JPH01149101A - 調節計における制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明はプロセスの状態を制御する調節計における制
御方法に関し、特にプロセスの立ち上げが容易な調節計
における制御方法に関するものである。

〈従来技術〉 第６図に加熱炉等の温度制御を行う調節計の構成を示す
。プロセス量は入力部１を介して偏差演算部２に入力さ
れ、設定値出力部３がら入力された設定値との偏差が演
算される。この偏差は積分演算部４、比例演算部５およ
び微分演算部６に入力される。これら３つの演算部の出
力は加算部７で加算される。すなわち、プロセス量と設
定値との偏差にＰＩＤ演算を施した結果が加算部７の出
力に得られる。この出力はスイッチ８及び出力部９を介
して操作量として＃Ｊ御対象（図示せず）に出力される
。１０はマニュアル設定部であり、手動操作のときの操
作量を出力する。加算部７とマニュアル設定部１０の出
力はスイッチ８で選択されて出力部９に入力される。こ
のスイッチ８は自動／手動の選択信号であるＡ／Ｍ信号
により操作され、自動モードのときは加算部７の出力が
、手動モードのときはマニュアル設定部１０の出力が選
択されて出力部９に入力される。１１はリセット制御部
であり、積分演算部４の動作を制御する。

このリセット制御部１１には加算部７の出力等の参照信
号が入力される。Ａ／Ｍ信号はマニュアル設定部１０お
よびリセット制御部１１に入力される。

この様な調節計においては、制御性の向上と操作性の改
善の為の２つの代表的な方法が用いられている。第１の
方法は自動モードと手動モードを切換えるときに切換え
の前後で操作量が不連続にならないようにするバンプレ
ス切換えである。すなわち、自動モードから手動モード
に切換えるときはマニュアル設定部１０を操作してこの
出力と加算部７の出力が一致するようにし、手動モード
から自動モードに切換えるときはマニュアル設定部１０
の出力が加算部７の出力に一致するようにリセット制御
部１１により積分演算部４を制御する。また第２の方法
は設定値が急変したときのプロセス量のオーバーシュー
トを防止するために積分演算部４の制御を行う方法であ
る。この様子を第７図に示す、第７図（Ａ）は積分演算
部４の制御を行なわなかった場合、（Ｂ）は行った場合
の制御の状態を示す。時刻ゼロにおいて設定値１２がス
テップ状に変化すると、偏差が増大するために操作量１
３は飽和し、やがて減少する。積分演算部４の制御を行
なわない（Ａ）では積分演算部４の出力１４は操作量の
飽和がなくなった時点ｔ１から増大する。そのなめ、操
作量か過大になり、プロセス量１５にオーバーシュート
が発生する。そのため、リセット制御部１１により、比
例演算部５の出力が所定の範囲に入るまで積分演算部４
の動作を停止し、その出力をゼロにする。その結果、（
Ｂ）に示すように、積分演算部４の出力１４はｔ２から
発生するようになり、操作量が過大になることが無いの
でオーバーシュートは発生しない。これらのバンズレス
切り換えとオーバーシュート防止の為の積分演算部４の
制御の２つの手段は高精度の制御を行うためには必須の
ものである。

〈発明が解決すべき問題点〉 しかしながらこの様な調節計の制御方法は、バンプレス
切換えが積分演算部４の出力を調整して加算部７の出力
とマニュアル設定部１０の出力を一致させるものであり
、オーバーシュート防止の為の方法は積分演算部４の出
力を一時的に停止するものである。これらの方法は積分
演算部４の制御方法が異なるため、１つの機器でこれら
２つの方法を両立させることが困難であるという欠点が
あった。

〈発明の目的〉 この発明の目的は、バンプレス切換えとオーバーシュー
ト防止の為の積分演算部の制御の２つの方法を矛盾なく
行うことができる調節計の制御方法を提供することにあ
る。

く問題点を解決するための手段〉 前記問題点を解決するために本発明では、プロセス量と
設定値との偏差に少なくとも比例、積分演算を施して操
作量を演算する調節計における制御方法において、この
調節計が手動モードのとき及び自動モードであって設定
値とプロセス量の偏差に関連する第２の値例えば比例演
算部の出力が所定の範囲内である時にリセットされる状
態フラグを有し、設定値とプロセス量の偏差に関連する
第１の値例えば操作量が所定の範囲外になりかつ前記第
２の値が所定の範囲外でありさらに前記状態フラグかリ
セットされていないとき、又は今回の制御周期における
前記第１の値が所定の範囲外でありかつ前回の制御周期
における前記第１の値が所定の範囲内であるときに積分
演算部の動作を抑制するようにしたものである。

〈実施例〉 第２図にこの制御方法を実現する為の構成を示す。なお
、第６図と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略す
る。第２図において、２０は状態フラグであり、加算部
７および比例演算部５の出力等の参照信号によってその
状態が制御される。この状態フラグ２０はリセット制御
部１１により制御され、またその状態が読み出される。

