(57)【要約】【課題】電力総和抑制制御の実行状態を認識し易くする。【解決手段】電力総和抑制制御装置は、各制御ループの消費電力値を取得する電力値取得部（１１）と、消費電力値に基づいて各制御ループの電力余裕を算出し、電力余裕が各制御ループで公平な状態に近づくように各制御ループのリモート操作量上限値を算出する電力抑制部（１２〜１８）と、制御ループ毎に制御演算により操作量を算出し、リモート操作量上限値と予め設定されたローカル操作量上限値のうち小さい方の値以下に操作量を制限する上限処理を実行して、上限処理した操作量を対応する制御ループのアクチュエータに出力する制御部（１９−ｉ）と、リモート操作量上限値とローカル操作量上限値と操作量の各々の所定の時系列の範囲の値を、制御ループ毎に別々のグラフに分けて表示する操作量関連変数表示制御部（３１）とを備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
全ての制御ループの総消費電力値を規定する割当総電力の情報を受信するように構成された割当総電力入力部と、
各制御ループの現在の消費電力値を取得するように構成された電力値取得部と、
この電力値取得部によって取得された現在の消費電力値に基づいて各制御ループの電力余裕を算出し、この電力余裕が各制御ループで公平な状態に近づくように、前記電力余裕の総和に対する各制御ループの電力余裕の比率と前記割当総電力の値とに基づいて、各制御ループの第１の操作量上限値を算出するように構成された電力抑制部と、
設定値と制御量を入力として制御ループ毎に制御演算により操作量を算出し、前記第１の操作量上限値と予め設定された第２の操作量上限値のうち小さい方の値以下に前記操作量を制限する上限処理を実行して、この上限処理した操作量を対応する制御ループのアクチュエータに出力するように構成された制御部と、
前記第１の操作量上限値と前記第２の操作量上限値と前記操作量の各々の所定の時系列の範囲の値を、制御ループ毎に別々のグラフに分けて表示するように構成された操作量関連変数表示制御部とを備えることを特徴とする電力総和抑制制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の電力総和抑制制御装置において、
前記電力抑制部は、
各制御ループの最大出力時消費電力値を取得するように構成された最大出力時電力値取得部と、
この最大出力時電力値取得部によって取得された前記最大出力時消費電力値と前記電力値取得部によって取得された前記消費電力値とに基づいて各制御ループの電力余裕を算出するように構成された電力余裕算出部と、
各制御ループの前記最大出力時消費電力値の総和である最大総電力を算出するように構成された最大総電力算出部と、
各制御ループの前記電力余裕の総和である電力余裕総量を算出するように構成された電力余裕総量算出部と、
各制御ループで削減すべき電力の総和である電力削減総量を、前記最大総電力と前記割当総電力とに基づいて算出するように構成された電力削減総量算出部と、
各制御ループで削減すべき電力である電力削減割当量を、前記電力余裕と前記電力余裕総量と前記電力削減総量とに基づいて算出するように構成された電力削減割当量算出部と、
前記電力削減割当量と前記最大出力時消費電力値とに基づいて各制御ループの前記第１の操作量上限値を算出するように構成された出力上限値算出部とから構成され、
さらに、前記電力値取得部によって取得された前記消費電力値の総和である総電力使用量を取得するように構成された総電力使用量取得部と、
前記最大総電力と前記割当総電力と前記総電力使用量の各々の所定の時系列の範囲の値をグラフ表示するように構成された電力関連変数表示制御部とを備えることを特徴とする電力総和抑制制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の電力総和抑制制御装置において、
前記所定の時系列の範囲は、過去の値と現在の値とを含み、
前記操作量関連変数表示制御部は、前記第１の操作量上限値と前記第２の操作量上限値と前記操作量の各々の過去の値と現在の値とを、制御ループ毎に折れ線グラフで表示すると共に、制御ループ毎に現在の値を棒グラフで表示することを特徴とする電力総和抑制制御装置。
【請求項４】
請求項２記載の電力総和抑制制御装置において、
前記所定の時系列の範囲は、過去の値と現在の値とを含み、
前記電力関連変数表示制御部は、前記最大総電力と前記割当総電力と前記総電力使用量の各々の過去の値と現在の値とを、制御ループ毎に折れ線グラフで表示すると共に、制御ループ毎に現在の値を棒グラフで表示することを特徴とする電力総和抑制制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電力総和抑制制御装置において、
