(57)【要約】【課題】  複数の制御プロセスに対応する複数の多変数予測制御システムの入出力データを一元的に統括管理することが可能な多変数予測制御システムを実現する。【解決手段】  複数の制御プロセスとこれら制御プロセスに対応する複数の多変数予測制御コントローラを有する多変数予測制御システムにおいて、  前記複数の多変数予測制御コントローラを統括するメインコントローラと、  前記メインコントローラを統括して操作・監視する操作・監視手段と、を備える。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の制御プロセスとこれら制御プロセスに対応する複数の多変数予測制御コントローラを有する多変数予測制御システムにおいて、
前記複数の多変数予測制御コントローラを統括するメインコントローラと、
前記メインコントローラを統括して操作・監視する操作・監視手段と、
を備えたことを特徴とする多変数予測制御システム。
【請求項２】
前記操作・監視手段は、自己を最上位として前記メインコントローラ、多変数予測制御コントローラ、制御プロセスを階層化して示した操作・監視画面を表示することを特徴とする請求項１記載の多変数予測制御システム。
【請求項３】
前記操作・監視画面は、ツリー状に表示されたアイテムのクリックで該当するアイテムの詳細画面が開かれることを特徴とする請求項１又は２記載の多変数予測制御システム。
【請求項４】
前記複数の多変数予測制御コントローラは、独立した制御周期で動作して制御プロセス毎に多変数予測制御を実行すると共に複数の制御パラメータを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の多変数予測制御システム。
【請求項５】
前記制御パラメータは、操作変数，制御変数，外乱変数，プロセス出力の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項４記載の多変数予測制御システム。
【請求項６】
前記メインコントローラは、多変数予測制御コントローラに関する制約条件を考慮した制御可能性のチェックと最適化演算を実行し、最適な制御パラメータの設定範囲を多変数予測制御コントローラに与えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の多変数予測制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の制御プロセスとこれら制御プロセス対応する複数の多変数予測制御コントローラを有する多変数予測制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多変数予測制御システムに関連する先行技術文献としては次のものがある。
【０００３】
【非特許文献１】URL: http://www.yokogawa.co.jp/EXASOFT/08_Download/download.htm                多変数モデル予測制御システム「ＥＸＡＳＭＯＣ」                                              （ＥＸＡＳＭＯＣは登録商標）
【０００４】
非特許文献１よりダウンロード可能な資料「TI36J06D10-01」には、多変数制御とモデル予測制御についての技術開示がある。相互に複雑な相関関係がある複数の変数を有する制御プロセスでは、各変数が最適となる操作をするための変数の選択や操作量をオペレータの判断や経験にゆだねることでは、種々の制約条件を守って最適運転を実現することが困難である。
【０００５】
非特許文献１で開示されている多変数制御コントローラは、相関関係を有する多変数を入力して、次の機能を実現する。
（１）入出力変数の制約条件を守る
（２）制御変数を最適値で定常状態にする
（３）操作変数を最適値で定常状態にする
（４）操作変数の過剰な変動を防ぐ
（５）プラントを最適運転する
【０００６】
非特許文献１で開示されているモデル予測制御コントローラは、その内部にプロセスモデルを有しており、実プロセスの応答がプロセスモデルの応答と一致するような最適操作量を予測する。コントローラはこの情報を使用して制御変数が最終的に目標値になるように操作変数を制御する。
【０００７】
図３は、このような多変数制御とモデル予測制御機能を有する多変数予測制御コントローラを導入した複数プロセスの制御システム構成の一例を示す機能ブロック図である。１１，２１，３１は相関関係のあるプロセスであり、４１，５１も相関関係のあるプロセスを示す。
【０００８】
１２，２２，３２は、プロセス１１，２１，３１に１：１に対応する多変数予測制御コントローラである。同様に、４２，５２は、プロセス４１，５１に１：１に対応する多変数予測制御コントローラである。