第１図に本発明に係る調節計における制御方法の一実施
例であるルーチンを表わすフローチャートを示す。

このルーチンは制御周期（例えば０．５秒）毎に実行さ
れる。また、状態フラグ２０の値をＳＦとし、設定値と
プロセス量に関連する第１、第２の値をそれぞれ加算部
７の出力、比例演算部５の出力とする。第１図において
、最初にＡ／Ｍ信号を参照して手動モードか自動モード
かを判定する。

手動モードであると状態フラグ２０の値ＳＦをリセット
すなわち０にし、積分演算部４によって積分演算を実行
して終了する。自動モードであると、次に加算部７の出
力が所定の範囲内にあるかを判定する。この所定の範囲
は操作量の上下限値等により決定される。所定の範囲内
であるとＳＦを１にして次に比例演算部５の出力が所定
の範囲であるかを判定する。この所定の範囲は例えば−
５０％〜＋５０％とされる。この範囲は制御の状態によ
って変えるパラメータの一つである。所定の範囲内であ
るとＳＦを０にして積分演算を行って終了する。比例？
Ａ算部５の出力が所定の範囲外であると、ＳＦが２であ
るかが判定される。２であると積分演算の動作を抑制す
る。例えば積分動作を行なわないで積分演算部４の出力
を０にして終了する。ＳＦが２でないと積分動作を行っ
て終了する。加算部７の出力が所定の範囲外であると、
ＳＦが１であるかどうかが判定される。１であるとＳＦ
を２にし、積分演算部の動作を抑制して終了する。１で
ないと加算部７の出力が所定の範囲内である場合でＳＦ
を１にした後のルーチンが実行される。すなわち、この
実施例ではＡ／Ｍ信号、加算部７、比例演算部５の出力
により状態フラグ２０の値ＳＦを決定し、ＳＦがＯか１
のときは積分動作を実行し、ＳＦが２のときは積分動作
を抑制するものである。すなわち、比例演算部５の出力
に続いて加算部７の出力が所定の範囲を越えたときはプ
ロセス量か増加する過程と判断して積分動作を抑制し、
比例演算部５の出力が所定の範囲に入った事でプロセス
量を収束させる過程と判断して積分動作を開始する。ま
た、手動モードにする事により積分動作の抑制を解除出
来る。なお、このシーケンスは従来のバンプレス切換え
、オーバーシュート防止の為の積分演算部４の制御に付
加して実行するものである。

次にこの実施例による動作について説明する。

自動モードでありかつ過大偏差がないときは、加算部７
及び比例波ｘＭ５の出力はそれぞれ所定の範囲内にある
ので、ＳＦは１−０と変化して積分演算部４は積分動作
を実行する。過大偏差状態への移行時には最初に加算部
７の出力が所定の範囲にありかつ比例演算部５の出力か
所定の範囲を越え、その後加算部７の出力も所定の範囲
を越える。

従って、最初はＳＦが１になり積分動作は実行されるか
、加算部７の出力が所定の範囲を越えるとＳＦが２にな
り積分演算部４の出力はゼロにされる。第３図に基づい
て手動モードから自動モードへ切換えたときの動作の一
例を説明する。第３図において、最初は手動モードであ
り、設定値、加算部７の出力共にゼロであるとする。こ
の状態において時刻し３で設定値を急変させ、ｔ４で手
動モードから自動モードに切換える。その為、時刻ｔ３
で偏差か増大して比例演算部５、微分演算部６の出力が
過大になるので、加算部７の出力を補償する為に積分演
算部４の出力２２は下限方向に変化する。ｔ４までは手
動モードなので第１図のフローチャートにより５Ｆ＝Ｏ
になり、積分動作が実行される。ｔ４で自動モードに変
わると、第１図のフローチャートから加算部７の出力が
所定の範囲内でかつ比例演算部５の出力が所定の範囲を
越えるので、５Ｆ＝１になり積分動作か実行される。Ｓ
Ｆは１のままなので、この積分動作は継続される。その
為、出力２２は徐々に上昇し、それに伴って加算部７の
出力２３も上昇する。時刻ｔ５で出力２３は飽和し、所
定の範囲を越える。

その為、５Ｆ＝２になり、積分演算部４の動作は抑制さ
れ、その出力２２はゼロにされる。その結果、出力２３
は徐々に下降し、時刻ｔ６で所定の範囲内に入るので５
Ｆ＝１になり積分動作が開始され、出力２２は再び上昇
する。プロセス量２４はオーバーシュートすることなく
時刻ｔりで安定する、この例では時刻ｔ４がらｔ５まで
は積分動作を行い、時刻ｔ５から七〇までは積分動作を
停止する事によりバンプレス動作とオーバーシュート防
止を同時に行う事が出来る。

