JP6217149B2 - Process control amount setting device - Google Patents
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Description
本発明は、プロセス制御量設定装置に関し、特に、種々の要因で変化する測定値が適正な値になるように、その測定値に影響を与える装置を、省エネルギーを考慮して制御するプロセス制御量設定装置に関する。 The present invention relates to a process control amount setting device, and in particular, a process control amount that controls a device that affects a measurement value that varies due to various factors in consideration of energy saving so that the measurement value changes to an appropriate value. The present invention relates to a setting device.
工業プロセスにおいては、種々の要因で変化する測定値が適正な値になるように、その測定値に影響を与える装置を制御することが頻繁に行なわれる。例えば、図９に示すような下水処理場におけるプロセスでは、反応タンク５２０内のＤＯ（Dissolved Oxygen：溶存酸素量）が適正な値になるように、曝気ブロワ３４０の風量制御が行なわれている。 In an industrial process, it is frequently performed to control a device that affects a measured value so that the measured value that changes due to various factors becomes an appropriate value. For example, in the process in the sewage treatment plant as shown in FIG. 9, the air volume control of the aeration blower 340 is performed so that DO (Dissolved Oxygen: dissolved oxygen amount) in the reaction tank 520 becomes an appropriate value.
図９において、下水処理場５００に流入した汚水は、最初沈殿池５１０でゴミや泥が沈殿除去され、反応タンク５２０に送られる。反応タンク５２０では、バクテリアや原生動物などの微生物を含んだ泥である活性汚泥が加えられ、曝気ブロワ５４０により吹き込まれる空気で攪拌される。活性汚泥中の微生物は酸素と汚泥中の有機物を栄養にして繁殖し、有機物の吸着、摂取、消化分解を行なう。その後、最終沈殿池５３０で活性汚泥をゆっくり沈殿させ上澄みを放流する。 In FIG. 9, the sewage that has flowed into the sewage treatment plant 500 is sent to the reaction tank 520 after the dust and mud are settled and removed in the first settling tank 510. In the reaction tank 520, activated sludge, which is mud containing microorganisms such as bacteria and protozoa, is added and stirred with air blown by the aeration blower 540. Microorganisms in the activated sludge propagate with oxygen and organic matter in the sludge as nutrients, and adsorb, ingest and digest the organic matter. Thereafter, activated sludge is slowly settled in the final sedimentation basin 530, and the supernatant is discharged.
反応タンク５２０内の溶存酸素が不足すると微生物が死滅するため、反応タンク５２０内のＤＯを適正な値とする必要となる。ＤＯは、反応タンク５２０の下流側末端に取り付けられたＤＯセンサ６１０で連続測定され、ＤＯの制御は、曝気ブロワ５４０の風量を変化させることで行なっている。 If the dissolved oxygen in the reaction tank 520 is insufficient, the microorganisms are killed, so the DO in the reaction tank 520 needs to be an appropriate value. The DO is continuously measured by a DO sensor 610 attached to the downstream end of the reaction tank 520, and the DO is controlled by changing the air volume of the aeration blower 540.
従来、下水処理場５００におけるＤＯの制御手法としては、流入量比率一定制御と、ＤＯ一定制御とが用いられている。流入量比率一定制御は、曝気風量／流入汚水量で算出される曝気倍率が所定の値になるように曝気ブロワ５４０の風量を調節するものである。ＤＯ一定制御は、ＤＯセンサ６１０で得られるＤＯの測定値と、ＤＯの目標値との偏差が０になるように曝気ブロワ３４０の風量をＰＩＤ制御により調節するものである。 Conventionally, as a DO control method in the sewage treatment plant 500, inflow rate constant control and DO constant control are used. Inflow rate ratio constant control is to adjust the air volume of the aeration blower 540 so that the aeration magnification calculated by the aeration air volume / inflow sewage volume becomes a predetermined value. In the DO constant control, the air volume of the aeration blower 340 is adjusted by PID control so that the deviation between the DO measurement value obtained by the DO sensor 610 and the DO target value becomes zero.
流入量比率一定制御は、流入汚水量に応じて曝気風量を設定するものであるが、一般に、ＤＯは、曝気風量のみならず、流入汚水の水質等の種々の要因に影響を受ける。例えば、有機物を含んだ生活排水が大量に流入する時間帯は、好気性微生物が酸素を多く消費するため、ＤＯが減少傾向になり、雨水が混じって流入する合流式処理場においては、雨水で持ち込まれる酸素分のためにＤＯは増加傾向になる。 The constant control of the inflow rate ratio is to set the amount of aeration air according to the amount of inflow sewage. In general, DO is affected not only by the amount of aeration air but also by various factors such as the quality of inflow sewage. For example, during the time period when a large amount of domestic wastewater containing organic matter flows in, aerobic microorganisms consume a lot of oxygen, so DO tends to decrease. DO tends to increase due to the oxygen introduced.
このため、流入量比率一定制御では、どのような水質であっても適正なＤＯを確保できるように余裕をみて、下水道施設維持管理指針で定められている値の３〜７倍を目安として曝気ブロワ３４０を過曝気で動作させるようにしている。 For this reason, in the constant control of the inflow rate ratio, allowance is ensured so that an appropriate DO can be secured regardless of the water quality, and aeration is performed using 3 to 7 times the value set in the sewerage facility maintenance management guidelines as a guide. The blower 340 is operated with excessive aeration.
ＤＯ一定制御は、ＤＯ測定値に基づいて曝気風量を調節しようとするものであるが、上述のように、ＤＯは流入汚水の水質に影響を受け、また反応タンク５２０の水温、流入汚水量といった種々の外乱要因でも短時間で大きく変動する。このため、ＤＯ測定値に基づいた曝気風量調節によるＤＯの安定制御は難しいことが知られており、やはり余裕をみた過曝気での運転が行なわれている。 The DO constant control is intended to adjust the amount of aeration air based on the DO measurement value. However, as described above, DO is affected by the quality of the incoming sewage, and the water temperature of the reaction tank 520, the incoming sewage amount, etc. Even various disturbance factors fluctuate greatly in a short time. For this reason, it is known that stable control of DO by adjusting the aeration air volume based on the DO measurement value is difficult, and operation with excessive aeration with sufficient margin is also performed.
また、流入量比率一定制御とＤＯ一定制御とを併用し、制御を適宜切り替えて曝気ブロワ３４０を動作させる事例もあるが、この場合もＤＯ一定制御と同様の理由から過曝気での運転が行なわれている。 In addition, there is a case where the aeration blower 340 is operated by appropriately controlling the inflow rate ratio control and the DO constant control, and in this case, too, the operation with over-aeration is performed for the same reason as the DO constant control. It is.
ところで、下水処理場５００は、終日かつ一年中連続運転されるため、トータルの電力使用量は膨大なものとなり、国内の電力消費量の１％を占めるとも言われている。一般に、下水処理場５００においては、曝気ブロワ３４０が下水処理場全体の３０〜４０％の電力を占めているため、過曝気運転を抑制し、曝気ブロワ３４０の動作電力を削減することができれば、省エネルギーを促進させることができる。 By the way, since the sewage treatment plant 500 is continuously operated all day and all year round, the total power consumption is enormous and is said to account for 1% of the domestic power consumption. In general, in the sewage treatment plant 500, the aeration blower 340 occupies 30 to 40% of the electric power of the entire sewage treatment plant. Therefore, if the over-aeration operation can be suppressed and the operating power of the aeration blower 340 can be reduced, Energy saving can be promoted.
