JPS60254301A

JPS60254301A - プロセス制御装置

Info

Publication number: JPS60254301A
Application number: JP11188884A
Authority: JP
Inventors: Fumio Kojima; 文夫小島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-05-31
Filing date: 1984-05-31
Publication date: 1985-12-16

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】〔発明の技術分野〕本発明は、倒えばピールの生成や薬品注入等の制御に使
用するプロセス制ａＩＩ装置の改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、プログラムパターン発生器を用いてそのプログラ
ムパターンに基づいてプロセスを制御するプロセス制御
装置としては、例えばピールのλ成や薬品注入制御等種
々の分野で利用されている。これらのプログラムを用い
た制御装置においては、例えば第１図に示す如く上昇パ
　□ターン１ａから最終目標設定値ＳＶとなる一定値パ
ターン１ｂに移行するプログラムパターン１に対し、通
常の実負荷状態ではプロセスラインの損失等による遅れ
要素により制御量２は多少時間遅れをもって追値する。

しかるに、かかる制卸装置では、制卸量２が最終目標設
定値Ｓ■に達するところで漸次に該設定値ＳＶに移行す
ることなく、図示点線で′示すように最終目積設定値Ｓ
ｖをはるかに越えるオーバシュート３の現象が生ずる。

　− ゛そこで、従来、オーバシュート現象を防止する手段と
して、プログラムパターン１が上昇パターン１ａがら一
定値パターン１ｂに達した時点ｔｍを見計って、図示さ
れていないが調節計から操作端へ供給する操作ｉ！−Ｍ
■を所定の値だけ下げる方法がとられている。

しかし、この操作量を下げることによって、オーバシュ
ート現象を回避できるものの、操作量ＭＶの下げ幅の調
整が必要であり、また製品のグレード等に応じて最終目
標設定値ｓＶを変えるような場合には操作量Ｍ■の下げ
幅もグレード等ごとに変える必要があるため調整の煩雑
さは避けられず、実際的なものではない。また、従来の
プロセス制御装置にあっては、制御量２が図示するよう
にプログラムパターン１より遅れて追従するが、これが
製品の品質等に与える影響が大きかった。

〔発明の目的〕

本発明は以上のような点に着目してなされたもので、プ
ログラムパターンに基づいてプロセスを制御する装置に
おいて制御量をプログラムパターンに迅速に追従させ得
るとともに、操作量の下げ幅を自動的にめて操作量を調
整することにより確実にオーバシュートを防止できるプ
ロセス制御装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、プログラムパターン制御の開始から所定時間
経過後にプログラムパターンによる設定値と制御量との
偏差を取込んでホールドするとともにその偏差を積分し
てこの積分値を操作量に加えて制１ｉＩＩ量を前記パタ
ーンに追従させ、かつ制御量がプログラムパターンの不
変化領域パターンに前記偏差分だけ近づいたときに操作
量に加えていた偏差を取除いてプロセスを制御するプロ
セス制御装置である。

〔発明の実施例〕

第２図はプロセス制御装置の一実施例を示す構成図であ
って、これはＰＩＤまたはＰＩ調節計を用いてプログラ
ムパターンによって与えられた設定値に追従させてプロ
セスを制御するものである。同図において１ノは制御対
象に応じて定まる設定値としてのプログラムパターンを
発生するプログラム発生器であって、これの出力端に偏
差演算要素１２およびタイミング信号発生部１３が接続
されている。この偏差演算要素１２は、プログラム発生
器１ノの設定値としてのプログラムパターンとプロセス
１４から得られた制御量との偏差を演算する機能を持っ
たもので、この手段ノ２によって得られた偏差はＰＩＤ
またはｌ）　Ｉの調節計１５と偏差ホールド部１６とに
供給される。前記タイミング信号発生部１３は、プロセ
スパターンの上昇開始から所定時間経過後にスイッチ開
閉制御、積分動作制御および偏差ホールドさせるための
信号Ｓを出力し、また偏差ホールド部１６の偏差ホール
ド値を受け制御量が最終目標設定値より偏差ホールド値
だけ少ない量に達し？−？きに前記信号Ｓによる動作を
解除する機能をもっている。

