JPH04114610U - 流量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ステップ状に設定値の変更が行われるような場
合でも、任意の複数の設定値に対して、一様な負荷追従
が得られ、短時間で安定した目標流量に制御できるよう
にする。 【構成】ステップ状に変更される設定値信号を出力する
設定値信号出力手段と、流量信号（ＰＶ）と設定値信号
出力手段からの設定値（ＳＶ）とを入力し、制御出力
（ＭＶ）をスイッチ手段を介して前記電動弁に出力する
調節計と、流量信号（ＰＶ）と設定値信号出力手段から
の設定値（ＳＶ）とを入力し、両者の偏差を求めその偏
差と所定の値とを比較する比較手段と、電動弁の開度を
所定の速度で開く（または閉じる）信号を出力する操作
信号出力手段とで構成される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば電動弁を操作端として流量を制御する流量制御装置に関し、 さらに詳しくは、流量の設定値としてステップ状に徐々に増大するような信号が 与えられるような流量制御ループにおいて、ステップ状に設定値の変更が行われ る時、これらの各設定値に対して一様な流量負荷追従が得られる流量制御装置に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

図３は、通常の流量制御に用いられるＰＩＤ調節計による、立ち上がり時の制 御特性を示す図である。スタート信号で例えば上位の計算機から流量設定値ＳＶ が与えられたとき、ＰＩＤ調節計によって制御される流量値ＰＶは、実線に示す ように徐々に設定値に向かって立ち上がり、定常値に達するまでに時間がかかる という不具合がある。この不具合をなくすために、コントロールゲインを上げれ ば、立ち上がり特性が改善されるが、定常制御での安定性が悪くなる。

【０００３】 一方、操作端へ出力される出力値（ＭＶ）を出力上限値または出力下限値に振 り切らせるバッチスイッチ機能を有する調節計があるが、これを、設定値がバッ チ毎に異なる上にバッチ途中の工程で設定値変更を行う必要のあるプロセスに適 用する場合、初期のバルブ開度値が、固定値とはならず、設定値を変更するたび にパラメータの変更を行う必要がある。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

このように、従来からあるＰＩＤ調節計やバッチスイッチ機能付きの調節計で は、ステップ状に設定値の変更が行われるような流量プロセスにおいて、短時間 で安定した目標流量への制御を行うことが困難であった。

【０００５】 本考案は、この様な点に鑑みてなされたもので、定常状態での最適なパラメー タを変更することなく、ステップ状に設定値の変更が行われるような場合でも、 任意の複数の設定値に対して、一様な負荷追従が得られ、短時間で安定した目標 流量に制御できる流量制御装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この様な課題を解決する本考案は、 ステップ状に設定値変更が行われ、操作端として電動弁を用いる流量制御装置 であって、 ステップ状に変更される設定値信号を出力する設定値信号出力手段と、 流量信号（ＰＶ）と設定値信号出力手段からの設定値（ＳＶ）とを入力し、制 御出力（ＭＶ）がスイッチ手段を介して前記電動弁に出力される調節計と、 流量信号（ＰＶ）と設定値信号出力手段からの設定値（ＳＶ）とを入力し、両 者の偏差を求めその偏差と所定の値とを比較する比較手段と、 電動弁の開度を所定の速度で開く（または閉じる）信号を出力する操作信号出 力手段とを備え、 比較手段は、偏差が所定値以上大きいときは、操作信号出力手段からの操作信 号を電動弁に出力するように、偏差が所定値以下になったときは、調節計からの 制御出力を電動弁に出力するようにスイッチ手段を駆動するように構成される。

【０００７】

【作用】

比較手段は、流量信号（ＰＶ）と設定値信号出力手段からの設定値（ＳＶ）と を比較していて、設定値が変更されて偏差が規定値以上に大きいときは、調節計 による閉ループ制御を中断し、規定の速度で電動弁を開くまたは閉じる開ループ による制御とし、偏差が規定値以下になると閉ループ制御を再開する。

【０００８】 これにより、定常状態における制御性を損なうことなく、ステップ状の設定値 変更に対するプロセス値追従性を改善する。

【０００９】

【実施例】 以下、図面を用いて本考案の実施例を詳細に説明する。

【００１０】 図１は、本考案の一実施例を示す構成ブロック図である。図において、１は流 体（例えばガスのような気体を含む）が流れる管路、２はこの管路１に設置され 流れる流体の流量を調節する電動弁である。３はステップ状に変更される設定値 信号（この例では、設定値信号としてＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３，ＳＶ４（ＳＶ４ は０％を出力する場合を示している）を出力する設定値信号出力手段で、上位の 計算機等から与えられる設定値変更指令信号Ｄｉ１〜Ｄｉ４によって変更される ようになっている。４は流量信号ＰＶと設定値信号出力手段３からの設定値ＳＶ とを入力し、制御出力ＭＶｃがスイッチ手段５を介して操作端である電磁弁２に 出力される調節計で、例えばＰＩＤ演算を行う調節計が用いられている。

【００１１】 ６は流量信号ＰＶと設定値信号出力手段３からの設定値ＳＶとを入力し、両者 の偏差を求めその偏差と所定の値とを比較する比較手段である。この比較手段６ は、ここでは、流量信号ＰＶと設定値信号出力手段３からの設定値ＳＶとを比較 する第１の比較回路６１と、流量信号ＰＶと設定値ＳＶとの偏差を求め、その偏 差に対して絶対値演算を行う演算回路６２と、演算回路６２からの演算結果に対 して、所定のパラメータα１，α２とをそれぞれ比較する第２，第３の比較回路 ６３，６４で構成されている。

