(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の制御ループＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）の制御アクチュエータのエネルギー使用量を規定する割当総エネルギーの情報を受信する割当総エネルギー入力手段と、
各制御ループＬｉの消費エネルギー値の総和である総エネルギー実測値を取得する総エネルギー実測値取得手段と、
前記総エネルギー実測値が前記割当総エネルギーより大きい場合に、前記総エネルギー実測値が小さくなるように補正係数を所定の第１の割合だけ更新する第１の補正係数更新手段と、
各制御ループＬｉの操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｉに到達している状況で前記総エネルギー実測値が前記割当総エネルギーより小さい場合に、前記総エネルギー実測値が大きくなるように前記補正係数を所定の第２の割合だけ更新する第２の補正係数更新手段と、
各制御ループＬｉの既知の最大出力時消費エネルギー値と操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉのエネルギー余裕を算出し、このエネルギー余裕の総和に対する各制御ループＬｉのエネルギー余裕の比率と前記割当総エネルギーに基づいて各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出するエネルギー抑制手段と、
このエネルギー抑制手段が算出した操作量出力上限値ＯＨｉ、前記エネルギー抑制手段が利用する前記割当総エネルギーの値、または前記エネルギー抑制手段が利用する前記最大出力時消費エネルギー値の何れかに前記補正係数を乗じる補正手段と、
制御ループＬｉ毎に設けられ、設定値ＳＰｉと制御量ＰＶｉを入力として制御演算により操作量ＭＶｉを算出し、操作量ＭＶｉを前記操作量出力上限値ＯＨｉ以下に制限する上限処理を実行して、上限処理後の操作量ＭＶｉを対応する制御ループＬｉの制御アクチュエータに出力する制御手段とを備え、
各制御ループＬｉのエネルギー余裕が公平な状態に近づくように前記操作量出力上限値ＯＨｉを算出することを特徴とするエネルギー総和抑制制御装置。
【請求項２】
複数の制御ループＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）の制御アクチュエータの電力使用量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手段と、
各制御ループＬｉの消費電力値の総和である総電力実測値ＰＲを取得する総電力実測値取得手段と、
前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより大きい場合に、前記総電力実測値ＰＲが小さくなるように補正係数を所定の第１の割合だけ更新する第１の補正係数更新手段と、
各制御ループＬｉの操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｉに到達している状況で前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより小さい場合に、前記総電力実測値ＰＲが大きくなるように前記補正係数を所定の第２の割合だけ更新する第２の補正係数更新手段と、
各制御ループＬｉの既知の最大出力時電力値ＣＴｍｉと操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉ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Ｌｉの電力余裕の比率と前記割当総電力ＰＷに基づいて各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出する電力抑制手段と、
この電力抑制手段が算出した操作量出力上限値ＯＨｉ、前記電力抑制手段が利用する前記割当総電力ＰＷの値、または前記電力抑制手段が利用する前記最大出力時電力値ＣＴｍｉの何れかに前記補正係数を乗じる補正手段と、
制御ループＬｉ毎に設けられ、設定値ＳＰｉと制御量ＰＶｉを入力として制御演算により操作量ＭＶｉを算出し、操作量ＭＶｉを前記操作量出力上限値ＯＨｉ以下に制限する上限処理を実行して、上限処理後の操作量ＭＶｉを対応する制御ループＬｉの制御アクチュエータに出力する制御手段とを備え、
各制御ループＬｉの電力余裕が公平な状態に近づくように前記操作量出力上限値ＯＨｉを算出することを特徴とする電力総和抑制制御装置。
【請求項３】
複数の制御ループＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）の制御アクチュエータの電力使用量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手段と、
各制御ループＬｉの消費電力値の総和である総電力実測値ＰＲを取得する総電力実測値取得手段と、
前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより大きい場合に、補正係数ＨＳを所定の第１の割合だけ小さく更新する第１の補正係数更新手段と、
各制御ループＬｉの操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｘｉに到達している状況で前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより小さい場合に、前記補正係数ＨＳを所定の第２の割合だけ大きく更新する第２の補正係数更新手段と、
各制御ループＬｉの既知の最大出力時電力値ＣＴｍｉと操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉの電力余裕ＣＴｒｉを算出する電力余裕算出手段と、
各制御ループＬｉの最大出力時電力値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手段と、
各制御ループＬｉ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手段と、
削減すべき総電力量である電力削減総量ＳＷを前記最大総電力ＢＸと前記割当総電力ＰＷとから算出する電力削減総量算出手段と、
各制御ループＬｉで削減すべき電力量である電力削減割当量ＣＴｓｉを前記電力余裕ＣＴｒｉと前記電力余裕総量ＲＷと前記電力削減総量ＳＷとから算出する電力削減割当量算出手段と、
前記電力削減割当量ＣＴｓｉと前記最大出力時電力値ＣＴｍｉとから各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出する出力上限値算出手段と、
各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉに前記補正係数ＨＳを乗じて補正した操作量出力上限値ＯＨｘｉを算出する出力上限値補正手段と、
制御ループＬｉ毎に設けられ、設定値ＳＰｉと制御量ＰＶｉを入力として制御演算により操作量ＭＶｉを算出し、操作量ＭＶｉを前記操作量出力上限値ＯＨｘｉ以下に制限する上限処理を実行して、上限処理後の操作量ＭＶｉを対応する制御ループＬｉの制御アクチュエータに出力する制御手段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４】
複数の制御ループＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）の制御アクチュエータの電力使用量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手段と、
各制御ループＬｉの消費電力値の総和である総電力実測値ＰＲを取得する総電力実測値取得手段と、
前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより大きい場合に、補正係数ＨＳを所定の第１の割合だけ小さく更新する第１の補正係数更新手段と、
各制御ループＬｉの操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｉに到達している状況で前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより小さい場合に、前記補正係数ＨＳを所定の第２の割合だけ大きく更新する第２の補正係数更新手段と、
前記割当総電力ＰＷに前記補正係数ＨＳを乗じて補正した割当総電力ＰＷｘを算出する割当総電力補正手段と、
各制御ループＬｉの既知の最大出力時電力値ＣＴｍｉと操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉの電力余裕ＣＴｒｉを算出する電力余裕算出手段と、
各制御ループＬｉの最大出力時電力値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手段と、
各制御ループＬｉ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手段と、
削減すべき総電力量である電力削減総量ＳＷを前記最大総電力ＢＸと前記割当総電力ＰＷｘとから算出する電力削減総量算出手段と、
各制御ループＬｉで削減すべき電力量である電力削減割当量ＣＴｓｉを前記電力余裕ＣＴｒｉと前記電力余裕総量ＲＷと前記電力削減総量ＳＷとから算出する電力削減割当量算出手段と、
前記電力削減割当量ＣＴｓｉと前記最大出力時電力値ＣＴｍｉとから各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出する出力上限値算出手段と、
制御ループＬｉ毎に設けられ、設定値ＳＰｉと制御量ＰＶｉを入力として制御演算により操作量ＭＶｉを算出し、操作量ＭＶｉを前記操作量出力上限値ＯＨｉ以下に制限する上限処理を実行して、上限処理後の操作量ＭＶｉを対応する制御ループＬｉの制御アクチュエータに出力する制御手段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５】
複数の制御ループＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）の制御アクチュエータの電力使用量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手段と、
各制御ループＬｉの消費電力値の総和である総電力実測値ＰＲを取得する総電力実測値取得手段と、
前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより大きい場合に、補正係数ＨＳを所定の第１の割合だけ大きく更新する第１の補正係数更新手段と、
各制御ループＬｉの操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｉに到達している状況で前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより小さい場合に、前記補正係数ＨＳを所定の第２の割合だけ小さく更新する第２の補正係数更新手段と、
各制御ループＬｉの既知の最大出力時電力値ＣＴｍｉに補正係数ＨＳを乗じて補正した最大出力時電力値ＣＴｍｘｉを算出する最大出力時電力値補正手段と、
各制御ループＬｉの最大出力時電力値ＣＴｍｘｉと操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉの電力余裕ＣＴｒｉを算出する電力余裕算出手段と、
前記最大出力時電力値ＣＴｍｘｉの総和である最大総電力ＢＸを算出する最大総電力算出手段と、
各制御ループＬｉ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手段と、
削減すべき総電力量である電力削減総量ＳＷを前記最大総電力ＢＸと前記割当総電力ＰＷとから算出する電力削減総量算出手段と、
各制御ループＬｉで削減すべき電力量である電力削減割当量ＣＴｓｉを前記電力余裕ＣＴｒｉと前記電力余裕総量ＲＷと前記電力削減総量ＳＷとから算出する電力削減割当量算出手段と、
前記電力削減割当量ＣＴｓｉと前記最大出力時電力値ＣＴｍｘｉとから各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出する出力上限値算出手段と、
制御ループＬｉ毎に設けられ、設定値ＳＰｉと制御量ＰＶｉを入力として制御演算により操作量ＭＶｉを算出し、操作量ＭＶｉを前記操作量出力上限値ＯＨｉ以下に制限する上限処理を実行して、上限処理後の操作量ＭＶｉを対応する制御ループＬｉの制御アクチュエータに出力する制御手段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６】
