KR101145912B1 - Inventory loop level control device, method for inventory loop level control and inventory loop level control system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액위 제어 장치, 액위 제어 방법 및 액위 제어 시스템에 관한 것이다. 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 비숙련자도 사용할 수 있고, 또한 공정의 제약조건을 만족시킬 수 있는 우수한 제어장치, 제어방법 및 제어 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명은, PI 제어 연산을 이용하여 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 유량 조절 신호를 산출하는 제어 연산 수단을 포함하는 액위 제어 장치에 있어서, 상기 제어 연산 수단은 상기 유량 조절 신호 산출시 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 특정 관계를 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액위 제어 장치를 제공한다. 본 발명의 액위 제어 장치, 제어 방법 및 제어 시스템은 다양한 제약 조건 내에서도 최적의 제어 성능을 나타내는 효과가 있다.The present invention relates to a liquid level control device, a liquid level control method and a liquid level control system. The problem to be solved by the present invention is to provide an excellent control device, a control method and a control system that can be used by non-skilled persons and also satisfy the process constraints. The present invention provides a liquid level control device including control calculation means for calculating a flow rate adjustment signal from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank using a PI control operation, wherein the control calculation means is proportional when calculating the flow rate adjustment signal. A liquid level control device characterized in that the gain K c and the integral time constant τ I are set to satisfy a specific relationship. The liquid level control device, the control method and the control system of the present invention have the effect of showing the optimum control performance even under various constraints.

Description

액위 제어 장치, 액위 제어 방법 및 액위 제어 시스템{INVENTORY LOOP LEVEL CONTROL DEVICE, METHOD FOR INVENTORY LOOP LEVEL CONTROL AND INVENTORY LOOP LEVEL CONTROL SYSTEM}Level control device, level control method and level control system {INVENTORY LOOP LEVEL CONTROL DEVICE, METHOD FOR INVENTORY LOOP LEVEL CONTROL AND INVENTORY LOOP LEVEL CONTROL SYSTEM}

본 발명은 다양한 제약조건 하에서도 최적의 제어를 할 수 있는 액위 제어 장치, 액위 제어 방법 및 액위 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid level control device, a liquid level control method and a liquid level control system capable of optimal control under various constraints.

화학공장은 어떤 원료 물질들로부터 원하는 제품을 얻기 위하여 서로 유기적으로 조합시킨 여러가지 공정 장치들의 집합체이고, 원료 물질로부터 최종 생성물을 만들기 위한 일련의 과정을 화학공정 프로세스라 한다. 철강, 화학, 석유 정제 등의 화학공정 프로세스(process)는 일반적으로 연속적으로 행하여지고, 가장 경제적이고 안전하게 소정의 품질을 가진 제품을 얻기 위해서는 공정의 여러 조건 즉, 온도, 압력, 수량, 수위 등을 오차 범위 내에서 유지시키는 것이 반드시 필요하다. 이와 같이 공정의 여러 조건을 일정 오차 범위 내로 유지시키는 것이 공정제어이다.A chemical plant is a collection of various processing equipment organically combined with each other to obtain a desired product from certain raw materials, and a series of processes for producing a final product from raw materials are called chemical processing processes. Chemical process processes such as steel, chemical and petroleum refining are generally carried out continuously. It is essential to keep it within the margin of error. As such, it is process control to keep various conditions of the process within a certain error range.

공정제어의 기본적인 목적은 출력변수가 원하는 설정치로 유지되도록 하는 것이다. 설정치가 일정하고 외부로부터 교란변수가 도입되는 경우 출력변수가 외부교란변수의 영향에도 불구하고 설정치로 유지되도록 제어 장치를 조절해 주어야 하며, 설정치를 바꾸어 주었다면 출력변수가 변화된 설정치에 이르도록 제어기를 또한 조절해 주어야 한다.The basic purpose of process control is to ensure that the output variables remain at the desired setpoint. If the set value is constant and disturbance variable is introduced from the outside, the control device should be adjusted so that the output variable remains at the set value despite the influence of the external disturbance variable.If the set value is changed, the controller is adjusted so that the output variable reaches the changed set value. It must also be adjusted.

그러나 오늘날의 화학공장들은 점차 복잡해지고 대규모화 되어감에 따라, 제품의 생산성 뿐만 아니라 엄격해지는 환경 및 안전규제를 만족시키는 조업 조건을 유지하는 것이 어려워지고 있다. 따라서 공정이 안정적이고 능률적이면서도 생산되는 제품의 품질을 원하는 수준으로 유지시키기 위한 제어장치, 제어방법 및 제어 시스템 개발에 대한 요구가 증대되고 있다.However, as today's chemical plants become more complex and larger, it is difficult to maintain operating conditions that satisfy not only product productivity but also stringent environmental and safety regulations. Therefore, there is an increasing demand for developing a control device, a control method and a control system to maintain a stable and efficient process and the quality of the produced product at a desired level.

화학공정제어 중 대표적인 것이 저류탱크(inventory tank) 내의 액위를 제어하는 것이다. 화학공정에서는 원료 물질 또는 중간 생성물의 공급 등과 같은 다양한 목적 하에서 여러가지 저류탱크를 가지는 것이 일반적이다. 일반적으로 저류탱크는 안정적인 저류물의 공급 및 공정의 안전성 등을 위하여 그 저류물의 양을 일정하게 유지할 것이 요구된다. 저류탱크의 단면적은 일정하므로 저류탱크 내의 저류물의 양은 저류물 또는 저류 유체의 높이로써 결정되어 질 수 있다. 따라서 일반적인 액위 제어 장치 및 시스템은 저장 유체의 액위를 측정하고 조절함으로써 이루어지고 있으며, 성공적인 제어 방법, 제어기 및 시스템은 조업 조건을 만족하면서도 그 액위을 일정하게 유지할 수 있는 것이다.A typical chemical process control is to control the liquid level in an inventory tank. In chemical processes, it is common to have various storage tanks for various purposes, such as supply of raw materials or intermediate products. In general, the storage tank is required to maintain a constant amount of the reservoir for the stable supply of the reservoir and the safety of the process. Since the cross-sectional area of the reservoir tank is constant, the amount of deposit in the reservoir tank can be determined by the height of the reservoir or reservoir fluid. Thus, general liquid level control devices and systems are achieved by measuring and adjusting the liquid level of the stored fluid, and successful control methods, controllers and systems are capable of maintaining a constant level while satisfying operating conditions.

종래의 액위 제어장치 및 액위 제어 시스템을 도 1을 참조하여 구체적으로 설명한다. 전 공정으로부터의 원료 또는 중간 제품의 유체가 유입관(2)을 통과하고 탱크(1)에 도입된다. 탱크(1)에는 액위를 측정하는 센서/전환기(4)가 마련되어 있고, 센서/전환기(4)를 통해 탱크(1) 내의 액위가 측정된다. 측정되는 액위 측정 신호(a)는 제어연산수단(6)에 보내지고, 여기에서 공정 제어자의 조작에 따라서 설정되는 액위 설정 신호(b)와 비교하여 제어 연산이 행해지고, 유량 조절 신호(c)가 출력된다. 이 유량 조절 신호(c)는 조절 밸브(5)에 전달되고, 조절 밸브(5)에 의하여 배출관(3)을 흐르는 유체 유량이 조절된다. 배출관(3)에 흐르는 유체 유량을 조절하므로써 최종적으로 탱크 내의 액위가 조절된다. 제어 연산으로서는 통상적으로 PI 제어 연산이 널리 사용된다.A conventional liquid level control device and a liquid level control system will be described in detail with reference to FIG. 1. The fluid of the raw material or intermediate product from the previous process passes through the inlet pipe 2 and is introduced into the tank 1. The tank 1 is provided with a sensor / switcher 4 for measuring the liquid level, and the liquid level in the tank 1 is measured through the sensor / switcher 4. The measured liquid level measurement signal a is sent to the control operation means 6, where a control operation is performed in comparison with the liquid level setting signal b set in accordance with the operation of the process controller, and the flow rate adjustment signal c is Is output. This flow rate adjustment signal c is transmitted to the regulation valve 5, and the fluid flow volume which flows through the discharge pipe 3 by the regulation valve 5 is adjusted. By adjusting the flow rate of the fluid flowing through the discharge pipe 3, the liquid level in the tank is finally adjusted. As a control operation, PI control operations are commonly used.

통상적으로 액위 제어 장치는 상기 센서/전환기(4), 조절 밸브(5) 및 제어연산수단(6)을 포함하여 구성되는 것을 말하는 것이고, 액위 제어 시스템은 상기 탱크(1), 유입관(2), 배출관(3) 및 상기 액위 제어 장치를 포함하여 구성되는 것을 말하는 것이다.The liquid level control device is generally referred to as comprising the sensor / switcher (4), the regulating valve (5) and the control computing means (6), and the liquid level control system is the tank (1) and the inlet pipe (2). , Including the discharge pipe 3 and the liquid level control device.

많은 연구 및 특허에서는 액위 제어 수행능력을 향상시키기 위한 시도가 이루져 왔다.Many studies and patents have attempted to improve liquid level control performance.

