JPS6327201Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、材料その他のものをあるパターンで
加熱する連続炉温制御システムに係り、特に各炉
の制御が他の炉の制御と干渉することのない改良
に関する。

〔技術的背景〕

例えば、鉄を焼入れする場合、ある温度まで加
熱させておいて急冷する。この様な鉄の焼入れを
実験研究用として行う場合、一つの炉の中に鉄を
いれておいて、炉を一定の温度パターンで変化さ
せればよい。

しかし、焼入れした鉄を製品として多量に生産
するような場合には、すべてを一つの炉でまかな
うことはバツチ運転となつて効率が悪い。そこ
で、それぞれ一定の温度に維持される複数の炉を
組合せ、材料はこれら各炉の中を順次通過してい
く間に必要な加熱を受ける、いわゆる連続炉が用
いられている。

〔従来の技術〕

第１図は従来の連続炉温制御システムの構成図
である。図において、Ｒは炉、Ｂは各炉ごとに設
けられたバーナ、Ｖは各バーナに燃料を供給する
調節弁、Ｔは各炉の温度を検出する温度センサ、
Ｃは各温度センサの出力を受けて各調節弁の開度
を調節する調節計である。連続炉は自然数ｎのブ
ロツクに区分されており、各燃焼系ｉ（１≦ｉ≦
ｎ）の制御ループは、温度センサ→調節計→調節
弁→バーナ→温度センサからなつており、設定温
度に炉温を保つようにしている。尚、各燃焼系ｉ
に対応して添字ｉを付している。温度センサＴと
しては、例えば熱電対が使用される。

Ｌは材料を運搬するコンベア、Ａは鉄やガラス
などの原材料、A′は原材料Ａが連続炉で加工さ
れてできた最終生成物である。

このように構成された装置の動作を次に説明す
る。この様なプラントでは、最終生成物A′の温
度を一定に保つことのほかに、品質を保持するた
め温度の上昇及び下降パターンを希望する勾配で
制御する必要がある。このため、各炉にはあらか
じめ定められた温度が設定され、この温度設定は
各調節計Ｃ毎に行われる。

第１番目の炉R1の入口から供給された原材
料Ａは、コンベアＬで順次次の炉へ送られ、最終
炉Rnの出口′から掃出される。この間、各炉で
は当該炉Riによつて定まつた温度Tiで加熱され
る。このようにして、原材料は第１番目の炉R1
から最終炉Rnを通過するまでの間に、ある温度
パターンで加熱される。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし従来装置では、最終生成物A′の温度が
目標値からずれた場合、操作者は手動で適当に調
節計C1〜Cnのうち任意の調節計の設定温度を変
えていた。しかし、目標とする温度パターンは定
まつているので、これを無視したような設定をす
ると最終生成物の品質を一定に維持することは極
めて困難となる問題点がある。

本考案はこのような問題点を解決したもので、
最終生成物の温度が目標値からずれた場合に、目
標温度パターンに準拠して特定の炉の設定温度を
自動的に変更する連続炉温制御システムを提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このような目的を達成する本考案は、複数の炉
を組合せて所定の温度パターンを形成する連続炉
の温度を制御する連続炉温制御システムであつ
て、次の構成としたものである。

即ち、各炉の温度を計測して当該炉に設定され
た温度と比較して加熱量を制御する各炉ごとに設
けられた下位調節計と、この連続炉から吐出され
る最終生成物の測定温度とこれに対する設定温度
が入力され、各炉によつて予め定められた制御定
数に従い対応する下位調節計の設定値を変更する
各炉ごとに設けられた上位調節計と、最終生成物
の温度に応じてこれら上位調節計を択一的に選択
して最終生成物の測定温度を帰還し、この選択さ
れた上位調節計の制御範囲では最終生成物の測定
温度を設定温度に一致させられないときは隣接す
る上位調節計に帰還路を変更する選択回路とを具
備することを特徴とするものである。

〔作用〕

本考案の各構成要素はつぎの作用をする。下位
調節計は担当する炉の温度を設定温度に一致させ
る、いわば局所制御ループを担当している。上位
調節計は最終生成物の温度を帰還して炉温の設定
値を制御するもので、いわば全体制御ループを担
当している。選択回路は上位調節計のうち一つだ
けを生かして、制御ループを二重化すると共に、
制御特性の思わしくない上位調節計に対しては全
体制御ループから解任し、隣接する上位調節計を
新たな担当者として任命する。

〔実施例〕

以下図面を用いて、本考案を説明する。

第２図は、本考案の一実施例を示す構成図であ
る。尚第２図において、前記第１図と同一作用を
するものには同一符号をつけ説明を省略する。以
下、第１図に於ける調節計Ｃは下位調節計とい
う。図中、Ｘは対応する下位調節計Ｃと一対一に
設けられた上位調節計で、下位調節計Ｃの設定温
度を変更する。各上位調節計Ｘには、例えば予め
実験や熱収支計算などによつて明らかになつてい
る最適の制御定数が与えられており、最終温度設
定値と最終生成物A′の測定温度とが共通に入力
され、設定温度の変更量を演算して下位調節計Ｃ
に与える。

