JPH08263103A - パルス/空気圧変換器を用いた操作端の安定制御方法及び装置 - Google Patents

パルス/空気圧変換器を用いた操作端の安定制御方法及び装置

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JPH08263103A
JPH08263103A JP6082395A JP6082395A JPH08263103A JP H08263103 A JPH08263103 A JP H08263103A JP 6082395 A JP6082395 A JP 6082395A JP 6082395 A JP6082395 A JP 6082395A JP H08263103 A JPH08263103 A JP H08263103A
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JP
Japan
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pulse
control
operating end
pneumatic pressure
air pressure
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Application number
JP6082395A
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English (en)
Inventor
Shinji Mori
眞二 森
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IHI Corp
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Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プロセス安定域で操作端を安定制御できると
共にプロセス量変化時の追従性が良好なパルス/空気圧
変換器を用いた操作端の安定制御方法及び装置を提供す
る。 【構成】 プロセス流体が流れるライン10に、空気圧
で作動してプロセス量を調節する操作端12を接続し、
その操作端12に、パルス信号に応じて空気圧を制御す
るパルス/空気圧変換器16を接続し、上記ライン10
のプロセス量を設定値にすべく上記パルス/空気圧変換
器16に制御パルスを出力して操作端を調節するパルス
/空気圧変換器を用いた操作端の安定制御方法におい
て、上記パルス/空気圧変換器16に出力する制御パル
スの増減を一定時間監視して、増減が繰り返される時、
そのパルス/空気圧変換器16に出力するパルスを抑制
するようにしたことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種流体のプロセス量
を制御する調節弁等の空気圧で作動する操作端の制御方
法及び装置に係り、特に、その操作端をパルス/空気圧
変換器で作動、制御する際のパルス/空気圧変換器を用
いた操作端の安定制御方法及び装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】流量,圧力,液位等のプロセス量を制御
する調節弁等の操作端は、制御すべき流体が流れるライ
ンに接続され、操作端の弁開度を調整することで、流体
のプロセス量(流量等)を制御するようになっている。
【0003】この操作端は、例えばライン内の流体の流
量や圧力を検出し、その検出した値が設定値となるよう
にプロセス制御を行うようになっている。
【0004】従来、操作端を作動するコントローラに
は、電流/空気圧信号変換器が用いられ、アナログ制御
にて操作端を制御してきたが、変換器、コントローラ等
の対応がとりやすい等の利点からパルスを空気圧信号に
変換するパルス/空気圧変換器を使用するようになって
きている。
【0005】このパルス/空気圧変換器を用いたコント
ローラは、パルス空気圧変換器に1パルスを送る度にそ
のコントローラから出力された「増」又は「減」のパル
ス信号に応じて操作端にパルスに見合った空気圧信号を
出力して操作端の弁開度を段階的に開または閉としてプ
ロセス量が設定値を維持するように操作端の開度を調節
するものである。このパルス/空気圧変換器は、制御ル
ープの機器に異常が発生しても操作端の状態が保持でき
る利点がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このコント
ローラによる操作端の制御では、制御対象の動きに追従
するようにゲインが設定され、プロセス制御が変化する
過渡期の場合には、追従性のよい制御が行えるが、プロ
セス量が安定域になると、操作端を必要以上に開閉し、
操作端が小さいハンチングを発生する。この動きは、コ
ントローラの出力する最小パルス信号と変換器の動き及
び操作端の分解能から発生するが、操作端の寿命を必要
