KR890000610B1 - 프로세스 제어방법 - Google Patents

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KR890000610B1
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카즈오 히로이
켄지 코지다
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도오쿄오 시바우라덴기 가부시기가이샤
사바 쇼오이찌
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B21/00—Systems involving sampling of the variable controlled
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Abstract

내용 없음.

Description

프로세스 제어방법
도면은 본 발명의 한 실시예의 프로세스 제어방법의 실시에 사용되는 장치를 제어되는 프로세스와 같이 도시하는 개략도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11 : 검출기 12 : 감산부
13 : 계수부 14 : 샘플주기 발생부
15 : 간헐적분부 16 : 가산부
19 : 비례이득부 27 : 메모리
28 : 감산부
본 발명은 허비시간을 가진 제어계에 있어서의 프로세스 제어방법에 관한다.
종래의 가변 허비시간을 가진 프로세스 제어계, 예를들면 어떤 성분의 유체A에 어떤 성분의 유체B를 혼합해서 소망의 성분XS의 유체를 만들때, 유체A의 유량에 비례해서 유체B의 주입유량을 제어하고, 유체C의 성분을 측정하여 이것을 소정치 XS가 되도록 비례조절 연산하여 유체A의 유량에 대한 유체B의 주입량의 비율을 수정하였다.
이와같은 프로세스 제어계에서는 통상 샘플링조절계를 사용해서 소정주기마다 유체C의 성분을 검출해서 조절작업을 실시하는 것이 보통이다.
그러나, 허비시간을 크게 가지는 프로세스 제어계에서는 단순히 아 방법으로 제어를 실시하므로 각 조절계에 가해지는 입력신호의 어긋남을 보정하는 것이 곤란했다. 또 이 보정을 시도한 제어계도 있으나, 예를들면 유체C의 성분의 설정치 그 자체가 변경되는 등의 경우, 즉 설정치 XS가 1개의 샘플시와 다음의 샘플시의 사이(이 샘플 상호의 간격은 실제의 플랜트에서는 수분~수시간에 달하는 것까지 있다)에서 변화했을 경우, 아무런 제어수정동작이 이루어지지 않는다. 이로인해, (i) 설정치변화에 대한 제어응답의 정정시간이 커져서 프로세스의 과도손실, 과도적 품질저하를 초래한다. 또 제품의 균질성을 유지할 수 있다. (ii) 제어응답이 늦어지므로 프로세스와 기기의 안전, 보호상 큰 지장이 있다.
이와같이 프로세스제어에 있어서 큰 문제가 있었다.
본 발명의 목적은, 간헐적부분을 실시하고 있는 제어계에서 샘플시 상호간의 간격에서 설정치의 변화가 있어도 이것에 즉응할 수 있는 프로세스제어방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 프로세스제어방법은 샘플시 상호간에 특수비례 동작을 실시하도록 한 것이다. 즉 각 샘플시의 편차 e0를 기억해 놓고, 각 샘플시로부터 허비시간이 경과하기까지의 사이는 각 순시의 편자e와 상기 각 샘플시의 편차 e0와의 차이
Figure kpo00001
e=e-e0에 비례한 신호 KP·
Figure kpo00002
e와 간헐적분 출력신호 MVn와의 합을 조작신호로 하고 허비시간이 경과한 후, 다음의 샘플시까지는 간헐적분 출력신호 MVn를 조작신호로 하는 것이다.
도면은 본 발명의 한 실시예로서 유체A를 배관(1)을 통하여 혼합탱크(3)으로 유입시킨다. 유체A의 유량은 배관(1)의 도중에 설치한 유량검출기(2)에서 검출한다. 한편 유체B는 배관(9)을 개재하여 혼합탱크(3)에 주입된다. 유체B는 배관(9)의 도중에 설치된 유량검출기(10)에서 검출하고, 조절밸브(8)로 조절한다. 혼합으로 발생한 유체C는 배관(4)을 통해서 다음의 공정으로 이송된다.
유량검출기(2)에서 얻어진 유량신호 fA는 비율계수부(5)에서 비율계수 a를 곱하여 승산부(6)에서 비율수정하고, 그후 유량조절계(7)에서 유도된다. 유량조절계(7)는 유량검출기(10)로부터의 유량신호 fB와 승산부(6)로부터의 신호(6a)를 비교조절 연산하고 그 결과 형성된 조작신호(7a)에서 조절밸브(8)의 개도조절을 하고, 그것으로 의하여 유체B의 주입유량을 조절한다.