そこで、本発明は、種々の要因で変化する測定値が適正な値になるように、その測定値に影響を与える装置を、省エネルギーを考慮して制御するプロセス制御量設定装置を提供することを目的とする。 In view of this, the present invention provides a process control amount setting device that controls an apparatus that affects a measured value that takes into account energy saving so that a measured value that changes due to various factors becomes an appropriate value. Objective.
上記課題を解決するため、 複数の要因で変化する主要素の測定値に影響を与える制御対象装置の動作量を設定するプロセス制御量設定装置であって、第１の周期で、前記主要素の測定値、前記制御対象装置の動作量、前記複数の要因に関連する１以上の外乱要素の各実績値に基づいて、前記主要素の値を前記制御対象装置の動作量および前記外乱要素を変数として近似的に表わした推定モデルを構築し、この推定モデルにおける前記主要素の測定値の値に目標値を代入することにより、前記主要素の目標値に対応する前記制御対象装置の動作量を逆算して基準動作量を算定する基準動作量算出部と、前記第１の周期よりも短い第２の周期で、前記主要素の測定値と目標値との偏差を小さくするための補正量を算出し、この補正値に基づき前記基準動作量を補正して補正済動作量を算定する補正部と、
前記補正済動作量に基づいて生成した動作量設定値を、前記第２の周期で出力する動作量設定部と、を備え、前記補正部は、前記主要素の測定値と目標値との偏差とこの偏差の絶対値の積の大きさに応じて、Ｐ動作による補正量算出とＰＩＤ動作による補正量算出とを選択的に行なうことを特徴とする。
また、前記制御対象装置が複数台の場合に、稼働台数を変化させる補正済動作量を、所定の条件を満たさないときは、稼働台数を変化させない動作量に修正する台数切替保護処理部をさらに備えるようにしてもよい。
このとき、前記所定の条件は、稼働台数を変化させる補正済動作量の算出が所定時間継続した場合、前記主要素の目標値と測定値との偏差が所定基準値以上の場合のいずれかを含むことができる。
いずれの場合も、前記主要素は、下水処理場プロセスにおける、反応タンク内のＤＯ（Dissolved Oxygen：溶存酸素量）であり、前記制御対象装置の動作量は、曝気ブロワの曝気風量であり、前記外乱要素は、流入汚水量、反応タンク水温のいずれかを含むようにすることができる。
In order to solve the above-described problem, a process control amount setting device that sets an operation amount of a control target device that affects a measurement value of a main element that changes due to a plurality of factors. Based on the measured value, the operation amount of the control target device, and the actual values of one or more disturbance elements related to the plurality of factors, the value of the main element is changed to the operation amount of the control target device and the disturbance element is a variable. Is constructed as an approximate model, and the target value is substituted into the measured value of the main element in the estimated model, whereby the amount of operation of the control target device corresponding to the target value of the main element is determined. A reference motion amount calculation unit that calculates a reference motion amount by back calculation, and a correction amount for reducing a deviation between the measured value of the main element and the target value in a second cycle shorter than the first cycle. And based on this correction value, A correction unit for correcting the reference movement amount to calculate the corrected movement amount;
An operation amount setting unit that outputs an operation amount setting value generated based on the corrected operation amount in the second period, and the correction unit is a deviation between the measured value of the main element and a target value. The correction amount calculation by the P operation and the correction amount calculation by the PID operation are selectively performed according to the magnitude of the product of the absolute values of the deviations .
In addition, when there are a plurality of devices to be controlled , a unit switching protection processing unit that corrects the corrected operation amount that changes the number of operating units to an operation amount that does not change the number of operating units when the predetermined condition is not satisfied. You may make it prepare.
At this time, the predetermined condition is any of a case where the calculation of the corrected operation amount for changing the number of operating units continues for a predetermined time, and a case where a deviation between the target value of the main element and the measured value is equal to or greater than a predetermined reference value. Can be included.
In any case, the main element is DO (Dissolved Oxygen: dissolved oxygen amount) in the reaction tank in the sewage treatment plant process, and the operation amount of the control target device is the aeration air amount of the aeration blower, The disturbance element can include either the inflow sewage amount or the reaction tank water temperature.
本発明によれば、種々の要因で変化する測定値が適正な値になるように、その測定値に影響を与える装置を、省エネルギーを考慮して制御するプロセス制御量設定装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the process control amount setting apparatus which controls the apparatus which affects the measured value in consideration of energy saving so that the measured value which changes with various factors may turn into an appropriate value is provided.
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、本発明のプロセス制御量設定装置を下水処理場プロセスにおける曝気風量制御システムに適用した場合について説明する。ただし、本発明のプロセス制御量設定装置は、下水処理場プロセスにおける曝気風量制御システムに限られず、種々の要因で変化する値が適正な値になるように、その値に影響を与える装置を、省エネルギーを考慮して制御する各種制御システムに適用することが可能である。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment demonstrates the case where the process control amount setting apparatus of this invention is applied to the aeration air volume control system in a sewage treatment plant process. However, the process control amount setting device of the present invention is not limited to the aeration air amount control system in the sewage treatment plant process, and the device that affects the value so that the value that changes due to various factors becomes an appropriate value, The present invention can be applied to various control systems that control in consideration of energy saving.
図１は、本実施形態に係る曝気風量制御システムの構成を示すブロック図である。曝気風量制御システム１００は、分散制御システム（ＤＣＳ）４００の上位に位置し、図９に示した下水処理場５００における曝気ブロワ５４０の曝気風量を分散制御システム４００に設定する。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an aeration air volume control system according to the present embodiment. The aeration air volume control system 100 is positioned above the distributed control system (DCS) 400, and sets the aeration air volume of the aeration blower 540 in the sewage treatment plant 500 shown in FIG.
曝気風量の設定に際しては、ＤＯに影響を与える種々の要因を考慮するとともに、ＤＯ測定値のＤＯ目標値への追従性を高めることで、安定したＤＯ一定制御が可能となり、ＤＯ目標値を下げることができる。これにより、必要以上の余裕をみた過曝気運転を抑制し、省エネルギーを促進させるようにしている。 When setting the aeration air volume, various factors affecting the DO are taken into account, and by increasing the followability of the DO measurement value to the DO target value, stable DO constant control becomes possible, and the DO target value is lowered. be able to. As a result, excessive aeration operation with a margin more than necessary is suppressed, and energy saving is promoted.
