JPS5819902A - エナメル線焼付炉の制御方式 - 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】 本発明は、エナメル線焼付炉の制御方式に関し。

特に炉漉度のような制御量が多変数であるエナメル線焼
付炉の制御方式（１係わる。

従来から１組−、アルミ線などに絶縁塗料を焼ｉｔけ−
Ｃ１電動モータ等に用いる絶縁電線を製造するための熱
風循環式エナメル線焼付炉が知られている。この焼付炉
は、第１図シニ示Ｔように、電線走行路１の線入口２か
ら線出口３に同って電線４が走行し、電線に予じめ塗布
されている焼付用フェノ（例えば、エステル系、あるい
はホルマリン系樹脂）の溶剤を、ダンパー（Ｐ閉器）５
から供給される燃焼用ガスで高感とし、触媒６により燃
儲ζせ、プロア１で高温空気を図の矢印方向に循環させ
るものである。

この炉において、前記の、エアー８の供給菫（［’）て
、このエアー着に応じて供給されるガス９（例えば、ブ
タン）の供給鷺）を調節するダンパー５０）他に？！ｒ
ｆｆｒにダンパーが設けられている。即ち、炉体上部に
設けたダンパー１０は炉体から排気されるエアー書を調
節Ｔるものである。

１１は圧力室を形成するダンパーで、炉体からの熱風を
シールするものである。１２はダンパー１３と共に、蒸
発帯ＥＺ上部に直接熱風を送るダンパーである。また、
１４は硬化帯ＣＺと蒸発帯Ｅｚに熱風を分流するダンパ
ーで、これにより硬化帯と蒸発帯の風景が変化し、焼付
−の焼度−二影響する。

これらのダンパー５．１０．１１．１２．１４の開度な
調節すること：′−より、蒸発帯ＢＺ、硬化帯Ｃ２に最
適な温度分布を与え、電線に塗布されたフェノの焼付具
合を決定することができる。

このような温度分布を計測するために、炉体の各所に温
度検出点を設ける０即ち、硬化帯と蒸発帯に熱風を分流
させる前の測に点１６、炉体からの熱風吹出しとダンパ
ー１１からの冷風の合流点にある測定点１７．硬化帯中
部の測定点１８．蒸発帯下部の測定点１９、蒸発帯下部
の測定点２０である。

一般に、１つの炉は線径が０．６〜２　ｍｗ、　１６程
度の多種の重線の焼付を行なうが１Ｍ速は線径によって
異なり、かつ炉は例えば２体１組で、１体の炉において
例えば１０組７０本もの電線の焼付を同時に行なうが、
当然隣の炉の熱的影響を受け、しかも巌径によって、ま
たフェスの種類によってもガスの足常供給ｔも異なる。

このような事情の下で、炉の温度を制御するために１例
えば、測足点１６の温度をダンパー５で、測Ｔ点１７の
ｆＭＡ　Ｅｊｌをダンパー１１で、測足点２０のｇＡ！
ｆをダンパー１０でそれぞれＰＩ調節計により制御する
技法が考えられ、かつ実施されている。

しかしながら、この技法では、測足点１６．１７の温度
は所望の一定値に制御することはできても。

本実施例で虚安な制＃童である点１８．　１９．２０の
各温度を所ボの６度分布または勾配に調節することがで
きないという重大な難点を相伴している。

これは、測述点温度の何れか一つを所望の１直に制御す
るために、１つのダンパーを調箇スれば、当該点の温度
はその所望値（二調節できたとしても、他の点における
温度もことごとく変化してしまうからである。

即ち、多数の制御量（本実施例の場合、点１７゜１８．
１９．２０における温度）を含む多数の測犀ｔ（本実施
例の場合、点１６．１７．１８．１９゜２０における温
度）が、多数の操作蓋（本実施例の場合、ダンパー５．
　１０．１１．１２．１４　　の開度）の何れか１つを
操作したとき、それぞれ変動する場合の制御（多変数制
御１ｉｌ）　（二おいて、測だ童の測足により、各制御
量が所望の値（−なるようにそれぞれの操作量を同時に
、かつ自動的に制御することはホ＃、従来技術では不可
能であったＯまた。このような多変数の制御量と操作量
の相関関係で、かかる６対の制御量−操作量に依る制御
方式では、制御量の安定性が悪く、かつ応答性に劣ると
いう難点があった。