한편, 유체C의 성분을 성분검출기(11)에서 검출하고, 성분신호X를 감산부(12)로 유도하여 성분설정치 XS에 대한 편차 e를 구하고, 이 편차e에 간헐적분 계수부(13)에서 계수KI을 곱해서 KI·e의 신호를 얻는다. 이 신호 KI·e는 간헐적으로 폐쇄되는 접점(30)을 지나서 신호 KI·en가 되고, 적분부(15)에 유도된다. 적분부(15)는, MVn=MVno1+KI·en의 연산을 한다. 여기에서 MVno1은 전번까지의 동일한 연산의 결과이고, 이번의 연산결과 MVn가 얻어지기까지의 사이, 적분부(15)의 출력을 형성하고 있는 것이다. 적분부(15)의 출력은 가산부(16)에 인도된다.
접점(30)은 유량신호 fA를 받는 가변 샘플주기발생부(14)로부터 펄스 P2가 발생했을때에 폐쇄된다. 이 펄스 P2의 발생주기 TP2는 유체B의 주입점에서 성분 검출기(11)의 검출점까지의 유체이송시간을 성분검출신호 X까지의 허비시간을 td2, 성분검출의 시정수를
Figure kpo00003
, K를 배례정수로 했을때,
Figure kpo00004
로 부여되는 값의 것으로 한다. 단 K는 3~5정도로 한다. td1은 V를 유체B의 주입점으로부터 성분 검출점까지의 합계의 용적, FA(MAX)를 유체의 측정범위의 최대치, fA를 유체A의 현재유량(%)으로 할때
Figure kpo00005
를 만족하는 td1를 구하므로써 얻어진다. 한편, td2·
Figure kpo00006
는 일정한 값이다. 또, td1를 측정치에 따라 정할 수 없는 경우, 또는 곤란한 경우 등에는 td1로서 고정한 값, 따라서 TP2를 고정한 값으로 할 수도 있다.
메모리(27)는 감산부(12)의 출력e=XS-X를 기억한다. 기억내용은 펄스 P2의 발생시에 경신된다. 감산부(28)는 각 순시에 있어서의 편차와 전번의 샘플시의 편차 eo와의 차
Figure kpo00007
=e-eo를 구한다. 여기에서 이차
Figure kpo00008
e가 뜻하는 것을 고찰한다.
Figure kpo00009
이고, XS, X는 각각(전번의 샘플시 이후의)임의의 시점, 즉 각 순시에 있어서의 설정치, 측정치이고, 한편
Figure kpo00010
이고, XOS, XO는 전번의 샘플시의 설정치, 측정치이다. 따라서
Figure kpo00011
e=e-eO는,
Figure kpo00012
e=e-eO
=(Xs-X)-(Xos-Xo)
=(Xo-X)+(Xs-Xos)
여기에서 (XO-X)는 전번의 샘플시 이후의 측정치, 즉 제어량의 변화량을 나타내고, (Xs-Xos)는 전번의 샘플시 이후의 설정치의 변화량을 나타낸다. 따라서,
Figure kpo00013
e는 전번의 샘플시 이후의 제어량의 변화량과 전번의 샘플시 이후의 설정치의 변화량과의 합을 뜻한다.
비례이득부(19)는 감산부(28)의 출력에 비례이득 KP를 곱해서 KP·
Figure kpo00014
e를 구한다.
이 신호는 접점(35)을 경유하여 가산부(16)로 인도된다. 접점(35)는 펄스P2로 세트되고 펄스 P1로 리세트되는 메모리(20)가 세트된 상태에 있는 동안 폐쇄상태에 있다. 펄스 P1은 펄스 P2의 발생으로 부터
TP1=td1+td2
로 부여되는 TP1, 즉 유체 B의 주입에서 성분검출기까지의 허비시간(완전허비시간)의 경과 후에 발생된다.
가산부(16)는 적분부(15)의 출력 MVn와 접점(35)을 개재하여 전해지는 비례이득부(19)의 출력 KP·
Figure kpo00015
e의 합을 구하고, 이것을 조작신호로서 승산부(6)에 부여한다. 승산부(6)는 이 조작신호를 비율계수부(5)의 출력에 곱하고 이것을 조절계(7)에 부여한다. 이 결과 유체A의 유량fA에 대한 유체B의 유량fB의 주입률이 조정 되어서 유체C의 성분 X가 설정치 XS에 근접된다.
이와같이하면 각 샘플시로부터 전허비시간 TP1이 경과하기까지의 사이는 접점(35)이 폐쇄되고 KP·
Figure kpo00016
e가 MVn에 가산된 것이 조작신호가 된다. 즉 전회의 샘플시 후에 설정치, 제어량의 어느 한쪽이 대폭적으로 변화했을때는 KP·
Figure kpo00017
e에 의한 보상이 실행된다. 한편, TP1의 경과후 다음 샘플링까지의 시간은 접점(35)이 열린다. 이것은 전회의 샘플시의 편차 e=Xe-X에 따라 정해진 조작량의 영향이 제어량에 나타나기 시작한 후는 KP·
Figure kpo00018
e에 의한 보상을 하지않고 다음회의 샘플시에 KP·
Figure kpo00019
e의 영향이 미치지 못하도록 하기위한 것이다.
이상의 설명과 같이 큰 가변허비시간을 가지는 제어계에 있어서, 가변 간헐적분 동작에 특수비례동작을, 허비시간 동안만 합성부가 하므로써 다음과 같은 효과를 얻는다. (i) 적분시 상호간에서 제어량, 설정치의 어느쪽이 변화해도 그것에 대응하는 제어동작을 할 수가 있고, 제어응답이 크게 개선된다. (ii) 프로세스의 이상, 설정치의 대폭적인 변경에 대한 즉응성이 있으므로 프로세스의 안전, 기기의 보호, 제품의 균질화를 확보할 수 있다.