なお、分散制御システム４００は、下水処理場５００に配置された各種フィールド機器６００から種々の測定データを入力し、曝気風量制御システム１００に出力する。また、曝気風量制御システム１００が設定した曝気風量設定値に基づいて、曝気ブロワ５４０に制御信号を出力する。各種フィールド機器６００には、反応タンク５２０の下流側末端に取り付けられたＤＯセンサ６１０が含まれている。 The distributed control system 400 inputs various measurement data from various field devices 600 arranged in the sewage treatment plant 500 and outputs the measurement data to the aeration air volume control system 100. Further, a control signal is output to the aeration blower 540 based on the aeration air volume setting value set by the aeration air volume control system 100. Various field devices 600 include a DO sensor 610 attached to the downstream end of the reaction tank 520.
本図に示すように、曝気風量制御システム１００は、フィールドデータ入力部１１０、ＤＯ目標値入力部１２０、基準風量算出部１３０、風量補正部１４０、曝気風量設定部１５０を備えている。なお、曝気風量制御システム１００は、１台または複数台の情報処理装置、例えば、ＰＣ、サーバコンピュータ、専用プロセッサー等を用いて構成することができる。曝気風量制御システム１００を構成する情報処理装置は、演算装置、記憶装置、通信装置、オペレータから操作を受け付ける入力装置、オペレータに情報を提示する表示装置等を備えているものとする。 As shown in the figure, the aeration air volume control system 100 includes a field data input unit 110, a DO target value input unit 120, a reference air volume calculation unit 130, an air volume correction unit 140, and an aeration air volume setting unit 150. The aeration air volume control system 100 can be configured using one or a plurality of information processing apparatuses, for example, a PC, a server computer, a dedicated processor, and the like. The information processing apparatus constituting the aeration air volume control system 100 includes an arithmetic device, a storage device, a communication device, an input device that receives an operation from an operator, a display device that presents information to the operator, and the like.
フィールドデータ入力部１１０は、分散制御システム４００からフィールドデータとしてＤＯ測定値、曝気ブロワ５４０の曝気風量、その他測定値を取得する。その他測定値は、例えば、流入汚水量、反応タンク水温、流入水伝導率、流入水ＳＳ（Suspended Solid：浮遊物質）、反応タンクＭＬＳＳ（Mixed Liquor Suspended Solids：活性汚泥浮遊物）、降雨量、返送汚泥濃度等とすることができる。フィールドデータのフォーマットや通信プロトコル等は任意である。 The field data input unit 110 acquires the DO measurement value, the aeration air volume of the aeration blower 540, and other measurement values as field data from the distributed control system 400. Other measured values are, for example, influent sewage volume, reaction tank water temperature, influent water conductivity, influent water SS (Suspended Solid), reaction tank MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids), rainfall, return The sludge concentration can be set. The format of field data, the communication protocol, etc. are arbitrary.
フィールドデータは、所定時間毎、例えば、１分毎に収集し、異常データ除去部１１１によって異常値を除去する。異常値の判定は、例えば、フィールドデータ毎に有効範囲を設定することで行なうことができる。 The field data is collected every predetermined time, for example, every minute, and abnormal values are removed by the abnormal data removing unit 111. The determination of the abnormal value can be performed, for example, by setting an effective range for each field data.
ＤＯ目標値入力部１２０は、オペレータからＤＯ目標値の設定を受け付ける。曝気風量制御システム１００は、設定されたＤＯ目標値とＤＯ測定値との偏差が０となるように曝気ブロワ５４０の曝気風量を設定する。曝気ブロワ５４０の曝気風量を設定は、所定期間毎に基準曝気風量を算出し、それよりも短い期間毎に基準曝気風量を補正することにより行なう。 The DO target value input unit 120 receives the setting of the DO target value from the operator. The aeration air volume control system 100 sets the aeration air volume of the aeration blower 540 so that the deviation between the set DO target value and the DO measurement value becomes zero. The setting of the aeration air volume of the aeration blower 540 is performed by calculating the reference aeration air volume for each predetermined period and correcting the reference aeration air volume for each shorter period.
基準曝気風量の算出は、基準風量算出部１３０が、種々のフィールドデータの実績値に基づいてＤＯ測定値を推定するための多変量統計モデルを構築することにより行なう。これにより、ＤＯに影響を与える種々の要因を考慮した基準曝気風量を算出することができる。また、基準風量の補正は、風量補正部１４０が、ＤＯ目標値とＤＯ測定値との偏差に基づくＰＩＤ演算をすることにより行なう。 The reference aeration volume calculation unit 130 calculates the reference aeration volume by constructing a multivariate statistical model for estimating the DO measurement value based on the actual values of various field data. Thereby, the reference | standard aeration airflow which considered the various factors which influence DO can be calculated. The air volume correction unit 140 performs the PID calculation based on the deviation between the DO target value and the DO measurement value.
本実施形態では、基準曝気風量の算出は１時間毎に行ない、基準曝気風量の補正は毎秒行なうようにしている。すなわち、多変量統計モデルを構築して統計に基づいた概略的な基準曝気風量を算出し、種々の外乱に対するフィードフォワード制御を行ない、細かい時間ピッチでフィードバック制御による基準曝気風量の補正を行なうことにより、変動の激しいＤＯ測定値のＤＯ目標値への追従性を高め、安定した制御が可能となっている。 In the present embodiment, the calculation of the reference aeration air volume is performed every hour, and the correction of the reference aeration air volume is performed every second. That is, by constructing a multivariate statistical model, calculating a rough reference aeration flow based on statistics, performing feedforward control for various disturbances, and correcting the reference aeration flow by feedback control at a fine time pitch In addition, it is possible to improve the followability of the DO measurement value having a large fluctuation to the DO target value, and to perform stable control.
この結果、従来過曝気とせざるを得なかったＤＯ目標値を引き下げることができ、曝気ブロワ３４０の動作電力を削減することができるため、省エネルギーが促進される。なお、ＤＯセンサ６１０は、反応タンク５２０の下流側末端に取り付けられているため、ＤＯセンサ６１０で測定される値は、生物処理が終わった後のＤＯである。このＤＯは余剰分と見なせるため、ＤＯ目標値を引き下げることによる悪影響は生じないものと考えられる。 As a result, it is possible to reduce the DO target value that had to be overexposed in the past, and to reduce the operating power of the aeration blower 340, thereby promoting energy saving. Since the DO sensor 610 is attached to the downstream end of the reaction tank 520, the value measured by the DO sensor 610 is the DO after the biological treatment is finished. Since this DO can be regarded as a surplus, it is considered that there is no adverse effect caused by lowering the DO target value.
基準風量算出部１３０は、モデル構築部１３１、風量逆算部１３２、標準化処理部１３３、データベース（ＤＢ）１３４を備えている。モデル構築部１３１は、フィールドデータ入力部１１０が収集したフィールドデータを標準化してＤＢ１３４に逐次格納する。 The reference air volume calculation unit 130 includes a model construction unit 131, an air volume reverse calculation unit 132, a standardization processing unit 133, and a database (DB) 134. The model construction unit 131 standardizes the field data collected by the field data input unit 110 and sequentially stores them in the DB 134.
