JPS628209A - 比率制御装置 - 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１ 本発明は、浄水場などで行なわれる薬品の比例注入制御
や燃料ガスのカロリーコントロールを行なうためのガス
比例混合制御などに適用され、ある変数Ｘに比例して他
の変数Ｙを制御して加え、目標の値Ｚを得るようにした
比率制御装置に関する。

［発明の技術的背ｑとその岡題点］ 従来の薬品注入制御システムは薬品注入流量＝注入率Ｘ
原水流量の関係式に基き、例えば、第２図に示す如く、
原水流量計１０から得る原水流“分を薬注制御装置１１
内の！ｉ）算器１２により注入率と乗じ、これにより目
標薬品注入１Ｍを求めておぎ、流出コントローラ１４で
薬品流量計１６から得る薬品注入流聞が前記目標薬品注
入流量と等しくなるように調節弁１８を操作して増減し
混合槽２０に加えるようにしている。

ところで、混合槽２０の水質と予め設定された目標水質
のずれを修正するため、従来から薬注制御装置１１内に
水質コントロー、う２２を設置し、水質計２４で得た薬
品注入後の水質と目標水質の偏差から注入率補正量を求
め、これを予め設定された基本注入率に加算器２６で加
算するなとして、目標水質と薬品注入後の水質の偏差が
なくなるまで前記注入率を増減補正する方法が採られて
いる。

しかしながら、斯かる従来技術では、原水流量の変動に
伴なって次のような問題が生じていた。

即ち、混合槽に既に流入流の混合水の水質と目標水質の
偏差を無くすためには、不足率×混合槽の容積に相当す
る扮の薬品を余分に注入しなければならないが、同じ量
の薬品を注入するのに原水流量が小さいとこれに比例す
る薬品注入流量も小さくなってしまい長時間型する。

換言すると、薬品注入後の水質を目標水質に保つための
制御応答速度が原水流量の大きさに左右され、原水流」
が小さいと応答が非常に遅くなり、偏差が長く続くこと
を表わす。

とくに、原水流量が零になると永久に偏差が残ってしま
う。

また、混合４ｆｇ２０に既流入分を目標水質にすること
とは別に、その後の原水流入力に対して薬品εｒ大入後
水質が目標水質となるように注入率の最適化を図る補正
動作も必要であるが、原水流Ｅが小さいと制御応答が遅
いため、本来的に注入率を最適値に収束さけるのに１１
へ間が掛かること、及び、薬品注入後の混合槽の水質と
目標水質とに偏差がある間は、その時点の流入原水に対
する最適注入率（ぞの時の原水流入力に対し目標水質と
することができる注入率）に対し、混合槽に流入部分を
補正する分だけ注入率を更に増加又は減少していなｌプ
ればならないという不合理があることから、最適注入率
を迅速に得ることが困難であった。従って原水の新たな
流入部分に対しての注入率が長時間最適注入率からずれ
るため、注入後の水質と目標水質との新たな偏差要因と
なってしまう一不都合があり制御特性が悪いという問題
があった。

１発明の目的］ 本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたものであり
、一次側原料と二次側原料の混合後の比率と目標比率と
の間に偏差があるとき一次側原料の大ぎさに関係なく二
次側原料の供給を行なう要素を追加し、一次側原料の供
給量が零であっても混合後の比率品質の制御が可能で制
御応答性の改善を図ることができる比率制御装置を得る
ことを目的とする。

［発明の概要］ 本発明に係る比率制御装置では１、一次側原料と二次側
原料の混合後の混合比率を検出する手段と、この混合比
率と目標比率の偏差から二次側原料供給口補正量を求め
る手段と、この二次側原料供給母補正伍をｍ算し比率補
正量を求める手段と、予め設定された基本比率を前記比
率補正量によって補正し補正比率を求め、この補正比率
に一次側原料の供給量を乗じ、更に前記二次側原料供給
量補正量を加算して二次側原料の目標供給量を求める手
段と、この目標供給量を受けて二次側原料の供給制御を
行なう手段とを備えている。

［発明の実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１実施例に基づいて説明す
る。

第１図は本発明に係る薬品注入システムを示すブロック
図である。図において、原水が原水流量計３０を介して
、薬品が薬品流量計３２、調節弁３４を介して混合槽３
６に供給されるようになっている。

混合ＷＩ３７の出口側には薬品注入後の水質を測定する
水質計３８が備えられている。

原水流量計３０．薬品流量計３２．水質計３８は薬注制
御装置４０の入力側に接続され、調節弁３４は薬注制御
装置４０の出力側に接続されている。

薬注制御！ｉＩｃ置４０は、基本的には原水流量に比例
して薬品の供給制御を行なうものであるが、薬品注入後
の混合槽３６の水質が目標水質を維持するようにするた
め注入率を可変する他、原水流量とは無関係に薬品供給
量（流量）を可変制御できるようになっている。