문헌 1에서는 비례 제어기 및 비례적분 되먹임(feedback) 제어기를 사용하여 액위제어계를 연구하였다. 그들은 계단입력에 대한 이상적인 비례 적분 제어기의 튜닝 차트를 가진 절차를 제시하고 있다. 그러나, PI 파라미터의 튜닝값을 결정 하는 것이 복잡하다는 단점이 있다. In Document 1, the liquid level control system was studied using a proportional controller and a proportional integral feedback controller. They present a procedure with a tuning chart of the ideal proportional integral controller for step inputs. However, there is a disadvantage that it is complicated to determine the tuning value of the PI parameter.

문헌 2에서는 비례지연(lag) 제어는 피드포워드 보상을 가진 액위제어 시스템에 좋은 잠재적 해법이 될 수 있지만, 그러한 피드포워드 제어는 사용할 수 없을 수 있는 추가적인 장치를 요구한다. In Literature 2, proportional lag control may be a good potential solution for liquid level control systems with feedforward compensation, but such feedforward control requires additional equipment that may not be available.

문헌 3에서는 액위제어 루프에 있어 큰 오차에는 빠른 제어를 작은 오차에는 느린 제어를 하는 다수의 비선형 비례적분 제어기들에 대해 개시하고 있다.Literature 3 discloses a number of nonlinear proportional integral controllers for fast control for large errors and slow control for small errors in the liquid level control loop.

문헌 4에서는 최대 조작흐름 변화율을 최소하하는 액위제어 알고리즘을 유도하는 방법을 제시하고 있다.In Document 4, a method of deriving a liquid level control algorithm that minimizes the maximum operating flow rate of change is presented.

문헌 5에서는 화학기계연마장치로 슬러리를 공급하기 위한 슬러리 혼합공급장치로서, 각 액에 대응한 수의 흡인구와, 연마장치로 슬러리를 공급하기 위한 배출구를 가지며, 각 흡인구로부터 배출구에 이르는 각 액의 공급경로에, 각 흡인구로부터 각 액을 특정량으로 흡인하고, 흡인한 각 액을 배출구측으로 토출시키시 위한 공급용 펌프가 각각 배치되고, 각 공급용 펌프의 토출측 공급경로에 댐퍼와 가압밸브가 병설되고, 이들의 하류측에 설치된 각 공급용 펌프로부터의 토출량을 측정하기 위한 유량계와, 이 유량계로부터의 측정치를 사용하여 공급용 펌프의 토출유량을 제어하기 위한 연산?제어회로가 설치되어 있는 슬러리 혼합공급장치에 대해 개시하고 있다.Document 5 describes a slurry mixing supply device for supplying a slurry to a chemical mechanical polishing device, which has a number of suction ports corresponding to each liquid and a discharge port for supplying a slurry to a polishing apparatus, and each liquid from each suction port to the discharge port. A supply pump for sucking each liquid in a specific amount from each suction port and discharging each sucked liquid to a discharge port side is respectively provided in the supply path of the suction path, and a damper and a pressure valve are provided at the discharge side supply path of each supply pump. A slurry provided in parallel with a flow meter for measuring the discharge amount from each of the supply pumps provided on the downstream side thereof, and an arithmetic and control circuit for controlling the discharge flow rate of the supply pump using the measured value from the flow meter. A mixing feeder is disclosed.

문헌 6에서는 필터에서 설정된 신호를 입력받아 신호중 노이즈를 제거하는 단계와, 신호분석부에서 필터링된 신호를 받아 각 신호의 상태를 알 수 있는 값들을 계산하는 단계와, 특징량산출부에서 동조를 위한 특징량을 산출하는 단계와, 상 기 산출값을 동조파라메터계산부에서 계산하는 단계와, 제어기 이득추출부에서 상기 계산값으로 부터 제어기의 이득값을 계산하는 단계와, 상기 신호분석값과 제어기의 이득값을 그래픽모니터에 나타내는 단계를 포함하도록 구성되어진 공정제어기의 파라미터조정방법에 대해 개시하고 있다. In Document 6, the signal set by the filter is input to remove noise from the signal, the signal analyzer receives the filtered signal, and calculates values for knowing the state of each signal, and the feature calculation unit for tuning Calculating a feature amount; calculating the calculated value in a tuning parameter calculator; calculating a gain value of a controller from the calculated value in a controller gain extracting unit; Disclosed is a parameter adjusting method of a process controller configured to include a step of displaying a gain value on a graphic monitor.

문헌 7에서는 IMC-PI 파라미터 조절방법에 대해 개시하고 있다.Document 7 discloses a method for adjusting IMC-PI parameters.

[ 문헌 1 ] Cheung, T., & Luyben, W.(1979). Liquid-level control in single tanks and cascades of tanks with P-only and PI feedback controllers, Ind. Eng . Chem . Fund ., 18(1), 15-21.Cheung, T., & Luyben, W. (1979). Liquid-level control in single tanks and cascades of tanks with P-only and PI feedback controllers, Ind. Eng . Chem . Fund . , 18 (1), 15-21.

[ 문헌 2 ] Luyben, W. , & Buckley, P.S. (1977). A proportional-lag controller, Instrum . Tech ., 24(12), 65-68.Luyben, W., & Buckley, PS (1977). A proportional-lag controller, Instrum . Tech . , 24 (12), 65-68.

[ 문헌 3 ] Buckley, P. (1983). Recent Advances in averaging level control, in: Productivity through Control Technology, 18-21, Houston.Buckley, P. (1983). Recent Advances in averaging level control, in: Productivity through Control Technology , 18-21, Houston.

[ 문헌 4 ] MacDonald, K., McAvoy, T., & Tits, A. (1986). Optimal averaging level control, AIChEJ., 32, 75-86.[4] MacDonald, K., McAvoy, T., & Tits, A. (1986). Optimal averaging level control, AIChEJ ., 32, 75-86 .

[ 문헌 5 ] KR 10-2003-0063131 A 2003. 9. 9.Document 5 KR 10-2003-0063131 A 2003. 9. 9.

[ 문헌 6 ] KR 10-1994-037884 A 1994. 12. 28.Document 6 KR 10-1994-037884 A 1994. 12. 28.

[ 문헌 7 ] Rivera, D.E., Morari, M., & Skogestad, S. (1986). Internal model control. 4. PID controller design, Ind . Eng . Chem Process Des . Dey ., 25(1), 252-265.7 Rivera, DE, Morari, M., & Skogestad, S. (1986). Internal model control. 4. PID controller design, Ind . Eng . Chem Process Des . Dey . , 25 (1), 252-265.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 비숙련자도 사용할 수 있는 안전하고 유용한 제어장치, 제어방법 및 제어 시스템을 제공하는 것이다. The problem to be solved by the present invention is to provide a safe and useful control device, control method and control system that can be used by unskilled people.

상기한 바와 같이 제어 장치의 성능은 제품의 품질 및 생산성에 직접적인 영향을 미치므로 매우 중요한 것이다. 따라서 어떠한 공정에 외부로부터 교란변수가 도입되고 설정치가 일정한 경우 출력변수가 외부교란변수의 영향에도 불구하고 설정치로 유지되도록 제어 장치를 조절해 주어야 하며, 설정치를 바꾸어 주었다면 출력변수가 변화된 설정치에 이르도록 제어기를 조절해 주어야 한다.As mentioned above, the performance of the control device is very important because it directly affects the quality and productivity of the product. Therefore, if a disturbance variable is introduced from outside in a process and the set value is constant, the control device must be adjusted so that the output variable remains at the set value despite the influence of the external disturbance variable.If the set value is changed, the output variable reaches the changed set value. Adjust the controller so that it

산업현장에 설치되어 있는 대부분의 제어기 조절변수 값은 숙련된 기사에 의하여 시행착오법으로 조절되고 있다. 이 경우 많은 시간과 노력이 필요하다고 하는 문제점뿐만 아니라, 최종적으로 엔지니어의 직감과 경험에 의존하여 제어하게 되므로 많은 제어 루프를 가진 공정을 조절하는 것이 사실상 어렵다고 하는 문제점이 있다.  Most controller control parameter values installed in industrial sites are adjusted by trial and error by skilled technicians. In this case, not only does it require a lot of time and effort, but also depends on the intuition and experience of the engineer, so it is difficult to control a process with many control loops.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 공정의 제약조건을 만족시킬 수 있는 우수한 제어장치, 제어방법 및 제어 시스템을 제공하는 것이다.In addition, another problem to be solved by the present invention is to provide an excellent control device, control method and control system that can satisfy the constraints of the process.

실제적으로, 액위 제어는 2 가지 극한의 조건 사이에서 이루어져야 한다.In practice, liquid level control should be made between two extreme conditions.

첫째, 조절 변화되는 변수 즉 유출 흐름 속도의 변화량은 중요하지 않고 액위가 매우 중요한 경우이다.First, the variable that is controlled and changed, that is, the amount of change in the outflow flow rate, is not important and the liquid level is very important.

둘째, 어떤 특정 한정 범위 내에서 유지되는 한 액위의 변화는 허용되나, 매우 크고 빠른 유량 변화를 일으키지 않아야 하는 경우이다.Secondly, as long as it remains within certain specific limits, a change in level is acceptable, but it should not cause very large and rapid flow rate changes.

