JPS63217404A - プログラムコントロ−ラ - 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、電気炉等の温度制御を行うプログラムコン
トローラに関するものであり、とくにプログラミング操
作を簡！（１にすることを意図したものである。

〈従来技術〉 ブ１」ダラムコントローラは温度、圧力などのプロセス
吊を所定のパターンで制御するものであり、電気炉等の
ｆｆ、ＩＪ　ｔｉｌｌに広く用いられている。このよう
なプログラムコントローラの構成を１３図に示す。

第３図において、プロセス聞を表わすプロセス信号は入
力部１に入力され、デジタル信号に変換される。この入
力部１の出力は制御演鋒部２に入力される。、、３はプ
ログラムファイルであり、複数のプログラムセグメント
で構成されたプログラムが格納されている。４はプログ
ラムセレクタであり、入力されるプログラム番号に従っ
て７０グラムフアイル３内に格納された、対応するプロ
グラムのプログラムセグメントを順に読みだす。またプ
ログラムセレクタ４には始ｖＪ／停止信号がへカされ、
プログラムのスタート／ストップが制御される。

プログラムセレクタ４が読みだしたプログラムセグメン
トに格納されている目標設定値ＴＳＶおよび所要時間Ｔ
ＩＭＥは設定値発生部５に入力される。目標設定値ＴＳ
Ｖはそのプログラムセグメントの最後における設定値を
表わし、設定値発生部５はプログラムセグメントの最初
における設定値Ｓｖをそのプログラムセグメントの所要
時間ＴＩＭＥ時間かけて目標設定値ＴＳＶまで変化させ
る。

プログラムセグメントに格納されているコントロールパ
ラメータは制御演算部２に入力される。制御演算部２は
これらプロセス量、設定値Ｓｖ１コ　−ントロールパラ
メータからＰＩＤ演算等により操作ＪｆｉＭＶｅｉ１ｍ
算して出力部６に出力する。出力部６はこの操作＠Ｍｖ
をアナログ信号やオン／オフ信号に変換して出力する。

第４図にプログラムの構成を示す。プログラムは複数の
プログラムセグメント１〜５から構成され、各プログラ
ムセグメントにはそのセグメントの目標設定値ＴＳＶ、
そのセグメントの所要時間ＴＩＭＥ１出力である操作量
の上限および下限を表わすＭＶＨ，ＭＶＬ、比例帯定数
Ｐ　ａ　ｓ積分定数１ｔ１微分定数Ｄｉが格納されてい
る。これらのセグメントはプログラムセレクタ４により
順に読みだされ、目標設定値ＴＳＶ、所要時間ＴＩＭＥ
は設定値発生部５に、上限Ｍ　Ｖ　ｌ−１、下限ＭＶＬ
、比例帯定数Ｐａ、積分定数Ｉｔ、微分定数Ｄｔは制御
演算部２に入力される。ＭＶＨｌＭＶＬ、Ｐａ１　［ｒ
、Ｄｔはコントロールパラメータと呼ばれる。また、操
作量の上限ＭＶＨは電気炉のヒータの抵抗値の温度変化
を考慮して投入電力の上限値を安全な範囲に制限するた
めに用いる。このプログラムは、 ０８分間で４５０℃に昇温する。

０８分間で７００℃に昇温する。

０６分間で８００℃に昇温する。

０２４分間で９００℃に昇温する。

０９９時間９００℃を維持する。

ことを表わす。

各プログラムセグメントにおける瞬時的な設定値Ｓｖは
目標設定値ＴＳＶと所要時間ＴＩＭＥとから設定値発生
部５によって演算されるが、プログラムの初期における
設定値Ｓｖの演算方法は２種類ある。この演算方法を第
５図に示ず。第５図（Ａ）はゼロスタートと呼ばれる方
法であり、スタート時のプロセス！１１（温度）にかか
わらず設定値をゼロからスタートさせる方法である。ま
た（Ｂ）はＰＶスタートと呼ばれる方法であり、スター
ト時にプロセス量がゼロより高いとプロセス量の値から
設定値をスタートさゼるものである。