Claims (1)

  1. 허비시간을 가지는 제어계에 있어서의 프로세스 제어방법에 있어서, 설정치(Xs)에 대한 제어계로부터의 프로세스 변수 X의 편차(e)를 구하고, 그 편차에 비례한 신호(KI·e)를 고정주기 또는 상기 허비시간과 제어량 검출단의 시정수에 비례한 시간의 합과 같은 가변주기로 샘플해서 간헐적분하고, 간헐적분 출력신호(MVn)를 얻어, 각 샘플시로부터 상기 허비시간이 경과하기까지의 사이는 각 순시의 편차(e)로부터 상기 각 샘플시의 편차(eo)를 감함 값(
    Figure kpo00020
    e)에 비례한 신호(KP·
    Figure kpo00021
    e)와 상기 간헐적분 출력신호(MVn)와의 합을 조작신호로 하고, 상기 허비시간이 경과한 후 다음의 샘플시까지는 상기 간헐적분 출력신호(MVn)를 조작신호로 하는 프로세스 제어방법.
KR1019840001529A 1983-03-31 1984-03-24 프로세스 제어방법 KR890000610B1 (ko)

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JP58-55528 1983-03-31
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KR840009151A KR840009151A (ko) 1984-12-24
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JPS5919362B2 (ja) * 1978-01-24 1984-05-04 株式会社東芝 可変サンプル周期制御装置
JPS5627129A (en) * 1979-08-10 1981-03-16 Canon Inc Copying apparatus
JPS5721042U (ko) * 1980-07-08 1982-02-03

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