KR20130107824A - 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 장치 및 방법 - Google Patents

밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 미세온도 제어용 온오프 밸브(16)를 제어하는 밸브제어장치(X)가 자동밸브 모델링수단(10)과; 온도 수집수단(20)과; 온도편차 판별수단(30)과; 응답 지연시간 및 시정수 측정수단(40)과; 밸브 제어수단(50) 및; 밸브 구동수단(60)으로 구성되어 오프라인 데이터 수집단계(S1단계)와; 자동밸브 모델링단계(S2단계)와; 설정온도 데이터 수집단계(S3단계)와; 실측온도 수집단계(S4단계)와; 온도편차 판별단계(S5단계)와; 밸브 응답 지연시간 측정단계(S6단계)와; 시정수 측정단계(S7단계)와; 제어기 설계단계(S8단계)와; 실측데이터 저장단계(S9단계) 및; 작업종료 체크단계(S10)로 밸브를 제어함으로써 본 발명은 레토르트의 온도 편차가 과도하게 발생할 경우 제어 밸브의 응답 지연을 연산하여 제어함으로써 정밀한 온도제어를 가능하게 하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 온도제어장치의 구조 및 방법이 간단하여 장치의 제작에 소요되는 비용을 줄여 제품의 가격을 저렴화할 수 있어 경제성이 탁월할 뿐만 아니라 온도제어장치의 구조가 단순하면서도 강인성이 향상되어 장기간 고장 없이 안정적으로 사용할 수 있는 각별한 장점이 있는 유용한 발명이다.