複数の制御ループＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）の制御アクチュエータのエネルギー使用量を規定する割当総エネルギーの情報を受信する割当総エネルギー入力ステップと、
各制御ループＬｉの消費エネルギー値の総和である総エネルギー実測値を取得する総エネルギー実測値取得ステップと、
前記総エネルギー実測値が前記割当総エネルギーより大きい場合に、前記総エネルギー実測値が小さくなるように補正係数を所定の第１の割合だけ更新する第１の補正係数更新ステップと、
各制御ループＬｉの操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｉに到達している状況で前記総エネルギー実測値が前記割当総エネルギーより小さい場合に、前記総エネルギー実測値が大きくなるように前記補正係数を所定の第２の割合だけ更新する第２の補正係数更新ステップと、
各制御ループＬｉの既知の最大出力時消費エネルギー値と操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉのエネルギー余裕を算出し、このエネルギー余裕の総和に対する各制御ループＬｉのエネルギー余裕の比率と前記割当総エネルギーに基づいて各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出するエネルギー抑制ステップと、
このエネルギー抑制ステップで算出した操作量出力上限値ＯＨｉ、前記エネルギー抑制ステップで利用する前記割当総エネルギーの値、または前記エネルギー抑制ステップで利用する前記最大出力時消費エネルギー値の何れかに前記補正係数を乗じる補正ステップと、
設定値ＳＰｉと制御量ＰＶｉを入力として制御演算により操作量ＭＶｉを算出し、操作量ＭＶｉを前記操作量出力上限値ＯＨｉ以下に制限する上限処理を実行して、上限処理後の操作量ＭＶｉを対応する制御ループＬｉの制御アクチュエータに出力する制御ステップとを備え、
各制御ループＬｉのエネルギー余裕が公平な状態に近づくように前記操作量出力上限値ＯＨｉを算出することを特徴とするエネルギー総和抑制制御方法。
【請求項７】
複数の制御ループＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）の制御アクチュエータの電力使用量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ステップと、
各制御ループＬｉの消費電力値の総和である総電力実測値ＰＲを取得する総電力実測値取得ステップと、
前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより大きい場合に、前記総電力実測値ＰＲが小さくなるように補正係数を所定の第１の割合だけ更新する第１の補正係数更新ステップと、
各制御ループＬｉの操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｉに到達している状況で前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより小さい場合に、前記総電力実測値ＰＲが大きくなるように前記補正係数を所定の第２の割合だけ更新する第２の補正係数更新ステップと、
各制御ループＬｉの既知の最大出力時電力値ＣＴｍｉと操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉ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Ｌｉの電力余裕の比率と前記割当総電力ＰＷに基づいて各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出する電力抑制ステップと、
この電力抑制ステップで算出した操作量出力上限値ＯＨｉ、前記電力抑制ステップで利用する前記割当総電力ＰＷの値、または前記電力抑制ステップで利用する前記最大出力時電力値ＣＴｍｉの何れかに前記補正係数を乗じる補正ステップと、
設定値ＳＰｉと制御量ＰＶｉを入力として制御演算により操作量ＭＶｉを算出し、操作量ＭＶｉを前記操作量出力上限値ＯＨｉ以下に制限する上限処理を実行して、上限処理後の操作量ＭＶｉを対応する制御ループＬｉの制御アクチュエータに出力する制御ステップとを備え、
各制御ループＬｉの電力余裕が公平な状態に近づくように前記操作量出力上限値ＯＨｉを算出することを特徴とする電力総和抑制制御方法。
【請求項８】
複数の制御ループＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）の制御アクチュエータの電力使用量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ステップと、
各制御ループＬｉの消費電力値の総和である総電力実測値ＰＲを取得する総電力実測値取得ステップと、
前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより大きい場合に、補正係数ＨＳを所定の第１の割合だけ小さく更新する第１の補正係数更新ステップと、
各制御ループＬｉの操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｘｉに到達している状況で前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより小さい場合に、前記補正係数ＨＳを所定の第２の割合だけ大きく更新する第２の補正係数更新ステップと、
各制御ループＬｉの既知の最大出力時電力値ＣＴｍｉと操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉの電力余裕ＣＴｒｉを算出する電力余裕算出ステップと、
各制御ループＬｉの最大出力時電力値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ステップと、
各制御ループＬｉ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ステップと、
削減すべき総電力量である電力削減総量ＳＷを前記最大総電力ＢＸと前記割当総電力ＰＷとから算出する電力削減総量算出ステップと、
各制御ループＬｉで削減すべき電力量である電力削減割当量ＣＴｓｉを前記電力余裕ＣＴｒｉと前記電力余裕総量ＲＷと前記電力削減総量ＳＷとから算出する電力削減割当量算出ステップと、
前記電力削減割当量ＣＴｓｉと前記最大出力時電力値ＣＴｍｉとから各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出する出力上限値算出ステップと、
各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉに前記補正係数ＨＳを乗じて補正した操作量出力上限値ＯＨｘｉを算出する出力上限値補正ステップと、
設定値ＳＰｉと制御量ＰＶｉを入力として制御演算により操作量ＭＶｉを算出し、操作量ＭＶｉを前記操作量出力上限値ＯＨｘｉ以下に制限する上限処理を実行して、上限処理後の操作量ＭＶｉを対応する制御ループＬｉの制御アクチュエータに出力する制御ステップとを備えることを特徴とする電力総和抑制制御方法。
【請求項９】
複数の制御ループＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）の制御アクチュエータの電力使用量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ステップと、
各制御ループＬｉの消費電力値の総和である総電力実測値ＰＲを取得する総電力実測値取得ステップと、
前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより大きい場合に、補正係数ＨＳを所定の第１の割合だけ小さく更新する第１の補正係数更新ステップと、
各制御ループＬｉの操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｉに到達している状況で前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより小さい場合に、前記補正係数ＨＳを所定の第２の割合だけ大きく更新する第２の補正係数更新ステップと、
前記割当総電力ＰＷに前記補正係数ＨＳを乗じて補正した割当総電力ＰＷｘを算出する割当総電力補正ステップと、
各制御ループＬｉの既知の最大出力時電力値ＣＴｍｉと操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉの電力余裕ＣＴｒｉを算出する電力余裕算出ステップと、
各制御ループＬｉの最大出力時電力値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ステップと、
各制御ループＬｉ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ステップと、
削減すべき総電力量である電力削減総量ＳＷを前記最大総電力ＢＸと前記割当総電力ＰＷｘとから算出する電力削減総量算出ステップと、
各制御ループＬｉで削減すべき電力量である電力削減割当量ＣＴｓｉを前記電力余裕ＣＴｒｉと前記電力余裕総量ＲＷと前記電力削減総量ＳＷとから算出する電力削減割当量算出ステップと、
前記電力削減割当量ＣＴｓｉと前記最大出力時電力値ＣＴｍｉとから各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出する出力上限値算出ステップと、
設定値ＳＰｉと制御量ＰＶｉを入力として制御演算により操作量ＭＶｉを算出し、操作量ＭＶｉを前記操作量出力上限値ＯＨｉ以下に制限する上限処理を実行して、上限処理後の操作量ＭＶｉを対応する制御ループＬｉの制御アクチュエータに出力する制御ステップとを備えることを特徴とする電力総和抑制制御方法。
【請求項１０】
複数の制御ループＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）の制御アクチュエータの電力使用量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ステップと、
各制御ループＬｉの消費電力値の総和である総電力実測値ＰＲを取得する総電力実測値取得ステップと、
前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより大きい場合に、補正係数ＨＳを所定の第１の割合だけ大きく更新する第１の補正係数更新ステップと、
各制御ループＬｉの操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｉに到達している状況で前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより小さい場合に、前記補正係数ＨＳを所定の第２の割合だけ小さく更新する第２の補正係数更新ステップと、
各制御ループＬｉの既知の最大出力時電力値ＣＴｍｉに補正係数ＨＳを乗じて補正した最大出力時電力値ＣＴｍｘｉを算出する最大出力時電力値補正ステップと、
各制御ループＬｉの最大出力時電力値ＣＴｍｘｉと操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉの電力余裕ＣＴｒｉを算出する電力余裕算出ステップと、
前記最大出力時電力値ＣＴｍｘｉの総和である最大総電力ＢＸを算出する最大総電力算出ステップと、
各制御ループＬｉ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ステップと、
削減すべき総電力量である電力削減総量ＳＷを前記最大総電力ＢＸと前記割当総電力ＰＷとから算出する電力削減総量算出ステップと、
各制御ループＬｉで削減すべき電力量である電力削減割当量ＣＴｓｉを前記電力余裕ＣＴｒｉと前記電力余裕総量ＲＷと前記電力削減総量ＳＷとから算出する電力削減割当量算出ステップと、
前記電力削減割当量ＣＴｓｉと前記最大出力時電力値ＣＴｍｘｉとから各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出する出力上限値算出ステップと、