１７は二重積分回路であって、この回路１７の入出力備
に入側スイッチ回路１８Ｂおよび出側スイッチ回路１８
ｂがそれぞれ接続されている。

この二重積分回路１７は、タイミング信号発生部１３か
ら巧えられた信号Ｓによって偏差演算要素１２の偏差を
入側スイッチ回路１８ａを介して取込んで二重積分を行
なうとともに、その二重積分値を調節計１５の出力であ
る操作量に加え、またタイミング信号発生部１３からの
信号解除のための信号によって操作量から偏差二重積分
値を除去するものである。１９は加算演算要素である。

次に、以上のように構成されたプロセス制御装置の作用
について第３図を参照して説明する。

プロセス制御開始のための指令を受けると、プログラム
パターン発生器１１から設定値としてのプログラムパタ
ーン２１が発生されて偏差演算要素１２およびタイミン
グ信号発生部１３に与えられる。この偏差演算要素１２
はプログラムパターン２１とプロセス１４の制ｍ＠２２
との偏差をめて調節計１５に供給すると、この偏差に基
づいて調節Ｗ′＋’　１　ｓはその偏差なＰＩＤ演算ま
たはＰＩ”演算を行なって操作量をめてプロセス１４を
制御することになる。

前記タイミング信号発生部１３にあっては、プロセスパ
ターン２ノを受けて所定時間経過した賭点ｔノでスイッ
チ開閉制卸、積分動作制御および偏差ホールドのための
信号Ｓを発生すると、両スイッチ回路１８ａ、１８ｂは
オンし、これにより偏差演算要素１２でめられた偏差ｅ
が入側スイッチ回路１８Ｂを経て二重積分回路１７に供
給される。ここで、二重積分回路１７は偏差を二重積分
してその積分値を調節計１５の出力に加える。この結果
、操作量が徐々に大きくなってプロセス１４を操作制卸
するので、第３図に示す如く制ａｌＪ＠２２はプロセス
パターン２１に速やかに追従することになり、パターン
通りのプロセス制御が可能となってくる。

一方、偏差ホールド部１６はタイミング信号発生部１３
からの信号Ｓを受けて１１時点での偏差演算要素１２か
らの偏差ｅをホールドし、このホールド偏差ｅをタイミ
ング信号発生部１３へ与えている。従って、タイミング
信号発生部１３としては、該ホールド偏差ｅとプログラ
ムパターン２１とを把握している。

ところで、ＰＩＤまたはＰＩによる。調節計１５を用い
て設定値が一定勾配で上昇するプログラムパターン２ノ
によるプロセス制御においては、プロセス系の閉ループ
ゲインをに、積分時間をＴＩ、上昇時間をＴとしたとき
、Ｔ工Ａ、Ｔの速度偏差が生ずる。従って、二重積分回
路１７としてはプロセス系の遅れ要素に伴なって生ずる
プロセスパターン２ノと制御量２２との偏差を予め知っ
て積分時間ＴＩを定めるものであり、またタイミング信
号発生部１３による信号Ｓの発生時点ｔノは経験的また
は実負荷状態において制御量２２がプログラムパターン
２１に従って上昇し安定上昇領球に入る時間をもって設
定されているものである。

しかして、以上のようにして調節計１５の出力に二重積
分回路１７の積分値が加えられてプロセス１４の操作量
として与えられ、これによって制御」２２が第３１！２
１の如きプログラムパターン２ノの上昇に追従して殆ん
ど同値を保持して上昇していく。上記プログラムパター
ン２１である上昇パターンは常時タイミング信号発生部
１３によって把握されている。そこで、タイミング信号
発生部１３は、プログラムパターン２１が上昇して最終
目標設定値Ｓｖに達する直前即ち最終目標設定値Ｓ■よ
りもホールド偏差ｅだけ低いレベルに達した時点ｔ２に
なると、各動作要素の解除信号を発生する。従って、こ
の解除信号を受けて、両スイッチ回路１７はオフし、二
重積分回路ノアは積分動作を停止し、偏差ホールド部１
６においてもホールド動作を停止する。このため、プロ
セス１４への操作量は積分値に相応する量だけ減少させ
られ、これに伴って制御量２２は緩曲線２３をもって最
終目標設定値Ｓ■に近すいて同設定値ＳＶに達す、るの
で、オーバシュート現象は完全に防止することができる
。

