WO2020110291A1 - 温度調節計及び異常検出方法 - Google Patents

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heating
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公亮 中村
悟史 立崎
恵司 福田
賢典 今宮
駿一郎 高城
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理化工業株式会社
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential

Definitions

  • the present invention relates to a temperature controller and an abnormality detection method for detecting an abnormality in a control loop system.
  • Patent Literature 1 discloses a technique for detecting an abnormality in a control loop based on a deviation between a measured value and a target value in feedback control.
  • Patent Document 1 discloses a technique for detecting that an abnormality has occurred in the control loop system when the deviation exceeds a predetermined threshold for a predetermined period. Further, it is disclosed that the threshold is determined based on the proportional band of PID auto tuning, and that the predetermined period is determined based on the dead time, integration time, and derivative time of PID auto tuning.
  • the predetermined period for the above-mentioned abnormality detection is set in common during heating and cooling, although the heating characteristic and the cooling characteristic of the control system are different. In particular, during cooling, the temperature often changes more slowly than during heating, and therefore, there is a problem in that abnormal detection is erroneously detected during cooling. This problem was remarkable in a control system in which heating and cooling control targets such as an extruder were separately prepared.
  • the present invention has an object to provide a temperature controller and an abnormality detection method capable of detecting an abnormality in a control loop system in consideration of respective control characteristics during heating and during cooling. To do.
  • a temperature controller for controlling an operation amount for a controlled object,
  • the current control state of the controlled object is a heating state, a control state determination unit that outputs a determination result of whether the cooling state, A measurement value from the control target, and an abnormality detection unit for detecting an abnormality of the control loop system based on a predetermined abnormality detection time, A temperature controller, wherein the predetermined abnormality detection time is set based on the determination result of the control state.
  • (Structure 2) The abnormality detection unit, When the determination result of the control state is the heating state, the abnormality of the control loop system is detected based on the heating abnormality detection time which is the abnormality detection time corresponding to the heating state, The temperature controller according to configuration 1, wherein when the determination result of the control state is a cooling state, an abnormality of the control loop system is detected based on a cooling abnormality detection time which is an abnormality detection time corresponding to the cooling state.
  • the heating abnormality detection time is set based on the heating side time of the cycle time when the PID constant is calculated,
  • the temperature controller according to configuration 2 wherein the cooling abnormality detection time is set based on the cooling side time of the cycle time when the PID constant is calculated.
  • (Structure 4) A method for detecting an abnormality in a control loop system in a temperature controller that controls an operation amount for a controlled object,
  • the current control state of the controlled object is a heating state, or a control state determination step of outputting a determination result of a cooling state,
  • a measurement value from the control target and an abnormality detection step of detecting an abnormality of the control loop system based on a predetermined abnormality detection time,
  • An abnormality detection method wherein the predetermined abnormality detection time is set based on the determination result of the control state.
  • the heating state and the cooling state are determined, the abnormality detection time corresponding to each is automatically set, and the abnormality of the control loop system is detected. It is possible to detect abnormalities in the loop system.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a portion related to the present invention of a temperature controller according to an embodiment of the present invention.
  • the temperature controller 100 is a device that outputs an operation amount (MV) so as to control the temperature of the control target to a target value (SV) based on a sensor input value (PV) that is the temperature of the control target, and an output unit. 110, a control state determination unit 120, and an abnormality detection unit 130.
  • MV operation amount
  • PV sensor input value
  • the output unit 110 controls the operation amount based on the input PV and SV.
  • the control state determination unit 120 determines whether the current control state of the controlled object is the heating state or the cooling state based on the information on the manipulated variable from the output unit 110, and the abnormality detection unit 130 uses the result as the control state signal. Output to.
  • the abnormality detection unit 130 detects an abnormality in the control loop system based on the PV and the control state signal. If there is an abnormality, the abnormality detection unit 130 detects the abnormality in the control loop system and outputs a loop abnormality alarm (LBA: Loop-Break-Alarm). Is output. The method of detecting an abnormality will be described later.