Description

밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 장치 및 방법{Temperature control apparatus of sterilizer using response delay compensation of valve and method thereof}
본 발명은 살균기의 온도제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레토르트를 가열하여 살균하는 장치에서 밸브의 응답지연에 따른 시간지연을 보상하여 온도 편차를 제어함으로써 정밀한 온도제어를 가능하게 하여 생산성을 향상시킬 수 있는 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 종래의 레토르트를 가열하는 장치에서는 챔버(chamber) 내의 온도가 원하는 제어범위 내에서 조금이라도 벗어나면 제어밸브인 자동 온오프 밸브가 작동하게 된다.
이러한 종래의 레토르트를 가열하는 장치는 자동 밸브의 응답성을 전혀 고려하지 않은 제어방법으로써 자동 밸브의 응답성에 의하여 온도 편차가 더 크게 증가할 수 있는 단점이 있다. 즉, 온도 편차가 커져가는 시점에서 측정된 온도를 이용한 제어와, 온도 편차가 줄어드는 시점에서 측정된 온도를 이용하는 제어에 있어서는 밸브의 응답성을 고려한 제어가 되어야 정밀한 온도 제어가 가능하게 된다.
따라서 레토르트를 가열하여 살균하는 장치에서 온도를 제어할 때에는 자동제어 밸브의 응답성에 따라 정밀하게 제어하는 기술이 필요하게 된다.
종래 개발되어 있는 밸브의 제어기술로는 대한민국 특허공개 제10-1997-0016249호의 "압력 유체용 밸브를 제어하는 밸브 제어장치"가 공개특허공보에 게시되어 있다.
상기 특허공개 제10-1997-0016249호의 "압력 유체용 밸브를 제어하는 밸브 제어장치"는 코일 본체 위에 감겨진 코일 와이어를 구비한 길이 방향축을 갖춘 원통형 코일과, 코일의 면 단부상에 배치된 코일 본체의 터미널 핀 캐리어에 고정된 코일 터미널 핀과, 요우크 링 하우징이 고정 부품에 의해 고정되는 코일의 단부를 향해 있는 하우징 벽이 있는 압력 유체용 밸브를 제어하는 밸브제어 장치에 있어서, 터미널 핀 캐리어의 코일 터미널 핀은 코일의 길이 방향축에 교차되도록 하고, 요우크 링 하우징이 길이방향의 부분 내에 코일을 에워싸고 요우크 링 피복물을 구비하는 장치이다.
그러나 이러한 특허공개 제10-1997-0016249호의 "압력 유체용 밸브를 제어하는 밸브 제어장치"는 압력 유체용 밸브를 사용하고 있으나, 밸브를 제어하는 제어기의 구조나 방법 등이 복잡하고 장치가 고가라고 하는 문제점이 있었다.
또한 종래 밸브의 제어기술로 대한민국 특허공개 제10-2006-0032280호의 "반력제어식 전자제어 파워 스티어링용 압력제어밸브"가 공개특허공보에 게시되어 있다.
상기 특허공개 제10-2006-0032280호의 "반력제어식 전자제어 파워 스티어링용 압력제어밸브"는 입력축과 피니언축 및 밸브본체에 의해 형성된 반력실로 통하는 유로에 설치되어 주행 속도에 따라 반력실 내로 공급되는 작동유의 유압을 조절하는 반력제어식 전자제어 파워 스티어링용 압력제어밸브에 있어서, 유로에 설치되는 하우징, 전원과 연결되어 하우징 내에 설치되는 압전소자, 압전소자의 일측에 장착되는 로드, 로드에 연결되어 전원 인가시 압전소자의 변형에 의해 유로를 개폐하는 밸브체로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이러한 특허공개 제10-2006-0032280호의 "반력제어식 전자제어 파워 스티어링용 압력제어밸브"는 전자 소자를 이용하여 전자 제어에 적합하다는 특징이 있는 것이나, 환경이 열악한 상황에 적용하기에는 제어기의 강인성(robustness)이 떨어지는 문제점이 있었다.
그리고 도 1에 도시한 종래 가열살균장치에 있어서 레토르트(R)는 도 1에 화살표로 나타낸 바와 같이 챔버(A)의 일측 입구를 통해 챔버(A) 내로 들어가 구동롤(1)에 의해 구동되는 다수의 상부롤(2)과 하부롤(3)에 의해 챔버(A)의 타측 출구로 이송된다.
상기 챔버(A) 내의 온도는 가열된 다수의 스팀열 발산수단(4)에 의해 상승하게 되며, 스팀공급장치(5)는 적절한 압력으로 스팀을 미세온도 제어용 온오프 밸브(6)와 자동 온오프 밸브(7, 7') 및 배관(80을 통해 상기 챔버(A) 내 스팀열 발산수단(4)으로 스팀을 공급한다.
