(57)【要約】      （修正有）【課題】制御対象の状態判定のための指標を算出するのに妥当ではないケースを排除することができる状態判定装置を提供する。【解決手段】状態判定装置は、加熱制御の過渡状態を発生させる操作量ＭＶの時系列データと過渡状態における制御対象の温度である制御量ＰＶの時系列データに基づいて、状態判定のための指標として、動的プロセスゲインＫｐとプロセス時定数Ｔｐとの比率Ｋｐ／Ｔｐを算出するゲイン時定数比率算出部１と、ゲイン時定数比率算出部１による比率の算出を停止すべきワークの識別情報を記憶するワーク登録部３と、加熱装置に投入されたワークの識別情報を、加熱装置を管理する上位のシステムから取得する識別情報取得部４と、識別情報取得部４によって取得された識別情報がワーク登録部３に記憶されている識別情報と一致する場合に、ゲイン時定数比率算出部１による比率の算出を停止させるゲイン時定数比率停止部５を備えている。【選択図】図２
2020077278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱装置において加熱制御の過渡状態を発生させる操作量の時系列データとこの過渡状態における制御対象の温度である制御量の時系列データとに基づいて、前記制御対象の状態判定のための指標として、前記制御対象の動的プロセスゲインとプロセス時定数との比率を算出するように構成されたゲイン時定数比率算出部と、
前記比率を記憶するように構成されたゲイン時定数比率記憶部と、
前記加熱装置に投入されることが予想されるワークのうち、前記ゲイン時定数比率算出部による比率の算出を停止すべきワークの識別情報を予め記憶するように構成されたワーク登録部と、
前記加熱装置に投入された処理対象のワークの識別情報を、前記加熱装置を管理する上位のシステムから取得するように構成された識別情報取得部と、
前記識別情報取得部によって取得されたワークの識別情報が前記ワーク登録部に記憶されている識別情報と一致する場合に、前記ゲイン時定数比率算出部による比率の算出を停止させるように構成されたゲイン時定数比率停止部とを備えることを特徴とする状態判定装置。
【請求項２】
加熱装置において加熱制御の過渡状態を発生させる操作量の時系列データとこの過渡状態における制御対象の温度である制御量の時系列データとに基づいて、前記制御対象の状態判定のための指標として、前記制御対象の動的プロセスゲインとプロセス時定数との比率を算出するように構成されたゲイン時定数比率算出部と、
前記比率を記憶するように構成されたゲイン時定数比率記憶部と、
前記加熱装置に投入されることが予想されるワークのうち、前記ゲイン時定数比率算出部による比率の算出を停止すべきワークの熱容量を予め記憶するように構成された熱容量登録部と、
前記加熱装置に投入された処理対象のワークの熱容量情報を、前記加熱装置を管理する上位のシステムから取得するように構成された熱容量情報取得部と、
前記熱容量情報取得部によって取得されたワークの熱容量の値が、前記熱容量登録部に記憶されているワークの熱容量と一致した場合、若しくは記憶されているワークの熱容量に近い場合に、前記ゲイン時定数比率算出部による比率の算出を停止させるように構成されたゲイン時定数比率停止部とを備えることを特徴とする状態判定装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の状態判定装置において、
前記ゲイン時定数比率算出部による比率の算出を停止すべきワークは、その熱容量が標準的な熱容量と異なるワークであることを特徴とする状態判定装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の状態判定装置において、
前記比率に基づいて前記制御対象の状態を判定するように構成された状態判定部をさらに備えることを特徴とする状態判定装置。
【請求項５】
加熱装置に投入された処理対象のワークの識別情報を、前記加熱装置を管理する上位のシステムから取得する第１のステップと、
前記加熱装置に投入されることが予想されるワークのうち、制御対象の状態判定のための指標の算出を停止すべきワークの識別情報を予め記憶するワーク登録部を参照して、前記第１のステップで取得したワークの識別情報と前記ワーク登録部に記憶されている識別情報とを比較する第２のステップと、