그래서, 인벤토리 루프의 제어 목적은 제어값 뿐만 아니라, 제어되는 변수의 값도 고려되어야 한다. 게다가 인벤토리 루프는 제어값과 조작값 사이에 몇 가지 중요한 제한이 있다. 인벤토리 루프는 이러한 제한 조건 아래서 전략적으로 최적 제어될 필요가 있다. 그러나, 대부분의 인벤토리 루프는 단순 PI 제어기를 사용하고, 제한되어진 최적 제어는 인벤토리 루프로 도입하기 거의 어렵다는 문제점이 있다. Thus, the control purpose of the inventory loop must take into account not only the control value but also the value of the controlled variable. In addition, the inventory loop has some important limitations between control and manipulated values. The inventory loop needs to be optimally controlled strategically under these constraints. However, most inventory loops use a simple PI controller, and the limited optimal control has a problem that it is almost difficult to introduce into the inventory loop.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은, PI 제어 연산을 이용하여 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 유량 조절 신호를 산출하는 제어 연산 수단을 포함하는 액위 제어 장치에 있어서, 상기 제어 연산 수단은 상기 유량 조절 신호 산출시 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 1의 관계를 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액위 제어 장치를 제공한다.The present invention has been made to solve the above problems, the present invention, the liquid level control device including a control calculation means for calculating the flow rate adjustment signal from the liquid level measurement signal and the liquid level setting signal in the tank using a PI control operation In the above, the control calculation means provides a liquid level control device, characterized in that the proportional gain K c and the integral time constant τ I are set so as to satisfy the following equation (1) when calculating the flow control signal.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112008051195834-pat00001
Figure 112008051195834-pat00001

또한 본 발명은, PI 제어 연산을 이용하여 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 유량 조절 신호를 산출하는 제어 연산 수단을 포함하는 액위 제어 장치에 있어서, 상기 제어 연산 수단은 상기 유량 조절 신호 산출시 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 2의 관계를 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액위 제어 장치를 제공한다.The present invention also provides a liquid level control device including a control calculation means for calculating a flow rate adjustment signal from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank using a PI control operation, wherein the control calculation means is used to calculate the flow rate adjustment signal. Provided is a liquid level control device characterized in that the proportional gain K c and the integral time constant τ I are set to satisfy the following equation (2).

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112008051195834-pat00002
Figure 112008051195834-pat00002

또한 본 발명은, PI 제어 연산을 이용하여 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 유량 조절 신호를 산출하는 제어 연산 수단을 포함하는 액위 제어 장치에 있어서, 상기 제어 연산 수단은 상기 유량 조절 신호 산출시 하기 수학식 33의 경계조건에서 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 3의 관계를 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액위 제어 장치를 제공한다.The present invention also provides a liquid level control device including a control calculation means for calculating a flow rate adjustment signal from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank using a PI control operation, wherein the control calculation means is used to calculate the flow rate adjustment signal. Provided is a liquid level control apparatus characterized in that the proportional gain K c and the integral time constant τ I are set to satisfy the relationship of Equation 3 in the boundary condition of Equation 33 below.

[수학식 33][Equation 33]

Figure 112008051195834-pat00003
Figure 112008051195834-pat00003

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112008051195834-pat00004
Figure 112008051195834-pat00004

또한 본 발명은, PI 제어 연산을 이용하여 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 유량 조절 신호를 산출하는 제어 연산 수단을 포함하는 액위 제어 장치에 있어서, 상기 제어 연산 수단은 상기 유량 조절 신호 산출시 하기 수학식 44의 경계조건에서 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 4의 관계를 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액위 제어 장치를 제공한다.The present invention also provides a liquid level control device including a control calculation means for calculating a flow rate adjustment signal from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank using a PI control operation, wherein the control calculation means is used to calculate the flow rate adjustment signal. Provided is a liquid level control apparatus characterized in that the proportional gain K c and the integral time constant τ I are set to satisfy the relationship of Equation 4 in the boundary condition of Equation 44 below.

[수학식 44]Equation 44

Figure 112008051195834-pat00005
Figure 112008051195834-pat00005

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure 112008051195834-pat00006
Figure 112008051195834-pat00006

또한 본 발명은, PI 제어 연산을 이용하여 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 유량 조절 신호를 산출하는 제어 연산 수단을 포함하는 액위 제어 장치에 있어서, 상기 제어 연산 수단은 상기 유량 조절 신호 산출시 하기 수학식 55의 경계조건에서 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 5의 관계를 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액위 제어 장치를 제공한다.The present invention also provides a liquid level control device including a control calculation means for calculating a flow rate adjustment signal from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank using a PI control operation, wherein the control calculation means is used to calculate the flow rate adjustment signal. A proportional gain K c and an integral time constant τ I are set to satisfy the relationship of Equation 5 in the boundary condition of Equation 55 below.

[수학식 55][Equation 55]

Figure 112008051195834-pat00007
Figure 112008051195834-pat00007

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112008051195834-pat00008
Figure 112008051195834-pat00008

또한 본 발명은, PI 제어 연산을 이용하여 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 유량 조절 신호를 산출하는 제어 연산 수단을 포함하는 액위 제어 장치에 있어서, 상기 제어 연산 수단은 상기 유량 조절 신호 산출시 하기 수학식 66의 경계조건에서 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 6의 관계를 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액위 제어 장치을 제공한다.The present invention also provides a liquid level control device including a control calculation means for calculating a flow rate adjustment signal from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank using a PI control operation, wherein the control calculation means is used to calculate the flow rate adjustment signal. Provided is a liquid level control apparatus characterized in that the proportional gain K c and the integral time constant τ I are set to satisfy the relationship of Equation 6 in the boundary condition of Equation 66 below.

[수학식 66]Equation 66

Figure 112008051195834-pat00009
Figure 112008051195834-pat00009

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure 112008051195834-pat00010
Figure 112008051195834-pat00010

또한 본 발명은, 제어 연산 수단에 의해 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 PI 제어 연산에 따른 유량 조절 신호를 산출하여 액위를 제어하는 장치를 조절하는 방법에 있어서, 상기 PI 제어 연산이 유량 조절 신호 산출시 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 1의 관계를 만족하도록 하는 것을 특징으로 하는 액위 제어장치 조절방법을 제공한다.The present invention also provides a method for adjusting a device for controlling a liquid level by calculating a flow rate adjustment signal according to a PI control operation from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank by a control calculation means, wherein the PI control operation controls the flow rate. Provided is a liquid level control device adjustment method characterized in that the proportional gain K c and the integral time constant τ I satisfy the relationship of Equation 1 below when calculating the signal.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112008051195834-pat00011
Figure 112008051195834-pat00011

또한 본 발명은, 제어 연산 수단에 의해 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 PI 제어 연산에 따른 유량 조절 신호를 산출하여 액위를 제어하는 장치를 조절하는 방법에 있어서, 상기 PI 제어 연산이 유량 조절 신호 산출시 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 2의 관계를 만족하도록 하는 것을 특징으로 하는 액위 제어장치 조절방법을 제공한다.The present invention also provides a method for adjusting a device for controlling a liquid level by calculating a flow rate adjustment signal according to a PI control operation from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank by a control calculation means, wherein the PI control operation controls the flow rate. Provided is a method for adjusting a liquid level controller, characterized in that the proportional gain K c and the integral time constant τ I satisfy the relationship of Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112008051195834-pat00012
Figure 112008051195834-pat00012

또한 본 발명은, 제어 연산 수단에 의해 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 PI 제어 연산에 따른 유량 조절 신호를 산출하여 액위를 제어하는 장치를 조절하는 방법에 있어서, 상기 PI 제어 연산이 수학식 33의 경계조건에서 유량 조절 신호 산출시 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 3의 관계를 만족하도록 하는 것을 특징으로 하는 액위 제어장치 조절방법을 제공한다.The present invention also provides a method for controlling an apparatus for controlling a liquid level by calculating a flow rate adjustment signal according to a PI control operation from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank by a control calculating means, wherein the PI control operation is expressed by an equation: Provided is a liquid level control device adjustment method characterized in that the proportional gain K c and the integral time constant τ I satisfy the relationship of Equation 3 below when calculating the flow control signal under the boundary condition of 33.

[수학식 33][Equation 33]

Figure 112008051195834-pat00013
Figure 112008051195834-pat00013

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112008051195834-pat00014
Figure 112008051195834-pat00014

또한 본 발명은, 제어 연산 수단에 의해 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 PI 제어 연산에 따른 유량 조절 신호를 산출하여 액위를 제어하는 장치를 조절하는 방법에 있어서, 상기 PI 제어 연산이 수학식 44의 경계조건에서 유량 조절 신호 산출시 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 4의 관계를 만족하도록 하는 것을 특징으로 하는 액위 제어장치 조절방법을 제공한다.The present invention also provides a method for controlling an apparatus for controlling a liquid level by calculating a flow rate adjustment signal according to a PI control operation from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank by a control calculating means, wherein the PI control operation is expressed by an equation: Provided is a liquid level control device adjustment method characterized in that the proportional gain K c and the integral time constant τ I satisfy the relationship of Equation 4 when the flow control signal is calculated at the boundary condition of 44.

