JPH0962368A - プロセス流量の制御方法 - Google Patents

プロセス流量の制御方法

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JPH0962368A
JPH0962368A JP21604595A JP21604595A JPH0962368A JP H0962368 A JPH0962368 A JP H0962368A JP 21604595 A JP21604595 A JP 21604595A JP 21604595 A JP21604595 A JP 21604595A JP H0962368 A JPH0962368 A JP H0962368A
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JP
Japan
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process flow
flow rate
flow
rate
control
Prior art date
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JP21604595A
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English (en)
Inventor
Toshihiko Ito
俊彦 伊藤
Seiji Shiraishi
省二 白石
Shoichiro Shibuya
昭一郎 渋谷
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 概略予想される速度で増加又は減少する独立
プロセス流の流量との流量比率を一定に維持する従属プ
ロセス流のプロセス流量の制御方法であって、独立プロ
セス流の流量と従属プロセス流の流量の比率を極めて高
精度下に維持し得るプロセス流量の制御方法を提供す
る。 【解決手段】 下記(A)及び(B)を有するディジタ
ル制御システムを用いるプロセス流量の制御方法。 (A):従属プロセス流の流量を、予め設定された速度
で増加又は減少するようにフィードフォワード制御を行
う手段 (B):独立プロセス流の流量から比率計算された値を
設定値とする従属プロセス流の流量のフィードバックP
ID制御において、直前偏差に定数を乗じた値を今回設
定値に加算する手段

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プロセス流量の制
御方法に関するものである。更に詳しくは、本発明は、
概略予想される速度で増加又は減少する独立プロセス流
の流量との流量比率を一定に維持する従属プロセス流の
プロセス流量の制御方法であって、独立プロセス流の流
量と従属プロセス流の流量の比率を極めて高精度下に維
持し得るプロセス流量の制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】たとえば、二種以上の反応原料を用いる
化学プロセスなどのように、概略予想される速度で流量
が増加又は減少する独立プロセス流及び該独立プロセス
流の流量と連動して流量を変化させる従属プロセス流を
含む系であって、従属プロセス流の流量と独立プロセス
流の流量との比率を一定に維持しつつ従属プロセス流の
流量を変化させる場合がある。かかる場合、従来は、独
立プロセス流の流量に一定比率を乗じた流量を従属プロ
セス流の設定値とするディジタル方式のフィードバック
PID制御による比率制御が行われていた。しかしなが
ら、従来の方法では、フィードバックPID制御の残留
偏差によって精度よく流量を制御できない。フィードバ
ックPID制御は、設定値とプロセス値の偏差からPI
D演算を行い出力値を計算して、出力値により調節弁開
度を増減させてプロセス値を調節する。独立プロセス流
の流量が予め決められた速度に近い概略予想される速度
で増加又は減少するとき、従属プロセス流の流量を一定
比率に制御する場合、従属プロセス流の流量設定値も独
立プロセス流の流量の変化速度の一定比率で同様に変化
することとなる。このとき従属プロセス流の流量制御の
偏差は、流量設定値が変化するのであるから常に発生す
ることとなり、流量設定値にプロセス値を一致させるこ
とができない。設定値が一定速度で変化するときに生ず
る偏差を速度偏差と称することにすると、フィードバッ