従って１本発明の主目的は、エナメル線焼付炉の多変数
−制御を行がうにあたり、炉温のような制御量を含む測
定量の検出委棄により、各制御量がそれぞれ所望の値（
設電目標値）になるようにダンパー開度のような操作量
を同時に、かつ自動的に制御するエナメル線焼付炉の制
御方式（系）を提供Ｔることである０ 本発明の他の目的は、かかる方式（：おいて安定性およ
び（または）応答性の一段と向上した制御手段を提供Ｔ
ることである０ 以下１本発明によるエナメル線焼付炉の制御方一式を、
熱風循環式エナメル線焼付炉の温度制御に適用した実施
例につき図面に基づき詳述するＯ先ず１本実施例では、
第１図番二足す各ダンパー５．１０．１１．１２．１４
　はそれぞれステッピングモータＭ５　、　ＭｌＯ、Ｍ
ｌｌ　、　Ｍ１２　、　Ｍ１４によりその開度が調節さ
れ、かつ点１６．１７．１８．１９゜２０に熱電対が設
憧されている０各ステツピングモータは入力信号（実線
で示す）が印加され、かつ出力信号（点線で示’ｆ）が
発生される０まだ。

各熱電対からは出力信号が生起される。これらの信号は
■β（Ａ／Ｄ　）コントローラ２５でんΦ変換されて０
ＰＵ２６へ供給され、そこで演算、制御された信号が、
再びコントローラ２５でＤ／Ａ変換されて各ダンパーの
ステッピングモータへ印加される。

次に、かかる制御方式について第２図に基づき詳述する
。

同方式において、制御対象であるエナメル線焼付炉３０
の１例えば温度のような複数の制御量１点１７．　１８
．１９．２０　（二おける温度）を含む複数の測定量（
点１６．１７．１８．１９゜２０における温度 がダンパーの開度のような複数の操作ｔ（ダンノく−５
，１０１１１２１４の開度） の何れによっても変動する場合に、＃制御量がその目標
値 に調節されるように操作量を制御せんとするものである
。

制御量Ｙｌ−Ｙ４は、引出し点３１から引出されて目標
＊　ＹＩ’Ｌｌ〜ＹＲ４の差引き点３２へそれぞれ接続
され、制御量と目標値の差 を得ている。

これらの差εｌ・・・・・ε４は、演算要素Ｃに印加さ
れる。要素Ｃは と記述される行列で。

の操作変数Ｕ’ＣＩ・・・・・・・Ｕ’ｃｓを線形処理
ζ二より与えるものである。これらの操作変数はそれぞ
れ積分器Ｉｌ〜工５に印加され、積分動作が遂行されて
量Ｕｃｌ〜Ｕｃ５として各操作量Ｕ１〜Ｕ５に印加され
る。

この量Ｕｃは、積分機能が遂行される結果１次のように
表わされる。

この積分動作とは、積分器による線形の積分機能のみな
らず、積分機能を含む、あるいはこれと類似する動作を
包′含するものである。

また、積分動作には、動的補償を含ませるようＣ二して
もよい。

なお、演算要素Ｃの。

の各要素は、制御対象としてのエナメル線焼付炉３０を
自動制御する前に、予じめその制御対象をモデルとして
最適制御理論と、目標値ＹＲ１−ＹＲ４Ｕｌ〜Ｕ５．制
御量Ｙｌ〜Ｙ４の挙動のシスミレージョンとにより求め
、最も適切５１足められるものである。