[수학식 44]Equation 44

Figure 112008051195834-pat00015
Figure 112008051195834-pat00015

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure 112008051195834-pat00016
Figure 112008051195834-pat00016

또한 본 발명은, 제어 연산 수단에 의해 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 PI 제어 연산에 따른 유량 조절 신호를 산출하여 액위를 제어하는 장치를 조절하는 방법에 있어서, 상기 PI 제어 연산이 수학식 55의 경계조건에서 유량 조절 신호 산출시 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 5의 관계를 만족하도록 하는 것을 특징으로 하는 액위 제어장치 조절방법을 제공한다.The present invention also provides a method for controlling an apparatus for controlling a liquid level by calculating a flow rate adjustment signal according to a PI control operation from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank by a control calculating means, wherein the PI control operation is expressed by an equation: Provided is a liquid level control device adjustment method characterized in that the proportional gain K c and the integral time constant τ I satisfy the relationship of Equation 5 when the flow control signal is calculated under the boundary condition of 55.

[수학식 55][Equation 55]

Figure 112008051195834-pat00017
Figure 112008051195834-pat00017

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112008051195834-pat00018
Figure 112008051195834-pat00018

또한 본 발명은, 제어 연산 수단에 의해 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 PI 제어 연산에 따른 유량 조절 신호를 산출하여 액위를 제어하는 장치를 조절하는 방법에 있어서, 상기 PI 제어 연산이 수학식 66의 경계조건에서 유량 조절 신호 산출시 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 6의 관계를 만족하도록 하는 것을 특징으로 하는 액위 제어장치 조절방법을 제공한다.The present invention also provides a method for controlling an apparatus for controlling a liquid level by calculating a flow rate adjustment signal according to a PI control operation from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank by a control calculating means, wherein the PI control operation is expressed by an equation: Provided is a liquid level control device control method characterized in that the proportional gain K c and the integral time constant τ I satisfy the relationship of Equation 6 when calculating the flow control signal at the boundary condition of 66.

[수학식 66]Equation 66

Figure 112008051195834-pat00019
Figure 112008051195834-pat00019

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure 112008051195834-pat00020
Figure 112008051195834-pat00020

또한 본 발명은, 액체를 저장하는 탱크, 액체를 상기 탱크에 도입하는 도입구, 액체를 상기 탱크에서 배출하는 배출구 및 액위 제어 장치를 포함하는 액위 제어 시스템에 있어서, 상기 액위 제어 장치는 본 발명에 따른 액위 제어 장치인 것을 특징으로 하는 액위 제어 시스템을 제공한다.The present invention also provides a liquid level control system including a tank for storing a liquid, an inlet for introducing a liquid into the tank, an outlet for discharging the liquid from the tank, and a liquid level control device, wherein the liquid level control device is in accordance with the present invention. Provided is a liquid level control device according to the present invention.

본 발명의 액위 제어 장치, 제어 방법 및 제어 시스템은 제약 조건 내에서도 최적의 제어 성능을 나타내는 효과가 있다.The liquid level control device, control method and control system of the present invention have the effect of showing the optimum control performance even within the constraints.

또한 본 발명의 액위 제어 장치, 제어 방법 및 제어 시스템은 정격조건뿐만 아니라, 데드타임 및 데드존이 있는 경우와 같은 예측하기 힘든 오차가 존재하는 실제적인 조건하에서도 최적의 제어 성능을 나태는 효과가 있다.In addition, the liquid level control device, the control method and the control system of the present invention have the effect of showing the optimum control performance not only in the rated conditions but also under the actual conditions in which unpredictable errors such as dead time and dead zone exist. have.

본 발명의 내용을 설명하기에 앞서 본 명세서에서 사용되고 있는 용어의 의미를 하기와 같이 밝혀둔다.Prior to describing the contents of the present invention, the meanings of the terms used in the present specification are as follows.

감쇄비(decay ratio)는 진폭이 줄어드는 비율을 의미한다. Decay ratio refers to the rate at which the amplitude decreases.

오버슈트(overshoot)는 응답이 정상상태 값을 초과하는 정도를 나타내는 양을 의미한다.Overshoot is an amount that represents the extent to which the response exceeds a steady state value.

조절시간(setting time)은 응답이 최종값의 ± 5% 이내에 위치하기 시작할 때까지 걸린 시간을 의미한다.Setting time refers to the time it takes for the response to begin to lie within ± 5% of the final value.

센서(sensor)는 유량, 압력, 온도, 액위, 농도 등과 같은 공정 변수를 측정하는 장치이다. 엄밀하게 말하면, 통상적으로 센서는 센서에 의하여 측정된 값을 제어기로 이송시킬 수 있는 양으로 바꾸어 주는 기능을 하는 장치인 전환기(transmitter)와 구별된다. 센서는 언제나 전환기와 결합되어 사용되며 이들을 합하여 트랜스듀서(transducer)라 부르기도 하며, 전환기에서 제어 장치로 보내어 지는 신호는 공기압의 변화 또는 전류, 전압과 같은 전기적인 양의 변화이다. 그러나 본 발명 명세서를 통하여 개시된 센서는 전환기를 포함하는 것을 의미한다.Sensors are devices that measure process variables such as flow rate, pressure, temperature, liquid level, concentration, etc. Strictly speaking, sensors are typically distinguished from transmitters, which are devices that function to convert the values measured by the sensors into quantities that can be transferred to the controller. Sensors are always used in conjunction with a transducer and are sometimes called transducers, and the signal sent from the transducer to the control device is a change in air pressure or a change in electrical quantity such as current or voltage. However, the sensor disclosed throughout the present specification is meant to include a converter.

조절 밸브는 유체의 흐름을 원하는 수준으로 유지시키기 위하여 사용되는 장치로, 공정제어에 있어 조절 밸브는 가장 중요한 최종제어요소이다.The regulating valve is a device used to maintain the flow of fluid at a desired level. In the process control, the regulating valve is the most important final control element.

제어오차는 설정치와 측정되는 출력변수값의 차이로 정의되며 시간의 함수이다. 따라서 제어가 제대로 이루어 진다면 제어오차는 줄어들 것이고 제어가 잘 이루어 지지 않을 경우에는 제어오차는 큰 값을 가질 것이다. 그러므로 제어오차의 크기에 의해 사용되는 제어기의 성능을 판단할 수 있다. 이를 근거로 하여 제어오차가 최소가 되도록 제어기 파라미터를 조절해 주는 방법을 생각할 수 있다. 그런 데 제어오차는 경우에 따라 + 또는 -의 값을 가지므로 단순히 제어오차의 합만을 생각한다면 실제의 제어오차의 크기를 제대로 감안할 수 없다. 따라서 제어오차의 절대값이나 제곱의 합 또는 이들의 시간에 따른 적분값을 바탕으로 하여 제어장치의 성능을 평가할 수 있다.The control error is defined as the difference between the setpoint and the measured output variable and is a function of time. Therefore, if the control is done properly, the control error will be reduced. If the control is not done well, the control error will have a large value. Therefore, it is possible to determine the performance of the controller used by the magnitude of the control error. Based on this, we can think of a way to adjust the controller parameters to minimize the control error. However, since the control error has a value of + or-in some cases, it is impossible to properly consider the magnitude of the actual control error simply by considering the sum of the control errors. Therefore, the performance of the control device can be evaluated based on the absolute value of the control error, the sum of squares, or their integration over time.

제어오차의 제곱의 적분은 ISE(Integral of the Square of the Error)라고 표시하며 다음과 같이 정의된다.The integral of the square of the control error is expressed as `` Integral of the Square of the Error '' (ISE) and is defined as

Figure 112008051195834-pat00021
Figure 112008051195834-pat00021

프로포션널 킥(proportional kick)은 입력변수에 변화가 일어났을 때 출력되는 제어변수에 극단적인 상승이 일어나는 현상을 의미한다. A proportional kick is a phenomenon in which an extreme rise occurs in a control variable output when a change occurs in an input variable.

튜닝(tuning)은 특정한 제어성능이 발휘되도록 제어 파라미터를 조절 또는 조정하는 것을 말한다.Tuning refers to adjusting or adjusting control parameters to achieve specific control performance.

본 발명 명세서 및 특허청구범위의 수학식 등에서 사용하는 기호를 하기 표1 과 같이 정의한다.Symbols used in the equations of the present specification and claims are defined as shown in Table 1 below.

Figure 112008051195834-pat00022
Figure 112008051195834-pat00022

이하 본 발명의 제어 장치에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the control device of the present invention will be described in detail.

본 발명은 PI 제어 연산을 이용하여 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 유량 조절 신호를 산출하는 제어 연산 수단을 포함하는 액위 제어 장치에 있어서, 상기 제어 연산 수단은 상기 유량 조절 신호 산출시 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 특정한 관계를 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액위 제어 장치에 관한 것이다.The present invention provides a liquid level control apparatus including a control calculation means for calculating a flow rate adjustment signal from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank using a PI control operation, wherein the control calculation means has a proportional gain in calculating the flow rate adjustment signal. A liquid level control device characterized in that K c and integral time constant τ I are set to satisfy a specific relationship.