第４図に他の動作例を示す、この例は加算部７の出力を
瞬時に増加させてプロセス量の応答を早くするものであ
る。第４図において、時刻ｔ８で自動モードに切換えら
れ、その後時刻ｔ９で設定値２５を急変させる。その為
、偏差が急激に増大して加算部７の出力２６は即座に所
定の範囲を越える。この時は自動モードなので、第１図
フローチャートから５Ｆ＝２になり積分動作は抑制され
る。プロセス量２７は時刻ｔ９から徐々・に上昇するの
で層差が小さくなり、出力２６も減少する。

時＃Ｊｔ１ｏｉ″出力２６が所定の範囲に入るので、５
Ｆ＝１になり積分動作が開始され、積分演算部４の出力
２８は増加する。プロセス！２７は時刻ｔ１１で安定に
なる。この例では設定値２５が急変した時に積分演算部
４の動作が停止されるので出力２６が即座に上昇する。

従って、プロセス量の応答を早くする事ができる。

第５図にさらに他の例を示す。この例は第５図と基本的
には同じであるが、設定値２５が急変した後時刻ｔ１□
で短時間手動モードにし、すぐに自動モードに戻す、第
１図のフローチャートがら手動モードにすると５Ｆ＝０
になり積分動作が開始される。その状態で自動モードに
戻しても加算部７の出力３１と比例演算部５の出方の双
方が所定の値を越えているので依然として５Ｆ＝Ｏであ
り、積分動作は停止されない、従って積分演算部４の出
力２９は一旦減少した後増加する。そのため、プロセス
ｊＬ３０は第４図の例よりもさらに応答性が改良される
。このように、自動／手動モードの切換え、設定値の変
更のタイミング等を調整することにより＃Ｊ御特性を選
択する事が出来る。

なお、この実施例では加算部７の出方と比例演算部５の
出力が所定の範囲に入っているがで状態フラグ２０の値
ＳＦを設定するようにしたが、これらの代わりに設定値
とプロセス量の偏差自体、比例演算部５の出力と微分演
算部６の出力の和等を使用してもよい０例えば、加算部
７、積分演算部４、比例演算部５、微分演算部６の出力
のフルスクールが同じであるとすると、加算部７の出力
の代わりに比例演算部５の出力や比例演算部５と微分演
算部６の出力の和を用いてもよい、また、比例演算部う
の出力の代わりに比例演算部５と微分演算部６の出力の
和を用いてもよい、すなわち、設定値とプロセス量の偏
差に関連する値であればよい。

また、この実施例では積分動（１”を抑制する為に積分
動作を停止させ、かつ積分演算部４の出力をゼロにする
ようにしたが、積分時間定数を例えば１ｏ　ｏ　ｔ＊程
度に大きくするか、積分動作をやめて現在値を保持する
ようにしてもよい、また、積分動作の実行とはその出力
を変更する事を含む。

さらに、この実施例では設定値と１０セス量の偏差を微
分演算部６に入力するようにしたが、プロセス量を微分
するいわゆる微分先行型にしてもよい、また、微分演算
部６がなくてもよい。

〈発明の効果〉 以上実施例に基づいて具体的に説明したように、この発
明では状態フラグを設け、手動モード又は自動モードで
第２の値が所定の範囲内になったときにこの状態フラグ
をリセットして、この状態フラグの値及び第１、第２の
値が所定の範囲にあるかどうかによって積分動作を実行
するか抑制するかを決定するようにした。その為、自動
／手動のバンプレス切換えとオーバーシュートを防止す
る為の積分演算部の制御を両立させることが出来、より
高精度の制御を実現する事が出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すフローチャート、第２
図は本発明の制御方法を実現する為の調節計の構成を示
すブロック図、第３図〜第５図は制御の一例を示す特性
曲線図、第６図は従来の調節計の構成を示すブロック図
、第７図はその制御の状態を示す特性曲線図である。 ２・・・偏差演算部、３・・・設定値出力部、４・・・
積分演算部、５・・・比例演算部、６・・・微分演算部
、７・・・加算部、１０・・・マニュアル設定部、１１
・・・リセット制御部、２０・・・状態フラグ。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 プロセス量と設定値との偏差に少なくとも比例、積分演
   算を施して操作量を演算する調節計における制御方法に
   おいて、 前記調節計が手動モードのとき及び自動モードであって
   設定値とプロセス量の偏差に関連する第２の値が所定の
   範囲内である時にリセットされる状態フラグを有し、 設定値とプロセス量の偏差に関連する第１の値が所定の
   範囲外になりかつ前記第２の値が所定の範囲外でありさ
   らに前記状態フラグがリセットされていないとき、又は
   今回の制御周期における前記第１の値が所定の範囲外で
   ありかつ前回の制御周期における前記第１の値が所定の
   範囲内であるときに積分演算部の動作を抑制する事を特
   徴とする調節計における制御方法。