JPH02139490A - プロフィル制御装置 - 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】 〈産業」−の利用分野〉 本発明は、坪量プロフィル制御の制御性の改善に関する
ものである。

〈従来技術〉 第５図により抄紙プロセスの概要を説明する。

原料パルプＰは種２１．種ロ弁２を経て白水サイロ３か
らのリターン原料と合流してポンプ４によりヘッドボッ
クス５に供給される。ヘッドボックス内の原料は、スラ
イスリップ６の間隙よりワイヤーパート８上にシート状
に吐出され、プレスパト９で搾水され、ドライパート１
０で蒸気により加熱乾燥された後、カレンダー１１を経
てり一ル１２に巻き収られて製品となる。７はスライス
リップのギャップを操作するための複数（例えば６０本
）のスライスボルトである。

１３は製品を紙幅方向にスキャンして紙の坪量（１ｍ２
の重さ）と水分率を測定するＢ／Ｍ計であり、この測定
値に基づいて紙の絶乾埋置プロフィルが紙の横幅方向を
複数点、例えば３６０点に分割して計算される。

計算で求められた各点の絶乾秤皿プロフィル測定値Ｐ■
と設定ｒｔｉＳ■の差はプロフィル制御装置１４で制御
演算され、操作出力ＭＶにより測定点に対応するスライ
スボルト７を操作してリッグ開度を調節し、製品の絶乾
坪量プロフィルが設定絶乾坪量プロフィルに一致するよ
うなフィードバック制御が行われる。

１５は制御装置１４と通信するマンマシンインターフェ
イスであり、プロフィルの表示機能ご有する。

第６図は、紙１６の上流ｆｌ！ＩＩのスライスボルトと
下流側のａ！す定点の対応関係を示すもので、例えば６
０本のスライスボルト７．７２・・・７６ｏに対し３６
０点の測定点ＰＶ１　、ＰＶ２・・・Ｐ　Ｖ　３６０が
対応する。

スライスボルト７１の操作端に対応する測定値は、６個
の測定値ｐｖ、ｐｖ　　・・・Ｐ　Ｖ　６の平均値「）
Ｖｌか用いられ、この測定値とプロフィルの設定値の１
ｆＪ差を制御演算した操作出力でスライスボルト７１が
操作される。他のスライスボルトの操作も同様である。

第６図の例では複数個の測定点を機械的に特定のスライ
スボルトに対応させ、複数の測定点の平均値を演算する
６０点グロフィル法であるが、第７図はスライス対応プ
ロフィル法による、ｉ番目スライスに含まれる測定点の
範凹を決定する一般的な手法を示すものであり、ｉ番目
スライスに対応するａ１１１定点ＰＶｉを先ず統計的手
法（例えば特卯昭６１−２３２１８１号で開示）等によ
り決定しておき、このスライスを中心に両側に対称的に
３点の測定点を含むように決定する。従って】本のスラ
イスボルトに含まれる測定点の個数は、２ｎ　＋１であ
り、かならず奇数となる。

第８図は、この様な構成によるプロフィル制御の結果の
一例を示すもので、（Ａ　）はスライスボルト７．７２
・・・７６ｏの位置とプロフィル設定値Ｓ■、測定値ｆ
）　Ｖを結んだプロフィルＰ　Ｉ”の関係を示し、（Ｆ
３）は各スライスボルトへの操作出力ＭＶ１．ＭＶ２・
・・Ｍ　Ｖ　ｅｏの操作量を示している。

紙は毎分４００〜１０００１程のスピードで流れている
か、センサーであるＢ／Ｍ計は紙幅方向に毎分５〜１０
ｎのスピードであるために、ＪＩＪ定データに対して流
れ方向（時系列）にスムージング処理（フィルタリング
）を実行している。

紙を作り始めるときや紙の品種替えで運転条件が変わる
場合には、偏差が全体的に大きくなり、坪量プロフィル
が悪化する。従来はこのような時オペレータが手動で運
転し、２σ値（プロフィル偏差の標準偏差の２倍）があ
る程度小さくなったら自動制御に切換える運転を実行し
ていた。