본 발명에 사용되는 PI 제어 연산은 하기 수학식 7 또는 하기 수학식 8을 만족하는 PI 제어 연산 방식을 사용할 수 있다. 특히 하기 수학식 7을 만족하는 PI 제어 연산 방식은 프로포션널 킥(proportional kick)을 피하고 싶을 때 사용될 수 있다. 이러한 상기의 PI 제어 연산은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있다. 따라서, 하기 수학식 7 및 수학식 8의 PI 제어 연산 이외에도 본 발명과 조화되는 범위의 다른 PI 제어 연산도 본 발명에서 사용될 수 있다.The PI control operation used in the present invention may use a PI control operation method that satisfies Equation 7 or Equation 8 below. In particular, a PI control operation scheme satisfying Equation 7 may be used when one wants to avoid a proportional kick. Such PI control operations are well known to those of ordinary skill in the art. Therefore, in addition to the PI control operations of Equations 7 and 8, other PI control operations within a range compatible with the present invention can be used in the present invention.

[수학식 7][Equation 7]

Figure 112008051195834-pat00023
Figure 112008051195834-pat00023

[수학식 8][Equation 8]

Figure 112008051195834-pat00024
Figure 112008051195834-pat00024

상기 유량 조절 신호 산출시 사용되는 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 는 제어 파라미터로서, 제어 장치의 조절 변수의 역활을 한다. 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 를 어느 정도로 얼마만큼 조절하는지에 따라 제어 성능이 현저히 달라질 수 있다.The proportional gain K c and the integral time constant τ I, which are used in calculating the flow rate control signal, serve as control parameters and control variables of the control device. The control performance can vary significantly depending on how much the proportional gain K c and the integral time constant τ I are adjusted.

특히, 본 발명은 공정상 제약조건이 없는 경우 상기 제어 연산 수단은 상기 유량 조절 신호 산출시 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 수학식 1의 관계를 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액위 제어 장치에 관한 것이다.Particularly, in the present invention, when there are no process constraints, the control calculation means is set such that the proportional gain K c and the integral time constant τ I satisfy the relationship of Equation 1 when calculating the flow control signal. Relates to a device.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112008051195834-pat00025
Figure 112008051195834-pat00025

특히, 본 발명은 공정상 제약조건이 없는 경우 상기 제어 연산 수단은 상기 유량 조절 신호 산출시 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 수학식 2의 관계를 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액위 제어 장치에 관한 것이다.Particularly, in the present invention, when there are no process constraints, the control calculation means is set such that the proportional gain K c and the integral time constant τ I satisfy the relationship of Equation 2 when calculating the flow control signal. Relates to a device.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112008051195834-pat00026
Figure 112008051195834-pat00026

또한 본 발명은 PI 제어 연산을 이용하여 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 유량 조절 신호를 산출하는 제어 연산 수단을 포함하는 액위 제어 장치에 있어서, 상기 제어 연산 수단은 상기 유량 조절 신호 산출시 특정 경계조건에서 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 특정한 관계를 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액위 제어 장치에 관한 것이다.In addition, the present invention is a liquid level control device including a control calculation means for calculating a flow rate adjustment signal from the liquid level measurement signal and the liquid level setting signal in the tank using a PI control operation, wherein the control calculation means is specified when calculating the flow rate adjustment signal And a proportional gain K c and an integral time constant τ I in a boundary condition are set to satisfy a specific relationship.

상기 경계조건은 공정상 허용되는 제약조건을 의미한다. 그러한 제약조건은 조작되는 변수에 있어서 최대 한계 변화량, 최대 허용 감쇄비(decay ratio) 및 출력응답의 최대허용 제동비(damping coefficient)와 같은 것이다. 즉 공정 장치 성능의 한계에 기인하거나 특정 요구를 만족하는 제품의 품질을 위해 필수불가결하게 다양한 제약조건 하에서 제어장치를 운행하여야 할 때가 있을 수 있고, 이러한 공정상 제약조건은 PI 제어 연산에 있어 경계조건(boundary condition)이 되는 것이다.The boundary condition means a process-permitted constraint. Such constraints are such as the maximum limit variation in the manipulated variable, the maximum allowable decay ratio, and the maximum allowable damping coefficient of the output response. In other words, it may be necessary to operate the control device under various constraints inevitably due to the limitations of the performance of the process equipment or for the quality of a product that satisfies specific requirements. (boundary condition).

특히 본 발명은 수학식 33의 경계조건에서 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 3의 관계를 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.In particular, the present invention is characterized in that the proportional gain K c and the integral time constant τ I are set to satisfy the relationship of Equation 3 in the boundary condition of Equation 33.

[수학식 33][Equation 33]

Figure 112008051195834-pat00027
Figure 112008051195834-pat00027

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112008051195834-pat00028
Figure 112008051195834-pat00028

특히 본 발명은 수학식 44의 경계조건에서 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 4의 관계를 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.In particular, the present invention is characterized in that the proportional gain K c and the integral time constant τ I are set to satisfy the relationship of Equation 4 in the boundary condition of Equation 44.

[수학식 44]Equation 44

Figure 112008051195834-pat00029
Figure 112008051195834-pat00029

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure 112008051195834-pat00030
Figure 112008051195834-pat00030

특히 본 발명은 수학식 55의 경계조건에서 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 5의 관계를 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.In particular, the present invention is characterized in that the proportional gain K c and the integral time constant τ I are set to satisfy the relationship of Equation 5 in the boundary condition of Equation 55.

[수학식 55][Equation 55]

Figure 112008051195834-pat00031
Figure 112008051195834-pat00031

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112008051195834-pat00032
Figure 112008051195834-pat00032

특히 본 발명은 수학식 66의 경계조건에서 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 6의 관계를 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.In particular, the present invention is characterized in that the proportional gain K c and the integral time constant τ I are set to satisfy the relationship of Equation 6 in the boundary condition of Equation 66.

[수학식 66]Equation 66

Figure 112008051195834-pat00033
Figure 112008051195834-pat00033

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure 112008051195834-pat00034
Figure 112008051195834-pat00034

이하 본 발명에 따른 액위 제어 방법에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a liquid level control method according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 액위 제어 방법은 제어 연산 수단에 의해 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 PI 제어 연산에 따른 유량 조절 신호를 산출하여 액위를 제어하는 방법에 있어서, 상기 PI 제어 연산은 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 상기 수학식 1의 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.The liquid level control method according to the present invention is a method for controlling a liquid level by calculating a flow rate adjustment signal according to a PI control operation from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank by a control calculation means, wherein the PI control operation is proportional gain K. c and the integral time constant τ I satisfy the relationship of Equation 1 above.

또한 본 발명에 따른 액위 제어 방법은 제어 연산 수단에 의해 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 PI 제어 연산에 따른 유량 조절 신호를 산출하여 액위를 제어하는 방법에 있어서, 상기 PI 제어 연산은 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 상기 수학식 2의 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.In addition, the liquid level control method according to the present invention is a method for controlling the liquid level by calculating the flow rate adjustment signal according to the PI control operation from the liquid level measurement signal and the liquid level setting signal in the tank by a control operation means, wherein the PI control operation is proportional gain K c and the integral time constant τ I are characterized by satisfying the relationship of Equation 2 above.

또한 본 발명에 따른 액위 제어 방법은 제어 연산 수단에 의해 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 PI 제어 연산에 따른 유량 조절 신호를 산출하여 액위를 제어하는 방법에 있어서, 상기 PI 제어 연산은 상기 수학식 33의 경계조건에서 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 상기 수학식 3의 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.In addition, the liquid level control method according to the present invention is a method for controlling the liquid level by calculating the flow rate adjustment signal according to the PI control operation from the liquid level measurement signal and the liquid level setting signal in the tank by a control operation means, wherein the PI control operation is In the boundary condition of Equation 33, the proportional gain K c and the integral time constant τ I satisfy the relationship of Equation 3 above.

또한 본 발명에 따른 액위 제어 방법은 제어 연산 수단에 의해 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 PI 제어 연산에 따른 유량 조절 신호를 산출하여 액위를 제어하는 방법에 있어서, 상기 PI 제어 연산은 상기 수학식 44의 경계조건에서 비례이득 Kc 및 적분시간상수 τI 가 상기 수학식 4의 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.In addition, the liquid level control method according to the present invention is a method for controlling the liquid level by calculating the flow rate adjustment signal according to the PI control operation from the liquid level measurement signal and the liquid level setting signal in the tank by a control operation means, wherein the PI control operation is In the boundary condition of Equation 44, the proportional gain K c and the integration time constant τ I satisfy the relationship of Equation 4 above.

또한 본 발명에 따른 액위 제어 방법은 제어 연산 수단에 의해 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 PI 제어 연산에 따른 유량 조절 신호를 산출하여 액위를 제어하는 방법에 있어서, 상기 PI 제어 연산은 상기 수학식 55의 경계조건에서 비례이득 Kc 및 적분시간상수 τI 가 상기 수학식 5의 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.In addition, the liquid level control method according to the present invention is a method for controlling the liquid level by calculating the flow rate adjustment signal according to the PI control operation from the liquid level measurement signal and the liquid level setting signal in the tank by a control operation means, wherein the PI control operation is In the boundary condition of Equation 55, the proportional gain K c and the integration time constant τ I satisfy the relationship of Equation 5 above.