この薬注制御装置４０は、水質計３８から検出データと
して１ｑる薬品注入後の水質と予め設定された目標水質
の偏差をとり、サンプルＰ動作などで薬品注入流出補正
はを求める水質コントローラ４４と、この薬品注入流１
を入力して積算し注入率補正量を求める注入率補正量演
算部４２と、予め設定された基本注入率、前記注入率補
正量及び薬品注入流聞補正聞、原水流量計３０から検出
データとして得る原水流量から目標薬品注入流量を求め
る目標注入流量調整部４６と、薬品流出計３２より検出
データとして得る薬品流量が前記目標薬品流量と一致す
るように調節弁３４を制御する流量コントローラ４７と
から構成されている。

混合槽３６の水質と目標水質にずれが生じてくる場合、
原水に対°する薬品注入率が不適当であると考えられる
。前記注入率補正演算部４２は、薬品注入率を補正させ
て今後流入する原水に対して最適の注入率で薬品注入を
行なわしめる機能を有している。

この注入率補正演算部４２は積算器４１と換算器４３と
から構成されており、この内、積算器４１は水質コント
ローラ４４が出力する薬品注入流出補正聞を積算して混
合槽３６の水質を目標水質に修正するに要した補正薬品
注入♀を求める。この槓口器４１はリヒット機能も右す
る。

換算器４３は補正のために増減された薬品の総量に成る
定数Ｋを掛は混合槽３６の容積などに鑑みていくらの注
入率に当るか演算し注入率補正量として出力する。

一方、前記第２水質コントローラ４４は、混合槽３６に
既に流入した原水と薬品との混合水を目標水質にするた
め原水比例分とは別に薬品注入流量の追加を行わしめる
機能を有している。

目標注入流量調整部４６は、予め設定された基本注入率
に注入率補正量演算部４２から送られる注入率補正量を
加尊し補正注入率を計算する加算器４８と、この補正注
入率に原水流ａ計３０から検出データとして得る原水流
量を掛けて薬品注入流量＝補正比率×原水流母の計算式
より薬品注入流量の原水比例分を計算する掛算器５０と
、この原水比例薬品注入流口に水質コントローラ４４か
ら送られる薬品注入流量補正量を加え目標薬品注入流針
をＪＩ算する加算器５２とから成る。

流ｍｌコントローラ４７は目標薬品注入流針に従い、薬
品流伍計３２から得る薬品流量との偏差を求め、偏差を
なくす方向に調節弁３４の開度を操作し、薬品流量の制
御を行なう機能を有している。

次に上記実施例の作用につき説明する。ここでは、水質
コントローラ４４はＰ動作を行なうものとする。

まず、原水に対しある注入率で薬品が注入されており、
混合槽２ｏが目標水質を保持している定常状態の場合、
水質計３８の検出値と目標水質の間に偏差がないため水
質コントローラ４４はＰ動作上出力が零となっている。

このため混合槽２０への既流入分の原水と薬品との混合
水に薬品が追加されることはない。

また、水質コントローラ４４の出力が零なので、注入率
補正量演算部４２は積算動作上ある一定の注入率補正ｆ
ｆ１Ｐｏを出力しており（このとき積算器４１の積算値
をΣ０とする）、これが目標薬品注入流量調整部４６の
加算器４８で基本注入率と加算されて最適注入率として
の補正注入率が求められている。但し、原水に基本注入
率で薬品を注入している状態で目標水質が得られている
場合は注入率補正量は零である。

そして、Ｉ！）算器５０でこの最適注入率に原水流量が
乗じられてその時の原水流入流量に対する薬品注入流帛
が求められ、薬品注入流量補正弁が零なのでそのまま目
標薬品注入流量として原品コン１−ローラ４７に出力さ
れる。

流量コントローラ４７は薬品流量が前記目標薬品注入流
針となるように調節弁１８を制御する。

これにより、その後流入する原水に対し最適注入率で薬
品が注入される。原水流量が変化してもそれに比例し−
て薬品流量が変化するので混合槽３６内の混合水質は目
標水質を維持する。

この状態から何らかの原因で水質計３８の検出　　　　
４水質が目標水質からずれた場合、水質コントローラ４
４は検出水質と目標水質の偏差に基づきＰ動作を行ない
偏差に対応した薬品注入流出補正債を求めて薬品注入流
量調整部４６へ出力する。

薬品注入流出補正伝は加算器５２で原水流伍比例薬品注
入流伝に加算されて目標薬品注入流ｍとして流ｒコント
ローラ４７に出力され薬品流ｍが制御される。但し、目
標薬品注入流量が負のときは零として扱われる。

このように水質コントローラ４４により、原水流出の大
きさとは関係なく水質偏差に対応して薬品流量の補正が
行なわれ混合ｌ！３６に既流入分の混合水の水質補正が
なされるので、水質制御の応答性が原水流量に影響され
ず原水流ｍが小さい場合でも速やかに補正が行なわれる
。原水流量が零になっても薬品注入流団補正回が正の場
合は既流入分の混合水は成る時間内に確実に目標水質と
される。

一方、水質コントローラ４４から出力される薬品注入流
量補正量は注入率補正量演算部４２の積算器４のへ出力
される。積算器４１はそれまでの積算値に更に薬品注入
流量補正量を積算していく。