【０００９】
１３，２３，３３は、多変数予測制御コントローラ１２，２２，３２に１：１に対応する操作・監視手段である。同様に、４３，５３は、多変数予測制御コントローラ４２，５２に１：１に対応する操作・監視手段である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来のシステム構成では、相関関係のある複数の制御プロセスへの多変数予測制御コントローラの導入における操作・監視手段は、制御プロセス単位に多変数予測制御コントローラの上位装置として接続される構成であり、多変数予測制御コントローラを個別に扱いプロセス毎に最適化を実施する形態となっていた。
【００１１】
多変数予測制御コントローラには、制御プロセスからの入出力データが数多く存在し、それらが制御プロセス上の他の多変数予測制御コントローラの入出力データに対して互いに影響をあたえるような相関関係があり得る。
【００１２】
従来の個別形態の操作・監視手段によるシステム構成では、相関関係を有するプロセスに対してオペレータは複数の操作・監視手段にアクセスする必要がある。従って、相関関係を有するプロセス全体を統括して操作・監視することが煩雑であり、最適なオペレーションの阻害要因となっている。
【００１３】
さらに、複数プロセスにわたる多変数予測制御コントローラの扱う入出力データ数は膨大となることから、これらデータを一元的に統括管理する環境は従来構成では不可能である。
【００１４】
従って本発明が解決しようとする課題は、複数の制御プロセスに対応する複数の多変数予測制御システムの入出力データを一元的に統括管理することが可能な多変数予測制御システムを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このような課題を達成するために、本発明の構成は次の通りである。
（１）複数の制御プロセスとこれら制御プロセスに対応する複数の多変数予測制御コントローラを有する多変数予測制御システムにおいて、
前記複数の多変数予測制御コントローラを統括するメインコントローラと、
前記メインコントローラを統括して操作・監視する操作・監視手段と、
を備えたことを特徴とする多変数予測制御システム。
【００１６】
（２）前記操作・監視手段は、自己を最上位として前記メインコントローラ、多変数予測制御コントローラ、制御プロセスを階層化して示した操作・監視画面を表示することを特徴とする（１）記載の多変数予測制御システム。
（３）前記操作・監視画面は、ツリー状に表示されたアイテムのクリックで該当するアイテムの詳細画面が開かれることを特徴とする（１）又は（２）記載の多変数予測制御システム。
【００１７】
（４）前記複数の多変数予測制御コントローラは、独立した制御周期で動作して制御プロセス毎に多変数予測制御を実行すると共に複数の制御パラメータを有することを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の多変数予測制御システム。
【００１８】
（５）前記制御パラメータは、操作変数，制御変数，外乱変数，プロセス出力の少なくともいずれかであることを特徴とする（４）記載の多変数予測制御システム。
【００１９】
（６）前記メインコントローラは、多変数予測制御コントローラに関する制約条件を考慮した制御可能性のチェックと最適化演算を実行し、最適な制御パラメータの設定範囲を多変数予測制御コントローラに与えることを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載の多変数予測制御システム。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）相関関係を有する複数の制御プロセスに対応する多変数予測制御コントローラをメインコントローラで統括し、このメインコントローラの上位に操作・監視手段を設ける階層構造をとることにより、相関関係を有するプロセス全体を統括して操作・監視することが可能となり、煩雑な操作が解消された最適なオペレーション環境を提供することができる。
（２）複数プロセスにわたる多変数予測制御コントローラの扱う膨大な入出力データを上位の操作・監視手段により一元的に統括管理する環境を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明を適用した多変数予測制御システムの一実施形態を示す機能ブロック図である。図３で説明した従来システムと同一要素には同一符号を付し、説明を省略する。以下、本発明の特徴部につき説明する。
【００２２】
