WO2019106781A1 - 流量制御装置、流量制御プログラム及び流量制御方法 - Google Patents

流量制御装置、流量制御プログラム及び流量制御方法 Download PDF

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fluid supply
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栄治 山中
佑磨 細田
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理化工業株式会社
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    • G—PHYSICS
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a flow control device that controls the flow rate of fluid, a flow control program, and a flow control method.
  • Patent Document 1 discloses a technique for correcting the fluctuation of the flow rate due to the disturbance with respect to the apparatus for controlling the flow rate.
  • Patent Document 1 performs a process of changing the set value itself of the flow rate based on the integrated value of each raw material liquid. In this way, it is possible to minimize the deviation in the timing of integration arrival of each raw material solution.
  • the technique of Patent Document 1 is to “minimize the difference in the timing of integration and arrival of each raw material solution” at the end of the period of Step 2 and Step 4 in FIG. The effect of the disturbance could not be corrected immediately.
  • the setting value of the flow rate is changed based on the ratio of each raw material liquid, it is not a technique that can be used for flow control of one system.
  • the present invention has an object of providing a flow control device, a flow control program, and a flow control method capable of immediately correcting the influence of disturbance in flow control for controlling the flow of fluid. Do.
  • a flow rate setting unit for setting a flow rate setting value of the fluid; a flow control unit for outputting an output value that is a control signal for opening and closing the on-off valve; and an arithmetic unit;
  • a flow control program in a device for controlling the flow rate of fluid with respect to the fluid supply path, wherein the calculation unit integrates the difference between the flow rate measurement value input from the flow meter and the flow rate setting value. Calculating the excess / deficiency fluid supply amount, and correcting the output value to correct the fluid supply amount corresponding to the excess / deficiency fluid supply amount, and a correction period using the correction value And a calculating step.
  • a fluid supply path including: a flow rate setting unit in which a flow rate setting value of the fluid is set; and a flow control unit outputting an output value that is a control signal for opening and closing the on-off valve Is a flow control method in a device for controlling the flow rate of fluid, wherein the excess / shortage fluid supply amount is calculated by integrating the difference between the flow rate measurement value input from the flow meter and the flow rate setting value. Calculating a correction value for correcting the output value and a correction period for using the correction value, for correcting the supply amount of fluid corresponding to the excess / deficiency fluid supply amount.
  • a flow control method characterized by
  • the excess / deficiency fluid supply amount is calculated by integrating the difference between the flow rate measurement value and the flow rate set value, and the excess / deficiency fluid supply amount is equivalent.
  • the correction value for correcting the output value (the value for controlling the flow rate) for correcting the supply amount of the fluid to be used and the correction period in which the correction value is used.
  • a block diagram showing an outline of a configuration of a flow control device of an embodiment according to the present invention The flowchart which shows the outline of processing operation of the flow control device of execution form Graph showing an example of change in flow rate controlled by the flow control device of the embodiment Explanatory drawing about flow control by the flow control device of an embodiment
  • FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a configuration of a flow control device according to an embodiment of the present invention.
  • the flow rate control device 1 of the present embodiment is provided, for example, in a chemical solution mixing device for producing a cleaning solution used in semiconductor manufacturing, and here, one system of chemical solutions to be mixed will be described.
  • the flow rate control device 1 controls the flow rate of a chemical solution (fluid) in a chemical solution supply path (fluid supply path) 3 provided with a flow meter 5 and a control valve (open / close valve) 6.
  • the chemical solution supply path 3 is a supply path from the control target 2 which is a supply source of the chemical solution to the tank 4 into which each chemical solution is injected to make a mixed solution.
  • the flow control device 1 includes a deviation integral value calculation unit 11, an output correction determination unit 12, a flow value setting unit 13, a PID calculation unit 14, an output correction calculation unit 15, a flow control unit 16, and the like.
  • a deviation integral value calculation unit 11 an output correction determination unit 12
  • a flow value setting unit 13 a PID calculation unit 14
  • an output correction calculation unit 15 a flow control unit 16, and the like.
  • FIG. 1 although the configuration is separately described for each function, it does not necessarily indicate that hardware is divided into these configurations. For example, one computing unit (PLC, MCU, microcomputer, etc. is known)
  • PLC PLC, MCU, microcomputer, etc.
  • Each component may be implemented as software in a device configured using a device and having a storage unit (or connected with an external storage unit).
