JPS63140301A - 電動操作端制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、パルス幅出力形コントローラを用いてモー
タを駆動源とする操作端を制御する制御装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

電動操作端による制御は、 １）モータにより、大きな駆動力を必要とする操作端も
容易に制御出来る。

２）自動／手動の切換が本質的にバランスレス、バンプ
レスである。

などの特徴を有しているため、プロセス制御用操作端と
して広く採用されている。

第３図は電動操作端制御装置の従来例を示す構成図であ
る。同図において、１は偏差演算器、２７は電動操作端
である。また、ＰＶはプロセス実際直、Ｓ■は制御装置
（コントローラ）の外部からリモート設定されるプロセ
ス目標直（設定値）で、この設定値は必要に応じて設定
され、その値は次の設定値が設定されるまで保持される
。さらに、この設定値は電動操作端７の急激な操作を避
けるため、前回設定値との設定値差（ＳＶ修正呟）が一
定直以上とならないように制限するものとする。

これは、外部から設定されるプロセス設定置に対し、そ
の実際直を一致させるように電動操作端７を制御するも
ので、ＰＩＤ演算器６は偏差演算器１を介して得られる
実際値Ｐ■と設定値Ｓ■との偏差にもとづきＰＩＤ調節
演算を行い、所定の操作量を出力する。この出力はリミ
ッタ４にて制限された後、変換器５にてそれと対応する
パルス幅信号に変換され、コンタクタ６を介して電動操
作端７を操作する。なお、不感帯演算器２は、プロセス
実際値と設定値との偏差についてその不感帯幅を演算す
る。

とへで、電動操作端を制御するときに最も注意すべきこ
とは、操作端の開閉頻度に制限を設けることであり、モ
ータの保証限界呟を越えた頻繁な起動、停止によりモー
タを焼損させないことである。そこで、第３図の如き制
御装置ではＰＩＤ調節器の積分時間、比例帯および不感
帯演算器の不感帯幅を適宜調整するようにしてい゛る。

その−例を第４図に示す。

これは、電動操作端開度Ｍとパルス出力Ｐ１〜Ｐ５との
関係を示しており、最初のパルスＰ１が比例帯Ｐと入力
偏差（制御偏差）　Ｘｗで決定され、繰返しパルスＰ２
〜Ｐ５の幅ｔ　′とパルス間隔Ｔｙ′が積分時間Ｔ１で
決定されることを表わしている。

なお、数式にて表現すれば次のようになる。

以上のことから、従来装置で開閉操作頻度を少なくする
には、比例帯Ｐを最適呟に調整しっ〜、積分時間Ｔ１を
開閉操作頻度の制限に応じて大きくとらなければならな
いことがわかる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

定値制御でおれば、偏差が生じるのがプロセス値の変動
時のみであるため、比例帯と積分時間の調整やプロセス
信号側にフィルタをかけることにより、ある程度制御性
と操作端開閉操作頻度の制限とを両立させることができ
るが、外部で設定値Ｓ■を決定する場合は次の如き問題
が生じる。

イ）ＰＩＤ制御動作の感度を鈍らす（積分時間を大きく
する）と、外部からの定期的な設定値指令に対し追従性
が悪化するため、外部指令値に基づく精度の高い制御が
困難となる。

口）ＰＩＤ制御動作の感度を高める（積分時間を制御系
がハンチングを起さない程度にまで、可能外限り小さく
する）と、設定値指令に対する追従性は良くなるが、プ
ロセスの変動に対して操作端の起動停止頻度が増え、モ
ータを焼損するおそれがある。

す外わち、従来方式では外部からの設定値に対する追従
性と、操作端の開閉操作頻度の抑制とを両立させるのが
困難であると云う問題がおる。

したがって、この発明は電動操作端の開閉繰返し操作頻
度の制限値を満足し、しかも外部からの指令直に敏速に
追従し得る制御装置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〕

プ四セス実際値とその目標値との偏差に応じた所定の信
号を出力する関数発生器と、ＰＩＤ演算器出力と関数発
生器出力のいずれか一方を選択する切換手段と、プロセ
ス目標値が変更される毎にその前後の所定時□間だ番チ
切換手段を関数発生器側に切り換える切換制御手段とを
設ける。

〔作用〕

設定値指令を実際値との偏差に応じたパルス幅に変換し
て外部からの指令直に敏速に追従するようにした制御ル
ープと、積分時間と不感帯の設定により制御動作を鈍ら
せた通常のＰＩＤ制御とを切り換えることにより、プロ
セスの変動に対する電動操作端の開閉操作頻度の抑制と
目標値への良好かつ敏速な制御とを両立させる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の実施例を示す構成図でおる。

