(57)【要約】【課題】制御対象に対し、ＰＩＤ制御が遂行されている状態で、ＰＩＤの各項のうちのどれが支配的であるかをモニタ画面上でオペレータが容易に確認できるシーケンス制御装置を提供する【解決手段】プロセス量の目標値、現在値及びＰＩＤ制御パラメータをストアする第１のデータメモリと、同第１のデータメモリの各データに基づいてＰＩＤ各項の値及びそれらの和を演算するＰＩＤ演算部と、同演算部の各演算出力を出力操作量としてストアする第２のデータメモリと、同出力操作量中の和を制御量として前記制御対象に与えると共に、前記和および／または前記ＰＩＤの各項の値ならびにこれらの各時系列データを生成して適宜選択しモニタ画面に表示せしめるモニタ信号を生成するよう構成されるシーケンス制御装置。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象のプロセス量をＰＩＤ制御するシーケンス制御装置であって、前記プロセス量の目標値、現在値及びＰＩＤ制御パラメータをストアする第１のデータメモリと、同第１のデータメモリの各データに基づいてＰＩＤ各項の値及びそれらの和を演算するＰＩＤ演算部と、同演算部の各演算出力を出力操作量としてストアする第２のデータメモリと、同出力操作量中の和を制御量として前記制御対象に与えると共に、前記和および／または前記ＰＩＤの各項の値をモニタ装置に表示せしめるモニタ信号を生成することを特徴とするＰＩＤ内部演算値のモニタリング機能を有するシーケンス制御装置。
【請求項２】
請求項１において、前記第１、第２のデータメモリは同一のメモリ内の異なるメモリ領域として形成されていることを特徴とするＰＩＤ内部演算値のモニタリング機能を有するシーケンス制御装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記第２のデータメモリには前記ＰＩＤ各項の値及びそれらの和を前記プロセスの経過に対応するそれぞれの時系列データとしてストアすることを特徴とするＰＩＤ内部演算値のモニタリング機能を有するシーケンス制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３において、前記第１のデータメモリ内にストアされているＰＩＤ制御パラメータの値はオペレータにより修正可能であることを特徴とするＰＩＤ内部演算値のモニタリング機能を有するシーケンス制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシーケンス制御装置（ＰＬＣ）に係り、特にＰＩＤ内部演算値をモニタリングする機能を有するＰＬＣに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＰＬＣを図２に示す。同図２において、シーケンス制御装置ＰＬＣは制御対象１８のプロセスをＰＩＤ制御するものであって、同プロセス中のＰＩＤ制御に関する物理量の検出値Ｑがセンサ２０から信号ライン１によってシーケンス制御装置ＰＬＣへ与えられる。また、シーケンス制御装置ＰＬＣから制御対象１８へ与えられる制御量ＣＭＤは信号ライン２によって与えられる。
さらに、シーケンス制御装置ＰＬＣからは、モニタ２２へのモニタ信号ＭＮＳＧがライン３を介して与えられる。参照符号２４は、キーボード等の入力操作部であってライン４により入力信号Ｋがシーケンス制御装置ＰＬＣへ与えられる。
【０００３】
前記シーケンス制御装置ＰＬＣ内において、参照符号１０は、制御対象１８のＰＩＤ制御の目標値、現在値、ＰＩＤ制御用の各パラメータ等をストアするデータメモリ、参照符号１２はＰＩＤ演算部、参照符号１４はＰＩＤ演算部１２で演算された出力操作量をストアする出力操作量レジスタである。なおこの出力操作量レジスタ１４はデータメモリ１０の一部として構成されている。
【０００４】
さらに、図２において、ＰＩＤ演算部１２では比例項Ｐ、積分項Ｉ、微分項Ｄの加算された値、即ち和がその演算結果として出力操作量レジスタ１４に与えられる。制御対象１８に対する制御量ＣＭＤは前記出力操作量レジスタ１４にストアされているＰＩＤ各項の和から生成される。なお、参照符号１６は入出力部を示す。
【０００５】
図２に示したＰＩＤ制御では、モニタ２２へのモニタ信号ＭＮＳＧはＰＩＤの各項の和、即ち制御量ＣＭＤに対応する量である。従って、このモニタ画面を見てＰＩＤ制御を所望の状態に修正することは、特定の、制御対象１８のプロセス制御に熟達したオペレータでなければ至難のことであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一方、ＰＩＤ制御におけるオートチューニングと称される方法もこれまで一部に紹介されているが、これは特定分野で専用的に使用されるものであり、制御対象１８の最適状態を予め想定（指定）することにより、自動的にＰＩＤの各パラメータの値を調整する機能を有するものである。従って、オペレータにとっては前記最適状態を予め想定することに関与はできるものの、実際のプロセスが進行中において、ＰＩＤの各項のうちどの項が支配的であるかを都度比較・確認したり、また、その確認の結果に基づいてＰＩＤの各パラメータを前記オペレータが修正するといったことはできなかった。
