(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ（ｎは２以上の偶数）ループの制御系の制御装置において、
制御対象を加熱するｎ個のヒータと、
外部から入力された設定値と前記制御対象の制御量に基づいて操作量を算出し、操作量出力上限値に応じて大きさを制限した前記操作量を対応する前記ヒータに出力するｎ個のコントローラと、
前記ｎループの制御系の昇温の開始を検出する昇温開始検出部と、
前記昇温開始が検出されたときに、各制御ループの設定値と制御量との差を電力使用量の予測値に相当する電力使用予測量指標として制御ループ毎に算出する電力使用予測量指標算出部と、
前記制御ループ毎の電力使用予測量指標に基づいて、前記ｎ個のコントローラをｎ／２個のグループに分けると共に、このグループ分けに際して、前記電力使用予測量指標が大きく電力供給の優先度が高い優先側コントローラと前記電力使用予測量指標が小さく電力供給の優先度が低い非優先側コントローラとが同じグループになるように組み合わせるカップリング処理部と、
前記グループ毎に設けられ、前記優先側コントローラの操作量出力が一定値以下となるように、予め入力された優先側操作量出力上限値の大きさを制限して前記優先側コントローラに与えることをグループ毎に行う優先側上限処理部と、
前記グループ毎に設けられ、前記優先側コントローラの操作量出力と前記非優先側コントローラの操作量出力との和が前記一定値以下となるように、非優先側操作量出力上限値を算出して前記非優先側コントローラに与えることをグループ毎に行う非優先側上限算出部と、
前記グループ毎に設けられ、前記非優先側操作量出力上限値に対する前記非優先側コントローラの操作量出力の余裕度に応じて、前記優先側操作量出力上限値を増減させる算出を行い、算出した値を次制御周期の優先側操作量出力上限値として前記優先側上限処理部に与えることをグループ毎に行う優先側上限算出部とを有することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の制御装置において、
前記昇温開始検出部は、各制御ループの設定値を常時監視し、少なくとも１つの設定値がその直前の値よりも大きい値に変更されたときを昇温開始時点とみなして、前記電力使用予測量指標算出部に検出信号を出力することを特徴とする制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の制御装置において、
前記電力使用予測量指標算出部は、前記昇温開始が検出されたときの各制御ループの設定値と制御量との差に各制御ループで利用されるヒータの能力係数を乗じたものを、前記電力使用予測量指標として算出することを特徴とする制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の制御装置において、
前記カップリング処理部は、前記グループ分けに際して同じグループに所属させる前記優先側コントローラと前記非優先側コントローラの選択を、前記優先側コントローラについては前記電力使用予測量指標が大きい順に１つずつ選択すると共に、前記非優先側コントローラについては前記電力使用予測量指標が小さい順に１つずつ選択することを特徴とする制御装置。
【請求項５】
制御対象を加熱するｎ（ｎは２以上の偶数）個のヒータと、外部から入力された設定値と前記制御対象の制御量に基づいて操作量を算出し、操作量出力上限値に応じて大きさを制限した前記操作量を対応する前記ヒータに出力するｎ個のコントローラとからなるｎループの制御系の制御方法において、
前記ｎループの制御系の昇温の開始を検出する昇温開始検出手順と、
前記昇温開始が検出されたときに、各制御ループの設定値と制御量との差を電力使用量の予測値に相当する電力使用予測量指標として制御ループ毎に算出する電力使用予測量指標算出手順と、
前記制御ループ毎の電力使用予測量指標に基づいて、前記ｎ個のコントローラをｎ／２個のグループに分けると共に、このグループ分けに際して、前記電力使用予測量指標が大きく電力供給の優先度が高い優先側コントローラと前記電力使用予測量指標が小さく電力供給の優先度が低い非優先側コントローラとが同じグループになるように組み合わせるカップリング処理手順と、
前記グループ毎に設けられ、前記優先側コントローラの操作量出力が一定値以下となるように、予め入力された優先側操作量出力上限値の大きさを制限して前記優先側コントローラに与えることをグループ毎に行う優先側上限処理手順と、
前記グループ毎に設けられ、前記優先側コントローラの操作量出力と前記非優先側コントローラの操作量出力との和が前記一定値以下となるように、非優先側操作量出力上限値を算出して前記非優先側コントローラに与えることをグループ毎に行う非優先側上限算出手順と、
前記グループ毎に設けられ、前記非優先側操作量出力上限値に対する前記非優先側コントローラの操作量出力の余裕度に応じて、前記優先側操作量出力上限値を増減させる算出を行い、算出した値を次制御周期の優先側操作量出力上限値として前記優先側上限処理手順に与えることをグループ毎に行う優先側上限算出手順とを繰り返し実行することを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセス制御技術に係り、特に少なくとも２個の制御ループの制御系においてアクチェータ出力の瞬間的な総和を制限する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、制御系を１つの装置内に複数ループ有する装置（例えば電気ヒータをアクチュエータとする半導体製造装置）が知られている。このような装置では、全ての制御ループの制御特性を重視する必要がない場合、各制御ループ毎のコントローラに優先順位をつけて制御を行うことができる。各コントローラに優先順位をつけて制御すれば、電力消費量（すなわち、エネルギー消費量）を抑えることができる。
【０００３】
各コントローラに優先順位をつけて制御する場合、優先順位の高いコントローラから順次動作させ、余った能力（供給可能な電力量）内で優先順位の低いコントローラを動作させる方法（以下、第１の方法と呼ぶ）や、複数のコントローラのうち最も遅い動作をするコントローラに合わせて他のコントローラの能力を落として制御するという方法（以下、第２の方法と呼ぶ）が考えられる。
【０００４】
しかし、第１の方法では、優先順位の高いコントローラが過剰に優先され、優先順位の低いコントローラが殆ど機能せず、優先順位の低いコントローラの制御性が得られない場合がある。また、第１の方法では、優先順位の低いコントローラも動作させようとすると、装置全体の能力を上げる必要があり、その結果エネルギー消費量が増えて装置が大型化してしまう。一方、第２の方法では、優先順位の高いコントローラの能力を殺して使うことになるので、初めから能力の小さいコントローラを使っていれば済むことになり、制御性を犠牲にする使い方になる。
【０００５】
これに対して、各コントローラの制御性とエネルギー消費量とを容認できる範囲内で両立させる制御方法が、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された制御方法では、予め１番目からＮ（Ｎは３以上の整数）番目の優先順位が割り当てられた第１〜第Ｎのコントローラを用いて制御を行う場合において、優先順位が高い第１〜第Ｋ（Ｋは１〜Ｍの整数で、ＭはＮ−１）のコントローラの操作量出力の和が装置全体の操作量出力上限を示す所定値以下となるように、第Ｋの操作量出力上限の大きさを制限して第Ｋのコントローラに与え、第１〜第Ｍのコントローラと第Ｎのコントローラの操作量出力の和が所定値以下となるように、第Ｎの操作量出力上限を算出して優先順位が最下位の第Ｎのコントローラに与え、第Ｋ＋１の操作量出力上限に対する第Ｋ＋１のコントローラの操作量出力の余裕度に応じて、第Ｋの操作量出力上限を増減させる算出を行い、算出した値を次制御周期の第Ｋの操作量出力上限とすることにより、Ｎループの操作量出力の総和を所定値以下に制限しつつ、制御性の優先順位を調整している。
【０００６】
一方、複数のヒータ系を有する半導体製造装置等において、瞬間的な最大電力を抑制する電力制御方法が、特許文献２に開示されている。特許文献２に開示された電力制御方法では、複数のヒータ系をグループ分けすると共に、グループ分けを行うに際して、目標温度値まで昇温するのに要する必要時間が相対的に大きい順から所定数のヒータ系と必要時間が相対的に小さい順から所定数のヒータ系とが同じグループになるようにグループ分けし、各グループを独立して制御すると共に、各グループに属するヒータを時分割でオンオフ制御することにより、フルパワー時の使用電力量を抑制している。
したがって、特許文献１、特許文献２に開示された技術を組み合せることにより、制御性を大きく犠牲にせずにヒータ系全体の瞬間的な最大電力を抑制することができる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−４９４０１号公報
【特許文献２】特許第３４６７４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１、特許文献２に開示された技術は、複数の制御系（主にヒータによる温度制御系）を対象とするものであり、電力使用量が多い制御系と少ない制御系とを予め調べておく必要がある。例えば特許文献１に開示された制御方法では、制御特性を可能な限り維持するために、電力使用量について優先順位が高い制御系と優先順位を低くしてもよい制御系とを予め調べて確定しておく必要がある。また、特許文献２に開示された電力制御方法では、昇温にかかる必要時間を調べて、オンオフ時間の割合を予め確定しておく必要がある。
