JPS6343761B2 - - Google Patents
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- JPS6343761B2 JPS6343761B2 JP5379383A JP5379383A JPS6343761B2 JP S6343761 B2 JPS6343761 B2 JP S6343761B2 JP 5379383 A JP5379383 A JP 5379383A JP 5379383 A JP5379383 A JP 5379383A JP S6343761 B2 JPS6343761 B2 JP S6343761B2
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- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 34
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 31
- 238000004886 process control Methods 0.000 claims description 13
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 claims description 7
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 10
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
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- 238000010965 in-process control Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/1919—Control of temperature characterised by the use of electric means characterised by the type of controller
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明は熱量混合または成分混合プロセスにお
いて温度制御又は成分制御を行なうに好適なプロ
セス制御装置に関する。
いて温度制御又は成分制御を行なうに好適なプロ
セス制御装置に関する。
［発明の技術的背景］
プロセス制御系の中には混合制御系と呼ばれる
ものが多くある。混合制御系とは２種以上の流体
を混合して制御量を所定値に制御するもので、第
１図Ａおよび第１図Ｂに示すように、具体的には
熱量混合の温度制御系と成分混合の成分制御系の
２つに大別される。温度制御系は、第１図Ａに示
すように、熱量Q1の流体１とこれとは異なるQ2
の流体２とを混合器３で直接混合または間接混合
して所望温度を有する流体４を得るものであり、
成分制御系は、第１図Ｂに示すように、成分X5
の流体５とこれとは異なる成分X6の流体６とを
混合器７で混合して所望成分を有する流体８を得
るものである。
ものが多くある。混合制御系とは２種以上の流体
を混合して制御量を所定値に制御するもので、第
１図Ａおよび第１図Ｂに示すように、具体的には
熱量混合の温度制御系と成分混合の成分制御系の
２つに大別される。温度制御系は、第１図Ａに示
すように、熱量Q1の流体１とこれとは異なるQ2
の流体２とを混合器３で直接混合または間接混合
して所望温度を有する流体４を得るものであり、
成分制御系は、第１図Ｂに示すように、成分X5
の流体５とこれとは異なる成分X6の流体６とを
混合器７で混合して所望成分を有する流体８を得
るものである。
このような混合制御系の従来例を第２図に示
す。第２図は熱量混合プロセスにおける温度制御
装置の構成図である。
す。第２図は熱量混合プロセスにおける温度制御
装置の構成図である。
第２図において、参照番号１０は熱交換器を示
し、原料流体を流すプロセス配管１１と原料流体
を加熱するための加熱用スチームを供給するスチ
ーム供給配管１２が熱交換器１０に結合されて熱
量混合プロセスを構成する。原料流体は、熱交入
口プロセス配管１１ａを通して熱交換器１０に与
えられ、そこで加熱された後熱交換出口プロセス
配管１１ｂを通して次工程に送り出される。
し、原料流体を流すプロセス配管１１と原料流体
を加熱するための加熱用スチームを供給するスチ
ーム供給配管１２が熱交換器１０に結合されて熱
量混合プロセスを構成する。原料流体は、熱交入
口プロセス配管１１ａを通して熱交換器１０に与
えられ、そこで加熱された後熱交換出口プロセス
配管１１ｂを通して次工程に送り出される。
熱交換入口プロセス配管１１ａには熱交換器１
０に流入する原料流体の流量を測定するための流
量検出器１３と熱交換器１０に流入する原料流体
の温度を測定するための入口温度検出器１４の熱
交入口温度検出端１４ａがもうけられ、熱交出口
プロセス配管１１ｂには熱交換器１０から流出す
る原料流体の温度を測定するための入口温度検出
器１５の熱交出口温度検出端１５ａがもうけられ
る。流量検出器１３は熱交入口流量測定信号fiを
出力し、入口温度検出器１４は熱交入口温度測定
信号Tiを出力し、また、出口温度検出器１５は
熱交出口温度測定信号T0を出力する。
０に流入する原料流体の流量を測定するための流
量検出器１３と熱交換器１０に流入する原料流体
の温度を測定するための入口温度検出器１４の熱
交入口温度検出端１４ａがもうけられ、熱交出口
プロセス配管１１ｂには熱交換器１０から流出す
る原料流体の温度を測定するための入口温度検出
器１５の熱交出口温度検出端１５ａがもうけられ
る。流量検出器１３は熱交入口流量測定信号fiを
出力し、入口温度検出器１４は熱交入口温度測定
信号Tiを出力し、また、出口温度検出器１５は