  • the flow rate setting unit 13 is a storage unit in which a flow rate setting value of the chemical solution is set. Based on the flow rate setting value set in the flow rate value setting unit 13 and the flow rate measurement value input from the flow meter 5, the PID operation unit 14 causes the flow rate of the chemical solution to be the target value.
  • the output value is calculated by PID control.
  • the flow rate control unit 16 controls the opening and closing of the control valve 6 based on the output value from the PID calculation unit 14.
  • the output value in the present embodiment is a value of 0 to 1 (0 to 100%). That is, it is a value to be controlled to a flow rate of 0 to 100% with respect to the maximum flow rate of the chemical solution supply path 3, and the flow rate is set to a desired flow rate (flow rate setting value).
  • the output value and the flow rate value may not be in a linear relationship in some cases, but in such a case, processing such as appropriate calibration may be performed.
  • the flow value setting unit 13, the PID operation unit 14, and the flow control unit 16 basically have the same configuration and processing concept as the conventional flow control device, and thus detailed description thereof will be omitted here, but PID control based on these will be described. Is controlled so that the flow rate of the chemical solution becomes the flow rate as set value. According to PID control, correction is performed so that the flow rate becomes the target value (flow rate set value) even if fluctuation occurs in the flow rate due to disturbance, but usually, correction is not performed until it is integrated value.
  • the flow control device 1 of the present embodiment can correct the influence of such disturbance immediately by providing the following configuration.
  • the deviation integral value calculation unit 11 calculates the excess / deficiency fluid supply amount by integrating the difference between the flow rate measurement value input from the flow meter 5 and the flow rate setting value set in the flow rate value setting unit 13. That is, the excess and deficiency of the supply amount of the chemical solution with respect to the set value is calculated.
  • the output correction determination unit 12 determines whether the excess / deficiency fluid supply amount calculated by the deviation integral value calculation unit 11 has become equal to or greater than a predetermined amount, and determines whether the flow rate is in a stable state. It is determined whether or not the correction process is to be performed.
  • the flow control unit 16 receiving the correction value from the output correction calculation unit 15 corrects the output value input from the PID calculation unit 14 using the correction value, and the control valve 6 is used according to the corrected output value. Control the opening and closing of the Thereby, the excess and deficiency of the supply amount of the chemical solution generated due to the influence of the disturbance is corrected (that is, the composition ratio of the mixed solution is kept uniform).
  • step 201 the flow rate measurement value input from the flow meter 5 is acquired, and in the following step 202, the difference between the flow rate measurement value and the flow rate setting value set in the flow rate value setting unit 13 is integrated to accumulate excess or deficiency fluid. Calculate the supply amount.
  • steps 201 to 202 are always executed, and the excess / deficiency fluid supply amount (integrated value) is continuously updated.
  • the flow rate measurement value input from the flow meter 5 is logged as information for determining "whether or not the stable state" is described later.
  • step 203 it is determined whether or not the absolute value of the excess / deficiency fluid supply amount has become equal to or greater than a predetermined value. If the absolute value has become equal to or more than the predetermined value, the process proceeds to step 204, and if less than the predetermined value. The steps 204 to 206 are skipped and the process proceeds to step 207.
  • Step 207 is a process of controlling the control valve based on the output value calculated by PID control. That is, when the absolute value of the excess / deficiency fluid supply amount is smaller than a predetermined value, flow control by normal PID control is performed.
  • the “fixed value” which is the threshold value is appropriately determined (previously set) in accordance with the control target or the like.
  • the "stable state” in the present embodiment is a state in which the flow rate is stable for a predetermined time or more, and the absolute value of the difference between the flow rate measurement value and the flow rate setting value is within a predetermined amount for a predetermined period or more. It is a state. That is, as shown in FIG.
  • step 4 the state in which the error with respect to the flow rate setting value (discharge amount setting value) is within a predetermined range is maintained for a predetermined time (stable area judgment time) or more. In this case, it is determined to be “stable”. If the flow rate is "stable”, the process proceeds to step 205. If the flow is not “stable”, steps 205 to 206 are skipped and the process proceeds to step 207. That is, when it is not in the "stable state", flow control is performed by normal PID control.
  • step 205 the process of calculating the correction value and the correction period described above (step 205) and the process of inputting the calculated correction value and the correction period to the flow rate control unit 16 (step 206) To be done.