なお、上記実施例は上昇パターンから一定値パターンへ
移行するプログラムパターン制御であるが、プロセス対
象に応じてパターンが異なることは言うまでもなく、こ
の場合にも上述した技術手段によってオーバシュートを
防止するものである。また、各機能回路１６〜１８２　
。

１８ｂは、信号発生部１３から信号Ｓが発生されている
間所要の動作を行ない、信号Ｓが断となったときに上記
動作を停止またはクリアするよう機能するものでもよく
、或いは信号発生部１３から第１売口のパルス信号Ｓが
入力されて所要動作を行ない、第２売口のパルス信号に
よって停止またはクリアするものでもよい。また、上記
実施稈１．ではプログラムパターン２１が上昇変化する
パターン変化領域でのプロセス制御にってい述べたが、
下降変化するパターン変化領域のプロセス制御について
も同様、の手段を用いて実施できる。また、プロセスに
変動がなければ、　第４１！２１に示すように単積分を
付加し単積分の出力を働かせた時点で速度偏差を除去で
きる。

即ち、速度偏差を除去するには二重積分が必要である′
が、速度偏差が定常値になった時点での偏差を初期値と
して積分を開始すれば、この積分器に対してはステップ
状の偏差が加わったのと等価となる。従ってプロセスの
特性が一定であれば、単積分によって速度偏差分を除去
することができる。その他、本発明はその要旨を逸脱し
ない範囲で種々変形して実施できる。

〔発明の効果〕

従って、以上詳記したように本発明によればプログラム
パターン制御の開始から所定時間経過時の制卸量変化安
定領域のときに、プログラムパターンと制御量との偏差
を保持するとともに、その偏差を積分してその積分値を
本来のプロセス操作量に加えて操作制御する構成である
ので、制御量を迅速にプログラムパターンに追従させ得
、これによって所要品質のプロセス製品を作ることがで
きる。また、プログラムパターン’（Ｆ）不変化パター
ン領域より前記ホールド偏差だけ低いレベルを検出して
操作量から積分値から除去するようにしたので、自動的
にオーバシュート防止のための操作量下げ幅をめること
ができ、確実にオーバシュートを防止し得るプロセス制
御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第］、　［５２１は従来装置のオーバシュート防止手段
を説明するための動作特性図、第２図は本発明に係るプ
ロセス制ｉａ！］装置の一実施ｇＩ＋を示すプロ１１・
・・プログラムパターン発生器、１２・・・偏差演算要
素、１３・・・タイミング信号発生部、１４・・・プロ
セス、１５・・・調節劇、１６・・・偏差ホールド部、
１７・・・二重積分回路、１８ａ、１（１ｂ・・・スイ
ッチ回路。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦、　第１図ｍ第２図 ―」第３図第４図エフ）

Claims

【特許請求の範囲】

プログラムパターン発生器より発生されるプロセス設定
値としてのプログラムパターンとプロセスの制ａ量との
偏差なＰＩＤまたはＰＩ演算して操作量をめ、制卸量が
プログラムノ（ターンに追従するよう操作制御するプロ
セス制御装置において、前記プログラムパターンの発生
開始から所定時間経過したときに前記偏差をホールドす
るとともに、前記偏差を積分してこの積分出力を前記操
作量に加えるパターン変化領域制御手段と、前記プログ
ラムパターンが）くターン変化領域からパターン不変化
領域（二移行するとき、制御量が不変化領域パターンよ
りも前記ホールド偏差だけ低い量に達したことを検出し
て前記操作量から積分出力藍除去する）夷ターン移行領
域制御手段とを備え、オーバシュ、）を防止することを
特徴とするプロセス制゛御装置。