熱交出口温度測定信号T0を出力する。
１６は熱交換器１０を経て熱交出口プロセス配
管１１ｂに流出される原料流量に対する温度設定
値を温度設定信号Tsとして出力する温度設定器、
１７は出口温度検出器１５の熱交出口温度測定信
号T0と温度設定器１６の温度設定信号Tsとの間
で減算を行ない温度偏差を出力する減算器、１８
は減算器１７の温度偏差を速度形PID演算処理し
た後出力する速度形PID調節演算部である。速度
形PID調節演算部１８はフイードバツク制御系の
調節出力信号△Cnを出力する。この出力△Cnは、
次に述べるフイードフオワード制御系の静特性補
償信号と乗算される。
管１１ｂに流出される原料流量に対する温度設定
値を温度設定信号Tsとして出力する温度設定器、
１７は出口温度検出器１５の熱交出口温度測定信
号T0と温度設定器１６の温度設定信号Tsとの間
で減算を行ない温度偏差を出力する減算器、１８
は減算器１７の温度偏差を速度形PID演算処理し
た後出力する速度形PID調節演算部である。速度
形PID調節演算部１８はフイードバツク制御系の
調節出力信号△Cnを出力する。この出力△Cnは、
次に述べるフイードフオワード制御系の静特性補
償信号と乗算される。
１９は流量検出器１３の流量測定信号fiと入口
温度検出器１４の熱交入口温度測定信号Tiおよ
び温度設定器１６の温度設定信号Tsとを受ける
係数演算部で係数Ｋを有し、出力Dnを与える。
温度検出器１４の熱交入口温度測定信号Tiおよ
び温度設定器１６の温度設定信号Tsとを受ける
係数演算部で係数Ｋを有し、出力Dnを与える。
Ｋ＝K0×（Ts−Ti） (1)
Dn＝Ｋ×fi＝K0×（Ts−Ti）×fi (2)
K0は単位流量を単位温度変化させるに必要な
熱量を表わす係数である。係数演算部１９の出力
信号Dnは、現在流量fiの原料流体を温度Tiから
温度Tsに加熱する熱量を表わし、フイードフオ
ワード制御系の静特性補償信号を形成する。
熱量を表わす係数である。係数演算部１９の出力
信号Dnは、現在流量fiの原料流体を温度Tiから
温度Tsに加熱する熱量を表わし、フイードフオ
ワード制御系の静特性補償信号を形成する。
２０は速度形PID調節演算部１８の出力信号す
なわちフイードバツク制御系の調節出力信号△
Cnに係数演算部１９の出力信号すなわちフイー
ドフオワード制御系の静特性補償信号Dnを乗ず
る乗算器で、該乗算器２０は静特性補償信号で補
正された調節出力信号（Ｋ×fi×△Cn）を加算器
２１に出力する。２２は係数演算部１９の出力信
号Dnを差分演算する差分演算部で、その出力は
速度形信号△Dnとして加算器２１に与えられる。
加算器２１は、前述の乗算器２０の調節出力信号
（Ｋ×fi×△Cn）と差分演算部２２の出力信号△
Dnとを加算し、加算値fi×Ｋ×△Cn＋△Dnを速
度→位置形演算部２３に出力する。速度→位置形
演算部２３は、加算器２１の出力信号fi×Ｋ×△
Cn＋△Dnを位置形化してfi×Ｋ×（１＋Cn）とし
て別の加算器２４に出力する。なおCnは位置形
化された調節出力信号である。２５は係数演算部
１９の出力信号Dnを入力する不完全微分部で、
該不完全微分部２５はフイードフオワード制御系
の動特性補償信号の fi×Ｋ×（TP−TD）・ｓ／１＋TD・ｓ を上述の別の加算器２４に出力する。なお、TP
は、後に述べる操作信号MVonがスチーム流量操
作部に出力されてからこの影響が熱交出口温度に
現われるまでの時定数、TDは原料流量fiが変化し
たとき熱交換器から流出する原料流体の温度に影
響が現われるまでの時定数、ｓはラプラス演算子
である。加算器２４は、速度→位置形演算部２３
の出力信号と不完全微分部２５の出力信号とを加
算し、この加算値を操作信号MVonとして原料流
体の加熱制御を行なうスチーム流量調節部２６に
与える。操作信号MVonは次のようになる。
なわちフイードバツク制御系の調節出力信号△
Cnに係数演算部１９の出力信号すなわちフイー
ドフオワード制御系の静特性補償信号Dnを乗ず
る乗算器で、該乗算器２０は静特性補償信号で補
正された調節出力信号（Ｋ×fi×△Cn）を加算器
２１に出力する。２２は係数演算部１９の出力信
号Dnを差分演算する差分演算部で、その出力は
速度形信号△Dnとして加算器２１に与えられる。
加算器２１は、前述の乗算器２０の調節出力信号
（Ｋ×fi×△Cn）と差分演算部２２の出力信号△
Dnとを加算し、加算値fi×Ｋ×△Cn＋△Dnを速
度→位置形演算部２３に出力する。速度→位置形
演算部２３は、加算器２１の出力信号fi×Ｋ×△
Cn＋△Dnを位置形化してfi×Ｋ×（１＋Cn）とし
て別の加算器２４に出力する。なおCnは位置形
化された調節出力信号である。２５は係数演算部
１９の出力信号Dnを入力する不完全微分部で、
該不完全微分部２５はフイードフオワード制御系
の動特性補償信号の fi×Ｋ×（TP−TD）・ｓ／１＋TD・ｓ を上述の別の加算器２４に出力する。なお、TP
は、後に述べる操作信号MVonがスチーム流量操
作部に出力されてからこの影響が熱交出口温度に
現われるまでの時定数、TDは原料流量fiが変化し
たとき熱交換器から流出する原料流体の温度に影
響が現われるまでの時定数、ｓはラプラス演算子
である。加算器２４は、速度→位置形演算部２３
の出力信号と不完全微分部２５の出力信号とを加
算し、この加算値を操作信号MVonとして原料流
体の加熱制御を行なうスチーム流量調節部２６に
与える。操作信号MVonは次のようになる。
MVon＝fi×Ｋ×｛（１＋Cn）＋
（TP−TD）・ｓ／１＋TD・ｓ｝ (3)
２７はスチーム供給配管１２にもうけられたス
チーム流量検出器、２８は流量検出器２７の測定
出力信号を開平しスチーム流量に比例した信号と
してスチーム流量調節部２６に出力する開平演算
器、２９はスチーム供給配管１２にもうけられス
チーム流量をスチーム流量調節部２６の調節信号
に従つて制御する調節弁である。スチーム流量調