前記第１のステップで取得したワークの識別情報が前記ワーク登録部に記憶されている識別情報と一致しない場合に、前記加熱装置において加熱制御の過渡状態を発生させる操作量の時系列データとこの過渡状態における制御対象の温度である制御量の時系列データとに基づいて、前記制御対象の状態判定のための指標として、前記制御対象の動的プロセスゲインとプロセス時定数との比率を算出する第３のステップと、
前記比率を記憶する第４のステップとを含むことを特徴とする状態判定方法。
【請求項６】
加熱装置に投入された処理対象のワークの熱容量情報を、前記加熱装置を管理する上位のシステムから取得する第１のステップと、
前記加熱装置に投入されることが予想されるワークのうち、制御対象の状態判定のための指標の算出を停止すべきワークの熱容量を予め記憶する熱容量登録部を参照して、前記第１のステップで取得したワークの熱容量情報と前記熱容量登録部に記憶されているワークの熱容量とを比較する第２のステップと、
前記第１のステップで取得したワークの熱容量の値が、前記熱容量登録部に記憶されているワークの熱容量と一致せず、記憶されているワークの熱容量と隔たりがある場合に、前記加熱装置において加熱制御の過渡状態を発生させる操作量の時系列データとこの過渡状態における制御対象の温度である制御量の時系列データとに基づいて、前記制御対象の状態判定のための指標として、前記制御対象の動的プロセスゲインとプロセス時定数との比率を算出する第３のステップと、
前記比率を記憶する第４のステップとを含むことを特徴とする状態判定方法。
【請求項７】
請求項５または６記載の状態判定方法において、
前記制御対象の状態判定のための指標である比率の算出を停止すべきワークは、その熱容量が標準的な熱容量と異なるワークであることを特徴とする状態判定方法。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれか１項に記載の状態判定方法において、
前記比率に基づいて前記制御対象の状態を判定する第５のステップをさらに含むことを特徴とする状態判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置の制御対象の状態を判定する技術に係り、特に状態判定のための指標を算出するのに妥当ではないケースを排除することができる状態判定装置および状態判定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
温調計などの制御機器は、図９に示すような熱操作装置である加熱装置の温度制御に利用される。図９の加熱装置は、処理対象のワークを加熱する加熱処理炉１００と、電気ヒータ１０１と、加熱処理炉１００内の温度を計測する温度センサ１０２と、加熱処理炉１００内の温度を制御する温調計１０３と、電力調整器１０４と、電力供給回路１０５と、加熱装置全体を制御するＰＬＣ（Programmable Logic Controller）１０６とから構成される。温調計１０３は、温度センサ１０２が計測した温度（制御量ＰＶ）が温度設定値ＳＰと一致するように操作量ＭＶを算出する。電力調整器１０４は、操作量ＭＶに応じた電力を決定し、この決定した電力を電力供給回路１０５を通じて電気ヒータ１０１に供給する。
【０００３】
例えば図９に示したような温度制御系を主な適用対象として、制御の過渡状態を発生させる操作量の時系列データと過渡状態における制御量の時系列データとに基づいて、制御対象の動的プロセスゲインＫｐとプロセス時定数Ｔｐとの比率Ｋｐ／Ｔｐを算出し、この比率を判定指標として制御対象の状態を判定する方法が実用されている（特許文献１参照）。
【０００４】
例えば、図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）は１００℃から４００℃への、ＰＩＤ制御による昇温のシミュレーション結果を示しており、制御量ＰＶ（温度［℃］）と操作量ＭＶ［％］の時間変化を示している。図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）の各例のＰＩＤパラメータ（比例帯Ｐｂ、積分時間Ｔｉ、微分時間Ｔｄ）は以下のとおりである。
【０００５】