この際に、必要に応じて平均計算、差分計算、乗算計算等や、反応タンクＳＶＩ（Sludge Volume Index：汚泥容積指標）、反応タンクＤＯ変化量、流入水ＳＳ変化量、ＳＳ負荷量に相当する流入汚水流量×流入水ＳＳ等の算出を行なう。これらの演算により得られる値もフィールドデータとして扱うものとする。この結果、ＤＢ１３４には、ＤＯ測定値、曝気風量、汚水流入量等の測定値と、反応タンクＤＯ変化量等の演算値とが測定時間に対応付けられて格納されることになる。ただし、標準化や各種演算等は、ＤＢ１３４からフィールドデータを読み出すときに行なうようにしてもよい。 At this time, it corresponds to an average calculation, a difference calculation, a multiplication calculation, etc., a reaction tank SVI (Sludge Volume Index), a reaction tank DO change amount, an influent water SS change amount, and an SS load amount as necessary. Inflow sewage flow rate × inflow water SS is calculated. Values obtained by these operations are also handled as field data. As a result, the DB 134 stores measurement values such as DO measurement values, aeration air volume, and sewage inflow volume, and calculated values such as reaction tank DO change amounts in association with measurement times. However, standardization and various calculations may be performed when the field data is read from the DB 134.
そして、ＤＢ１３４に格納されたフィールドデータの実績値に基づいて、ＤＯ測定値を推定するための多変量統計モデルを構築する。このモデルをＤＯ推定モデルと称する。ＤＯ推定モデルは、ＤＯ測定値を、曝気風量、その他測定値等を変数として近似的に表わした式であり、本実施形態では１時間毎に構築する。 And based on the actual value of the field data stored in DB134, the multivariate statistical model for estimating DO measurement value is built. This model is referred to as a DO estimation model. The DO estimation model is an expression that approximately represents the DO measurement value using the aeration air volume, other measurement values, and the like as variables, and is constructed every hour in the present embodiment.
風量逆算部１３２は、構築されたＤＯ推定モデルのＤＯ測定値にＤＯ目標値を代入して、ＤＯ目標値に対応する曝気風量を逆算する処理を行なう。この結果得られた曝気風量が基準曝気風量となる。すなわち、基準曝気風量は、種々の要因を考慮して統計的に推定される適正な曝気風量である。 The air volume reverse calculation unit 132 substitutes the DO target value into the DO measurement value of the constructed DO estimation model, and performs a process of calculating back the aeration air volume corresponding to the DO target value. The aeration air volume obtained as a result becomes the reference aeration air volume. That is, the reference aeration air volume is an appropriate aeration air volume that is statistically estimated in consideration of various factors.
モデル構築部１３１は、上述のように標準化されたフィールドデータを用いてＤＯ推定モデルを構築する。また、風量逆算部１３２は、算出された基準曝気風量を標準化前の形式に戻す。標準化処理部１３３は、データの標準化、逆標準化を行なうブロックである。データの標準化、逆標準化は「標準化後データ＝（標準化前データ−平均値）／標準偏差」に従って行なうことができる。 The model construction unit 131 constructs a DO estimation model using the field data standardized as described above. The air volume reverse calculation unit 132 returns the calculated reference aeration air volume to the format before standardization. The standardization processing unit 133 is a block that performs standardization and destandardization of data. Data standardization and destandardization can be performed according to “data after standardization = (data before standardization−average value) / standard deviation”.
風量補正部１４０は、ＰＩＤ補正処理部１４１、加算部１４２を備えている。ＰＩＤ補正処理部１４１は、ＤＯ目標値とＤＯ測定値との偏差に基づいてＰＩＤ演算を行なって基準曝気風量に対する補正量を算出する。図２は、ＰＩＤ補正処理部１４１の詳細な構成を示すブロック図である。 The air volume correction unit 140 includes a PID correction processing unit 141 and an addition unit 142. The PID correction processing unit 141 performs a PID calculation based on the deviation between the DO target value and the DO measurement value, and calculates a correction amount for the reference aeration air amount. FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the PID correction processing unit 141.
本図に示すように、ＰＩＤ補正処理部１４１は、減算部４１、絶対値算出部４２、乗算部４３、Ｐ動作部４４、ＰＩＤ動作部４５、大小比較部４６、セレクタ４７、風量換算部４８を備えている。 As shown in the figure, the PID correction processing unit 141 includes a subtraction unit 41, an absolute value calculation unit 42, a multiplication unit 43, a P operation unit 44, a PID operation unit 45, a magnitude comparison unit 46, a selector 47, and an air volume conversion unit 48. It has.
減算部４１は、ＤＯ目標値とＤＯ測定値との偏差を算出する。絶対値算出部４２は、ＤＯ目標値とＤＯ測定値との偏差の絶対値を算出する。乗算部４３は、偏差を大きく評価し、ＤＯ目標値への追従性を高めるために偏差と偏差の絶対値とを乗算する。 The subtraction unit 41 calculates a deviation between the DO target value and the DO measurement value. The absolute value calculator 42 calculates the absolute value of the deviation between the DO target value and the DO measurement value. The multiplication unit 43 greatly evaluates the deviation, and multiplies the deviation and the absolute value of the deviation in order to improve followability to the DO target value.
Ｐ動作部４４は、偏差と偏差の絶対値との積に比例した値を出力する比例動作を行なう。ＰＩＤ動作部４５は、偏差と偏差の絶対値との積に比例した値を出力する比例動作と、偏差と偏差の絶対値との積の積分に比例する値を出力する積分動作と、偏差と偏差の絶対値との積の微分に比例した値を出力する微分動作とを行ない、それぞれの値の和を出力する。 The P operation unit 44 performs a proportional operation for outputting a value proportional to the product of the deviation and the absolute value of the deviation. The PID operation unit 45 outputs a proportional operation that outputs a value proportional to the product of the deviation and the absolute value of the deviation, an integration operation that outputs a value proportional to the integral of the product of the deviation and the absolute value of the deviation, A differential operation is performed to output a value proportional to the product differential with the absolute value of the deviation, and the sum of the respective values is output.
大小比較部４６は、偏差の絶対値と設定閾値との大小を比較して、比較結果をセレクタ４７に出力する。セレクタ４７は、偏差の絶対値が設定閾値より小さい場合は、補正値を小さくするために、Ｐ動作部４４の動作結果を出力し、偏差の絶対値が設定閾値より大きい場合は、補正値を大きくするために、ＰＩＤ動作部４５の動作結果を出力する。 The magnitude comparison unit 46 compares the absolute value of the deviation with the set threshold value and outputs the comparison result to the selector 47. When the absolute value of the deviation is smaller than the set threshold value, the selector 47 outputs the operation result of the P operation unit 44 in order to decrease the correction value. When the absolute value of the deviation is larger than the set threshold value, the selector 47 sets the correction value. In order to enlarge, the operation result of the PID operation unit 45 is output.