또한 본 발명에 따른 액위 제어 방법은 제어 연산 수단에 의해 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 PI 제어 연산에 따른 유량 조절 신호를 산출하여 액위를 제어하는 방법에 있어서, 상기 PI 제어 연산은 상기 수학식 66의 경계조건에서 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 상기 수학식 6의 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.In addition, the liquid level control method according to the present invention is a method for controlling the liquid level by calculating the flow rate adjustment signal according to the PI control operation from the liquid level measurement signal and the liquid level setting signal in the tank by a control operation means, wherein the PI control operation is In the boundary condition of Equation 66, the proportional gain K c and the integral time constant τ I satisfy the relationship of Equation 6 above.

이하 본 발명에 따른 액위 제어 시스템에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a liquid level control system according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 액위 제어 시스템은 액체를 저장하는 탱크, 액체를 상기 탱크에 도입하는 도입구, 액체를 상기 탱크에서 배출하는 배출구 및 액위 제어 장치를 포함하는 액위 제어 시스템에 있어서, 상기 액위 제어 장치는 본 발명에 따른 액위 제어 장치인 것을 특징으로 하는 것이다.The liquid level control system according to the present invention includes a tank for storing liquid, an inlet for introducing liquid into the tank, an outlet for discharging liquid from the tank, and a liquid level control device, wherein the liquid level control device includes: It is a liquid level control apparatus according to the present invention.

상기 액위 제어 시스템에는 본 발명의 목적 및 효과를 해하지 않는 범위 내에서 통상적으로 화학공정에서 사용되는 펌프, 압력계, 유량계 등의 기타 모든 장치가 더 포함될 수 있다.The liquid level control system may further include all other devices such as a pump, a pressure gauge, a flow meter, and the like, which are typically used in a chemical process without departing from the object and effect of the present invention.

이하 본 발명에 따른 제어 장치 및 제어 방법의 실시예를 설명한다. 실시예는 발명의 상세한 설명을 위한 것이고, 이와 같은 범위로 특허청구범위가 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, an embodiment of a control device and a control method according to the present invention will be described. The examples are for the detailed description of the invention, and the scope of the claims is not limited thereto.

실시예Example

본 발명의 제어장치를 사용하여 아래와 같이 시뮬레이션 실험을 하였다(MathWorks 사, Matlab ver 7.0을 사용함).Simulation experiments were carried out using the control device of the present invention as follows (using MathWorks, Matlab ver 7.0).

[실시조건][Condition Conditions]

탱크의 단면적(A)은 1 m2 이고 , PI 제어기에 의해 제어되는 제어부피(A△H)는 2m3이다. 최대 유체 유출 속도(

Figure 112008051195834-pat00035
omax) 는 4 m3 /min 이다. 최초 정상상태 액위는 50% 이고 입력 및 출력의 최소 유체 속도는 1 m3/ min 이다. 유체 유입 속도 변화량의 크기(△ Q i )는 1m3/min 이다. 허용 가능한 최대 유체 유출 속도 변화율은 (
Figure 112008051195834-pat00036
omax)는 1.5m3 /min2 이다.Cross-sectional area of the tank (A) is 1 and m 2, the volume control (△ H A), which is controlled by the PI controller is a 2m 3. Maximum fluid outflow rate (
Figure 112008051195834-pat00035
omax ) is 4 m 3 / min. The initial steady state level is 50% and the minimum fluid velocity at the input and output is 1 m 3 / min. Size (△ Q i) of the fluid flow rate variation is 1m 3 / min. The maximum allowable rate of fluid outflow rate is (
Figure 112008051195834-pat00036
omax ) is 1.5 m 3 / min 2 .

[[ 실시예Example 1] - 공정상 제약 조건이 없는 경우 1]-no process constraints

실시예 1에서는 어떠한 공정상의 제약조건도 없었다. 공정상 제약조건이 없는 경우 최적 파라미터 튜닝은 수학식 1 및 수학식 2를 따른다. 예를들어, ω = 0.5 인 경우, τH = 1 / √3 ,

Figure 112008051195834-pat00037
= 1 / √2 이고, 최적의 PI 제어 파라미터는 Kc = √3 / 2, τI = 2 / √3 min 이다.In Example 1 there were no process constraints. In the absence of process constraints, optimal parameter tuning follows Equations 1 and 2 below. For example, for ω = 0.5, τ H = 1 / √3,
Figure 112008051195834-pat00037
= 1 / √2, and the optimal PI control parameters are K c = √3 / 2, τ I = 2 / √3 min.

다양한 가중치에 따라 액위 및 유체 유출 속도의 응답을 도 2에 도시하였다. 유체 유입 속도에 1m3 /min의 계단입력이 5 분에 주어졌고, 액위 설정치는 20분에 25% 계단증가하였다. 도 2에서 보여진 것과 같이, 가중치(ω)가 낮으면 낮을수록 유출 속도 변화는 더 천천히 일어났다. 그러나 더 높은 최고점(peak) 액위를 가지게 되었고, 더 느린 액위 제어가 이루어졌다. 가중치(ω)가 증가되면, 유체 유출 속도 변화율이 더 높아지지만, 더 작은 최고점(peak) 액위를 가지게 되었다(즉 ω가 커질 수록 오버슈트값이 더 작아진다). 이러한 방법에 있어서, 가중치(ω)라든 단일 파라미터로 레벨 제어의 엄격성 및 유출 속도 변화의 완만성 사이의 명백한 트레이드오프(tradeoff, 본 용어는 당해기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있다)가 얻어질 수 있다. 예를들어, 액위 제어의 엄격성과 유체 유출 속도 변화율 완만성의 중요도를 동일하게 고려하여 제어하고 싶은 경우 ω = 0.5 가 된다. 이렇듯, 본 발명의 제어 장치는 0 초과 1 미만의 범위의 가중치(ω)를 조절하여 조작자가 별 어려움없이 다양한 목적의 액위 제어 장치에 응용시킬 수 있는 이점(利點)이 있다.The response of the liquid level and fluid outflow rate according to various weights is shown in FIG. 2. A step input of 1 m 3 / min was given at 5 minutes for the fluid inlet velocity, and the liquid level set point was increased by 25% at 20 minutes. As shown in FIG. 2, the lower the weight ω, the slower the outflow rate change occurred. However, they have higher peak levels and slower level control. Increasing the weight ω results in a higher rate of fluid outflow rate change, but with a smaller peak liquid level (ie, the larger the ω the smaller the overshoot value). In this method, the apparent tradeoff between the stringency (ω) or the severity of level control and the severity of change in outflow rate with a single parameter, the term is well known to those skilled in the art. ) Can be obtained. For example, when it is desired to control in consideration of the strictness of the liquid level control and the importance of the gradual rate of change of the fluid outflow rate, the ω = 0.5. As such, the control device of the present invention has an advantage that the operator can apply to the liquid level control device for various purposes without any difficulty by adjusting the weight (ω) in the range of more than 0 and less than 1.

본 발명의 제어 장치 및 방법의 이점(利點)을 증명하기 위해, 종래의 IMC-PI 튜닝 방법(배경기술 [문헌 7] 참조)에 의한 제어와 비교하였다. 비교한 그림은 도 3에 도시하였다. 가중치 ω 는 0.5로 고정하였다. 도 3에 도시된 것과 같이 본 발명의 방법은 더 작은 최대 유체 유출 변화율을 보일 뿐만 아니라, 액위 응답에 있어서도 더 빠른 조절 시간을 보여주었다. In order to demonstrate the advantages of the control device and method of the present invention, it was compared with the control by the conventional IMC-PI tuning method (see Background Art [Document 7]). The comparative picture is shown in FIG. The weight ω was fixed at 0.5. As shown in FIG. 3, the method of the present invention not only showed a smaller maximum fluid outflow rate of change, but also a faster adjustment time in liquid level response.

ISE 값을 비교하면, 본 발명에 따른 PI 제어 장치는 0.2988 이고, IMC-PI 제어방법에 따른 경우 0.3580으로 나타나 본 발명의 제어기 및 방법이 더 작은 값을 나타내었다. 즉 본 발명에 따른 PI 제어 장치가 더 우수한 성능을 나타내었다.Comparing the ISE value, the PI control apparatus according to the present invention is 0.2988, and according to the IMC-PI control method, it is 0.3580, indicating that the controller and method of the present invention have a smaller value. In other words, the PI control device according to the present invention showed better performance.