前記所定の時系列の範囲は、過去２回分の値と現在の値であることを特徴とする電力総和抑制制御装置。
【請求項６】
全ての制御ループの総消費電力値を規定する割当総電力の情報を受信する第１のステップと、
各制御ループの現在の消費電力値を取得する第２のステップと、
この第２のステップによって取得された現在の消費電力値に基づいて各制御ループの電力余裕を算出し、この電力余裕が各制御ループで公平な状態に近づくように、前記電力余裕の総和に対する各制御ループの電力余裕の比率と前記割当総電力の値とに基づいて、各制御ループの第１の操作量上限値を算出する第３のステップと、
設定値と制御量を入力として制御ループ毎に制御演算により操作量を算出し、前記第１の操作量上限値と予め設定された第２の操作量上限値のうち小さい方の値以下に前記操作量を制限する上限処理を実行して、この上限処理した操作量を対応する制御ループのアクチュエータに出力する第４のステップと、
前記第１の操作量上限値と前記第２の操作量上限値と前記操作量の各々の所定の時系列の範囲の値を、制御ループ毎に別々のグラフに分けて表示する第５のステップとを含むことを特徴とする電力総和抑制制御の監視画面表示方法。
【請求項７】
請求項６記載の電力総和抑制制御の監視画面表示方法において、
前記第３のステップは、
各制御ループの最大出力時消費電力値を取得する第６のステップと、
この第６のステップによって取得された前記最大出力時消費電力値と前記第２のステップによって取得された前記消費電力値とに基づいて各制御ループの電力余裕を算出する第７のステップと、
各制御ループの前記最大出力時消費電力値の総和である最大総電力を算出する第８のステップと、
各制御ループの前記電力余裕の総和である電力余裕総量を算出する第９のステップと、
各制御ループで削減すべき電力の総和である電力削減総量を、前記最大総電力と前記割当総電力とに基づいて算出する第１０のステップと、
各制御ループで削減すべき電力である電力削減割当量を、前記電力余裕と前記電力余裕総量と前記電力削減総量とに基づいて算出する第１１のステップと、
前記電力削減割当量と前記最大出力時消費電力値とに基づいて各制御ループの前記第１の操作量上限値を算出する第１２のステップとを含み、
さらに、前記第２のステップによって取得された前記消費電力値の総和である総電力使用量を取得する第１３のステップと、
前記最大総電力と前記割当総電力と前記総電力使用量の各々の所定の時系列の範囲の値をグラフ表示する第１４のステップとを含むことを特徴とする電力総和抑制制御の監視画面表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の制御ループを備えたマルチループ制御系の制御装置および制御方法に係り、特に消費電力の総和が一定値を超えないように電力総和抑制制御を行なう場合に制御の実行状態を監視する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化問題に起因する法改正などに伴い、工場や生産ラインのエネルギー使用量管理が強く求められている。工場内の加熱装置や空調機器は特にエネルギー使用量の大きな設備装置であるため、エネルギー使用量の上限を、本来備える最大量よりも低く抑えるように管理されることが多い。例えば電力を使用する設備装置では、電力デマンド管理システムからの指示により、特定の電力使用量以内に制限する運用が行なわれている。
【０００３】
特に複数のアクチュエータ（電気ヒータ）を備える加熱装置では、立ち上げ時（複数の電気ヒータが設置されている領域の一斉昇温時）に同時供給される総電力を抑制するために、電力総和抑制制御（特許文献１参照）などが提案されている。図７は特許文献１に開示された加熱装置の構成を示すブロック図である。加熱装置は、被加熱物を加熱するための加熱処理炉１００と、加熱処理炉１００の内部に設置された複数のアクチュエータである電気ヒータＨ１〜Ｈ４と、それぞれヒータＨ１〜Ｈ４によって加熱される加熱処理炉１００内の制御ゾーンＺ１〜Ｚ４の温度ＰＶ１〜ＰＶ４を測定する複数の温度センサＳ１〜Ｓ４と、ヒータＨ１〜Ｈ４に出力する操作量ＭＶ１〜ＭＶ４を算出する電力総和抑制制御装置１０１と、電力総和抑制制御装置１０１から出力された操作量ＭＶ１〜ＭＶ４に応じた電力をそれぞれヒータＨ１〜Ｈ４に供給する電力調整器１０２−１〜１０２−４とから構成される。この図７に示した加熱装置においては、制御ゾーンＺ１〜Ｚ４の温度ＰＶ１〜ＰＶ４を制御する制御ループが、４個形成されていることになる。
【０００４】