風量換算部４８は、あらかじめ定めた換算式に従って、セレクタ４７の出力を風量に換算して曝気風量補正値として出力する。風量への換算は、例えば、セレクタ４７が出力するＰ動作部４４あるいはＰＩＤ動作部４５の動作結果が、制御量を０〜１００％で表わすものであれば、補正最大幅として風量±αを設定しておき、０〜１００％の制御量を風量−α〜＋αに比例換算することで行なうことができる。すなわち、制御量が０％であれば、曝気風量補正値は−αとなり、制御量が５０％であれば、曝気風量補正値は０となり、制御量が１００％であれば、曝気風量補正値はαとなる。 The air volume conversion unit 48 converts the output of the selector 47 into an air volume according to a predetermined conversion formula and outputs it as an aeration air volume correction value. For example, if the operation result of the P operation unit 44 or the PID operation unit 45 output from the selector 47 represents the control amount in 0 to 100%, the air amount ± α is set as the maximum correction width. In addition, the control amount of 0 to 100% can be performed by proportionally converting the amount of air to the air volume -α to + α. That is, if the control amount is 0%, the aeration air amount correction value is -α. If the control amount is 50%, the aeration air amount correction value is 0. If the control amount is 100%, the aeration air amount correction value. Becomes α.
図１の説明に戻って、風量補正部１４０の加算部１４２は、基準風量算出部１３０が出力する基準曝気風量とＰＩＤ補正処理部１４１が出力する曝気風量補正値とを加算して、補正済曝気風量を出力する。 Returning to the description of FIG. 1, the addition unit 142 of the air volume correction unit 140 adds the reference aeration air volume output from the reference air volume calculation unit 130 and the aeration air volume correction value output from the PID correction processing unit 141 to correct the air volume correction unit 140. Outputs aeration volume.
曝気風量設定部１５０は、風量補正部１４０が出力する補正済曝気風量に基づいて曝気風量設定値を生成し、分散制御システム４００に出力する。曝気風量設定値を生成する際に、曝気風量設定部１５０は、必要に応じて台数切替保護処理、変化率制御処理、出力制限処理を行なう。このため、曝気風量設定部１５０は、台数切替保護処理部１５１、変化率制御部１５２、出力リミッタ部１５３を備えている。 The aeration air volume setting unit 150 generates an aeration air volume setting value based on the corrected aeration air volume output by the air volume correction unit 140 and outputs the generated aeration air volume setting value to the distribution control system 400. When generating the aeration air volume setting value, the aeration air volume setting unit 150 performs a number switching protection process, a change rate control process, and an output restriction process as necessary. Therefore, the aeration air volume setting unit 150 includes a number switching protection processing unit 151, a change rate control unit 152, and an output limiter unit 153.
台数切替保護処理部１５１は、曝気ブロワ５４０が複数台で運用されている場合に、曝気風量設定値の変動により稼働台数が頻繁に増減するのを防ぐ処理を行なう。台数切替保護処理部１５１の詳細な動作内容について後述する。 The number switching protection processing unit 151 performs processing to prevent the number of operating units from frequently increasing or decreasing due to a change in the aeration air volume setting value when a plurality of aeration blowers 540 are operated. Detailed operation contents of the number switching protection processing unit 151 will be described later.
変化率制御部１５２は、曝気風量設定値と現在の曝気風量との偏差が大きい場合に、制御機能を安定化させるために、徐々に曝気風量設定値を変化させる処理を行なう。出力リミッタ部１５３は、曝気風量設定値が下水処理場５００で定められている最小曝気風量設定値を下回らないように調整を行なう。 When the deviation between the aeration air volume setting value and the current aeration air volume is large, the change rate control unit 152 performs a process of gradually changing the aeration air volume setting value in order to stabilize the control function. The output limiter unit 153 performs adjustment so that the aeration air volume setting value does not fall below the minimum aeration air volume setting value determined in the sewage treatment plant 500.
次に、曝気風量制御システム１００の動作について図３のフローチャートを参照して説明する。なお、本フローチャートでは示していないが、曝気風量制御システム１００は、例えば、１分毎に分散制御システム４００から流入汚水量等のフィールドデータを入力し、異常データを除去した後、平均計算、差分計算等の必要な演算や指標化等を行ない、さらに標準化してＤＢ１３４に格納する。 Next, the operation of the aeration air volume control system 100 will be described with reference to the flowchart of FIG. Although not shown in this flowchart, the aeration air volume control system 100 inputs, for example, field data such as the amount of inflow sewage from the distributed control system 400 every minute and removes abnormal data, and then performs an average calculation and a difference. Necessary operations such as calculation and indexing are performed, and further standardized and stored in the DB 134.
曝気風量制御システム１００は、１時間毎のモデル構築タイミングになると（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、モデル構築部１３１がＤＯ推定モデル構築処理を行ない（Ｓ１０２）、風量逆算部１３２が基準曝気風量を算出する（Ｓ１０３）。ここで、ＤＯ推定モデル構築処理の詳細な手順について図４のフローチャートを参照して説明する。 In the aeration air volume control system 100, when the model construction timing comes every hour (S101: Yes), the model construction part 131 performs DO estimation model construction processing (S102), and the air quantity back calculation part 132 calculates the reference aeration air quantity ( S103). Here, the detailed procedure of DO estimation model construction processing will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、ＤＢ１３４から、処理範囲データを読み込む（Ｓ１０２１）。本実施形態において、処理範囲データは、１週間（１６８時間）を単位としたＮ週間分のデータとする。１週間を単位としたのは、下水処理が人間の生活サイクルに強く影響を受け、また生活サイクルは曜日に依存すると考えられるからである。 First, processing range data is read from the DB 134 (S1021). In the present embodiment, the processing range data is data for N weeks in units of one week (168 hours). The reason for setting one week as a unit is that sewage treatment is strongly influenced by the human life cycle, and the life cycle is considered to depend on the day of the week.
この結果、本実施形態では、図５に示すように、Ｎ週間分のフィールドデータに基づくＤＯ推定モデルが１時間毎に構築され、基準曝気風量が算出されることになる。このとき、ＤＯ推定モデルの構築に使用されるＮ週間分のフィールドデータは、１時間毎にシフトしていく。もちろん、ＤＯ推定モデル構築タイミングや処理範囲データは、対象プラント等に応じて適宜設定することができる。 As a result, in this embodiment, as shown in FIG. 5, a DO estimation model based on N weeks of field data is constructed every hour, and the reference aeration air volume is calculated. At this time, the field data for N weeks used for the construction of the DO estimation model is shifted every hour. Of course, the DO estimation model construction timing and the processing range data can be appropriately set according to the target plant and the like.
そして、読み込んだＮ週間分のフィールドデータに基づいて、ＤＯ推定モデルを作成する（Ｓ１０２２）。ＤＯ推定モデルは、重回帰、主成分回帰等の公知の手法を用いて構築することができ、例えば、以下のような線形式で推定ＤＯを表わすものとする。
推定ＤＯ＝Ｋ０＋Ｋ１×曝気風量＋Ｋ２×汚水流入量＋Ｋ３×反応タンク水温＋…＋Ｋｎ×フィールドデータ（Ｎ）
ここで、Ｋ０〜ＫＮは、時間に依存しない定数であり、各フィールドデータの重み係数に相当する。なお、フィールドデータによっては、遅れ時間を持ってＤＯに影響を与えるものがある。このようなフィールドデータについては、あらかじめ設定した時間前のデータを用いてＤＯ推定モデルを作成するようにしてもよい。
Then, a DO estimation model is created based on the read field data for N weeks (S1022). The DO estimation model can be constructed using a known method such as multiple regression or principal component regression. For example, the DO estimation model represents the estimated DO in the following linear format.