【０００９】
しかしながら、実際の制御対象においては、例えば昇温量（現状温度と目標温度との差）が状況によって異なる等の予め想定できない状況が少なからず発生する。このような予め想定できない状況が発生する場合は、制御系の優先順位を予め確定しておくことができなかったり、昇温にかかる必要時間を調べてオンオフ時間の割合を予め確定しておくことができなかったりすることになる。すなわち、特許文献１、特許文献２に開示された技術は、予め想定できない状況が発生する制御対象では、「制御特性と最大電力抑制の可能な限りの両立」という効果が得られなくなってしまう。具体的には、任意の状況では電力制限の都合が優先され、応答性（全制御系の昇温完了までの所要時間）が大幅に犠牲になる状況が発生する。
【００１０】
例えば、４個の制御系（制御ループ）があり、各々の操作量出力上限が１００％であった場合の昇温イメージを、図８（Ａ）〜図８（Ｈ）に示す。図８（Ａ）〜図８（Ｈ）は、４個の制御系において温度設定値ＳＰを変更した場合の温度計測値（制御量）ＰＶと操作量ＭＶの変化の１例を示す図であり、図８（Ａ）は整定している第１の制御系において温度設定値ＳＰを変更したときの温度計測値ＰＶの変化を示す図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の第１の制御系における操作量ＭＶの変化を示す図、図８（Ｃ）は整定している第２の制御系において温度設定値ＳＰを変更したときの温度計測値ＰＶの変化を示す図、図８（Ｄ）は図８（Ｃ）の第２の制御系における操作量ＭＶの変化を示す図、図８（Ｅ）は整定している第３の制御系において温度設定値ＳＰを変更したときの温度計測値ＰＶの変化を示す図、図８（Ｆ）は図８（Ｅ）の第３の制御系における操作量ＭＶの変化を示す図、図８（Ｇ）は整定している第４の制御系において温度設定値ＳＰを変更したときの温度計測値ＰＶの変化を示す図、図８（Ｈ）は図８（Ｇ）の第４の制御系における操作量ＭＶの変化を示す図である。この図８の例では、第１の制御系と第２の制御系の昇温時間が１１０秒であり、第３の制御系と第４の制御系の昇温時間が６０秒になっている。
【００１１】
次に、同じ４個の制御系に、特許文献１、特許文献２に開示された技術の組み合わせを適用することを考える。図９（Ａ）〜図９（Ｈ）は、図８（Ａ）〜図８（Ｈ）と同様に、４個の制御系において温度設定値ＳＰを変更した場合の温度計測値ＰＶと操作量ＭＶの変化を示している。すなわち、図９（Ａ）は第１の制御系の温度計測値ＰＶを示し、図９（Ｂ）は第１の制御系の操作量ＭＶを示し、図９（Ｃ）は第２の制御系の温度計測値ＰＶを示し、図９（Ｄ）は第２の制御系の操作量ＭＶを示し、図９（Ｅ）は第３の制御系の温度計測値ＰＶを示し、図９（Ｆ）は第３の制御系の操作量ＭＶを示し、図９（Ｇ）は第４の制御系の温度計測値ＰＶを示し、図９（Ｈ）は第４の制御系の操作量ＭＶを示している。図９（Ｂ）、図９（Ｄ）、図９（Ｆ）、図９（Ｈ）の操作量ＭＶ０は、それぞれ図８（Ｂ）、図８（Ｄ）、図８（Ｆ）、図８（Ｈ）の操作量ＭＶを示している。
【００１２】
ここでは、使用電力量が多い第１の制御系と使用電力量が少ない第３の制御系とを同じグループとして、この第１の制御系と第３の制御系の操作量出力総和の上限を１００％とし、また使用電力量が多い第２の制御系と使用電力量が少ない第４の制御系とを同じグループとして、この第２の制御系と第４の制御系の操作量出力総和の上限を１００％としている。図９に示すように、このグループ分けは妥当なものであり、使用電力量が少ない第３の制御系と第４の制御系の昇温時の操作量出力がＭＶ＝３３％であるのに対して、使用電力量が多い第１の制御系と第２の制御系の昇温時の操作量出力がＭＶ＝６７％というように、使用電力量の多い制御系の操作量出力を優先的に高くできるので、全制御系が１５０秒の昇温時間で同時に昇温を完了する。
【００１３】
つまり、図８の場合の全制御系の瞬間的な操作量出力総和が４００％であるのに対して、図９の場合では、操作量出力総和が約２００％であり、図８の場合の半分になることが分かる。一方、図８の場合の全制御系の昇温完了までの所要時間が１１０秒であるのに対して、図９の場合では、昇温完了までの所要時間が１５０秒であり、図８の場合の約１．４倍弱にしかならないことが分かる。このように、電力使用量が多い制御系と少ない制御系を予め調べておくことができる場合、特許文献１、特許文献２に開示された技術を組み合わせることは有効である。
【００１４】
次に、電力使用量が多い制御系と少ない制御系を予め調べておくことができない等の理由により、制御系のグループ分けが不適切な場合について説明する。図１０（Ａ）は第１の制御系の温度計測値ＰＶを示し、図１０（Ｂ）は第１の制御系の操作量ＭＶを示し、図１０（Ｃ）は第２の制御系の温度計測値ＰＶを示し、図１０（Ｄ）は第２の制御系の操作量ＭＶを示し、図１０（Ｅ）は第３の制御系の温度計測値ＰＶを示し、図１０（Ｆ）は第３の制御系の操作量ＭＶを示し、図１０（Ｇ）は第４の制御系の温度計測値ＰＶを示し、図１０（Ｈ）は第４の制御系の操作量ＭＶを示している。図１０（Ｂ）、図１０（Ｄ）、図１０（Ｆ）、図１０（Ｈ）の操作量ＭＶ０は、それぞれ図８（Ｂ）、図８（Ｄ）、図８（Ｆ）、図８（Ｈ）の操作量ＭＶを示している。
【００１５】
ここでは、使用電力量が多い第１の制御系と第２の制御系とを同じグループとして、この第１の制御系と第２の制御系の操作量出力総和の上限を１００％とし、また使用電力量が少ない第３の制御系と第４の制御系とを同じグループとして、この第３の制御系と第４の制御系の操作量出力総和の上限を１００％としている。図１０に示すように、このグループ分けは妥当なものではなく、使用電力量が同等のもの同士が組み合わされていることにより、各制御系の昇温時の操作量出力が５０％になり、結果的に全制御系の昇温完了までの所要時間が２００秒になっている。この所要時間は、図８の場合の所要時間の約２倍であり、図９の場合と比べると５０秒多くなっている。すなわち、図１０の例では、「制御特性と最大電力抑制の可能な限りの両立」という効果が大きく損なわれていることになる。
【００１６】
図８〜図１０の例は、従来技術の問題点をわかりやすく説明するための例であるが、図９のようにグループ分けが適切な状況と図１０のようにグループ分けが不適切な状況が予め想定できない場合は、応答性（全制御系の昇温完了までの所要時間）が大幅に犠牲になる状況も発生してしまう。
【００１７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、予め想定できない状況が発生する制御対象であっても、良好な制御特性と最大電力の抑制とを両立させることができる制御装置および制御方法を提供することを目的とする。また換言すると、本発明は、予め何らかの指標により、電力の取り合いに関する実質的な優先レベルを固定してしまうことは行なわずに、任意の状況に応じて柔軟に優先レベルを変更し、制御の応答性が完全に犠牲になる状況を回避することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、 ｎ（ｎは２以上の偶数）ループの制御系の制御装置において、制御対象を加熱するｎ個のヒータと、外部から入力された設定値と前記制御対象の制御量に基づいて操作量を算出し、操作量出力上限値に応じて大きさを制限した前記操作量を対応する前記ヒータに出力するｎ個のコントローラと、前記ｎループの制御系の昇温の開始を検出する昇温開始検出部と、前記昇温開始が検出されたときに、各制御ループの設定値と制御量との差を電力使用量の予測値に相当する電力使用予測量指標として制御ループ毎に算出する電力使用予測量指標算出部と、前記制御ループ毎の電力使用予測量指標に基づいて、前記ｎ個のコントローラをｎ／２個のグループに分けると共に、このグループ分けに際して、前記電力使用予測量指標が大きく電力供給の優先度が高い優先側コントローラと前記電力使用予測量指標が小さく電力供給の優先度が低い非優先側コントローラとが同じグループになるように組み合わせるカップリング処理部と、前記グループ毎に設けられ、前記優先側コントローラの操作量出力が一定値以下となるように、予め入力された優先側操作量出力上限値の大きさを制限して前記優先側コントローラに与えることをグループ毎に行う優先側上限処理部と、前記グループ毎に設けられ、前記優先側コントローラの操作量出力と前記非優先側コントローラの操作量出力との和が前記一定値以下となるように、非優先側操作量出力上限値を算出して前記非優先側コントローラに与えることをグループ毎に行う非優先側上限算出部と、前記グループ毎に設けられ、前記非優先側操作量出力上限値に対する前記非優先側コントローラの操作量出力の余裕度に応じて、前記優先側操作量出力上限値を増減させる算出を行い、算出した値を次制御周期の優先側操作量出力上限値として前記優先側上限処理部に与えることをグループ毎に行う優先側上限算出部とを有するものである。
【００１９】
また、本発明の制御装置の１構成例において、前記昇温開始検出部は、各制御ループの設定値を常時監視し、少なくとも１つの設定値がその直前の値よりも大きい値に変更されたときを昇温開始時点とみなして、前記電力使用予測量指標算出部に検出信号を出力するものである。
また、本発明の制御装置の１構成例において、前記電力使用予測量指標算出部は、前記昇温開始が検出されたきの各制御ループの設定値と制御量との差に各制御ループで利用されるヒータの能力係数を乗じたものを、前記電力使用予測量指標として算出するものである。