챔버(A) 내의 온도는 다수의 온도 측정기(9)에 의해 측정되며, 일반적으로 챔버(A) 내의 온도는 약 95℃ 를 목표로 하는 경우가 많다. 상기 스팀공급장치(5)에서 가열된 스팀은 자동 온오프 밸브(7, 7')에 의해 챔버(A) 내 스팀열 발산수단(4)으로 공급되지만, 챔버(A) 내의 온도가 변동할 때에는 미세온도 제어용 온오프 밸브(6)의 개도에 의하여 스팀열 발산수단(4)으로 공급되는 스팀이 제어되어 챔버(A) 내의 온도가 제어된다.
이와 같이 챔버(A) 내의 온도가 제어되는 종래 가열살균장치에 있어서는 개도가 기계식으로 제어되는 미세온도 제어용 온오프 밸브(6)가 관성의 영향으로 인하여 밸브에 응답 지연이 발생하게 되며, 이러한 밸브의 응답 지연은 챔버(A) 내의 온도의 편차를 악화시키는 방향으로 제어가 될 수 있다.
도 2에서 시각 ta에서는 챔버(A) 내의 온도가 목표온도(Tt) 보다 허용 온도 범위(ΔT) 만큼 벗어나고 있다. 그러나 임의의 k 시점에서 그 이전 시점인 k-1 시점과의 온도 편차에 대한 비교 고찰 없이 무조건 k 시점에서의 온도 편차가 허용 범위를 벗어났다고 미세온도 제어용 온오프 밸브(6)를 오프시킨다면, 실제로 밸브가 오프되는데 까지 걸리는 시간이 있기 때문에 밸브가 실제로 오프될 때 온도 편차가 (+)가 아닌 (-)로 될 수도 있다.
반대로 시각 tb에서도 온도가 목표온도(Tt) 보다 허용 온도 범위(ΔT) 만큼 벗어낫다고 무조건 미세온도 제어용 온오프 밸브(6)를 여는 방향으로 제어가 되면 그 이전의 온도 편차를 고려하지 않았다고 했을 때는 오도 편차가 악화 될 수 있다.
이와 같은 실정을 고려하여 종래의 밸브제어에서 야기되는 여러 가지 결점 및 문제점들을 해결하여 레토르트를 가열하여 살균하는 장치의 온도제어에 채용하고자 발명한 것으로서, 본 발명의 출원인들이 특허출원하여 2011년 12월 29일자로 특허받은 특허 제1103082호의 "자동밸브를 이용한 레트로트 살균기의 정밀 온도제어장치 및 방법"이 등록특허공보에 게시되어 있다.
특허 제1103082호의 "자동밸브를 이용한 레트로트 살균기의 정밀 온도제어장치 및 방법"은 자동밸브의 개도를 예측 제어하여 정밀한 온도제어를 가능하게 하는 특징이 있는 것이나, 레트로트를 가열하는 장치에서는 챔버(chamber) 내의 온도가 원하는 제어범위 내에서 조금이라도 벗어나면 제어밸브인 자동 온오프 밸브가 작동하게 되고, 이는 밸브의 응답지연을 전혀 고려하지 않은 제어 방법으로써 자동 밸브의 응답성에 의하여 온도 편차가 더 크게 증가할 수 있는 단점이 있었다.
도 3를 참조하면, 현재의 자동 밸브의 응답지연에 따른 온도제어의 문제점을 도시하고 있다. 도 3에서 약 6초에서 자동 밸브를 닫아서 온도가 급격히 올라갔고, 약 7.5초에서 밸브를 열어서 온도가 급격히 떨어지는 것을 볼 수 있다. 이 도면에서 보는 것과 같이 밸브를 열고 닫는 시간에서 급격하게 온도가 변동하는 것을 볼 수 있다. 그러나 밸브를 닫는 명령은 실제 6초보다 훨씬 이전에 내려졌고, 밸브를 여는 명령 또한 7.5초 이전에 내려졌다 이와 같이 밸브의 응답 지연을 고려하지 않고 밸브를 제어하면 급격하게 온도가 변동하는 문제가 있게 된다.
따라서 레토르트를 가열하여 살균하는 장치에서 온도률 제어할 때에는 자동 밸브의 응답 지연을 고려하여 정밀하게 제어하는 기술의 필요성이 있었다.
본 발명은 상기한 실정을 감안하여 종래의 밸브제어에서 야기되는 여러 가지 결점 및 문제점들을 해결하여 레토르트를 가열하여 살균하는 장치의 온도제어에 채용하고자 발명한 것으로서, 그 목적은 레토르트의 온도 편차가 과도하게 발생할 경우 제어 밸브의 응답 지연을 연산하여 제어함으로써 정밀한 온도제어를 가능하게 하여 생산성을 향상시킬 수 있는 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 온도제어장치의 구조 및 방법이 간단하여 장치의 제작에 소요되는 비용을 줄여 제품의 가격을 저렴화할 수 있는 경제성이 탁월한 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 온도제어장치의 구조가 단순하면서도 강인성이 향상되어 장기간 고장 없이 안정적으로 사용할 수 있는 