節部２６は、加算器２４から与えられる操作信号
MVonをスチーム流量に対する設定信号とし、ス
チーム流量検出器２７および開平演算器２８を介
して与えられるスチーム流量信号との間で比較調
節演算を行ない、その結果得られる調節信号を調
節弁２９に出力する。
チーム流量検出器、２８は流量検出器２７の測定
出力信号を開平しスチーム流量に比例した信号と
してスチーム流量調節部２６に出力する開平演算
器、２９はスチーム供給配管１２にもうけられス
チーム流量をスチーム流量調節部２６の調節信号
に従つて制御する調節弁である。スチーム流量調
節部２６は、加算器２４から与えられる操作信号
MVonをスチーム流量に対する設定信号とし、ス
チーム流量検出器２７および開平演算器２８を介
して与えられるスチーム流量信号との間で比較調
節演算を行ない、その結果得られる調節信号を調
節弁２９に出力する。
以上のような構成を有する結果、原料流体の流
量変化などの原料流体の熱交出口温度に影響を及
ぼす変化が生ずると、この変化に対し原料流体の
熱交出口温度が温度設定値に維持されるように操
作信号MVonが自動修正されるので、スチーム流
量調節部２６、スチーム流量検出器２７、開平演
算器２８および調節弁２９により、原料流体の熱
交出口温度が温度設定値になるように制御され
る。
量変化などの原料流体の熱交出口温度に影響を及
ぼす変化が生ずると、この変化に対し原料流体の
熱交出口温度が温度設定値に維持されるように操
作信号MVonが自動修正されるので、スチーム流
量調節部２６、スチーム流量検出器２７、開平演
算器２８および調節弁２９により、原料流体の熱
交出口温度が温度設定値になるように制御され
る。
［背景技術の問題点］
上記構成の従来技術は、フイードフオワード係
数Ｋの要求変化量（Ts−Ti）が一定と見なせる
場合はその制御性に問題を生じないが、温度設定
値Tsを変化させる場合や原料流体の熱交入口温
度Tiが時間的にランダムに変化する場合には制
御性が不安定となり低下するという問題があつ
た。すなわち、前述したように第２図の制御装置
の操作信号MVonは(3)式で表わされるので、静特
性補償分（MVon）ｓは次のようになる。
数Ｋの要求変化量（Ts−Ti）が一定と見なせる
場合はその制御性に問題を生じないが、温度設定
値Tsを変化させる場合や原料流体の熱交入口温
度Tiが時間的にランダムに変化する場合には制
御性が不安定となり低下するという問題があつ
た。すなわち、前述したように第２図の制御装置
の操作信号MVonは(3)式で表わされるので、静特
性補償分（MVon）ｓは次のようになる。
（MVon）ｓ＝fi×Ｋ×（１＋Cn）
＝fi×K0×（Ts−Ti）×（１＋Cn）
＝fi×K0×｛（Ts−Ti）
＋（Ts−Ti）×Cn） (4)
(4)式から明らかなように、フイードバツク制御
系の調節出力信号Cnに（Ts−Ti）が乗じられて
（Ts−Ti）×Cnとなつているために、調節出力信
号Cnの制御系への影響が（Ts−Ti）の大きさに
よつて変化してしまう。つまり、速度形PID調節
演算部１８のゲインが（Ts−Ti）によつて変化
することになり、これが制御系を乱す原因とな
り、制御性を不安定とし、制御性を低下させるこ
とになる。
系の調節出力信号Cnに（Ts−Ti）が乗じられて
（Ts−Ti）×Cnとなつているために、調節出力信
号Cnの制御系への影響が（Ts−Ti）の大きさに
よつて変化してしまう。つまり、速度形PID調節
演算部１８のゲインが（Ts−Ti）によつて変化
することになり、これが制御系を乱す原因とな
り、制御性を不安定とし、制御性を低下させるこ
とになる。
このような問題点は、上述の温度制御の場合に
限らず、成分制御の場合においても同様に生ず
る。すなわち、成分制御の場合、(3)式で表わされ
る操作信号MVonにおいてフイードフオワード係
数Ｋが、 Ｋ＝Ko×（Xs−Xi） Ko：単位流量を単位成分変化させるに要す
る成分量、Xs：成分設定値、Xi：成分混合
プロセス入口の測定成分値 となるので、全く同様の問題が生ずる。
限らず、成分制御の場合においても同様に生ず
る。すなわち、成分制御の場合、(3)式で表わされ
る操作信号MVonにおいてフイードフオワード係
数Ｋが、 Ｋ＝Ko×（Xs−Xi） Ko：単位流量を単位成分変化させるに要す
る成分量、Xs：成分設定値、Xi：成分混合
プロセス入口の測定成分値 となるので、全く同様の問題が生ずる。
［発明の目的］
本発明は従来の技術の上記問題点を改善するも
ので、その目的は、熱量混合又は成分混合プロセ
スの温度又は成分設定値の変更あるいは原料流体
のプロセス入口における測定温度又は成分値のラ
ンダム変化に対しても制御性を乱すことなく安定
に行なうことが可能なプロセス制御装置を提供す
ることにある。
ので、その目的は、熱量混合又は成分混合プロセ
スの温度又は成分設定値の変更あるいは原料流体
のプロセス入口における測定温度又は成分値のラ
ンダム変化に対しても制御性を乱すことなく安定
に行なうことが可能なプロセス制御装置を提供す
ることにある。
［発明の概要］
上記目的を達成するための本発明の特徴は、熱
量混合（又は成分混合）プロセスに給えられる原
料流体の当該プロセス出口の温度（又は成分）と
温度設定値（又は成分設定値）との間の偏差を取
出しこの偏差を速度計PID演算処理して出力する
第１の手段と、前記原料流体の前記プロセス入口
の温度（又は成分）と前記温度設定値（又は成分
設定値）との間の減算値を求めこの減算値を速度
形信号化して出力する第２の手段と、前記第１の
手段の出力と第２の手段の出力とを加算する加算
器と、前記原料流体の前記プロセス入口の流量を
測定しこの測定された流量に単位流量を単位温度
変化（又は単位成分変化）させるに必要な熱量
（又は成分量）を表わす係数を乗じて出力する第
３の手段と、当該第３の手段の出力と前記加算器
の出力と乗算しこの乗算値を位置形信号化して出
力する第４の手段とを有し、当該第４の手段の出