設定値ＳＰｉと制御量ＰＶｉを入力として制御演算により操作量ＭＶｉを算出し、操作量ＭＶｉを前記操作量出力上限値ＯＨｉ以下に制限する上限処理を実行して、上限処理後の操作量ＭＶｉを対応する制御ループＬｉの制御アクチュエータに出力する制御ステップとを備えることを特徴とする電力総和抑制制御方法。
【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、特に定常状態においてエネルギー使用量（例えば電力使用量）が指定された一定値を超えないように、かつ外乱抑制特性が可能な限り損なわれないように、制御を行うエネルギー総和抑制制御装置、電力総和抑制制御装置および方法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。
特に複数の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、以下のような手法が提案されている。
【０００３】
特許文献１に開示されたリフロー装置では、立ち上げ時の消費電流を低減するために、ヒータの近傍が熱的に飽和してから次のヒータを立ち上げるようにして、立ち上げ時間帯をずらすようにしていた。
特許文献２に開示された半導体ウエハの処理装置では、装置立ち上げ時に一時に大電力が消費されないように、各ヒータに対して時間的にずらしながら電力を供給するようにしていた。
【０００４】
特許文献３に開示された基板処理装置では、電力供給部から同時に供給される最大電力を小さくするために、所定の立ち上げ順序に従って、各熱処理部を１台ずつ順次立ち上げていくようにしていた。
特許文献４に開示された加熱装置では、装置立ち上げ時の過度の消費電流による電力障害を防止するために、まずコンベアより下方に位置するヒータに対し必要とする電力を供給し、かつコンベアより上方に位置するヒータへ供給される電力を制限して、合計消費電力を一定値以下に制御し、炉体内の温度の上昇に伴って温度を切換パラメータとして、コンベアより下方に位置するヒータへの供給電力を減少させるように制御していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２８８５０４７号公報
【特許文献２】特開平１１−１２６７４３号公報
【特許文献３】特開平１１−２０４４１２号公報
【特許文献４】特許第４４２６１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１〜特許文献４に開示された技術は、いずれも加熱昇温時のみが対象になる。製造装置においては、立ち上げ状態は、装置の全稼働時間のごく限られた時間だけのものであり、むしろ制御量ＰＶ（例えば温度）を一定量に維持する制御状態になっている定常状態と言われる時間帯の方が圧倒的に長い。例えば、空気中の細菌数や有害物質を計測し、細菌数や有害物質を一定以下に抑える換気風量制御では、ファンを回転させて安定した状態を維持するようにしている。この場合、ファン回転数が必要以上に高くなっているならば、定常状態に相当する稼働状態での電力使用量が問題の対象になる。
【０００７】
したがって、定常状態における確実なエネルギー抑制（特に電力抑制）が行なわれなければならないという要求がある。定常状態であってもＰＩＤ制御などの制御演算が実行されているのであるから、制御特性との関連性を考慮したエネルギー抑制（電力抑制）になる必要がある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、複数の制御系に関し、定常状態においてエネルギー使用量（例えば電力使用量）が指定された一定値を超えないように、かつ外乱抑制特性が可能な限り損なわれないように、制御を行うことができるエネルギー総和抑制制御装置、電力総和抑制制御装置および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】
【０００９】
本発明のエネルギー総和抑制制御装置は、複数の制御ループＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）の制御アクチュエータのエネルギー使用量を規定する割当総エネルギーの情報を受信する割当総エネルギー入力手段と、各制御ループＬｉの消費エネルギー値の総和である総エネルギー実測値を取得する総エネルギー実測値取得手段と、前記総エネルギー実測値が前記割当総エネルギーより大きい場合に、前記総エネルギー実測値が小さくなるように補正係数を所定の第１の割合だけ更新する第１の補正係数更新手段と、各制御ループＬｉの操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｉに到達している状況で前記総エネルギー実測値が前記割当総エネルギーより小さい場合に、前記総エネルギー実測値が大きくなるように前記補正係数を所定の第２の割合だけ更新する第２の補正係数更新手段と、各制御ループＬｉの既知の最大出力時消費エネルギー値と操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉのエネルギー余裕を算出し、このエネルギー余裕の総和に対する各制御ループＬｉのエネルギー余裕の比率と前記割当総エネルギーに基づいて各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出するエネルギー抑制手段と、このエネルギー抑制手段が算出した操作量出力上限値ＯＨｉ、前記エネルギー抑制手段が利用する前記割当総エネルギーの値、または前記エネルギー抑制手段が利用する前記最大出力時消費エネルギー値の何れかに前記補正係数を乗じる補正手段と、制御ループＬｉ毎に設けられ、設定値ＳＰｉと制御量ＰＶｉを入力として制御演算により操作量ＭＶｉを算出し、操作量ＭＶｉを前記操作量出力上限値ＯＨｉ以下に制限する上限処理を実行して、上限処理後の操作量ＭＶｉを対応する制御ループＬｉの制御アクチュエータに出力する制御手段とを備え、各制御ループＬｉのエネルギー余裕が公平な状態に近づくように前記操作量出力上限値ＯＨｉを算出す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は、複数の制御ループＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）の制御アクチュエータの電力使用量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手段と、各制御ループＬｉの消費電力値の総和である総電力実測値ＰＲを取得する総電力実測値取得手段と、前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより大きい場合に、前記総電力実測値ＰＲが小さくなるように補正係数を所定の第１の割合だけ更新する第１の補正係数更新手段と、各制御ループＬｉの操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｉに到達している状況で前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより小さい場合に、前記総電力実測値ＰＲが大きくなるように前記補正係数を所定の第２の割合だけ更新する第２の補正係数更新手段と、各制御ループＬｉの既知の最大出力時電力値ＣＴｍｉと操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉ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Ｌｉの電力余裕の比率と前記割当総電力ＰＷに基づいて各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出する電力抑制手段と、この電力抑制手段が算出した操作量出力上限値ＯＨｉ、前記電力抑制手段が利用する前記割当総電力ＰＷの値、または前記電力抑制手段が利用する前記最大出力時電力値ＣＴｍｉの何れかに前記補正係数を乗じる補正手段と、制御ループＬｉ毎に設けられ、設定値ＳＰｉと制御量ＰＶｉを入力として制御演算により操作量ＭＶｉを算出し、操作量ＭＶｉを前記操作量出力上限値ＯＨｉ以下に制限する上限処理を実行して、上限処理後の操作量ＭＶｉを対応する制御ループＬｉの制御アクチュエータに出力する制御手段とを備え、各制御ループＬｉの電力余裕が公平な状態に近づくように前記操作量出力上限値ＯＨｉを算出することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の電力総和抑制制御装置は、複数の制御ループＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）の制御アクチュエータの電力使用量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手段と、各制御ループＬｉの消費電力値の総和である総電力実測値ＰＲを取得する総電力実測値取得手段と、前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより大きい場合に、補正係数ＨＳを所定の第１の割合だけ小さく更新する第１の補正係数更新手段と、各制御ループＬｉの操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｘｉに到達している状況で前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより小さい場合に、前記補正係数ＨＳを所定の第２の割合だけ大きく更新する第２の補正係数更新手段と、各制御ループＬｉの既知の最大出力時電力値ＣＴｍｉと操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉの電力余裕ＣＴｒｉを算出する電力余裕算出手段と、各制御ループＬｉの最大出力時電力値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手段と、各制御ループＬｉ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手段と、削減すべき総電力量である電力削減総量ＳＷを前記最大総電力ＢＸと前記割当総電力ＰＷとから算出する電力削減総量算出手段と、各制御ループＬｉで削減すべき電力量である電力削減割当量ＣＴｓｉを前記電力余裕ＣＴｒｉと前記電力余裕総量ＲＷと前記電力削減総量ＳＷとから算出する電力削減割当量算出手段と、前記電力削減割当量ＣＴｓｉと前記最大出力時電力値ＣＴｍｉとから各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出する出力上限値算出手段と、各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉに前記補正係数ＨＳを乗じて補正した操作量出力上限値ＯＨｘｉを算出する出力上限値補正手段と、制御ループＬｉ毎に設けられ、設定値ＳＰｉと制御量ＰＶｉを入力として制御演算により操作量ＭＶｉを算出し、操作量ＭＶｉを前記操作量出力上限値ＯＨｘｉ以下に制限する上限処理を実行して、上限処理後の操作量ＭＶｉを対応する制御ループＬｉの制御アクチュエータに出力する制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の電力総和抑制制御装置は、複数の制御ループＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）の制御アクチュエータの電力使用量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手段と、各制御ループＬｉの消費電力値の総和である総電力実測値ＰＲを取得する総電力実測値取得手段と、前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより大きい場合に、補正係数ＨＳを所定の第１の割合だけ小さく更新する第１の補正係数更新手段と、各制御ループＬｉの操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｉに到達している状況で前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより小さい場合に、前記補正係数ＨＳを所定の第２の割合だけ大きく更新する第２の補正係数更新手段と、前記割当総電力ＰＷに前記補正係数ＨＳを乗じて補正した割当総電力ＰＷｘを算出する割当総電力補正手段と、各制御ループＬｉの既知の最大出力時電力値ＣＴｍｉと操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉの電力余裕ＣＴｒｉを算出する電力余裕算出手段と、各