  • the calculation of the correction value in step 205 is calculated so as to obtain an output value necessary to correct the fluid supply amount corresponding to the excess / deficiency fluid supply amount within a preset correction time (predetermined time). Ru. That is, conceptually, when the excess / deficiency fluid supply amount is ⁇ 50 mL (insufficient) and the correction time is 2 seconds as an example, the flow rate is the target value (flow rate setting by 25 mL / s The correction value is calculated so as to be larger than the value).
  • the “correction time (predetermined time)” set in advance is appropriately determined and set according to the control object or the like.
  • step 207 the flow rate control unit 16 receiving the correction value from the output correction calculation unit 15 corrects the output value input from the PID calculation unit 14 using the correction value. It correct
  • the flow rate of the chemical solution is controlled to be 25 mL / s more than the flow rate based on the normal PID control for 2 seconds. That is, the influence of the disturbance can be corrected immediately, and the composition ratio of the mixed solution can be kept uniform.
  • FIG. 3 conceptually shows the time change of the flow rate by the above process.
  • the flow rate rises sharply from 0 at the rising edge at the beginning of the chemical solution supply start and is maintained at the set value by PID control, but the actual supply amount of the chemical solution is higher than the set value at this rising point. It will be reduced.
  • the flow rate is maintained at the set value by PID control even when the flow rate is reduced due to the disturbance, the actual supply amount of the chemical solution becomes smaller than the set value due to the flow rate reduction in the disturbance generation unit .
  • the flow rate control is performed to correct the shortage of the supply amount of the chemical solution. Therefore, the influence of the disturbance can be corrected immediately, and the composition ratio of the mixture can be kept uniform.
  • FIG. 4 is an explanatory view regarding the flow rate control of the present embodiment at the rising portion at the beginning of the supply start of the chemical solution.
  • the shortage of the flow rate of the chemical solution is integrated as the excess / shortage fluid supply amount, and the correction is made to correct the output value after the flow is stabilized and becomes “stable” after the rising is completed.
  • a pulse (a pulse determined by a correction period and a correction value) is generated, and the correction pulse is added to the output value to control the opening and closing of the control valve 6 to correct the shortage of the flow rate of the drug solution at the rising portion It is The same concept applies to the processing operation for the disturbance generation unit of FIG.
  • the flow control device 1 of the present embodiment it is possible to quickly achieve the desired supply amount by compensating for the shortage of the supply amount of the rising portion, and fluctuation of the flow rate due to disturbance (flow rate measurement It is possible to instantly correct the difference between the value and the flow rate setting value, and keep the composition ratio of the mixed solution uniform.
  • the correction period is set to a predetermined time, and the correction value is calculated based on this as an example, but the present invention is limited to this. Absent.
  • the correction value is set in advance (a correction value is calculated so that the output value after correction becomes a "predetermined output value” set in advance), and the correction period is calculated based on this ("predetermined value In the case of “output value”, it may be calculated as a time required to correct the supply amount of fluid corresponding to the excess / deficiency fluid supply amount.
  • the "predetermined output value” may be the maximum value (ie, full opening of the control valve) or the minimum value (full closing of the control valve) as the output value.
  • the output value By setting the output value to the maximum value (that is, full opening of the control valve) or the minimum value (full closing of the control valve), it is possible to correct the fluctuation of the flow rate due to the disturbance as soon as possible. However, if it becomes a problem that the difference with respect to the flow rate set value becomes too large, for example, “predetermined output value” may be 50% more (or less) of the output value corresponding to the flow rate set value Good.
  • the correction value may be set in advance.
  • both of the correction value and the correction period may be treated as variables (both may not be fixed values).
  • the correction period may not be able to be corrected within the correction period.
  • a special process may not be performed (the correction shortage may be sent to the next correction process), or the correction period may be extended by a necessary amount.
  • the correction processing is performed when the excess / deficiency fluid supply amount becomes equal to or more than the predetermined amount
  • the present invention is not limited to this, and for example, the amount of the excess / deficiency fluid supply amount It does not matter whether the correction process is performed every predetermined time regardless of the condition.
  • the correction process is performed when the flow rate is in the stable state
  • the present invention is not limited thereto, and the correction process may be performed regardless of whether or not the flow state is in the stable state. It may be done.
  • the efficiency of the processing may decrease if overshoot or the like occurs due to control such as PID control.
  • mixing of the chemical solution is taken as an example, but the present invention is not limited to this, and can be used for flow control of various fluids (not limited to liquid).
  • PID control is taken as an example of the base control, but PID control is not essential in the application of the present invention, and is used for flow control by various feedback control (or feed forward control) or the like. be able to.