これらの設定値演暉方法はプロセスの種類等により、適
宜選択される。

電気炉などの制御では、ｍ度の立上がりを早くし、かつ
オーバーシュートを小さくすることが求められる。第６
図に設定値ＳＶの立上がりを変化さ仕たときにプロセス
ｆｆ１ＰＶがどのように追従するかを示で。第６図（Ａ
＞では設定値Ｓｖが３０分弱で、（Ｂ）は２時間で、（
Ｃ）は４時間弱で０℃から９００℃まで立上がる例を示
す。この図かうわかるように、（Ａ）では３００℃、（
Ｂ）では１５０℃、（Ｃ）では３０℃程度のオーバー々 シュートが発生する。すなわち、オーバーシュートを小
さくするためには設定値の立上がりを小さくしなければ
ならず、立上がりを早くすることと、オーバーシュート
を小さくすることは相反する条件になる。そのため、第
７図に示すようなプログラミングを行う。第７図の例は
立ち上がりの部分を４つのブ［１グラムセグメントに分
割し、各々のヒゲメン１−で立上がりを変化させるよう
にしたものである。寸なわら、最初のセグメントでは立
上がりを早クシ、後ろのセグメント程立上がりを遅くす
るようにプログラムする。この様にすると立上がりを早
くし、かつオーバーシュートを小さくすることができる
。

〈発明が解決すべき問題点〉 しかしながら、この様なプログラムコントローラには次
のような問題点がある。第７図に示したように、立上が
りを早くし、かつＡ−バーシュートを小さくするために
は立上がりの部分を複数のプログラムセグメントに分割
してプログラムしなければならない。設定値に対する追
従制を良くするにはセグメント毎にコントロールパラメ
ータを変えなければならないから、全てのプログラムセ
グメントで目標設定値ＴＳＶ、所要時間−ｒ　Ｉ　Ｍ　
Ｅはちとより、コントロールパラメータである操作量１
の上限ＭＶＩ−１、下限ＭＶＬ、比例帯定数Ｐ８、積分
定数１ｔ、微分定＠Ｄｔのすべてを設定しなければなら
ない。これらの設定は通常マニュアルで行うために面倒
であり、また時間がかかるという欠点があった。また、
誤設定すると予定した制御ができなくなる。とくに、操
作量の上限ＭＶＨ”−を高く誤設定すると、ヒータの損
傷を招く恐れがある。

〈発明の目的〉 この発明の目的は、コントロールパラメータの選定を自
動化することにより、プログラムの設定を容易にできる
プログラムコントローラを提供することにある。

く問題点を解決するための手段〉 前記問題点を解決するために、本発明では目標設定値と
所要時間等が保持された複数のプログラムセグメントｈ
日うなるプログラムによってその制御パターンが決定さ
れ、このプログラムセグメントに格納されたデータおよ
びプロセス間から操作量を演鋒して出力するプログラム
コントローラにおいて、前記プログラムセグメントに格
納された目標設定値のよってコントロールパラメータが
格納された複数のコントロールパラメータセグメントの
うちの１つを選択するようにしたものである。

〈実施例〉 第１図に本発明に係るプログラムコントローラの一実施
例を示す。なお、第３図と同じ要素には同一符号を付し
、説明を省略する。第１図において、１０はコントロー
ルパラメータファイルであり、操作量の上限Ｍ　Ｖ　１
１、下限ＭＶＬ、比例帯定数Ｐ　Ｂ　Ｎ積分定数１１、
微分定数Ｄｔ等のコントロールパラメータが格納された
複数のコントロールパラメータセグメントが格納されて
いる。１１はコントロールパラメータセグメント選択部
であり、プログラムセレクタ４の出力である目標設定（
ｒＩＴ　Ｓ　Ｖが入力され、その大きさによりコントロ
ールパラメータファイル１０内のコントロールパラメー
タセグメントを選択する。この選択されたコントロール
パラメータセグメントに格納されたコントロールパラメ
ータは制御演算部２に入力され、この値により操作ｆｆ
ｉＭＶが演鋒される。