また、本発明の制御装置の１構成例において、前記カップリング処理部は、前記グループ分けに際して同じグループに所属させる前記優先側コントローラと前記非優先側コントローラの選択を、前記優先側コントローラについては前記電力使用予測量指標が大きい順に１つずつ選択すると共に、前記非優先側コントローラについては前記電力使用予測量指標が小さい順に１つずつ選択するものである。
【００２０】
また、本発明は、制御対象を加熱するｎ（ｎは２以上の偶数）個のヒータと、外部から入力された設定値と前記制御対象の制御量に基づいて操作量を算出し、操作量出力上限値に応じて大きさを制限した前記操作量を対応する前記ヒータに出力するｎ個のコントローラとからなるｎループの制御系の制御方法において、前記ｎループの制御系の昇温の開始を検出する昇温開始検出手順と、前記昇温開始が検出されたときに、各制御ループの設定値と制御量との差を電力使用量の予測値に相当する電力使用予測量指標として制御ループ毎に算出する電力使用予測量指標算出手順と、前記制御ループ毎の電力使用予測量指標に基づいて、前記ｎ個のコントローラをｎ／２個のグループに分けると共に、このグループ分けに際して、前記電力使用予測量指標が大きく電力供給の優先度が高い優先側コントローラと前記電力使用予測量指標が小さく電力供給の優先度が低い非優先側コントローラとが同じグループになるように組み合わせるカップリング処理手順と、前記グループ毎に設けられ、前記優先側コントローラの操作量出力が一定値以下となるように、予め入力された優先側操作量出力上限値の大きさを制限して前記優先側コントローラに与えることをグループ毎に行う優先側上限処理手順と、前記グループ毎に設けられ、前記優先側コントローラの操作量出力と前記非優先側コントローラの操作量出力との和が前記一定値以下となるように、非優先側操作量出力上限値を算出して前記非優先側コントローラに与えることをグループ毎に行う非優先側上限算出手順と、前記グループ毎に設けられ、前記非優先側操作量出力上限値に対する前記非優先側コントローラの操作量出力の余裕度に応じて、前記優先側操作量出力上限値を増減させる算出を行い、算出した値を次制御周期の優先側操作量出力上限値として前記優先側上限処理手順に与えることをグループ毎に行う優先側上限算出手順とを繰り返し実行するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、従来のように電力の取り合いに関する実質的な優先レベルを固定してしまうことは行なわずに、電力使用予測量の指標に基づいて、任意の状況に応じて柔軟に電力供給の優先レベル（優先側コントローラと非優先側コントローラの組み合せ）を変更するので、制御の応答性が完全に犠牲になる状況を回避することができる。その結果、本発明では、各制御ループの制御特性と瞬間的な最大電力の抑制とを容認できる範囲で両立させることができる。
【００２２】
また、本発明では、昇温開始が検出されたきの各制御ループの設定値と制御量との差を用いることにより、電力使用予測量指標を容易に算出することができる。
【００２３】
また、本発明では、昇温開始が検出されたきの各制御ループの設定値と制御量との差に各制御ループで利用されるヒータの能力係数を乗じたものを用いることにより、電力使用予測量指標の予測精度を向上させることができる。
【００２４】
また、グループ分けに際して同じグループに所属させる優先側コントローラと非優先側コントローラの選択を、優先側コントローラについては電力使用予測量指標が大きい順に１つずつ選択すると共に、非優先側コントローラについては電力使用予測量指標が小さい順に１つずつ選択することにより、制御性をある程度維持して２ループの操作量出力の総和を一定値以下に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
［発明の原理］
本発明は、特許文献１の方法において、利用するのは実質的に２ループタイプのみであり、よって３ループ以上のマルチループ系においては、２ループタイプを複数利用するようにし、各２ループの組み合わせを電力使用予測量に基づき柔軟に変更するのが実用的であることに着眼する。
【００２６】
上記着眼点に基づき、以下の（Ａ）〜（Ｄ）の技術思想により課題を解決する。
（Ａ）特許文献１の方法の２ループタイプを複数組み合せるように構成し、各２ループの組み合わせを、任意に変更可能なように構成する。
（Ｂ）各２ループの組み合わせを、制御ループ間の電力使用予測量の相対的比較値に基づき自動決定する（実際の電力使用量を予測する必要はなく、各ループ間の相対的な比較値あるいは単に大小順を求めるだけで十分である）。
（Ｃ）各２ループの組み合わせを、電力使用予測量の相対的比較値の大きい制御ループと小さい制御ループを組み合わせることにより自動決定する。
（Ｄ）電力使用予測量の相対的比較値は、昇温開始時の制御偏差に基づき予測する。
【００２７】
上記の技術思想により、まず、電力使用予測量の相対的比較値を求めるための例として、「制御性をある程度維持して昇温するために必要な操作量出力」が目安になる。これについては後述する。
次に、特許文献１の方法について、２ループタイプのみを使うものと想定する。この場合に、例えば２ループの操作量出力の総和を１００％以下に抑えようとすると、制御性をある程度維持して昇温するために必要な操作量出力が約５０％ずつになるような２ループを組み合わせるのが理想的である。
【００２８】
しかし、３ループ以上のマルチループ系においては、約５０％になる制御ループが揃うとは限らず、５０％よりも大きいものや小さいものが当然のように混在する。この場合、制御性をある程度維持して２ループの操作量出力の総和を１００％以下に抑えようとすると、必要な操作量出力が大きい制御ループと組み合わされるのは、必要な操作量出力が小さい制御ループであることが好ましい。したがって、特許文献１の方法を３ループ以上のマルチループ系に適用する際には、必要な操作量出力が最大になる制御ループと最小になる制御ループを組み合わせ、さらに残りの制御ループの中から、必要な操作量出力が最大になる制御ループと最小になる制御ループを組み合わせるという方法を、順次繰り返せばよい。
【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１、図２は、本発明の第１の実施の形態となる制御装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、電気ヒータをアクチュエータとする制御ループを１つの装置内にｎ（ｎは２以上の偶数で、ここではｎ＝８）個備えるセラミック焼成炉を例として説明するが、本発明の適用対象はセラミック焼成炉には限らないし、また２個以上の制御ループであれば同様の原理で、同様の制御系を構成できる。
【００３０】
本実施の形態の制御装置は、８ループの制御系の昇温の開始を検出する昇温開始検出部１と、昇温開始が検出されたきに、電力使用量の予測値に相当する電力使用予測量指標を制御ループ毎に算出する電力使用予測量指標算出部２と、制御ループ毎の電力使用予測量指標に基づいて、後述する８個のコントローラを４個のグループに分けると共に、このグループ分けに際して、電力供給の優先度が高い優先側コントローラと電力供給の優先度が低い非優先側コントローラとが同じグループになるように組み合わせるカップリング処理部３と、外部から入力された設定値ＳＰと制御対象の制御量（温度計測値）ＰＶに基づいて操作量ＭＶを算出し、操作量出力上限値に応じて大きさを制限した操作量ＭＶを出力するコントローラ４−１〜４−８と、グループ毎に設けられ、優先側コントローラの操作量出力が一定値以下となるように、予め入力された優先側操作量出力上限値の大きさを制限して優先側コントローラに与えることをグループ毎に行う優先側上限処理部５（５−１〜５−４）と、グループ毎に設けられ、優先側コントローラの操作量出力と非優先側コントローラの操作量出力との和が一定値以下となるように、非優先側操作量出力上限値を算出して非優先側コントローラに与えることをグループ毎に行う非優先側上限算出部６（６−１〜６−４）と、グループ毎に設けられ、非優先側操作量出力上限値に対する非優先側コントローラの操作量出力の余裕度に応じて、優先側操作量出力上限値を増減させる算出を行い、算出した値を次制御周期の優先側操作量出力上限値として優先側上限処理部に与えることをグループ毎に行う優先側上限算出部７（７−１〜７−４）と、コントローラのグループ分け及び優先側コントローラと非優先側コントローラの組み合わせを実現する切換手段となるスイッチ８−１〜８−８，９−１〜９−４，１０−１〜１０−４，１１−１〜１１−４，１２−１〜１２−４と、電力制御を行うためのスイッチ１３−１〜１３−８と、スイッチ１３−１〜１３−８を制御するオンオフ制御部１４とを有する。
【００３１】
図３は本実施の形態における制御系のブロック線図である。図１〜図３において、ＳＰ１〜ＳＰ８は第１〜第８の制御ループの設定値、ＰＶ１〜ＰＶ８は第１〜第８の制御ループの制御量、ＭＶ１〜ＭＶ８は第１〜第８の制御ループのコントローラ４−１〜４−８から出力される操作量、Ｈ１〜Ｈ８は第１〜第８の制御ループのヒータ、Ｐ１〜Ｐ８は第１〜第８の制御ループの制御対象である。例えばコントローラ４−１とヒータＨ１と制御対象Ｐ１とが第１の制御ループを構成し、コントローラ４−２とヒータＨ２と制御対象Ｐ２とが第２の制御ループを構成している。その他の第３〜第８の制御ループについても同様である。
【００３２】
本実施の形態では、昇温開始時点の設定値ＳＰと制御量ＰＶとの差（制御偏差に相当）を実質的な電力使用予測量指標として算出する。制御偏差を電力使用予測量指標として用いることの妥当性を以下に説明する。