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 장치는 챔버(A)와, 구동롤(11), 챔버(A) 내에서 레토르트(R)를 이송하는 다수의 상부롤(12)과 하부롤(13), 다수의 스팀열 발산수단(14), 스팀공급장치(15), 미세온도 제어용 온오프 밸브(16), 자동 온오프 밸브(17, 17'), 배관(18) 및 다수의 온도 측정기(19)를 구비하여 챔버(A) 내 스팀공급장치(5)로 가열 스팀을 공급하는 배관(8) 상의 미세온도 제어용 온오프 밸브(16)를 제어하여 챔버(A) 내 레토르트의 살균온도를 제어하는 레토르트 살균기의 온도제어장치에 있어서; 상기 미세온도 제어용 온오프 밸브(16)를 제어하는 밸브제어장치(X)가 오프라인에서 데이터를 수집하고 밸브의 응답성을 연산하여 자동밸브를 모델링하는 자동밸브 모델링수단(10)과; 설정온도 데이터를 수집하는 온도 수집수단(20)과; 상기 챔버(A) 내의 실측온도와 설정온도의 편차를 비교하여 온도 편차를 크기별로 분류하고 허용 편차 인지의 여부를 판별하는 온도편차 판별수단(30)과; 상기 온도편차 판별수단(30)의 온도 편차 판별에 따라 밸브의 응답 지연시간과 시정수를 측정하는 응답 지연시간 및 시정수 측정수단(40)과; 상기 측정된 응답 지연시간 및 시정수에 따라 밸브의 온/오프를 제어하는 밸브 제어수단(50) 및; 상기 밸브 제어수단(50)의 제어에 따라 상기 미세온도 제어용 온오프 밸브(16)를 구동하는 밸브 구동수단(60)으로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 방법은 오프라인에서 데이터를 수집하는 오프라인 데이터 수집단계(S1단계)와; 밸브의 응답성을 연산하여 자동밸브를 모델링하는 자동밸브 모델링단계(S2단계)와; 온도설정 데이터를 수집하는 설정온도 데이터 수집단계(S3)와; 살균기의 챔버 내 실측온도를 수집하는 실측온도 수집단계(S4단계)와; 상기 설정온도 데이터 수집단계(S3)에서 얻어진 설정온도(Tt)와 상기 실측온도 수집단계(S4단계)에서 얻어진 실측온도(Ta)의 온도 편차를 비교하여 온도 편차 크기별로 분류하여 온도편차의 허용범위 내에 있는지를 판별하는 온도편차 판별단계(S5단계)와; 상기 온도편차 판별단계(S5단계)의 판별결과 설정온도(Tt)와 실측온도(Ta) 편차가 허용 온도범위(△T) 보다 큰 경우에는 응답 지연시간 및 시정수 측정수단(40)으로 밸브 응답 지연시간(θ)을 측정하는 밸브 응답 지연시간 측정단계(S6단계)와; 상기 응답 지연시간 및 시정수 측정수단(40)으로 시스템의 시정수(τ)를 측정하는 시정수 측정단계(S7단계)와; 밸브의 응답지연 보상을 제어하는 제어기를 설계하는 제어기 설계단계(S8단계)와; 살균기의 실측데이터를 저장하는 실측데이터 저장단계(S9단계)와; 밸브의 조절작업이 종료되었는지는 체크하는 작업종료 체크단계(S10)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명은 레토르트의 온도 편차가 과도하게 발생할 경우 제어 밸브의 응답 지연을 연산하여 제어함으로써 정밀한 온도제어를 가능하게 하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 온도제어장치의 구조 및 방법이 간단하여 장치의 제작에 소요되는 비용을 줄여 제품의 가격을 저렴화할 수 있어 경제성이 탁월할 뿐만 아니라 온도제어장치의 구조가 단순하면서도 강인성이 향상되어 장기간 고장 없이 안정적으로 사용할 수 있는 각별한 장점이 있다.
도 1은 종래 가열살균장치의 개략적이 구성도,
도 2는 종래 가열살균장치에 있어서 자동 밸브의 응답지연에 의한 문제점의 일예를 설명하기 위한 도면,
도 3은 종래 가열살균장치에 있어서 자동 밸브의 응답지연에 의한 문제점의 일예를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 장치의 구성도,