【００１２】 ７は電動弁２の開度を所定の速度で開く（または閉じる）信号、すなわち０％ ，１００％開度にするに必要な信号を選択して出力する操作信号出力手段である 。７１，７２は操作信号出力手段７からの操作信号と、電動弁２に出力されてい る信号ＭＶとを入力し、変化率リミットをかける変化率リミット回路である。ス イッチ手段５において、５１は調節計４からの出力と、０％出力とを選択するス イッチ、５２は第２の比較回路６３からの信号により、２つの変化率リミット回 路７１，７２のいずれかの信号を選択するスイッチ、５３は第３の比較回路６４ からの信号により、調節計４からの信号または、操作信号出力手段７からの信号 のいずれかを選択するスイッチである。

【００１３】 このように構成した装置の動作を説明すれば、以下の通りである。定常状態で は、最適なパラメータが設定されたＰＩＤ調節計４による流量制御が行われる。

【００１４】 設定値の変更は、設定値信号出力手段３に、選択信号Ｄｉ１〜Ｄｉ４を与え、 ここで、設定値ＳＶ１〜ＳＶ４のいずれかが選択される。選択信号Ｄｉ４が与え られると、設定値ＳＶ４＝０％となり、また、調節計４は手動調節状態におかれ て、ＭＶ＝０％が出力される。

【００１５】 このような設定値変更時には、比較手段６は、流量信号ＰＶと設定値信号出力 手段３からの設定値ＳＶとを入力し、ＰＶ−ＳＶの偏差に応じて、以下のような 〜の処理を行うように各スイッチ手段を駆動する。

【００１６】 （ＰＶ−ＳＶ）の絶対値が、パラメータα１より大きい場合、 ＭＶ値を一定勾配（ΔＭＶ１）にて、増減する。

【００１７】 （ＰＶ−ＳＶ）の絶対値が、パラメータα２とパラメータα１の間にある 場合、 ＭＶ値を、ΔＭＶ１より比較的緩やかな勾配ΔＭＶ２にて、増減する。

【００１８】 （ＰＶ−ＳＶ）の絶対値が、パラメータα２より小さい場合、 通常のＰＩＤ制御演算を行う。

【００１９】 すなわち、第１の比較回路６１は、偏差の極性により増加信号か、減少信号か （信号の増減方向）を判定し、それに応じて操作信号を増加の場合、ポジション １（１００％）、減少の場合、ポジション２（０％）に切り替える。第２の比較 回路６３および第３の比較回路６４は、それぞれ（ＰＶ−ＳＶ）の絶対値とパラ メータα１，α２との比較を行う。そして、第２の比較手段６３は、前記の場 合は、スイッチ５２をポジション２に、の場合は、ポジション１にそれぞれ接 続する。また、第３の比較回路６４は、の（ＰＶ−ＳＶ）の絶対値が、パラメ ータα２より小さい場合、スイッチ５３をポジション１側に接続し、通常のＰＩ Ｄ制御演算による閉ループ制御を行わせ、（ＰＶ−ＳＶ）の絶対値が、パラメー タα２より大きくなると、スイッチ５３をポジション２に接続して、操作信号出 力手段７からの信号による開ループ制御に切り替える。

【００２０】 図２は、以上の動作において、設定値ＳＶがＳＶｏからＳＶｉにステップ状に 変化した場合を想定した場合を示すタイムチャートである。

【００２１】 前記したの処理は、ｔｏ＜ｔ＜ｔ１の区間で行われるもので、この区間では ＭＶ値を一定勾配ΔＭＶ１にて、増減する。の処理は、ｔ１＜ｔ＜ｔ２の区間 で行われるもので、この区間では、ΔＭＶ１より比較的緩やかな一定勾配ΔＭＶ ２でＭＶ値を増減している。の処理は、ｔ＞ｔ２の区間において実施され、こ の区間では、定常状態の最適なパラメータを持つＰＩＤ制御が行われる。

【００２２】

【考案の効果】

以上、詳細に説明したように、定常制御状態における最適パラメータでは、設 定値変更などの過度状態においては、常に最良の追従性が得られないが、本考案 によれば、定常状態での最適なパラメータを変更することなく設定値変更などの 過度状態における負荷追従性を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。

【図２】設定値ＳＶがＳＶｏからＳＶｉにステップ状に
変化した場合を想定した場合を示すタイムチャートであ
る。

【図３】通常の流量制御に用いられるＰＩＤ調節計によ
る、立ち上がり時の制御特性を示す図である。

【符号の説明】

１ 管路 ２ 電動弁 ３ 設定値信号出力手段 ４ 調節計 ５ スイッチ手段 ６ 比較手段 ７ 操作信号出力手段 ７１，７２ 変化率リミット回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステップ状に設定値変更が行われ、操作
   端として電動弁を用いる流量制御装置であって、ステッ
   プ状に変更される設定値信号を出力する設定値信号出力
   手段と、流量信号（ＰＶ）と設定値信号出力手段からの
   設定値（ＳＶ）とを入力し、制御出力（ＭＶ）をスイッ
   チ手段を介して前記電動弁に出力する調節計と、流量信
   号（ＰＶ）と設定値信号出力手段からの設定値（ＳＶ）
   とを入力し、両者の偏差を求めその偏差と所定の値とを
   比較する比較手段と、電動弁の開度を所定の速度で開く
   （または閉じる）信号を出力する操作信号出力手段とを
   備え、前記比較手段は、偏差が所定値以上大きいとき
   は、操作信号出力手段からの操作信号を電動弁に出力す
   るように、偏差が所定値以下になったときは、調節計か
   らの制御出力を電動弁に出力するようにスイッチ手段を
   駆動することを特徴とする流量制御装置。