従来の制御方式は、サンプルＰＩに基づく分配制御方式
を用いており、その概要を第９図の機能ブロック線図に
より説明する。

１７はプロフィル測定値の流れ方向のフィルタリング処
理機能、１８はスライス毎の１両差計算機能であり、フ
ィルタリング処理された測定値ＰＶと設定プロフィルＳ
Ｖの偏差を各測定点毎に求めこれら測定点毎の面差信号
を対応するスライス毎に処理してスライス毎の１荀差ｅ
を計算する。例えばスライスが４０本で測定点が３６０
点の場合は、各スライスに対応する測定点９点の平均で
偏差ｅを計算する。

１９は面差に対する非線形化処理機能であり、一定値以
上の偏差については偏差ゼロの処理を、一定値以上の偏
差についてはその大きさによりゲインを持たせる拡大処
理を実行し、制御面差Ｅを発信する。

２０は速度形ＰＩ演演算能能あり、制御面差Ｅに対して
比例、積分演算を実行し、速度形操作出力ΔＵを発信す
る。

２１は分配演算Ｒ能であり、スライスの干渉波形に基づ
いて隣接するスライスに対してΔＵに係数を乗算して分
配した操作出力ΔＵ′を発ｔ８する。

第１０図は１番目のスライスを特徴とする特許スライス
への干渉波形図であり、自己を中心に前後２スライスへ
の分配係数αｉ＋２〜αｉ−２は、干渉による各スライ
スの応答値ｂ１＋２〜ｂｉ−２に対して、 α　　＝ｂ、。２／Δ １＋２ ａ　、１＝　ｂ　、、　／Ａ α　　　＝ｂ、　　／Δ ｌχ・　＝ｂ１−１／Δ ｃｘｉ−２＝ｂｉ−２／ｌ″ ここで、Δ＝ｌ　ｂ１＋２　ｌ　＋ｌ　ｂ、。１１＋　
ｂモ１ｂ、　　＝ｌｂｉ−２ である。

このように計算される分配係数により、各スライスへの
操作出力ΔＬＪ　′は、 ΔＬＪ′＝α　　・ΔＵ　　十αｉ＋１　・ΔＬＺ＋１
＋＋２　　　　＋＋２ 十α、・ΔＬＪ　　＋α、　　・ΔＬＪ、。

＋α　　　・ΔＵ１−２ となる。

２２は出力チエツク機能であり、分配演算後の操作出力
に対してスライス間の開度リミット制限処理を実行して
プロセス即ちスライスボルトに出力する。

〈発明が解決しようとする課題〉 従来の制御方式は、上述した分配制御という一つのモー
ドによる制御であり、チューニングとしては、ハンチン
グせずオーバーシェードも少ない安定した制御か優先さ
れているために、次のような問題点がある。

（１）測定値処理の流れ方向フィルタリング処理のフィ
ルタ定数が一つであるために、流れ方向変動を十分に押
さえるような大きな定数となっており、プロフィルの変
化に対する応答が遅くなる。

（２）ＰＩ制御パラメータ、制御周期も１種類のため、
紙の作り始めや品種替えの後のプロフィル面差が大きい
場合は、収束に時間がかかる６それゆえに、オペレータ
のマニュアルによる調整が行われ、オペレータの負担が
大きい。

本発明はこの様な問題点を解消できる坪量プロフィル制
御方法の提供を目的とする。

く課題を解決するための手段〉 本発明方法の特徴の第１は、制御モードを、坪量プロフ
ィル不良のときの制御モード（以下過渡期モード）と坪
量プロフィルが目標範囲の制御モード（以下定常時モー
ド）の２モードと１７、過渡期モードの坪量プロフィル
？Ｊ＋＋＋定値に対するフィルタ定数を定常時モードに
比較して１に近付ける点にある。

特徴の第２は、過渡期モードと定常時モードにより制御
周期、比例ゲイン、積分ゲインを変更する点にある。

特徴の第３は、過渡期モードでは不感帯付きのサンプル
Ｐ　Ｉ制御とし、定常時モードでサンプルＰ■に基づく
分配制御方式による制御を実行する点にある。

特徴の第４は、過渡期モードから定常時モードへの切換
えは、坪量プロフィルの標準面差２σが目標値内に入っ
た場合に自動的に、又はオペレータの判断により手動に
より実行する点にある。