力を操作信号とするごときプロセス制御装置にあ
る。
量混合（又は成分混合）プロセスに給えられる原
料流体の当該プロセス出口の温度（又は成分）と
温度設定値（又は成分設定値）との間の偏差を取
出しこの偏差を速度計PID演算処理して出力する
第１の手段と、前記原料流体の前記プロセス入口
の温度（又は成分）と前記温度設定値（又は成分
設定値）との間の減算値を求めこの減算値を速度
形信号化して出力する第２の手段と、前記第１の
手段の出力と第２の手段の出力とを加算する加算
器と、前記原料流体の前記プロセス入口の流量を
測定しこの測定された流量に単位流量を単位温度
変化（又は単位成分変化）させるに必要な熱量
（又は成分量）を表わす係数を乗じて出力する第
３の手段と、当該第３の手段の出力と前記加算器
の出力と乗算しこの乗算値を位置形信号化して出
力する第４の手段とを有し、当該第４の手段の出
力を操作信号とするごときプロセス制御装置にあ
る。
また、本発明の別の特徴は、上記構成に加え
て、前記第３の手段の出力に前記第２の手段にお
ける減算値を乗算しこの乗算値を不完全微分した
後出力する第５の手段と、当該第５の手段の出力
と前記第３の手段の出力とを加算する第２の加算
器を有し、当該第２の加算器の出力を操作信号と
するごときプロセス制御装置にある。
て、前記第３の手段の出力に前記第２の手段にお
ける減算値を乗算しこの乗算値を不完全微分した
後出力する第５の手段と、当該第５の手段の出力
と前記第３の手段の出力とを加算する第２の加算
器を有し、当該第２の加算器の出力を操作信号と
するごときプロセス制御装置にある。
更にまた、本発明の別の特徴は、上記最初の構
成に加えて、前記第３の手段の出力に前記第２の
手段における減算値を乗算しこの乗算値を不完全
微分した後出力する第５の手段と、当該第５の手
段における乗算値を前記第４の手段の出力で除算
しこの除算値を第５の手段の出力に乗算して出力
する第６の手段と、当該第６の手段の出力と前記
第３の手段の出力とを加算する第２の加算器とを
有し、当該第２の加算器の出力を操作信号とする
ごときプロセス制御装置にある。
成に加えて、前記第３の手段の出力に前記第２の
手段における減算値を乗算しこの乗算値を不完全
微分した後出力する第５の手段と、当該第５の手
段における乗算値を前記第４の手段の出力で除算
しこの除算値を第５の手段の出力に乗算して出力
する第６の手段と、当該第６の手段の出力と前記
第３の手段の出力とを加算する第２の加算器とを
有し、当該第２の加算器の出力を操作信号とする
ごときプロセス制御装置にある。
［発明の実施例］
第３図は本発明によるプロセス制御装置の一実
施例を示す構成図で、第２図と同符号のものは同
一物を示す。
施例を示す構成図で、第２図と同符号のものは同
一物を示す。
第３図の構成においては、第２図の構成におけ
る係数演算部１９、乗算器２０、加算器２１、差
分演算部２２、加算器２４および不完全微分部２
５が除かれ、これらに代えて減算器３０、差分演
算部３１、加算器３２、係数器３３および乗算器
３４がもうけられる。
る係数演算部１９、乗算器２０、加算器２１、差
分演算部２２、加算器２４および不完全微分部２
５が除かれ、これらに代えて減算器３０、差分演
算部３１、加算器３２、係数器３３および乗算器
３４がもうけられる。
減算器３０は温度設定器１６の温度設定信号
Tsと入口温度検出器１４の熱交入口温度測定信
号Tiとを入力するようにもうけられ、温度設定
信号Tsから熱交入口温度測定信号Tsを減算して
減算値信号△Tn＝Ts−Tiを出力する。差分演算
部３１は、減算器３０の出力信号を受けるように
もうけられ、これを差分演算して速度形信号△tn
として出力する。加算器３２は、速度形PID調節
演算部１８の調節出力信号△Cnと差分演算部３
１の出力信号△tnとを入力するようにもうけら
れ、これらの加算値を出力する。係数器３３は、
流量検出器１３の流量測定信号fiを入力するよう
にもうけられ、当該信号fiに単位流量を単位温度
変化させるに必要な熱量を表わす係数K0を乗じ
て出力する。乗算器３４は、加算器３２の出力信
号と係数器３３の出力信号とを入力するようにも
うけられ、これらの乗算値を速度→位置形演算部
２３に出力する。速度→位置形演算部２３の出力
は操作信号MVonとして直接スチーム流量調節部
２６に出力される。
Tsと入口温度検出器１４の熱交入口温度測定信
号Tiとを入力するようにもうけられ、温度設定
信号Tsから熱交入口温度測定信号Tsを減算して
減算値信号△Tn＝Ts−Tiを出力する。差分演算
部３１は、減算器３０の出力信号を受けるように
もうけられ、これを差分演算して速度形信号△tn
として出力する。加算器３２は、速度形PID調節
演算部１８の調節出力信号△Cnと差分演算部３
１の出力信号△tnとを入力するようにもうけら
れ、これらの加算値を出力する。係数器３３は、
流量検出器１３の流量測定信号fiを入力するよう
にもうけられ、当該信号fiに単位流量を単位温度
変化させるに必要な熱量を表わす係数K0を乗じ
て出力する。乗算器３４は、加算器３２の出力信
号と係数器３３の出力信号とを入力するようにも
うけられ、これらの乗算値を速度→位置形演算部
２３に出力する。速度→位置形演算部２３の出力
は操作信号MVonとして直接スチーム流量調節部
２６に出力される。
上記構成によれば、操作信号MVonは、
MVon＝fi×K0×（Ts−Ti＋Cn） (5)
となり、フイードバツク制御系の調節出力信号
Cnはフイードフオワード制御系の温度差（Ts−
Ti）の温度修正信号として組み込まれ、（Ts−
Ti）がCnにかからなくなる。
Cnはフイードフオワード制御系の温度差（Ts−
Ti）の温度修正信号として組み込まれ、（Ts−
Ti）がCnにかからなくなる。
以下上記構成の動作を説明する。
熱交入口プロセス配管１１ａを流れる原料流体
の流量は、流量検出器１３で測定され流量測定信
号fiとして出力され、熱交入口プロセス配管１１