図１０（Ａ）の例では、比例帯Ｐｂを６０℃、積分時間Ｔｉを１００ｓｅｃ．、微分時間Ｔｄを１２ｓｅｃ．としている。上記の比率はＫｐ／Ｔｐ＝０．０２３２である。図１０（Ｂ）の例では、比例帯Ｐｂを１８０℃、積分時間Ｔｉを１００ｓｅｃ．、微分時間Ｔｄを１２ｓｅｃ．としている。比率はＫｐ／Ｔｐ＝０．０２３２である。図１０（Ｃ）の例では、比例帯Ｐｂを６０℃、積分時間Ｔｉを３０ｓｅｃ．、微分時間Ｔｄを１２ｓｅｃ．としている。比率はＫｐ／Ｔｐ＝０．０２３２である。図１０（Ｄ）の例では、比例帯Ｐｂを６０℃、積分時間Ｔｉを１００ｓｅｃ．、微分時間Ｔｄを１２ｓｅｃ．としている。比率はＫｐ／Ｔｐ＝０．０２０９である。
【０００６】
見かけ上は、図１０（Ａ）の例と比べて図１０（Ｂ），図１０（Ｃ）の例は異なる状態であり、図１０（Ａ）と図１０（Ｄ）が類似の状態のようになる。しかし、この見かけ上の違いはＰＩＤパラメータの違いによるものであり、制御対象の状態としては図１０（Ｄ）のみが他の例とは異なる。すなわち、比率Ｋｐ／Ｔｐを判定指標とすることによって、制御対象の状態を判定できる。
【０００７】
しかしながら、現実の加熱装置では、シミュレーションのような理想的な再現性が得られるとは限らず、生産管理者の意図に合わない場合、具体的には処理対象のワークが標準的なワークと大きく異なる場合には、特異な判定あるいは誤った判定になることもあるので、改善が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４４８１９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、制御対象の状態判定のための指標を算出するのに妥当ではないケースを排除することができる状態判定装置および状態判定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の状態判定装置は、加熱装置において加熱制御の過渡状態を発生させる操作量の時系列データとこの過渡状態における制御対象の温度である制御量の時系列データとに基づいて、前記制御対象の状態判定のための指標として、前記制御対象の動的プロセスゲインとプロセス時定数との比率を算出するように構成されたゲイン時定数比率算出部と、前記比率を記憶するように構成されたゲイン時定数比率記憶部と、前記加熱装置に投入されることが予想されるワークのうち、前記ゲイン時定数比率算出部による比率の算出を停止すべきワークの識別情報を予め記憶するように構成されたワーク登録部と、前記加熱装置に投入された処理対象のワークの識別情報を、前記加熱装置を管理する上位のシステムから取得するように構成された識別情報取得部と、前記識別情報取得部によって取得されたワークの識別情報が前記ワーク登録部に記憶されている識別情報と一致する場合に、前記ゲイン時定数比率算出部による比率の算出を停止させるように構成されたゲイン時定数比率停止部とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の状態判定装置は、加熱装置において加熱制御の過渡状態を発生させる操作量の時系列データとこの過渡状態における制御対象の温度である制御量の時系列データとに基づいて、前記制御対象の状態判定のための指標として、前記制御対象の動的プロセスゲインとプロセス時定数との比率を算出するように構成されたゲイン時定数比率算出部と、前記比率を記憶するように構成されたゲイン時定数比率記憶部と、前記加熱装置に投入されることが予想されるワークのうち、前記ゲイン時定数比率算出部による比率の算出を停止すべきワークの熱容量を予め記憶するように構成された熱容量登録部と、前記加熱装置に投入された処理対象のワークの熱容量情報を、前記加熱装置を管理する上位のシステムから取得するように構成された熱容量情報取得部と、前記熱容量情報取得部によって取得されたワークの熱容量の値が、前記熱容量登録部に記憶されているワークの熱容量と一致した場合、若しくは記憶されているワークの熱容量に近い場合に、前記ゲイン時定数比率算出部による比率の算出を停止させるように構成されたゲイン時定数比率停止部とを備えることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の状態判定装置の１構成例において、前記ゲイン時定数比率算出部による比率の算出を停止すべきワークは、その熱容量が標準的な熱容量と異なるワークである。