セラミック焼成炉のように複数の加熱ゾーンに分かれた熱処理装置では、各ゾーンでほぼ同等のヒータ能力と熱容量になるように設計される。同じくヒータ位置や温度センサ位置も各ゾーンでほぼ同等に設計されており、コントローラの制御特性は昇温時に大きめのヒータ出力を利用してほぼ一定の昇温速度で上昇し、制御量ＰＶが設定値ＳＰに到達する直前にヒータ出力を絞るような動作になる。
【００３３】
このような条件において昇温を実行する場合、ヒータに与えられる操作量出力ＭＶの大きさに対応して各ゾーンで昇温速度が増減するので、昇温に必要な電力使用量は、操作量出力ＭＶの大きさとその維持時間の積に概ね比例するものと考えられる。結果的に、電力使用量は、昇温幅、すなわち昇温開始時点の設定値ＳＰと制御量ＰＶとの差に概ね比例することになる。
【００３４】
以下、電力使用量が操作量ＭＶとその維持時間との積に概ね比例することを、図４（Ａ）〜図４（Ｈ）を用いて説明する。図４（Ａ）は制御量ＰＶ＝０℃、設定値ＳＰ＝０℃で整定している制御系（以下、制御系ａと呼ぶ）において設定値ＳＰを１００℃に変更したときの制御量ＰＶの変化を示す図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の制御系における操作量ＭＶの変化を示す図、図４（Ｃ）は同様に整定している別の制御系（以下、制御系ｂと呼ぶ）において設定値ＳＰを１００℃に変更したときの制御量ＰＶの変化を示す図、図４（Ｄ）は図４（Ｃ）の制御系における操作量ＭＶの変化を示す図である。
【００３５】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）の制御系ａと図４（Ｃ）、図４（Ｄ）の制御系ｂとは、ほぼ同等の特性を有しているが、制御系ａでは操作量上限値が１００％であるのに対して、制御系ｂでは操作量上限値が５０％となっている。このため、昇温幅が１００（０℃→１００℃）の設定値変更が行われたときに、制御系ａでは操作量ＭＶが１００％まで上昇するのに対して、制御系ｂでは操作量ＭＶが５０％までしか上昇しない。
【００３６】
一方、昇温に必要な所要時間、すなわち操作量ＭＶを高めに維持している時間は、制御系ａで１１０ｓｅｃ、制御系ｂで２００ｓｅｃとなり、制御系ａと制御系ｂでは維持時間の比が約１：２になる。したがって、制御系ａにおける操作量ＭＶと維持時間の積は１００％×１１０ｓｅｃ＝１１０００、制御系ｂにおける操作量ＭＶと維持時間の積は５０％×２００ｓｅｃ＝１００００となり、制御系ａと制御系ｂでほぼ同等の値になる。
【００３７】
図４（Ｅ）は制御量ＰＶ＝０℃、設定値ＳＰ＝０℃で整定している制御系ａにおいて設定値ＳＰを５０℃に変更したときの制御量ＰＶの変化を示す図、図４（Ｆ）は図４（Ｅ）の制御系における操作量ＭＶの変化を示す図、図４（Ｇ）は同様に整定している制御系ｂにおいて設定値ＳＰを５０℃に変更したときの制御量ＰＶの変化を示す図、図４（Ｈ）は図４（Ｇ）の制御系における操作量ＭＶの変化を示す図である。
【００３８】
制御系ａと制御系ｂの操作量上限値は前述のとおりである。一方、昇温幅が５０（０℃→５０℃）の設定値変更が行われたときの操作量ＭＶの維持時間は、制御系ａで６０ｓｅｃ、制御系ｂで１１０ｓｅｃとなる。したがって、制御系ａにおける操作量ＭＶと維持時間の積は１００％×６０ｓｅｃ＝６０００、制御系ｂにおける操作量ＭＶと維持時間の積は５０％×１１０ｓｅｃ＝５５００となり、制御系ａと制御系ｂでほぼ同等の値になる。
また、昇温幅が１００の場合と５０の場合を比較すると、操作量ＭＶと維持時間の積の比は約２：１になり、昇温幅の比と概ね一致していることになる。
【００３９】
本発明は、そもそも制御ループ（コントローラ）のグループ分けと、同一のグループに属する優先側コントローラと非優先側コントローラの選択とを行うために制御ループ間で電力使用予測量を相対的に比較できる値を必要としているので、各制御ループの電力使用量の厳密な予測は必要としていない。
以上の理由により、電力使用予測量に相当する指標として、昇温開始時の設定値ＳＰと制御量ＰＶとの差（制御偏差に相当）を採用することが妥当と言える。
【００４０】
次に、本実施の形態の制御装置の動作を図５を用いて説明する。図５は制御装置の動作を示すフローチャートである。
昇温開始検出部１は、第１〜第８の制御ループの設定値ＳＰ１〜ＳＰ８を常時監視し、少なくとも１つの設定値ＳＰがその直前の値よりも大きい値に変更されたときを昇温開始時点とみなして、電力使用予測量指標算出部２に検出信号を出力する（図５ステップＳ１）。
【００４１】
なお、全制御ループの設定値ＳＰ１〜ＳＰ８が多少ずれたタイミングで変更された場合は、それぞれの変更に応じて検出信号が電力使用予測量指標算出部２に順次送られるので、結果的に最後の変更が行なわれたときが最終的な昇温開始時点として検出されて、ステップＳ２以降の処理が行われることになる。
【００４２】
電力使用予測量指標算出部２は、昇温開始検出部１から昇温開始の検出信号が入力されると、第１〜第８の各制御ループについて設定値ＳＰと制御量ＰＶとの差を電力使用予測量の指標と見なして、この電力使用予測量指標ＰＷ１〜ＰＷ８を以下のように制御ループ毎に算出する（ステップＳ２）。
ＰＷ１＝ＳＰ１−ＰＶ１                                          ・・・（１）
ＰＷ２＝ＳＰ２−ＰＶ２                                          ・・・（２）
ＰＷ３＝ＳＰ３−ＰＶ３                                          ・・・（３）
ＰＷ４＝ＳＰ４−ＰＶ４                                          ・・・（４）
ＰＷ５＝ＳＰ５−ＰＶ５                                          ・・・（５）
ＰＷ６＝ＳＰ６−ＰＶ６                                          ・・・（６）
ＰＷ７＝ＳＰ７−ＰＶ７                                          ・・・（７）
ＰＷ８＝ＳＰ８−ＰＶ８                                          ・・・（８）
【００４３】
次に、カップリング処理部８は、電力使用予測量指標ＰＷ１〜ＰＷ８に基づいて、第１〜第８の制御ループ（コントローラ４−１〜４−８）を第１〜第４の優先側制御ループと第１〜第４の非優先側制御ループ（第１〜第４の優先側コントローラと第１〜第４の非優先側コントローラ）に割り当てるカップリング処理を行う（ステップＳ３）。
【００４４】
まず、カップリング処理部８は、電力使用予測量指標ＰＷ１〜ＰＷ８を、その数値の大きい順に並び替える。ここでは、例えばＰＷ２，ＰＷ４，ＰＷ６，ＰＷ８，ＰＷ１，ＰＷ３，ＰＷ５，ＰＷ７のように大きい順に並び替えられたものと仮定して、以下の動作を説明する。
【００４５】
このような順番に並び替えられた場合、カップリング処理部８は、第１のグループに属する第１の優先側制御ループ（第１の優先側コントローラ）として、電力使用予測量指標が最も大きい第２の制御ループ（コントローラ４−２）を選択すると共に、第１のグループに属する第１の非優先側制御ループ（第１の非優先側コントローラ）として、電力使用予測量指標が最も小さい第７の制御ループ（コントローラ４−７）を選択する。また、カップリング処理部８は、第２のグループに属する第２の優先側制御ループ（第２の優先側コントローラ）として、電力使用予測量指標が２番目に大きい第４の制御ループ（コントローラ４−４）を選択すると共に、第２のグループに属する第２の非優先側制御ループ（第２の非優先側コントローラ）として、電力使用予測量指標が２番目に小さい第５の制御ループ（コントローラ４−５）を選択する。
【００４６】
また、カップリング処理部８は、第３のグループに属する第３の優先側制御ループ（第３の優先側コントローラ）として、電力使用予測量指標が３番目に大きい第６の制御ループ（コントローラ４−６）を選択すると共に、第３のグループに属する第３の非優先側制御ループ（第３の非優先側コントローラ）として、電力使用予測量指標が３番目に小さい第３の制御ループ（コントローラ４−３）を選択する。さらに、カップリング処理部８は、第４のグループに属する第４の優先側制御ループ（第４の優先側コントローラ）として、電力使用予測量指標が４番目に大きい第８の制御ループ（コントローラ４−８）を選択すると共に、第４のグループに属する第４の非優先側制御ループ（第４の非優先側コントローラ）として、電力使用予測量指標が４番目に小さい第１の制御ループ（コントローラ４−１）を選択する。
【００４７】
そして、カップリング処理部８は、以上の選択を制御装置に実際に適用するために、スイッチ８−１〜８−８，９−１〜９−４，１０−１〜１０−４，１１−１〜１１−４，１２−１〜１２−４を制御する。
すなわち、カップリング処理部８は、コントローラ４−１〜４−８にそれぞれ操作量出力上限ＭＨ４ｂ，ＭＨ１ａ，ＭＨ３ｂ，ＭＨ２ａ，ＭＨ２ｂ，ＭＨ３ａ，ＭＨ１ｂ，ＭＨ４ａが入力されるようにスイッチ８−１〜８−８を切り換える。また、カップリング処理部８は、非優先側上限算出部６−１〜６−４にそれぞれ操作量ＭＶ２，ＭＶ４，ＭＶ６，ＭＶ８が入力されるようにスイッチ９−１〜９−４を切り換える。
【００４８】