도 5는 본 발명 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 방법을 실행하는 순서도 이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 장치의 구성도, 도 5는 본 발명 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 방법을 실행하는 순서도로서, 본 발명 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 장치는 챔버(A)와, 구동롤(11), 챔버(A) 내에서 레토르트(R)를 이송하는 다수의 상부롤(12)과 하부롤(13), 다수의 스팀열 발산수단(14), 스팀공급장치(15), 미세온도 제어용 온오프 밸브(16), 자동 온오프 밸브(17, 17'), 배관(18) 및 다수의 온도 측정기(19)를 구비하여 챔버(A) 내 스팀공급장치(5)로 가열 스팀을 공급하는 배관(8) 상의 미세온도 제어용 온오프 밸브(16)를 제어하여 챔버(A) 내 레토르트의 살균온도를 제어하는 레토르트 살균기의 온도제어장치에 있어서, 상기 미세온도 제어용 온오프 밸브(16)를 제어하는 밸브제어장치(X)가 오프라인에서 데이터를 수집하고 밸브의 응답성을 연산하여 자동밸브를 모델링하는 자동밸브 모델링수단(10)과; 설정온도 데이터를 수집하는 온도 수집수단(20)과; 상기 챔버(A) 내의 실측온도와 설정온도의 편차를 비교하여 온도 편차를 크기별로 분류하고 허용 편차 인지의 여부를 판별하는 온도편차 판별수단(30)과; 상기 온도편차 판별수단(30)의 온도 편차 판별에 따라 밸브의 응답 지연시간과 시정수를 측정하는 응답 지연시간 및 시정수 측정수단(40)과; 상기 측정된 응답 지연시간 및 시정수에 따라 밸브의 온/오프를 제어하는 밸브 제어수단(50) 및; 상기 밸브 제어수단(50)의 제어에 따라 상기 미세온도 제어용 온오프 밸브(16)를 구동하는 밸브 구동수단(60)으로 구성되어 있다.
구동수단(60)으로 구성되어 있다.
상기 오프라인에서 수집하는 데이터는 온도제어장치를 작동시키기 전에 수집하는 여러 가지 설정 데이터로서 밸브의 개도 데이터, 살균기 설정온도 데이터 등이고, 상기 온도제어장치에 살균기의 실측데이터를 저장하는 데이터 저장수단과 밸브의 조절작업이 종료되었는지를 체크하는 작업종료 체크수단이 추가로 더 구비되는 것이 바람직하다.
도 4는 도 4는 본 발명 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 장치의 구성도이다.
도 4에서 자동밸브 모델링수단(10)은 오프라인 데이터를 수집하고, 밸브 응답성을 연산하며, 자동밸브를 모델릴링하기 위한 것이고, 온도 수집수단(20)은 온도설정 데이터를 수집하기 위한 것이며, 온도편차 판별수단(30)은 실측온도와 설정온도의 편차를 비교하기 위한 것이다.
또한, 응답 지연시간 및 시정수 측정수단(40)은 밸브응답 지연시간과 시정수를 측정하는 것이고, 밸브 제어수단(50)은 제어기를 설계하여 제어기로 밸브를 제어하는 것이며, 밸브 구동수단(60)은 실제 밸브를 조작하기 위한 것이다.
또한 본 발명 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 방법은 오프라인에서 데이터를 수집하는 오프라인 데이터 수집단계(S1단계)와; 밸브의 응답성을 연산하여 자동밸브를 모델링하는 자동밸브 모델링단계(S2단계)와; 온도설정 데이터를 수집하는 설정온도 데이터 수집단계(S3단계)와; 살균기의 챔버 내 실측온도를 수집하는 실측온도 수집단계(S4단계)와; 상기 설정온도 데이터 수집단계(S3단계)에서 얻어진 설정온도(Tt)와 상기 실측온도 수집단계(S4단계)에서 얻어진 실측온도(Ta)의 온도 편차를 비교하여 온도 편차 크기별로 분류하여 온도편차의 허용범위 내에 있는지를 판별하는 온도편차 판별단계(S5단계)와; 상기 온도편차 판별단계(S5단계)의 판별결과 설정온도(Tt)와 실측온도(Ta) 편차가 허용 온도범위(△T) 보다 큰 경우에는 응답 지연시간 및 시정수 측정수단(40)으로 밸브 응답 지연시간(θ)을 측정하는 밸브 응답 지연시간 측정단계(S6단계)와; 상기 응답 지연시간 및 시정수 측정수단(40)으로 시스템의 시정수(τ)를 측정하는 시정수 측정단계(S7단계)와; 밸브의 응답지연 보상을 제어하는 제어기를 설계하는 제어기 설계단계(S8단계)와; 살균기의 실측데이터를 저장하는 실측데이터 저장단계(S9단계)와; 밸브의 조절작업이 종료되었는지는 체크하는 작업종료 체크단계(S10단계)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