  • LBA Loop-Break-Alarm
  • FIG. 2 is a diagram showing PV during auto-tuning of PID constants.
  • the limit cycle method will be described as an example of the auto tuning method.
  • standard control that is, only a heating device (for example, a heater) is provided, the heating device is turned on in the heating state, and the heating device is turned off in the cooling state.
  • heating/cooling control that is, a heating device and a cooling device are provided, and the heating device is turned on in the heating state and the cooling device (for example, a water cooling device) is turned on in the cooling state. Shows the case.
  • the abnormality detection time when the abnormality is detected is set based on the cycle time used for calculating the PID constant.
  • a value that is twice the integration time is set as the LBA time in both standard control and heating/cooling control.
  • the abnormality detection unit 130 in the present embodiment sets the LBA time corresponding to each of the heating state and the cooling state based on the control state signal input from the control state determination unit 120.
  • the method of setting the LBA time in this embodiment will be described below with reference to FIG.
  • FIG. 2 is a diagram showing a PV at the time of auto-tuning of a PID constant for explaining a method of calculating an LBA time, which is an abnormality detection time for determining an abnormality in a control loop system, in the present embodiment.
  • the abnormality detection unit 130 has a cooling LBA time (cooling abnormality detection time) that is an LBA time corresponding to a cooling state and a heating LBA time (heating that is an LBA time corresponding to a heating state. Anomaly detection time) is recorded.
  • the cooling LBA time is set to a value that is twice the cooling time of the cycle time used when calculating the PID constant.
  • the heating LBA time is set to a value that is twice the heating time of the cycle time used when calculating the PID constant.
  • a value obtained by further doubling the value of twice the cycle-side dead time of the cycle time used when calculating the PID constant is set as the cooling LBA time. Further, a value obtained by further doubling the value of twice the heating-side dead time of the cycle time used when calculating the PID constant is set as the heating LBA time.
  • the abnormality detection unit 130 determines the abnormality using the heating LBA. If the control state signal has a value corresponding to the cooling state, the cooling LBA is used to detect the abnormality.
  • the determination of the control state by the control state determination unit 120 will be described.
  • the control state determination unit 120 determines whether the control target is in the heating state or the cooling state based on the MV or the like input from the output unit 110, and outputs the result to the abnormality detection unit 130 as a control state signal. ..
  • the control state signal is a binary signal, and the cooling state is 0 and the heating state is 1. If neither of these is the case, the control status signal is not output. In the present embodiment, in the case of standard control, it is determined that the MV is 1 in the heating state, and the MV is 0 in the cooling state.
  • the output system is monitored, and when the MV to the heating device side is 1, it is determined to be in the heating state, and when the MV to the cooling device side is 1, it is in the cooling state.
  • information on whether the current control loop system is the standard control system or the heating/cooling control system is set in advance. Further, information on whether the current control loop system is the standard control system or the heating/cooling control system may be configured to be included in the input from the output unit, or configured to be included in the control state signal. It may have been done.
  • the abnormality detection unit 130 detects an abnormality in the control loop system based on the heating LBA time and cooling LBA time, the control state signal, and PV set as described above.
  • the control state signal has a value corresponding to the heating state
  • the PV is supposed to have risen during the heating LBA time, but when the PV does not fluctuate, an abnormality in the control loop system is detected. To do. That is, when the difference value from the PV of the previous frame is within a preset range (within a range set in consideration of the influence of noise etc.
  • the control state signal has a value corresponding to the cooling state
  • the difference value from the PV of the previous frame is within the range in which PV is set in advance (corresponding to the cooling state).
  • the control loop system abnormality is detected.
  • the LBA is output to an external device (not shown) for notifying an abnormality such as an alarm.
  • the abnormality alarm may be configured such that the alarm detected in the heating state and the alarm detected in the cooling state are different.