これは火力発電プラントにおけるタービン入口蒸気流量
を電動操作端にて制御する例であり、したがってプロセ
ス値はタービン入口蒸気流量と云うことになる。

同図からも明らかなように、この実施例は減算器８、関
数発生器９、切換器１０および切換制御回路１１を設け
た点が特徴であり、その他は第３図と同様である。

以下、第２図も参照してその動作を説明する。

いま、第２図（イ）の如くタービン入口蒸気流量設定置
Ｓ■が設定されると、減算器８により現状プロセス籠Ｐ
Ｖとの差、すなわち偏差が演算され、関数発生器９によ
り偏差に応じたパルス幅が決定される。切換器１０は、
通常はＰＩＤ制御ループ側を選択しており、設定値が設
定される前後の数秒間は関数発生器９の出力側に切り換
わるが、この切換判断を実施しているのが切換制御回路
１１でおる。切換制御回路１１は設定値Ｓ■の設定時に
同時に設定される、第２図（ロ）の如き設定変更指令Ｓ
■′により、設定変更指令受信時からＴＡ秒後迄と、次
回設定変更指令が送られて来る時刻のＴＦ秒前以降の、
合計’ｒＡ＋　’ｒｒ、秒の間、切換器１０を関数発生
器９の出力信号側に切り換える。

すなわち、設定値が設定されると即座に、減算器８によ
って演算された偏差が関数発生器９によりパルス幅決定
され、切換器１０．パルス幅変換器５、コンタクタ６を
経由して第２図（ハ）に示すパルスＰ１により電動操作
端７を操作する。所定時間後には、切換器１０がＰＩＤ
側に切り換わり偏差演算器１．不感帯２．ＰＩＤ演算器
３．出力リミッタ４．切換器１０を用いた通常のＰＩＤ
制御に移行する。ただし、とのＰＩＤ制御ループは不感
帯演算器２および積分時間の設定等により、操作端の開
閉操作頻度を抑制するようになっていることは前述のと
おりである。その後、再び設定値が設定される数秒前に
なると、切換器１０は関数発生器９の出力側に切り換わ
り、設定値が設定されるのを待つ。

こうして、タービン入口蒸気流量は第２図（ニ）の如く
制御される。

〔発明の効果〕

この発明によれば、コントローラ外部より設定値を設定
した場合、即座にその偏差に応じたパルス幅出力により
電動操作端を先行操作し、その後にプロセスの変動に対
応するように操作端の開閉操作頻度に制限を設けたＰＩ
Ｄ制御に移行させるため、目標値への良好かつ敏速な制
御と、電動操作端の開閉操作頻度の制限という相反する
２つの要求を両立させる事が出来る。

なお、この発明はコントローラ外部または内部でプロセ
スの目標値を演算し、その演算結果を必要に応じてコン
トローラに設定し電動操作端を操作する制御ループに広
く採用する事が出来、これにより操作端のモータを焼損
させずに良好な制御性を実現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す構成図、第２図はその
動作を説明するためのタイムチャート、第３図は電動操
作端制御装置の従来例を示す構成図、第４図はその動作
を説明するための説明図である。 符号説明 １・・・・・・偏差演算器、２・・・・・・不感帯演算
器、３・・・作端、８・・・・・・減算器、９・・・・
・・関数発生器、１０・・・・・・切換器、１１・・・
・・・切換制御回路、ＳＶ・・・・・・設定値、Ｐ■・
・・・・・実際値。 代理人　弁理士　並　木　昭　夫 代理人　弁理士　松　崎　　　　清 −１０−＼。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 モータを駆動源とする電動操作端のプロセス実際値を適
   宜変更される目標値に一致させるべく所定の調節演算を
   行うＰＩＤ演算器と、該演算器出力をパルス幅信号に変
   換して前記電動操作端に与える変換器とを備え、前記Ｐ
   ＩＤ演算器の主として積分時間を大きく設定することに
   より、電動操作端の開閉操作頻度を所定値以上とならな
   いように制御する電動操作端制御装置において、 前記プロセス実際値とその目標値との偏差に応じた所定
   の信号を出力する関数発生器と、 前記ＰＩＤ演算器出力と該関数発生器出力のいずれか一
   方を選択して前記変換器に与える切換手段と、 プロセス目標値が変更される毎にその前後の所定時間だ
   け該切換手段を関数発生器側に切り換える切換制御手段
   と、 を設けてなることを特徴とする電動操作端制御装置。