다음에는 상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 방법을 도 4 및 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 방법을 실행하는 순서도로서, 먼저 오프라인 데이터 수집단계(S1단계)에서 밸브를 모델링하기 위하여 오프라인에서 밸브의 개도 데이터를 수집한다.
그리고, 자동밸브 모델링단계(S2단계)에서 밸브의 응답성을 실제에서 측정하여，다음의 수학식 1과 같이 자동밸브를 모델링한다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, S는 라플라스(laplace) 연산자이고, 2.2 는 1차 지연시스템의 게인이다.
그리고, 자동 밸브와 같은 기계장치는 1차 지연시스템을 고려한다. 현재 설치되는 자동밸브의 응답성은 온 오프시 약 1.5초의 응답성을 보이고, 밸브의 정상상태 값의 90%에 도달하는 시간을 상승시간으로 정의할 때, 밸브의 응답성 상승시간(Tr)을 1초로 설정하여 상기 수학식 1과 같이 모델링한다.
이어서 설정온도 데이터 수집단계(S3단계)에서 레토르트의 가열 살균작업이 시작되면, 설정온도 데이터{목표온도(Tt), 허용온도 범위(△T) 등]을 수집하고, 실측온도 수집단계(S4단계)에서 온도 데이터를 설정한 후 일정 시간이 지난 후 살균기 내의 실제온도(Ta)를 온도 측정장치(19)로부터 수집한다.
만약, 온도편차 판별단계(S5단계)의 판별결과, 설정온도와 실제 실측온도의 편차가 허용 온도범위(△T) 보다 큰 경우에는 밸브 응답 지연시간 측정단계(S6단계)로 진행하여 밸브 응답지연 시간(θ)을 측정하고, 이 단계(S5단계)에서 설정온도와 실제 실측온도의 편차가 허용 온도범위(△T) 보다 같거나 작을 경우에는 상기 실측온도 수집단계(S4단계)로 돌아가 S4단계, S5단계를 순차적으로 실행한다.
그리고 시정수 측정단계(S7단계)에서 시스템의 시징수(τ)를 측정한 후 다음과 같이 제어기 설계단계(S8단계)에서 제어기를 설계한다.
시간지연 시스템의 정밀한 온도제어를 위하여 다음과 같이 제어기를 설계한다 먼저 일반적인 피드백 제어 시스템은 도 6에 나타낸 바와 같다.
도 6에서 피드백 제어 시스템의 폐루프 응답은 다음 수학식 2와 같다.
[수학식 2]
Figure pat00002
여기서 K 는 제어기, G 는 제어대상 시스템의 개루프 전달함수를 나타낸다.
상기 수학식 2를 제어기 K(s)에 대하여 풀면, 다음의 수학식 3과 같다.
[수학식 3]
Figure pat00003
또한 시간지연이 존재하는 피드백 제어시스템의 폐루프 전달함수는 다음의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00004
여기서 θ는 밸브 응답지연 시간을 나타내고 S6 단계에서 측정되고, τ는 시간지연 시스텀의 시정수를 나타내고 S7 단계에서 측정된다. 상기 수학식 4를 수학식 3에 대입하면 수학식 5 와 같이 된다.
[수학식 5]
Figure pat00005
상기 수학식 5에서 분모에 있는 지수항을 테일러 급수의 1차 항까지 근사하면 수학식 5는 다음 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 6]
Figure pat00006
또한 1차 공정의 경우 시간지연 시스템의 제어기는
Figure pat00007
이므로 이를 수학식 6에 대입하여 정리하면 다음 수학식 7과 같다.
[수학식 7]
Figure pat00008
여기서 수학식 8과 같이 제어기률 정리하면,
[수학식 8]
Figure pat00009
상기 수학식 8은 일반적인 비례적분(PI) 제어기의 형태를 가진다.
상기 S8단계의 제어기 설계단계 다음에는 실측데이터 저장단계(S9단계)에서 살균기의 실측데이터를 저장하고, 작업종료 체크단계(S10)에서 밸브의 조절작업이 종료되었는지를 체크한다. 그 결과 밸브의 조절작업이 종료된 경우에는 온도제어 장치의 온도제어를 종료하고, 밸브의 조절작업이 종료되지 않은 경우에는 상기 실측온도 수집단계(S4단계)로 돌아가 S4단계 내지 S10단계를 순차적으로 실행하게 된다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.
10 : 자동밸브 모델링수단 20 : 온도 수집수단
30 : 온도편차 판별수단 40 : 응답 지연시간 및 시정수 측정수단
50 : 밸브 제어수단 60 : 밸브 구동수단
X : 밸브제어장치