また、引出し点用は、フィードバック要素Ｆを介して差
引き点３３（：接続されている。これにより、制御量Ｙ
ｌ−Ｙ４を含む測足量Ｙｌ〜ＹＩＳ　ｌ：フィードバッ
ク動作が線形処理により遂行され操作量Ｕｌ〜Ｕ５へ減
算的に印加される０このフィードバック動作には、動的
補償を含ませるようｇ二してもよい。フィードバックの
出力［ＪＰは。

である。

の各要素も、前述の最適制御理論と、シュミレーション
とにより予じめ求められるものである０更に、引出し点
３４は、ツイードフォワード要素Ｎを介して加合せ点３
３へ接続されている０これにより、目標値ＹＲｔ〜ＹＲ
４にフィードフォワード動作即ち比例動作が線形処理に
より４行されて操作量Ｕｌ−Ｕｓへ加算的に印加される
０このフィードフォワード動作には、動的補償を含ませ
るようにしてもよい。フィードフォワードの出力ＵＮは
、 である〇 の各要素も、前述と同様に最適制御理論と、シュミレー
ションとによって予じめ求められるものである。

このように、操作量Ｕには、３種−の操作入力が供給さ
れる結果、最終的には操作量Ｕは次のようになる。

Ｕ　＝　ＵＣ−ＵＰ　＋　ＵＮ 操作量へ供給されるこれらの相出力 ［ＪＣ−ＵＰ　−）　［ＪＮ が所足の範囲を越えるときに、前記積分動作を停止させ
るリミツタレが各操作ラインに介在されている（第２図
）０ 第２図において１点線で囲む部分はＣＰＵを表わし、目
標値ＹＲＩ〜ＹＲ４の入力インターフェースにはＡ／Ｄ
変侯のための入出力装置ｌ１０−１゜操作量Ｕｔ〜Ｕ５
の出力インターフェースにはＤ／Ａ変換のための入出力
装置ｌ１０−２．制御量Ｙ１〜Ｙ４を含む測定量Ｙ１〜
Ｙ５の後向き径路への入力インターフェースにはＡ／Ｄ
変換のための人のように動作する。

先ず焼付炉３０を働らかせて、制御量Ｙ１〜Ｙ４を含む
測定量Ｙｌ−Ｙｓに応じて積分動作の初期値を設定する
（１３３図）０次いで、ＣＰＵは目標値ＹＲＩ〜ＹＲ４
、制御量Ｙｔ−Ｙ４を含む測定量Ｙｌ〜Ｙ５のデータを
読み取る。ＣＰＵの演算要素Ｃ。

フィードバック要素Ｆ１フィードフォワード要素Ｎはそ
れぞれ前述の行列式で表わされる値Ｃ；従ってその演算
を遂行し。

を計算する〇 この操作盪出力は、Ｉ９ｒ定の範囲内に維持されて制御
される必要がある。このため、各操作量出力値は、その
範囲にあるか否かが判断され、若しも１その範囲内にあ
るときは、積分動作を遂行し、範囲を越えるときは、リ
ミッタＬを介して出力せしめる（第３図）。

このようにして、各操作変数ＵＣＩ・・・・はそれぞれ
積分器ｌ！・・・・■５が働らき、積分動作が遂行され
て の積分出力を生じる。

このような機能を導入子れば１本実施例のように操作量
としてのダンパーの一度が０〜１００％であるにもかか
わらず、動作開始時から積分動作を遂行すれば、当初は
操作量と目標値との差と１・・ε４　が大きいので、ダ
ンパーの開度が事実上２００あるいは３００チという不
都合な操作量信号を発生Ｔるということが回避される。

こうして、積分器は目標値と制御量の差が零になるまで
積分動作を繰返し、制御量が目標値に可及的に接近する
ように制御ループを形成するものである。

而して、操作１１Ｕ Ｕ　＝　Ｕｃ　−ＵＰ　＋　ＵＮ が計算され、制御対象３０へ出力される。

この場合、フィードバック要素Ｆのフィードバック出力
ＵＦは、制御系の固有の特性を安定化させる機能をもつ
ものである。

一方、フィードフォワード要素Ｎの出力ＯＮは、目標値
ＹＲ１二制御量Ｙが迅速に接近するようにその立上りを
早めるもので、’１ＩｉｌＦｌ二゛炉の動作開始時に大
きな効果を有する。この要素Ｎにより制御系の応答性（
シスポンス）は一段と同上する。