また、カップリング処理部８は、優先側上限算出部７−１〜７−４にそれぞれ操作量ＭＶ７，ＭＶ５，ＭＶ３，ＭＶ１が入力されるようにスイッチ１０−１〜１０−４を切り換える。また、カップリング処理部８は、優先側上限算出部７−１〜７−４にそれぞれ内部出力値ＵＣ７，ＵＣ５，ＵＣ３，ＵＣ１が入力されるようにスイッチ１１−１〜１１−４を切り換える。さらに、カップリング処理部８は、優先側上限算出部７−１〜７−４にそれぞれ内部出力値ＵＣ２，ＵＣ４，ＵＣ６，ＵＣ８が入力されるようにスイッチ１２−１〜１２−４を切り換える。以上で、ステップＳ３のカップリング処理が終了する。
【００４９】
以上の切り換えを総括して説明すると、カップリング処理部８は、優先側コントローラに対して同じグループに属する優先側上限処理部からの操作量出力上限値が入力されるようにスイッチ８−１〜８−８を制御し、非優先側コントローラに対して同じグループに属する非優先側上限算出部からの操作量出力上限値が入力されるようにスイッチ８−１〜８−８を制御し、非優先側上限算出部に対して同じグループに属する優先側コントローラからの操作量が入力されるようにスイッチ９−１〜９−４を制御し、優先側上限算出部に対して同じグループに属する非優先側コントローラからの操作量が入力されるようにスイッチ１０−１〜１０−４を制御し、優先側上限算出部に対して同じグループに属する非優先側コントローラからの内部出力値が入力されるようにスイッチ１１−１〜１１−４を制御し、優先側上限算出部に対して同じグループに属する優先側コントローラからの内部出力値が入力されるようにスイッチ１２−１〜１２−４を制御すればよい。
図１、図２の各スイッチの選択状態は、このような切り換えを行った後の状態を示している。
【００５０】
次に、第１〜第４のグループ順に第１〜第４の制御演算（ステップＳ４〜Ｓ７）が順次行われる。各グループの制御演算の詳細な動作を図６に示す。まず、第１の制御演算（ステップＳ４）について説明する。
【００５１】
第１の優先側上限処理部５−１は、第１の優先側コントローラ４−２の操作量出力上限値ＭＨ１ａを予め設定された一定値ＭＴ１（例えば１００％）と比較して、操作量出力上限値ＭＨ１ａが一定値ＭＴ１より大きい場合は、ＭＨ１ａ＝ＭＴ１、すなわち一定値ＭＴ１を新たな操作量出力上限値ＭＨ１ａとする上限処理を行って、上限処理後の操作量出力上限値ＭＨ１ａをスイッチ８−１〜８−８へ出力し、操作量出力上限値ＭＨ１ａが一定値ＭＴ１以下の場合は、操作量出力上限値ＭＨ１ａをそのままスイッチ８−１〜８−８へ出力する（図６ステップＳ１０）。
【００５２】
次に、第１の優先側コントローラ４−２は、ＰＩＤ演算を実行して操作量ＭＶ２を算出する（図６ステップＳ１１）。
ステップＳ１１において、第１の優先側コントローラ４−２は、操作量出力上限値ＭＨ１ａに基づく上限処理を行う前の操作量である内部出力値ＵＣ２をＰＩＤ演算により次式のように算出する。
【００５３】
ＵＣ２＝Ｋｇ２｛１＋１／（Ｔｉ２ｓ）＋Ｔｄ２ｓ｝（ＳＰ２−ＰＶ２）
・・・（９）
式（９）において、Ｋｇ２はコントローラ４−２の比例ゲイン、Ｔｉ２はコントローラ４−２の積分時間、Ｔｄ２はコントローラ４−２の微分時間、ＳＰ２はコントローラ４−２の制御対象の設定値、ＰＶ２はコントローラ４−２の制御対象の制御量、ｓはラプラス演算子である。
【００５４】
続いて、第１の優先側コントローラ４−２は、算出した内部出力値ＵＣ２と第１の優先側上限処理部５−１からスイッチ８−２を介して入力された操作量出力上限値ＭＨ１ａとを比較して、内部出力値ＵＣ２が操作量出力上限値ＭＨ１ａより大きい場合は、ＭＶ２＝ＭＨ１ａ、すなわち操作量出力上限値ＭＨ１ａを操作量ＭＶ２とする上限処理を行い、内部出力値ＵＣ２が操作量出力上限値ＭＨ１ａ以下の場合は、ＭＶ２＝ＵＣ２、すなわち内部出力値ＵＣ２を操作量ＭＶ２とする。そして、第１の優先側コントローラ４−２は、操作量ＭＶ２をスイッチ９−１〜９−４，１０−１〜１０−４，１３−２へ出力し、内部出力値ＵＣ２をスイッチ１１−１〜１１−４，１２−１〜１２−４へ出力する。以上でステップＳ１１の処理が終了する。
【００５５】
第１の非優先側上限算出部６−１は、第１の優先側コントローラ４−２からスイッチ９−１を介して入力された操作量ＭＶ２と一定値ＭＴ１に基づいて、第１の非優先側コントローラ４−７の操作量出力上限値ＭＨ１ｂを次式のように算出して、この操作量出力上限値ＭＨ１ｂをスイッチ８−１〜８−８へ出力する（図６ステップＳ１２）。
ＭＨ１ｂ＝ＭＴ１−ＭＶ２                                      ・・・（１０）
【００５６】
第１の非優先側コントローラ４−７は、ＰＩＤ演算を実行して操作量ＭＶ７を算出する（図６ステップＳ１３）。
ステップＳ１３において、第１の非優先側コントローラ４−７は、操作量出力上限値ＭＨ１ｂに基づく上限処理を行う前の操作量である内部出力値ＵＣ７をＰＩＤ演算により次式のように算出する。
【００５７】
ＵＣ７＝Ｋｇ７｛１＋１／（Ｔｉ７ｓ）＋Ｔｄ７ｓ｝（ＳＰ７−ＰＶ７）
・・・（１１）
式（１１）において、Ｋｇ７はコントローラ４−７の比例ゲイン、Ｔｉ７はコントローラ４−７の積分時間、Ｔｄ７はコントローラ４−７の微分時間、ＳＰ７はコントローラ４−７の制御対象の設定値、ＰＶ７はコントローラ４−７の制御対象の制御量である。
【００５８】
続いて、第１の非優先側コントローラ４−７は、算出した内部出力値ＵＣ７と第１の非優先側上限算出部６−１からスイッチ８−７を介して入力された操作量出力上限値ＭＨ１ｂとを比較して、内部出力値ＵＣ７が操作量出力上限値ＭＨ１ｂより大きい場合は、ＭＶ７＝ＭＨ１ｂ、すなわち操作量出力上限値ＭＨ１ｂを操作量ＭＶ７とする上限処理を行い、内部出力値ＵＣ７が操作量出力上限値ＭＨ１ｂ以下の場合は、ＭＶ７＝ＵＣ７、すなわち内部出力値ＵＣ７を操作量ＭＶ７とする。そして、第１の非優先側コントローラ４−７は、操作量ＭＶ７をスイッチ９−１〜９−４，１０−１〜１０−４，１３−７へ出力し、内部出力値ＵＣ７をスイッチ１１−１〜１１−４，１２−１〜１２−４へ出力する。以上でステップＳ１３の処理が終了する。
【００５９】
次に、第１の優先側上限算出部７−１は、第１の優先側コントローラ４−２の次制御周期の操作量出力上限値ＭＨ１ａ’を算出する（図６ステップＳ１４）。
ステップＳ１４において、第１の優先側上限算出部７−１は、第１の非優先側コントローラ４−７からスイッチ１０−１を介して入力された操作量ＭＶ７とスイッチ１１−１を介して入力された内部出力値ＵＣ７に基づいて次式が成立するかどうかを判定する。
【００６０】
α１（ＵＣ７−ＭＶ７）＞０                                    ・・・（１２）
α１は第１の非優先側コントローラ４−７に対する第１の優先側コントローラ４−２の制御の優先度を示す優先度係数であり、０〜１の実数値をとる（０のとき優先度最大、１のとき優先度最小）。
【００６１】
第１の優先側上限算出部７−１は、式（１２）が成立する場合、第１の優先側上限処理部５−１から出力された現制御周期の操作量出力上限値ＭＨ１ａ、第１の優先側コントローラ４−２からスイッチ１２−１を介して入力された内部出力値ＵＣ２、第１の非優先側コントローラ４−７からスイッチ１０−１を介して入力された操作量ＭＶ７とスイッチ１１−１を介して入力された内部出力値ＵＣ７に基づいて、第１の優先側コントローラ４−２の次制御周期の操作量出力上限値ＭＨ１ａ’を次式のように算出して、この操作量出力上限値ＭＨ１ａ’を第１の優先側上限処理部５−１へ出力する。
ＭＨ１ａ’＝［ＭＨ１ａＴｘ２＋｛ＵＣ２−α１（ＵＣ７−ＭＶ７）｝ｄＴ］
／（Ｔｘ２＋ｄＴ）                                ・・・（１３）
式（１３）において、Ｔｘ２は移行時間であり、例えばＴｘ２＝Ｔｄ２であり、ｄＴは制御周期である。
【００６２】
また、第１の優先側上限算出部７−１は、式（１２）が不成立の場合、現制御周期の操作量出力上限値ＭＨ１ａ、一定値ＭＴ１に基づいて、次制御周期の操作量出力上限値ＭＨ１ａ’を次式のように算出して、この操作量出力上限値ＭＨ１ａ’を第１の優先側上限処理部５−１へ出力する。
ＭＨ１ａ’＝［ＭＨ１ａＴｘ２＋ＭＴ１ｄＴ］／（Ｔｘ２＋ｄＴ）  ・・・（１４）
こうして、ステップＳ１４の処理が終了する。
【００６３】
以上のステップＳ１０〜Ｓ１４の処理を１制御周期における第１の制御演算とし、ステップＳ１０〜Ｓ１４の処理を制御周期ｄＴ毎に繰り返す。
なお、次制御周期では、第１の優先側上限処理部５−１は、ＭＨ１ａ＝ＭＨ１ａ’、すなわち前制御周期で第１の優先側上限算出部７−１によって算出された操作量出力上限値ＭＨ１ａ’を操作量出力上限値ＭＨ１ａとして、ステップＳ１０の処理を行う。
【００６４】
次に、図５のステップＳ５の第２の制御演算について説明する。第２の制御演算の処理の流れも第１の制御演算と同様であるが、ここでは第１の制御演算と区別するために、図６の符号Ｓ１０〜Ｓ１４をＳ２０〜Ｓ２４に変更して説明する。
【００６５】
第２の優先側上限処理部５−２は、第２の優先側コントローラ４−４の操作量出力上限値ＭＨ２ａを予め設定された一定値ＭＴ２（例えば１００％）と比較して、操作量出力上限値ＭＨ２ａが一定値ＭＴ２より大きい場合は、ＭＨ２ａ＝ＭＴ２、すなわち一定値ＭＴ２を新たな操作量出力上限値ＭＨ２ａとする上限処理を行って、上限処理後の操作量出力上限値ＭＨ２ａをスイッチ８−１〜８−８へ出力し、操作量出力上限値ＭＨ２ａが一定値ＭＴ２以下の場合は、操作量出力上限値ＭＨ２ａをそのままスイッチ８−１〜８−８へ出力する（ステップＳ２０）。
【００６６】
次に、第２の優先側コントローラ４−４は、ＰＩＤ演算を実行して操作量ＭＶ４を算出する（ステップＳ２１）。
ステップＳ２１において、第２の優先側コントローラ４−４は、操作量出力上限値ＭＨ２ａに基づく上限処理を行う前の操作量である内部出力値ＵＣ４をＰＩＤ演算により次式のように算出する。