  • the flow rate is increased or decreased with respect to the flow rate set value by the application of the present invention, the efficiency of the process may be reduced if the PID control is applied thereto. Therefore, feedback control may not be applied to the increase or decrease of the flow rate according to the present invention.
  • feedback control is performed based on a value obtained by removing an increase or decrease in flow rate from the flow rate measurement value (or flow rate setting value) according to the present invention.

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Abstract

流量計と開閉弁が備えられた流体供給路における、流体の流量を制御する装置であって、流体の流量設定値が設定される流量値設定部と、流量を制御するための出力値に基づいて前記開閉弁の開閉を制御する流量制御部と、前記流量計から入力される流量測定値と前記流量設定値との差分を積算することにより、過不足流体供給量を算出する偏差積分値算出部と、前記過不足流体供給量に相当する流体の供給量を補正するための、前記出力値を補正する補正値及び当該補正値を使用する補正期間を、算出する出力補正演算部と、を備える流量制御装置。

Description

流量制御装置、流量制御プログラム及び流量制御方法
　本発明は、流体の流量を制御する流量制御装置、流量制御プログラム及び流量制御方法に関する。
　例えば原料液を混合する装置等において、混合液の組成を一定にさせるために各原料液の吐出量（流量）を制御するための装置が使用されている。このような流量を制御する装置に関し、外乱による流量の変動を補正するための技術が、特許文献１によって開示されている。
特開平１０－３０１６３５
　特許文献１の技術は、各原料液の積算値に基づいて、流量の設定値自体を変更する処理を行うものである。これにより、各原料液の積算到達のタイミングのずれを最小限にできる。
　しかしながら、特許文献１の技術は、同文献の図２中のステップ２やステップ４の期間の終了時点において“各原料液の積算到達のタイミングのずれを最小限にする”ものであり、従って、外乱の影響を即座に補正できるものではなかった。また、各原料液の比率に基づいて流量の設定値を変更するものであるため、１系統の流量制御に対して利用できる技術ではなかった。
　本発明は、上記の点に鑑み、流体の流量を制御する流量制御において、外乱の影響を即座に補正することが可能な流量制御装置、流量制御プログラム及び流量制御方法を提供することを目的とする。
（構成１）
　流量計と開閉弁が備えられた流体供給路における、流体の流量を制御する装置であって、流体の流量設定値が設定される流量値設定部と、流量を制御するための出力値に基づいて前記開閉弁の開閉を制御する流量制御部と、前記流量計から入力される流量測定値と前記流量設定値との差分を積算することにより、過不足流体供給量を算出する偏差積分値算出部と、前記過不足流体供給量に相当する流体の供給量を補正するための、前記出力値を補正する補正値及び当該補正値を使用する補正期間を、算出する出力補正演算部と、を備えることを特徴とする流量制御装置。
（構成２）
　前記出力補正演算部における、前記補正値及び補正期間の算出処理において、前記補正期間は、予め設定された所定時間によって定められ、前記補正値は、前記所定時間内において前記過不足流体供給量に相当する流体の供給量を補正するために必要な出力値となるように算出されることを特徴とする構成１に記載の流量制御装置。
（構成３）
　前記出力補正演算部における、前記補正値及び補正期間の算出処理において、前記補正値は、補正後の前記出力値が予め設定された所定出力値となるように算出され、前記補正期間は、前記所定出力値とした場合に、前記過不足流体供給量に相当する流体の供給量を補正するために必要な時間として算出されることを特徴とする構成１に記載の流量制御装置。
（構成４）
　前記所定出力値が、出力値としての最大値若しくは最小値であることを特徴とする構成３に記載の流量制御装置。
（構成５）