こうして、＃！作ｆｉＵが制御対象３０へ出力されると
１次のサンプリングまで所足時間遅延させ。

再び次の動作が繰返される。

上記夷礒例（二おいて、制御量、目標値は４１固・操作
変数、操作量、（１１１１に量に５個の場合について＋
！ｌ！明したが、それぞれＬ個１ｍ個ｔ１．ｍは正の整
数で、ｍ＞１）の場合ζ二も１本発明は等しく適用でき
るものである。

以上の実施例からも明らかなように１本発明によれば、
制御対象としてのエナメル線焼付炉の。

例えば温度のような複数の制御量を含む測定量が例えば
、ダンパー一度のような複数の操作量の何れによっても
変動する場合に、ＹＪＩＪｍ童をその目標値に調節され
るように操作量？制御するｇ二あたり。

制御ｔと目標値の差から得られる操作変数のそれぞれに
積分Ｖ）作を遂行して％操作量に印加するよう（二した
から、各操作量が相互Ｃ二かつ独立して機能？遂行し、
制御量が目標値ｇ二接近するように多変数制御される。

また、この制御系ｇ二、フィードフォワード動作および
（または）フィードバック動作を遂行させることにより
、シスポンスが同１し、安定性が増大する。

【図面の簡単な説明】

第１図は制御対象としての熱風循環式エナメル線焼付炉
の説明図、 ′ＩＪＩＩ２図は該制御対象へ本発明を適用した自＃ｌ
１ｌｉが制御方式のブロックダイヤグラム。 ８３図は該方式の動作フローチャートを示す０３０・・
・・・・・・・・エナメル線焼付炉Ｙｌ−Ｙａ・・・・
・・・・制御量 Ｙｌ−Ｙｓ・・・・・・・・測定量 Ｕ１〜Ｕ５・・・・・・・・操作量 ＹＲＩ〜ＹＲ４・・・・・目標値 Ｅｌ−Ｅａ・・・・・・・・制御量と目標値の差代理人
　弁理士　　守谷−雄 Ｊｂ３　図− 手続補正書（自発） 昭和５７年７月１９日 特許庁長官若杉和夫殿 ｌ、　事件の表示 昭和５６年特許願第１１７，９８７号 ２、発明の名称 エナメル線焼付炉の制御方式 ３、　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （２２５）　　昭和電線電纜株式会社 ４、代理人〒１０３ 東京都中央区日本橋本町３−９−５共同ピル（新本回通
り）５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明、図面の簡単な６、補正の内
容 （１）明細１ｉＦ９負１９行ｒＣＰＵ２６　Ｊをｒ　Ｃ
ＰＵ２６（ヒユーレットパラカード社製ＨＰ１００ＯＭ
シリーズ）」と補正する。 （２］　　同１３頁１３行「ある。」１．を［ある（”
Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ
　Ｆｕｒｎａｃｅ　ｂｙＵｓｉｎｇＣＡＤ　”　ｂｙＫ
　、　Ｆｕｒｕｔａ　ｅｔ　ａｌ　ａｔ　ｔｈｅ　ＩＦ
ＡＣＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎ　　ｔｈｅ　　Ｔｈｅｏｒ
ｙ　ａｎｄ　Ａｐｐｌ　１ｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｄｉｇ
　１ｔａｌ　Ｃｏｎｔｒｏ目　。 Ｄｅｌｈｉ　、　５ｅｓｓｉｏｎ　２０　＊　１９８２
参照）。」と補正する。 （３）同１３頁１４行「引出し点列」を「引出し点３１
　Ｊと補正する。 （４）　　同１９頁１０行と１１行の間に次の記載を加
入する。 「く具体例〉 第１図に示すような熱風循環式焼付炉として高−ａ６ｍ
　、幅１．４ｍのものを使用し以下の冥験を行った。 上記炉の下部に配置され、ポリエステルワニス（東芝ケ
ミカル社製ポリエステル樹脂ＴＶＥ−５３２６Ｆ　、［
脂分４０％　、溶剤（クレゾール、ナフサ）６０％）を
収容したアブリクータに線径１．０　ｍの銅線を通過せ
しめてその外筒にワニスを塗布した。こうして得られた
線材を上記炉内に走行させ、Ｉｉ材外周に塗布されてい
るワニスの溶剤をダンパー５から供給され、る純ブタ／
ガスで高温とし、ノ〜ニカム型白金触媒６により燃焼さ
せてプロア７で高温空気を循環させた。 測定点１７，１８，１９および２０の温度目標値をそれ