制御ループＬｉの最大出力時電力値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手段と、各制御ループＬｉ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手段と、削減すべき総電力量である電力削減総量ＳＷを前記最大総電力ＢＸと前記割当総電力ＰＷｘとから算出する電力削減総量算出手段と、各制御ループＬｉで削減すべき電力量である電力削減割当量ＣＴｓｉを前記電力余裕ＣＴｒｉと前記電力余裕総量ＲＷと前記電力削減総量ＳＷとから算出する電力削減割当量算出手段と、前記電力削減割当量ＣＴｓｉと前記最大出力時電力値ＣＴｍｉとから各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出する出力上限値算出手段と、制御ループＬｉ毎に設けられ、設定値ＳＰｉと制御量ＰＶｉを入力として制御演算により操作量ＭＶｉを算出し、操作量ＭＶｉを前記操作量出力上限値ＯＨｉ以下に制限する上限処理を実行して、上限処理後の操作量ＭＶｉを対応する制御ループＬｉの制御アクチュエータに出力する制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の電力総和抑制制御装置は、複数の制御ループＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）の制御アクチュエータの電力使用量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手段と、各制御ループＬｉの消費電力値の総和である総電力実測値ＰＲを取得する総電力実測値取得手段と、前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより大きい場合に、補正係数ＨＳを所定の第１の割合だけ大きく更新する第１の補正係数更新手段と、各制御ループＬｉの操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｉに到達している状況で前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより小さい場合に、前記補正係数ＨＳを所定の第２の割合だけ小さく更新する第２の補正係数更新手段と、各制御ループＬｉの既知の最大出力時電力値ＣＴｍｉに補正係数ＨＳを乗じて補正した最大出力時電力値ＣＴｍｘｉを算出する最大出力時電力値補正手段と、各制御ループＬｉの最大出力時電力値ＣＴｍｘｉと操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉの電力余裕ＣＴｒｉを算出する電力余裕算出手段と、前記最大出力時電力値ＣＴｍｘｉの総和である最大総電力ＢＸを算出する最大総電力算出手段と、各制御ループＬｉ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手段と、削減すべき総電力量である電力削減総量ＳＷを前記最大総電力ＢＸと前記割当総電力ＰＷとから算出する電力削減総量算出手段と、各制御ループＬｉで削減すべき電力量である電力削減割当量ＣＴｓｉを前記電力余裕ＣＴｒｉと前記電力余裕総量ＲＷと前記電力削減総量ＳＷとから算出する電力削減割当量算出手段と、前記電力削減割当量ＣＴｓｉと前記最大出力時電力値ＣＴｍｘｉとから各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出する出力上限値算出手段と、制御ループＬｉ毎に設けられ、設定値ＳＰｉと制御量ＰＶｉを入力として制御演算により操作量ＭＶｉを算出し、操作量ＭＶｉを前記操作量出力上限値ＯＨｉ以下に制限する上限処理を実行して、上限処理後の操作量ＭＶｉを対応する制御ループＬｉの制御アクチュエータに出力する制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明のエネルギー総和抑制制御方法は、複数の制御ループＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）の制御アクチュエータのエネルギー使用量を規定する割当総エネルギーの情報を受信する割当総エネルギー入力ステップと、各制御ループＬｉの消費エネルギー値の総和である総エネルギー実測値を取得する総エネルギー実測値取得ステップと、前記総エネルギー実測値が前記割当総エネルギーより大きい場合に、前記総エネルギー実測値が小さくなるように補正係数を所定の第１の割合だけ更新する第１の補正係数更新ステップと、各制御ループＬｉの操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｉに到達している状況で前記総エネルギー実測値が前記割当総エネルギーより小さい場合に、前記総エネルギー実測値が大きくなるように前記補正係数を所定の第２の割合だけ更新する第２の補正係数更新ステップと、各制御ループＬｉの既知の最大出力時消費エネルギー値と操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉのエネルギー余裕を算出し、このエネルギー余裕の総和に対する各制御ループＬｉのエネルギー余裕の比率と前記割当総エネルギーに基づいて各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出するエネルギー抑制ステップと、このエネルギー抑制ステップで算出した操作量出力上限値ＯＨｉ、前記エネルギー抑制ステップで利用する前記割当総エネルギーの値、または前記エネルギー抑制ステップで利用する前記最大出力時消費エネルギー値の何れかに前記補正係数を乗じる補正ステップと、設定値ＳＰｉと制御量ＰＶｉを入力として制御演算により操作量ＭＶｉを算出し、操作量ＭＶｉを前記操作量出力上限値ＯＨｉ以下に制限する上限処理を実行して、上限処理後の操作量ＭＶｉを対応する制御ループＬｉの制御アクチュエータに出力する制御ステップとを備え、各制御ループＬｉのエネルギー余裕が公平な状態に近づくように前記操作量出力上限値ＯＨｉを算出することを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の電力総和抑制制御方法は、複数の制御ループＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）の制御アクチュエータの電力使用量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ステップと、各制御ループＬｉの消費電力値の総和である総電力実測値ＰＲを取得する総電力実測値取得ステップと、前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより大きい場合に、前記総電力実測値ＰＲが小さくなるように補正係数を所定の第１の割合だけ更新する第１の補正係数更新ステップと、各制御ループＬｉの操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｉに到達している状況で前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより小さい場合に、前記総電力実測値ＰＲが大きくなるように前記補正係数を所定の第２の割合だけ更新する第２の補正係数更新ステップと、各制御ループＬｉの既知の最大出力時電力値ＣＴｍｉと操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉ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Ｌｉの電力余裕の比率と前記割当総電力ＰＷに基づいて各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出する電力抑制ステップと、この電力抑制ステップで算出した操作量出力上限値ＯＨｉ、前記電力抑制ステップで利用する前記割当総電力ＰＷの値、または前記電力抑制ステップで利用する前記最大出力時電力値ＣＴｍｉの何れかに前記補正係数を乗じる補正ステップと、設定値ＳＰｉと制御量ＰＶｉを入力として制御演算により操作量ＭＶｉを算出し、操作量ＭＶｉを前記操作量出力上限値ＯＨｉ以下に制限する上限処理を実行して、上限処理後の操作量ＭＶｉを対応する制御ループＬｉの制御アクチュエータに出力する制御ステップとを備え、各制御ループＬｉの電力余裕が公平な状態に近づくように前記操作量出力上限値ＯＨｉを算出することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の電力総和抑制制御方法は、複数の制御ループＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）の制御アクチュエータの電力使用量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ステップと、各制御ループＬｉの消費電力値の総和である総電力実測値ＰＲを取得する総電力実測値取得ステップと、前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより大きい場合に、補正係数ＨＳを所定の第１の割合だけ小さく更新する第１の補正係数更新ステップと、各制御ループＬｉの操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｘｉに到達している状況で前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより小さい場合に、前記補正係数ＨＳを所定の第２の割合だけ大きく更新する第２の補正係数更新ステップと、各制御ループＬｉの既知の最大出力時電力値ＣＴｍｉと操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉの電力余裕ＣＴｒｉを算出する電力余裕算出ステップと、各制御ループＬｉの最大出力時電力値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ステップと、各制御ループＬｉ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ステップと、削減すべき総電力量である電力削減総量ＳＷを前記最大総電力ＢＸと前記割当総電力ＰＷとから算出する電力削減総量算出ステップと、各制御ループＬｉで削減すべき電力量である電力削減割当量ＣＴｓｉを前記電力余裕ＣＴｒｉと前記電力余裕総量ＲＷと前記電力削減総量ＳＷとから算出する電力削減割当量算出ステップと、前記電力削減割当量ＣＴｓｉと前記最大出力時電力値ＣＴｍｉとから各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出する出力上限値算出ステップと、各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉに前記補正係数ＨＳを乗じて補正した操作量出力上限値ＯＨｘｉを算出する出力上限値補正ステップと、設定値ＳＰｉと制御量ＰＶｉを入力として制御演算により操作量ＭＶｉを算出し、操作量ＭＶｉを前記操作量出力上限値ＯＨｘｉ以下に制限する上限処理を実行して、上限処理後の操作量ＭＶｉを対応する制御ループＬｉの制御アクチュエータに出力する制御ステップとを備えることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の電力総和抑制制御方法は、複数の制御ループＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）の制御アクチュエータの電力使用量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ステップと、各制御ループＬｉの消費電力値の総和である総電力実測値ＰＲを取得する総電力実測値取得ステップと、前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより大きい場合に、補正係数ＨＳを所定の第１の割合だけ小さく更新する第１の補正係数更新ステップと、各制御ループＬｉの操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｉに到達している状況で前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより小さい場合に、前記補正係数ＨＳを所定の第２の割合だけ大きく更新する第２の補正係数更新ステップと、前記割当総電力ＰＷに前記補正係数ＨＳを乗じて補正