Tsは最終生成物A′の温度を検出する温度セン
サである。１は最終生成物A′の温度に応じて上
位調節計のいずれか一つを選ぶ選択信号を発生す
る選択回路である。

このように構成された装置の動作を次に説明す
る。通常の動作状態においては、選択回路１によ
つて上位調節計Ｘのうち一個（例えば第ｉ番目の
上位調節計Xi）が選ばれ、当該炉Riのみが全体
の自動制御系を構成している。当該下位調節計Ci
には対応する上位調節計Xiから目標設定値が与
えられる。前述したように、上位調節計Xiには
当該炉Riの燃焼が最終生成物A′に与える影響が
最適となるようなPIDパラメータなどの制御定数
が与えられており、これによつて連続炉全体が持
つ温度パターンを考慮した値が与えられることに
なる。従つて、下位調節計Ciも最終生成物A′に
与える影響が最適となるべく炉内の燃焼制御を行
う。即ち、上位調節計Xiの出力を目標値、温度
センサTiの出力を測定値、下位調節計Ciを調節
計とする制御ループを構成している。尚、第ｉ番
目の上位調節計Xi以外の上位調節計Ｘについて
は、下位調節計Ｃの設定温度の制御はしていない
ので、それぞれ一定の弁開度信号を出力してい
る。

次に上位調節計Xiの切替動作を説明する。例
えば、上位調節計Xiの支配下にある第ｉ番目の
局所制御系において調節弁Viの弁開度が全開状
態になつても最終生成物A′の温度が目標値に達
しない場合がある。このとき、選択回路１は上位
調節計Ｘをｉ番目から（ｉ＋１）番目に切替え
る。隣接する燃焼系に切替えている理由は、連続
炉の空間的に分布する温度パターンが緩慢な変化
をしているので、局所的な設定値の変更が全体に
与える影響を小さく抑えるためである。また、焼
入れの場合は製品の品質が、原材料の最高温度と
焼入れ音頭とによつて支配されるので、温度パタ
ーンが上り勾配の場合は上り勾配に含まれる燃焼
系の間で上位調節計Ｘを選択するのが望ましく、
温度パターンが下り勾配の場合は下り勾配に含ま
れる燃焼系の間で上位調節計Ｘを選択するのが望
ましい。

これにより、（ｉ＋１）番目が全体自動制御系
を構成して温度制御を行う。このときｉ番目の調
節弁Viが全開状態のまま保持されるので、この
調節弁に対応するバーナの燃焼は一定状態とな
り、他の燃焼系に影響を及ぼさない。このように
して、最終生成物A′の温度が目標値に一致する
まで選択回路１は上位調節計Ｘを択一的に切替え
ていく。ここで択一的に上位調節計Ｘを選択する
のは、複数の上位調節計Ｘに帰還を施すと、相互
干渉（それぞれに支配される下位調節計Ｃは独自
の目標値に制御しようとするので、一方の調節弁
の操作が他方の燃焼系に外乱とてして作用して、
他方の下位調節計Ｃが旨くいかないこと）によつ
て、制御系全体の安定性が悪くなるためである。

尚、上記実施例においては最終生成物A′の温
度が目標値に達しない場合について説明したが、
最終生成物A′の温度が目標値を上回つている場
合にも同様に適用できる。

また、上記実施例においては温度制御の場合を
例にとつて説明したが、制御対象は温度に限るも
のではなく他の制御対象、例えば圧力などであつ
てもよい。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば次の効果
がある。

(1) 局所燃焼系の制御を担当する下位調節計Ｃの
設定値を、選択回路１によつて選択された上位
調節計Ｘによつて最終生成物A′の測定温度に
合わせて変更する、いわゆるカスケード制御を
しているので、最終生成物の品質が一定に維持
される。

(2) 選択回路１が選択対象としていない局所燃焼
系の下位調節計Ｃは設定値が一定になるので、
全体の燃焼制御系に相互干渉を与えることがな
く、制御が安定したものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の構成図、第２図は本考案の
位置実施例を示す構成図である。 １……選択回路、Ｒ……炉、Ｂ……バーナ、Ｖ
……調節弁、Ｔ……温度センサ、Ｃ……下位調節
計、Ａ……原材料、A′……最終生成物、Ｌ……
コンベア、Ｘ……上位調節計、添字１，２，…，
ｎ……局所燃焼制御系（炉）。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 複数の炉を組合せて所定の温度パターンを形成
   する連続炉の温度を制御する連続炉温制御システ
   ムであつて、 各炉の温度を計測して当該炉に設定された温度
   と比較して加熱量を制御する各炉ごとに設けられ
   た下位調節計と、 この連続炉から吐出される最終生成物の測定温
   度とこれに対する設定温度が入力され、各炉によ
   つて予め定められた制御定数に従い対応する下位
   調節計の設定値を変更する各炉ごとに設けられた
   上位調節計と、 最終生成物の温度に応じてこれら上位調節計を
   択一的に選択して最終生成物の測定温度を帰還
   し、この選択された上位調節計の制御範囲では最
   終生成物の測定温度を設定温度に一致させられな
   いときは隣接する上位調節計に帰還路を変更する
   選択回路と、 を具備することを特徴とする連続炉温制御シス
   テム。