JPS6272016A - プロセス制御装置 - Google Patents

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〕 本発明はプロセス制御装置に関し、特に第１の流体及び
第２の流体を総量に拘わらず所定比率で混合するように
した流体混合装置に適用するものである。

〔背景技術とその問題点〕

従来、この種、流体混合装置として第６図に示す薬品注
入装置がある。

これは原水ＰＷに所定比率の薬品（流体）Ｃ）−１を注
入混合して排出するものであり、原水ＰＷを原水流量計
１を介挿した管路１１を介して混合槽２に供給すると共
に、薬品ＣＨを薬品流員計３及び流量調節弁４を順次介
挿した管路１２を介して混合槽２に供給する。かくして
、混合槽４において混合されて薬品注入水ＷＣＨが排水
される。

混合槽４内の排出口近傍には水質計５が設けられており
、水質計５による検出信号Ｓ５は水質コントローラ６に
与えられる。水質コントローラ６にはまた目標水質信号
ＡＷが与えられ、水質コントローラ６は目標水質信号Ａ
Ｗに対する検出水質信号Ｓ５の偏差を薬品流入流量補正
信号Ｓ６として加算器７に与える。

加算器７は基本となる所定の注入比率を表す注入比率信
号ＲＴＯにこの薬品注入率補正信号Ｓ６を加算して補正
された注入比率信号Ｓ７を得て掛算器８に与える。掛算
器８はこの補正された注入比率信号Ｓ７に原水流量計１
より与えられる原水流量信号Ｓ１を乗算して注入すべき
薬品量信号Ｓ８を得て流量コントローラ９に与える。

流量コントローラ９は薬品流量計３から与えられる薬品
流山信号＄３と注入すべき薬品量信号Ｓ８とに基づきＷ
Ａ節弁４の絞り量を求め弁開閉信号Ｓ９を調節弁４に与
えて薬品流量を注入すべき薬品量にして混合槽４に供給
させる。

従って、この装置によれば、混合槽４において原水ＰＷ
及び薬品ＣＨとを混合し、その際得られた水質と目標水
質との偏差を水質コントローラ６において検出し、この
検水結果に基づき注入すべき薬品量を加算器６及び掛算
器７において求め、この求めた薬品量を流量コントロー
ラ９が調整弁４を調節して混合槽４に供給し、上述した
偏差がなくなるまでこの動作を繰り返して所定水質を達
成しようとしている。

しかしながら、この方法によると、結局、注入される量
は次式 注入される薬品量−補正された注入比率×原水流ｌ　　
　　　・・・・・・・・・（１）により定まるため、以
下に示すような問題点がある。

第１には、例えば水質が目標水質と異なり、薬品を多め
に（注入比率を所定比率より高くすること）注入しなけ
ればならないときにも原水が流れていなければ（原水流
ｆｆ１−０であれば）薬品を注入することができず、混
合槽４内の水質を改善することができない。

また、第２には、原水流量が少なければ注入される薬品
量も少なく、そのため原水流量が少なければ混合槽４内
の水質は少しずつしか補正されていかず、所定比率の水
質に補正するためには原水流量が少なければ少ない稈長
時間を費やしてしまう。すなわち、原水流量が少ない範
囲では制御応答性が悪くなってしまうという欠点があっ
た。

（発明の目的） 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、第１の流
体と第２の流体とを所定比率で混合した混合流体を得る
につき、得られた混合流体の比率が所定比率と異なる場
合でも応答性良く補正することができると共に、一方の
流体が流れていない状態においても混合流体の比率を補
正することのできるプロセス制御装置を提供しようとす
るものである。

〔発明の概要〕

かかる目的を達成すべく本発明においては、第１の流体
ＰＷと第２の流体ＣＨとを所定比率で混合した混合流体
を得るように第１の流体ＰＷに対する第２流体ＣＨの流
量を制御するプロセス制御装置において、第１の流体Ｐ
Ｗの１ａｔｉｉ流量値Ｓ２１に対する第２の流体ＣＨの
積算流量値Ｓ２２の割合を演算し、混合すべき比率３２
０として出力する混合比率演算部２０と、混合流体の検
出された流体の液質Ｓ５と目標となる流体の液質ＡＷの
偏差信号８６０を得、混合すべき比率８２０をこの偏差
信号３６０に応じて補正し、第１の流体ＰＷに対する第
２の流体Ｃｌ−１の流山を決定する流量決定手段（第１
図の実施例の場合、５，６，２４゜２５でなる）とを具
えるようにした。