また、本発明の状態判定装置の１構成例は、前記比率に基づいて前記制御対象の状態を判定するように構成された状態判定部をさらに備えることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の状態判定方法は、加熱装置に投入された処理対象のワークの識別情報を、前記加熱装置を管理する上位のシステムから取得する第１のステップと、前記加熱装置に投入されることが予想されるワークのうち、制御対象の状態判定のための指標の算出を停止すべきワークの識別情報を予め記憶するワーク登録部を参照して、前記第１のステップで取得したワークの識別情報と前記ワーク登録部に記憶されている識別情報とを比較する第２のステップと、前記第１のステップで取得したワークの識別情報が前記ワーク登録部に記憶されている識別情報と一致しない場合に、前記加熱装置において加熱制御の過渡状態を発生させる操作量の時系列データとこの過渡状態における制御対象の温度である制御量の時系列データとに基づいて、前記制御対象の状態判定のための指標として、前記制御対象の動的プロセスゲインとプロセス時定数との比率を算出する第３のステップと、前記比率を記憶する第４のステップとを含むことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の状態判定方法は、加熱装置に投入された処理対象のワークの熱容量情報を、前記加熱装置を管理する上位のシステムから取得する第１のステップと、前記加熱装置に投入されることが予想されるワークのうち、制御対象の状態判定のための指標の算出を停止すべきワークの熱容量を予め記憶する熱容量登録部を参照して、前記第１のステップで取得したワークの熱容量情報と前記熱容量登録部に記憶されているワークの熱容量とを比較する第２のステップと、前記第１のステップで取得したワークの熱容量の値が、前記熱容量登録部に記憶されているワークの熱容量と一致せず、記憶されているワークの熱容量と隔たりがある場合に、前記加熱装置において加熱制御の過渡状態を発生させる操作量の時系列データとこの過渡状態における制御対象の温度である制御量の時系列データとに基づいて、前記制御対象の状態判定のための指標として、前記制御対象の動的プロセスゲインとプロセス時定数との比率を算出する第３のステップと、前記比率を記憶する第４のステップとを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ゲイン時定数比率算出部による比率の算出を停止すべきワークの識別情報をワーク登録部に予め登録しておき、加熱装置に投入された処理対象のワークの識別情報を、加熱装置を管理する上位のシステムから取得し、取得したワークの識別情報がワーク登録部に記憶されている識別情報と一致する場合に、ゲイン時定数比率算出部による比率の算出を停止させることにより、制御対象の状態判定のための指標を算出するのに妥当ではないケースを排除することができ、特異な判定結果あるいは誤った判定結果が生じることを回避することができる。本発明では、加熱装置を管理する上位のシステムの範囲で得られる情報で、排除判断が行なえるようになる。
【００１６】
また、本発明では、ゲイン時定数比率算出部による比率の算出を停止すべきワークの熱容量を熱容量登録部に予め登録しておき、加熱装置に投入された処理対象のワークの熱容量情報を、加熱装置を管理する上位のシステムから取得し、取得したワークの熱容量の値が、熱容量登録部に記憶されているワークの熱容量と一致した場合、若しくは記憶されているワークの熱容量に近い場合に、ゲイン時定数比率算出部による比率の算出を停止させることにより、制御対象の状態判定のための指標を算出するのに妥当ではないケースを排除することができ、特異な判定結果あるいは誤った判定結果が生じることを回避することができる。本発明では、加熱装置を管理する上位のシステムの範囲で得られる情報で、排除判断が行なえるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、標準的な熱容量のワークの昇温と特に大きい熱容量のワークの昇温の実機による実験結果を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施例に係る状態判定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施例に係る操作量算出部の動作を説明するフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の第１の実施例に係る状態判定装置の動作を説明するフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の第１の実施例に係る状態判定装置のゲイン時定数比率算出部の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施例に係る状態判定装置の構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施例に係る状態判定装置の動作を説明するフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の第１、第２の実施例に係る状態判定装置を実現するコンピュータの構成例を示すブロック図である。
【図９】図９は、加熱装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、ＰＩＤ制御による昇温のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［発明の原理］
加熱処理炉内の処理対象のワークが複数種類あり、特に熱容量が大きいワークが昇温開始時から投入されている場合、ワークの熱容量に対する熱放出があるため、見かけ上（一定のアルゴリズムでの計算上）、プロセス時定数Ｔｐあるいは高次遅れとしてのむだ時間Ｌｐが本来よりも長い特異応答になり易い。
例えば図１（Ａ）に示すような、標準的な熱容量のワークの昇温の場合に比べて、特に大きい熱容量のワークの昇温では、図１（Ｂ）に示すような結果になる。
【００１９】
発明者は、上記の点に着眼し、特異なワークを特定（制限）することで、特異応答データを診断データから除外できることに想到した。また、ワーク制限を強化すれば、むしろ特定の優良応答データのみを診断データとして採用する形態にもできる。
【００２０】
［第１の実施例］
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図２は本発明の第１の実施例に係る状態判定装置の構成を示すブロック図である。状態判定装置は、加熱装置において加熱制御の過渡状態を発生させる操作量ＭＶの時系列データとこの過渡状態における制御対象の温度である制御量ＰＶの時系列データとに基づいて、制御対象の状態判定のための指標として、制御対象の動的プロセスゲインＫｐとプロセス時定数Ｔｐとの比率Ｋｐ／Ｔｐを算出するゲイン時定数比率算出部１と、比率Ｋｐ／Ｔｐを記憶するゲイン時定数比率記憶部２と、加熱装置に投入されることが予想されるワークのうち、ゲイン時定数比率算出部１による比率の算出を停止すべきワークの識別情報を予め記憶するワーク登録部３と、加熱装置に投入された処理対象のワークの識別情報を、加熱装置を管理する上位のシステムから取得する識別情報取得部４と、識別情報取得部４によって取得されたワークの識別情報がワーク登録部３に記憶されている識別情報と一致する場合に、ゲイン時定数比率算出部１による比率の算出を停止させるゲイン時定数比率停止部５と、比率に基づいて制御対象の状態を判定する状態判定部６とを備えている。
【００２１】
図３は本実施例の操作量算出部１０（温調計）の動作を説明するフローチャートである。設定値ＳＰ（温度設定値）は、オペレータなどによって設定され、操作量算出部１０に入力される（図３ステップＳ１００）。
制御量ＰＶ（温度計測値）は、図示しない計測器（例えば図９に示した加熱装置の加熱処理炉１００内の温度を計測する温度センサ、または加熱処理炉１００内のワークの温度を計測する温度センサ）によって計測され、操作量算出部１０に入力される（図３ステップＳ１０１）。
【００２２】
操作量算出部１０は、設定値ＳＰと制御量ＰＶとを入力として、制御量ＰＶが設定値ＳＰと一致するように周知のＰＩＤ制御演算を行って操作量ＭＶを算出し、算出した操作量ＭＶを制御対象に出力する（図３ステップＳ１０２）。本実施例では、操作量ＭＶの実際の出力先は、加熱処理炉の電気ヒータに電力を供給する電力調整器となる。
【００２３】
操作量算出部１０は、ステップＳ１００〜Ｓ１０２の処理を例えばオペレータの指示によって制御が終了するまで（図３ステップＳ１０３においてＹＥＳ）、制御周期毎に実行する。なお、操作量算出部１０が算出した操作量ＭＶに対して適宜、上下限リミット処理などを施してもよいことは言うまでもない。