く作用〉 本発明によれば、制御モードは、坪量グロフイル不良ど
きの制御モード（過渡期モード）と坪量プロフィルが目
標範囲の制御モード（定常時モード）の２モードとされ
る。

過渡ｔａｎモードでは、坪量プロフィル測定値に対する
フィルタ定数を定常時モードに比較して１に近付ける値
に切換えられる。

過渡期モードと定常時モードにより制御周期比例ゲイン
、積分ゲインが切換え変更される。

過渡期モードでは不感帯付きのサンプルＰＩ制御か実行
され、定常時モードではサンプルＰＩに基づく分配制御
方式による制御が実行されるように制御方式か“切換え
られる。

過渡期モードから定常時モードへの切換えは、坪量プロ
フィルの標準面差２σが目標値内に入った場合に自動的
に、又はオペレータの判断により手動的に実行される。

〈実施例〉 実施例の機能構成説明に先立って本発明制御方法の特徴
を説明する。

（１）制御モードは１、坪量プロフィル不良ときの制御
モード（過渡期モード）と坪量プロフィルが目標範囲の
制御モード（定常時モード）の２モードとされ、過渡モ
ードでは定常モードに比べて以下の点を変更する。

■・・・坪量プロフィル測定値に対するフィルタ定数を
定常時モードに比軸して１に近付ける値に切換える。

即ち、定常時モードのフィルタ定数α、過度モードのフ
ィルタ定数α′とするとき、 Ｙ　−α′・Ｘ　モ（１−α′）・Ｙｎ−１ｎ の処理を実行する。ここで、０＄α≦α′、Ｘｏは測定
値、Ｙ　はフィルタリンク処理後の測定値である。

■・・・過渡期モードでは定常時モードに比べて制御周
期を早める。

第２図に示すように、定常モードでは（Ｂ）に示すよう
に、制御周期はＢ／Ｍ計の３スキヤンに１回であるが、
過度モードではこれを（Ａ）に示すように、１スキヤン
毎とし、ハンチングを防止する。

■・・・過渡期モードでは不感帯付きのサンプルＰ　Ｔ
制御が実行される。同時に比例ゲイン、積分ゲインも切
換え変更され、オーバーシュート気味でも収束の早い値
とする。即ち、サンプルＰ　Ｉ制御演算は、 ΔＵ＝Ｋ　　ｆ　（Ｅ　　−Ｅ　　　）十に、　−Ｅ、
　）Ｐ　　　　　　　ｎ　　　　　ｎｌ で実行される。ここで、Ｋ　は比例ゲイン、ＫＴは積分
ゲイン、Ｅ　は今回のの制御偏差、”ｎ−１は前回の制
御偏差である。

第３図は１間差の不感帯処理に関する説明図であり、入
力面差ｅ　に対して正負方向に不感帯トＩ、８を設け、 の処理を実行する。

尚、定常時モードでは第９図で説明したサンプルＰＩに
基づく分配制御方式による制御が実行されるように制御
方式が切換えられる。

（２）制御モードの切換え ■・・・過度モードへの切換えは、オペレータが切換え
たときのみとする。

■・・過度モードから定常モードへの切換えは、オペレ
ータか切換えた場合か、又は偏差の２σが［」標値以下
になったら自動的に切換えるようにする。

第１図は、この様な制御方法を適用した制御装置の機能
ブロック線図を過度モードの場合について示している。

第９図で説明した要素と同一要素については同一番号を
付してその説明は省略し、過度モード特有の要素に就い
ての説明を追加する。

流れ方向フィルタリング処理機能１７については上述の
ようにフィルタ定数が変更され、制御装置全体を規制す
る制御周期も変更される。

２４は第３図で説明しな偏差の不感帯処理機能であり、
従来の非線形化処理機能に代わる。

速度形ＰＩ演算機能２０は、サンプル値Ｐ　Ｉ制御モー
ドとされ、比例、積分ゲインも変更される。

従来制御演算出力に対して実行されていた分配処理は過
度モードでは実行されない。

第４図は、制御モード切換えに関する信号処理の手順を
示すフローチャー１−図であり、ステップ“■における
測定、ステップ■におけるスライス対応面万言１算及び
２σ計ユの実行の後、ステップ■で２σが１１標値と比
校され、目標値以下では定常制御モードとなる６ ２σが目標値以上の場合には、ステップ■でオペレータ
の過度モードｌ＼の切換え履歴がチエツクされ、切換え
ていなければそのまま定常モードの制御が実行され、切
換えていれば過度モードの制御が持続される。

以上説明した本発明装置の適用例は、抄紙プロセスにお
ける紙のプロフィル制御を目的とするものであるが、次
のような他の適用例、変形実施例が考えられる。

（１）紙厚のプロフィル制御、水分率のプロフィル制御
、フィルム厚みのプロフィル制御にも同様な手法で適用
することか可能である。

（２）過度モードの制御方式として定常モードと同様な
分配制御方式として、流れ方向フィルタ定数、制御周期
、不感帯、比例ゲイン、積分ゲインを変更する。

（３）自動モードへの切換え判定に２σのみでなく、プ
ロフィルの最大値−最少値（Ｒと呼ぶ）を併用し、 （２σ≦目標値）＊（Ｒ≦目標値） を切換えの条件としてもよい。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明制御方法によれば、（１）
過度モードにおける制御方式の切換えにより面差の２σ
の目揺値までの収束時間か急縮される。

（２）平衡状ｊｌとなってから従来の分配制御と定常時
のフィルタ定数、制御ゲインを使用するため、安定性と
猪束性の良さも今までどうり確保される。

（３）紙の作り始めや品種替え後においても、過度制御
モードにより自動制御状態で早くプロフィルＨＳＪ　Ｂ
されるため、オペレータの負担が大ｒｌに低減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を適用した制御装置過度モード構成
を示す機能ブロック線図、第２図は制御周期切換えに関
する説明図、第３図は偏差の不感帯処理に関する説明図
、第４図制御モード切換えに関する信号処理手１’Ｉｎ
を示すフローチャート図、第５図は抄紙機プロセスの説
明図、第６図は６０点プロフィル法によるスライスと測
定点の対応の説明図、第７図はスライス対応プロフィル
における特定スライスに対する測定点の対応の説明口、
第８図はスライスに対する操作量とプロフィルの関係を
示す特性図、第９図は従来の分配制御装置の機能ブロッ
ク線図、第１０図はスライスリップの干渉波形図説明し
１である。 １７・・・流れ方向フィルタリング処理機能、１８・・
・スライス毎の罰差値計算Ｒ能、２０・・・速度形ＰＩ
演算機能、２２・・・出力処理チエツク機能、２３・・
・プロセス、２４・・・面差の不感帯処理機能△ ■ ■

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御モードを、坪量プロフィル不良のときの制御
   モード（以下過渡期モード）と坪量プロフィルが目標範
   囲の制御モード（以下定常時モード）の２モードとし、
   過渡期モードの坪量プロフィル測定値に対するフィルタ
   定数を定常時モードに比較して１に近付けることを特徴
   とする坪量プロフィル制御方法。
2. （２）過渡期モードと定常時モードにより制御周期、比
   例ゲイン、積分ゲインを変更することを特徴とする特許
   請求の範囲（１）記載の坪量プロフィル制御方法。
3. （３）過渡期モードでは不感帯付きのサンプルＰＩ制御
   とし、定常時モードでサンプルＰＩに基づく分配制御方
   式による制御を実行することを特徴とする特許請求の範
   囲（１）記載の坪量プロフィル制御方法。
4. （４）過渡期モードから定常時モードへの切換えは、坪
   量プロフィルの標準偏差２σが目標値内に入った場合に
   自動的に、又はオペレータの判断により手動により実行
   することを特徴とする特許請求の範囲（１）記載の坪量
   プロフィル制御方法。