[[ 실시예Example 2] - 공정상 제약 조건이 있는 경우 2]-if there are process constraints

공정상 제약 조건이 있는 경우, 최적의 제어 파라미터 튜닝값은 각 제약조건에 해당하는 수학식 3 내지 수학식 6의 값 중 어느 하나의 값을 가진다. 상기 실시예 1과 동일한 액위 제어 장치에 가중치를 ω = 0.8 로 설정하고, 다양한 제약 조건의 경우를 나누어 가정하고, 이에 대한 최적의 제어 파라미터 튜닝값을 구하였다. When there are process constraints, the optimum control parameter tuning value has any one of the values of Equations 3 to 6 corresponding to each constraint. The weight was set to ω = 0.8 in the same liquid level control device as in Example 1, and various cases of constraints were assumed, and the optimum control parameter tuning value was calculated.

casecase I I

최대 허용 감쇄비(maximum allowable decay ratio) : 5e-4Maximum allowable decay ratio: 5e-4

최대 허용 제동비(maximum allowable damping factor) : 1.0Maximum allowable damping factor: 1.0

최대 유체 유출 속도 변화율(maximum allowable rate of change of the outlet flow) : 1.5 m3/min2 Maximum allowable rate of change of the outlet flow: 1.5 m 3 / min 2

casecase IIII

최대 허용 감쇄비(maximum allowable decay ratio) : 0.1Maximum allowable decay ratio: 0.1

최대 허용 제동비(maximum allowable damping factor) : 1.0Maximum allowable damping factor: 1.0

최대 유체 유출 속도 변화율(maximum allowable rate of change of the outlet flow) : 1.5 m3/min2 Maximum allowable rate of change of the outlet flow: 1.5 m 3 / min 2

casecase IIIIII

최대 허용 감쇄비(maximum allowable decay ratio) : 0.1Maximum allowable decay ratio: 0.1

최대 허용 제동비(maximum allowable damping factor) : 0.4Maximum allowable damping factor: 0.4

최대 유체 유출 속도 변화율(maximum allowable rate of change of the outlet flow) : 1.5 m3/min2 Maximum allowable rate of change of the outlet flow: 1.5 m 3 / min 2

상기 각각의 제약조건으로부터 각각의 τHmin 값은 하기 수학식 9로부터 구해질 수 있고, 최대 감쇄비에 상응하는 각각의 최소 허용 제동비는 하기 수학식 10으로부터 구해질 수 있다.Each τ Hmin value from each constraint can be obtained from Equation 9 below, and each minimum allowable braking ratio corresponding to the maximum damping ratio can be obtained from Equation 10 below.

[수학식 9][Equation 9]

Figure 112008051195834-pat00038
Figure 112008051195834-pat00038

[수학식 10][Equation 10]

Figure 112008051195834-pat00039
Figure 112008051195834-pat00039

제약조건 및 이 때의 최적의 제어 파라미터 튜닝값을 하기 표 2에 정리하였다. case I는 수학식 66의 경계조건, case II 는 수학식 33의 경계조건, case III 는 수학식 55의 경계조건에 각각 해당하는 것이다.Constraints and optimal control parameter tuning values at this time are summarized in Table 2 below. Case I corresponds to the boundary condition of Equation 66, case II to the boundary condition of Equation 33, and case III corresponds to the boundary condition of Equation 55, respectively.

Figure 112008051195834-pat00040
Figure 112008051195834-pat00040

상기의 case I 내지 case III 의 각각의 경우에 본 발명에 따른 제어 장치를 사용하여 실험하였다. 실험에서 1 분에 1 m3 /min의 계단입력이 주었다. 상기와 같은 제약조건 및 조절 파라미터 값을 가진 제어장치를 사용하여 case I 내지 case III의 3가지 경우 모두에 대한 액위 응답 및 유체 유출 속도 변화율을 계측하였다. 도 4는 계측 결과를 나타낸 그래프이다. 도 4에서 나타난 것과 같이 액위 응답 및 유체 유출 속도 변화율 모두 제한된 제약조건 범위 내에서 엄격하게 제어 성능을 타나내었다. case I의 경우 유체 유출 속도 변화율의 상한 조건 1.5m3 / min2 에 근접하였으나 이를 넘지 아니하였고 다른 경우에 비해 더 적은 조절 시간을 가졌다(5분 미만). 즉 본 발명에 따른 제어장치는 공정상 제약조건을 만족시키면서도 우수한 제어성능을 지닌 것으로 나타났다.In each case of the above case I to case III was tested using the control device according to the present invention. In the experiment, a step input of 1 m 3 / min was given in 1 minute. The control device with the above constraints and adjustment parameter values was used to measure the liquid level response and the rate of fluid outflow rate change for all three cases of case I to case III. 4 is a graph showing measurement results. As shown in FIG. 4, both the liquid level response and the rate of fluid outflow rate exhibited strict control performance within the limited constraint range. In case I, the upper limit of the rate of change of the fluid flow rate was close to 1.5 m 3 / min 2 , but not exceeded, and the adjustment time was less than that of the other cases (less than 5 minutes). That is, the control device according to the present invention was found to have excellent control performance while satisfying process constraints.

[[ 실시예Example 3] -  3]- 견고성(robustness)측정Robustness measurement

화학공정 제어는 반드시 이론값과 정확히 일치하여 제어되는 것은 아니다. 이는 실제적인 공정에서 다른 변수가 존재하기 때문이다. 예를 들어, 탱크의 부피가 100 m2인 경우라도 액체는 탱크 내에 완전히 균일하게 혼합되어 있는 것이 아니고, 시간이 지남에 따라 탱크 내에 스케일 등이 생성되는 경우 실제 탱크 부피가 줄어들게 되므로 이러한 오차가 발생하는 것이다. 따라서 실제 화학공정에 어떠한 제어 장치를 설치하는데 있어 실제적인 오차가 발생하는 경우라도 이와 관계없이 제어 성능이 발휘되는지를 측정하는 것은 중요하다. 이와 같이 실제적 오차가 발생하는지 여부에 관계없이 제어 성능이 발휘되는 정도를 견고성(robustness)이라 한다.Chemical process control is not necessarily controlled exactly in line with theoretical values. This is because there are other variables in the actual process. For example, even if the volume of the tank is 100 m 2 , this error occurs because the liquid is not completely uniformly mixed in the tank, but the actual tank volume is reduced when scale or the like is generated in the tank over time. It is. Therefore, it is important to measure whether the control performance is exhibited regardless of the actual error occurring in the installation of any control device in the actual chemical process. The degree to which control performance is exhibited regardless of whether or not actual error occurs is called robustness.

액위 제어의 경우 일반적으로 조절밸브가 데드존(dead zone)을 가지는 레벨 루프와 같은 드문 경우가 아니면 데드타임(dead time)을 갖지 않는다. 그러므로, 레벨 제어에 있어 데드타임은 너무 클 수 없고, 공간시간의 약 10% 정도를 가정해 볼 수 있다.Liquid level control generally does not have a dead time unless the control valve is a rare case, such as a level loop with a dead zone. Therefore, dead time cannot be too large for level control, and about 10% of space time can be assumed.

실시예 1의 제어장치를 사용하여 레벨 제어에 있어 공간시간의 20%의 데드타임을 가진다는 가정하에서 실험한 결과를 나타낸 그래프이다. 가중치는 0.5로 설정되어 있다. 또한 단면적의 20% 오차를 조사하는 것에 의하여도 측정되어 졌고 결과는 도 6과 같다. 도 5에서 보여진 바와 같이, 본 발명의 제어기 및 제어방법을 사용하면 데드 타임 및 데드존 등의 현실적 불확실성이 제어 성능에 미치는 영향이 거의 없음을 알 수 있다.It is a graph which shows the result of experiment on the assumption that it has a dead time of 20% of space time in level control using the control apparatus of Example 1. FIG. The weight is set to 0.5. It was also measured by examining the 20% error of the cross-sectional area and the result is shown in FIG. As shown in Figure 5, using the controller and control method of the present invention it can be seen that the actual uncertainty such as dead time and dead zone has little effect on the control performance.

도 1은 종래의 액위 제어장치를 나타낸 것이다.Figure 1 shows a conventional liquid level control device.

도 2는 본 발명에 따른 제어 장치의 액위 및 유체 유출 속도의 응답 결과를 나타낸 것이다.Figure 2 shows the response result of the liquid level and the fluid outflow rate of the control device according to the present invention.

도 3은 종래의 IMC-PI 튜닝 방법에 의한 제어와 본 발명에 따른 제어 장치의 액위 및 유체 유출 속도의 응답을 비교한 결과를 나타낸 것이다.Figure 3 shows the result of comparing the response of the control by the conventional IMC-PI tuning method and the liquid level and the fluid outflow velocity of the control device according to the present invention.

도 4는 제약조건이 있는 경우 본 발명에 따른 제어 장치의 액위 응답 및 유체 유출 속도 변화율 측정 결과를 나타낸 것이다. Figure 4 shows the measurement results of the liquid level response and fluid outflow rate change rate of the control device according to the present invention when there is a constraint.

도 5는 본 발명에 따른 제어 장치의 견고성 측정 결과를 나타낸 것이다. Figure 5 shows the results of measuring the robustness of the control device according to the present invention.

