用’
3 R40で演算された熱Ω開状態の差Δ×から前出(
30)式を用いて晦正すべき制御ゲインΔYを算出する
ためのマトリックス演葦器42と、前記定数設定器32
で設定された標準熱負荷状態における制御ゲインYと前
記マトリツクス演算器42で計口された陀正すべき制御
ゲインΔYとの差を前出28式で演算して標準状態より
変化した19合の最適な制御ゲインYを1qるための引
算器44と、を備える。 なお、前記PID調節計18と最適ゲイン演算装置30
との間には、読み込み指令R1及び制(用ゲインKp、
 Kl、Koの定数を設定するためのライン46〜52
が設置されている。 以下、実施例の作用について説明する。 第3図に示される加熱炉12を第1図に示される制御装
置で温度制御する前には、まず、第2図に示される各々
の定数設定器32〜3Gに標準の熱負荷状態における前
出(22)式に示した制御式に示した影響係数マトリッ
クスAの値を設定する。 そして、゛第3図に示される加熱炉12の炉温を制御す
る際には、第1図に示されるように)亮麿測定装置16
からの炉温Tの信号をはじめとして、その他の定数であ
る肉厚t1外径に、f%さし、在炉時間H1在炉本vl
Nが最適ゲイン演算装置30の熱負荷状態設定器38に
熱負荷状態×として設定、入力される。入力された熱負
荷状態×と定数設定器34に設定されている標準の熱負
荷状態Xの値が引i器40に入力される。なお、この場
合、熱負荷状態ンを熱負荷状態設定器38に設定してい
るが、この値は実測値(例えば、実施例では鋼管の炉温
、外径、肉厚、長さの実測値及び在炉本数)を外部信号
として前記熱゛負荷状態設定器38に入力してもよい。 前記引算器40においては、前出(29)式に基づき熱
負荷状態の標準状態からのずれを蓮田してΔ×とし、マ
トリックス演算器42に入力する。 この際同時に、マトリックス演鋒器42には定数設定器
36から影響係数マトリックスAが同時に入力され、前
出(30)式の演算がなされ、陶工すべき制御ゲインΔ
Yが算出される。算出された制御ゲインΔYは引算器4
4に入力され、同時に該引算器44には定数設定器32
から標準の最適制御ゲインYが入力される。該引算器4
4は前出(28)式に基づき標準状態から変化した場合
のWl 3BゲインYをマトリックス演算する。そして
、演算されて求められた最適な制御ゲインYを、第1図
に示されるPID調節計14のP、I、D機能各々の制
御ゲインKp、に+、Koの定数として設定し変更する
。この定数の変更は以下の手順により行われる。 即ち、加熱炉12内へ挿入される被加熱材10の加熱条
件の変化に伴う制御ゲインYの変化を喰適ゲイン演算装
置30で演算処理した後、変更指令Sが発せられる。発
せられた変更指令Sに塁づいてライン46を通じてPI
D調節計18に読込み指令Rが入力される。該PID調
節計18は入力された読込み指令Rに基づき、ライン4
8.50.52を通シテP (比例)、r(!?X分)
、D(微分)各々の制御動作に対応する制御ゲインKp
、に+、Koの新しい制御定数を読取り、再工1定する
ことにより自動的に定数変更がなされる。 なお、前記実施例においては被加熱物として鋼管を例示
し、前出(3)〜(30)式に基づく加熱制御について
説明していたが、被hn熱物及び演算式はこれらに限定
されるものではなく、他の被加熱物を伯の演算式により
温度制御2I+することもできる。 又、前記実施例においては、PJD調節計18のP、[
、DI能すべての制御ゲインKp、に+、KOを定数変
更していたが、本発明はこれに限定されるものではなく
、1又は2の任意の制御ゲインのみを定数変更させて制
御する場合にも適用できることは明らかである。 【発明の効果] 以上説明した通り、本発明によれば、炉内での熱負荷が
変動しても、その変動に対応してI−’ [+)調節計
の制御ゲインを変化できるため、炉濡制罪の応答性が低
下することがない。従って、加熱炉の特性あるいは負荷
条件が変化しても常に一定のあるいは最適な応答性を得
ることができるため、被加熱材に対して最適の加熱条件
を1!7ることができるという優れた効果を有する。 4、図面ノ1m ll’i 7’J m nJ]第1図
は本発明に係る加熱炉の温度制御方法が実施された温度
制御装置の構成を示すブロック線図、第2図は前記実施
例の最適ゲイン演F[装置を詳細に示すブロック線図、
第3図は本発明が適用される加熱炉の構成の一例を示す
、一部ブロック線図を含む配管図、第4図は従来の加熱
炉の温度制御装置の一例を示すブロック線図である。 10・・・被加熱材、   12・・・加熱炉、16・
・・温度測定装置、 18・・・PID調節計、20・
・・燃焼制O1l装j126・・・燃焼装置、30・・
・最適ゲイン演算装置、 32〜36・・・定数設定器、 38・・・熱負荷状態設定器、 40.44・・・引算器、 42・・・マトリックス演鋒器、 46〜52・・・ライン。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and provides a heating furnace that can control the furnace temperature with constant or optimal responsiveness even if the heat load of the heating furnace changes rapidly. The purpose of the present invention is to provide a temperature control method and a method for controlling the temperature. [Means for Solving the Problems] The present invention provides a temperature control method for a heating furnace in which the temperature of the heating furnace is controlled using a PID controller. The above objective is achieved by understanding and changing the control gain of the PID controller based on the understood thermal load fluctuation amount. The present invention also provides a temperature control device for a heating furnace that controls the temperature of the heating furnace using a P10 controller. means for detecting a heat load state, a calculation means for calculating a heat load variation of the heating furnace based on the detected heat Ω waiting state, and a predetermined response performance based on the ejected heat Q load variation skewer. 