これにより、混合槽３６に既流入分の水質を目標水質ま
で増減修正するのに要した補正薬品注入総量が求められ
る。

この積算器４１の積算値は換算器４３へ送られ注入率に
換ｎしていくらになるか演算され注入率補正量として出
力される。これによって何らかの原因で最適値からずれ
た注入率が最適化の方向へ修正されることになる。原水
流量が小さくても水質コントローラ４４の薬品注入流量
補正量出力で混合ＷＪ３６に既流入分の混合水の水質と
目標水質の偏差が迅速に修正されていくので注入率の最
適化も速やかになされる。

注入率補正量演算部４２の出力値は注入率補正量として
目標注入流量調整部４６の加算器４８に送られた基本注
入率と加算され補正注入率が求められる。そして、掛算
器５０で補正注入率に原水流量が掛は合わされて原水流
量に比例弁の薬品注入流量が求められる。

この原水流出比例薬品注入流出は加口器５２で前記水質
コントローラ４４の出力する薬品注入流量補正量に足し
合わされて流量コントローラ４７に目標値として出力さ
れ薬品流量が制御される。

混合槽３６に既流入分の水質信前記薬品注入流ｍ補正゛
出によって速やかに目標水質に修正されていくが、これ
に伴って迅速に最適化されていく注入率でその後の流入
原水に対し薬品を注入することができ、新たな流入部分
についても速やかに目標水質となっていく。従って、混
合１３６に既流入分の水質に対する偏差修正動作をほと
んど妨げることがなく、制御応答が早くなる。

このようにして混合槽３６の水質が目標水質に近づくと
加算器４８が出力する補正注入率も最適値に近づいて行
き、目標水質が得られたところで最適注入率となる。

その後は、目標水質となっている混合水Ｉａ３６に、あ
るｍの原水が流入するとそれに比例して最適注入率によ
り薬品も注入されるので混合槽３６の水質は目標水質を
維持する。

ここで、第１図中の注入率補正量演算部を取外して、水
質コントローラに積分動作を持たせるようにしても混合
槽を目標水質にする制御は行なわれるが、ある原水流量
にて補正動作が完了している状態から原水流量の値が変
化した場合、混合槽の水質が変化してしまうので補正薬
品注入流量を変更する必要が生じ制御Ｉｌ動作に影響が
現われる。

それに対し、本実施例では注入率補正量演算部の出力で
注入率が最適化されていれば、原水流量が変化しても混
合槽の水質は変わらず制御動作に影響はない。

なお、水質コントローラ４４は、目標水質と検出水質の
偏差があるとき一定値の薬品注入流口補正量を出力した
り、或いは偏差に二乗比例する薬品注入流母補正聞を出
力するようにしてもよい。

また、第３図に示すように、薬注制御装置６０　　内の
注入率補正量演算部４２と加算器４８との間に制限ＰＪ
５４をＲ４設し、注入率補正１７４に上下限の１１１限
を設けて水質計３８の異常時などにおいて必要以上に注
入率が補正されないようにし制御の安定化を図るように
してもよい。

更に、第１図における基本注入率と注入率補正量を加算
するための加、算器を掛算器に置き替えて補正注入率を
求めるようにしてもよい。この場合、第１水質コントロ
ーラは注入率を補正する必要・がないとき１を出力する
よう作動せしめればよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば混合後の混合比率と
目標比率との間に偏差が生じた場合、一次側原料の供給
ｍの大きさに関係なく二次側原料を供給するようにした
ので、一次側原料の供給量が少ないときでも迅速に目標
比率への修正を行なうことができ、また、これから混合
する一次側原料と二次側原料の比率補正を簡単な構成で
行なうことができ、かつ、混合流原料に対する比率補正
に平行して行なえるので制御応答性が良好となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る薬品比例注入装置を示
す概略構成図、第２図は従来の薬品比例注入装置を示す
概略構成図、第３図は本発明の他の実施例に係る薬品比
例注入装置を示す概略構成図である。 ３０・・・原水流舟計　　　　３２・・・薬品流量計３
６・・・混合槽　　　　　　３８・・・水質計４０．６
０・・・薬品制御装置 ４２・・・注入率補正凪演算部 ４４・・・水質コントローラ ４６・・・目標注入流示調整部 ４７・・・流量コントローラ ｊ。 第１図 策”２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一次側原料の供給量を検出し、この一次側原料の供給量
   に比例して二次側原料の供給量を制御する比率制御装置
   において、一次側原料と二次側原料の混合後の混合比率
   を検出する手段と、この混合比率と目標比率の偏差から
   二次側原料供給量補正量を求める手段と、この二次側原
   料供給量補正量を積算し比率補正量を求める手段と、予
   め設定された基本比率を前記比率補正量によつて補正し
   補正比率を求め、この補正比率に一次側原料の供給量を
   乗じ、更に前記二次側原料供給量補正量を加算して二次
   側原料の目標供給量を求める手段と、この目標供給量を
   受けて二次側原料の供給制御を行なう手段とを備えたこ
   とを特徴とする比率制御装置。