電力総和抑制制御装置１０１は、電力を管理する電力デマンド管理システムのコンピュータである上位ＰＣ１０３から、ヒータＨ１〜Ｈ４の電力使用量を規定する割当総電力ＰＷの情報を受信し、各制御ループの消費電力値から各制御ループの電力余裕を算出し、この電力余裕の総和に対する各制御ループの電力余裕の比率と割当総電力ＰＷに基づいて各制御ループの操作量上限値ＯＨ１〜ＯＨ４を算出する。そして、電力総和抑制制御装置１０１は、ＰＩＤ制御演算により各制御ループの操作量ＭＶ１〜ＭＶ４を算出し、操作量ＭＶ１〜ＭＶ４を操作量上限値ＯＨ１〜ＯＨ４以下に制限する上限リミット処理を実行して、上限処理後の操作量ＭＶ１〜ＭＶ４を対応する制御ループの電力調整器１０２−１〜１０２−４に出力する。こうして、操作量上限値ＯＨ１〜ＯＨ４を操作することで、外乱印加におけるリカバリー時の総電力を指定された値以下に抑制できる。
【０００５】
特許文献１に開示された電力総和抑制制御装置では、全ての制御ループの制御状態を、単一のグラフ内の時系列データで表示するようになっている。通常の制御監視においても、同様の時系列データのグラフ表示が採用されている。しかしながら、特許文献１に開示された電力総和抑制制御装置は元々多数の制御系を対象とする技術であるので、単純な時系列データのグラフ表示で多数の制御系の状態を監視しようとすると、多数の制御系の時系列データのグラフが重なり、オペレータが状況を認識し難くなるという問題点があった。したがって、特許文献１に開示された電力総和抑制制御装置の特徴を反映した改善が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−０４８３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、電力総和抑制制御の実行状態を認識し易い電力総和抑制制御装置および監視画面表示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】
【０００８】
本発明の電力総和抑制制御装置は、全ての制御ループの総消費電力値を規定する割当総電力の情報を受信するように構成された割当総電力入力部と、各制御ループの現在の消費電力値を取得するように構成された電力値取得部と、この電力値取得部によって取得された現在の消費電力値に基づいて各制御ループの電力余裕を算出し、この電力余裕が各制御ループで公平な状態に近づくように、前記電力余裕の総和に対する各制御ループの電力余裕の比率と前記割当総電力の値とに基づいて、各制御ループの第１の操作量上限値を算出するように構成された電力抑制部と、設定値と制御量を入力として制御ループ毎に制御演算により操作量を算出し、前記第１の操作量上限値と予め設定された第２の操作量上限値のうち小さい方の値以下に前記操作量を制限する上限処理を実行して、この上限処理した操作量を対応する制御ループのアクチュエータに出力するように構成された制御部と、前記第１の操作量上限値と前記第２の操作量上限値と前記操作量の各々の所定の時系列の範囲の値を、制御ループ毎に別々のグラフに分けて表示するように構成された操作量関連変数表示制御部とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の電力総和抑制制御装置の１構成例において、前記電力抑制部は、各制御ループの最大出力時消費電力値を取得するように構成された最大出力時電力値取得部と、この最大出力時電力値取得部によって取得された前記最大出力時消費電力値と前記電力値取得部によって取得された前記消費電力値とに基づいて各制御ループの電力余裕を算出するように構成された電力余裕算出部と、各制御ループの前記最大出力時消費電力値の総和である最大総電力を算出するように構成された最大総電力算出部と、各制御ループの前記電力余裕の総和である電力余裕総量を算出するように構成された電力余裕総量算出部と、各制御ループで削減すべき電力の総和である電力削減総量を、前記最大総電力と前記割当総電力とに基づいて算出するように構成された電力削減総量算出部と、各制御ループで削減すべき電力である電力削減割当量を、前記電力余裕と前記電力余裕総量と前記電力削減総量とに基づいて算出するように構成された電力削減割当量算出部と、前記電力削減割当量と前記最大出力時消費電力値とに基づいて各制御ループの前記第１の操作量上限値を算出するように構成された出力上限値算出部とから構成され、さらに、前記電力値取得部によって取得された前記消費電力値の総和である総電力使用量を取得するように構成された総電力使用量取得部と、前記最大総電力と前記割当総電力と前記総電力使用量の各々の所定の時系列の範囲の値をグラフ表示するように構成された電力関連変数表示制御部とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の電力総和抑制制御装置の１構成例において、前記所定の時系列の範囲は、過去の値と現在の値とを含み、前記操作量関連変数表示制御部は、前記第１の操作量上限値と前記第２の操作量上限値と前記操作量の各々の過去の値と現在の値とを、制御ループ毎に折れ線グラフで表示すると共に、制御ループ毎に現在の値を棒グラフで表示することを特徴とするものである。