した割当総電力ＰＷｘを算出する割当総電力補正ステップと、各制御ループＬｉの既知の最大出力時電力値ＣＴｍｉと操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉの電力余裕ＣＴｒｉを算出する電力余裕算出ステップと、各制御ループＬｉの最大出力時電力値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ステップと、各制御ループＬｉ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ステップと、削減すべき総電力量である電力削減総量ＳＷを前記最大総電力ＢＸと前記割当総電力ＰＷｘとから算出する電力削減総量算出ステップと、各制御ループＬｉで削減すべき電力量である電力削減割当量ＣＴｓｉを前記電力余裕ＣＴｒｉと前記電力余裕総量ＲＷと前記電力削減総量ＳＷとから算出する電力削減割当量算出ステップと、前記電力削減割当量ＣＴｓｉと前記最大出力時電力値ＣＴｍｉとから各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出する出力上限値算出ステップと、設定値ＳＰｉと制御量ＰＶｉを入力として制御演算により操作量ＭＶｉを算出し、操作量ＭＶｉを前記操作量出力上限値ＯＨｉ以下に制限する上限処理を実行して、上限処理後の操作量ＭＶｉを対応する制御ループＬｉの制御アクチュエータに出力する制御ステップとを備えることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の電力総和抑制制御方法は、複数の制御ループＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）の制御アクチュエータの電力使用量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ステップと、各制御ループＬｉの消費電力値の総和である総電力実測値ＰＲを取得する総電力実測値取得ステップと、前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより大きい場合に、補正係数ＨＳを所定の第１の割合だけ大きく更新する第１の補正係数更新ステップと、各制御ループＬｉの操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｉに到達している状況で前記総電力実測値ＰＲが前記割当総電力ＰＷより小さい場合に、前記補正係数ＨＳを所定の第２の割合だけ小さく更新する第２の補正係数更新ステップと、各制御ループＬｉの既知の最大出力時電力値ＣＴｍｉに補正係数ＨＳを乗じて補正した最大出力時電力値ＣＴｍｘｉを算出する最大出力時電力値補正ステップと、各制御ループＬｉの最大出力時電力値ＣＴｍｘｉと操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉの電力余裕ＣＴｒｉを算出する電力余裕算出ステップと、前記最大出力時電力値ＣＴｍｘｉの総和である最大総電力ＢＸを算出する最大総電力算出ステップと、各制御ループＬｉ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ステップと、削減すべき総電力量である電力削減総量ＳＷを前記最大総電力ＢＸと前記割当総電力ＰＷとから算出する電力削減総量算出ステップと、各制御ループＬｉで削減すべき電力量である電力削減割当量ＣＴｓｉを前記電力余裕ＣＴｒｉと前記電力余裕総量ＲＷと前記電力削減総量ＳＷとから算出する電力削減割当量算出ステップと、前記電力削減割当量ＣＴｓｉと前記最大出力時電力値ＣＴｍｘｉとから各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出する出力上限値算出ステップと、設定値ＳＰｉと制御量ＰＶｉを入力として制御演算により操作量ＭＶｉを算出し、操作量ＭＶｉを前記操作量出力上限値ＯＨｉ以下に制限する上限処理を実行して、上限処理後の操作量ＭＶｉを対応する制御ループＬｉの制御アクチュエータに出力する制御ステップとを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、各制御ループＬｉの既知の最大出力時消費エネルギー値と操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉのエネルギー余裕を算出し、エネルギー余裕の総和に対する各制御ループＬｉのエネルギー余裕の比率と割当総エネルギーに基づいて各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出することにより、各制御ループＬｉのエネルギー余裕が公平な状態に近づくように操作量出力上限値ＯＨｉを算出することができるので、複数の制御系に関し、定常状態においてエネルギー使用量が割当総エネルギーを超えないように、かつ外乱抑制特性が可能な限り損なわれないように、制御を行うことができる。また、本発明では、総エネルギー実測値が割当総エネルギーより大きい場合、あるいは使用エネルギーが最大状態に到達していると見なされる状況で総エネルギー実測値が割当総エネルギーより小さい場合に、エネルギー抑制手段が算出した操作量出力上限値ＯＨｉ、エネルギー抑制手段が利用する割当総エネルギーの値、またはエネルギー抑制手段が利用する最大出力時消費エネルギー値の何れかを補正することで、逐次的かつ安定的にずれを補正する動作を実現することができる。
なお、上記のように本発明では、総エネルギー実測値が割当総エネルギーより大きい場合、あるいは使用エネルギーが最大状態に到達していると見なされる状況で総エネルギー実測値が割当総エネルギーより小さい場合というのは、総エネルギー実測値が割当総エネルギーに一致すべき状況において両者が一致していない状況を意味しており、このときの両者間の誤差を「ずれ」と称するものとする。
【００２０】
また、本発明では、各制御ループＬｉの既知の最大出力時電力値ＣＴｍｉと操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉの電力余裕を算出し、電力余裕の総和に対する各制御ループＬｉ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Ｌｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出することにより、各制御ループＬｉの電力余裕が公平な状態に近づくように操作量出力上限値ＯＨｉを算出することができるので、複数の制御系に関し、定常状態において電力使用量が割当総電力ＰＷを超えないように、かつ外乱抑制特性が可能な限り損なわれないように、制御を行うことができる。また、本発明では、総電力実測値ＰＲが割当総電力ＰＷより大きい場合、あるいは使用電力が最大状態に到達していると見なされる状況で総電力実測値ＰＲが割当総電力ＰＷより小さい場合に、電力抑制手段が算出した操作量出力上限値ＯＨｉ、電力抑制手段が利用する割当総電力ＰＷの値、または電力抑制手段が利用する最大出力時電力値ＣＴｍｉの何れかを補正することで、逐次的かつ安定的にずれを補正する動作を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】３ゾーンの温度変化に伴う総電力の変化を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る加熱装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態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４】本発明の第１の実施の形態に係る制御系のブロック線図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る電力総和抑制制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る電力総和抑制制御装置の動作例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態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８】本発明の第２の実施の形態に係る電力総和抑制制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施の形態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１０】本発明の第３の実施の形態に係る電力総和抑制制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係るエネルギー総和抑制制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係るエネルギー総和抑制制御装置の他の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係るエネルギー総和抑制制御装置の他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】
【００２２】
［発明の原理］
例として加熱装置を取り上げて説明する。多くの加熱装置では、定常状態においてヒータ出力は定格の２０％程度になる。ここで、定常状態とは、制御量ＰＶが設定値ＳＰの近傍に制御された状態であり、外乱抑制のために制御機能が利用されている状態のことを言う。定常状態においてヒータ出力が定格の２０％程度になるため、例えば１００Ｗのヒータ、２００Ｗのヒータ、３００Ｗのヒータの３個合計で６００Ｗのヒータを、割当総電力が３００Ｗ（全ヒータ容量の５０％）の条件で利用する場合であっても、１００Ｗ×２０％＝２０Ｗ、２００Ｗ×２０％＝４０Ｗ、３００Ｗ×２０％＝６０Ｗの合計１２０Ｗになるというように、電力使用量は概ね割当総電力以内に入りやすい。したがって、各ヒータの出力上限を一律に５０％にして制御を行なえば十分であると考えられやすい。
【００２３】
しかし、加熱装置の特定のヒータが設置されている領域に被加熱物が投入されるなどして、大幅な降温外乱が発生すると、この特定のヒータのみを高出力にして温度復帰させる必要性が生じる。このとき、５０％の出力（操作量ＭＶ）では不十分であったとしても、各ヒータの出力上限が一律に５０％に設定されているために、５０％を超える出力にすることはできない。一方で、出力上限が５０％でありながら、出力（操作量ＭＶ）が２０％というように余裕のあるヒータも存在することになる。また、外乱が発生しない状態であっても、放熱状態などの影響により定常状態において１０％程度の出力（操作量ＭＶ）になるヒータもあれば、３０％程度の出力（操作量ＭＶ）になるヒータもある。この場合も、出力上限が一律に５０％であれば、電力の余裕に格差が生じていることになる。
【００２４】
したがって、各制御ループのヒータで使用されている電力を計測あるいは推定し、各制御ループの電力余裕が公平な状態に近づくように適宜制御アルゴリズムの出力上限値を更新すれば、外乱抑制に対する制御性の劣化を少なくすることができる。具体的には、操作量ＭＶが最大値１００％のときの最大出力時電力値ＣＴｍｉを制御ループ毎に求め、最大出力時電力値ＣＴｍｉの総和である最大総電力ＢＸを算出して、最大総電力ＢＸと割当総電力ＰＷとの差分を総削減分として算出し、現時点の各出力（操作量ＭＶ）との関係において電力余裕が公平な状態に近づくように各制御ループの操作量出力上限値ＯＨｉを逆算すればよい。以上が本発明の基本原理である。
【００２５】
ただし、各制御ループの最大出力時電力値ＣＴｍｉとしては、予め記憶している値を使用することになるが、この最大出力時電力値ＣＴｍｉが必ずしも精度良く得られるとは限らない。また、ヒータの抵抗値は、ヒータ温度やヒータ劣化などの影響で変化する場合がある。図１は３つの制御ゾーンをそれぞれヒータで加熱する加熱装置において、ヒータの抵抗値が制御ゾーンの温度の変化に伴って変化し、結果的に各ヒータの消費電力値の総和である総電力が変化する様子を示す図である。図１の１００が総電力の変化を示している。このように、ヒータの抵抗値が変化すると、最大出力時電力値ＣＴｍｉの精度を維持することは難しくなる。したがって、実際の使用電力が割当総電力ＰＷと整合しなくなる（すなわち、ずれが生じる）ことが有り得るので、上記の基本原理に基づいて算出した操作量出力上限値ＯＨｉを補正する必要があるが、操作量出力上限値ＯＨｉを補正する場合、このようなずれを厳密に考慮する必要がある。
【００２６】