Estimated DO = K0 + K1 × aeration volume + K2 × sewage inflow + K3 × reaction tank water temperature + ... + Kn × field data (N)
Here, K0 to KN are constants that do not depend on time, and correspond to weighting factors of each field data. Some field data affects the DO with a delay time. For such field data, a DO estimation model may be created using data set in advance of the time.
また、曝気風量以外に変数として用いるフィールドデータは、上述の流入汚水量、反応タンク水温、流入水伝導率、流入水ＳＳ、反応タンクＭＬＳＳ、降雨量、返送汚泥濃度、反応タンクＳＶＩ、反応タンクＤＯ変化量、流入水ＳＳ変化量、流入汚水流量×流入水ＳＳ等とすることができる。もちろんこれらの一部を用いるようにしてもよいし、他のフィールドデータを用いるようにしてもよい。 In addition to the aeration air volume, the field data used as variables are the inflow sewage amount, reaction tank water temperature, inflow water conductivity, inflow water SS, reaction tank MLSS, rainfall, return sludge concentration, reaction tank SVI, reaction tank DO. The change amount, the inflow water SS change amount, the inflow sewage flow rate × the inflow water SS, and the like can be set. Of course, some of these may be used, or other field data may be used.
ＤＯ推定モデルを構築すると、実際のＤＯ測定値と、ＤＯ目標値推定モデルから得られるＤＯ推定値とを出力して表示する（Ｓ１０２３）。オペレータは、ＤＯ測定値とＤＯ推定値とを比較することによりＤＯ推定モデルの妥当性を評価することができる。 When the DO estimation model is constructed, the actual DO measurement value and the DO estimation value obtained from the DO target value estimation model are output and displayed (S1023). The operator can evaluate the validity of the DO estimation model by comparing the DO measurement value and the DO estimation value.
図３のフローチャートの説明に戻って、構築したＤＯ推定モデルの推定ＤＯにＤＯ目標値を代入して、ＤＯ目標値に対応する曝気風量を逆算し、基準曝気風量とする（Ｓ１０３）。すなわち、ＤＯ推定モデルを変形した以下の式から基準曝気風量を算出する。なお、汚水流入量、反応タンク水温等のフィールドデータは、その時点のデータを用いるものとするが、ＤＯ推定モデル構築時と同様に、フィールドデータによっては、所定時間前のデータを用いるものとする。
基準曝気風量＝（ＤＯ目標値−Ｋ０−Ｋ２×汚水流入量−Ｋ３×反応タンク水温−…−Ｋｎ×フィールドデータ（Ｎ））／Ｋ１
ＤＯ推定モデルの構築が１時間毎であるのに対し、以降の補正値演算（Ｓ１０４）〜曝気風量設定値出力（Ｓ１１０）は、ＤＯ目標値への追従性を高め、安定した制御を行なうために、１秒毎に繰り返す。
Returning to the description of the flowchart of FIG. 3, the DO target value is substituted into the estimated DO of the constructed DO estimation model, and the aeration air volume corresponding to the DO target value is calculated backward to obtain the reference aeration air volume (S103). That is, the reference aeration air volume is calculated from the following formula obtained by modifying the DO estimation model. The field data such as the amount of sewage inflow and the reaction tank water temperature shall use the data at that time. However, as with the DO estimation model construction, the data before a predetermined time shall be used depending on the field data. .
Reference aeration air volume = (DO target value−K0−K2 × sewage inflow−K3 × reaction tank water temperature−... −Kn × field data (N)) / K1
While the DO estimation model is constructed every hour, the subsequent correction value calculation (S104) to aeration air volume setting value output (S110) improve followability to the DO target value and perform stable control. Repeat every 1 second.
図６を参照してＰＩＤ補正処理部１４１が行なう補正値演算処理（Ｓ１０４）について説明する。まず、最新のＤＯ測定値を取得する（Ｓ１０４１）。そして、ＤＯ測定値とＤＯ目標値との偏差を演算する（Ｓ１０４２）。 The correction value calculation process (S104) performed by the PID correction processing unit 141 will be described with reference to FIG. First, the latest DO measurement value is acquired (S1041). Then, the deviation between the DO measurement value and the DO target value is calculated (S1042).
偏差の絶対値が設定された閾値よりも小さい場合（Ｓ１０４３：Ｙｅｓ）は、補正量を小さくするためにＰ動作を行ない（Ｓ１０４４）、偏差の絶対値が設定された閾値以上の場合（Ｓ１０４３：Ｎｏ）は、補正量を大きくするためにＰＩＤ動作を行なう（Ｓ１０４５）。Ｐ動作、ＰＩＤ動作とも、偏差と偏差の絶対値との積を用いることで、偏差が大きい場合でもＤＯ目標値への追従性を向上させている。 When the absolute value of the deviation is smaller than the set threshold value (S1043: Yes), the P operation is performed to reduce the correction amount (S1044). When the absolute value of the deviation is equal to or larger than the set threshold value (S1043: No) performs a PID operation in order to increase the correction amount (S1045). By using the product of the deviation and the absolute value of the deviation in both the P operation and the PID operation, the followability to the DO target value is improved even when the deviation is large.
そして、Ｐ動作あるいはＰＩＤ動作の動作結果である制御量を曝気風量に換算し、曝気風量補正値とする（Ｓ１０４６）。制御量の曝気風量への換算は、上述のように、補正量の上下限値を定めておき、制御量と対応させることで行なうことができる。 Then, the control amount, which is the operation result of the P operation or the PID operation, is converted into the aeration air amount and set as the aeration air amount correction value (S1046). As described above, the control amount can be converted into the aeration air amount by determining the upper and lower limit values of the correction amount and corresponding to the control amount.
図３のフローチャートの説明に戻って、加算部１４２が、算出された曝気風量補正値と基準曝気風量とを加算して、補正済曝気風量とする（Ｓ１０５）。補正済曝気風量を分散制御システム４００に設定するようにしてもよいが、本実施形態では、曝気風量設定部１５０が、必要に応じて補正済曝気風量の修正を行なう。 Returning to the description of the flowchart of FIG. 3, the adding unit 142 adds the calculated aeration air amount correction value and the reference aeration air amount to obtain a corrected aeration air amount (S105). Although the corrected aeration air volume may be set in the distributed control system 400, in this embodiment, the aeration air volume setting unit 150 corrects the corrected aeration air volume as necessary.
曝気ブロワ５４０の台数切替保護を行なう場合（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）は、台数切替保護処理部１５１が、台数切替保護処理を行なう（Ｓ１０７）。図７、図８を参照して、台数切替保護処理について説明する。 When the number switching protection of the aeration blower 540 is performed (S106: Yes), the number switching protection processing unit 151 performs the number switching protection processing (S107). The number switching protection processing will be described with reference to FIGS.
まず、曝気ブロワ５４０の現在の稼働台数を取得する（Ｓ１０７１）。現在の稼働台数は、台数切替保護処理部１５１内部で管理してもよいし、分散制御システム４００から取得するようにしてもよい。 First, the current operating number of aeration blowers 540 is acquired (S1071). The current operating number may be managed inside the number switching protection processing unit 151 or may be acquired from the distributed control system 400.