Claims (8)

  1. 챔버(A)와, 구동롤(11), 챔버(A) 내에서 레토르트(R)를 이송하는 다수의 상부롤(12)과 하부롤(13), 다수의 스팀열 발산수단(14), 스팀공급장치(15), 미세온도 제어용 온오프 밸브(16), 자동 온오프 밸브(17, 17'), 배관(18) 및 다수의 온도 측정기(19)를 구비하여 챔버(A) 내 스팀공급장치(5)로 가열 스팀을 공급하는 배관(8) 상의 미세온도 제어용 온오프 밸브(16)를 제어하여 챔버(A) 내 레토르트의 살균온도를 제어하는 레토르트 살균기의 온도제어장치에 있어서;
    상기 미세온도 제어용 온오프 밸브(16)를 제어하는 밸브제어장치(X)가 오프라인에서 데이터를 수집하고 밸브의 응답성을 연산하여 자동밸브를 모델링하는 자동밸브 모델링수단(10)과; 설정온도 데이터를 수집하는 온도 수집수단(20)과; 상기 챔버(A) 내의 실측온도와 설정온도의 편차를 비교하여 온도 편차를 크기별로 분류하고 허용 편차 인지의 여부를 판별하는 온도편차 판별수단(30)과; 상기 온도편차 판별수단(30)의 온도 편차 판별에 따라 밸브의 응답 지연시간과 시정수를 측정하는 응답 지연시간 및 시정수 측정수단(40)과; 상기 측정된 응답 지연시간 및 시정수에 따라 밸브의 온/오프를 제어하는 밸브 제어수단(50) 및; 상기 밸브 제어수단(50)의 제어에 따라 상기 미세온도 제어용 온오프 밸브(16)를 구동하는 밸브 구동수단(60)으로 구성된 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 오프라인에서 수집하는 데이터는 밸브의 개도 데이터와 살균기 설정온도 데이터인 것을 특징으로 하는 자동밸브를 이용한 레토르트 살균기의 정밀 온도제어장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 온도제어장치에 살균기의 실측데이터를 저장하는 데이터 저장수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자동밸브를 이용한 레토르트 살균기의 정밀 온도제어장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 온도제어장치에 밸브의 조절작업이 종료되었는지를 체크하는 작업종료 체크수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자동밸브를 이용한 레토르트 살균기의 정밀 온도제어장치.
  5. 오프라인에서 데이터를 수집하는 오프라인 데이터 수집단계(S1단계)와; 밸브의 응답성을 연산하여 자동밸브를 모델링하는 자동밸브 모델링단계(S2단계)와; 온도설정 데이터를 수집하는 설정온도 데이터 수집단계(S3)와; 살균기의 챔버 내 실측온도를 수집하는 실측온도 수집단계(S4단계)와; 상기 설정온도 데이터 수집단계(S3)에서 얻어진 설정온도(Tt)와 상기 실측온도 수집단계(S4단계)에서 얻어진 실측온도(Ta)의 온도 편차를 비교하여 온도 편차 크기별로 분류하여 온도편차의 허용범위 내에 있는지를 판별하는 온도편차 판별단계(S5단계)와; 상기 온도편차 판별단계(S5단계)의 판별결과 설정온도(Tt)와 실측온도(Ta) 편차가 허용 온도범위(△T) 보다 큰 경우에는 응답 지연시간 및 시정수 측정수단(40)으로 밸브 응답 지연시간(θ)을 측정하는 밸브 응답 지연시간 측정단계(S6단계)와; 상기 응답 지연시간 및 시정수 측정수단(40)으로 시스템의 시정수(τ)를 측정하는 시정수 측정단계(S7단계)와; 밸브의 응답지연 보상을 제어하는 제어기를 설계하는 제어기 설계단계(S8단계)와; 살균기의 실측데이터를 저장하는 실측데이터 저장단계(S9단계)와; 밸브의 조절작업이 종료되었는지는 체크하는 작업종료 체크단계(S10)로 이루어진 것을 특징으로 하는 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 오프라인 데이터 수집단계(S1단계)에서 수집하는 데이터는 밸브의 개도 데이터인 것을 특징으로 하는 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 방법.│Tt - Ta│＞ △T ?
  7. 제 5항에 있어서, 상기 자동밸브 모델링단계(S2단계)에서의 자동밸브의 모델링이 아래서 수학식 1 에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 방법.
    수학식 1 :
    Figure pat00010