【０００７】
本発明は前述した問題を解決せんとするものであって、その目的とするところは、制御対象に対し、ＰＩＤ制御が遂行されている状態で、ＰＩＤの各項のうちのどれが支配的であるかをモニタ画面上でオペレータが容易に確認できるシーケンス制御装置を提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、オペレータがモニタ画面の確認に基づいてＰＩＤ制御パラメータの値を修正可能とするシーケンス制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明によるシーケンス制御装置ＰＬＣは、制御対象のプロセス量をＰＩＤ制御するシーケンス制御装置であって、前記プロセス量の目標値、現在値及びＰＩＤ制御パラメータをストアする第１のデータメモリと、同第１のデータメモリの各データに基づいてＰＩＤ各項の値及びそれらの和を演算するＰＩＤ演算部と、同演算部の各演算出力を出力操作量としてストアする第２のデータメモリと、同出力操作量中の和を制御量として前記制御対象に与えると共に、前記和および／または前記ＰＩＤの各項の値をモニタ装置に表示せしめるモニタ信号を生成するよう構成される。
【０００９】
その場合、前記第１、第２のデータメモリは同一のメモリ内の異なるメモリ領域として形成されるようにすることができる。
さらに、前記第２のデータメモリには前記ＰＩＤ各項の値及びそれらの和を前記プロセスの経過に対応するそれぞれの時系列データとしてストアすることができる。
さらにまた、前記第１のデータメモリ内にストアされているＰＩＤ制御パラメータの値はオペレータにより修正可能とすることができる。
【００１０】
【作用】
ＰＩＤ演算部では、ＰＩＤ各項の和のほか、各項それぞれの値も出力操作量として算出する。オペレータはこれらの値を適宜選択してモニタ画面に表示させ、どの制御パラメータがその時点で支配的であるかを知ることができる。さらにまた、前記第２のデータメモリには前記ＰＩＤ各項の値及びそれらの和を前記プロセスの経過に対応するそれぞれの時系列データとしてストアされているので、これらの時系列データをモニタ画面に適宜表示させることにより、オペレータはＰＩＤ制御パラメータを修正したことの影響を画面上で確認することができる。また、制御対象のプロセス特性を、同制御対象への制御量とセンサからの検出信号との関係として特定しモデル化しておくことにより、実際の制御対象を使用することなくシミュレーションできるので、オペレータの訓練用としてシーケンス制御装置を利用できるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に基づく１実施例について図１を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は図２と略同様な構成になるシーケンス制御装置ＰＬＣを示す。同図１において、シーケンス制御装置ＰＬＣ内には参照符号２６で示されるプログラムメモリが設けられ、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２８が制御対象３８、３８Ａに対し、そのプロセス量に関するＰＩＤ制御を遂行するときの処理プログラムＰＧ（３８）、ＰＧ（３８Ａ）がストアされている。
【００１３】
参照符号３０は第１のデータメモリであって、ＰＩＤ制御に必要なデータであるプロセス量の目標値、現在値、ＰＩＤ制御用の各パラメータの値がストアされている。ここで、現在値は制御対象３８に設けられたセンサ４０で検出されラインＬ１から与えられる検出値Ｑに対応する。
さらに、参照符号３２は前記第１のデータメモリ３０内の各データに基づいて、ＰＩＤ制御のための出力操作量を演算するＰＩＤ演算部である。このＰＩＤ演算部３２は前記処理プログラムＰＧ（３８）のもとでＣＰＵ２８が行う時分割的演算操作を表現するものである。参照符号３４は、第２のデータメモリであって、同データメモリ内には、前記ＰＩＤ演算部３２で各サンプリング時間毎に算出されるＰＩＤ制御のための出力操作量としての、比例項の成分に対応するＰ項、積分項の成分に対応するＩ項、微分項の成分に対応するＤ項及びそれら各項の和である（Ｐ＋Ｉ＋Ｄ）項が逐次ストアされ更新されるようになっている。
【００１４】