クPID制御により、この速度偏差をなくするには制御
出力が過剰になるような制御過剰状態にしなければなら
ないが、このような制御過剰状態では制御が不安定にな
り利用できない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】かかる状況の下、本発
明が解決しようとする課題は、概略予想される速度で増
加又は減少する独立プロセス流の流量との流量比率を一
定に維持する従属プロセス流のプロセス流量の制御方法
であって、独立プロセス流の流量と従属プロセス流の流
量の比率を極めて高精度下に維持し得るプロセス流量の
制御方法を提供する点に存するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、概
略予想される速度で増加又は減少する独立プロセス流の
流量との流量比率を一定に維持する従属プロセス流の流
量の制御方法であって、下記(A)及び(B)を有する
ディジタル制御システムを用いるプロセス流量の制御方
法に係るものである。 (A):従属プロセス流の流量を、予め設定された速度
で増加又は減少するようにフィードフォワード制御を行
う手段 (B):独立プロセス流の流量から比率計算された値を
設定値とする従属プロセス流の流量のフィードバックP
ID制御において、直前偏差に定数を乗じた値を今回設
定値に加算する手段
【0005】
【発明の実施の形態】本発明は、概略予想される速度で
増加又は減少する独立プロセス流の流量との流量比率を
一定に維持する従属プロセス流の流量の制御方法であ
る。かかる制御を要する系としては、プロセス流が反応
器又は調合槽に流入するプロセス流である系をあげるこ
っとができ、たとえば二種以上の反応原料を用いる化学
プロセスをあげることができる。更に具体例としては、
食塩水の電気分解により得られる塩素ガスとエチレンか
ら1,2−ジクロロエタンを得る系をあげることができ
る。ここで、食塩水の電気分解により得られる塩素ガス
の発生量は、電気分解の負荷に依存し、電気分解の負荷
は電力事情等により変動するのである。すなわち、この
系においては、反応器又は調合槽が塩素化反応器であ
り、独立プロセス流が塩素ガスの流れであり、従属プロ
セス流がエチレンガスの流れとなる。
【0006】本発明における概略予想される速度とは、
予め決められた速度に対し概略追従して変化する速度を
表す。具体例としては、前述の塩素化反応器への塩素ガ
スの供給量の変化速度をあげることができる。食塩水の
電気分解により発生する塩素ガスは、電気分解の電流に
より決まり、電流を予め決められた速度で変化させれば
発生塩素ガスも予め決められた速度に従って変化する。
発生塩素ガスは乾燥、圧縮して電気分解槽の圧力で制御
されて塩素化反応器へ供給される。塩素化反応器へ供給
される該塩素ガスの流量変化は、乾燥機の容量によるバ
ッファー効果や、該圧力制御による制御誤差、無駄時間
や遅れ時間により、予め決められた速度で変化する電流
に対して概略予想される速度の流量となるのである。
【0007】本発明における独立プロセス流とは、概略
予想される速度で増加又は減少する流れであり、予め決
められた低流量点と高流量点の二点間を、予め決められ
た一定速度に概略追従する速度で増加又は減少する流量
の流れを表し、比率制御の独立変数となる。低流量点は
高流量点の90%以下であり、予め決められた速度とは
ディジタルコントローラーにおいて、後述の制御周期毎
における流量信号の変化量が、ディジタル入力信号の分
解能以上であればよい。従属プロセス流流量コントロー
ラーのフィードフォワード信号は、予め決められた速度
から求められるのであり、該フィードフォワード信号は
分解能以上であればよい。望ましくは分解能〜1%であ
り、塩素化反応器の例では変化する流量が0.1〜1
0.0%毎分以内である。
【0008】本発明における従属プロセス流とは独立プ
ロセス流の流量から比率制御される流れであり複数でも
よい。比率制御の方法は、独立プロセス流のプロセス流
量値に比率設定値を乗じた流量を従属プロセス流の流量
のフィードバックPID制御設定値としてカスケード制
御することにより行う。
【0009】本発明に用いるディジタル制御システム
は、分散型ディジタルコントロールシステム(DCS)
又は同様の制御アルゴリズムを有しているディジタルコ
ントローラーである。一般にプロセス値や操作値を読み