  • step S300 in order to calculate the PID constant before starting control, auto tuning is performed in step S300. Then, as described above, the heating LBA time and the cooling LBA time are calculated from the heating side time and the cooling side time of the cycle time and stored in the abnormality detection unit 130. Next, the control is started by the time proportional control using the PID constant calculated by the auto tuning, and the heating side timer counter and the cooling side timer counter are reset. The subsequent operation is performed for each control channel, and one channel will be described as an example here. Further, the subsequent operation is executed for each operation clock. Further, the temperature controller 100 is configured to record the value of PV or the like for each frame.
  • step S310 the control state determination unit 120 determines the control state and inputs the control state signal to the abnormality detection unit 130.
  • the process proceeds to step S320 (S310: YES ⁇ S320).
  • step S320 it is determined whether or not the PV is changing by comparing with the previous frame.
  • the heating side timer counter is incremented and the process proceeds to step S330 (S320: YES ⁇ S330). If the PV value is outside the heating-side fluctuation range, the heating-side and cooling-side timer counters are reset, and the process returns to step S310 (S320: NO ⁇ S310).
  • step S330 the time of the heating side timer is calculated based on the operation clock and the heating side timer counter.
  • the process proceeds to step S390 (S330: YES ⁇ S390), LBA is output, the heating side and cooling side timer counters are reset, and the process returns to step S310.
  • the process returns to step S310 (S330: NO ⁇ S310).
  • step S310 when the control state signal input to the abnormality detection unit 130 does not correspond to the heating state in step S310, the process proceeds to step S311 (S310: NO ⁇ S311).
  • step S321 S311: YES ⁇ S321. If the heating signal is not in the heating state or the cooling state, such as an error signal, the heating side and cooling side timer counters are reset, and the process returns to S310 (S311: NO ⁇ S310).
  • step S321 it is determined by comparing with the previous frame whether the PV is changing. It is determined whether the difference between the PV value of the previous frame and the current PV value is within the preset cooling side fluctuation range. If the value of PV is equal to or within the range of the cooling side fluctuation range, the cooling side timer counter is incremented, and the process proceeds to step S331 (S321: YES ⁇ S331). If the PV value is outside the cooling-side fluctuation range, the heating-side and cooling-side timer counters are reset, and the process returns to step S310 (S321: NO ⁇ S310).
  • step S331 the time of the cooling side timer is calculated based on the operation clock and the cooling side timer counter.
  • the process proceeds to step S390 (S331: YES ⁇ S390), the control loop system abnormality alarm (LBA) is output, and the heating side and cooling side timer counters are reset. It returns to step S310. If the time of the cooling side timer is less than the cooling LBA time, the process returns to step S310 (S331: NO ⁇ S310).
  • the temperature controller 100 of the present embodiment it is possible to automatically calculate the abnormality detection time when the controlled object is in the heating state and in the cooling state by PID auto tuning. Become. Therefore, the work load of the user for setting the LBA can be significantly reduced.
  • it is determined whether the control target is currently in the heating state or the cooling state and the control loop system abnormality is detected using the calculated abnormality detection time corresponding to each state. Detection can be performed. Further, since it is possible to make a determination based on the response characteristics of each of the heating side and the cooling side, the detection accuracy is improved especially when the response characteristics of the heating side and the response characteristics of the cooling side are significantly different. Further, as compared with the conventional method, it is possible to reduce the false detection especially on the cooling side.
  • the operation of the abnormality detection unit 130 of the present embodiment has been described in S310 to S390, but the timing of incrementing and resetting each counter is not limited to the above method, and a margin can be set to prevent erroneous detection. You may make it have.
  • the counter may be incremented and reset only when the state where each value is within the set range continues for a plurality of times.
  • each configuration in each of the above-described embodiments may be configured by hardware such as a dedicated circuit, or may be implemented by software on a general-purpose circuit such as a microcomputer. Good.