　前記流量測定値が安定状態であると判断された場合に、前記出力補正演算部によって算出された前記補正値に基づいて前記出力値を補正する処理を実行することを特徴とする構成１から４の何れかに記載の流量制御装置。
（構成６）
　前記流量測定値と前記流量設定値との差分が、所定期間以上の間、所定量以内であった場合に、前記流量測定値が安定状態であると判断することを特徴とする構成５に記載の流量制御装置。
（構成７）
　前記過不足流体供給量の絶対値が所定値以上となった場合に、前記出力補正演算部によって算出された前記補正値に基づいて前記出力値を補正する処理を実行することを特徴とする構成１から６の何れかに記載の流量制御装置。
（構成８）
　流体の流量設定値が設定される流量値設定部と、開閉弁の開閉の制御信号である出力値を出力する流量制御部と、演算部と、を備え、流量計と前記開閉弁が備えられた流体供給路に対して流体の流量を制御する装置における、流量制御プログラムであって、前記演算部に、前記流量計から入力される流量測定値と前記流量設定値との差分を積算することにより、過不足流体供給量を算出するステップと、前記過不足流体供給量に相当する流体の供給量を補正するための、前記出力値を補正する補正値及び当該補正値を使用する補正期間を、算出するステップと、を実行させることを特徴とする流量制御プログラム。
（構成９）
　流体の流量設定値が設定される流量値設定部と、開閉弁の開閉の制御信号である出力値を出力する流量制御部と、を備え、流量計と前記開閉弁が備えられた流体供給路に対して流体の流量を制御する装置における、流量制御方法であって、前記流量計から入力される流量測定値と前記流量設定値との差分を積算することにより、過不足流体供給量を算出するステップと、前記過不足流体供給量に相当する流体の供給量を補正するための、前記出力値を補正する補正値及び当該補正値を使用する補正期間を、算出するステップと、を有することを特徴とする流量制御方法。
　本発明の流量制御装置、流量制御プログラム及び流量制御方法によれば、流量測定値と流量設定値との差分を積算することにより過不足流体供給量を算出し、当該過不足流体供給量に相当する流体の供給量を補正するための出力値（流量を制御する値）を補正する補正値及び当該補正値を使用する補正期間を算出するため、当該補正期間の間、補正値を用いて出力値を補正することにより、外乱による流量の変動（流量測定値と流量設定値との差分）を即座に補正させることが可能となる。
本発明に係る実施形態の流量制御装置の構成の概略を示すブロック図 実施形態の流量制御装置の処理動作の概略を示すフローチャート 実施形態の流量制御装置により制御された流量の変化の一例を示すグラフ 実施形態の流量制御装置による流量制御に関する説明図
　以下、本発明の実施態様について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の実施態様は、本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するものではない。
　図１は、本発明に係る実施形態の流量制御装置の構成の概略を示すブロック図である。
　本実施形態の流量制御装置１は、例えば半導体製造において使用される洗浄液を作るための薬液混合装置に備えられるものであり、ここでは、混合する薬液の１系統について説明する。
　流量制御装置１は、流量計５と制御バルブ（開閉弁）６が備えられた薬液供給路（流体供給路）３における、薬液（流体）の流量を制御する。薬液供給路３は、薬液の供給源である制御対象２から、各薬液が注入されて混合液が作られるタンク４までの間の供給路である。
　流量制御装置１は、偏差積分値算出部１１と、出力補正判断部１２と、流量値設定部１３と、ＰＩＤ演算部１４と、出力補正演算部１５と、流量制御部１６等を備える。
　図１では機能ごとに構成を分けて記載しているが、必ずしもハード的にこれらの構成に分かれていることを示すものではなく、例えば、１つの演算部（ＰＬＣ、ＭＣＵ、マイコン等の周知のデバイスを用いて構成され、記憶部を有している（若しくは外部の記憶部と接続されている））においてソフトウェア的に各構成が実装されるもの等であってよい。
　流量値設定部１３は、薬液の流量設定値が設定される記憶部である。
　ＰＩＤ演算部１４は、流量値設定部１３に設定されている流量設定値と流量計５から入力される流量測定値とに基づいて、薬液の流量が目標値である流量設定値となるようにＰＩＤ制御によって出力値を算出するものである。
　流量制御部１６は、ＰＩＤ演算部１４からの出力値に基づいて、制御バルブ６の開閉を制御する。なお、本実施形態における出力値とは、０～１（０～１００％）の値である。即ち、薬液供給路３の最大流量に対して０～１００％の流量に制御させる値であり、最大流量×出力値にて所望の流量（流量設定値）にさせるものである。実際の装置においては出力値と流量値がリニアの関係にならない場合もあるが、その場合には適宜校正させる処理等を行えばよい。