参照符号３４Ａは、前記各項のデータを時系列データとしてセーブし貯蔵するメモリ領域である。これらの時系列データは、メモリ節約のため必ずしも数十ｍｓｅｃの各サンプリング時間毎に更新生成される必要はなく、後述するように、オペレータがモニタ画面上でその変化の傾向や、値を確認できる程度であればよい。この時系列データは前記処理プログラムＰＧ（３８）によって生成されることができる。なお、一般的なＰＩＤの制御は下記の式で示される。下記式中の変数Ｋｐ、Ｔｉ、Ｔｄ、ＭＶ０はＰＩＤ制御でのパラメータに相当する。
【００１５】
【数１】
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【００１６】
上記式の操作量ＭＶに対応する制御量として制御量信号ＣＭＤが入出力部３６を介しラインＬ２から制御対象３８へ与えられる。さらに、モニタ４２にはラインＬ３を介してモニタ信号ＭＮＳＧが与えられる。
このモニタ信号ＭＮＳＧとしては、前記第２のデータメモリ３４にストアされている各ＰＩＤ制御に関わるＰ項、Ｉ項、Ｄ項及び和の項ならびにそれらの時系列データが対象として含まれる。そして、オペレータによる入力操作部４４からラインＬ４を介して与えられる指令信号Ｋによって、前記第２のデータメモリの各データがそれぞれ単独に、あるいは適宜それらの選択された組み合わせという形式でモニタ画面上に表示できるようになっている。
【００１７】
又、前記第１のデータメモリ３０内のＰＩＤ制御パラメータは前記入力操作部４４を介してオペレータにより修正されることができるようになっている。従って、オペレータは当該プロセスの進行において、モニタ４２の画面をモニタしながら、どのＰＩＤ制御の項が支配的であるかを確認することが可能であり、必要があれば他の項が支配的になるようそのパラメータの値を修正することもできる。
【００１８】
さらに、図１において、参照符号３８Ａは他の制御対象を示す。
以上の実施例の説明では、制御対象３８、３８Ａは物理的実在（例えば射出成形機における特定部位の射出バレルの加熱用ヒータ）を前提としたが、一点鎖線で囲まれた範囲で示した制御対象を、その制御量ＣＭＤと対応する出力検出値Ｑとの関係としてその特性を予め特定し、モデル化しておくことにより、現実の制御対象を用いないで、シーケンス制御装置ＰＬＣを例えばオペレータ訓練用のシミュレーション装置として使用することができる。その際、時間の経過を実際の場合より早く指示することも可能である。
【００１９】
又、以上の実施例の説明では、ＰＩＤ制御はＰ項、Ｉ項及びＤ項の３項全てがあるものとして説明したが、本発明の趣旨からすればＰＩ、ＰＤ等の制御の場合でも利用できることは明らかであり、従って、本発明においてＰＩＤ制御はそれらの場合をも含むものとする。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によるシーケンス制御装置においては、ＰＩＤ演算部でＰＩＤ各項の和のほか、各項それぞれの値も出力操作量として算出される。従って、オペレータはこれらの値を適宜選択してモニタ画面に表示させ、どの制御パラメータがその時点で支配的であるかを知ることができる。さらにまた、第２のデータメモリには前記ＰＩＤ各項の値及びそれらの和が前記プロセスの経過に対応するそれぞれの時系列データとしてストアされているので、これらの時系列データをモニタ画面に適宜表示させることにより、オペレータはＰＩＤ制御パラメータを修正したことの影響を画面上で確認することができる。また、制御対象のプロセス特性を、同制御対象への制御量とセンサからの検出信号との関係として特定しモデル化しておくことにより、実際の制御対象を使用することなくシミュレーションでき、オペレータの訓練用としてシーケンス制御装置を利用できる等の優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシーケンス制御装置の制御機能を示すブロック図である。
【図２】従来技術におけるシーケンス制御装置の制御機能を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０　　　　第１のデータメモリ
１２　　　　ＰＩＤ演算部
１４　　　　第２のデータメモリ
１６　　　　入出力部
１８　　　　制御対象
２０　　　　センサ
２２　　　　モニタ
２４　　　　入力操作部
２６　　　　プログラムメモリ
２８　　　　中央演算処理装置
３０　　　　第１のデータメモリ
３２　　　　ＰＩＤ演算部
３４　　　　第２のデータメモリ
３６　　　　入出力部
３８　　　　制御対象
３８Ａ　　　他の制御対象
４０　　　　センサ
【図１】
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【図２】
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