【００６７】
ＵＣ４＝Ｋｇ４｛１＋１／（Ｔｉ４ｓ）＋Ｔｄ４ｓ｝（ＳＰ４−ＰＶ４）
・・・（１５）
式（１５）において、Ｋｇ４はコントローラ４−４の比例ゲイン、Ｔｉ４はコントローラ４−４の積分時間、Ｔｄ４はコントローラ４−４の微分時間、ＳＰ４はコントローラ４−４の制御対象の設定値、ＰＶ４はコントローラ４−４の制御対象の制御量である。
【００６８】
続いて、第２の優先側コントローラ４−４は、算出した内部出力値ＵＣ４と第２の優先側上限処理部５−２からスイッチ８−４を介して入力された操作量出力上限値ＭＨ２ａとを比較して、内部出力値ＵＣ４が操作量出力上限値ＭＨ２ａより大きい場合は、ＭＶ４＝ＭＨ２ａ、すなわち操作量出力上限値ＭＨ２ａを操作量ＭＶ４とする上限処理を行い、内部出力値ＵＣ４が操作量出力上限値ＭＨ２ａ以下の場合は、ＭＶ４＝ＵＣ４、すなわち内部出力値ＵＣ４を操作量ＭＶ４とする。そして、第２の優先側コントローラ４−４は、操作量ＭＶ４をスイッチ９−１〜９−４，１０−１〜１０−４，１３−４へ出力し、内部出力値ＵＣ４をスイッチ１１−１〜１１−４，１２−１〜１２−４へ出力する。以上でステップＳ２１の処理が終了する。
【００６９】
第２の非優先側上限算出部６−２は、第２の優先側コントローラ４−４からスイッチ９−２を介して入力された操作量ＭＶ４と一定値ＭＴ２に基づいて、第２の非優先側コントローラ４−５の操作量出力上限値ＭＨ２ｂを次式のように算出して、この操作量出力上限値ＭＨ２ｂをスイッチ８−１〜８−８へ出力する（ステップＳ２２）。
ＭＨ２ｂ＝ＭＴ２−ＭＶ４                                      ・・・（１６）
【００７０】
第２の非優先側コントローラ４−５は、ＰＩＤ演算を実行して操作量ＭＶ５を算出する（ステップＳ２３）。
ステップＳ２３において、第２の非優先側コントローラ４−５は、操作量出力上限値ＭＨ２ｂに基づく上限処理を行う前の操作量である内部出力値ＵＣ５をＰＩＤ演算により次式のように算出する。
【００７１】
ＵＣ５＝Ｋｇ５｛１＋１／（Ｔｉ５ｓ）＋Ｔｄ５ｓ｝（ＳＰ５−ＰＶ５）
・・・（１７）
式（１７）において、Ｋｇ５はコントローラ４−５の比例ゲイン、Ｔｉ５はコントローラ４−５の積分時間、Ｔｄ５はコントローラ４−５の微分時間、ＳＰ５はコントローラ４−５の制御対象の設定値、ＰＶ５はコントローラ４−５の制御対象の制御量である。
【００７２】
続いて、第２の非優先側コントローラ４−５は、算出した内部出力値ＵＣ５と第２の非優先側上限算出部６−２からスイッチ８−５を介して入力された操作量出力上限値ＭＨ２ｂとを比較して、内部出力値ＵＣ５が操作量出力上限値ＭＨ２ｂより大きい場合は、ＭＶ５＝ＭＨ２ｂ、すなわち操作量出力上限値ＭＨ２ｂを操作量ＭＶ５とする上限処理を行い、内部出力値ＵＣ５が操作量出力上限値ＭＨ２ｂ以下の場合は、ＭＶ５＝ＵＣ５、すなわち内部出力値ＵＣ５を操作量ＭＶ５とする。そして、第２の非優先側コントローラ４−５は、操作量ＭＶ５をスイッチ９−１〜９−４，１０−１〜１０−４，１３−５へ出力し、内部出力値ＵＣ５をスイッチ１１−１〜１１−４，１２−１〜１２−４へ出力する。以上でステップＳ２３の処理が終了する。
【００７３】
次に、第２の優先側上限算出部７−２は、第２の優先側コントローラ４−４の次制御周期の操作量出力上限値ＭＨ２ａ’を算出する（ステップＳ２４）。
ステップＳ２４において、第２の優先側上限算出部７−２は、第２の非優先側コントローラ４−５からスイッチ１０−２を介して入力された操作量ＭＶ５とスイッチ１１−２を介して入力された内部出力値ＵＣ５に基づいて次式が成立するかどうかを判定する。
【００７４】
α２（ＵＣ５−ＭＶ５）＞０                                      ・・・（１８）
α２は第２の非優先側コントローラ４−５に対する第２の優先側コントローラ４−４の制御の優先度を示す優先度係数であり、０〜１の実数値をとる（０のとき優先度最大、１のとき優先度最小）。
【００７５】
第２の優先側上限算出部７−２は、式（１８）が成立する場合、第２の優先側上限処理部５−２から出力された現制御周期の操作量出力上限値ＭＨ２ａ、第２の優先側コントローラ４−４からスイッチ１２−２を介して入力された内部出力値ＵＣ４、第２の非優先側コントローラ４−５からスイッチ１０−２を介して入力された操作量ＭＶ５とスイッチ１１−２を介して入力された内部出力値ＵＣ５に基づいて、第２の優先側コントローラ４−４の次制御周期の操作量出力上限値ＭＨ２ａ’を次式のように算出して、この操作量出力上限値ＭＨ２ａ’を第２の優先側上限処理部５−２へ出力する。
ＭＨ２ａ’＝［ＭＨ２ａＴｘ４＋｛ＵＣ４−α２（ＵＣ５−ＭＶ５）｝ｄＴ］
／（Ｔｘ４＋ｄＴ）                                ・・・（１９）
式（１９）において、Ｔｘ４は移行時間であり、例えばＴｘ４＝Ｔｄ４である。
【００７６】
また、第２の優先側上限算出部７−２は、式（１８）が不成立の場合、現制御周期の操作量出力上限値ＭＨ２ａ、一定値ＭＴ２に基づいて、次制御周期の操作量出力上限値ＭＨ２ａ’を次式のように算出して、この操作量出力上限値ＭＨ２ａ’を第２の優先側上限処理部５−２へ出力する。
ＭＨ２ａ’＝［ＭＨ２ａＴｘ４＋ＭＴ２ｄＴ］／（Ｔｘ４＋ｄＴ）  ・・・（２０）
こうして、ステップＳ２４の処理が終了する。
【００７７】
以上のステップＳ２０〜Ｓ２４の処理を１制御周期における第２の制御演算とし、ステップＳ２０〜Ｓ２４の処理を制御周期ｄＴ毎に繰り返す。
なお、次制御周期では、第２の優先側上限処理部５−２は、ＭＨ２ａ＝ＭＨ２ａ’、すなわち前制御周期で第２の優先側上限算出部７−２によって算出された操作量出力上限値ＭＨ２ａ’を操作量出力上限値ＭＨ２ａとして、ステップＳ２０の処理を行う。
【００７８】
次に、図５のステップＳ６の第３の制御演算について説明する。第３の制御演算の処理の流れも第１の制御演算と同様であるが、ここでは第１の制御演算と区別するために、図６の符号Ｓ１０〜Ｓ１４をＳ３０〜Ｓ３４に変更して説明する。
【００７９】
第３の優先側上限処理部５−３は、第３の優先側コントローラ４−６の操作量出力上限値ＭＨ３ａを予め設定された一定値ＭＴ３（例えば１００％）と比較して、操作量出力上限値ＭＨ３ａが一定値ＭＴ３より大きい場合は、ＭＨ３ａ＝ＭＴ３、すなわち一定値ＭＴ３を新たな操作量出力上限値ＭＨ３ａとする上限処理を行って、上限処理後の操作量出力上限値ＭＨ３ａをスイッチ８−１〜８−８へ出力し、操作量出力上限値ＭＨ３ａが一定値ＭＴ３以下の場合は、操作量出力上限値ＭＨ３ａをそのままスイッチ８−１〜８−８へ出力する（ステップＳ３０）。
【００８０】
次に、第３の優先側コントローラ４−６は、ＰＩＤ演算を実行して操作量ＭＶ６を算出する（ステップＳ３１）。
ステップＳ３１において、第３の優先側コントローラ４−６は、操作量出力上限値ＭＨ３ａに基づく上限処理を行う前の操作量である内部出力値ＵＣ６をＰＩＤ演算により次式のように算出する。
【００８１】
ＵＣ６＝Ｋｇ６｛１＋１／（Ｔｉ６ｓ）＋Ｔｄ６ｓ｝（ＳＰ６−ＰＶ６）
・・・（２１）
式（２１）において、Ｋｇ６はコントローラ４−６の比例ゲイン、Ｔｉ６はコントローラ４−６の積分時間、Ｔｄ６はコントローラ４−６の微分時間、ＳＰ６はコントローラ４−６の制御対象の設定値、ＰＶ６はコントローラ４−６の制御対象の制御量である。
【００８２】
続いて、第３の優先側コントローラ４−６は、算出した内部出力値ＵＣ６と第３の優先側上限処理部５−３からスイッチ８−６を介して入力された操作量出力上限値ＭＨ３ａとを比較して、内部出力値ＵＣ６が操作量出力上限値ＭＨ３ａより大きい場合は、ＭＶ６＝ＭＨ３ａ、すなわち操作量出力上限値ＭＨ３ａを操作量ＭＶ６とする上限処理を行い、内部出力値ＵＣ６が操作量出力上限値ＭＨ３ａ以下の場合は、ＭＶ６＝ＵＣ６、すなわち内部出力値ＵＣ６を操作量ＭＶ６とする。そして、第３の優先側コントローラ４−６は、操作量ＭＶ６をスイッチ９−１〜９−４，１０−１〜１０−４，１３−６へ出力し、内部出力値ＵＣ６をスイッチ１１−１〜１１−４，１２−１〜１２−４へ出力する。以上でステップＳ３１の処理が終了する。
【００８３】
第３の非優先側上限算出部６−３は、第３の優先側コントローラ４−６からスイッチ９−３を介して入力された操作量ＭＶ６と一定値ＭＴ３に基づいて、第３の非優先側コントローラ４−３の操作量出力上限値ＭＨ３ｂを次式のように算出して、この操作量出力上限値ＭＨ３ｂをスイッチ８−１〜８−８へ出力する（ステップＳ３２）。
ＭＨ３ｂ＝ＭＴ３−ＭＶ６                                      ・・・（２２）
【００８４】
第３の非優先側コントローラ４−３は、ＰＩＤ演算を実行して操作量ＭＶ３を算出する（ステップＳ３３）。
ステップＳ３３において、第３の非優先側コントローラ４−３は、操作量出力上限値ＭＨ３ｂに基づく上限処理を行う前の操作量である内部出力値ＵＣ３をＰＩＤ演算により次式のように算出する。
【００８５】
ＵＣ３＝Ｋｇ３｛１＋１／（Ｔｉ３ｓ）＋Ｔｄ３ｓ｝（ＳＰ３−ＰＶ３）
・・・（２３）
式（２３）において、Ｋｇ３はコントローラ４−３の比例ゲイン、Ｔｉ３はコントローラ４−３の積分時間、Ｔｄ３はコントローラ４−３の微分時間、ＳＰ３はコントローラ４−３の制御対象の設定値、ＰＶ３はコントローラ４−３の制御対象の制御量である。
【００８６】