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Abstract

温度調節計１００は、出力部１１０と、制御対象の制御状態が加熱状態であるか冷却状態であるかの判定結果を出力する制御状態判定部１２０と、ＰＶと所定の異常検知時間に基づき制御ループ系の異常を検知する異常検知部１３０と、を備える。所定の異常検知時間は加熱状態及び冷却状態について別箇に設定される。

Description

温度調節計及び異常検出方法
　本発明は、制御ループ系の異常を検出する温度調節計及び異常検出方法に関するものである。
　温度制御においては、安全性や製品の品質等の観点から、ヒータ断線やリレーの接点溶着、温度測定センサの接続不良等の制御ループ系の異常を検知することが重要である。
　フィードバック制御において測定値と目標値との偏差に基づき制御ループの異常を検出する技術が特許文献１に開示されている。
特開２００４－７０９３２号公報
　特許文献１が開示する技術は、上記偏差が所定の期間、所定の閾値を越えている場合に、制御ループ系に異常が発生しているものとして検知する技術が開示されている。
　また、閾値をＰＩＤオートチューニングの比例帯に基づいて決定する点、所定の期間をＰＩＤオートチューニングの無駄時間、積分時間、微分時間に基づいて決定する点が開示されている。
　しかし、上述の異常検出のための所定の期間については、制御系の加熱特性と冷却特性が異なるにも関わらず、加熱時と冷却時で共通に設定されている。特に、冷却時は加熱時に比べ緩やかに温度変化する場合が多く、そのため冷却時に異常検出を誤検出してしまうという課題があった。
　この課題は、例えば、押出機等の加熱用と冷却用の制御対象が別途用意された制御系において顕著であった。
　本発明は、上記の点に鑑み、加熱時と冷却時のそれぞれの制御特性を考慮して制御ループ系の異常を検知することが可能な温度調節計及び異常検出方法を提供することを目的とする。
　　（構成１）
　制御対象に対する操作量を制御する温度調節計であって、
　前記制御対象の現在の制御状態が、加熱状態であるか、冷却状態であるかの判定結果を出力する制御状態判定部と、
　前記制御対象からの測定値と、所定の異常検知時間に基づき制御ループ系の異常を検知する異常検知部と、を備え、
　前記所定の異常検知時間が前記制御状態の判定結果に基づき設定される、温度調節計。
　　（構成２）
　前記異常検知部が、
　　前記制御状態の判定結果が加熱状態である場合、加熱状態に対応する異常検知時間である加熱異常検知時間に基づき前記制御ループ系の異常を検知し、
　　前記制御状態の判定結果が冷却状態である場合、冷却状態に対応する異常検知時間である冷却異常検知時間に基づき前記制御ループ系の異常を検知する、構成１に記載の温度調節計。
　　（構成３）
　前記加熱異常検知時間が、ＰＩＤ定数算出時のサイクルタイムの加熱側時間に基づき設定され、
　前記冷却異常検知時間が、ＰＩＤ定数算出時のサイクルタイムの冷却側時間に基づき設定される、構成２に記載の温度調節計。
　　（構成４）
　制御対象に対する操作量を制御する温度調節計において制御ループ系の異常を検知する方法であって、
　前記制御対象の現在の制御状態が、加熱状態であるか、冷却状態であるかの判定結果を出力する制御状態判定ステップと、
　前記制御対象からの測定値と、所定の異常検知時間に基づき制御ループ系の異常を検知する異常検知ステップと、を備え、
　前記所定の異常検知時間が前記制御状態の判定結果に基づき設定される、異常検知方法。
　　（構成５）
　前記異常検知ステップが、
　　前記制御状態の判定結果が加熱状態である場合、加熱状態に対応する異常検知時間である加熱異常検知時間に基づき前記制御ループ系の異常を検知し、
　　前記制御状態の判定結果が冷却状態である場合、冷却状態に対応する異常検知時間である冷却異常検知時間に基づき前記制御ループ系の異常を検知する、構成４に記載の異常検知方法。
