JPH0447215B2 - - Google Patents
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- JPH0447215B2 JPH0447215B2 JP58187421A JP18742183A JPH0447215B2 JP H0447215 B2 JPH0447215 B2 JP H0447215B2 JP 58187421 A JP58187421 A JP 58187421A JP 18742183 A JP18742183 A JP 18742183A JP H0447215 B2 JPH0447215 B2 JP H0447215B2
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
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- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 16
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims description 7
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N1/00—Regulating fuel supply
- F23N1/08—Regulating fuel supply conjointly with another medium, e.g. boiler water
- F23N1/082—Regulating fuel supply conjointly with another medium, e.g. boiler water using electronic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2223/00—Signal processing; Details thereof
- F23N2223/36—PID signal processing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/08—Measuring temperature
- F23N2225/18—Measuring temperature feedwater temperature
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
≪発明の分野≫
この発明は、出湯温度と設定温度とに基づいて
マイクロコンピユータによりデジタル的にPID演
算を行ない、この演算結果で燃料ガス供給量を制
御して出湯温度を設定温度に維持するようにした
ガス湯沸器の温度制御装置に関する。
マイクロコンピユータによりデジタル的にPID演
算を行ない、この演算結果で燃料ガス供給量を制
御して出湯温度を設定温度に維持するようにした
ガス湯沸器の温度制御装置に関する。
≪従来技術とその問題点≫
本出願人が現在開発中（未公開）のガス湯沸器
にあつては、出湯温度検出器で検出された検出温
度と出湯温度設定器で設定された設定温度とに基
づいてマイクロコンピユータを利用してデジタル
的なPID演算を行ない、この演算結果で燃料ガス
供給量を制御して、出湯温度を設定温度に維持す
るようにしている。
にあつては、出湯温度検出器で検出された検出温
度と出湯温度設定器で設定された設定温度とに基
づいてマイクロコンピユータを利用してデジタル
的なPID演算を行ない、この演算結果で燃料ガス
供給量を制御して、出湯温度を設定温度に維持す
るようにしている。
この制御において使用されるデジタルPID演算
の基本式は次式で表わされる。
の基本式は次式で表わされる。
Ｆ＝Kp×｛ΔEo＋θ／Tio
〓i=0
ΔEi
＋TD／θ（ΔEo−ΔEo-1）｝ ……(1)
ΔEi＝SPi−MPi ……(2)
Kp；比例ゲイン
Ti；積分時間
TD；微分時間
θ；サンプリング時間
ΔEi；偏差
SPi；設定温度
MPi；出湯温度
なお、ｎは今回サンプリング値、o-1は前回のサ
ンプリング値である。
ンプリング値である。
また、FP、FI、FDをそれぞれ比例項、積分
項、微分項とすると、上記演算結果である出力Ｆ
は次式で表わされる。
項、微分項とすると、上記演算結果である出力Ｆ
は次式で表わされる。