ａを流れる原料流体の温度は入口温度検出器１４
で測定され熱交入口温度測定信号Tiとして出力
され、また、熱交出口プロセス配管１１ｂを流れ
る原料流体の温度は出口温度検出器１５で測定さ
れ熱交出口温度測定信号T0として出力される。
の流量は、流量検出器１３で測定され流量測定信
号fiとして出力され、熱交入口プロセス配管１１
ａを流れる原料流体の温度は入口温度検出器１４
で測定され熱交入口温度測定信号Tiとして出力
され、また、熱交出口プロセス配管１１ｂを流れ
る原料流体の温度は出口温度検出器１５で測定さ
れ熱交出口温度測定信号T0として出力される。
熱交出口温度測定信号T0は減算器１７に与え
られる。減算器１７には温度設定器１６の温度設
定信号Tsが与えられており、減算器１７は両者
の間の温度偏差を速度形PID調節部演算部１８に
出力する。速度形PID調節演算部１８は、温度偏
差を受けて調節演算した後、調節出力信号△Cn
を出力する。
られる。減算器１７には温度設定器１６の温度設
定信号Tsが与えられており、減算器１７は両者
の間の温度偏差を速度形PID調節部演算部１８に
出力する。速度形PID調節演算部１８は、温度偏
差を受けて調節演算した後、調節出力信号△Cn
を出力する。
熱交入口温度測定信号Tiは減算器３０に与え
られる。減算器３０にはTiと共に温度設定信号
Tsが与えら、該減算器３０から減算値信号△Tn
＝Ts−Tiが差分演算部３１に出力される。差分
演算部３１は、減算値信号△Tnを受けて差分演
算△Tn−△Tn-1を実行し、速度形信号△tn＝△
Tn−△Tn-1を出力する。
られる。減算器３０にはTiと共に温度設定信号
Tsが与えら、該減算器３０から減算値信号△Tn
＝Ts−Tiが差分演算部３１に出力される。差分
演算部３１は、減算値信号△Tnを受けて差分演
算△Tn−△Tn-1を実行し、速度形信号△tn＝△
Tn−△Tn-1を出力する。
速度形PID調節演算部１８の調節出力信号△
Cnと差分演算部３１の出力信号△tnとは加算器
３２で加算され、したがつて加算器３２は△tn＋
△Cnの信号を出力する。
Cnと差分演算部３１の出力信号△tnとは加算器
３２で加算され、したがつて加算器３２は△tn＋
△Cnの信号を出力する。
流量測定信号fiは係数器３３に与えられる。係
数器３３は単位流量を単位温度変化させるに必要
な熱量を表わす係数K0を有しており、fi×K0を
出力する。fi×K0はプロセスの現在流量fiを単位
温度変化させるに必要な熱量を表わす。
数器３３は単位流量を単位温度変化させるに必要
な熱量を表わす係数K0を有しており、fi×K0を
出力する。fi×K0はプロセスの現在流量fiを単位
温度変化させるに必要な熱量を表わす。
前述の加算器３２の出力信号△tn＋△Cnと係
数器３３の出力信号fi×K0とは乗算器３４で乗算
される。したがつて乗算器３４の出力信号は、fi
×K0×（△tn＋△Cn）となる。この信号は速度→
位置形演算部２３で位置形化されて、fi×K0×
（△Tn＋Cn）となり、△Tnは△Tn＝Ts−Tiで
あるから、操作信号MVonは前述の(5)となる。こ
の操作信号はスチーム流量調節部２６に与えられ
る。スチーム流量調節部２６は、第２図に関連し
て説明したように、速度→位置形演算部２３から
与えられる操作信号MVonをスチーム流量に対す
る設定信号とし、スチーム流量検出器２７および
開平演算器２８を介して与えられるスチーム流量
信号との間で比較調節演算を行ない、その結果得
られる調節信号を調節弁２９に出力する。
数器３３の出力信号fi×K0とは乗算器３４で乗算
される。したがつて乗算器３４の出力信号は、fi
×K0×（△tn＋△Cn）となる。この信号は速度→
位置形演算部２３で位置形化されて、fi×K0×
（△Tn＋Cn）となり、△Tnは△Tn＝Ts−Tiで
あるから、操作信号MVonは前述の(5)となる。こ
の操作信号はスチーム流量調節部２６に与えられ
る。スチーム流量調節部２６は、第２図に関連し
て説明したように、速度→位置形演算部２３から
与えられる操作信号MVonをスチーム流量に対す
る設定信号とし、スチーム流量検出器２７および
開平演算器２８を介して与えられるスチーム流量
信号との間で比較調節演算を行ない、その結果得
られる調節信号を調節弁２９に出力する。
本実施例では、(5)式から明らかなように、静特
性の補償のみが行なわれ、フイードフオワード制
御系の温度差（Ts−Ti）がフイードバツク制御
系の調節出力信号Cnで自動修正される。
性の補償のみが行なわれ、フイードフオワード制
御系の温度差（Ts−Ti）がフイードバツク制御
系の調節出力信号Cnで自動修正される。
第４図は本発明によるプロセス制御装置の第２
実施例を示す構成図で、第２図および第３図と同
符号のものは同一物を示す。
実施例を示す構成図で、第２図および第３図と同
符号のものは同一物を示す。
第４図の構成においては、第３図の構成に加え
て、乗算器３５、不完全微分部３６および加算器
３７がもうけられる。
て、乗算器３５、不完全微分部３６および加算器
３７がもうけられる。
乗算器３５は、係数器３３の出力信号と減算器
３０の出力信号とを入力するようにもうけられ、
これらの乗算値を出力する。不完全微分部３６
は、この乗算器３５の出力信号を入力するように
もうけられ、フイードフオワード制御系の動特性
補償信号を出力する。加算器３７は、速度→位置
形演算部２３の出力信号と不完全微分部３６の出
力信号とを入力するようにもうけられ、これらの
加算値を出力する。加算器３７の出力信号は操作
信号MVonとしてスチーム流量調節部２６に与え
られる。
３０の出力信号とを入力するようにもうけられ、
これらの乗算値を出力する。不完全微分部３６
は、この乗算器３５の出力信号を入力するように
もうけられ、フイードフオワード制御系の動特性
補償信号を出力する。加算器３７は、速度→位置
形演算部２３の出力信号と不完全微分部３６の出
力信号とを入力するようにもうけられ、これらの