　　（構成６）
　前記加熱異常検知時間が、ＰＩＤ定数算出時のサイクルタイムの加熱側時間に基づき設定され、
　前記冷却異常検知時間が、ＰＩＤ定数算出時のサイクルタイムの冷却側時間に基づき設定される、構成５に記載の異常検知方法。
　本発明の温度調節計及び異常検出方法によれば、加熱状態及び冷却状態を判定し、それぞれに対応した異常検知時間を自動的に設定し、制御ループ系の異常検知を行うため、精度よく制御ループ系の異常検知をすることが可能である。
本発明に係る実施形態の温度調節計を示す概略構成図である。 本発明に係る実施形態の温度調節計における異常検知時間の設定例を説明した概念図である。 本発明に係る実施形態１の温度調節計の動作を説明したフローチャートである。
　以下、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。なお、以下の実施形態は、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。
＜実施形態＞
　図１はこの発明の実施形態による温度調節計の本発明に関する部分を示す概略構成図である。
　温度調節計１００は、制御対象の温度である、センサ入力値（ＰＶ）に基づき制御対象の温度を目標値（ＳＶ）に制御するように操作量（ＭＶ）を出力する装置であり、出力部１１０と、制御状態判定部１２０と、異常検知部１３０を備える。
　出力部１１０は入力されたＰＶおよびＳＶに基づき、操作量を制御する。なお、本実施形態においてはＰＩＤ制御により時間比例制御を行う場合について説明する。
　制御状態判定部１２０は、出力部１１０からの操作量の情報等に基づき、制御対象の現在の制御状態が加熱状態か、冷却状態かを判定し、その結果を制御状態信号として異常検知部１３０に出力する。
　異常検知部１３０は、ＰＶ及び制御状態信号に基づき、制御ループ系の異常検知を行い、異常があった場合、制御ループ系の異常を検知し、ループ異常警報（LBA: Loop-Break-Alarm）を出力する。異常検知の方法については後述する。
＜異常検知：従来手法＞
　図２に基づき、従来手法における制御ループ系の異常を検知するための異常検知時間である、ＬＢＡ時間の算出方法を説明する。
　図２は、ＰＩＤ定数のオートチューニング時のＰＶを示す図である。本実施形態においては、オートチューニングの手法についてはリミットサイクル法を例として説明する。
　図２の上段に、標準制御、すなわち、加熱装置（例えばヒーター）のみを有し、加熱状態においては加熱装置をＯＮとし、冷却状態においては加熱装置をＯＦＦとする。
　また、図２の下段には、加熱冷却制御、すなわち、加熱装置及び冷却装置を有し、加熱状態においては加熱装置をＯＮとし、冷却状態においては冷却装置（例えば水冷装置）をＯＮとする制御の場合を示している。
　上述のとおり、従来の制御ループ系の異常検知においては、異常検知を行う際の異常検出時間を、ＰＩＤ定数算出に使用するサイクルタイムの時間に基づき設定していた。
　従来手法においては、標準制御及び加熱冷却制御どちらの場合においても、積分時間の２倍の値をＬＢＡ時間として設定していた。
　そして、このように求めたＬＢＡ時間の間、ＰＶが事前に設定された範囲に収まっている場合に制御ループ系の異常を検知し、ＬＢＡ等の警報を出力していた。
　しかし、加熱系の応答特性と、冷却系の応答特性が大きく異なり、冷却に時間がかかる制御系であった場合、従来手法のようにＬＢＡ時間を設定すると、冷却状態にあるときに、温度の低下が緩やかであり、ＰＶの変動がないかのように振る舞ってしまうため、制御ループ系の異常を誤検知してしまうという課題があった。
＜異常検知：本実施形態の手法＞
　本実施形態における異常検知部１３０は、制御状態判定部１２０から入力される制御状態信号に基づき、加熱状態と冷却状態のそれぞれに対応するＬＢＡ時間が設定される。以下、図２に基づき本実施形態におけるＬＢＡ時間の設定方法について説明する。