また、本発明の電力総和抑制制御装置の１構成例において、前記所定の時系列の範囲は、過去の値と現在の値とを含み、前記電力関連変数表示制御部は、前記最大総電力と前記割当総電力と前記総電力使用量の各々の過去の値と現在の値とを、制御ループ毎に折れ線グラフで表示すると共に、制御ループ毎に現在の値を棒グラフで表示することを特徴とするものである。
また、本発明の電力総和抑制制御装置の１構成例において、前記所定の時系列の範囲は、過去２回分の値と現在の値である。
【００１１】
また、本発明の電力総和抑制制御の監視画面表示方法は、全ての制御ループの総消費電力値を規定する割当総電力の情報を受信する第１のステップと、各制御ループの現在の消費電力値を取得する第２のステップと、この第２のステップによって取得された現在の消費電力値に基づいて各制御ループの電力余裕を算出し、この電力余裕が各制御ループで公平な状態に近づくように、前記電力余裕の総和に対する各制御ループの電力余裕の比率と前記割当総電力の値とに基づいて、各制御ループの第１の操作量上限値を算出する第３のステップと、設定値と制御量を入力として制御ループ毎に制御演算により操作量を算出し、前記第１の操作量上限値と予め設定された第２の操作量上限値のうち小さい方の値以下に前記操作量を制限する上限処理を実行して、この上限処理した操作量を対応する制御ループのアクチュエータに出力する第４のステップと、前記第１の操作量上限値と前記第２の操作量上限値と前記操作量の各々の所定の時系列の範囲の値を、制御ループ毎に別々のグラフに分けて表示する第５のステップとを含むことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の電力総和抑制制御の監視画面表示方法の１構成例において、前記第３のステップは、各制御ループの最大出力時消費電力値を取得する第６のステップと、この第６のステップによって取得された前記最大出力時消費電力値と前記第２のステップによって取得された前記消費電力値とに基づいて各制御ループの電力余裕を算出する第７のステップと、各制御ループの前記最大出力時消費電力値の総和である最大総電力を算出する第８のステップと、各制御ループの前記電力余裕の総和である電力余裕総量を算出する第９のステップと、各制御ループで削減すべき電力の総和である電力削減総量を、前記最大総電力と前記割当総電力とに基づいて算出する第１０のステップと、各制御ループで削減すべき電力である電力削減割当量を、前記電力余裕と前記電力余裕総量と前記電力削減総量とに基づいて算出する第１１のステップと、前記電力削減割当量と前記最大出力時消費電力値とに基づいて各制御ループの前記第１の操作量上限値を算出する第１２のステップとを含み、さらに、前記第２のステップによって取得された前記消費電力値の総和である総電力使用量を取得する第１３のステップと、前記最大総電力と前記割当総電力と前記総電力使用量の各々の所定の時系列の範囲の値をグラフ表示する第１４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】
【００１３】
本発明によれば、電力抑制部が算出した第１の操作量上限値と制御部に予め設定されている第２の操作量上限値と制御部が算出した操作量の各々の所定の時系列の範囲の値を、制御ループ毎に別々のグラフに分けて表示することにより、電力総和抑制制御の実行状態を認識し易い表示を実現することができる。
【００１４】
また、本発明では、電力抑制部の最大総電力算出部が算出した最大総電力と外部から受信した割当総電力と総電力使用量取得部が取得した総電力使用量の各々の所定の時系列の範囲の値をグラフ表示することにより、電力総和抑制制御の実行状態を更に認識し易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の電力総和抑制制御装置を、加熱装置に適用した場合の実装状態を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例に係る電力総和抑制制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例に係る制御系のブロック線図である。
【図４】本発明の実施例に係る電力総和抑制制御装置の制御動作を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の実施例に係る電力総和抑制制御装置の表示動作を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の実施例に係る電力総和抑制制御装置の表示例を示す図である。
【図７】複数の電気ヒータを備える加熱装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［発明の原理１］
