JPS6367603A

JPS6367603A - カスケ−ド制御装置

Info

Publication number: JPS6367603A
Application number: JP21243986A
Authority: JP
Inventors: Tomio Hirano; 富男平野
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1986-09-09
Filing date: 1986-09-09
Publication date: 1988-03-26

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〉本発明はカスケード調節計、特に設定値の変更が頻繁に
行われ、かつ高精度の制御が要求される１ＩＩＩ？ＩＪ
装置の制御性の改善に関する。

〈従来技術〉第４図は従来技術の一例を示すカスケード制御装置の一
例を示す構成図であり、１合槽の内温を一定に制御する
ためのカスケード制御系である。

１は重合槽、２は重合槽内温を検出する温度センサーで
あり、Ｐ　Ｖ　＋はその測定値である。３は重合槽を取
り囲むジャケットであり、温水供給管路４又は冷却水供
給管路５より温水ＷＨ又は冷却数Ｗｃが供給されてる。

６はジャケット内の外温を検出する温度センサーであり
、Ｐ　Ｖ　２はその測定値である。

７は主調節計であり、測定値Ｐ　Ｖ　＋　と内温の目標
温度の設定値ＳＶ＋を入力してそのｖＡ差に制御演算を
施した操作出力ＭＶＩを従Ｘｌ！ｉ節計８０カスケード
設定値ＳＶ２として発信する。

８は従調節計であり、外温の測定１直Ｐ　Ｖ　２とカス
ケード設定値ＳＶ２を入力してその偏１　ｔ、＝　ｉｎ
御演算を施した操作出力Ｍ　Ｖ　２を温水供給管路４に
挿入された流量制御弁９又は冷却水供給管路５に挿入さ
れた。ｉ　ｆｆｉ　％ｌ　ｔｉｌｌ弁１ｏに供給して、
ジャケット内の外温をカスケード設定値ＳＶ２に調節す
る。

この様なカスケード制御系ａ系において、重合槽はバッ
チ的な操業を実行するために、内温の設定値ＳＶ＋は頻
繁にステップ状に変更されることが多い。

第５図は動作説明図であり、この様なＩＩＪ御系では、
内温を設定値まで上昇させる昇温工程と内温を設定値に
維持させる定値ＩＩＩ　６１工程に分けて考えることが
できる。昇温工程では測定値Ｐ　Ｖ　＋はＣのごときオ
ーバーシュートやｂのごときアンダーシュートがなく、
ａのようにできるだけ短時間で設定値５ｖ１１．：達す
るのが望ましい。

〈発明が解決しようとする問題点〉しかしながら重合槽のように内部で化学反応を伴なう制
御対象では、ジャケットへの温水、冷却水の供給による
温度操作のほかにバッチの途中で発生する化学反応に伴
なう熱上昇を考慮する必要があり、単純なカスケード制
御系における調節計の制御演算パラメータの操作のみで
は制御の遅れなどによりａのごとき上昇特性を得ること
が困難である。

さらに、定値制御工程では、目標温度に極めて高精度で
維持させなければならない要求があり、（例えば５０”
０〜１５０℃のレンジで許容誤差が±１℃以内の制御）
、この様な要求に対しても単純なカスケード制御系では
実現が困難である。

本発明は、従来構成のこの様な問題点を解消することが
可能なカスケード制御装置の実現を目的とする。

く問題点を解決するための手段〉本発明の構成上の特徴は、主調節計と、この調節計の操
作出力を設定値として入力する従調節計よりなるカスケ
ード制御装置において、・上記主調節計の測定値の勾配
を検出する勾配検出手段と、検出された勾配の極性並び
に上記主調節計の偏差に基づいて上記従調節計の設定値
の補正量を演算して上記主調節計の操作出力に加算する
補正演算手段とを具＠せしめた点にある。

く作用〉本発明によれば主調節計の測定値の勾配並びに偏差に応
じてカスケード設定値の補正量が演算され、フィードフ
ォワード的にカスケード設定値が加算補正される。

〈実施例〉第１図に基いて本発明の詳細な説明する。第４図で説明
した要素と同一な構成要素については、同一符号を付し
てその説明は省略し、本発明の特徴部について説明を追
加する。

１１は補正演算手段であり、主調節計７に入力される測
定１ｔｌ’ｌ　Ｐ１および偏差信号ＥＴＬを入力して補
正ｍ△Ｓｖを演算し発信する。

１２は加口器で、主調節計の操作出力ＭＶＩに対して補
正波９手段１１の補正量出力ΔＳＶを加算して従調節計
８にカスケード設定値ＳＶ２を発信する。

補正演算手段１１は、勾配検出器１１１および演算器１
１２よりなる。勾配検出器１１１は、測定値Ｐ　Ｖ　＋
および手動設定される時間に関する調整定数りを入力し
、第２図に示すように時間し以前より現在の時刻ｔＴ１
までの測定値Ｐ　Ｖ　＋の変化率ｄＰＶ言／ｄ（ｔｕ　
　Ｌ）を演算して、演算器１１２に発信する。