　図２は、本実施形態における、制御ループ系の異常を判定するための異常検知時間である、ＬＢＡ時間の算出方法の説明のための、ＰＩＤ定数のオートチューニング時のＰＶを示す図である。
＜ＬＢＡ時間の算出＞
　異常検知部１３０には、オートチューニングの結果に基づき、冷却状態に対応するＬＢＡ時間である、冷却ＬＢＡ時間（冷却異常検知時間）及び、加熱状態に対応するＬＢＡ時間である、加熱ＬＢＡ時間（加熱異常検知時間）が記録される。
　標準制御の場合は、冷却ＬＢＡ時間として、ＰＩＤ定数算出時に使用するサイクルタイムの冷却時間の２倍の値が設定される。また、加熱ＬＢＡ時間として、ＰＩＤ定数算出時に使用するサイクルタイムの加熱時間の２倍の値が設定される。
　加熱冷却制御の場合は、ＰＩＤ定数算出時に使用するサイクルタイムの冷却側無駄時間の２倍の値を更に２倍した値が、冷却ＬＢＡ時間として設定される。
　また、ＰＩＤ定数算出時に使用するサイクルタイムの加熱側無駄時間の２倍の値を、更に２倍した値が、加熱ＬＢＡ時間として設定される。
　異常検知部１３０は、制御状態判定部１２０から入力される制御状態信号が、加熱状態に対応する値である場合は、加熱ＬＢＡを用いて異常を判定する。また、制御状態信号が冷却状態に対応する値である場合は、冷却ＬＢＡを用いて異常検知を行う。
　以下、制御状態判定部１２０における制御状態の判定について説明する。
＜制御状態の判定＞
　制御状態判定部１２０においては、制御対象が加熱状態にあるか、冷却状態か、を出力部１１０から入力されるＭＶ等に基づき判定し、その結果を制御状態信号として異常検知部１３０に出力する。
　なお、制御状態信号は２値の信号であり、冷却状態を０、加熱状態を１とする。どちらでもない場合は制御状態信号は出力されない。
　本実施形態においては、標準制御の場合は、ＭＶが１の場合に加熱状態にあると判定し、ＭＶが０の場合に冷却状態にあると判定する。
　また、加熱冷却制御の場合は、出力の系統を監視し、加熱装置側へのＭＶが１の場合に加熱状態にあると判定し、冷却装置側へのＭＶが１の場合に冷却状態にあると判定する。
　なお、本実施形態においては、現在の制御ループ系が標準制御系か、加熱冷却制御系か、の情報については事前に設定されている。また、現在の制御ループ系が標準制御系か、加熱冷却制御系か、の情報については出力部からの入力に含まれるように構成されていてもよいし、制御状態信号に含まれるように構成されていてもよい。
＜異常検知＞
　異常検知部１３０は、上記のように設定された加熱ＬＢＡ時間及び冷却ＬＢＡ時間、制御状態信号、及びＰＶに基づき制御ループ系の異常を検知する。
　制御状態信号が加熱状態に対応する値である場合、加熱ＬＢＡ時間の間、本来であればＰＶが上昇しているはずなのに、ＰＶが変動していないという場合に、制御ループ系の異常を検知する。すなわち、前フレームのＰＶとの差分値が、事前に設定された範囲内（加熱状態に対応した、ノイズ等の影響を考慮して設定された範囲内）にある場合、
　また、制御状態信号が冷却状態に対応する値である場合も同様に、冷却ＬＢＡ時間の間、前フレームのＰＶとの差分値が、ＰＶが事前に設定された範囲内（冷却状態に対応した、ノイズ等の影響を考慮して設定された範囲内）にある場合、制御ループ系の異常を検知する。
　そして、いずれの場合においても異常を検知した場合は、ＬＢＡをアラーム等の異常を通知するための外部デバイス（不図示）へと出力する。
　なお、異常警報については加熱状態において検知したものと、冷却状態において検知したものが別個となるように構成されていてもよい。
＜動作＞
　次に、図３のフローチャートを参照しつつ、実施形態１の温度調節計１００の本発明に関する処理動作について説明する。