Claims (13)

PI 제어 연산을 이용하여 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 유량 조절 신호를 산출하는 제어 연산 수단을 포함하는 액위 제어 장치에 있어서, 상기 제어 연산 수단은 상기 유량 조절 신호 산출시 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 1의 관계를 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액위 제어 장치.A liquid level control device comprising a control calculation means for calculating a flow rate adjustment signal from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank by using a PI control operation, wherein the control calculation means includes a proportional gain K c when calculating the flow rate adjustment signal; The liquid level control device, characterized in that the integral time constant τ I is set to satisfy the following equation (1). [수학식 1][Equation 1]
Figure 112008051195834-pat00041
Figure 112008051195834-pat00041
 PI 제어 연산을 이용하여 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 유량 조절 신호를 산출하는 제어 연산 수단을 포함하는 액위 제어 장치에 있어서, 상기 제어 연산 수단은 상기 유량 조절 신호 산출시 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 2의 관계를 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액위 제어 장치.A liquid level control device comprising a control calculation means for calculating a flow rate adjustment signal from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank by using a PI control operation, wherein the control calculation means includes a proportional gain K c when calculating the flow rate adjustment signal; The liquid level control device, characterized in that the integral time constant τ I is set to satisfy the relationship of the following expression (2). [수학식 2][Equation 2]
Figure 112008051195834-pat00042
Figure 112008051195834-pat00042
 PI 제어 연산을 이용하여 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 유량 조절 신호를 산출하는 제어 연산 수단을 포함하는 액위 제어 장치에 있어서, 상기 제어 연산 수단은 상기 유량 조절 신호 산출시 하기 수학식 33의 경계조건에서 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 3의 관계를 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액위 제어 장치.A liquid level control device comprising a control calculation means for calculating a flow rate adjustment signal from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank using a PI control operation, wherein the control calculation means is calculated by the following equation 33 when calculating the flow rate adjustment signal. And a proportional gain K c and an integral time constant τ I in the boundary condition are set so as to satisfy the following equation (3). [수학식 33][Equation 33]
Figure 112008051195834-pat00043
Figure 112008051195834-pat00043
 [수학식 3]&Quot; (3) "
Figure 112008051195834-pat00044
Figure 112008051195834-pat00044
 PI 제어 연산을 이용하여 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 유량 조절 신호를 산출하는 제어 연산 수단을 포함하는 액위 제어 장치에 있어서, 상기 제어 연산 수단은 상기 유량 조절 신호 산출시 하기 수학식 44의 경계조건에서 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 4의 관계를 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액위 제어 장치.A liquid level control apparatus comprising control calculation means for calculating a flow rate adjustment signal from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank using a PI control operation, wherein the control calculation means is calculated by the following equation (44). And a proportional gain K c and an integral time constant τ I in a boundary condition are set so as to satisfy the following equation (4). [수학식 44]Equation 44
Figure 112008051195834-pat00045
Figure 112008051195834-pat00045
 [수학식 4]&Quot; (4) "
Figure 112008051195834-pat00046
Figure 112008051195834-pat00046
 PI 제어 연산을 이용하여 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 유량 조절 신호를 산출하는 제어 연산 수단을 포함하는 액위 제어 장치에 있어서, 상기 제어 연산 수단은 상기 유량 조절 신호 산출시 하기 수학식 55의 경계조건에서 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 5의 관계를 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액위 제어 장치.A liquid level control device comprising a control calculation means for calculating a flow rate adjustment signal from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank using a PI control operation, wherein the control calculation means is calculated by the following equation (55). And a proportional gain K c and an integral time constant τ I in a boundary condition are set so as to satisfy the following equation (5). [수학식 55][Equation 55]
Figure 112008051195834-pat00047
Figure 112008051195834-pat00047
 [수학식 5][Equation 5]
Figure 112008051195834-pat00048
Figure 112008051195834-pat00048
 PI 제어 연산을 이용하여 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 유량 조절 신호를 산출하는 제어 연산 수단을 포함하는 액위 제어 장치에 있어서, 상기 제어 연산 수단은 상기 유량 조절 신호 산출시 하기 수학식 66의 경계조건에서 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 6의 관계를 만족하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액위 제어 장치.A liquid level control device comprising a control calculation means for calculating a flow rate adjustment signal from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank using a PI control operation, wherein the control calculation means is calculated by the following equation 66 when calculating the flow rate adjustment signal. And a proportional gain K c and an integral time constant τ I in a boundary condition are set to satisfy the following equation (6). [수학식 66]Equation 66
Figure 112008051195834-pat00049
Figure 112008051195834-pat00049
 [수학식 6]&Quot; (6) "
Figure 112008051195834-pat00050
Figure 112008051195834-pat00050
 제어 연산 수단에 의해 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 PI 제어 연산에 따른 유량 조절 신호를 산출하여 액위를 제어하는 장치를 조절하는 방법에 있어서, 상기 PI 제어 연산이 유량 조절 신호 산출시 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 1의 관계를 만족하도록 하는 것을 특징으로 하는 액위 제어장치 조절방법.A method for controlling a device for controlling a liquid level by calculating a flow rate adjustment signal according to a PI control operation from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank by a control calculation means, wherein the PI control operation is proportional gain in calculating a flow rate control signal. K c and the integral time constant τ I to satisfy the relationship of the following equation (1). [수학식 1][Equation 1]
Figure 112008051195834-pat00051
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 제어 연산 수단에 의해 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 PI 제어 연산에 따른 유량 조절 신호를 산출하여 액위를 제어하는 장치를 조절하는 방법에 있어서, 상기 PI 제어 연산이 유량 조절 신호 산출시 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 2의 관계를 만족하도록 하는 것을 특징으로 하는 액위 제 어장치 조절방법.A method for controlling a device for controlling a liquid level by calculating a flow rate adjustment signal according to a PI control operation from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank by a control calculation means, wherein the PI control operation is proportional gain in calculating a flow rate control signal. K c and the integral time constant τ I to satisfy the relationship of the following equation (2). [수학식 2][Equation 2]
Figure 112008051195834-pat00052
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 제어 연산 수단에 의해 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 PI 제어 연산에 따른 유량 조절 신호를 산출하여 액위를 제어하는 장치를 조절하는 방법에 있어서, 상기 PI 제어 연산이 수학식 33의 경계조건에서 유량 조절 신호 산출시 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 3의 관계를 만족하도록 하는 것을 특징으로 하는 액위 제어장치 조절방법.A method for controlling a device for controlling a liquid level by calculating a flow rate adjustment signal according to a PI control operation from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank by a control calculation means, wherein the PI control operation is performed under the boundary condition of Equation 33. And a proportional gain K c and an integral time constant τ I to satisfy the following Equation 3 when calculating the flow control signal. [수학식 33][Equation 33]
Figure 112008051195834-pat00053
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 [수학식 3]&Quot; (3) "
Figure 112008051195834-pat00054
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 제어 연산 수단에 의해 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 PI 제어 연산에 따른 유량 조절 신호를 산출하여 액위를 제어하는 장치를 조절하는 방법에 있어서, 상기 PI 제어 연산이 수학식 44의 경계조건에서 유량 조절 신호 산출시 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 4의 관계를 만족하도록 하는 것을 특징으로 하는 액위 제어장치 조절방법.A method for controlling a device for controlling a liquid level by calculating a flow rate adjustment signal according to a PI control operation from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank by a control calculation means, wherein the PI control operation is performed under the boundary condition of Equation 44. And a proportional gain K c and an integral time constant τ I to satisfy the relationship of Equation 4 below when calculating the flow control signal. [수학식 44]Equation 44
Figure 112008051195834-pat00055
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 [수학식 4]&Quot; (4) "
Figure 112008051195834-pat00056
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 제어 연산 수단에 의해 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 PI 제어 연산에 따른 유량 조절 신호를 산출하여 액위를 제어하는 장치를 조절하는 방법에 있어서, 상기 PI 제어 연산이 수학식 55의 경계조건에서 유량 조절 신호 산출시 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 5의 관계를 만족하도록 하는 것을 특징으로 하는 액위 제어장치 조절방법.A method for controlling a device for controlling a liquid level by calculating a flow rate adjustment signal according to a PI control operation from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank by a control calculation means, wherein the PI control operation is performed under the boundary condition of Equation 55. And a proportional gain K c and an integral time constant τ I to satisfy the relationship of Equation 5 below when calculating the flow control signal. [수학식 55][Equation 55]
Figure 112008051195834-pat00057
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 [수학식 5][Equation 5]
Figure 112008051195834-pat00058
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 제어 연산 수단에 의해 탱크 내의 액위 측정 신호 및 액위 설정 신호로부터 PI 제어 연산에 따른 유량 조절 신호를 산출하여 액위를 제어하는 장치를 조절하는 방법에 있어서, 상기 PI 제어 연산이 수학식 66의 경계조건에서 유량 조절 신호 산출시 비례이득 Kc 및 적분시상수 τI 가 하기 수학식 6의 관계를 만족하도록 하는 것을 특징으로 하는 액위 제어장치 조절방법.A method for controlling a device for controlling a liquid level by calculating a flow rate adjustment signal according to a PI control operation from a liquid level measurement signal and a liquid level setting signal in a tank by a control calculation means, wherein the PI control operation is performed under the boundary condition of Equation 66. And a proportional gain K c and an integral time constant τ I to satisfy the relationship of Equation 6 below when calculating the flow control signal. [수학식 66]Equation 66
Figure 112008051195834-pat00059
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 [수학식 6]&Quot; (6) "
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 액체를 저장하는 탱크, 액체를 상기 탱크에 도입하는 도입구, 액체를 상기 탱크에서 배출하는 배출구 및 액위 제어 장치를 포함하는 액위 제어 시스템에 있어서, 상기 액위 제어 장치는 상기 제 1 항 내지 제 6 항의 어느 한 청구항의 액위 제어 장치인 것을 특징으로 하는 액위 제어 시스템.A liquid level control system comprising a tank for storing a liquid, an inlet for introducing liquid into the tank, an outlet for discharging liquid from the tank, and a liquid level control device, wherein the liquid level control device comprises: A liquid level control system, characterized in that the liquid level control device according to any one of claims.
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KR20030044806A (en) * 2001-11-30 2003-06-09 오므론 가부시키가이샤 Control Device, Temperature Controller, and Heat Treatment Device

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