込みアラーム発令等を行うスキャン周期と、読み込んだ
プロセス値や操作値からPID制御演算等を行い出力を
発する制御周期がある。
【0010】本発明の制御方法は、従属プロセス流の流
量を、予め設定された速度で増加又は減少するようにフ
ィードフォワード制御を行う手段を有する必要がある。
該フィードフォワード制御は、独立プロセス流の流量を
予め決められた速度で増加又は減少するに際して用いら
れる変化速度設定値を利用して、制御周期一回の出力変
更毎の従属プロセス流の調節弁開度に変換して弁特性補
償の直前で加算することにより行われる。該フィードフ
ォワード制御は、フィードバック制御と違い従属プロセ
ス流の流量制御の設定値やプロセス値と関係なく作動す
るため、独立プロセス流に対して従属プロセス流の流量
比率の追従をよくするために有効である。
【0011】本発明における直前偏差とは、前回設定値
と今回プロセス値の差を表わし、前回設定値により制御
調節された結果の偏差であり、今回制御周期の制御直前
の偏差である。
【0012】本発明の制御方法は、独立プロセス流の流
量から比率計算された値を設定値とする従属プロセス流
の流量のフィードバックPID制御において、直前偏差
に定数を乗じた値を今回設定値に加算する手段を有する
必要がある。本発明において直前偏差に定数を乗じた値
を今回設定値に加算することは前回制御周期における制
御動作の結果として生じた直前偏差に定数を乗じて重み
をつけて、比率設定器から従属プロセス流の流量制御へ
カスケードされる今回制御周期の設定値に加算すること
により、今回制御周期の偏差を大きくしてPID制御演
算による出力を大きくして速度偏差をなくす方向に制御
を行うことである。各制御周期毎においてこの設定値に
加算を行った制御を行い、直前偏差がゼロになれば比率
設定器からのカスケードによる設定値のみとなる。偏差
がゼロであるからプロセス値と設定値が同じであり、独
立プロセス流と従属プロセス流の流量比率が比率設定値
と同じとなり、精度のよい流量比率を制御する方法とな
る。
【0013】本発明において、従属プロセス流の流量調
節を非線型特性を有する調節弁で行う場合は、従属プロ
セス流の流量調節弁の弁特性補償をする手段を設けるべ
きである。ここで、流量調節弁の弁特性補償とは、PI
D演算等の計算後に調節弁へ出力する直前に調節弁特性
に合わせた弁開度に換算する補償計算であり、ループゲ
インの変化を少なくすることが要求される場合に用いら
れるのは公知である。調節弁特性とは、調節弁前後の差
圧を一定としたときの流量を表すCv値と調節弁開度と
の関係を表す特性であり、リニアー特性やイコールパー
センテージ特性等が一般的に用いられている。なお、調
節弁がリニアー特性の場合は弁特性補償を行う必要がな
い。
【0014】本発明の実施態様例を次にあげる。
【0015】塩素化反応器に独立プロセス流として塩素
ガスが、従属プロセス流としてエチレンが流入する設備
において塩素ガスを増加させる。塩素ガスは食塩水を電
気分解槽で電気分解して発生させ乾燥後、圧縮して該塩
素化反応器へ供給する。塩素ガスの流量増加は電気分解
槽へ通電する電流を低電流側から2.4倍の高電流側へ
34分間一定速度で増加させ発生塩素ガスを増加させ
る。塩素ガスは電気分解槽の圧力で制御されて該塩素化
反応器へ供給する。エチレンガスはエチレン製造設備か
ら配管で供給する。塩素ガス流量計のプロセス値は温度
圧力純度補正された後、比率設定器により1.0倍され
て、エチレン流量計へカスケードされ設定値とする。エ
チレンの流量コントローラー前回設定値と今回プロセス
値の直前偏差を1.0倍して今回設定値へ加算する。フ
ィードフォワード制御は電気分解槽の電流変化率から発
生塩素変化率を求め、ディジタル制御システムの制御周
期1秒当たりの変化量に換算し、エチレン流量調節弁が
リニアー特性弁のときの弁開度増分に換算して、エチレ
ン流量コントローラーのPID制御演算出力に加算す
る。エチレン調節弁の弁特性がリニアー特性以外の場合
は弁特性補償を行う。これらの制御は電気分解槽の電流
を増加開始させる信号により開始され、増加完了の信号
で停止される。
【0016】
【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明により、
概略予想される速度で増加又は減少する独立プロセス流
の流量との流量比率を一定に維持する従属プロセス流の
プロセス流量の制御方法であって、独立プロセス流の流