続いて、第３の非優先側コントローラ４−３は、算出した内部出力値ＵＣ３と第３の非優先側上限算出部６−３からスイッチ８−３を介して入力された操作量出力上限値ＭＨ３ｂとを比較して、内部出力値ＵＣ３が操作量出力上限値ＭＨ３ｂより大きい場合は、ＭＶ３＝ＭＨ３ｂ、すなわち操作量出力上限値ＭＨ３ｂを操作量ＭＶ３とする上限処理を行い、内部出力値ＵＣ３が操作量出力上限値ＭＨ３ｂ以下の場合は、ＭＶ３＝ＵＣ３、すなわち内部出力値ＵＣ３を操作量ＭＶ３とする。そして、第３の非優先側コントローラ４−３は、操作量ＭＶ３をスイッチ９−１〜９−４，１０−１〜１０−４，１３−３へ出力し、内部出力値ＵＣ３をスイッチ１１−１〜１１−４，１２−１〜１２−４へ出力する。以上でステップＳ３３の処理が終了する。
【００８７】
次に、第３の優先側上限算出部７−３は、第３の優先側コントローラ４−６の次制御周期の操作量出力上限値ＭＨ３ａ’を算出する（ステップＳ３４）。
ステップＳ３４において、第３の優先側上限算出部７−３は、第３の非優先側コントローラ４−３からスイッチ１０−３を介して入力された操作量ＭＶ３とスイッチ１１−３を介して入力された内部出力値ＵＣ３に基づいて次式が成立するかどうかを判定する。
【００８８】
α３（ＵＣ３−ＭＶ３）＞０                                      ・・・（２４）
α３は第３の非優先側コントローラ４−３に対する第３の優先側コントローラ４−６の制御の優先度を示す優先度係数であり、０〜１の実数値をとる（０のとき優先度最大、１のとき優先度最小）。
【００８９】
第３の優先側上限算出部７−３は、式（２４）が成立する場合、第３の優先側上限処理部５−３から出力された現制御周期の操作量出力上限値ＭＨ３ａ、第３の優先側コントローラ４−６からスイッチ１２−３を介して入力された内部出力値ＵＣ６、第３の非優先側コントローラ４−３からスイッチ１０−３を介して入力された操作量ＭＶ３とスイッチ１１−３を介して入力された内部出力値ＵＣ３に基づいて、第３の優先側コントローラ４−６の次制御周期の操作量出力上限値ＭＨ３ａ’を次式のように算出して、この操作量出力上限値ＭＨ３ａ’を第３の優先側上限処理部５−３へ出力する。
ＭＨ３ａ’＝［ＭＨ３ａＴｘ６＋｛ＵＣ６−α３（ＵＣ３−ＭＶ３）｝ｄＴ］
／（Ｔｘ６＋ｄＴ）                                ・・・（２５）
式（２５）において、Ｔｘ６は移行時間であり、例えばＴｘ６＝Ｔｄ６である。
【００９０】
また、第３の優先側上限算出部７−３は、式（２４）が不成立の場合、現制御周期の操作量出力上限値ＭＨ３ａ、一定値ＭＴ３に基づいて、次制御周期の操作量出力上限値ＭＨ３ａ’を次式のように算出して、この操作量出力上限値ＭＨ３ａ’を第３の優先側上限処理部５−３へ出力する。
ＭＨ３ａ’＝［ＭＨ３ａＴｘ６＋ＭＴ３ｄＴ］／（Ｔｘ６＋ｄＴ）  ・・・（２６）
こうして、ステップＳ３４の処理が終了する。
【００９１】
以上のステップＳ３０〜Ｓ３４の処理を１制御周期における第３の制御演算とし、ステップＳ３０〜Ｓ３４の処理を制御周期ｄＴ毎に繰り返す。
なお、次制御周期では、第３の優先側上限処理部５−３は、ＭＨ３ａ＝ＭＨ３ａ’、すなわち前制御周期で第３の優先側上限算出部７−３によって算出された操作量出力上限値ＭＨ３ａ’を操作量出力上限値ＭＨ３ａとして、ステップＳ３０の処理を行う。
【００９２】
次に、図５のステップＳ７の第４の制御演算について説明する。第４の制御演算の処理の流れも第１の制御演算と同様であるが、ここでは第１の制御演算と区別するために、図６の符号Ｓ１０〜Ｓ１４をＳ４０〜Ｓ４４に変更して説明する。
【００９３】
第４の優先側上限処理部５−４は、第４の優先側コントローラ４−８の操作量出力上限値ＭＨ４ａを予め設定された一定値ＭＴ４（例えば１００％）と比較して、操作量出力上限値ＭＨ４ａが一定値ＭＴ４より大きい場合は、ＭＨ４ａ＝ＭＴ４、すなわち一定値ＭＴ４を新たな操作量出力上限値ＭＨ４ａとする上限処理を行って、上限処理後の操作量出力上限値ＭＨ４ａをスイッチ８−１〜８−８へ出力し、操作量出力上限値ＭＨ４ａが一定値ＭＴ４以下の場合は、操作量出力上限値ＭＨ４ａをそのままスイッチ８−１〜８−８へ出力する（ステップＳ４０）。
【００９４】
次に、第４の優先側コントローラ４−８は、ＰＩＤ演算を実行して操作量ＭＶ８を算出する（ステップＳ４１）。
ステップＳ４１において、第４の優先側コントローラ４−８は、操作量出力上限値ＭＨ４ａに基づく上限処理を行う前の操作量である内部出力値ＵＣ８をＰＩＤ演算により次式のように算出する。
【００９５】
ＵＣ８＝Ｋｇ８｛１＋１／（Ｔｉ８ｓ）＋Ｔｄ８ｓ｝（ＳＰ８−ＰＶ８）
・・・（２７）
式（２７）において、Ｋｇ８はコントローラ４−８の比例ゲイン、Ｔｉ８はコントローラ４−８の積分時間、Ｔｄ８はコントローラ４−８の微分時間、ＳＰ８はコントローラ４−８の制御対象の設定値、ＰＶ８はコントローラ４−８の制御対象の制御量である。
【００９６】
続いて、第４の優先側コントローラ４−８は、算出した内部出力値ＵＣ８と第４の優先側上限処理部５−４からスイッチ８−８を介して入力された操作量出力上限値ＭＨ４ａとを比較して、内部出力値ＵＣ８が操作量出力上限値ＭＨ４ａより大きい場合は、ＭＶ８＝ＭＨ４ａ、すなわち操作量出力上限値ＭＨ４ａを操作量ＭＶ８とする上限処理を行い、内部出力値ＵＣ８が操作量出力上限値ＭＨ４ａ以下の場合は、ＭＶ８＝ＵＣ８、すなわち内部出力値ＵＣ８を操作量ＭＶ８とする。そして、第４の優先側コントローラ４−８は、操作量ＭＶ８をスイッチ９−１〜９−４，１０−１〜１０−４，１３−８へ出力し、内部出力値ＵＣ８をスイッチ１１−１〜１１−４，１２−１〜１２−４へ出力する。以上でステップＳ４１の処理が終了する。
【００９７】
第４の非優先側上限算出部６−４は、第４の優先側コントローラ４−８からスイッチ９−４を介して入力された操作量ＭＶ８と一定値ＭＴ４に基づいて、第４の非優先側コントローラ４−１の操作量出力上限値ＭＨ４ｂを次式のように算出して、この操作量出力上限値ＭＨ４ｂをスイッチ８−１〜８−８へ出力する（ステップＳ４２）。
ＭＨ４ｂ＝ＭＴ４−ＭＶ８                                      ・・・（２８）
【００９８】
第４の非優先側コントローラ４−１は、ＰＩＤ演算を実行して操作量ＭＶ１を算出する（ステップＳ４３）。
ステップＳ４３において、第４の非優先側コントローラ４−１は、操作量出力上限値ＭＨ４ｂに基づく上限処理を行う前の操作量である内部出力値ＵＣ１をＰＩＤ演算により次式のように算出する。
【００９９】
ＵＣ１＝Ｋｇ１｛１＋１／（Ｔｉ１ｓ）＋Ｔｄ１ｓ｝（ＳＰ１−ＰＶ１）
・・・（２９）
式（２９）において、Ｋｇ１はコントローラ４−１の比例ゲイン、Ｔｉ１はコントローラ４−１の積分時間、Ｔｄ１はコントローラ４−１の微分時間、ＳＰ１はコントローラ４−１の制御対象の設定値、ＰＶ１はコントローラ４−１の制御対象の制御量である。
【０１００】
続いて、第４の非優先側コントローラ４−１は、算出した内部出力値ＵＣ１と第４の非優先側上限算出部６−４からスイッチ８−１を介して入力された操作量出力上限値ＭＨ４ｂとを比較して、内部出力値ＵＣ１が操作量出力上限値ＭＨ４ｂより大きい場合は、ＭＶ１＝ＭＨ４ｂ、すなわち操作量出力上限値ＭＨ４ｂを操作量ＭＶ１とする上限処理を行い、内部出力値ＵＣ１が操作量出力上限値ＭＨ４ｂ以下の場合は、ＭＶ１＝ＵＣ１、すなわち内部出力値ＵＣ１を操作量ＭＶ１とする。そして、第４の非優先側コントローラ４−１は、操作量ＭＶ１をスイッチ９−１〜９−４，１０−１〜１０−４，１３−１へ出力し、内部出力値ＵＣ１をスイッチ１１−１〜１１−４，１２−１〜１２−４へ出力する。以上でステップＳ４３の処理が終了する。
【０１０１】
次に、第４の優先側上限算出部７−４は、第４の優先側コントローラ４−８の次制御周期の操作量出力上限値ＭＨ４ａ’を算出する（ステップＳ４４）。
ステップＳ４４において、第４の優先側上限算出部７−４は、第４の非優先側コントローラ４−１からスイッチ１０−４を介して入力された操作量ＭＶ１とスイッチ１１−４を介して入力された内部出力値ＵＣ１に基づいて次式が成立するかどうかを判定する。
【０１０２】
α４（ＵＣ１−ＭＶ１）＞０                                    ・・・（３０）
α４は第４の非優先側コントローラ４−１に対する第４の優先側コントローラ４−８の制御の優先度を示す優先度係数であり、０〜１の実数値をとる（０のとき優先度最大、１のとき優先度最小）。
【０１０３】
第４の優先側上限算出部７−４は、式（３０）が成立する場合、第４の優先側上限処理部５−４から出力された現制御周期の操作量出力上限値ＭＨ４ａ、第４の優先側コントローラ４−８からスイッチ１２−４を介して入力された内部出力値ＵＣ８、第４の非優先側コントローラ４−１からスイッチ１０−４を介して入力された操作量ＭＶ１とスイッチ１１−４を介して入力された内部出力値ＵＣ１に基づいて、第４の優先側コントローラ４−８の次制御周期の操作量出力上限値ＭＨ４ａ’を次式のように算出して、この操作量出力上限値ＭＨ４ａ’を第４の優先側上限処理部５−４へ出力する。
ＭＨ４ａ’＝［ＭＨ４ａＴｘ８＋｛ＵＣ８−α４（ＵＣ１−ＭＶ１）｝ｄＴ］
／（Ｔｘ８＋ｄＴ）                                ・・・（３１）
式（３１）において、Ｔｘ８は移行時間であり、例えばＴｘ８＝Ｔｄ８である。
【０１０４】
また、第４の優先側上限算出部７−４は、式（３０）が不成立の場合、現制御周期の操作量出力上限値ＭＨ４ａ、一定値ＭＴ４に基づいて、次制御周期の操作量出力上限値ＭＨ４ａ’を次式のように算出して、この操作量出力上限値ＭＨ４ａ’を第４の優先側上限処理部５−４へ出力する。
ＭＨ４ａ’＝［ＭＨ４ａＴｘ８＋ＭＴ４ｄＴ］／（Ｔｘ８＋ｄＴ）  ・・・（３２）
こうして、ステップＳ４４の処理が終了する。
【０１０５】