【００２４】
図４は本実施例の状態判定装置の動作を説明するフローチャートである。ワーク登録部３には、ゲイン時定数比率算出部１による比率の算出を停止すべきワーク（熱容量が特に大きいか特に小さいワーク）の識別情報が予め登録されている。
【００２５】
なお、熱容量の大小を予め決定するため、加熱装置の処理対象となり得る各種ワークのサンプルの熱容量を実測して、標準的な熱容量を特定すればよい。そして、例えば標準的な熱容量の２倍以上の熱容量であれば、熱容量が特に大きいワークとし、標準的な熱容量の半分以下の熱容量であれば、熱容量が特に小さいワークとすればよい。ただし、熱容量の大小はさほど厳密である必要はなく、生産管理者などのオペレータが感覚的に決めてもよい。
【００２６】
識別情報取得部４は、加熱装置を利用して製品の生産を行う製造装置の上位の生産管理システム（不図示）から、加熱装置の加熱処理炉に投入されたワークの識別情報を取得する（図４ステップＳ２００）。
【００２７】
図５はゲイン時定数比率算出部１の構成を示すブロック図である。ゲイン時定数比率算出部１は、制御量ＰＶと操作量ＭＶの時系列データについてステップ応答前半の過渡状態のデータを特定する過渡状態データ特定部１１と、制御量ＰＶの時系列データのうち過渡状態データ特定部１１によって特定された過渡状態のデータと、操作量ＭＶの時系列データのうち過渡状態データ特定部１１によって特定された過渡状態のデータとにより、制御対象のモデル数式を同定する制御対象モデリング部１２と、制御対象のモデル数式に基づいて制御対象の動的プロセスゲインＫｐとプロセス時定数Ｔｐとの比率Ｒを算出する比率算出処理部１３とから構成される。
【００２８】
ゲイン時定数比率停止部５は、識別情報取得部４によって取得された識別情報がワーク登録部３に記憶されている識別情報と一致する場合（図４ステップＳ２０１においてＹＥＳ）、ゲイン時定数比率算出部１による比率Ｒの算出を停止させる。この場合、状態判定装置は、現在の処理対象のワークについて比率Ｒを算出・保存することなく、動作をいったん停止させ、次の処理対象のワークが加熱処理炉に投入されて加熱制御が始まるまで待機する。
【００２９】
一方、識別情報取得部４によって取得された識別情報がワーク登録部３に記憶されている識別情報と一致しない場合（ステップＳ２０１においてＮＯ）、以下のようなゲイン時定数比率算出部１の処理が行われる。
加熱処理炉内のワークの加熱のために設定値ＳＰのステップ変更が行われると、上記の操作量算出部１０による制御により制御量ＰＶが設定値ＳＰに追従して上昇する。
【００３０】
ゲイン時定数比率算出部１の過渡状態データ特定部１１は、操作量算出部１０から出力された制御量ＰＶの時系列データと操作量ＭＶの時系列データとについてステップ応答前半の過渡状態に相当する時間帯のデータを特定する（図４ステップＳ２０２）。過渡状態データ特定部１１は、例えば操作量ＭＶの時系列データが予め設定された基準値を超えている時間帯を割り出し、この時間帯をステップ応答前半の過渡状態に相当する時間帯として特定する。ただし、この方法は単なる１例であり、操作量ＭＶの変化幅やその他の信号の変化によって制御の過渡状態のデータを特定することも可能である。
【００３１】
続いて、ゲイン時定数比率算出部１の制御対象モデリング部１２は、制御対象のモデル数式を同定する（図４ステップＳ２０３）。制御対象モデリング部１２には、次式のような伝達関数で表される制御対象の数式モデルＧｐが予め登録されている。
Ｇｐ＝Ｋｐｅｘｐ（−Ｌｐｓ）／（１＋Ｔｐｓ）                    ・・・（１）
【００３２】
式（１）のＫｐは動的プロセスゲイン、Ｌｐはむだ時間、Ｔｐはプロセス時定数であり、これらのパラメータは可変量として処理できるようになっている。本実施例の制御対象は、例えば加熱処理炉と、加熱処理炉内に投入されるワークと、電気ヒータなどのアクチュエータとを含むものである。
【００３３】
制御対象モデリング部１２は、操作量ＭＶの時系列データのうち過渡状態データ特定部１１によってステップ応答前半の過渡状態と特定されたデータを式（１）の数式モデルに適用し、モデル制御量ＰＶｍの時系列データを生成する。モデル制御量ＰＶｍは次式のように表すことができる。
ＰＶｍ＝ＧｐＭＶ                                                ・・・（２）