Ｆ＝FP＋FI＋FD ……(3)
更に、積分項FIについては次式で表わされる。
FI＝Kp×θ／Tio
〓i=0
ΔEi ……(4)
FIn＝FIo-1＋ΔI ……(5)
FIn；今回の積分値
FIo-1；前回の積分値
ΔI；積分値の増加分（積分偏差）
ところで、積分偏差ΔIはマイクロコンピユー
タを用いたデジタル演算で得られるものであるか
ら、設定温度と出湯温度との偏差ΔTiの絶対値が
小さい場合、積分偏差ΔIについてはデジタル演
算における丸め処理によつて零になる場合が存在
する。
タを用いたデジタル演算で得られるものであるか
ら、設定温度と出湯温度との偏差ΔTiの絶対値が
小さい場合、積分偏差ΔIについてはデジタル演
算における丸め処理によつて零になる場合が存在
する。
このような場合、第４図および第５図に実線で
示す如く、設定温度を40℃から80℃に上昇させた
り、あるいは80℃から40℃に低下させた場合、未
だ出湯温度が80℃まで上昇または40℃まで低下し
ていないにもかかわらず、前述した如く出湯温度
と設定温度との偏差ΔEiがある値以下に小さくな
ると、積分偏差ΔIが実際上零となつてしまうこ
とから、設定温度に達する以前に出湯温度がその
わずか手前で平衡状態に達してしまい、いわゆる
オフセツト現象が生じて出湯温度と設定温度との
間に一定の微小誤差が固定化されてしまうという
問題が生ずる。
示す如く、設定温度を40℃から80℃に上昇させた
り、あるいは80℃から40℃に低下させた場合、未
だ出湯温度が80℃まで上昇または40℃まで低下し
ていないにもかかわらず、前述した如く出湯温度
と設定温度との偏差ΔEiがある値以下に小さくな
ると、積分偏差ΔIが実際上零となつてしまうこ
とから、設定温度に達する以前に出湯温度がその
わずか手前で平衡状態に達してしまい、いわゆる
オフセツト現象が生じて出湯温度と設定温度との
間に一定の微小誤差が固定化されてしまうという
問題が生ずる。
≪発明の目的≫
この発明の目的は、設定温度を上昇または低下
させたことに起因して、出湯温度が設定温度の近
傍にまで近付き、これにより積分偏差が零となつ
た場合にも、出湯温度を設定温度に正確に追従さ
せることができるようにしたガス湯沸器の温度制
御装置を提供することにある。
させたことに起因して、出湯温度が設定温度の近
傍にまで近付き、これにより積分偏差が零となつ
た場合にも、出湯温度を設定温度に正確に追従さ
せることができるようにしたガス湯沸器の温度制
御装置を提供することにある。
≪発明の構成と効果≫
この発明は上記の目的を達成するために、出湯
温度検出器で検出された検出温度と出湯温度設定
器で設定された設定温度とに基づいてPID演算を
行ない、この演算結果で燃料ガス供給量を制御し
て出湯温度を設定温度に維持するようにしたガス
湯沸器の温度制御装置において、前記PID演算機
能の中に、演算により求められかつレジスタに格
納される積分偏差が零のとき、前記検出温度と設
定温度との偏差の有無および符号に応じて、前回
までの積分項に対して前記レジスタの最小ビツト
桁分に対応する定数を加減算する機能を付加して
なることを特徴とするものである。
温度検出器で検出された検出温度と出湯温度設定
器で設定された設定温度とに基づいてPID演算を
行ない、この演算結果で燃料ガス供給量を制御し
て出湯温度を設定温度に維持するようにしたガス
湯沸器の温度制御装置において、前記PID演算機
能の中に、演算により求められかつレジスタに格
納される積分偏差が零のとき、前記検出温度と設
定温度との偏差の有無および符号に応じて、前回
までの積分項に対して前記レジスタの最小ビツト
桁分に対応する定数を加減算する機能を付加して
なることを特徴とするものである。
このような構成によれば、仮に出湯温度が設定
温度の近傍まで近付いたことにより、積分偏差が
零となつたとしても、前回までの積分項に対して
一律所定の微定数、すなわち前記レジスタの最小
ビツト桁分に対応する定数が加減算されることに
より、前回までの積分項に対して微量の増加また
は減少が行なわれ、これにより積分項が補正され
て出力が増加または減少し、出湯温度は設定温度
に追従することとなる。
温度の近傍まで近付いたことにより、積分偏差が
零となつたとしても、前回までの積分項に対して
一律所定の微定数、すなわち前記レジスタの最小
ビツト桁分に対応する定数が加減算されることに
より、前回までの積分項に対して微量の増加また
は減少が行なわれ、これにより積分項が補正され