1+7 is added to the control gain of the PID controller 1), and the calculated control gain is added to the PI
The above object is also achieved by comprising means for changing the control gain of the D controller. [Function] In the present invention, when heating a material to be heated, such as a steel material, by controlling the temperature of the BN heating furnace with a PID controller, the thermal angle change of the heating furnace is adjusted, for example, to the dimension of the heated material tlA. \5 Set J2 (or meter) to the heat load state such as the shape and number of furnaces, understand the heat load fluctuation A of the furnace, and add 1;t to the understood heat load change, Each control gain Kp of the PID adjustment ni1++1 is set so that the heating furnace is in an optimal combustion state,
By changing + and Ko, the predetermined response to heat load fluctuation is 1! I try to do that. Therefore, according to the present invention,
Even if a sudden change in the heat Ω cylindrical rS occurs in the furnace, the temperature of the heating furnace can be controlled by following it with high accuracy. Next, 6 system t2D Kane K p , K r , K
o (7) The method of determination will be explained in detail using a steel pipe as an example. First, in the equation (2) above, which calculates the black control signal ε from the temperature deviation Δc in the equation (1) above, the optimal control [1 gain Kp, + , Ko is shown as follows. KP-P (T, K, t, L, H, N>
...〈3) K+-1(T, K, t
SL, 1, N)...
(/I) K-o = D (T, K, t
, L, HlN)... (5) However, T is the temperature target (
(^, 1 is the outer diameter, t is the wall thickness, shi is the length, H is the furnace time, and N is the number of furnaces, and these represent the standard cover. Suitable DD control keys K p , K + , K o in the pre-Q state are expressed by the following equations (6) to (8). Kp-P (T, ni, t, L, H, N>...(6)
K τ = [(T, K, t, 1. t(, N)... (7) Ko-D (T, to,
t, L, H, N>-(8) where K is the outer diameter, [ is the wall thickness, L is the quality, H is the time in the furnace, and N is the number of pieces in the furnace. Here, when changing from a standard state (for example, KP) to a certain state (for example, KP), the difference in each (jn) is expressed by the following equations (9) to (17). teeth,
Express it by adding a △ to the symbol (for example, ΔKp). △KP=KP-Kp ・・・・・・(9)Δ
ni + - ni + - ni + ・・・・・・ (1
0)ΔKo−Ko Ko・−・
(11)ΔT-T-T...
... (12) Δ = = −K
...... To (13) 1 = 1 -1
・・・・・・ (14)△L=
L-L...
(15)Δl-1-H-1-1... (1G)
ΔN-N N...