　最初に、制御を開始する前にＰＩＤ定数を算出するために、ステップＳ３００にてオートチューニングを行う。そして、上述のように、サイクルタイムの加熱側時間及び冷却側時間より、加熱ＬＢＡ時間及び冷却ＬＢＡ時間が算出され、異常検知部１３０に記憶される。
　次に、オートチューニングにより算出したＰＩＤ定数を用いて時間比例制御により制御を開始し、加熱側タイマカウンタ及び冷却側タイマカウンタをリセットする。
　以降の動作は、制御チャンネル毎に実施するものとし、ここでは１つのチャンネルを例として説明する。また、以降の動作については、動作クロック毎に実行される。
　また、温度調節計１００は、毎フレームのＰＶ等の値について記録されるように構成されている。
　まず、ステップＳ３１０において、制御状態判定部１２０が制御状態を判定し、制御状態信号を異常検知部１３０に入力する。異常検知部１３０に入力された制御状態信号が加熱状態に対応するものであった場合、ステップＳ３２０に移行する（Ｓ３１０：ＹＥＳ→Ｓ３２０）。
　続くステップＳ３２０においては、前フレームと比較して、ＰＶが変動しているかどうかを判定する。前フレームのＰＶ値と現在のＰＶ値の差分が加熱側変動範囲の値と等しい又は範囲内である場合、加熱側タイマカウンタをインクリメントし、ステップＳ３３０に移行する（Ｓ３２０：ＹＥＳ→Ｓ３３０）。また、ＰＶの値が加熱側変動範囲外であった場合、加熱側及び冷却側タイマカウンタをリセットし、ステップＳ３１０へと戻る（Ｓ３２０：ＮＯ→Ｓ３１０）。
　次に、ステップＳ３３０において動作クロック及び加熱側タイマカウンタに基づき加熱側タイマの時間を算出する。加熱側タイマの時間が加熱ＬＢＡ時間以上であった場合、ステップＳ３９０に移行し（Ｓ３３０：ＹＥＳ→Ｓ３９０）、ＬＢＡを出力し、加熱側及び冷却側タイマカウンタをリセットしステップＳ３１０に戻る。また、加熱側タイマの時間が加熱ＬＢＡ時間未満であった場合、ステップＳ３１０へと戻る（Ｓ３３０：ＮＯ→Ｓ３１０）。
　一方、ステップＳ３１０において、異常検知部１３０に入力された制御状態信号が加熱状態に対応するものでなかった場合、ステップＳ３１１に移行する（Ｓ３１０：ＮＯ→Ｓ３１１）。そして、制御状態信号が冷却状態に対応するものであった場合、ステップＳ３２１に移行する（Ｓ３１１：ＹＥＳ→Ｓ３２１）。また、エラー信号など、加熱状態でも冷却状態でもない場合には、加熱側及び冷却側タイマカウンタをリセットし、Ｓ３１０へと戻る（Ｓ３１１：ＮＯ→Ｓ３１０）。
　続くステップＳ３２１においても、前フレームと比較して、ＰＶが変動しているかどうかを判定する。前フレームのＰＶ値と現在のＰＶ値の差分が事前に設定された冷却側変動範囲に収まっているかを判定する。ＰＶの値が冷却側変動範囲の値と等しい又は範囲内である場合、冷却側タイマカウンタをインクリメントし、ステップＳ３３１に移行する（Ｓ３２１：ＹＥＳ→Ｓ３３１）。また、ＰＶの値が冷却側変動範囲外であった場合、加熱側及び冷却側タイマカウンタをリセットし、ステップＳ３１０へと戻る（Ｓ３２１：ＮＯ→Ｓ３１０）。
　次に、ステップＳ３３１において動作クロック及び冷却側タイマカウンタに基づき冷却側タイマの時間を算出する。冷却側タイマの時間が冷却ＬＢＡ時間以上であった場合、ステップＳ３９０に移行し（Ｓ３３１：ＹＥＳ→Ｓ３９０）、制御ループ系異常警報（ＬＢＡ）を出力し、加熱側及び冷却側タイマカウンタをリセットしステップＳ３１０に戻る。また、冷却側タイマの時間が冷却ＬＢＡ時間未満であった場合、ステップＳ３１０へと戻る（Ｓ３３１：ＮＯ→Ｓ３１０）。
＜効果＞
　以上のように、本実施形態の温度調節計１００によれば、制御対象が加熱状態にある場合及び冷却状態にある場合の異常検知時間を、ＰＩＤオートチューニングにより自動的に算出することが可能となる。そのため、ユーザによるＬＢＡ設定の作業負担を大幅に低減することができる。
　また、制御対象が現在加熱状態、冷却状態にあるかを判定し、算出されたそれぞれの状態に対応した異常検知時間を用いて制御ループ系の異常検知を行うため、精度よく制御ループ系の異常検知を行うことができる。