て出力が増加または減少し、出湯温度は設定温度
に追従することとなる。
≪実施例の説明≫
第１図は、本発明に係わるガス湯沸器のシステ
ム構成を示す図である。
ム構成を示す図である。
同図において、炉体１は縦型円筒状に形成さ
れ、その底部にはバーナ２が配置されるととも
に、その上方には熱交換器３が配置され、更に炉
体１の上部に形成された排気口４にはモータＭで
駆動される排気フアン５が取付けられている。
れ、その底部にはバーナ２が配置されるととも
に、その上方には熱交換器３が配置され、更に炉
体１の上部に形成された排気口４にはモータＭで
駆動される排気フアン５が取付けられている。
熱交換器３の入口側には給水管路６が接続され
るとともに、出口側には給湯管路７が接続され、
この給湯管路７は先端側において３本に分岐さ
れ、各分岐管路７ａ，７ｂ，７ｃには、それぞれ
カラン８ａ，８ｂ，８ｃが取付けられている。
るとともに、出口側には給湯管路７が接続され、
この給湯管路７は先端側において３本に分岐さ
れ、各分岐管路７ａ，７ｂ，７ｃには、それぞれ
カラン８ａ，８ｂ，８ｃが取付けられている。
熱交換器３の入口側に近い給水管路６上には、
流水スイツチ９が取付けられている。この流水ス
イツチ９はカラン８ａ〜８ｃの何れかが開かれ
て、給水管路６内に一定値以上の水流が生ずる
と、これを検出してオンするスイツチである。
流水スイツチ９が取付けられている。この流水ス
イツチ９はカラン８ａ〜８ｃの何れかが開かれ
て、給水管路６内に一定値以上の水流が生ずる
と、これを検出してオンするスイツチである。
熱交換器３の出口側に近い給湯管路７上には、
出湯温度検出器１０が取付けられている。この出
湯温度検出器１０は、例えばサーミスタ等の感温
素子で構成され、コントローラ１１内の処理回路
に接続されて、出湯温度に対応したアナログ電圧
を出力する。
出湯温度検出器１０が取付けられている。この出
湯温度検出器１０は、例えばサーミスタ等の感温
素子で構成され、コントローラ１１内の処理回路
に接続されて、出湯温度に対応したアナログ電圧
を出力する。
バーナ２へと燃料ガスを供給するガス供給管路
１２上には、ガス遮断弁１３、ガスガバナ１４お
よびガス流量調整弁１５が順に取付けられてい
る。
１２上には、ガス遮断弁１３、ガスガバナ１４お
よびガス流量調整弁１５が順に取付けられてい
る。
遮断弁１３は、全閉状態と全開状態との２つの
状態をとり得る電磁弁で構成され、コントローラ
１１からの信号で可変制御される。
状態をとり得る電磁弁で構成され、コントローラ
１１からの信号で可変制御される。
ガスガバナ１４は、燃焼ガスの圧力を一定に保
つ機能を有するものである。
つ機能を有するものである。
流量調整弁１５は、全閉状態から全開状態まで
開度を連続的に調整可能な例えばモータ駆動式の
サーボ弁で構成され、またその現在開度は流量調
整弁１５に備え付けられたポテンシヨメータを介
してコントローラ１１側へと送られる。
開度を連続的に調整可能な例えばモータ駆動式の
サーボ弁で構成され、またその現在開度は流量調
整弁１５に備え付けられたポテンシヨメータを介
してコントローラ１１側へと送られる。
点火器１６は、コントローラ１１からの指令で
火花を発し、バーナ２から噴出する燃料ガスに着
火するものである。
火花を発し、バーナ２から噴出する燃料ガスに着
火するものである。
火炎検出器１７は、バーナ２から発する火花に
近接して炎電流およびその整流作用を利用して火
花を電気信号に変換するとともに、この信号を適
宜増幅した後これを比較的大きな時定数を有する
平滑回路で平滑し、更に基準レベルをもつて２値
化するとともに、その出力でドライバを介してリ
レーを駆動し、接点信号を出力する。
近接して炎電流およびその整流作用を利用して火
花を電気信号に変換するとともに、この信号を適
宜増幅した後これを比較的大きな時定数を有する
平滑回路で平滑し、更に基準レベルをもつて２値
化するとともに、その出力でドライバを介してリ
レーを駆動し、接点信号を出力する。
コントローラ１１は、燃焼開始から燃焼停止に
至るシーケンス動作を制御するシーケンス回路
と、出湯温度を設定温度に維持する温度制御回路
とから構成されており、これらの回路はマイクロ
コンピユータで構成されている。
至るシーケンス動作を制御するシーケンス回路
と、出湯温度を設定温度に維持する温度制御回路
とから構成されており、これらの回路はマイクロ
コンピユータで構成されている。
温度制御はいわゆるPID演算方式で行なわれ、