ところで、一般に、分散制御システム４００では、曝気ブロワ５４０の稼働台数が頻繁に変化することを防ぐために、図８（ａ）に示すようなヒステリシス特性で曝気ブロワ５４０の稼働台数を制御している。なお、本図は、稼働台数がＮ台のとき、曝気風量設定値がＱ２以上になると稼働台数をＮ＋１台に増やし、稼働台数がＮ＋１台のとき、曝気風量設定値がＱ１以下になると稼働台数をＮ台に減らすことを意味している。ここで、Ｑ１＜Ｑ２とすることで、稼働台数がＮ台とＮ＋１台とで頻繁に切り替わることを防いでいる。 Incidentally, in general, in the distributed control system 400, in order to prevent frequent changes in the number of operating aeration blowers 540, the number of operating aeration blowers 540 is controlled with hysteresis characteristics as shown in FIG. This figure shows that when the number of operating units is N, the number of operating units is increased to N + 1 when the aeration air volume setting value is Q2 or more, and when the number of operating units is N + 1 units, the number of operating units is Is reduced to N units. Here, by setting Q1 <Q2, the number of operating units is prevented from frequently switching between N and N + 1 units.
台数切替保護処理部１５１は、算出された補正済曝気風量によって、曝気ブロワ５４０の稼働台数が変化するかどうかを判定する（Ｓ１０７２）。すなわち、稼働台数がＮ台のとき、補正済曝気風量がＱ２以上であるか、稼働台数がＮ＋１台のとき、補正済曝気風量がＱ１以下であるかを判定する。 The number switching protection processing unit 151 determines whether or not the number of operating aeration blowers 540 changes according to the calculated corrected aeration air volume (S1072). That is, when the number of operating units is N, it is determined whether the corrected aeration air volume is Q2 or more, or when the number of operating units is N + 1, it is determined whether the corrected aeration air volume is Q1 or less.
この結果、算出された補正済曝気風量によって、曝気ブロワ５４０の稼働台数が変化しない場合（Ｓ１０７２：Ｎｏ）は、補正済曝気風量の修正は行なわない。 As a result, when the number of operating aeration blowers 540 does not change due to the calculated corrected aeration air volume (S1072: No), the corrected aeration air volume is not corrected.
一方、曝気ブロワ５４０の稼働台数が変化する場合（Ｓ１０７２：Ｙｅｓ）は、その状態が所定の基準時間継続しているどうかを判定する（Ｓ１０７３）。基準時間は、任意に設定することができる。 On the other hand, when the number of operating aeration blowers 540 changes (S1072: Yes), it is determined whether or not the state continues for a predetermined reference time (S1073). The reference time can be set arbitrarily.
算出された補正済曝気風量が曝気ブロワ５４０の稼働台数を変化させるような状態が基準時間継続している場合（Ｓ１０７３：Ｙｅｓ）は、補正済曝気風量の修正は行なわない。この結果、曝気ブロワ５４０の稼働台数が変化することになる。すなわち、稼働台数の変更が必要な状態が基準時間継続した場合に稼働台数を変更することにより、稼働台数が頻繁に切り替わることを防ぐようにしている。 When the calculated corrected aeration air volume changes the operating number of the aeration blowers 540 for the reference time (S1073: Yes), the corrected aeration air volume is not corrected. As a result, the number of operating aeration blowers 540 changes. That is, when the number of operating units needs to be changed continues for a reference time, the number of operating units is prevented from switching frequently by changing the number of operating units.
補正済曝気風量が曝気ブロワ５４０の稼働台数を変化させるような状態が基準時間継続していない場合（Ｓ１０７３：Ｎｏ）は、ＤＯ目標値とＤＯ測定値とが所定の基準値以上乖離しているかどうかを判定する（Ｓ１０７４）。基準値は、任意に設定することができる。 If the state in which the corrected aeration air volume changes the number of operating aeration blowers 540 does not continue for the reference time (S1073: No), is the DO target value and the DO measurement value different from each other by a predetermined reference value or more? It is determined whether or not (S1074). The reference value can be set arbitrarily.
ＤＯ目標値とＤＯ測定値とが所定の基準値以上乖離している場合（Ｓ１０７４：Ｙｅｓ）は、補正済曝気風量の修正は行なわない。この結果、曝気ブロワ５４０の稼働台数が変化することになる。すなわち、稼働台数の変更が必要な状態が基準時間継続していない場合でも、稼働台数を変更することにより、ＤＯ測定値がＤＯ目標値に追従するようにしている。 When the DO target value and the DO measurement value are different from each other by a predetermined reference value (S1074: Yes), the corrected aeration air volume is not corrected. As a result, the number of operating aeration blowers 540 changes. That is, even when the state where the number of operating units needs to be changed does not continue for the reference time, the DO measurement value follows the DO target value by changing the number of operating units.
ＤＯ目標値とＤＯ測定値とが所定の基準値以上乖離していない場合（Ｓ１０７４：Ｎｏ）は、補正済曝気風量を台数非変化値に修正する（Ｓ１０７５）。 When the DO target value and the DO measurement value are not different from each other by a predetermined reference value (S1074: No), the corrected aeration air volume is corrected to the number-invariant value (S1075).
例えば、図８（ｂ）に示すように、稼働台数がＮ台のとき、補正済曝気風量がＱ２以上のＱ３の場合に、補正済曝気風量をＱ２−ｑ２に修正する。これにより、稼働打数がＮ＋１台に増加することを防ぐことができる。また、稼働台数がＮ＋１台のとき、補正済曝気風量がＱ１以下のＱ０の場合に、補正済曝気風量をＱ１＋ｑ１に修正する。これにより、稼働打数がＮ台に減少することを防ぐことができる。ｑ１、ｑ２は、任意に定めることができ、設定値によって曝気風量の可動範囲を調整することができる。 For example, as shown in FIG. 8B, when the number of operating units is N and the corrected aeration air volume is Q3 equal to or greater than Q2, the corrected aeration air volume is corrected to Q2-q2. Thereby, it is possible to prevent the number of hits from increasing to N + 1. Further, when the number of operating units is N + 1 and the corrected aeration air volume is Q0 equal to or less than Q1, the corrected aeration air volume is corrected to Q1 + q1. Thereby, it can prevent that the number of operation hits reduces to N units. q1 and q2 can be arbitrarily determined, and the movable range of the aeration air volume can be adjusted by the set value.
なお、省エネルギーの観点からは、なるべく少ない台数で曝気ブロワ５４０を動作させることが望ましい。このため、図８（ｃ）に示すように、曝気ブロワ５４０の稼働台数が増加する補正済曝気風量のみを対象に修正を行なうようにしてもよい。 From the viewpoint of energy saving, it is desirable to operate the aeration blower 540 with as few units as possible. For this reason, as shown in FIG.8 (c), you may make it correct only about the correction | amendment aeration air volume which the operation | use number of aeration blowers 540 increases.