まず、特許文献１に開示された技術を、図７に示した加熱装置に適用した場合の実装状態を図１に示す。図１に示すように、電力総和抑制制御装置１０１内には、ローカルコントローラ（温調計）Ｃ１〜Ｃ４と、割当総電力入力部１０と、電力値取得部１１と、最大出力時電力値取得部１２と、電力余裕算出部１３と、最大総電力算出部１４と、電力余裕総量算出部１５と、電力削減総量算出部１６と、電力削減割当量算出部１７と、出力上限値算出部１８とが含まれる。なお、これらの構成要素の詳細については後述する。
【００１７】
制御対象の消費電力に直接的に結び付くのは、制御の操作量ＭＶおよび操作量ＭＶに関する変数である。操作量ＭＶおよび操作量ＭＶに関する変数に着目すると、図１に示した構成では下記の（I）〜（III）の３種類の変数が必須のものになる。
【００１８】
（I）各電気ヒータＨ１〜Ｈ４に対応する制御ループのローカルコントローラＣ１〜Ｃ４に設定されるローカル操作量上限値ＯＨ＿Ｌ。
【００１９】
（II）出力上限値算出部１８からローカルコントローラＣ１〜Ｃ４に送信されるリモート操作量上限値ＯＨ＿Ｒ（図１のＯＨ１〜ＯＨ４）。なお、仮に操作量上限値ＯＨ＿Ｒとの大小関係が、ＯＨ＿Ｌ＜ＯＨ＿Ｒとなった場合には、ローカルコントローラＣ１〜Ｃ４に予め設定されている操作量上限値ＯＨ＿Ｌが優先される。
【００２０】
（III）ローカルコントローラＣ１〜Ｃ４の制御演算（ＰＩＤ制御演算）により算出される操作量ＭＶ１〜ＭＶ４。操作量ＭＶ１〜ＭＶ４は、電気ヒータＨ１〜Ｈ４の出力になるので電力使用量に直結する。
【００２１】
時系列の変化は、特定の時間前からの変化（増減）が確認できる程度でもよく、また１個の制御ループの範囲で（I）〜（III）の変数が複雑に交差することはない。したがって、発明者は、制御ループ毎に別々のグラフに分け、別々のグラフに分けたことで画面のスペースが多く必要になる分は、時系列の時間変化の情報を削減することで、必要な状況認識が行ない易くなることに想到した。
【００２２】
［発明の原理２］
複数の電気ヒータ容量がほぼ同等であれば、操作量ＭＶおよび操作量ＭＶに関する変数によって電力使用量のイメージも把握し易いが、電気ヒータ容量が大きく異なる場合、電力使用量のイメージは把握し難くなる。例えば操作量ＭＶ＝９０％をヒータ容量１０ｋＷのヒータに与えたときの電力使用量は９ｋＷで、操作量ＭＶ＝１０％をヒータ容量２０ｋＷのヒータに与えたときの電力使用量は２ｋＷであり、合計の電力使用量は１１ｋＷとなる。一方、操作量ＭＶ＝１０％をヒータ容量１０ｋＷのヒータに与えたときの電力使用量は１ｋＷで、操作量ＭＶ＝９０％をヒータ容量２０ｋＷのヒータに与えたときの電力使用量は１８ｋＷであり、合計の電力使用量は１９ｋＷとなる。
【００２３】
トータルでの電力使用量（総電力）の抑制が特許文献１に開示された技術の目的なので、個々の制御ループの電力使用量を把握することは特許文献１に開示された技術にとって必須の事項ではない。ゆえに、トータルの電力使用量の表示をさらに追加するのが、監視画面としては好ましい。
【００２４】
［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。本実施例は、上記発明の原理１、発明の原理２に対応する例である。図２は本発明の実施例に係る電力総和抑制制御装置の構成を示すブロック図である。電力総和抑制制御装置は、上位システムの装置から全ての制御ループの総消費電力値を規定する割当総電力ＰＷの情報を受信する割当総電力入力部１０と、各制御ループｉ（ｉ＝１〜ｎであり、制御ループの個数ｎは図１の例ではｎ＝４）の消費電力値ＣＴｉを取得する電力値取得部１１と、各制御ループｉの最大出力時消費電力値ＣＴｍｉを取得する最大出力時電力値取得部１２と、最大出力時消費電力値ＣＴｍｉと消費電力値ＣＴｉとから各制御ループｉの電力余裕ＣＴｒｉを算出する電力余裕算出部１３と、各制御ループｉの最大出力時消費電力値ＣＴｍｉの総和である最大総電力ＢＸを算出する最大総電力算出部１４と、各制御ループｉの電力余裕ＣＴｒｉの総和である電力余裕総量ＲＷを算出する電力余裕総量算出部１５と、削減すべき総電力である電力削減総量ＳＷを最大総電力ＢＸと割当総電力ＰＷとから算出する電力削減総量算出部１６と、各制御ループＬで削減すべき電力である電力削減割当量ＣＴｓｉを算出する電力削減割当量算出部１７と、電力削減割当量ＣＴｓｉと最大出力時消費電力値ＣＴｍｉとから各制御ループｉのリモート操作量上限値ＯＨ＿Ｒｉを算出する出力上限値算出部１８と、制御ループｉ毎に設けられた制御部１９−ｉと、各制御ループｉのローカル操作量上限値ＯＨ＿Ｌｉを取得するローカル操作量上限値取得部２５と、各制御ループｉのリモート操作量上限値ＯＨ＿Ｒｉを取得するリモート操作量上限値取得部２６と、各制御ループｉの操作量ＭＶｉを取得する操作量取得部２７と、最大総電力ＢＸを取得する最大総電力取得部２８と、割当総電力ＰＷを取得する割当総電力取得部２９と、各制御ループｉの消費電力値ＣＴｉの総和である総電力使用量ＰＳを取得する総電力使用量取得部３０と、ローカル操作量上限値ＯＨ＿Ｌｉとリモート操作量上限値ＯＨ＿Ｒｉと操作量ＭＶｉの各々の所定の時系列の範囲の値を、制御ループ毎に別々のグラフに分けて表示する操作量関連変数表示制御部３１と、最大総電力ＢＸと割当総電力ＰＷと総電力使用量ＰＳの各々の所定の時系列の範囲の値をグラフ表示する電力関連変数表示制御部３２と、液晶ディスプレイ等の表示装置３３とから構成される。