第２図に示す如く温度設定器１９で設定された設
定温度ｂと出湯温度検出器１０で検出された出湯
温度ａとに基づいてこれらの偏差ｃを求め、これ
をPID演算することによつて制御出力量ｄを得る
とともに、この制御出力量ｄで燃料ガス供給量を
制御することによつて、出湯温度を設定温度に維
持するように機能構成されている。
第２図に示す如く温度設定器１９で設定された設
定温度ｂと出湯温度検出器１０で検出された出湯
温度ａとに基づいてこれらの偏差ｃを求め、これ
をPID演算することによつて制御出力量ｄを得る
とともに、この制御出力量ｄで燃料ガス供給量を
制御することによつて、出湯温度を設定温度に維
持するように機能構成されている。
ここで、前述したようにPID演算の基本式は次
式で表わされる。
式で表わされる。
Ｆ＝Kp×｛ΔEo＋θ／Tio
〓i=0
ΔEi
＋TD／θ（ΔEo−ΔEo-1）｝ ……(1)
ΔEi＝SPi−MPi ……(2)
また、FP、FI、FDをそれぞれ比例項、積分
項、微分項とすれば、制御出力量Ｆは次式で表わ
される。
項、微分項とすれば、制御出力量Ｆは次式で表わ
される。
Ｆ＝FP＋FI＋FD ……(3)
更に、積分項については次式で表わされる。
FI＝Kp×θ／Tio
〓i=0
ΔEi ……(4)
FIn＝FIo-1＋ΔI ……(5)
FIn；今回の積分値
FIo-1；前回の積分値
ΔI；積分値の増加分（積分偏差）
次に、本発明で新たに追加された演算機能を、
第３図のフローチヤートに基づいて説明する。
第３図のフローチヤートに基づいて説明する。
この演算機能は、演算により求められかつレジ
スタに格納される積分偏差が零のとき、前記検出
温度と設定温度との偏差の有無および符号に応じ
て、前回までの積分項に対して所定の微定数、す
なわち前記レジスタの最小ビツト桁分に対応する
定数を加減算するようにしたものである。
スタに格納される積分偏差が零のとき、前記検出
温度と設定温度との偏差の有無および符号に応じ
て、前回までの積分項に対して所定の微定数、す
なわち前記レジスタの最小ビツト桁分に対応する
定数を加減算するようにしたものである。
すなわち、積分項演算処理が開始されると、ま
ずステツプ(1)では、設定温度と出湯温度との偏差
ΔEiに基づいて、積分偏差ΔIが求められる。
ずステツプ(1)では、設定温度と出湯温度との偏差
ΔEiに基づいて、積分偏差ΔIが求められる。
なお、この積分偏差ΔIの演算に際しては、前
述した如くマイクロコンピユータでデジタル的に
行なうため、演算結果が所定の有効桁以下の場
合、丸め処理によりΔIの値は零となる。
述した如くマイクロコンピユータでデジタル的に
行なうため、演算結果が所定の有効桁以下の場
合、丸め処理によりΔIの値は零となる。
次いで、ステツプ(2)では求められた積分偏差
ΔIが零であるか否かの判定が行なわれ、零でな
い場合にはただちにステツプ(7)へと進み、前回の
積分項FIに対して積分偏差ΔIを加算することに
より新たな積分項FIが求められる。
ΔIが零であるか否かの判定が行なわれ、零でな
い場合にはただちにステツプ(7)へと進み、前回の
積分項FIに対して積分偏差ΔIを加算することに
より新たな積分項FIが求められる。
これに対して、ステツプ(2)で積分偏差ΔIが零
と判定された場合には、ステツプ(3)またはステツ
プ(5)で、出湯温度と設定温度との偏差ΔEnが正か
負かの判定が行なわれる。
と判定された場合には、ステツプ(3)またはステツ
プ(5)で、出湯温度と設定温度との偏差ΔEnが正か
負かの判定が行なわれる。
そして、正と判定された場合にはステツプ(4)が
実行されて積分偏差ΔIとして＋ｕが記憶され、
他方負と判定された場合にはステツプ(6)で積分偏
差ΔIとして−ｕが記憶された後、ステツプ(7)が
前記と同様に実行されて、新たな積分項FIが求
められる。
実行されて積分偏差ΔIとして＋ｕが記憶され、
他方負と判定された場合にはステツプ(6)で積分偏
差ΔIとして−ｕが記憶された後、ステツプ(7)が
前記と同様に実行されて、新たな積分項FIが求
められる。
ここで、定数ｕの値は、ΔI格納用のレジスタ
の最小ビツト桁の値に対応しており、このためこ
の定数＋ｕまたは−ｕによつて、前回の積分項
FIが急激に上昇あるいは減少するようなことは
ない。
の最小ビツト桁の値に対応しており、このためこ
の定数＋ｕまたは−ｕによつて、前回の積分項
FIが急激に上昇あるいは減少するようなことは