【００３４】
続いて、制御対象モデリング部１２は、制御量ＰＶの時系列データのうち過渡状態データ特定部１１によってステップ応答前半の過渡状態と特定されたデータの変化率と、モデル制御量ＰＶｍの時系列データの変化率との近さを示す評価関数値（制御量ＰＶの変化率とモデル制御量ＰＶｍの変化率との差の２乗の総和）を算出して、評価関数値が最適値（０に近い最小値）を示したときの動的プロセスゲインＫｐとむだ時間Ｌｐとプロセス時定数Ｔｐとの組み合わせを有する式（１）を制御対象のモデル数式Ｇｐとして確定する。なお、以上のモデル数式の同定処理は、パラメータＫｐ，Ｌｐ，Ｔｐがとり得る全ての組み合わせを１つずつ生成して実行してもよいし、より効率的な探索方法として、一般に知られているシンプレックス法などを採用してもよい。
【００３５】
ゲイン時定数比率算出部１の比率算出処理部１３は、制御対象モデリング部１２が確定したモデル数式Ｇｐに基づき、動的プロセスゲインＫｐとプロセス時定数Ｔｐとの比率Ｒ＝Ｋｐ／Ｔｐを算出する（図４ステップＳ２０４）。比率算出処理部１３によって算出された比率Ｒは、ゲイン時定数比率記憶部２に格納される（図４ステップＳ２０５）。
以上の過渡状態データ特定部１１と制御対象モデリング部１２と比率算出処理部１３の動作は、特許文献１に開示されている。
【００３６】
次に、状態判定部６は、ゲイン時定数比率算出部１によって算出されゲイン時定数比率記憶部２に格納された比率Ｒに基づいて制御対象の状態を判定する（図４ステップＳ２０６）。特許文献１に開示された技術では、制御対象が特定の状態にある場合の比率Ｒの数値範囲を示す所定の判定基準と、比率Ｒとを比較して、比率Ｒが判定基準内の値であれば、制御対象の状態が特定の状態にあると判定する。ただし、本実施例での状態判定は、このような例に限るものではなく、比率Ｒと別の判定指標とを併用して制御対象の状態を判定するようにしてもよい。判定結果の出力方法としては、例えば判定結果を知らせる内容を表示したり、判定結果を知らせる情報を外部に送信したりする等の方法がある。
【００３７】
以上のような図４の処理が、加熱処理炉に処理対象のワークが投入され、操作量算出部１０によって加熱制御が行われる度に実行される。
本実施例では、制御動作機能を実現する操作量算出部１０はループレベルコントローラ（温調計など）に実装されるものであり、ゲイン時定数比率算出部１も通信などを介さない品質の良いデータを利用するのが好ましいので、やはりループレベルコントローラに実装されるべき構成要素である。ゲイン時定数比率記憶部２も、ループレベルコントローラに実装して構わない。
【００３８】
一方、ワーク登録部３と識別情報取得部４とゲイン時定数比率停止部５とは、特にワーク識別情報を扱う本発明に特有の構成要素であり、製造装置の上位側の生産管理システム自体か、生産管理システムと直結する装置内コントローラ（ＰＬＣなど）に実装されるべき構成要素である。別な言い方をすれば、制御量ＰＶ（温度計測値）や操作量ＭＶ（ヒータ出力値）などのループレベルの情報を利用せずに比率Ｒの算出停止ができるので、製造装置の上位側の生産管理システムで算出停止判断が行なえるようになる。
【００３９】
例えば、標準的な熱容量のワークが頻繁に加熱装置に投入されるのが通常の運用であれば、標準的な熱容量のワーク以外を、比率Ｒの算出を停止すべきワークとして、その識別情報をワーク登録部３に登録すればよい。
なお、比率Ｒの算出を停止しないワークの識別情報をワーク登録部３に登録する構成も考えられるが、このような構成は本実施例と実質等価なものであることは言うまでもない。
【００４０】
［第２の実施例］
本発明は、特異な熱容量のワークを比率Ｒの算出から排除しようとするものなので、技術思想で言えば、生産管理システムなどにワークの熱容量が数値で登録されていれば、理論上は最も妥当な情報になる。このように、本発明の第２の実施例は、システムに登録されているワークの熱容量の情報を取得するものである。
【００４１】