【００２５】
最大出力時電力値取得部１２と電力余裕算出部１３と最大総電力算出部１４と電力余裕総量算出部１５と電力削減総量算出部１６と電力削減割当量算出部１７と出力上限値算出部１８とは、電力抑制部を構成している。
【００２６】
制御部１９−ｉは、図１のローカルコントローラ（温調計）Ｃ１〜Ｃ４の各々に１つずつ設けられる。制御部１９−ｉは、設定値ＳＰｉ入力部２０−ｉと、制御量ＰＶｉ入力部２１−ｉと、ＰＩＤ制御演算部２２−ｉと、出力上限処理部２３−ｉと、操作量ＭＶｉ出力部２４−ｉとから構成される。
【００２７】
図３は本実施例の制御系のブロック線図である。各制御ループｉは、制御部１９−ｉと、制御対象Ｐｉとから構成される。後述のように、制御部１９−ｉは、設定値ＳＰｉと制御量ＰＶｉとから操作量ＭＶｉを算出して、この操作量ＭＶｉを制御対象Ｐｉに出力する。図１の例では、制御対象ＰｉはヒータＨｉ（アクチュエータ）が加熱する加熱処理炉１００であるが、操作量ＭＶｉの実際の出力先は電力調整器１０２−ｉであり、操作量ＭＶｉに応じた電力が電力調整器１０２−ｉからヒータＨｉに供給される。
【００２８】
以下、本実施例の電力総和抑制制御装置の制御動作を図４を参照して説明する。割当総電力入力部１０は、電力を管理する電力デマンド管理システムのコンピュータ（図１の例では上位ＰＣ１０３）から、全ての制御ループｉの電気ヒータの総消費電力を規定する割当総電力ＰＷの情報を受信する（図４ステップＳ１００）。
【００２９】
電力値取得部１１は、全ての制御ループｉの現在の消費電力値ＣＴｉを取得する（図４ステップＳ１０１）。電力値取得部１１は、制御ループｉの電気ヒータＨｉの消費電力値ＣＴｉを測定してもよいし、推定してもよい。消費電力値ＣＴｉを推定するには、制御ループｉの電気ヒータＨｉに流れる電流値と制御量ＰＶｉとを入力変数として、予め設定された電力推定関数式により消費電力値ＣＴｉを求めるようにすればよい。また、操作量ＭＶｉと制御量ＰＶｉとを入力変数としてよいし、ヒータＨｉに流れる電流値と制御量ＰＶｉと操作量ＭＶｉとを入力変数としてもよい。消費電力値ＣＴｉの具体的な推定方法は、特開２００９−２２９３８２号公報に開示されているので、詳細な説明は省略する。
【００３０】
次に、最大出力時電力値取得部１２は、各制御ループｉの最大出力時の消費電力値を規定する値であり、電力の上限を規定する最大出力時消費電力値ＣＴｍｉを取得する（図４ステップＳ１０２）。ここで、最大出力時とは、操作量ＭＶｉが最大値１００％のときのことを言う。最大出力時電力値取得部１２は、予め記憶している最大出力時消費電力値ＣＴｍｉを取り出してもよいし、推定してもよい。最大出力時消費電力値ＣＴｍｉを推定するには、消費電力値ＣＴｉと制御部１９−ｉから出力される操作量ＭＶｉに基づき、次式により近似的に推定すればよい。
ＣＴｍｉ＝ＣＴｉ（１００．０／ＭＶｉ）                          ・・・（１）
【００３１】
電力余裕算出部１３は、各制御ループｉの電力余裕ＣＴｒｉを次式により制御ループｉ毎に算出する（図４ステップＳ１０３）。
ＣＴｒｉ＝ＣＴｍｉ−ＣＴｉ                                      ・・・（２）
【００３２】
最大総電力算出部１４は、各制御ループｉの最大出力時消費電力値ＣＴｍｉの総和である最大総電力ＢＸを次式により算出する（図４ステップＳ１０４）。
ＢＸ＝ΣＣＴｍｉ＝ＣＴｍ１＋ＣＴｍ２＋・・・＋ＣＴｍｎ          ・・・（３）
【００３３】
電力余裕総量算出部１５は、各制御ループｉの電力余裕ＣＴｒｉの総和である電力余裕総量ＲＷを次式により算出する（図４ステップＳ１０５）。
ＲＷ＝ΣＣＴｒｉ＝ＣＴｒ１＋ＣＴｒ２＋・・・＋ＣＴｒｎ          ・・・（４）
【００３４】
電力削減総量算出部１６は、削減すべき総電力である電力削減総量ＳＷを、最大総電力ＢＸと割当総電力ＰＷとから次式により算出する（図４ステップＳ１０６）。
ＳＷ＝ＢＸ−ＰＷ                                                ・・・（５）