総電力抑制としての目的を考慮すれば、操作量出力上限値ＯＨｉの補正が必要なずれが生じている状況は、総電力が評価されるべき下記状況に限られている。
（ａ）使用電力が想定以内（全ての操作量が操作量出力上限値以内）でありながら、総電力実測値が割当総電力ＰＷを上回っている状況。
（ｂ）使用電力が想定上限（全ての操作量が操作量出力上限値到達）でありながら、総電力実測値が割当総電力ＰＷを下回っている状況。
【００２７】
ここで、発明者は下記の点に着眼した。
（Ａ）上記（ａ）、（ｂ）の状況は時間的に継続して発生するので、ＰＩＤ制御周期毎に逐次的に修正することが可能である。すなわち、１回の何らかの処理で、操作量出力上限値ＯＨｉを正確に補正できなくてもよい。
（Ｂ）また、（ａ）、（ｂ）の状況の解消は、最終的に帳尻が合えば問題ないものなので、ずれの要因を正確に特定する必要はない。すなわち、例えばどの制御ループがずれの原因になっているのかとか、ヒータ温度、ヒータ劣化、非線形性などの何れがずれの原因になっているのかとかは、解明されなくてもよい。
（Ｃ）そして、ずれの要因自体は、いずれにしろ急激に発生する現象ではないので、操作量出力上限値ＯＨｉの早急な補正動作は必要ではない。すなわち、緩やかな補正動作を継続的に実行していれば、十分に対応できる。
【００２８】
以上の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の点から、上記（ａ）、（ｂ）の状況の発生のみをＰＩＤ制御周期毎に常時継続的に検出し、上記（ａ）、（ｂ）の状況が発生している場合に操作量出力上限値ＯＨｉの微小な補正処理を実行し、その微小な補正処理を継続して積み重ねるようにすれば、逐次的かつ安定的にずれを補正する動作を実現できることに想到した。
【００２９】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図２は本発明の第１の実施の形態に係る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１と、加熱処理炉１の内部に設置された複数の制御アクチュエータであるヒータ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１内の制御ゾーンＺ１〜Ｚ４の温度ＰＶ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２と、電力総和抑制制御装置２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３−１〜３−４とから構成される。この図２に示した加熱装置においては、電力総和抑制制御装置２が制御ゾーンＺ１〜Ｚ４の温度ＰＶ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。
【００３０】
図３は電力総和抑制制御装置２の構成を示すブロック図である。電力総和抑制制御装置２は、上位ＰＣ４から割当総電力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Ｌｉ（ｉ＝１〜ｎであり、ｎは２以上の整数、図２の例ではｎ＝４）の消費電力値の総和である総電力実測値ＰＲを取得する総電力実測値入力部１１と、総電力実測値ＰＲが割当総電力ＰＷより大きい場合に補正係数ＨＳを小さく更新する第１の補正係数更新部１２と、使用電力が最大状態に到達していると見なされる状況で総電力実測値ＰＲが割当総電力ＰＷより小さい場合に補正係数ＨＳを大きく更新する第２の補正係数更新部１３と、各制御ループＬｉの最大出力時電力値ＣＴｍｉを入力する最大出力時電力値入力部１４と、各制御ループＬｉの最大出力時電力値ＣＴｍｉと操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉの電力余裕ＣＴｒｉを算出する電力余裕算出部１５と、各制御ループＬｉの最大出力時電力値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１６と、各制御ループＬｉ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ＲＷを算出する電力余裕総量算出部１７と、削減すべき総電力量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１８と、各制御ループＬｉで削減すべき電力量である電力削減割当量ＣＴｓｉを電力余裕ＣＴｒｉと電力余裕総量ＲＷと電力削減総量ＳＷとから算出する電力削減割当量算出部１９と、電力削減割当量ＣＴｓｉと最大出力時電力値ＣＴｍｉとから各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出する出力上限値算出部２０と、各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉに補正係数ＨＳを乗じて補正した操作量出力上限値ＯＨｘｉを算出する出力上限値補正部２１と、制御ループＬｉ毎に設けられた制御部２２−ｉとから構成される。
【００３１】
最大出力時電力値入力部１４と電力余裕算出部１５と最大総電力算出部１６と電力余裕総量算出部１７と電力削減総量算出部１８と電力削減割当量算出部１９と出力上限値算出部２０とは、電力抑制手段を構成している。
制御部２２−ｉは、設定値ＳＰｉ入力部２３−ｉと、制御量ＰＶｉ入力部２４−ｉと、ＰＩＤ制御演算部２５−ｉと、出力上限処理部２６−ｉと、操作量ＭＶｉ出力部２７−ｉとから構成される。
【００３２】
図４は本実施の形態の制御系のブロック線図である。各制御ループＬｉは、制御部２２−ｉと、制御対象Ｐｉとから構成される。後述のように、制御部２２−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２の例では、制御対象ＰｉはヒータＨｉが加熱する加熱処理炉１であるが、操作量ＭＶｉの実際の出力先は電力調整器３−ｉであり、操作量ＭＶｉに応じた電力が電力調整器３−ｉからヒータＨｉに供給される。
【００３３】
各制御ループＬｉの操作量ＭＶｉが最大値１００％のときの最大出力時電力値ＣＴｍｉは、各制御ループＬｉの消費電力値（具体的にはヒータＨｉの消費電力値）から推定することも可能である。しかし、本実施の形態では、この推定においても未知の非線形性が含まれ、ずれの原因になることを想定しているので、最大出力時電力値ＣＴｍｉを推定する処理は採用しないものとする。
本実施の形態では、補正係数ＨＳ（初期値１．０）を導入し、補正係数ＨＳを逐次更新するものとし、各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉに同じ補正係数ＨＳを乗じる。
【００３４】
以下、本実施の形態の電力総和抑制制御装置２の動作を説明する。図５は電力総和抑制制御装置２の動作を示すフローチャートである。
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である上位ＰＣ４から、ヒータの電力使用量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）。
【００３５】
総電力実測値入力部１１は、各制御ループＬｉの現在の消費電力値（具体的にはヒータＨｉの消費電力値）の総和である総電力実測値ＰＲをリアルタイムに計測する計測手段（不図示）から、総電力実測値ＰＲを取得する（ステップＳ１０１）。なお、計測手段を電力総和抑制制御装置２内に設けるようにしてもよい。
【００３６】
第１の補正係数更新部１２は、総電力実測値ＰＲと割当総電力ＰＷとを比較し（ステップＳ１０２）、総電力実測値ＰＲが割当総電力ＰＷより大きいと判定した場合に、補正係数ＨＳが現時点の数値よりも所定の第１の割合（本実施の形態では１％）だけ小さくなるように更新する（ステップＳ１０３）。すなわち、第１の補正係数更新部１２は、次式のような処理を行なう。
ＩＦ  ＰＲ＞ＰＷ  ＴＨＥＮ  ＨＳ←０．９９ＨＳ                  ・・・（１）
【００３７】
第２の補正係数更新部１３は、制御部２２−ｉから出力される操作量ＭＶｉに基づいて、使用電力（各制御ループＬｉのヒータＨｉの消費電力値の総和）が最大状態に到達していると見なされる状況であるかどうかを判定する（ステップＳ１０４）。第２の補正係数更新部１３は、全ての操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｘｉに到達している場合、使用電力が最大状態に到達していると見なされる状況であると判定する。そして、第２の補正係数更新部１３は、使用電力が最大状態に到達していると見なされる状況の場合、総電力実測値ＰＲと割当総電力ＰＷとを比較し（ステップＳ１０５）、総電力実測値ＰＲが割当総電力ＰＷより小さいと判定した場合に、補正係数ＨＳが現時点の数値よりも所定の第２の割合（本実施の形態では０．１％）だけ大きくなるように更新する（ステップＳ１０６）。すなわち、第２の補正係数更新部１３は、次式のような処理を行なう。
ＩＦ  ＭＶｉ＝ＯＨｘｉ  ＡＮＤ  ＰＲ＜ＰＷ  ＴＨＥＮ  ＨＳ←１．００１ＨＳ
・・・（２）
【００３８】
なお、本実施の形態において補正係数ＨＳを大きくすることは、使用電力が大きくなることを意味しているが、本発明は電力抑制を目的としているため、補正係数ＨＳを小さくする度合い（１％）に比べて、補正係数ＨＳを大きくする度合い（０．１％）を緩やかにしている。
【００３９】
次に、最大出力時電力値入力部１４は、各制御ループＬｉの操作量ＭＶｉが最大値１００％のときのヒータＨｉの消費電力値である最大出力時電力値ＣＴｍｉを制御ループＬｉ毎に取得する（ステップＳ１０７）。ここでは、最大出力時電力値ＣＴｍｉは、最大出力時電力値入力部１４に予め記憶されている固定値とする。
【００４０】
電力余裕算出部１５は、各制御ループＬｉの電力余裕ＣＴｒｉを次式により制御ループＬｉ毎に算出する（ステップＳ１０８）。
ＣＴｒｉ＝ＣＴｍｉ（１００．０−ＭＶｉ）／１００．０            ・・・（３）
最大総電力算出部１６は、各制御ループＬｉの最大出力時電力値ＣＴｍｉの総和である最大総電力ＢＸを次式により算出する（ステップＳ１０９）。
ＢＸ＝ΣＣＴｍｉ＝ＣＴｍ１＋ＣＴｍ２＋・・・＋ＣＴｍｎ          ・・・（４）
【００４１】
電力余裕総量算出部１７は、各制御ループＬｉ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（ステップＳ１１０）。
ＲＷ＝ΣＣＴｒｉ＝ＣＴｒ１＋ＣＴｒ２＋・・・＋ＣＴｒｎ          ・・・（５）
電力削減総量算出部１８は、削減すべき総電力量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（ステップＳ１１１）。
ＳＷ＝ＢＸ−ＰＷ                                                ・・・（６）
【００４２】
電力削減割当量算出部１９は、各制御ループＬｉで削減すべき電力量である電力削減割当量ＣＴｓｉを次式により制御ループＬｉ毎に算出する（ステップＳ１１２）。
ＣＴｓｉ＝ＳＷ（ＣＴｒｉ／ＲＷ）                                ・・・（７）
出力上限値算出部２０は、電力削減割当量ＣＴｓｉと最大出力時電力値ＣＴｍｉとから各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを次式により制御ループＬｉ毎に算出する（ステップＳ１１３）。
ＯＨｉ＝｛１．０−（ＣＴｓｉ／ＣＴｍｉ）｝１００．０［％］      ・・・（８）
なお、ＢＸ＜ＰＷになる場合、すなわちＳＷ＜０になる場合は、ＯＨｉが１００％を超えるが、その場合はＯＨｉを１００％で上限カットすればよい。
【００４３】
出力上限値補正部２１は、各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを次式により補正した操作量出力上限値ＯＨｘｉを制御ループＬｉ毎に算出する（ステップＳ１１４）。
ＯＨｘｉ＝ＯＨｉＨＳ                                            ・・・（９）
【００４４】
次に、制御部２２−ｉは、制御ループＬｉの操作量ＭＶｉを以下のとおりに算出する。各制御ループＬｉの設定値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２３−ｉを介してＰＩＤ制御演算部２５−ｉに入力される（ステップＳ１１５）。