以上のステップＳ４０〜Ｓ４４の処理を１制御周期における第４の制御演算とし、ステップＳ４０〜Ｓ４４の処理を制御周期ｄＴ毎に繰り返す。
なお、次制御周期では、第４の優先側上限処理部５−４は、ＭＨ４ａ＝ＭＨ４ａ’、すなわち前制御周期で第４の優先側上限算出部７−４によって算出された操作量出力上限値ＭＨ４ａ’を操作量出力上限値ＭＨ４ａとして、ステップＳ４０の処理を行う。
【０１０６】
以上のステップＳ１〜Ｓ７の処理が例えばオペレータによって制御の終了が指示されるまで（ステップＳ８においてＹｅｓ）、制御周期ｄＴ毎に繰り返し実行される。
ステップＳ３のカップリング処理により行われたグループ分けと、優先側コントローラと非優先側コントローラの組み合わせは、次の昇温開始が検出されるまで同じ組み合せのままとなる。また、ステップＳ１において昇温開始が検出されない場合、制御装置を動作させた初期の時点であれば、予め設定されたグループ分けと、予め設定された優先側コントローラと非優先側コントローラの組み合わせにより、ステップＳ４〜Ｓ７の処理が行われる。
【０１０７】
なお、オンオフ制御部１４は、ヒータ系全体の瞬間的な最大電力を抑制するために、特許文献２に開示されている電力制御方法を応用して、上記ステップＳ１〜Ｓ７の処理中にスイッチ１３−１〜１３−８を以下のように動作させる。図７は、オンオフ制御部１４による電力制御を説明するためのタイミングチャートである。
【０１０８】
オンオフ制御部１４は、図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すように、第１のグループに属する第１の優先側コントローラと第１の非優先側コントローラのそれぞれの操作量出力が同時にオン状態にならないように制御する。上記の例では、第１の優先側コントローラが４−２、第１の非優先側コントローラが４−７なので、オンオフ制御部１４は、スイッチ１３−２，１３−７が同時にオン状態にならないように制御する。
【０１０９】
また、オンオフ制御部１４は、図７（Ｃ）、図７（Ｄ）に示すように、第２のグループに属する第２の優先側コントローラと第２の非優先側コントローラのそれぞれの操作量出力が同時にオン状態にならないように制御する。上記の例では、第２の優先側コントローラが４−４、第２の非優先側コントローラが４−５なので、オンオフ制御部１４は、スイッチ１３−４，１３−５が同時にオン状態にならないように制御する。
【０１１０】
また、オンオフ制御部１４は、図７（Ｅ）、図７（Ｆ）に示すように、第３のグループに属する第３の優先側コントローラと第３の非優先側コントローラのそれぞれの操作量出力が同時にオン状態にならないように制御する。上記の例では、第３の優先側コントローラが４−６、第３の非優先側コントローラが４−３なので、オンオフ制御部１４は、スイッチ１３−６，１３−３が同時にオン状態にならないように制御する。
【０１１１】
さらに、オンオフ制御部１４は、図７（Ｇ）、図７（Ｈ）に示すように、第４のグループに属する第４の優先側コントローラと第４の非優先側コントローラのそれぞれの操作量出力が同時にオン状態にならないように制御する。上記の例では、第４の優先側コントローラが４−８、第４の非優先側コントローラが４−１なので、オンオフ制御部１４は、スイッチ１３−８，１３−１が同時にオン状態にならないように制御する。
【０１１２】
すなわち、オンオフ制御部１４は、同じグループに属する優先側コントローラの操作量出力と非優先側コントローラの操作量出力とが同時にオン状態にならないようにすればよい。
【０１１３】
以上のように、本実施の形態では、昇温開始が検出されたきに、電力使用量の予測値に相当する電力使用予測量指標を制御ループ毎に算出し、制御ループ毎の電力使用予測量指標に基づいて、コントローラをグループ分けすると共に、このグループ分けに際して、優先側コントローラと非優先側コントローラとが同じグループになるように組み合わせ、優先側コントローラの操作量出力が一定値以下となるように、予め入力された優先側操作量出力上限値の大きさを制限して優先側コントローラに与え、優先側コントローラの操作量出力と非優先側コントローラの操作量出力との和が一定値以下となるように、非優先側操作量出力上限値を算出して非優先側コントローラに与え、非優先側操作量出力上限値に対する非優先側コントローラの操作量出力の余裕度に応じて、優先側操作量出力上限値を増減させる算出を行い、算出した値を次制御周期の優先側操作量出力上限値とすることにより、予め想定できない状況が発生する制御対象であっても、１つのグループの操作量出力の総和を一定値以下に維持しつつ、優先側コントローラについて良好な制御性を得ることができ、かつ非優先側コントローラについてもある程度の制御性を維持することができ、各制御ループの制御特性と瞬間的な最大電力の抑制とを容認できる範囲で両立させることができる。例えば、図９と図１０の状況で考えるならば、必ず図９の妥当な組み合せが自動的に設定されることになる。
【０１１４】
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、単純に設定値ＳＰと制御量ＰＶとの差を電力使用予測量の指標としたが、例えば各ヒータの能力が均等ではない場合、ヒータＨ１〜Ｈ８の加熱する能力を表すヒータ能力係数ＨＰ１〜ＨＰ８を考慮して、電力使用予測量指標ＰＷ１〜ＰＷ８を以下のように算出してもよい。
【０１１５】
ＰＷ１＝（ＳＰ１−ＰＶ１）ＨＰ１                              ・・・（３３）
ＰＷ２＝（ＳＰ２−ＰＶ２）ＨＰ２                              ・・・（３４）
ＰＷ３＝（ＳＰ３−ＰＶ３）ＨＰ３                              ・・・（３５）
ＰＷ４＝（ＳＰ４−ＰＶ４）ＨＰ４                              ・・・（３６）
ＰＷ５＝（ＳＰ５−ＰＶ５）ＨＰ５                              ・・・（３７）
ＰＷ６＝（ＳＰ６−ＰＶ６）ＨＰ６                              ・・・（３８）
ＰＷ７＝（ＳＰ７−ＰＶ７）ＨＰ７                              ・・・（３９）
ＰＷ８＝（ＳＰ８−ＰＶ８）ＨＰ８                              ・・・（４０）
【０１１６】
これにより、第１の実施の形態に比べて、電力使用予測量指標の予測精度を向上させることができる。このように電力使用予測量の指標に、予測精度を向上させるためにその他の因子を組み入れることは容易であり、各制御ループ間で電力使用予測量を相対的に比較できる値として利用することができれば、第１、第２の実施の形態に開示した方法に限られない。
【０１１７】
なお、第１、第２の実施の形態で説明した制御装置は、ＣＰＵ、記憶装置およ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２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】
【０１１８】
本発明は、プロセス制御技術に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態となる制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態となる制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における制御系のブロック線図である。
【図４】電力使用量が操作量とその維持時間との積に比例することを説明するための図である。
【図５】図１の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】図１の制御装置における各グループの制御演算の詳細な動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施の形態のオンオフ制御部による電力制御を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】４個の制御系において温度設定値を変更した場合の温度計測値と操作量の変化の１例を示す図である。
【図９】図８の制御系に従来技術の組み合わせを適用した場合の温度計測値と操作量の変化の１例を示す図である。
【図１０】図８の制御系に従来技術の組み合わせを適用した場合の温度計測値と操作量の変化の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１…昇温開始検出部、２…電力使用予測量指標算出部、３…カップリング処理部、４−１〜４−８…コントローラ、５−１〜５−４…優先側上限処理部、６−１〜６−４…非優先側上限算出部、７−１〜７−４…優先側上限算出部、８−１〜８−８，９−１〜９−４，１０−１〜１０−４，１１−１〜１１−４，１２−１〜１２−４，１３−１〜１３−８…スイッチ、１４…オンオフ制御部。
【図１】
0004499626.tif 000002
【図２】
0004499626.tif 000003
【図３】
0004499626.tif 000004
【図４】
0004499626.tif 000005
【図５】
0004499626.tif 000006
【図６】
0004499626.tif 000007
【図７】
0004499626.tif 000008
【図８】
0004499626.tif 000009
【図９】
0004499626.tif 000010
【図１０】
0004499626.tif 000011