　流量値設定部１３、ＰＩＤ演算部１４、流量制御部１６は、基本的に従来の流量制御装置と同様の構成及び処理概念となるため、ここでの詳しい説明を省略するが、これらによるＰＩＤ制御に基づいて薬液の流量が設定値通りの流量となるように制御されるものである。ＰＩＤ制御によれば外乱によって流量に変動が生じても、流量が目標値（流量設定値）となるように補正が行われるものであるが、通常は積算値としての補正までは行われない。即ち、例えば、外乱によって一時的に流量が増加した場合、ＰＩＤ制御では増加した流量を元に戻す処理は行われるが、一時的に流量が増加したことによる薬液の供給量の増加分を補正させるような処理までは行われない。従って、このままでは混合液の組成比が設定と異なる結果となるおそれがある。
　本実施形態の流量制御装置１は、以下の構成を備えることにより、このような外乱の影響を即座に補正することを可能とするものである。
　偏差積分値算出部１１は、流量計５から入力される流量測定値と、流量値設定部１３に設定されている流量設定値との差分を積算することにより過不足流体供給量を算出する。即ち、設定値に対する薬液の供給量の過不足を算出するものである。
　出力補正判断部１２は、偏差積分値算出部１１によって算出された過不足流体供給量が、所定量以上となったか否か、及び、流量が安定状態であるか否かを判別することにより、補正処理を行うか否かを判断するものである。
　出力補正演算部１５は、過不足流体供給量に相当する薬液の供給量を補正するための、出力値を補正する補正値及び当該補正値を使用する補正期間を、算出し、これを流量制御部１６に入力する。即ち、出力値を補正させる（＝薬液の流量を増減させる）ことで、外乱によって生じた薬液の供給の過不足分を補正させるものであり、そのための補正値を算出しているものである。
　出力補正演算部１５からの補正値の入力を受けた流量制御部１６では、当該補正値を用いてＰＩＤ演算部１４から入力される出力値を補正し、当該補正後の出力値によって制御バルブ６の開閉を制御する。これにより、外乱の影響によって生じる薬液の供給量の過不足を補正する（即ち混合液の組成比を均一に保つ）ものである。
　次に、本実施形態の流量制御装置１の本発明に関する処理動作について、図２のフローチャート及び図３、４のグラフを参照しつつ説明する。
　ステップ２０１では流量計５から入力される流量測定値を取得し、続くステップ２０２では当該流量測定値と流量値設定部１３に設定されている流量設定値との差分を積算することにより過不足流体供給量を算出する。このステップ２０１～２０２の処理は常に実行され続け、過不足流体供給量（積算値）は更新され続けているものである。また流量計５から入力される流量測定値は、後に説明する“安定状態であるか否か”を判別するための情報として、ログされている。
　ステップ２０３では、過不足流体供給量の絶対値が一定値以上となったか否かを判別し、一定値以上となった場合には、ステップ２０４へと移行し、一定値未満である場合にはステップ２０４～２０６をスキップしてステップ２０７へ移行する。
　ステップ２０７は、ＰＩＤ制御によって算出される出力値に基づいて制御バルブを制御する処理である。即ち、過不足流体供給量の絶対値が一定値未満である場合には、通常のＰＩＤ制御による流量制御が行われるものである。
　なお、閾値である“一定値”については、制御対象等に応じて適宜定められる（予め設定されている）ものである。
　過不足流体供給量の絶対値が一定値以上となった場合には、ログされている流量測定値に基づき流量が“安定状態”であるか否かを判別する（ステップ２０３：Ｙｅｓ→ステップ２０４）。
　本実施形態における“安定状態”とは、流量が所定時間以上安定している状態であり、流量測定値と流量設定値との差分の絶対値が、所定期間以上の間、所定量以内である状態である。即ち、図４に“安定領域”として示されるように、流量設定値（吐出量設定値）に対する誤差が所定範囲である状態が、所定時間（安定領域判断時間）以上の間、維持されている場合に、“安定状態”と判断される。
　流量が“安定状態”であった場合にはステップ２０５へ移行し、“安定状態”でなかった場合にはステップ２０５～２０６をスキップしてステップ２０７へ移行する。即ち、“安定状態”でなかった場合には通常のＰＩＤ制御による流量制御が行われるものである。
　流量が“安定状態”であった場合には、前述した補正値及び補正期間の算出処理（ステップ２０５）と、算出した補正値及び補正期間を流量制御部１６に入力する処理（ステップ２０６）が行われる。
　ステップ２０５における補正値の算出は、予め設定されている補正時間（所定時間）内において、過不足流体供給量に相当する流体の供給量を補正するために必要な出力値となるように算出される。即ち、概念的には、過不足流体供給量が－５０ｍＬ（不足）である場合であって、補正時間が２秒である場合を例とすると、２５ｍＬ／ｓ分だけ流量が目標値（流量設定値）より多くなるように補正値が算出されるものである。なお、予め設定される“補正時間（所定時間）”については、制御対象等に応じて適宜定められて設定されているものである。