各制御ループＬｉの制御量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２４−ｉを介してＰＩＤ制御演算部２５−ｉに入力される（ステップＳ１１６）。
【００４５】
ＰＩＤ制御演算部２５−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（ステップＳ１１７）。
ＭＶｉ＝（１００／ＰＢｉ）｛１＋（１／ＴＩｉｓ）＋ＴＤｉｓ｝（ＳＰｉ−ＰＶｉ）
・・・（１０）
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。
【００４６】
出力上限処理部２６−ｉは、以下の式のような操作量ＭＶｉの上限処理を行う（ステップＳ１１８）。
ＩＦ  ＭＶｉ＞ＯＨｘｉ  ＴＨＥＮ  ＭＶｉ＝ＯＨｘｉ            ・・・（１１）
すなわち、出力上限処理部２６−ｉは、操作量ＭＶｉが操作量出力上限値ＯＨｘｉより大きい場合、操作量ＭＶｉ＝ＯＨｘｉとする上限処理を行う。
【００４７】
操作量ＭＶｉ出力部２７−ｉは、出力上限処理部２６−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３−ｉ）に出力する（ステップＳ１１９）。制御部２２−ｉは制御ループＬｉ毎に設けられているので、ステップＳ１１５〜Ｓ１１９の処理は制御ループＬｉ毎に実施されることになる。
電力総和抑制制御装置２は、以上のようなステップＳ１０１〜Ｓ１１９の処理を例えばユーザの指示によって制御が終了するまで（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、一定時間毎に行う。
【００４８】
３ループの制御系で、割当総電力ＰＷを３００Ｗとするシミュレーション結果を図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示す。図中の左軸は設定値ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３、制御量ＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３および操作量ＭＶ１，ＭＶ２，ＭＶ３であり、右軸は割当総電力ＰＷおよび総電力実測値ＰＲ、横軸は時間である。なお、ここでは操作量ＭＶ１，ＭＶ２，ＭＶ３だけでなく、設定値ＳＰ1，ＳＰ２，ＳＰ３および制御量ＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３も％単位で表示している。
【００４９】
図６（Ａ）、図６（Ｂ）の例では、設定値ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３＝２０％としているため、制御量ＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３は２０％を維持するように制御されているが、６００ｓｅｃ．の時点で制御量ＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３に降温外乱が加わった後、電力総和抑制制御装置２による外乱抑制制御により制御量ＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３が２０％に復帰している。このとき、操作量出力上限値ＯＨｘｉの微小な更新処理に伴い、操作量ＭＶｉの高出力状態が緩やかに変化している。
【００５０】
図６（Ａ）の例では、６００ｓｅｃ．〜６５０ｓｅｃ．の時点で総電力実測値ＰＲが割当総電力ＰＷ＝３００Ｗに満たないため、総電力実測値ＰＲを増やす方向に操作量出力上限値ＯＨｘｉを逐次更新する動作になっている。一方、図６（Ｂ）の例では、６００ｓｅｃ．〜６２０ｓｅｃ．の時点で総電力実測値ＰＲが割当総電力ＰＷ＝３００Ｗを超えるため、総電力実測値ＰＲを減らす方向に操作量出力上限値ＯＨｘｉを逐次更新する動作になっている。
【００５１】
以上のように、本実施の形態では、各制御ループＬｉの最大出力時電力値ＣＴｍｉと操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉの電力余裕を算出し、電力余裕の総和に対する各制御ループＬｉ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Ｌｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出することにより、各制御ループＬｉの電力余裕が公平な状態に近づくように操作量出力上限値ＯＨｉを算出することができるので、複数の制御系に関し、定常状態において電力使用量が割当総電力ＰＷを超えないように、かつ外乱抑制特性が可能な限り損なわれないように、制御を行うことができる。
【００５２】
また、本実施の形態では、上記（ａ）、（ｂ）の状況が発生している場合に操作量出力上限値ＯＨｘｉの微小な補正処理を継続して実行することで、逐次的かつ安定的にずれを補正する動作を実現することができる。
また、本実施の形態では、操作量ＭＶｉ自体を直接的に変化させるのではなく、操作量出力上限値ＯＨｘｉを変化させるので、操作量ＭＶｉには無意味な上下動は発生しない。すなわち、ＰＩＤ制御演算への悪影響が発生することがなく、不自然さのない制御応答波形を得ることができる。
【００５３】
また、本実施の形態では、操作量出力上限値ＯＨｘｉを算出する際に厳密に電力余裕を算出するので、各制御ループＬｉの電力余裕ＣＴｒｉまたはその総和である電力余裕総量ＲＷをユーザに提示する提示手段を設けることで、電力余裕を監視・管理することができる。
【００５４】
なお、図５の例では、割当総電力ＰＷの情報を１回だけ受信するようになっているが、上位ＰＣ４は必要に応じて情報を送信し、これにより割当総電力ＰＷの値が随時更新されるようになっていてもよい。
【００５５】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態では、補正係数ＨＳ（初期値１．０）を導入し、補正係数ＨＳを逐次更新するものとし、割当総電力ＰＷに補正係数ＨＳを乗じる。本実施の形態においても加熱装置全体の構成は第１の実施の形態と同様であるので、図２の符号を用いて説明する。
【００５６】
図７は本実施の形態の電力総和抑制制御装置２の構成を示すブロック図である。本実施の形態の電力総和抑制制御装置２は、割当総電力入力部１０と、総電力実測値入力部１１と、第１の補正係数更新部１２と、第２の補正係数更新部１３ａと、割当総電力ＰＷに補正係数ＨＳを乗じて補正した割当総電力ＰＷｘを算出する割当総電力補正部２８と、最大出力時電力値入力部１４と、電力余裕算出部１５と、最大総電力算出部１６と、電力余裕総量算出部１７と、削減すべき総電力量である電力削減総量ＳＷを最大総電力ＢＸと割当総電力ＰＷｘとから算出する電力削減総量算出部１８ａと、電力削減割当量算出部１９と、出力上限値算出部２０と、制御ループＬｉ毎に設けられた制御部２２ａ−ｉとから構成される。
【００５７】
最大出力時電力値入力部１４と電力余裕算出部１５と最大総電力算出部１６と電力余裕総量算出部１７と電力削減総量算出部１８ａと電力削減割当量算出部１９と出力上限値算出部２０とは、電力抑制手段を構成している。
制御部２２ａ−ｉは、設定値ＳＰｉ入力部２３−ｉと、制御量ＰＶｉ入力部２４−ｉと、ＰＩＤ制御演算部２５−ｉと、出力上限処理部２６ａ−ｉと、操作量ＭＶｉ出力部２７−ｉとから構成される。
【００５８】
以下、本実施の形態の電力総和抑制制御装置２の動作を説明する。図８は電力総和抑制制御装置２の動作を示すフローチャートである。
割当総電力入力部１０の処理（図８のステップＳ２００）、総電力実測値入力部１１の処理（ステップＳ２０１）、第１の補正係数更新部１２の処理（ステップＳ２０２，Ｓ２０３）は、それぞれ図５のステップＳ１００，Ｓ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０３と同じなので、説明は省略する。
【００５９】
第２の補正係数更新部１３ａは、制御部２２ａ−ｉから出力される操作量ＭＶｉに基づいて、使用電力が最大状態に到達していると見なされる状況であるかどうかを判定する（ステップＳ２０４）。第２の補正係数更新部１３ａは、全ての操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｉに到達している場合、使用電力が最大状態に到達していると見なされる状況であると判定する。そして、第２の補正係数更新部１３ａは、使用電力が最大状態に到達していると見なされる状況の場合、総電力実測値ＰＲと割当総電力ＰＷとを比較し（ステップＳ２０５）、総電力実測値ＰＲが割当総電力ＰＷより小さいと判定した場合に、補正係数ＨＳが現時点の数値よりも所定の第２の割合（本実施の形態では０．１％）だけ大きくなるように更新する（ステップＳ２０６）。すなわち、第２の補正係数更新部１３ａは、次式のような処理を行なう。
ＩＦ  ＭＶｉ＝ＯＨｉ  ＡＮＤ  ＰＲ＜ＰＷ  ＴＨＥＮ  ＨＳ←１．００１ＨＳ
・・・（１２）
【００６０】
次に、割当総電力補正部２８は、割当総電力ＰＷを次式により補正した割当総電力ＰＷｘを算出する（ステップＳ２０７）。
ＰＷｘ＝ＰＷＨＳ                                              ・・・（１３）
【００６１】
最大出力時電力値入力部１４の処理（ステップＳ２０８）、電力余裕算出部１５の処理（ステップＳ２０９）、最大総電力算出部１６の処理（ステップＳ２１０）、電力余裕総量算出部１７の処理（ステップＳ２１１）は、それぞれ図５のステップＳ１０７，Ｓ１０８，Ｓ１０９，Ｓ１１０と同じなので、説明は省略する。
電力削減総量算出部１８ａは、削減すべき総電力量である電力削減総量ＳＷを、最大総電力ＢＸと割当総電力ＰＷｘとから次式により算出する（ステップＳ２１２）。
ＳＷ＝ＢＸ−ＰＷｘ                                            ・・・（１４）
【００６２】
電力削減割当量算出部１９の処理（ステップＳ２１３）、出力上限値算出部２０の処理（ステップＳ２１４）は、それぞれ図５のステップＳ１１２，Ｓ１１３と同じなので、説明は省略する。
【００６３】
次に、制御部２２ａ−ｉは、制御ループＬｉの操作量ＭＶｉを以下のとおりに算出する。設定値ＳＰｉ入力部２３−ｉの処理（ステップＳ２１５）、制御量ＰＶｉ入力部２４−ｉの処理（ステップＳ２１６）、ＰＩＤ制御演算部２５−ｉの処理（ステップＳ２１７）は、それぞれ図５のステップＳ１１５，Ｓ１１６，Ｓ１１７と同じなので、説明は省略する。
【００６４】
出力上限処理部２６ａ−ｉは、以下の式のような操作量ＭＶｉの上限処理を行う（ステップＳ２１８）。
ＩＦ  ＭＶｉ＞ＯＨｉ  ＴＨＥＮ  ＭＶｉ＝ＯＨｉ                ・・・（１５）
すなわち、出力上限処理部２６ａ−ｉは、操作量ＭＶｉが操作量出力上限値ＯＨｉより大きい場合、操作量ＭＶｉ＝ＯＨｉとする上限処理を行う。
【００６５】
操作量ＭＶｉ出力部２７−ｉの処理（ステップＳ２１９）は、図５のステップＳ１１９と同じなので、説明は省略する。制御部２２ａ−ｉは制御ループＬｉ毎に設けられているので、ステップＳ２１５〜Ｓ２１９の処理は制御ループＬｉ毎に実施されることになる。
電力総和抑制制御装置２は、以上のようなステップＳ２０１〜Ｓ２１９の処理を例えばユーザの指示によって制御が終了するまで（ステップＳ２２０においてＹＥＳ）、一定時間毎に行う。
こうして、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態では、補正係数ＨＳ（初期値１．０）を導入し、補正係数ＨＳを逐次更新するものとし、各制御ループＬｉの最大出力時電力値ＣＴｍｉに同じ補正係数ＨＳを乗じる。本実施の形態においても加熱装置全体の構成は第１の実施の形態と同様であるので、図２の符号を用いて説明する。
【００６７】
図９は本実施の形態の電力総和抑制制御装置２の構成を示すブロック図である。本実施の形態の電力総和抑制制御装置２は、割当総電力入力部１０と、総電力実測値入力部１１と、総電力実測値ＰＲが割当総電力ＰＷより大きい場合に補正係数ＨＳを大きく更新する第１の補正係数更新部１２ｂと、使用電力が最大状態に到達していると見なされる状況で総電力実測値ＰＲが割当総電力ＰＷより小さい場合に補正係数ＨＳを小さく更新する第２の補正係数更新部１３ｂと、最大出力時電力値入力部１４と、各制御ループＬｉの最大出力時電力値ＣＴｍｉに補正係数ＨＳを乗じて補正した最大出力時電力値ＣＴｍｘｉを算出する最大出力時電力値補正部２９と、最大出力時電力値ＣＴｍｘｉと操作量ＭＶｉとから各制御ループＬｉの電力余裕ＣＴｒｉを算出する電力余裕算出部１５ｂと、最大出力時電力値ＣＴｍｘｉ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１６ｂと、電力余裕総量算出部１７と、電力削減総量算出部１８と、電力削減割当量算出部１９と、電力削減割当量ＣＴｓｉと最大出力時電力値ＣＴｍｘｉとから各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを算出する出力上限値算出部２０ｂと、制御ループＬｉ毎に設けられた制御部２２ａ−ｉとから構成される。