演算器１１２は、主調節計７よりの偏差ＥＴＬ、勾配検
出器１１１よりの測定値変化率および手動設定される調
整定数±α、β、γ、τを入力し、カスケード設定値の
補正ｍΔＳｖを演算する。

第３図により、演算器１１２の機能と演算内容について
説明する。まず、測定Ｉａｐｖ＋の変化率の監視により
、測定値の変化傾向を■〜■のパターンに区分し、各パ
ターンに応じて適正な補正■ΔＳｖを演算する。

■・・・測定値が偏差の許容上限設定１１ｎ＋αより上
にあり、調節計の積分動作でも回復しないパターンでは
、補正ｍΔＳｖは、β、γを調整定数として、Δ５ｖ＝
Ｅ−ｒＬ・〈−γ）　　　　　　　　　（１）で演算さ
れる。ここで、Ｅ　ｎ　”　Ｐ　Ｖ　＋　　Ｓ　Ｖ　＋
■・・・測定値が許容上限設定値＋αより上にあり、さ
らに上昇し続け、調節計のＩＩＩ陣演算演算押さえるこ
とが出来いパターンでは、■のパターンと同様に（１）
式と同様の補正量を演算する。

■・・・測定値が許容上限設定値＋αより上にあるが、
勾配は下降しており、やがて許容設定範囲内に入ること
が予測されるパターンでは、カスケード設定値の補正は
実行しない。

■・・・測定値は許容設定値±α内にあって安定してお
り、調節計の制御演口で充分制御できるパターンでは、
カスケード設定値の補正は実行しない。

■・・・測定値が偏差の許容設定範囲で上昇しているパ
ターンでは、［１の上限←αを越えるまではカスケード
設定値の補正は実行しない。

■・・・測定値が測定値が偏差の許容設定範囲で下降し
ているパターンでは、 △ＳＶ−τ　　　　　　　　　　　　　　　（２）の演
算を実行し、設定値をτだけ上昇させる補正を行う。

■・・・測定値が偏差の許容設定値の下限＝α以下で安
定し、調節計の制御演算では許容設定範囲内に引き戻す
には時間を要するパターンでは、△５Ｖ−Ｅπ・（−γ
）　　　　　　　　　（３）の演算を実行する。

■・・・測定値が偏差の許容設定値の下限−α以下で上
昇傾向にあるパターンでは、特にカスケード設定値の補
正は実行しない。

■・・・測定値が偏差の許容設定値の下限−α以下で下
降傾向にあるパターンでは、調節計の制御演算で引き戻
すには時間を要するので、（３）式と同様な演算を実行
する。

加棹器１２は、演算器１１２よりの補正演算出力ΔＳ■
を入力して主調節計の操作出力Ｍ　Ｖ　＋にΔＳｖを加
算すると共に上下限リミットしたカスケード設定値、ＳＶ２−１ＭＶ＋　＋ΔＳＶＩ　ＬＩＭ　　　　（４）
を従調節計８にカスケード設定値として供給する。

以上説明した勾配検出器１１１の出力並びに偏差に基づ
く各パターンにおける補正演算の態様は、対象とするプ
ロセスの種類や特性に応じて調整定数の設定値や演算内
容が変更され最も制御性の良い補正演算となるようにプ
ログラムすることが可能である。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明によれば重合槽の温度制御
のように、１％ｌｊ御性が要求されるカスケード制御系
において、調節計の制御演算では十分な制御が期待出来
ないパターンにおいてオーバーシュート、アンダーシュ
ートに対する修正制御を可能とすると共に、定値ＩＩ御
工程においても楊めて高精度で目標設定値に追従させる
制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図。第３図はその動作説明図、第４図は従来技術の一例を示
す構成図、第５図はその動作お）明図である。１・・・重含槽　　２，６・・・温度センナ−３・・・
ジャケット　　４・・・温水供給管路　　５・・・冷却
水供給管路　　７・・・主調節計　　８・・・従調部計
　　９゜１０・・・流量調節弁　　１１・・・補正演算
手段１１１・・・勾配検出器　　１１２・・・演惇器　
　１２・・・加算器第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

主調節計と、この調節計の操作出力を設定値として入力
する従調節計よりなるカスケード制御装置において、上
記主調節計の測定値の勾配を検出する勾配検出手段と、
検出された勾配の極性並びに上記主調節計の偏差に基づ
いて上記従調節計の設定値の補正量を演算して上記主調
節計の操作出力に加算する補正演算手段とを具備したカ
スケード制御装置。