...〈17) Here, (6) to (8) shown earlier
The functions of P, I, and D in the equation are set to the respective variables T, t,
If it is a function that can be divided into all 1 with respect to L, t1, and N, the following equations (18) to (20) hold true. ΔKp=(c)P/cjT>・Δt+(,3P/aK)・Δto+<aP/2)t>・Heshi+(aP/c
l) L> ・△l− +(2>P/a+−1>・Δt1+<aP/
, E) N)・ΔN ...(18) Δ+=(at/c
)T)・8T-! −(c) I/aK>・Δ+ (a +, /at) −Δt+(al/
aL) ・H + (al/c)H) ・ΔH + (c> I/c5N) ・ΔN ・・・
(19〉ΔK o = ('a D 7 ; 3 T
> ・ Δt+(2>D/8K) ・ Δt+(aD,/at) ・ Δt +(c>D/c)L) ・ Δ1− +(aD/aH') ・ Δt1+( aD/aN
> ・ΔN... (20) Here, the above (3)
~ When formula (11) is displayed in a matrix, the following formula (21) ~
<23). In this case, n suitable control gains KP, K
Let Y be the matrix representation representing l and KO, let Y be the matrix representation representing the standard values of these control gains, and let △Y be the matrix representing the awn of quasi 1 "J" for the optimal balance of these control gains. □Similarly, each characteristic 1i0, that is, temperature target 1 shift T, outer diameter/K1 wall thickness t1 length L1 furnace time 1'', number of furnaces N
The following equations (24) to (26) are given where the matrix representing the heat load state with respect to Furthermore, (18) to (20
) to obtain the Shōei coefficient matrix from the following formula (27
)become that way. (27) The above matrix is expressed as follows from equations (6) to (20) above. V-V-ΔY ・・・・・・・・・(28)ΔX
-X-X ・・・・・・・・・ (29
)ΔY−^ ・Δ× ・・・・・・・・・
(30) From these equations (28) to (3o), the optimal control gain Y and shadow first coefficient matrix A in the standard heat load state x are 1! ? , the heat load state changes from the standard state × to Δ×
Even if the JQ condition changes and becomes a state of ×, the control 1 gain ΔY to be corrected can be calculated by 1rI using the equation (30), and the optimal 11) control gain Y when changed from the standard state can be obtained using the equation (28). is understood. Note that the optimal control gain Y and the influence coefficient matrix ^ in the standard state can be determined by calculation or experiment.
A temperature control device in which the 13II 7j method is implemented will be described in detail. As shown in FIG. 1, this embodiment is applied to the conventional temperature control device shown in FIG.
By adding an optimum gain control device 30 to the T'J moderator 18, the P I D ;TJ moderator 18 can be adjusted according to the heat load of the heating furnace 12 as shown in FIG. Each control gain Kp is changed to + and +. As shown in FIG. 2, the optimum gain calculation device ff130 performs the above-mentioned (3) to (5) in the standard heat load state.
Similarly, the constant setter 32 for setting the control gain Y shown in equations and equations (22) as a constant, as in (25) above.
e of the equation:, a constant vl setter 34 for setting the quasi-heat load state x, a constant setter 36 for setting the influence coefficient matrix A shown in the equation (27) above, 24
), the actual heat load state of the heating furnace 12×
the thermal load state setting ``a38'' for setting the thermal load condition; Constant setter 3
The influence coefficient matrix A set in 6 and the above-mentioned '
3 From the difference Δ× of thermal Ω open state calculated with R40, the above (
30) A matrix operator 42 for calculating the control gain ΔY to be corrected using the formula, and the constant setter 32
The difference between the control gain Y in the standard heat load state set in 1 and the control gain ΔY to be adjusted calculated by the matrix calculator 42 is calculated using the above-mentioned formula 28, and the optimum value of 19 changes from the standard state is calculated. and a subtracter 44 for subtracting the control gain Y by 1q. Note that the PID controller 18 and the optimum gain calculation device 30
Between the reading command R1 and the control gain Kp,
Lines 46 to 52 for setting constants of Kl and Ko
is installed. The effects of the embodiment will be explained below. Before controlling the temperature of the heating furnace 12 shown in FIG. 3 with the control device shown in FIG. 1, first, each constant setting device 32 to 3G shown in FIG. The value of the influence coefficient matrix A shown in the control equation shown in equation (22) is set. When controlling the furnace temperature of the heating furnace 12 shown in FIG. 3, the Ryomaro measuring device 16 (as shown in FIG. 1)
In addition to the signal of the furnace temperature T from
N is set and inputted to the heat load state setter 38 of the optimum gain calculation device 30 as the heat load state x. The input heat load state x and the value of the standard heat load state X set in the constant setting device 34 are input to the i-device 40. In this case, the heat load state is set in the heat load state setting device 38, but this value is an actual value (for example, in the example, the actual value of the furnace temperature, outer diameter, wall thickness, and length of the steel pipe) and the number of reactors in the furnace) may be input to the heat load state setting device 38 as an external signal. In the subtracter 40, the deviation of the heat load state from the standard state is calculated by Hasuda based on the above-mentioned equation (29) to be Δ×, and is inputted to the matrix calculator 42. At this time, the influence coefficient matrix A is simultaneously inputted from the constant setter 36 to the matrix operator 42, the calculation of the above-mentioned equation (30) is performed, and the control gain Δ to be made is
Y is calculated. The calculated control gain ΔY is calculated by the subtracter 4
4, and at the same time, the constant setter 32 is input to the subtracter 44.