次に、第２図に基づいてコントロールパラメータセグメ
ントの構成とその選択基準について説明する。第２図で
は６子のコントロールパラメータセグメントがあり、そ
れぞれに１〜６のパラメータ番号が付されている。各コ
ントロールパラメータセグメントには操作量の上限Ｍ　
Ｖ　Ｈ１下限ＭＶＬ、比例帯定数Ｐ　８　ｓ積分定数ｆ
ｔ、微分定数Ｄｉが格納されている。これらのコントロ
ールパラメータセグメントはコントロールパラメータセ
グメント選択部１１によって、入力される目標設定値Ｔ
ＳＶによって次の基準で選択される。

■Ｔ　Ｓ　Ｖ≦４００℃ではパラメータ番号１のセグメ
ント。

■／１００℃＜ＴＳＶ≦５００℃ではパラメータ番号２
のセグメント。

０５００℃＜ＴＳＶ≦７００℃ではパラメータ番＠３の
セグメント。

０７００℃くＴＳｖ≦８０ｏ℃ではパラメータ番号４の
セグメント。

０８００℃＜ＴＳＶ≦１０００℃Ｔ：ハ／＜ラメータ番
号５のセグメント。

０１０００℃＜ＴＳＶ≦１２００℃ではパラメータ番＠
６のセグメント。

が選択される。

なお、コントロールパラメータセグメントの数、このコ
ントロールパラメータセグメントに格納されるパラメー
タの大きさ、および選択基準は本実施例に限定されるも
のではなく、制御する装置の特性等によって最適な値を
選択する。

また、この実施例ではコントロールパラメータを操作量
の上限ＭＶＨ１下限ＭＶＬ、比例帯定数Ｐａ、積分定数
Ｉｔ、微分定数Ｄｔとしたが、このパラメータのすべて
を用いる必要はなく、また他のパラメータを追加するよ
うにしてもよい。

〈発明の効果〉 以上実施例に基づいて具体的に説明したように、この発
明では複数のプログラムセグメントを有するプログラム
により制御パターンが決定されるプログラムコントロー
ラにおいて、各ブＯグラムセグメントに格納されている
目標設定値によってコントロールパラメータを選択する
ようにした。そのため、プログラムを入力するときは目
標設定値と所要時間のみ設定ずればよく、コントロール
パラメータは設定する必要がないので操作が簡単になる
。とくに電気炉等で立上がりを良くし、かつオーバーシ
ュートを小さくするために細かくプログラミングしなけ
ればならないときに操作の繁雑さを大幅に軽減すること
ができる。

ざらに、コントロールパラメータを誤設定することがな
いので、正確な制御が行え、制御対象の装置を損傷する
こともなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るプログラムコントローラの構成を
示すブロック図、第２図はコントロールパラメータセグ
メントの構成を示す図、第３図は従来のプログラムコン
トローラの構成を示すブロック図、第４図は従来のブＯ
グラムセグメントの構成を示す図、第５図はゼロスター
トとＰＶスタートの設定値の変化を示す特性曲線図、第
６図は立上がりにおける設定値とプロセスｍの変化を示
す特性曲線図、第７図は立上がりにおけるプログラミン
グの例を示す特性曲線図である。 １・・・入力部、２・・・＄１１１１１演算部、３・・
・プログラムファイル。４・・・ブＯグラムセレクタ、
５・・・設定値発生部、６・・・出力部、１０・・・コ
ントロールパラメータファイル、１１・・・コントロー
ルパラメータセグメント選択部、ＭＶＨ・・・操作量の
上限、ＭＶＬ・・・操作量の下限、Ｐａ・・・比例帯定
数、Ｉｔ・・・積分定数、０１・・・微分定数、Ｓｖ・
・・設定値、ＰＶ・・・プロセス母、ＴＳＶ・・・目標
設定値、ＴＩＭＥ・・・所要時間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少なくとも目標設定値と所要時間が保持された複数のプ
   ログラムセグメントからなるプログラムによってその制
   御パターンが決定され、このプログラムセグメントに格
   納されたデータおよびプロセス量から操作量を演算して
   出力するプログラムコントローラにおいて、 コントロールパラメータが格納された複数のコントロー
   ルパラメータセグメントを有し、前記プログラムセグメ
   ントに格納された目標設定値によって前記コントロール
   パラメータセグメントを選択することを特徴とするプロ
   グラムコントローラ。