加算値を出力する。加算器３７の出力信号は操作
信号MVonとしてスチーム流量調節部２６に与え
られる。
上記構成によれば、操作信号MVonは次のよう
になる。
になる。
MVon＝fi×K0×［（Ts−Ti＋Cn）
＋（Ts−Ti）×（TP−TD）・ｓ／１＋TD・ｓ］ (6)
(6)式から明らかなように、フイードバツク制御
系の調節出力信号Cnはフイードフオワード制御
系の静特性補償分に関する温度差（Ts−Ti）の
温度修正信号として組み込まれ、Cnに（Ts−
Ti）がかからなくなる。
系の調節出力信号Cnはフイードフオワード制御
系の静特性補償分に関する温度差（Ts−Ti）の
温度修正信号として組み込まれ、Cnに（Ts−
Ti）がかからなくなる。
以下上記構成の動作を説明する。
速度→位置形演算部２３から得られる位置形信
号fi×K0×（Ts−Ti＋Cn）は第３図で述べた第
１実施例と全く同一であり、演算部２３からこの
信号出力を得るまでの動作も第１実施例と異なら
ない。
号fi×K0×（Ts−Ti＋Cn）は第３図で述べた第
１実施例と全く同一であり、演算部２３からこの
信号出力を得るまでの動作も第１実施例と異なら
ない。
前述の(6)式に示される操作信号MVonは、乗算
器３５および不完全微分部３６を介して得られる
信号を加算器３７で速度→位置形演算部２３の出
力信号と加算することにより得られる。すなわ
ち、乗算器３５は、係数器３３の出力信号fi×K0
と減算器３０の出力信号△Tn＝Ts−Tiとを入力
し、信号fi×K0（Ts−Ti）を不完全微分部３６に
出力する。fi×K0×（Ts−Ti）はフイードフオワ
ード制御系の静特性補償信号である。不完全微分
部３６は、乗算器３５の出力信号を受けて動特性
補償信号 fi×K0×（Ts−Ti）×（TP−TD）・ｓ／１＋TD・ｓ を加算器３７に出力する。加算器３７は、速度→
位置形演算部２３の出力信号fi×K0×（Ts−Ti＋
Cn）と不完全微分部３６の出力信号との加算値
をスチーム流量調節部２６に出力する。加算器３
７の出力信号は(6)式に示す通りである。
器３５および不完全微分部３６を介して得られる
信号を加算器３７で速度→位置形演算部２３の出
力信号と加算することにより得られる。すなわ
ち、乗算器３５は、係数器３３の出力信号fi×K0
と減算器３０の出力信号△Tn＝Ts−Tiとを入力
し、信号fi×K0（Ts−Ti）を不完全微分部３６に
出力する。fi×K0×（Ts−Ti）はフイードフオワ
ード制御系の静特性補償信号である。不完全微分
部３６は、乗算器３５の出力信号を受けて動特性
補償信号 fi×K0×（Ts−Ti）×（TP−TD）・ｓ／１＋TD・ｓ を加算器３７に出力する。加算器３７は、速度→
位置形演算部２３の出力信号fi×K0×（Ts−Ti＋
Cn）と不完全微分部３６の出力信号との加算値
をスチーム流量調節部２６に出力する。加算器３
７の出力信号は(6)式に示す通りである。
本実施例では、(6)式から明らかなように、フイ
ードフオワード制御系の静特性補償分がフイード
バツク制御系の調節出力信号Cnで自動修正され、
動特性補償分についてはある状態での所定係数を
用いており自動修正はされない。
ードフオワード制御系の静特性補償分がフイード
バツク制御系の調節出力信号Cnで自動修正され、
動特性補償分についてはある状態での所定係数を
用いており自動修正はされない。
第５図は本発明によるプロセス制御装置の第３
実施例を示す構成図で、第２図、第３図及第４図
と同符号のものは同一物を示す。
実施例を示す構成図で、第２図、第３図及第４図
と同符号のものは同一物を示す。
第５図の構成においては、第３図の構成に加え
て、乗算器３５、不完全微分部３６、加算器３
７、除算器３８および乗算器３９がもうけられ
る。第５図の構成は、除算器３８が乗算器３５の
出力と速度→位置形演算部２３の出力との間に挿
入されること、および乗算器３９が不完全微分部
３６と加算器３７との間に挿入されることを除け
ば、第４図の構成と同一である。
て、乗算器３５、不完全微分部３６、加算器３
７、除算器３８および乗算器３９がもうけられ
る。第５図の構成は、除算器３８が乗算器３５の
出力と速度→位置形演算部２３の出力との間に挿
入されること、および乗算器３９が不完全微分部
３６と加算器３７との間に挿入されることを除け
ば、第４図の構成と同一である。
除算器３８は、速度→位置形演算部２３の出力
信号と乗算器３５の出力信号とを入力するように
もうけられ、速度→位置形演算部２３の出力信号
を乗算器３５の出力信号で除した除算値を出力す
る。乗算器３９は、除算器３８の出力信号と不完
全微分部３６の出力信号とを入力するようにもう
けられ、これらの乗算値を出力する。当該乗算器
３９の出力信号は加算器３７に与えられ、加算器
３７において速度→位置形演算部２３の出力信号
と加算され、操作信号MVonとしてスチーム流量
調節部２６に出力される。
信号と乗算器３５の出力信号とを入力するように
もうけられ、速度→位置形演算部２３の出力信号
を乗算器３５の出力信号で除した除算値を出力す
る。乗算器３９は、除算器３８の出力信号と不完
全微分部３６の出力信号とを入力するようにもう
けられ、これらの乗算値を出力する。当該乗算器
３９の出力信号は加算器３７に与えられ、加算器
３７において速度→位置形演算部２３の出力信号
と加算され、操作信号MVonとしてスチーム流量
調節部２６に出力される。
上記構成によれば、操作信号MVonは次のよう
になる。
になる。
MVon＝fi×K0×（Ts−Ti＋Cn）
｛１＋（TP−TD）・ｓ／１＋TD・ｓ｝ (7)
(7)式から明らかなように、フイードバツク制御
系の調節出力信号Cnはフイードフオワード制御
系の静特性補償分および動特性補償分に関する温
度差（Ts−Ti）の温度修正信号として組み込ま
れ、Cnに（Ts−Ti）がかからなくなる。
系の調節出力信号Cnはフイードフオワード制御