〔発明の実施例〕

以下、図面について本発明を薬品注入装置に適用した一
実施例を詳述する。

第６図との対応部分に同一符号を付して示す第１図にお
いて、２０は注入率演算部であり、注入率演算部２０は
原水流量計１から到来する原水流量信号Ｓ１を積算する
原水積算器２１と、薬品流量計３から到来する薬品流量
信号Ｓ３を積算する薬品積算器２２と、原水積算器２１
からの原水積算値信号Ｓ２１に対する薬品積算器２２か
らの薬品積算値信号８２２の比率を演算する除算器２３
とを具える。

従って、除算器２３からはこの演算時点から遡った所定
時間（可変する）内に混合槽２に供給された原水ＰＷに
対する薬品ＣＨの比率、すなわち、所定時間における注
入率を表す出力信号３２０が出力され、これが掛算器２
４に与えられる。

ここで、所定時間がある程度長くなると、注入率演算部
２０により演算された注入率は演算時点から所定期間前
に注入された平均的な注入率とほぼ等しく、演算された
注入率を混合すべき注入率とすることにより混合槽２へ
の注入率、ひいては混合槽２の注入率を一定に保持する
方向に働く。

この注入率を表す出力信号８２０は掛算器２４において
原水流量信号Ｓ１と乗算され、掛算器２４は混合槽２の
注入率を過去所定期間と同一にするための薬品量を表わ
す出力信号Ｓ２４を加算器２５に与える。

出力信号Ｓ２４が表わす薬品量を注入するだけでは混合
槽２の注入率が一定に保持するようになされるだけであ
り、目標水質と異なる場合には異なった状態が維持され
る。そこで、加算器２５は、水質コントローラ６から与
えられる目標水質信号ＡＷと検出水質信号Ｓ５との偏差
に応じた補正薬品■信号８６０を出力信号８２４に加算
して注入すべき薬品量を表す出力信号８２５を得て流量
コントローラ９に与える。

流量コントローラ９は出力信号８２５が表す薬品量を達
成するように薬品流量信号Ｓ３に応じて調節弁４の絞り
ｍを制御し、かくして、薬品性５入水の比率が所定値に
なるように制御する。

以上の構成における注入率演算部２０はより詳細には第
２図に示す構成を有する。第２図において、除算器２３
は薬品積算値信号８２２を原水積算値信号８２１で除算
するものである。従って、原水積算値信号８２１が「０
」である初期状態においては動作不能となっている。そ
こで、注入率演算部２０は初期状態においては原水積算
値信号８２１を「０」以外の初期値「ＡＯ」にするよう
にしている。

すなわち、初期時に、閉成される常開接点２６を介して
原水積算器２１に初期値「ＡＯ」を内容とする初期値信
号ＳＡｏを与えるようにしている。

また、これに応じて薬品積算器２２に初期値「ＢＯ」を
セットする構成を有する。初期状態においては注入率演
算部２０からの出力信号８２０を目標となる所定注入率
「α０」にすることが望ましい。そこで、原水積算器２
１に対する初期値信号ＳＡｏに掛算器２７において所定
注入率「αＯ」を内容とする所定注入率信号Ｓα０を乗
算して初期値ｒＢｏＪを内容とする薬品初期値信号８２
７を得、これを常開接点２６と連動して初期時に閉成さ
れる常開接点２８を介して薬品積算器２２に設定するよ
うにした。

また、原水８１算器２１及び薬品積算器２２の積算値は
単調増加の一途をたどり、非常に大きくなると、現時点
における混合槽２の注入率の状態や、混合槽２への注入
率の状態にかならずしも対応しなくなり実用的でなくな
る。そこで、演算時点に近い過去の情報（原水流量、薬
品流ｆｆ１）をより積算値に反映させる構成を有する。