ない。
このような処理を行なうと、第４図および第５
図に点線で示す如く、出湯温度が設定温度の近傍
に近付きこれにより積分偏差ΔIが零となつた場
合にも、最終制御出力Ｆについては前記定数＋ｕ
または−ｕによる積分項FIの増加に応じて、増
加または減少を続け、設定温度と出湯温度とが一
定の誤差を保持したまま平衡状態に達するという
オフセツト状態の発生を未然に防止することがで
きる訳である。
図に点線で示す如く、出湯温度が設定温度の近傍
に近付きこれにより積分偏差ΔIが零となつた場
合にも、最終制御出力Ｆについては前記定数＋ｕ
または−ｕによる積分項FIの増加に応じて、増
加または減少を続け、設定温度と出湯温度とが一
定の誤差を保持したまま平衡状態に達するという
オフセツト状態の発生を未然に防止することがで
きる訳である。
第１図は本発明に係わるガス湯沸器のシステム
構成を示す図、第２図はPID演算の概略を示す
図、第３図は本発明に係わる積分項演算処理の詳
細を示すフローチヤート、第４図および第５図は
本発明と先に本出願人が開発した従来例（未公
開）との動作の相違を示すグラフである。 ２……バーナ、３……熱交換器、６……給水管
路、７……給湯管路、１０……出湯温度検出器、
１１……コントローラ、１２……ガス供給管路、
１３……ガス遮断弁、１５……ガス流量調整弁、
１９……温度設定器。
構成を示す図、第２図はPID演算の概略を示す
図、第３図は本発明に係わる積分項演算処理の詳
細を示すフローチヤート、第４図および第５図は
本発明と先に本出願人が開発した従来例（未公
開）との動作の相違を示すグラフである。 ２……バーナ、３……熱交換器、６……給水管
路、７……給湯管路、１０……出湯温度検出器、
１１……コントローラ、１２……ガス供給管路、
１３……ガス遮断弁、１５……ガス流量調整弁、
１９……温度設定器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 出湯温度検出器で検出された検出温度と出湯
温度検出器で設定された設定温度とに基づいて
PID演算を行ない、この演算結果で燃料ガス供給
量を制御して出湯温度を設定温度に維持するよう
にしたガス湯沸器の温度制御装置において； 前記PID演算機能の中に、演算により求められ
かつレジスタに格納される積分偏差が零のとき、
前記検出温度と設定温度との偏差の有無および符
号に応じて、前回までの積分項に対して前記レジ
スタの最小ビツト桁分に対応する定数を加減算す
る機能を付加してなることを特徴とするガス湯沸
器の温度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58187421A JPS6078217A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | ガス湯沸器の温度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58187421A JPS6078217A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | ガス湯沸器の温度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6078217A JPS6078217A (ja) | 1985-05-02 |
| JPH0447215B2 true JPH0447215B2 (ja) | 1992-08-03 |
Family
ID=16205750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58187421A Granted JPS6078217A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | ガス湯沸器の温度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6078217A (ja) |
-
1983
- 1983-10-06 JP JP58187421A patent/JPS6078217A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6078217A (ja) | 1985-05-02 |
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