以上に短くする可能性がある。
【0007】この不具合を解消するには、コントローラ
のゲイン調整で動きを少なくすることは可能であるが、
すると逆にプロセス量変化時の制御性が悪くなる問題が
ある。 すなわち、1パルス当たりの弁の開閉度を少な
くすれば、安定域の時に制御量とプロセス量のマッチン
グを合わせることができるが、ゲインが低くなるため制
御の追従性に問題が生じ、逆に、ゲインを高くして1パ
ルス当たりの弁開度を大きくすれば、変化時での追従性
は良いものの安定制御に欠ける問題がある。従って、従
来においては、これらを加味してゲイン調整がなされる
ため、双方の制御を満足させる制御が実質的に困難とな
る問題がある。
【0008】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、プロセス安定域で操作端を安定制御できると共にプ
ロセス量変化時の追従性が良好なパルス/空気圧変換器
を用いた操作端の安定制御方法及び装置を提供すること
にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、プロセス流体が流れるライン
に、空気圧で作動してプロセス量を調節する操作端を接
続し、その操作端に、パルス信号に応じて空気圧を制御
するパルス/空気圧変換器を接続し、上記ラインのプロ
セス量を設定値にすべく上記パルス/空気圧変換器に制
御パルスを出力して操作端を調節するパルス/空気圧変
換器を用いた操作端の安定制御方法において、上記パル
ス/空気圧変換器に出力する制御パルスの増減を一定時
間監視して、増減が繰り返される時、そのパルス/空気
圧変換器に出力するパルスを抑制するようにしたことを
特徴とするパルス/空気圧変換器を用いた操作端の安定
制御方法である。
【0010】請求項2の発明は、プロセス流体が流れる
ラインに、空気圧で作動してプロセス量を調節する操作
端を接続しその操作端にパルス信号に応じて空気圧を制
御するパルス/空気圧変換器を接続し、上記ラインのプ
ロセス量を設定値にすべく上記パルス/空気圧変換器に
制御パルスを出力して操作端を調節するパルス/空気圧
変換器を用いた操作端の安定制御装置において、設定値
とラインのプロセス変量とから上記パルス/空気圧変換
器に増減パルスを出力する通常制御系と、設定値とプロ
セス変量とが略同じ安定領域の時に出力パルスを抑制す
る安定制御系と、パルスの増減を一定時間監視し、その
増減に応じて通常制御系と安定制御系を切り替える切替
制御手段とを備えたことを特徴とするパルス/空気圧変
換器を用いた操作端の安定制御装置である。
【0011】
【作用】上記構成によれば、プロセス変位量が大きいと
きには通常の制御を行い、設定値に対してプロセス変位
が少なく、安定領域になった時には、パルス/空気圧変
換器への出力パルスを抑制することで、プロセス量のハ
ンチングを抑えることができ、これにより、操作端の無
駄な開閉動がなくなり、その寿命を延ばすことができ
る。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
【0013】図1は、本発明のパルス/空気圧変換器を
用いた操作端の安定制御方法を実施する装置及びそのロ
ジックの概要を示したものであり、図において、10
は、各種のプロセス流体が流れるラインで、そのライン
10に、調節弁等、空気圧で作動する操作端(調節弁な
ど)12が接続される。この操作端12の上流側(或い
は下流側)にはライン10のプロセス量を検出する検出
器14が接続される。
【0014】操作端12は、パルス/空気圧変換器16
からの空気圧で弁開度を可変に調節してライン10のプ
ロセス量を制御するようになっている。パルス/空気圧
変換器16は、コントローラ18から供給される正及び
負(「増」又は「減」)のパルス信号に応じて操作端1
2にパルスに見合った空気圧信号を出力するもので、操
作端12の空気圧をパルスに応じて増減して設定の弁開
度となるように操作端12を制御するようになってい
る。また、このパルス/空気圧変換器16は、制御ルー
プ上の機器に異常が発生しても、操作端12の状態が保
持できる特徴を持つ。
【0015】検出器14は、ライン10の流体の流量,
圧力,液位(静圧)等のプロセス量を検出し、これをプ
ロセス変量PVとしてコントローラ18に出力するよう
になっている。
【0016】コントローラ18には設定値SVが入力さ
れ、この設定値SVとプロセス変量PVとからプロセス
量が設定値SVとなるようにパルス/空気圧変換器16
に制御パルスを出力するようになっている。
【0017】このコントローラ18は、設定値SVとプ
ロセス変量PVとを演算して変位をとる加算器20と、
制御を切り替える制御切替器22と、その制御切替器2
2の一方に接続された通常制御系24と、他方に接続さ
れた安定時制御系26と、両制御系24,26から制御
量((PV-SV)N)を受けて制御パルス指令を生成するため
の制御演算器28と、その制御演算器28からの制御パ