原水積算器２１及び薬品積算器２２はそれぞれ積算上限
値ｒＰＷｉ＋ａｘＪ及びｒｃＨｍａｘＪを表わす積算上
限値信号ｐ　Ｗ　ｗａｘ及びＣＨｗａｘが与えられてお
り、原水積算器２１又は薬品積算器２２の積算値の一方
が第３図のステップＳＰ１又はＳＦ３に示すように積算
上限値ｒＰＷｌｌｌａＸＪまたはｒｃＨＩａＸＪに達す
ると、次のステップＳＰ３に移って連動する一対の常開
接点２９及び３０を閉成してその時点における積算値を
それぞれ除算器３１及び３２を介して、Ｋ分の１（Ｋ＞
１）に変換して各積算器２１及び２２に与え、その積算
値をそれぞれ更新させる。

従って、積算上限値ｒＰＷｉａｘＪ及びｒｃＨｍａＸ」
を適宜選定することにより、注入率演算部２０の出力信
号Ｓ２０が表わす注入率として演算時点部所定期間（可
変するものである）の制御上実用的な平均的注入率を得
ることができ、混合槽２への注入率を一定値にするよう
に働らかせることができる。

次に、第１図及び第２図に示す構成を有する実施例の動
作を説明する。

原水流量信号＄１及び薬品流量信号Ｓ２はそれぞれ各積
算器２１及び２２で積算されて行き、その比が除算器２
３で演算されて演算時点前所定時間の注入率を表す出力
信号Ｓ２０が創出される。

この出力信号３２０は掛算器２４において原水流量信号
Ｓ１と乗算されて演算時点前所定時間の供給薬品におけ
る注入率を維持するための薬品量が演算されて加算器２
５に与えられる。

ここにおいて、検出水質が目標水質と一致していると、
水質コントローラ６から、加算器２５に「０」を内容と
する補正薬品量信号Ｓ６０が与えられ、これにより、過
去所定時間の注入率を維持するための薬品量が流量コン
トローラ９の制御下で混合槽２に供給され、注入率の安
定状態が維持される。

これに対して、検出水質が目標水質と一致していないと
、水質コントローラ６から検出水質を目標水質に近づけ
る補正薬品量信号８６０が加算器２５に与えられ、過去
所定時間の注入率を維持する薬品ｌに加えられ、流量コ
ントローラ９によりその薬品量が混合槽２に与えられる
。

補正薬品量信号８６９に基づき供給される薬品量が変動
すると、それに応じて注入率演算部２０からの出力信号
３２０が表す過去所定時間の注入率も変動し、補正薬品
同信号８６０と共に検出水質を目標水質に近づけるよう
に作用する。すなわち、混合槽２の水質は注入率演算部
２０の出力信号８２０が変動して行くことにより補正さ
れ、また水質コントローラ６の出力信号３６０により補
正され、これが相乗的に働（。

従って、この実施例によれば、制御応答性は従来装置に
比べて格段的に早くなる。

また、この実施例によれば、注入される薬品量は次式、 注入される薬品ｍ −注入率（８２０）Ｘ原水流ｆｆ１（Ｓｌ）十補正薬品
量（５６０）　　　　　　・・・・・・（２）により表
わすことができ、この（２）式より明らかなように原水
流量が流れていない（０）場合にも混合槽２の水質を補
正することができる。

さらにまた、この実施例によれば、注入率演算部２０を
積算器２１及び２２を含んで構成したので、安定状態か
ら制御すべき状態に移ったとしても過去の履歴が影響し
、過度に応答するようなことを防ぐことができる。

また、注入率演算部２０を設けているので、単に水質コ
ントローラ５で求めた補正薬品量による補正に比べ、原
水流量に応じた適切な補正をすることができる。

第４図は本発明の他の実施例を示すもので、薬品積算器
２２は加算器２５からの注入すべき薬品量を表す出力信
号Ｓ２５を積算するようになされている。注入すべき薬
品量に応じて流量コントローラ９が薬品ＣＨを供給して
いるので、薬品流量計３からの出力信号Ｓ３と出力信号
８２５はほぼ等しい。従ってこのようにしても上述と同
様の効果を得ることができる。特に、薬品流量計３、調
節弁４、流量コントローラ９が１ユニツトで構成され、
出力信４Ｓ３が外部に取り出せない場合に適用して好適
である。