The standard optimal control gain Y is input from . The subtractor 4
4 performs a matrix calculation of the Wl 3B gain Y when changed from the standard state based on the above equation (28). Then, the calculated optimum control gain Y is set and changed as a constant of + and Ko for each control gain Kp of the P, I, and D functions of the PID controller 14 shown in FIG. This constant is changed by the following procedure. That is, after the change in the control gain Y due to the change in the heating conditions of the material to be heated 10 inserted into the heating furnace 12 is processed by the suitable gain calculation device 30, the change command S is issued. Based on the issued change command S, the PI was sent through line 46.
A reading command R is input to the D controller 18. The PID controller 18 reads line 4 based on the input reading command R.
8.50.52 through P (proportional), r (!?X minutes)
, D (differential) control gain Kp corresponding to each control operation
By reading the new control constants of , +, and Ko and resetting them, the constants are automatically changed. In addition, in the above example, a steel pipe was exemplified as the object to be heated, and heating control based on the above-mentioned formulas (3) to (30) was explained, but the object to be heated and the calculation formula are limited to these. It is also possible to control the temperature of other objects to be heated using Haku's calculation formula 2I+. Further, in the embodiment, P of the PJD controller 18, [
, DI functions, all control gains Kp, +, KO are changed to constants, but the present invention is not limited to this, and when controlling only arbitrary control gains of 1 or 2 by changing constants. It is clear that it can also be applied to [Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, even if the heat load in the furnace fluctuates, the control gain of the I-' [+] controller can be changed in response to the fluctuation. Responsiveness of furnace wet control does not decrease. Therefore, even if the characteristics or load conditions of the heating furnace change, a constant or optimal response can always be obtained, making it possible to set the optimal heating conditions for the material to be heated by 1!7. have an effect. 4. Drawing No. 1m ll'i 7'J m nJ] FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a temperature control device in which the temperature control method for a heating furnace according to the present invention is implemented, and FIG. The optimal gain function F [block diagram showing the device in detail,
FIG. 3 is a piping diagram including a partial block diagram showing an example of the configuration of a heating furnace to which the present invention is applied, and FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional temperature control device for a heating furnace. . 10... Material to be heated, 12... Heating furnace, 16.
...Temperature measuring device, 18...PID controller, 20.
... Combustion control O1l equipment j126... Combustion device, 30...
-Optimum gain calculation device, 32-36...Constant setter, 38...Heat load condition setter, 40.44...Subtractor, 42...Matrix operator, 46-52... ·line.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)加熱炉の温度をPID調節計を用いて制御する加
熱炉の温度制御方法において、 前記加熱炉内の熱負荷状態から熱負荷変動量を把握し、 把握された熱負荷変動量に基づき、前記PID調節計の
制御ゲインを変化させることを特徴とする加熱炉の温度
制御方法。
(1) In a temperature control method for a heating furnace in which the temperature of the heating furnace is controlled using a PID controller, the amount of heat load fluctuation is determined from the heat load state in the heating furnace, and based on the determined amount of heat load fluctuation. . A heating furnace temperature control method, comprising changing the control gain of the PID controller.
(2)加熱炉の温度をPID調節計を用いて制御する加
熱炉の温度制御装置において、 前記加熱炉内に挿入される被加熱材の寸法情報及び加熱
条件から、加熱炉内の熱負荷状態を検出する手段と、 検出された熱負荷状態に基づき、前記加熱炉の熱負荷変
動量を算出する演算手段と、 算出された熱負荷変動量に基づき、所定の応答性能が得
られる前記PID調節計の制御ゲインを算出する演算手
段と、 算出された制御ゲインに前記PID調節計の制御ゲイン
を変更する手段と、 を備えることを特徴とする加熱炉の温度制御装置。
(2) In a heating furnace temperature control device that controls the temperature of the heating furnace using a PID controller, the thermal load state in the heating furnace is determined from the dimensional information and heating conditions of the material to be heated inserted into the heating furnace. a calculation means for calculating a heat load variation amount of the heating furnace based on the detected heat load state; and a PID adjustment that obtains a predetermined response performance based on the calculated heat load variation amount. A temperature control device for a heating furnace, comprising: arithmetic means for calculating a control gain of the PID controller; and means for changing the control gain of the PID controller to the calculated control gain.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0391815A (en) * 1989-09-05 1991-04-17 Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd Temperature controller
US6738676B2 (en) * 2002-01-25 2004-05-18 Yamatake Corporation Controller having PID selection function

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0391815A (en) * 1989-09-05 1991-04-17 Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd Temperature controller
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