    여기서, S는 라플라스(laplace) 연산자이고, 2.2 는 1차 지연시스템의 게인이다.
  8. 제 5항에 있어서, 제어기 설계단계(S8단계)에서의 제어기 설계가 아래서 수학식 2 내지 수학식 8에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 밸브의 응답지연 보상을 이용한 살균기의 온도제어 방법.
    수학식 2 :
    Figure pat00011

    수학식 3 :
    Figure pat00012

    수학식 4 :
    Figure pat00013

    수학식 5 :
    Figure pat00014

    수학식 6 :
    Figure pat00015

    수학식 7 :
    Figure pat00016

    수학식 8 :
    Figure pat00017

    여기서 K 는 제어기, G 는 제어대상 시스템의 개루프 전달함수, θ는 밸브 응답지연 시간, τ는 시간지연 시스텀의 시정수를 각각 나타낸다.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117699172A (zh) * 2024-02-05 2024-03-15 黑龙江润域森粮油贸易有限公司 一种粮油定量分装设备

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017095612A1 (en) * 2015-12-01 2017-06-08 Maxim Integrated Products, Inc. Indicator of sterilization efficacy using a data logger with cloud/software application
US10996112B2 (en) 2015-12-01 2021-05-04 Maxim Integrated Products, Inc. Systems and methods for correcting lag between sensor temperature and ambient gas temperature
KR101877515B1 (ko) * 2016-10-05 2018-07-11 한국기계연구원 슬롯다이 시스템 및 이를 이용한 슬롯다이 제어방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07231770A (ja) * 1994-02-23 1995-09-05 Ono Shokuhin Kogyo Kk 含気調理殺菌機
JP3156040B2 (ja) * 1996-12-02 2001-04-16 株式会社佐藤商店 液状製品製造用加熱殺菌装置の液状製品温度制御方法、液状製品流量測定方法及び液状製品製造用加熱殺菌装置
KR101103082B1 (ko) * 2010-04-14 2012-03-06 주식회사 경한 자동밸브를 이용한 레토르트 살균기의 정밀 온도제어장치 및 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117699172A (zh) * 2024-02-05 2024-03-15 黑龙江润域森粮油贸易有限公司 一种粮油定量分装设备

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