第５図は本発明のさらに他の実施例を示すもので、原水
流量信号Ｓ１を関数発生器３３を介して変換して掛算器
３４に与え、掛算器３４において水質コントローラ６か
らの補正薬品量信号８６０に乗算してその乗算出力５６
０Ａを加算器２５に与えるようにしている。第１図の構
成の場合、補正薬品量信号８６０は原水流量に無関係に
形成される。従って、原水流量が大きくなれば、なる程
、補正注入率は低くなり、補正速度が遅くなる。そこで
、原水流量を例えば指数関数的に変換する関数発生器３
３を用いて原水流量が大きくなるに従って補正薬品量を
増大させ、補正速度が遅延することを防止するようにし
た。

なお、上述の実施例においては、掛算器２４からの出力
信号３２４と水質コントローラ６からの出力信号８６０
　（又は５６０ａ　）を加算して注入すべき薬品ｍを求
めたが、これらを乗算して注入すべき薬品量を求めても
良い。この場合、水質コントローラ６からの出力信号８
６０　（又は８６０ａ）は検出水質が目標水質に一致し
ているとき、出力信＠Ｓ２４を掛算器がそのまま通すよ
うな値をとるように選定される。

また、注入率演算部２０は第２図に示す構成のものの他
、以下に示すものであってもよい。

先ず、初期時の設定については、第１に、掛算器２７を
設けずに、薬品積算値の初期値ｒＢｏ　Ｊを外部から常
開接点２８を介して薬品積算器２２に直接与えるもので
も良く、また、第２に、異なる目標注入率に応じられる
汎用性ある装置にするため、掛算器２７の前段に目標水
質に対応した目標注入率を出力する可変設定器を設ける
ものでも良く、このようにしても上述と同様の効果を得
ることができる。

大きくなった積算値の更新については、設定した所定時
間毎に原水積算値及び薬品積算値をに分の１（Ｋ＞１）
に更新するようにしても良く、このようにすると注入率
演算部２０からは過去の所定期間の平均注入率が出力さ
れる。また、原水積算器２１の更新値を一定値ＡＯにす
ると共に、薬品積算器２２の更新値を一定値ＡＯに除算
器２３からの注入率を乗算した値にしても良い。

なお、上述においては本発明を薬品注入装置に適用した
場合を示したが、本発明はこれに限らず、第１の流体と
第２の流体を所定比率で混合する流体混合装置に広く適
用することができる。例えば、２つのガスを所定比率で
混合し、一定のカロリー値を得るように制御するガスの
カロリー制御Ｉ装置に本発明を適用することができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、第１の流体の積算流り値
と第２の積算流量値とから混合すべき比率を求めると共
に、この混合すべき比率を検出された混合流体の流体質
と目標混合流体との流体質の違いにより補正し、一方の
流体に対する他方の流体の注入量を制御するようにした
ので、注入混合される一方の流体の流量がＯのときにも
混合流体の比率を補正できると共に、一方の流体の流量
に応じて補正することのできるプロセス制御装置を容易
に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプロセス制ｍ装置の一実施例を示
すブロック図、第２図はその注入率演算部の詳細構成を
示すブロック図、第３図は注入率演算部における積算器
のリセット動作手順を示すフローチャート、第４図は本
発明の他の実施例を示すブロック図、第５図は本発明の
さらに他の実施例を示すブロック図、第６図は従来装置
を示すブロック図である。 １・・・原水流量計　　　　２・・・混合槽３・・・薬
品流最計　　　　４・・・調節弁５・・・水質計　　　
　　　６・・・水質コントローラ９・・・流量コントロ
ーラ　２０・・・注入率演算部２１・・・原水積算器　
　　２２・・・薬品積算器２３・・・除算器　　　　　
２４・・・掛算器２５・・・加算器　　　　　ＰＷ・・
・原水ＣＨ・・・薬品

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１の流体と第２の流体とを所定比率で混合した混合流
   体を得るように上記第１の流体に対する上記第２の流体
   の流量を制御するプロセス制御装置において、 上記第１の流体の積算流量値に対する上記第２の流体の
   積算流量値の割合を演算し、混合すべき比率として出力
   する混合比率演算部と、 上記混合流体の検出された流体の液質と目標となる流体
   の液質の偏差信号を得、上記混合すべき比率を当該偏差
   信号に応じて補正し、上記第１の流体に対する上記第２
   の流体の流量を決定する流量決定手段とを具えたことを
   特徴とするプロセス制御装置。