図３のフローチャートの説明に戻って、変化率制御（Ｓ１０８）では、変化率制御部１５２が、曝気風量設定値と現在の曝気風量との偏差が大きい場合に、制御機能を安定化させるために、徐々に曝気風量設定値を変化させる処理を行なう。変化率制御を行なう偏差の閾値、徐々に曝気風量設定値を変化させる割合等は任意に定めることができる。 Returning to the description of the flowchart of FIG. 3, in the change rate control (S108), the change rate control unit 152 stabilizes the control function when the deviation between the aeration air volume setting value and the current aeration air volume is large. Then, a process of gradually changing the aeration air volume setting value is performed. The deviation threshold value for performing the change rate control, the rate of gradually changing the aeration air volume setting value, and the like can be arbitrarily determined.
出力リミッタ（Ｓ１０９）では、出力リミッタ部１５３が、曝気風量設定値が下水処理場５００で定められている最小曝気風量設定値未満の場合に、曝気風量設定値を最小曝気風量設定値に修正する。これにより、曝気風量設定値が最小曝気風量設定値を下回らないように調整する。 In the output limiter (S109), the output limiter unit 153 corrects the aeration air volume setting value to the minimum aeration air volume setting value when the aeration air volume setting value is less than the minimum aeration air volume setting value determined in the sewage treatment plant 500. . Thus, the aeration air volume setting value is adjusted so as not to fall below the minimum aeration air volume setting value.
そして、以上の処理によって得られた曝気風量設定値を分散制御システム４００に出力する（Ｓ１１０）。これにより、曝気風量設定値が１秒毎に分散制御システム４００に出力されることになる。 Then, the aeration air volume setting value obtained by the above processing is output to the dispersion control system 400 (S110). Thereby, the aeration air volume setting value is output to the distributed control system 400 every second.
以上説明したように、本実施形態の曝気風量制御システム１００によれば、種々の要因を変数としたＤＯ推定モデルを構築して基準曝気風量を逆算し、細かい時間ピッチで基準曝気風量の補正を行なうことにより、変動の激しいＤＯ測定値のＤＯ目標値への追従性を高め、安定した制御が可能となっている。この結果、ＤＯ目標値を引き下げることができ、曝気ブロワ３４０の動作電力を削減することができるため、省エネルギーが促進される。 As described above, according to the aeration air volume control system 100 of the present embodiment, a DO estimation model with various factors as variables is constructed, the reference aeration air volume is calculated backward, and the reference aeration air volume is corrected at a fine time pitch. By doing so, it is possible to improve the followability of the DO measurement value having a large fluctuation to the DO target value, and to perform stable control. As a result, the DO target value can be lowered, and the operating power of the aeration blower 340 can be reduced, which promotes energy saving.
４１…減算部、４２…絶対値算出部、４３…乗算部、４４…Ｐ動作部、４５…ＰＩＤ動作部、４６…大小比較部、４７…セレクタ、４８…風量換算部、１００…曝気風量制御システム、１１０…フィールドデータ入力部、１１１…異常データ除去部、１２０…目標値入力部、１３０…基準風量算出部、１３１…モデル構築部、１３２…風量逆算部、１３３…標準化処理部、１３４…ＤＢ、１４０…風量補正部、１４１…ＰＩＤ補正処理部、１４２…加算部、１５０…曝気風量設定部、１５１…台数切替保護処理部、１５２…変化率制御部、１５３…出力リミッタ部、３４０…曝気ブロワ、４００…分散制御システム、５００…下水処理場、５１０…最初沈殿池、５２０…反応タンク、５３０…最終沈殿池、５４０…曝気ブロワ、６００…各種フィールド機器、６１０…ＤＯセンサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 41 ... Subtraction part, 42 ... Absolute value calculation part, 43 ... Multiplication part, 44 ... P operation part, 45 ... PID operation part, 46 ... Size comparison part, 47 ... Selector, 48 ... Air volume conversion part, 100 ... Aeration air volume control System 110 110 Field data input unit 111 Abnormal data removal unit 120 Target value input unit 130 Reference air volume calculation unit 131 Model building unit 132 Air flow back calculation unit 133 Standardization processing unit 134 DB: 140... Air volume correction unit, 141... PID correction processing unit, 142... Addition unit, 150 .. Aeration air volume setting unit, 151 .. Number of units switching protection processing unit, 152 ... Change rate control unit, 153 ... Output limiter unit, 340. Aeration blower, 400 ... dispersion control system, 500 ... sewage treatment plant, 510 ... first sedimentation tank, 520 ... reaction tank, 530 ... final sedimentation tank, 540 ... aeration blower, 600 ... various Field equipment, 610 ... DO sensor
Claims (4)
第１の周期で、前記主要素の測定値、前記制御対象装置の動作量、前記複数の要因に関連する１以上の外乱要素の各実績値に基づいて、前記主要素の値を前記制御対象装置の動作量および前記外乱要素を変数として近似的に表わした推定モデルを構築し、この推定モデルにおける前記主要素の測定値の値に目標値を代入することにより、前記主要素の目標値に対応する前記制御対象装置の動作量を逆算して基準動作量を算定する基準動作量算出部と、
前記第１の周期よりも短い第２の周期で、前記主要素の測定値と目標値との偏差を小さくするための補正量を算出し、この補正値に基づき前記基準動作量を補正して補正済動作量を算定する補正部と、
前記補正済動作量に基づいて生成した動作量設定値を、前記第２の周期で出力する動作量設定部と、
を備え、
前記補正部は、前記主要素の測定値と目標値との偏差とこの偏差の絶対値の積の大きさに応じて、Ｐ動作による補正量算出とＰＩＤ動作による補正量算出とを選択的に行なう
ことを特徴とするプロセス制御量設定装置。 A process control amount setting device that sets an operation amount of a control target device that affects measurement values of main elements that change due to a plurality of factors,
In the first period, based on the measured value of the main element, the operation amount of the control target device, and the actual values of one or more disturbance elements related to the plurality of factors, the value of the main element is set to the control target. By constructing an estimation model that approximately represents the operation amount of the apparatus and the disturbance element as variables, and substituting the target value into the measured value of the main element in the estimation model, the target value of the main element is obtained. A reference operation amount calculation unit that calculates a reference operation amount by back-calculating the operation amount of the corresponding control target device;
A correction amount for reducing a deviation between the measured value of the main element and the target value is calculated in a second cycle shorter than the first cycle, and the reference motion amount is corrected based on the correction value. A correction unit for calculating the corrected operation amount;
An operation amount setting unit that outputs an operation amount setting value generated based on the corrected operation amount in the second period;
Equipped with a,
The correction unit selectively performs correction amount calculation by the P operation and correction amount calculation by the PID operation according to the product of the deviation between the measured value of the main element and the target value and the absolute value of the deviation. A process control amount setting device characterized by performing .
前記制御対象装置の動作量は、曝気ブロワの曝気風量であり、
前記外乱要素は、流入汚水量、反応タンク水温のいずれかを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロセス制御量設定装置。 The main element is DO (Dissolved Oxygen) in a reaction tank in a sewage treatment plant process,
The operation amount of the device to be controlled is an aeration air amount of an aeration blower,
The process control amount setting device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the disturbance element includes any one of an inflow sewage amount and a reaction tank water temperature.
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