【００３５】
電力削減割当量算出部１７は、各制御ループｉで削減すべき電力である電力削減割当量ＣＴｓｉを次式により制御ループｉ毎に算出する（図４ステップＳ１０７）。
ＣＴｓｉ＝ＳＷ（ＣＴｒｉ／ＲＷ）                                ・・・（６）
【００３６】
出力上限値算出部１８は、電力削減割当量ＣＴｓｉと最大出力時消費電力値ＣＴｍｉとから各制御ループｉのリモート操作量上限値ＯＨ＿Ｒｉを次式により制御ループｉ毎に算出する（図４ステップＳ１０８）。
ＯＨ＿Ｒｉ＝｛１．０−（ＣＴｓｉ／ＣＴｍｉ）｝１００．０［％］  ・・・（７）
なお、ＢＸ＜ＰＷになる場合、すなわちＳＷ＜０になる場合は、ＯＨ＿Ｒｉが１００％を超えるが、その場合はＯＨ＿Ｒｉを１００％で上限カットすればよい。
【００３７】
次に、制御部１９−ｉは、制御ループｉの操作量ＭＶｉを以下のとおりに算出する。設定値ＳＰｉは、加熱装置のユーザによって設定され、設定値ＳＰｉ入力部２０−ｉを介してＰＩＤ制御演算部２２−ｉに入力される（図４ステップＳ１０９）。
制御量ＰＶｉ（温度）は、温度センサＳｉによって測定され、制御量ＰＶｉ入力部２１−ｉを介してＰＩＤ制御演算部２２−ｉに入力される（図４ステップＳ１１０）。
【００３８】
ＰＩＤ制御演算部２２−ｉは、設定値ＳＰｉと制御量ＰＶｉに基づいて、以下の伝達関数式のようなＰＩＤ制御演算を行って操作量ＭＶｉを算出する（図４ステップＳ１１１）。
ＭＶｉ＝（１００／ＰＢｉ）｛１＋（１／ＴＩｉｓ）＋ＴＤｉｓ｝（ＳＰｉ−ＰＶｉ）
・・・（８）
ＰＢｉは比例帯、ＴＩｉは積分時間、ＴＤｉは微分時間、ｓはラプラス演算子である。
【００３９】
出力上限処理部２３−ｉは、以下の式のような操作量ＭＶｉの上限処理を行う（図４ステップＳ１１２）。
ＩＦ  ＯＨ＿Ｌｉ＜ＯＨ＿Ｒｉ  ＴＨＥＮ  ＯＨｉ＝ＯＨ＿Ｌｉ  
ＥＬＳＥ  ＯＨｉ＝ＯＨ＿Ｒｉ                                  ・・・（９）
ＩＦ  ＭＶｉ＞ＯＨｉ  ＴＨＥＮ  ＭＶｉ＝ＯＨｉ                ・・・（１０）
【００４０】
すなわち、出力上限処理部２３−ｉは、制御ループｉに対応するリモート操作量上限値ＯＨ＿Ｒｉが制御部１９−ｉ（ローカルコントローラＣｉ）に予め設定されているローカル操作量上限値ＯＨ＿Ｌｉよりも大きい場合には、ローカル操作量上限値ＯＨ＿Ｌｉを、操作量ＭＶｉの上限処理で使用する操作量上限値ＯＨｉとする（ＯＨｉ＝ＯＨ＿Ｌｉ）。また、リモート操作量上限値ＯＨ＿Ｒｉがローカル操作量上限値ＯＨ＿Ｌｉ以下の場合には、リモート操作量上限値ＯＨ＿Ｒｉを、操作量ＭＶｉの上限処理で使用する操作量上限値ＯＨｉとする（ＯＨｉ＝ＯＨ＿Ｒｉ）。そして、出力上限処理部２３−ｉは、操作量ＭＶｉが操作量上限値ＯＨｉより大きい場合、操作量ＭＶｉ＝ＯＨｉとする上限処理を行う。
【００４１】
操作量ＭＶｉ出力部２４−ｉは、出力上限処理部２３−ｉによって上限処理された操作量ＭＶｉを制御対象（実際の出力先は電力調整器１０２−ｉ）に出力する（図４ステップＳ１１３）。制御部１９−ｉは制御ループｉ毎に設けられているので、ステップＳ１０９〜Ｓ１１３の処理は制御ループｉ毎に実施されることになる。
【００４２】
電力総和抑制制御装置は、ステップＳ１０１〜Ｓ１１３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４ステップＳ１１４においてＹＥＳ）、制御周期毎に行う。以上の図４で説明した機能は特許文献１に開示されている。
【００４３】
次に、本発明の特徴部分である表示機能を図５を参照して説明する。最初に、ローカル操作量上限値取得部２５は、各制御ループｉのローカル操作量上限値ＯＨ＿Ｌｉを各制御ループｉの制御部１９−ｉ（ローカルコントローラＣｉ）から取得する（図５ステップＳ２００）。
リモート操作量上限値取得部２６は、各制御ループｉのリモート操作量上限値ＯＨ＿Ｒｉを出力上限値算出部１８から取得する（図５ステップＳ２０１）。
【００４４】
操作量取得部２７は、各制御ループｉの制御部１９−ｉ（ローカルコントローラＣｉ）から操作量ＭＶｉを取得する（図５ステップＳ２０２）。
最大総電力取得部２８は、最大総電力算出部１４から最大総電力ＢＸの値を取得する（図５ステップＳ２０３）。
【００４５】
割当総電力取得部２９は、割当総電力入力部１０から割当総電力ＰＷの値を取得する（図５ステップＳ２０４）。
総電力使用量取得部３０は、全ての制御ループｉの現在の消費電力値ＣＴｉの総和である総電力使用量ＰＳを取得する（図５ステップＳ２０５）。なお、総電力使用量ＰＳを直接測定してもよいし、電力値取得部１１から全ての制御ループｉの消費電力値ＣＴｉを取得して、その総和を求めるようにしてもよい。
【００４６】