量と従属プロセス流の流量の比率を極めて高精度下に維
持し得るプロセス流量の制御方法を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好ましい制御システムの具体例を表す
ブロック図である。
【図2】本発明の好ましい制御システムの具体例を表す
フロー図(図3へ続く)である。
【図3】本発明の好ましい制御システムの具体例を表す
フロー図(図2の続き)である。
【図4】本発明の実施態様の制御システムを示すブロッ
ク図である。
【符号の説明】
1 反応器又は調合槽 2 独立プロセス流 3 従属プロセス流 4 独立プロセス流の流量計 5 従属プロセス流の流量計 6 従属プロセス流の流量調節弁 7 独立プロセス流の流量のプロセス信号 8 比率設定器 9 比率設定器カスケード出力信号(独立プロセス流流
量プロセス値に比率を乗じた値で従属プロセス流流量設
定値) 10 従属プロセス流流量プロセス信号 11 従属プロセス流流量コントローラー前回設定値信号 12 従属プロセス流流量コントローラーの直前偏差定数
倍計算ブロック 13 従属プロセス流流量コントローラーの直前偏差定数
倍信号 14 比率設定器カスケード出力に従属プロセス流流量コ
ントローラー直前偏差の加算ブロック 15 従属プロセス流流量コントローラー設定信号 16 従属プロセス流流量コントローラーPID演算ブロ
ック 17 PID演算出力信号 18 フィードフォワード設定ブロック 19 フィードフォワード設定信号 20 フィードフォワード加算ブロック 21 PID演算出力とフィードフォワード出力の加算出
力信号 22 弁特性補償ブロック 23 出力信号 24 食塩水の電気分解槽 25 電気分解槽圧力コントローラー 26 乾燥機 27 圧縮機 28 塩素ガス圧力調節弁 29 電流 30 電流調節器 31 電流定速度設定器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 概略予想される速度で増加又は減少する
    独立プロセス流の流量との流量比率を一定に維持する従
    属プロセス流の流量の制御方法であって、下記(A)及
    び(B)を有するディジタル制御システムを用いるプロ
    セス流量の制御方法。 (A):従属プロセス流の流量を、予め設定された速度
    で増加又は減少するようにフィードフォワード制御を行
    う手段 (B):独立プロセス流の流量から比率計算された値を
    設定値とする従属プロセス流の流量のフィードバックP
    ID制御において、直前偏差に定数を乗じた値を今回設
    定値に加算する手段
  2. 【請求項2】 従属プロセス流の流量調節を非線型特性
    を有する調節弁で行うにあたり、請求項1記載の(A)
    及び(B)並びに下記(C)を有する請求項1記載のプ
    ロセス流量の制御方法。 (C):従属プロセス流の流量調節弁の弁特性補償をす
    る手段
  3. 【請求項3】 プロセス流が、反応器又は調合槽に流入
    するプロセス流である請求項1又は請求項2記載のプロ
    セス流量の制御方法。
  4. 【請求項4】 反応器又は調合槽がエチレンの塩素化反
    応器であり、独立プロセス流が塩素ガスの流れであり、
    かつ従属プロセス流がエチレンガスの流れである請求項
    3記載のプロセス流量の制御方法。
JP21604595A 1995-08-24 1995-08-24 プロセス流量の制御方法 Pending JPH0962368A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014162746A (ja) * 2013-02-25 2014-09-08 Ube Ind Ltd 炭酸ジアルキル及びシュウ酸ジアルキルの製造方法、並びに製造装置
KR20150044934A (ko) * 2012-08-21 2015-04-27 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 향상된 가스 유량 제어를 위한 방법들 및 장치
CN113862728A (zh) * 2021-09-30 2021-12-31 佛山仙湖实验室 Pem纯水电解制氢的压力控制方法、***、设备及介质

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