図１において、１００は相関関係を有する制御プロセス１１，２１，３１を統括する多変数予測制御部である。２００は相関関係を有する制御プロセス４１，５１を統括する多変数予測制御部である。
【００２３】
多変数予測制御部１００において、１０１は制御プロセス１１に対する多変数予測制御を実行するサブコントローラ、１０２は制御プロセス２１に対する多変数予測制御を実行するサブコントローラ、１０３は制御プロセス３１に対する多変数予測制御を実行するサブコントローラである。
【００２４】
多変数予測制御部１００において、１０４はメインコントローラであり、サブコントローラ１０１乃至１０３の上位にあってこれらを統括し、各サブコントローラが具備する評価関数の最適化を実行する。
【００２５】
同様に、多変数予測制御部２００において、２０１は制御プロセス４１に対する多変数予測制御を実行するサブコントローラ、２０２は制御プロセス５１に対する多変数予測制御を実行するサブコントローラである。
【００２６】
多変数予測制御部２００において、２０３はメインコントローラであり、サブコントローラ２０１及び２０２の上位にあってこれらを統括し、各サブコントローラが具備する評価関数の最適化を実行する。
サブコントローラ１０１、１０２、１０３、２０１、２０２は図３の従来例における多変数予測制御部コントローラに相当する。
【００２７】
３００は、最上位に位置する操作・監視手段であり、多変数予測制御部１００のメインコントローラ１０４及び多変数予測制御部２００のメインコントローラ２０３を統括して操作・監視を実行する。
【００２８】
このように、本発明では最上位に位置する操作・監視手段３００のレベル（Ａ）、メインコントローラ１０４，２０３のレベル（Ｂ）サブコントローラ１０１乃至１０３及び２０１，２０２のレベル（Ｃ）、最下位に位置する制御プロセス１１，２１，３１，４１，５１のレベル（Ｄ）が階層化されたシステム構成を特徴としている。
【００２９】
最上位に位置する操作・監視手段３００は、自己を最上位としてメインコントローラ、サブコントローラ、制御プロセスを階層化して示した操作・監視画面を表示する。この操作・監視画面では、ツリー状に表示されたアイテムのクリックで該当するアイテムの詳細画面が開かれる。
【００３０】
図２は階層化表示された画面例であり、最上位の操作・監視手段のレベル（Ａ）より最下位の制御プロセスのレベル（Ｄ）までが階層表示されている。最下位の制御プロセスの具体的な表示アイテムは、操作変数、制御変数、外乱変数、プロセス出力であり、これをクリックすることでこのアイテムに属する詳細データが表示される。
【００３１】
オペレータは、操作・監視手段３００の階層化画面により相関関係を有するプロセスの全データを統括して一元的に操作・監視することが可能となり、複数の操作・監視画面にアクセスする従来の煩雑な操作が解消される。
【００３２】
サブコントローラは、独立した制御周期で動作して制御プロセス毎に多変数予測制御を実行すると共に複数の制御パラメータを有する。制御パラメータは、前記した操作変数，制御変数，外乱変数，プロセス出力の少なくともいずれかである。
【００３３】
メインコントローラは、サブコントローラに関する制約条件を考慮した制御可能性のチェックと評価関数の最適化演算を実行し、最適な制御パラメータの設定範囲をサブコントローラに与える。
【００３４】
以上説明した図１に実施形態では、操作・監視手段３００はグループ１００及び２００の２グループの各メインコントローラ１０４及び２０３を統括する例を示したが、さらに他グループを統括する構成も可能であり、１グループのメインコントローラを統括する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明を適用した多変数予測制御システムの一実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明により階層化表示された操作・監視画面の表示例である。
【図３】従来の多変数予測制御システムの一例を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
１１，２１，３１，４１，５１  制御プロセス
１００，２００  多変数予測制御コントローラ
１０１，１０２，１０３，２０１，２０２  サブコントローラ
１０４，２０３  メインコントローラ
３００  操作・監視手段
【図１】
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【図２】
2005092584.tif 000004
【図３】
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