ルス指令を受けて増30又は減32のパルスをパルス/
空気圧変換器16に出力するパルス発生器34とからな
り、さらに、この増・減30,32のパルスが入力さ
れ、そのパルスに基づいて制御切替器22を切り替える
切替制御手段36とからなっている。
【0018】操作端12は、例えば0.2〜1.0kg
/cm2 の範囲の空気圧で、全閉から全開まで動作さ
れ、パルス/空気圧変換器16は、操作端12の分解能
で、かつ上記の圧力範囲に見合ったパルス数が設定さ
れ、1パルス入力される毎に、操作端12への空気圧を
0.2〜1.0kg/cm2 の範囲で略連続して可変で
きるようになっている。
【0019】コントローラ18の通常制御系24は、設
定値SVとプロセス変量PVの変位(PV-SV)を基にP,
PI,PD,PID制御などにより制御量((PV-SV)N)
を演算して制御演算器28に出力する。この場合、通常
制御系24でのゲインは、制御量((PV-SV)N)に対して
適正なパルス間隔で所望数のパルスが出力されて変化に
追従できるように設定される。
【0020】安定制御系26は、設定値SVとプロセス
変量PVとが略同じとなっている安定制御領域の時であ
って、上述した1パルス当たりの制御量では、プロセス
変化量が大きい場合、特に安定域で設定値SVを中心に
ハンチングする場合に、ゲインを通常制御系24のゲイ
ンより低くなるような間隔でパルスの出力を抑制する。
【0021】すなわち、例えば、通常制御系24で、変
位(PV-SV)と制御量((PV-SV)N)の関係を図示したよう
に比例関係で制御しているとすると、制御量((PV-SV)
N)が略0に近い安定域にある時、変位(PV-SV )に不
感帯であるギャップ領域tを設定し、このギャップ領域
tに図示の点線で示すように制御量((PV-SV)N)がある
時には、制御量を安定域の制御量(0)を制御演算器2
8に抑制信号として出力するようになっている。
【0022】このギャップ領域tは、通常制御系24で
の最小パルス間隔以上に設定し、例えば通常制御系24
では、ギャップ領域tで、1ないし2パルス出力される
場合でも、パルスを出力しないように抑制する。
【0023】切替制御手段36は、パルス発生器34か
らの増30又は減32のパルスをトリガとして一定時間
内のパルス出力を監視し、例えば、(1) 増・減のパルス
が5回繰り返された場合には、制御切替器22をスイッ
チ2に切り替え、(2) 増又は減が連続して出力された場
合には、制御切替器22をスイッチ1に切り替え、(3)
上記(1) 、 (2) 以外の状態の場合は、スイッチを前の状
態を継続するように制御切替器22を制御する。
【0024】次に実施例の作用を述べる。
【0025】先ず、設定値SVは、種々の制御に応じて
逐次変えられ、それに応じてコントローラ18は、設定
値SVにプロセス量PVが一致するようにパルス/空気
圧変換器16を介して操作端12を制御する。
【0026】先ず制御開始時、制御切替器22は、スイ
ッチ1にされ、その状態で通常制御系の制御がなされ、
プロセス変量PVが少なく安定してきたら、制御切替器
22はスイッチ2に切替えられて安定制御系26の制御
がなされ、さらにプロセス変量PVが変動してきたら制
御切替器22はスイッチ1にされて通常制御系24に戻
されて制御される。
【0027】この制御切替器22のスイッチ1,2の切
替えは、切替制御手段36により行われ、切替制御手段
36がパルス発生器34の増減パルス30,32を監視
することでいずれかの制御系24,26に切替えるべく
制御切替器22を切替制御するようになっている。
【0028】この切替制御手段36の切替制御は、設定
値SVが変動する場合や設定値SVに対してプロセス変
量PVの差が大きい通常制御系34の場合には、パルス
発生器34から出力されるパルスが増30又は減32の
パルスが連続して発生することに着目し、また設定値S
Vとプロセス変量の差がゼロに近い安定制御系26の場
合には、パルス発生器34から出力されるパルスが増3
0と減32とを交互に繰り返すことに着目して通常制御
系24か安定制御系26かを切替えるものである。
【0029】この制御動作を図2のタイミングチャート
によりさらに詳しく説明する。
【0030】図2(a)は、設定値SVを経時的に変化
させた時のプロセス変量PVの経時変化を示し、図2
(b)は、その時の増・減パルスの出力状態を示したも
のである。
【0031】図2(a)において、設定値SVが、暫時
下がり(変化領域R1 )、次にその下がった値で安定し
(安定領域R2 )、その安定した値から上下する(変動
域R3 )ように設定値がSVが変化したとする。
【0032】この場合、先ず変化領域R1 では、図2
(b)に示すように減パルスが連続して出力されて操作
端12の開度を閉じるように制御され、それに応じてプ
ロセス変量PVに追従して下がる。次に安定領域R2 に
移行する時、コントローラ18の出力パルスは、安定領