　また、加熱側、冷却側それぞれの応答特性に基づいた判定が可能となるため、特に、加熱側の応答特性と、冷却側の応答特性が大きく異なる場合に、検知精度が向上する。
　また、従来手法に比して、特に冷却側において誤検知を低減することが可能となる。
　なお、本実施形態の異常検知部１３０の動作を、Ｓ３１０からＳ３９０において説明したが、各カウンタのインクリメント及びリセットのタイミングは上述の方法に限られるものではなく、誤検知を防止するために、マージンをもたせるようにしてもよい。例えば、各値が設定された範囲内に収まっている状態が複数回連続した場合にのみ、カウンタのインクリメント及びリセットを行うように構成されていてもよい。
　なお、上記各実施形態における各構成は、それぞれ専用回路等でハード的に構成されるものであってもよいし、マイコン等の汎用的な回路上でソフトウェア的に実現されるものであってもよい。
　以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の構成及び動作については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、当業者が理解しうる様々な変更を行うことができる。
１００…温度調節計
１１０…出力部
１２０…制御状態判定部
１３０…異常検知部
ＰＶ…測定値
ＭＶ…出力値
ＬＢＡ…制御ループ系異常警報

Claims (6)

  1. 　制御対象に対する操作量を制御する温度調節計であって、
    　前記制御対象の現在の制御状態が、加熱状態であるか、冷却状態であるかの判定結果を出力する制御状態判定部と、
    　前記制御対象からの測定値と、所定の異常検知時間に基づき制御ループ系の異常を検知する異常検知部と、を備え、
    　前記所定の異常検知時間が前記制御状態の判定結果に基づき設定される、温度調節計。
  2. 　前記異常検知部が、
    　　前記制御状態の判定結果が加熱状態である場合、加熱状態に対応する異常検知時間である加熱異常検知時間に基づき前記制御ループ系の異常を検知し、
    　　前記制御状態の判定結果が冷却状態である場合、冷却状態に対応する異常検知時間である冷却異常検知時間に基づき前記制御ループ系の異常を検知する、請求項１に記載の温度調節計。
  3. 　前記加熱異常検知時間が、ＰＩＤ定数算出時のサイクルタイムの加熱側時間に基づき設定され、
    　前記冷却異常検知時間が、ＰＩＤ定数算出時のサイクルタイムの冷却側時間に基づき設定される、請求項２に記載の温度調節計。
  4. 　制御対象に対する操作量を制御する温度調節計において制御ループ系の異常を検知する方法であって、
    　前記制御対象の現在の制御状態が、加熱状態であるか、冷却状態であるかの判定結果を出力する制御状態判定ステップと、
    　前記制御対象からの測定値と、所定の異常検知時間に基づき制御ループ系の異常を検知する異常検知ステップと、を備え、
    　前記所定の異常検知時間が前記制御状態の判定結果に基づき設定される、異常検知方法。
  5. 　前記異常検知ステップが、
    　　前記制御状態の判定結果が加熱状態である場合、加熱状態に対応する異常検知時間である加熱異常検知時間に基づき前記制御ループ系の異常を検知し、
    　　前記制御状態の判定結果が冷却状態である場合、冷却状態に対応する異常検知時間である冷却異常検知時間に基づき前記制御ループ系の異常を検知する、請求項４に記載の異常検知方法。
  6. 　前記加熱異常検知時間が、ＰＩＤ定数算出時のサイクルタイムの加熱側時間に基づき設定され、
    　前記冷却異常検知時間が、ＰＩＤ定数算出時のサイクルタイムの冷却側時間に基づき設定される、請求項５に記載の異常検知方法。
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