図６は本実施例に係る状態判定装置の構成を示すブロック図であり、図２と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施例の状態判定装置は、ゲイン時定数比率算出部１と、ゲイン時定数比率記憶部２と、加熱装置に投入されることが予想されるワークのうち、ゲイン時定数比率算出部１による比率の算出を停止すべきワークの熱容量を予め記憶する熱容量登録部７と、加熱装置に投入された処理対象のワークの熱容量情報を、加熱装置を管理する上位のシステムから取得する熱容量情報取得部８と、熱容量情報取得部８によって取得されたワークの熱容量の値が、熱容量登録部７に記憶されているワークの熱容量と一致した場合、若しくは記憶されているワークの熱容量に近い場合に、ゲイン時定数比率算出部１による比率の算出を停止させるゲイン時定数比率停止部５ａと、状態判定部６とを備えている。
操作量算出部１０の動作は第１の実施例で説明したとおりである。
【００４２】
図７は本実施例の状態判定装置の動作を説明するフローチャートである。熱容量登録部７には、ゲイン時定数比率算出部１による比率の算出を停止すべきワークの熱容量が予め登録されている。
熱容量情報取得部８は、製造装置の上位の生産管理システム（不図示）から、加熱装置の加熱処理炉に投入されているワークの熱容量情報を取得する（図７ステップＳ３００）。
【００４３】
ゲイン時定数比率停止部５ａは、熱容量情報取得部８によって取得されたワークの熱容量の値が、熱容量登録部７に記憶されているワークの熱容量と一致した場合、若しくは熱容量登録部７に記憶されているワークの熱容量に近い場合（図７ステップＳ３０１においてＹＥＳ）、ゲイン時定数比率算出部１による比率Ｒの算出を停止させる。ここで、熱容量情報取得部８によって取得されたワークの熱容量の値が、熱容量登録部７に記憶されているワークの熱容量に近い場合とは、取得されたワークの熱容量の値が、記憶されているワークの熱容量値を中心とする所定の範囲内にあることを言う。
【００４４】
熱容量情報取得部８によって取得されたワークの熱容量の値が、熱容量登録部７に記憶されているワークの熱容量と一致せず、記憶されているワークの熱容量と隔たりがある場合のゲイン時定数比率算出部１とゲイン時定数比率記憶部２と状態判定部６の動作（図７ステップＳ３０２〜Ｓ３０６）は、第１の実施例と同じである。ここで、熱容量情報取得部８によって取得されたワークの熱容量の値が、熱容量登録部７に記憶されているワークの熱容量と隔たりがある場合とは、記憶されているワークの熱容量値を中心とする所定の範囲外にあることを言う。
【００４５】
第１、第２の実施例で説明した状態判定装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインターフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このコンピュータの構成例を図８に示す。コンピュータは、ＣＰＵ３００と、記憶装置３０１と、インターフェース装置３０２とを備えている。このようなコンピュータにおいて、本発明の状態判定方法を実現させるためのプログラムは記憶装置３０１に格納される。ＣＰＵ３００は、記憶装置３０１に格納されたプログラムに従って第１、第２の実施例で説明した処理を実行する。
【００４６】
なお、上記のように、状態判定装置と操作量算出部１０とをループレベルコントローラ（温調計など）に実装する場合には、このコントローラを図８に示したようなコンピュータとプログラムによって実現することができる。
また、上記のように、ワーク登録部３と識別情報取得部４とゲイン時定数比率停止部５（または熱容量登録部７と熱容量情報取得部８とゲイン時定数比率停止部５ａ）といった構成要素を、上位側の生産管理システムに実装する場合、これらの構成要素もコンピュータとプログラムによって実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、温度制御系に適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１…ゲイン時定数比率算出部、２…ゲイン時定数比率記憶部、３…ワーク登録部、４…識別情報取得部、５，５ａ…ゲイン時定数比率停止部、６…状態判定部、７…熱容量登録部、８…熱容量情報取得部、１０…操作量算出部、１１…過渡状態データ特定部、１２…制御対象モデリング部、１３…比率算出処理部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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