系の静特性補償分および動特性補償分に関する温
度差（Ts−Ti）の温度修正信号として組み込ま
れ、Cnに（Ts−Ti）がかからなくなる。
以下上記構成の動作を説明する。
速度→位置形演算部２３から得られる位置形信
号fi×K0×（Ts−Ti＋Cn）は第３図で述べた第
１実施例と全く同一であり、演算部２３からこの
信号出力を得るまでの動作も第１実施例と異なら
ない。
号fi×K0×（Ts−Ti＋Cn）は第３図で述べた第
１実施例と全く同一であり、演算部２３からこの
信号出力を得るまでの動作も第１実施例と異なら
ない。
前述の(7)式で表わされる操作信号は、乗算器３
５、不完全微分部３６、除算器３８および乗算器
３９を介して得られる信号を加算器３７で速度→
位置形演算部２３の出力信号と加算することによ
り得られる。すなわち、乗算器３５は、係数器３
３の出力信号fi×K0と減算器３０の出力信号△
Tn＝Ts−Tiとを入力し、信号fi×K0×（Ts−
Ti）を不完全微分部３６および除算器３８に出
力する。不完全微分部３６は、第２実施例で説明
したように、除算器３５の出力信号を受けて動特
性補償信号 fi×K0×（Ts−Ti）×（TP−TD）・ｓ／１＋TD・ｓ を別の乗算器３９に出力する。一方、除算器３８
は、乗算器３５の出力信号fi×K0×（Ts−Ti）を
受けると共に速度→位置形演算部２３の出力信号
fi×K0×（Ts−Ti＋Cn）を入力し、除算値（Ts
−Ti＋Cn）／（Ts−Ti）を乗算器３９に出力す
る。乗算器３９は、不完全微分部３６の出力信号
と除算器３８の出力信号との乗算値 fi×K0×（TP−TD）・ｓ／１＋TD・ｓ×（Ts−Ti＋Cn
） を加算器３７に出力する。加算器３７は、当該乗
算器３９の出力信号を受けて速度→位置形演算部
２３の出力信号との和をスチーム流量調節部２６
に出力する。加算器３７の出力信号は(7)式に示す
通りである。
５、不完全微分部３６、除算器３８および乗算器
３９を介して得られる信号を加算器３７で速度→
位置形演算部２３の出力信号と加算することによ
り得られる。すなわち、乗算器３５は、係数器３
３の出力信号fi×K0と減算器３０の出力信号△
Tn＝Ts−Tiとを入力し、信号fi×K0×（Ts−
Ti）を不完全微分部３６および除算器３８に出
力する。不完全微分部３６は、第２実施例で説明
したように、除算器３５の出力信号を受けて動特
性補償信号 fi×K0×（Ts−Ti）×（TP−TD）・ｓ／１＋TD・ｓ を別の乗算器３９に出力する。一方、除算器３８
は、乗算器３５の出力信号fi×K0×（Ts−Ti）を
受けると共に速度→位置形演算部２３の出力信号
fi×K0×（Ts−Ti＋Cn）を入力し、除算値（Ts
−Ti＋Cn）／（Ts−Ti）を乗算器３９に出力す
る。乗算器３９は、不完全微分部３６の出力信号
と除算器３８の出力信号との乗算値 fi×K0×（TP−TD）・ｓ／１＋TD・ｓ×（Ts−Ti＋Cn
） を加算器３７に出力する。加算器３７は、当該乗
算器３９の出力信号を受けて速度→位置形演算部
２３の出力信号との和をスチーム流量調節部２６
に出力する。加算器３７の出力信号は(7)式に示す
通りである。
本実施例では、(7)式から明らかなように、フイ
ードフオワード制御系の静特性補償分および動特
性補償分が共にフイードバツク制御系の調節出力
信号Cnで自動修正されることになる。
ードフオワード制御系の静特性補償分および動特
性補償分が共にフイードバツク制御系の調節出力
信号Cnで自動修正されることになる。
以上述べた各実施例においては、熱量混合の温
度制御を例に説明したが、本発明の適用はこれに
限定されるものではなく、成分混合の成分制御に
おいても適用できることは勿論である。
度制御を例に説明したが、本発明の適用はこれに
限定されるものではなく、成分混合の成分制御に
おいても適用できることは勿論である。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、フイード
フオワード制御系の係数をK0と（Ts−Ti）に分
離しフイードバツク制御系の調節出力信号Cnを
（Ts−Ti）の温度修正信号として組み込むように
したので、熱量混合又は成分混合プロセスの温度
又は成分設定値の変更あるいは原料流体のプロセ
ス入口における測定温度又は成分値のランダム変
化に対しても、制御性を乱すことなく安定に制御
することの可能なプロセス制御装置を提供するこ
とができる。
フオワード制御系の係数をK0と（Ts−Ti）に分
離しフイードバツク制御系の調節出力信号Cnを
（Ts−Ti）の温度修正信号として組み込むように
したので、熱量混合又は成分混合プロセスの温度
又は成分設定値の変更あるいは原料流体のプロセ
ス入口における測定温度又は成分値のランダム変
化に対しても、制御性を乱すことなく安定に制御
することの可能なプロセス制御装置を提供するこ
とができる。
第１図Ａおよび第１図Ｂは混合制御系の概略説
明図、第２図は温度制御装置の従来例を示す構成
図、第３図は本発明によるプロセス制御装置の第
１実施例を示す構成図、第４図は本発明によるプ
ロセス制御装置の第２実施例を示す構成図、第５
図は本発明によるプロセス制御装置の第３実施例
を示す構成図である。 １０…熱交換器、１１…プロセス配管、１２…
スチーム供給配管、１３…流量検出器、１４，１
５…温度検出器、１６…温度設定器、１７…減算
器、１８…速度形PID調節演算部、２３…速度→
位置形演算部、３０…減算器、３１…差分演算
部、３２，３７…加算器、３３…係数器、３４，
３５，３９…乗算器、３６…不完全微分部、３８
…除算器。
明図、第２図は温度制御装置の従来例を示す構成
図、第３図は本発明によるプロセス制御装置の第
１実施例を示す構成図、第４図は本発明によるプ
ロセス制御装置の第２実施例を示す構成図、第５
図は本発明によるプロセス制御装置の第３実施例
を示す構成図である。 １０…熱交換器、１１…プロセス配管、１２…
スチーム供給配管、１３…流量検出器、１４，１