域R1 の設定値SV1 を保つように増又は減パルスを出
力する。この際、増・減パルスが5回繰り返されたなら
ば、切替制御手段36が、制御切替器22をスイッチ2
側に切り替えて安定制御系26に切り替える。安定制御
に切り替えることにより設定値SV2 を中心にハンチン
グしていたプロセス変量は、パルス出力が抑制されるこ
とで安定する。
【0033】また安定領域R1 から変動領域R3 に移行
する際には、図1で説明した安定制御系26における制
御量((PV-SV)N)が、不感帯であるギャップ領域t内の
制御量を外れるため、通常制御系24と同様に増パルス
が連続して出力され、これを受けて切替制御手段36
が、制御切替器22をスイッチ1側に切り替えて通常制
御系24に切り替え、設定値の変動に追従したプロセス
量の制御を行うこととなる。
【0034】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、プロセス
変位量が大きいときには通行の制御を行い、設定値に対
してプロセス変位が少なく、安定領域になった時には、
パルス/空気圧変換器への出力パルスを抑制すること
で、プロセス量のハンチングをおさえることができ、こ
れにより、操作端の無駄な開閉動がなくなり、その寿命
を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す図である。
【図2】本発明における制御動作を説明する図である。
【符号の説明】
10 ライン 12 操作端 16 パルス/空気圧変換器 24 通常制御系 26 安定制御系 36 切替制御手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プロセス流体が流れるライン10に、空
    気圧で作動してプロセス量を調節する操作端12を接続
    し、その操作端12に、パルス信号に応じて空気圧を制
    御するパルス/空気圧変換器16を接続し、上記ライン
    のプロセス量を設定値にすべく上記パルス/空気圧変換
    器16に制御パルスを出力して操作端を調節するパルス
    /空気圧変換器を用いた操作端の安定制御方法におい
    て、上記パルス/空気圧変換器に出力する制御パルスの
    増減を一定時間監視して、増減が繰り返される時、その
    パルス/空気圧変換器に出力するパルスを抑制するよう
    にしたことを特徴とするパルス/空気圧変換器を用いた
    操作端の安定制御方法。
  2. 【請求項2】 プロセス流体が流れるライン10に、空
    気圧で作動してプロセス量を調節する操作端12を接続
    しその操作端にパルス信号に応じて空気圧を制御するパ
    ルス/空気圧変換器16を接続し、上記ラインのプロセ
    ス量を設定値にすべく上記パルス/空気圧変換器に制御
    パルスを出力して操作端を調節するパルス/空気圧変換
    器を用いた操作端の安定制御装置において、設定値とラ
    インのプロセス変量とから上記パルス/空気圧変換器に
    増減パルスを出力する通常制御系24と、設定値とプロ
    セス変量とが略同じ安定領域の時に出力パルスを抑制す
    る安定制御系26と、パルスの増減を一定時間監視し、
    その増減に応じて通常制御系と安定制御系を切り替える
    切替制御手段36とを備えたことを特徴とするパルス/
    空気圧変換器を用いた操作端の安定制御装置。
JP6082395A 1995-03-20 1995-03-20 パルス/空気圧変換器を用いた操作端の安定制御方法及び装置 Pending JPH08263103A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017516190A (ja) * 2014-03-20 2017-06-15 フィッシャー−ローズマウント システムズ,インコーポレイテッド 制御ループにおけるコントローラ更新の低減、被制御デバイスを制御する方法、プロセス制御システム、プロセスコントローラ
CN108733098A (zh) * 2017-04-20 2018-11-02 北新集团建材股份有限公司 一种压力控制系统以及控制方法
US10423127B2 (en) 2012-01-17 2019-09-24 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Velocity based control in a non-periodically updated controller
US11199824B2 (en) 2012-01-17 2021-12-14 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Reducing controller updates in a control loop

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