ぞれ７０℃、４５０℃、３９０℃および３００℃に設定
した。ダンパー５．１０゜１１．１２および１４０開度
を前述の多変数制御により操作して測定点１６を含む測
定点１７〜２０の温度を計測した。その結果を第４図に
示す。同図において第１図と同じ参照番号は同じ部分を
表わす。 第４図から明らかなように、多変数制御はＸ点で開始さ
れ、Ｙ帯域においては各制御量′　としての測定点１７
〜２０の温度けそれぞれ目標値に独立して調節された。 サラに、ＰおよびＱ点において測定点１８および１９の
設定目標値を４６０℃および４００１：にそれぞれ設定
した。同図から明らかなように１得られた測定点１８．
１９の制御量としての温度は独立してそれぞれ各目標値
に調節することができた。」 （５）同２０頁１１行の「フローチャートを示も」を「
フローチャート、」と補正する。 （６）同２０頁１１行と１２行の間に次の記載を加入す
る。　　。 「゛第４図は該方式による制御量および操作量の制御結
果値を示すグラフである。」 （７）図面に第４図を追加する。 −温贋（２Ｃ） ε 盲 ニ ーｒ′、−イー開Ａ　　（Ｚ） １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エナメル線焼付炉の１例えば温度のような複数の制
   御量 を含む複数の測定量 が１例えばダンパーの開度のような複数の操作量の何れ
   によっても変動する場合己、＃記制御量がその目標値 に調節されるように前記操作量を制御するにあたり、前
   記制御ｔと前記目標値の差 から得られる操作変数 のそれぞれに積分動作を遂行した出力 を各操作量とすることを特徴としたエナメル線焼付炉の
   制御方式。 ２、前記制御量を含む複数個の測定量 にフィードバック動作を遂行した出力 を前記操作量へ印加することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のエナメル線焼付炉の制御方式０ ３、前記目標値にフィードフォワード動作を遂行した出
   力 を前記操作量へ印加することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項記載のエナメル線焼付炉の制一方
   式０ ４、前記操作量へ供給湯れる。前記出力Ｕｃ　−前記出
   力ＩＪＦ＋前記出力ＵＮの和出力が所足の範囲を越える
   ときに、前記積分動作を停止させることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載のエナメル線焼付炉の制御方式
   。 ５、前記測足債に応じて前記積分動作の初期値を設定す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   記載のエナメル線焼付炉の制一方式。 ６、前記操作変数および前記積分動作は線形処理によっ
   て得られることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のエナメル線焼付炉の制御方式。 ７、前記操作変数は動的補償を含むことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のエナメル線焼付炉の制御方式
   。 ８、前記フィードバック動作は線形処理によって得られ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のエナメ
   ル線焼付炉の制御方式。 ９、前記フィードバック動作は動的補償を含むことを’
   Ｆ５Ｆ徴とした特許請求の範囲第２項記載のエナメル線
   焼付炉の制御方式。 １０、前記フィードフォワード動作は線形処理によって
   得られることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
   一ナメー線焼付炉の制御方式・１１、前記７′イ一ドフ
   オワード動作は動的補償を含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載のエナメル線焼付炉の制御方式。