【００６８】
最大出力時電力値入力部１４と電力余裕算出部１５ｂと最大総電力算出部１６ｂと電力余裕総量算出部１７と電力削減総量算出部１８と電力削減割当量算出部１９と出力上限値算出部２０ｂとは、電力抑制手段を構成している。
【００６９】
以下、本実施の形態の電力総和抑制制御装置２の動作を説明する。図１０は電力総和抑制制御装置２の動作を示すフローチャートである。
割当総電力入力部１０の処理（図１０のステップＳ３００）、総電力実測値入力部１１の処理（ステップＳ３０１）は、それぞれ図５のステップＳ１００，Ｓ１０１と同じなので、説明は省略する。
【００７０】
第１の補正係数更新部１２ｂは、総電力実測値ＰＲと割当総電力ＰＷとを比較し（ステップＳ３０２）、総電力実測値ＰＲが割当総電力ＰＷより大きいと判定した場合に、補正係数ＨＳが現時点の数値よりも所定の第１の割合（本実施の形態では１％）だけ大きくなるように更新する（ステップＳ３０３）。すなわち、第１の補正係数更新部１２ｂは、次式のような処理を行なう。
ＩＦ  ＰＲ＞ＰＷ  ＴＨＥＮ  ＨＳ←１．０１ＨＳ                ・・・（１６）
【００７１】
第２の補正係数更新部１３ｂは、制御部２２ａ−ｉから出力される操作量ＭＶｉに基づいて、使用電力が最大状態に到達していると見なされる状況であるかどうかを判定する（ステップＳ３０４）。第２の補正係数更新部１３ｂは、全ての操作量ＭＶｉがそれぞれ対応する操作量出力上限値ＯＨｉに到達している場合、使用電力が最大状態に到達していると見なされる状況であると判定する。そして、第２の補正係数更新部１３ｂは、使用電力が最大状態に到達していると見なされる状況の場合、総電力実測値ＰＲと割当総電力ＰＷとを比較し（ステップＳ３０５）、総電力実測値ＰＲが割当総電力ＰＷより小さいと判定した場合に、補正係数ＨＳが現時点の数値よりも所定の第２の割合（本実施の形態では０．１％）だけ小さくなるように更新する（ステップＳ３０６）。すなわち、第２の補正係数更新部１３ｂは、次式のような処理を行なう。
ＩＦ  ＭＶｉ＝ＯＨｉ  ＡＮＤ  ＰＲ＜ＰＷ  ＴＨＥＮ  ＨＳ←０．９９９Ｈ
・・・（１７）
【００７２】
なお、本実施の形態において補正係数ＨＳを小さくすることは、使用電力が大きくなることを意味しているが、本発明は電力抑制を目的としているため、補正係数ＨＳを大きくする度合い（１％）に比べて、補正係数ＨＳを小さくする度合い（０．１％）を緩やかにしている。
【００７３】
最大出力時電力値入力部１４の処理（ステップＳ３０７）は、図５のステップＳ１０７と同じなので、説明は省略する。
最大出力時電力値補正部２９は、各制御ループＬｉの最大出力時電力値ＣＴｍｉを次式により補正した最大出力時電力値ＣＴｍｘｉを制御ループＬｉ毎に算出する（ステップＳ３０８）。
ＣＴｍｘｉ＝ＣＴｍｉＨＳ                                      ・・・（１８）
【００７４】
電力余裕算出部１５ｂは、各制御ループＬｉの電力余裕ＣＴｒｉを次式により制御ループＬｉ毎に算出する（ステップＳ３０９）。
ＣＴｒｉ＝ＣＴｍｘｉ（１００．０−ＭＶｉ）／１００．０        ・・・（１９）
最大総電力算出部１６ｂは、各制御ループＬｉの最大出力時電力値ＣＴｍｘｉの総和である最大総電力ＢＸを次式により算出する（ステップＳ３１０）。
ＢＸ＝ΣＣＴｍｘｉ＝ＣＴｍｘ１＋ＣＴｍｘ２＋・・・＋ＣＴｍｘｎ  ・・（２０）
【００７５】
電力余裕総量算出部１７の処理（ステップＳ３１１）、電力削減総量算出部１８の処理（ステップＳ３１２）、電力削減割当量算出部１９の処理（ステップＳ３１３）は、それぞれ図５のステップＳ１１０，Ｓ１１１，Ｓ１１２と同じなので、説明は省略する。
出力上限値算出部２０ｂは、電力削減割当量ＣＴｓｉと最大出力時電力値ＣＴｍｘｉとから各制御ループＬｉの操作量出力上限値ＯＨｉを次式により制御ループＬｉ毎に算出する（ステップＳ３１４）。
ＯＨｉ＝｛１．０−（ＣＴｓｉ／ＣＴｍｘｉ）｝１００．０［％］  ・・・（２１）
なお、ＢＸ＜ＰＷになる場合、すなわちＳＷ＜０になる場合は、ＯＨｉが１００％を超えるが、その場合はＯＨｉを１００％で上限カットすればよい。
【００７６】
次に、制御部２２ａ−ｉは、制御ループＬｉの操作量ＭＶｉを以下のとおりに算出する。設定値ＳＰｉ入力部２３−ｉの処理（ステップＳ３１５）、制御量ＰＶｉ入力部２４−ｉの処理（ステップＳ３１６）、ＰＩＤ制御演算部２５−ｉの処理（ステップＳ３１７）は、それぞれ図５のステップＳ１１５，Ｓ１１６，Ｓ１１７と同じなので、説明は省略する。
出力上限処理部２６ａ−ｉの処理（ステップＳ３１８）は、図８のステップＳ２１８と同じなので、説明は省略する。操作量ＭＶｉ出力部２７−ｉの処理（ステップＳ３１９）は、図５のステップＳ１１９と同じなので、説明は省略する。
【００７７】
電力総和抑制制御装置２は、以上のようなステップＳ３０１〜Ｓ３１９の処理を例えばユーザの指示によって制御が終了するまで（ステップＳ３２０においてＹＥＳ）、一定時間毎に行う。
こうして、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
［第４の実施の形態］
第１〜第３の実施の形態では、電力量に基づいて操作量出力上限値ＯＨｉ、割当総電力ＰＷ、最大出力時電力値ＣＴｍｉを補正しているが、これに限るものではなく、例えば燃料使用量などのエネルギー量に基づいて補正を行なうようにしてもよい。すなわち、本発明は、第１〜第３の実施の形態の電力総和抑制制御装置２で用いる「電力」という物理量を、「エネルギー」あるいは「パワー」に置き換えた形態を権利範囲に含む。
【００７９】
第１の実施の形態の電力総和抑制制御装置２で用いる「電力」という物理量を「エネルギー」に置き換えたエネルギー総和抑制制御装置の構成を図１１に示し、第２の実施の形態の電力総和抑制制御装置２で用いる「電力」という物理量を「エネルギー」に置き換えたエネルギー総和抑制制御装置の構成を図１２に示し、第３の実施の形態の電力総和抑制制御装置２で用いる「電力」という物理量を「エネルギー」に置き換えたエネルギー総和抑制制御装置の構成を図１３に示す。
【００８０】
図１１のエネルギー総和抑制制御装置は、割当総エネルギー入力部１１０と、総エネルギー実測値入力部１１１と、第１の補正係数更新部１１２と、第２の補正係数更新部１１３と、最大出力時エネルギー値入力部１１４と、エネルギー余裕算出部１１５と、最大総エネルギー算出部１１６と、エネルギー余裕総量算出部１１７と、エネルギー削減総量算出部１１８と、エネルギー削減割当量算出部１１９と、出力上限値算出部１２０と、出力上限値補正部１２１と、制御部２２−ｉとから構成される。
【００８１】
最大出力時エネルギー値入力部１１４とエネルギー余裕算出部１１５と最大総エネルギー算出部１１６とエネルギー余裕総量算出部１１７とエネルギー削減総量算出部１１８とエネルギー削減割当量算出部１１９と出力上限値算出部１２０とは、エネルギー抑制手段を構成している。図１１に示したエネルギー総和抑制制御装置の構成は、第１の実施の形態において「電力」を「エネルギー」に置き換えたものに相当するので、詳細な説明は省略する。
【００８２】
図１２のエネルギー総和抑制制御装置は、割当総エネルギー入力部１１０と、総エネルギー実測値入力部１１１と、第１の補正係数更新部１１２と、第２の補正係数更新部１１３ａと、割当総エネルギー補正部１２８と、最大出力時エネルギー値入力部１１４と、エネルギー余裕算出部１１５と、最大総エネルギー算出部１１６と、エネルギー余裕総量算出部１１７と、エネルギー削減総量算出部１１８ａと、エネルギー削減割当量算出部１１９と、出力上限値算出部１２０と、制御部２２ａ−ｉとから構成される。
【００８３】
最大出力時エネルギー値入力部１１４とエネルギー余裕算出部１１５と最大総エネルギー算出部１１６とエネルギー余裕総量算出部１１７とエネルギー削減総量算出部１１８ａとエネルギー削減割当量算出部１１９と出力上限値算出部１２０とは、エネルギー抑制手段を構成している。図１２に示したエネルギー総和抑制制御装置の構成は、第２の実施の形態において「電力」を「エネルギー」に置き換えたものに相当するので、詳細な説明は省略する。
【００８４】
図１３のエネルギー総和抑制制御装置は、割当総エネルギー入力部１１０と、総エネルギー実測値入力部１１１と、第１の補正係数更新部１１２ｂと、第２の補正係数更新部１１３ｂと、最大出力時エネルギー値入力部１１４と、最大出力時エネルギー値補正部１２９と、エネルギー余裕算出部１１５ｂと、最大総エネルギー算出部１１６ｂと、エネルギー余裕総量算出部１１７と、エネルギー削減総量算出部１１８と、エネルギー削減割当量算出部１１９と、出力上限値算出部１２０ｂと、制御部２２ａ−ｉとから構成される。
【００８５】
最大出力時エネルギー値入力部１１４とエネルギー余裕算出部１１５ｂと最大総エネルギー算出部１１６ｂとエネルギー余裕総量算出部１１７とエネルギー削減総量算出部１１８とエネルギー削減割当量算出部１１９と出力上限値算出部１２０ｂとは、エネルギー抑制手段を構成している。図１３に示したエネルギー総和抑制制御装置の構成は、第３の実施の形態において「電力」を「エネルギー」に置き換えたものに相当するので、詳細な説明は省略する。
【００８６】
なお、本発明は、加熱制御に限らず、例えば冷却装置による冷却温度制御や、換気風量による環境制御（有害物質ＶＯＣ（Volatile Organic Compounas）や細菌などの制御）の電力総和抑制、エネルギー総和抑制にも適用することができる。
【００８７】
第１〜第４の実施の形態で説明した電力総和抑制制御装置とエネルギー総和抑制制御装置とは、ＣＰＵ、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。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１〜第４の実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
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適用することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１…加熱処理炉、２…電力総和抑制制御装置、３−１〜３−４…電力調整器、４…上位ＰＣ、１０…割当総電力入力部、１１…総電力実測値入力部、１２，１２ｂ…第１の補正係数更新部、１３，１３ａ，１３ｂ…第２の補正係数更新部、１４…最大出力時電力値入力部、１５，１５ｂ…電力余裕算出部、１６，１６ｂ…最大総電力算出部、１７…電力余裕総量算出部、１８，１８ａ…電力削減総量算出部、１９…電力削減割当量算出部、２０，２０ｂ…出力上限値算出部、２１…出力上限値補正部、２２−ｉ，２２ａ−ｉ…制御部、２３−ｉ…設定値ＳＰｉ入力部、２４−ｉ…制御量ＰＶｉ入力部、２５−ｉ…ＰＩＤ制御演算部、２６−ｉ，２６ａ−ｉ…出力上限処理部、２７−ｉ…操作量ＭＶｉ出力部、２８…割当総電力補正部、２９…最大出力時電力値補正部、１１０…割当総エネルギー入力部、１１１…総エネルギー実測値入力部、１１２，１１２ｂ…第１の補正係数更新部、１１３，１１３ａ，１１３ｂ…第２の補正係数更新部、１１４…最大出力時エネルギー値入力部、１１５，１１５ｂ…エネルギー余裕算出部、１１６，１１６ｂ…最大総エネルギー算出部、１１７…エネルギー余裕総量算出部、１１８，１１８ａ…エネルギー削減総量算出部、１１９…エネルギー削減割当量算出部、１２０，１２０ｂ…出力上限値算出部、１２１…出力上限値補正部、１２８…割当総エネルギー補正部、１２９…最大出力時エネルギー値補正部、Ｈ１〜Ｈ４…ヒータ、Ｓ１〜Ｓ４…温度センサ、Ｚ１〜Ｚ４…制御ゾーン。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１】
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【図２】
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