５…温度検出器、１６…温度設定器、１７…減算
器、１８…速度形PID調節演算部、２３…速度→
位置形演算部、３０…減算器、３１…差分演算
部、３２，３７…加算器、３３…係数器、３４，
３５，３９…乗算器、３６…不完全微分部、３８
…除算器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 熱量混合（又は成分混合）プロセスに給えら
れる原料流体の当該プロセス出口の温度（又は成
分）と温度設定値（又は成分設定値）との間の偏
差を取出しこの偏差を速度形PID演算処理して出
力する第１の手段と、前記原料流体の前記プロセ
ス入口の温度（又は成分）と前記温度設定値（又
は成分設定値）との間の減算値を求めこの減算値
を速度形信号化して出力する第２の手段と、前記
第１の手段の出力と第２の手段の出力とを加算す
る加算器と、前記原料流体の前記プロセス入口の
流量を測定しこの測定された流量に単位流量を単
位温度変化（又は単位成分変化）させるに必要な
熱量（又は成分量）を表わす係数を乗じて出力す
る第３の手段と、当該第３の手段の出力と前記加
算器の出力とを乗算しこの乗算値を位置形信号化
して出力する第４の手段とを有し、当該第４の手
段の出力を操作信号とすることを特徴とするプロ
セス制御装置。 ２ 熱量混合（又は成分混合）プロセスに給えら
れる原料流体の当該プロセス出口の温度（又は成
分）と温度設定値（又は成分設定値）との間の偏
差を取出しこの偏差を速度形PID演算処理して出
力する第１の手段と、前記原料流体の前記プロセ
ス入口の温度（又は成分）と前記温度設定値（又
は成分設定値）との間の減算値を求めこの減算値
を速度形信号化して出力する第２の手段と、前記
第１の手段の出力と第２の手段の出力とを加算す
る第１の加算器と、前記原料流体の前記プロセス
入口の流量を測定しこの測定された流量に単位流
量を単位温度変化（又は単位成分変化）させるに
必要な熱量（又は成分量）を表わす係数を乗じて
出力する第３の手段と、当該第３の手段の出力と
前記第１の加算器の出力とを乗算しこの乗算値を
位置形信号化して出力する第４の手段と、前記第
３の手段の出力に前記第２の手段における減算値
を乗算しこの乗算値を不完全微分した後出力する
第５の手段と、当該第５の手段の出力と前記第４
の手段の出力とを加算する第２の加算器とを有
し、当該第２の加算器の出力を操作信号とするこ
とを特徴とするプロセス制御装置。 ３ 熱量混合（又は成分混合）プロセスに給えら
れる原料流体の当該プロセス出口の温度（又は成
分）と温度設定値（又は成分設定値）との間の偏
差を取出しこの偏差を速度形PID演算処理して出
力する第１の手段と、前記原料流体の前記プロセ
ス入口の温度（又は成分）と前記温度設定値（又
は成分設定値）との間の減算値を求めこの減算値
を速度形信号化して出力する第２の手段と、前記
第１の手段の出力と第２の手段の出力とを加算す
る第１の加算器と、前記原料流体の前記プロセス
入口の流量を測定してこの測定された流量に単位
流量を単位温度変化（又は単位成分変化）させる
に必要な熱量（又は成分量）を表わす係数を乗じ
て出力する第３の手段と、当該第３の手段の出力
と前記第１の加算器の出力とを乗算しこの乗算値
を位置形信号化して出力する第４の手段と、前記
第３の手段の出力に前記第２の手段における減算
値を乗算しこの乗算値を不完全微分した後出力す
る第５の手段と、当該第５の手段における乗算値
を前記第４の手段の出力で除算しこの除算値を第
５の手段の出力に乗算して出力する第６の手段
と、当該第６の手段の出力と前記第４の手段の出
力とを加算する第２の加算器とを有し、当該第２
の加算器の出力を操作信号とすることを特徴とす
るプロセス制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5379383A JPS59180602A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | プロセス制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5379383A JPS59180602A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | プロセス制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59180602A JPS59180602A (ja) | 1984-10-13 |
| JPS6343761B2 true JPS6343761B2 (ja) | 1988-09-01 |
Family
ID=12952691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5379383A Granted JPS59180602A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | プロセス制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59180602A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62219001A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-09-26 | Toshiba Corp | 制御装置 |
-
1983
- 1983-03-31 JP JP5379383A patent/JPS59180602A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59180602A (ja) | 1984-10-13 |
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