次に、操作量関連変数表示制御部３１は、ローカル操作量上限値ＯＨ＿Ｌｉとリモート操作量上限値ＯＨ＿Ｒｉと操作量ＭＶｉの各々の所定の時系列の範囲の値を、制御ループｉ毎に別々のグラフに分けて表示装置３３に表示させる（図５ステップＳ２０６）。データの変化量（増減速度）および変化量の変化具合（増減加速度）を認識できるようにするために、過去２回分の値（１表示周期前のデータと２表示周期前のデータ）と現在値の計３回分の時系列データを、表示対象の時系列の範囲とすることが好ましい。時系列データの表示方法としては、ローカル操作量上限値ＯＨ＿Ｌｉとリモート操作量上限値ＯＨ＿Ｒｉと操作量ＭＶｉの各々を折れ線グラフで表示する方法が考えられる。また、現在値については特に認識し易くするために、例えば棒グラフを加えるなどするのが好ましい。
【００４７】
電力関連変数表示制御部３２は、最大総電力ＢＸと割当総電力ＰＷと総電力使用量ＰＳの各々の所定の時系列の範囲の値を表示装置３３にグラフ表示させる（図５ステップＳ２０７）。操作量関連変数表示制御部３１の場合と同様に、過去２回分の値と現在値の計３回分の時系列データを、表示対象の時系列の範囲とすることが好ましい。時系列データの表示方法としては、最大総電力ＢＸと割当総電力ＰＷと総電力使用量ＰＳの各々を折れ線グラフで表示する方法が考えられる。また、現在値については特に認識し易くするために、例えば棒グラフを加えるなどするのが好ましい。
【００４８】
電力総和抑制制御装置は、ステップＳ２００〜Ｓ２０７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５ステップＳ２０８においてＹＥＳ）、表示周期毎に行う。表示周期と上記の制御周期は一致していてもよいし、一致していなくてもよい。
【００４９】
図６は本実施例の表示例を示す図である。ここでは、制御ループの個数ｎ＝１２とし、表示装置３３の監視画面３３０に、０％−１００％のスケールで各制御ループｉ＝１〜１２の操作量関連変数（ローカル操作量上限値ＯＨ＿Ｌｉ、リモート操作量上限値ＯＨ＿Ｒｉ、操作量ＭＶｉ）を表示し、０ｋＷ−１０ｋＷのスケールで各制御ループｉの総計の電力関連変数（最大総電力ＢＸ、割当総電力ＰＷ、総電力使用量ＰＳ）を表示している。
【００５０】
上記のとおり、操作量関連変数および電力関連変数の各時系列データの表示範囲は、過去２回分と現在値の計３回分のデータである。また、これら３回分のデータを折れ線グラフで表示し、さらに現在値については棒グラフ３３１で表示している。表示周期の度に操作量関連変数および電力関連変数の現在値が取得され、表示が更新されることは言うまでもない。
【００５１】
図６の例では、操作量関連変数の折れ線グラフだけで全部で３６本あるが、これらの折れ線グラフは原則的には交差することがないように整理されていることになる。したがって、本実施例によれば、特許文献１に開示された電力総和抑制制御の実行状態を認識し易い表示を実現することができる。
【００５２】
本実施例で説明した電力総和抑制制御装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインタ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。このようなコンピュータにおいて、本発明の監視画面表示方法を実現させるためのプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供され、記憶装置に格納される。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施例で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、制御の実行状態を監視する技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０…割当総電力入力部、１１…電力値取得部、１２…最大出力時電力値取得部、１３…電力余裕算出部、１４…最大総電力算出部、１５…電力余裕総量算出部、１６…電力削減総量算出部、１７…電力削減割当量算出部、１８…出力上限値算出部、１９−ｉ…制御部、２０−ｉ…設定値ＳＰｉ入力部、２１−ｉ…制御量ＰＶｉ入力部、２２−ｉ…ＰＩＤ制御演算部、２３−ｉ…出力上限処理部、２４−ｉ…操作量ＭＶｉ出力部、２５…ローカル操作量上限値取得部、２６…リモート操作量上限値取得部、２７…操作量取得部、２８…最大総電力取得部、２９…割当総電力取得部、３０…総電力使用量取得部、３１…操作量関連変数表示制御部、３２…電力関連変数表示制御部、３３…表示装置。
【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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