　ステップ２０６を経たステップ２０７では、前述したごとく、出力補正演算部１５からの補正値の入力を受けた流量制御部１６において、当該補正値を用いてＰＩＤ演算部１４から入力される出力値を補正時間の間補正し、当該補正後の出力値によって制御バルブ６の開閉を制御するものである。これにより、上記の例の場合、２秒の間、薬液の流量を２５ｍＬ／ｓだけ通常のＰＩＤ制御に基づく流量より増加させた状態に制御される。即ち、外乱の影響を即座に補正し、混合液の組成比を均一に保つことができるものである。
　図３は上記処理による流量の時間変化を概念的に示したものである。
　薬液の供給開始当初の立ち上がり部においては、流量が０から急激に立ち上がり、ＰＩＤ制御によって設定値に維持されるようになるが、この立ち上がり箇所においては、薬液の実際の供給量が設定値よりも少なくなってしまう。また、外乱によって流量が減少した場合にもＰＩＤ制御によって流量は設定値に維持されるようになるが、外乱発生部における流量減少により、薬液の実際の供給量が設定値よりも少なくなってしまう。
　このような場合に対し、上記説明した本実施形態の流量制御によれば、図３中に補正部として示したように、薬液の供給量の不足分を補正するように流量の制御が行われるため、外乱の影響を即座に補正し、混合液の組成比を均一に保つことができる。
　図４は、薬液の供給開始当初の立ち上がり部における本実施形態の流量制御に関する説明図である。
　上述したように、立ち上がり箇所においては、薬液の流量の不足分が過不足流体供給量として積算され、立ち上がり終了後に流量が安定し“安定状態”となった後に、出力値を補正するための補正パルス（補正期間及び補正値によって決定されるパルス）が生成され、当該補正パルスを出力値に加えたもので制御バルブ６の開閉を制御することにより、立ち上がり箇所における薬液の流量の不足分が補正されるものである。なお、図３の外乱発生部に対する処理動作についても同様の概念である。
　以上のごとく、本実施形態の流量制御装置１によれば、立ち上がり部の供給量の不足分を補うことにより早期に所望の供給量にさせることができ、且つ、外乱による流量の変動（流量測定値と流量設定値との差分）を即座に補正させることが可能であり、混合液の組成比を均一に保つことができる。
　なお、本実施形態では、補正値と補正期間の算出において、補正期間を予め定められた時間とし、これに基づいて補正値を算出するものを例としているが、本発明をこれに限るものではない。例えば、補正値の方を予め設定するようにし（補正後の出力値が予め設定された“所定出力値”となるように補正値を算出し）、これに基づいて補正期間を算出（“所定出力値”とした場合に、過不足流体供給量に相当する流体の供給量を補正するために必要な時間として算出）するものであってもよい。この場合において、“所定出力値”を、出力値としての最大値（即ち制御バルブの全開）若しくは最小値（制御バルブの全閉）としてもよい。出力値としての最大値（即ち制御バルブの全開）若しくは最小値（制御バルブの全閉）とすることにより、可及的に早期に、外乱による流量の変動分を補正させることができる。ただし、流量設定値に対する差分が大きくなりすぎることが問題となるような場合には、例えば、“所定出力値”を、流量設定値に対応する出力値の５０％増し（or減）等としてもよい。或いは、補正値を予め設定しておくもの等であってもよい。
　また、補正値と補正期間の双方について変数的に扱う（両者を固定値としない）ものであっても構わない。
　本実施形態のごとく、補正期間を固定させる場合、流量を調節可能な幅に対して、過不足流体供給量が大きい場合、補正期間内に補正しきれない場合も生じ得るが、この場合において、特に特別な処理をしない（補正不足分を次回の補正処理にまわす）ものであってもいいし、必要な分だけ補正期間を延ばす処理等としてもよい。
　本実施形態においては、過不足流体供給量が所定量以上となった場合に補正処理を行うものを例としているが、本発明をこれに限るものではなく、例えば、過不足流体供給量の量に関らず、所定時間ごとに補正処理を行うもの等であっても構わない。
　また、本実施形態では、流量が安定状態である場合に補正処理を行うものを例としているが、本発明をこれに限るものではなく、安定状態であるか否かに関らず補正処理を行うものであっても構わない。ただし、安定状態でない場合に補正処理を行うと、ＰＩＤ制御等の制御によるオーバーシュート等が生じた場合に、処理としての効率が落ちる場合がある。
　本実施形態では、薬液の混合を例としているが、本発明をこれに限るものではなく、各種の流体（液体に限らない）の流量制御に用いることができる。
　本実施形態では、ベースとなる制御についてＰＩＤ制御を例としているが、本発明の適用においてＰＩＤ制御が必須というものではなく、各種のフィードバック制御（若しくはフィードフォワード制御）等による流量制御に対して用いることができる。
　なお、本発明の適用により、流量が流量設定値に対して増減することとなるが、これに対してＰＩＤ制御がかかってしまうと処理としての効率が落ちる場合がある。従って、本発明による流量の増減分に対してはフィードバック制御がかからないようにしてもよい。例えば、本発明の補正処理を行っている期間においては、本発明による流量の増減分を、流量測定値（或いは流量設定値）から除いた値に基づいてフィードバック制御を行わせる等である。
　１．．．流量制御装置
　　１１．．．偏差積分値算出部
　　１３．．．流量値設定部
　　１５．．．出力補正演算部
　　１６．．．流量制御部
　３．．．薬液供給路（流体供給路）
　５．．．流量計
　６．．．制御バルブ（開閉弁）

Claims (9)

  1. 　流量計と開閉弁が備えられた流体供給路における、流体の流量を制御する装置であって、
    　流体の流量設定値が設定される流量値設定部と、
    　流量を制御するための出力値に基づいて前記開閉弁の開閉を制御する流量制御部と、
    　前記流量計から入力される流量測定値と前記流量設定値との差分を積算することにより、過不足流体供給量を算出する偏差積分値算出部と、
    　前記過不足流体供給量に相当する流体の供給量を補正するための、前記出力値を補正する補正値及び当該補正値を使用する補正期間を、算出する出力補正演算部と、
    　を備えることを特徴とする流量制御装置。
  2. 　前記出力補正演算部における、前記補正値及び補正期間の算出処理において、
    　前記補正期間は、予め設定された所定時間によって定められ、
    　前記補正値は、前記所定時間内において前記過不足流体供給量に相当する流体の供給量を補正するために必要な出力値となるように算出されることを特徴とする請求項１に記載の流量制御装置。
  3. 　前記出力補正演算部における、前記補正値及び補正期間の算出処理において、
    　前記補正値は、補正後の前記出力値が予め設定された所定出力値となるように算出され、
    　前記補正期間は、前記所定出力値とした場合に、前記過不足流体供給量に相当する流体の供給量を補正するために必要な時間として算出されることを特徴とする請求項１に記載の流量制御装置。
  4. 　前記所定出力値が、出力値としての最大値若しくは最小値であることを特徴とする請求項３に記載の流量制御装置。
  5. 　前記流量測定値が安定状態であると判断された場合に、前記出力補正演算部によって算出された前記補正値に基づいて前記出力値を補正する処理を実行することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の流量制御装置。
  6. 　前記流量測定値と前記流量設定値との差分が、所定期間以上の間、所定量以内であった場合に、前記流量測定値が安定状態であると判断することを特徴とする請求項５に記載の流量制御装置。
  7. 　前記過不足流体供給量の絶対値が所定値以上となった場合に、前記出力補正演算部によって算出された前記補正値に基づいて前記出力値を補正する処理を実行することを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の流量制御装置。
  8. 　流体の流量設定値が設定される流量値設定部と、開閉弁の開閉の制御信号である出力値を出力する流量制御部と、演算部と、を備え、流量計と前記開閉弁が備えられた流体供給路に対して流体の流量を制御する装置における、流量制御プログラムであって、
    　前記演算部に、
    　前記流量計から入力される流量測定値と前記流量設定値との差分を積算することにより、過不足流体供給量を算出するステップと、
    　前記過不足流体供給量に相当する流体の供給量を補正するための、前記出力値を補正する補正値及び当該補正値を使用する補正期間を、算出するステップと、
    　を実行させることを特徴とする流量制御プログラム。
  9. 　流体の流量設定値が設定される流量値設定部と、開閉弁の開閉の制御信号である出力値を出力する流量制御部と、を備え、流量計と前記開閉弁が備えられた流体供給路に対して流体の流量を制御する装置における、流量制御方法であって、
    　前記流量計から入力される流量測定値と前記流量設定値との差分を積算することにより、過不足流体供給量を算出するステップと、
    　前記過不足流体供給量に相当する流体の供給量を補正するための、前記出力値を補正する補正値及び当該補正値を使用する補正期間を、算出するステップと、
    　を有することを特徴とする流量制御方法。
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