(57)【要約】【課題】むだ時間を有する制御対象に対して、オーバーシュートが小さく、整定時間が短く、さらに外乱抑制特性および設定変更特性が良好なプロセス制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】制御対象２について検出される制御量ＰＶが入力され、制御量に基づき、制御量を調整するための操作量ＭＶを出力して制御量を所定の目標値に制御するプロセス制御装置１であって、目標値から制御量を減算する第１減算部３と、第１減算部からの出力値を積算する積算部４と、積算部の出力値を定数倍する第１乗算部５と、制御開始時における制御量である初期制御量を保存する初期制御量記憶部７と、初期制御量記憶部に保存された初期制御量から現時点の制御量を減算する第２減算部８と、第２減算部からの出力値を定数倍する第２乗算部９と、第１乗算部の出力値と第２乗算部の出力値とを加算して操作量として出力する加算部１０とを備える。【選択図】図１
2012068958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象について検出される制御量が入力され、前記制御量に基づき、前記制御量を調整するための操作量を出力して前記制御量を所定の目標値に制御するプロセス制御装置であって、
前記目標値から前記制御量を減算する第１減算部と、
前記第１減算部からの出力値を積算する積算部と、
前記積算部の出力値を定数倍する第１乗算部と、
制御開始時における制御量である初期制御量を保存する初期制御量記憶部と、
前記初期制御量記憶部に保存された前記初期制御量から現時点の制御量を減算する第２減算部と、
前記第２減算部からの出力値を定数倍する第２乗算部と、
前記第１乗算部の出力値と前記第２乗算部の出力値とを加算して前記操作量として出力する加算部とを備えたことを特徴とするプロセス制御装置。
【請求項２】
前記初期制御量記憶部は、
前記制御開始時にオン状態となり、その後オフ状態となるように制御されたスイッチと、
前記スイッチを介して伝達された制御量を記憶する記憶部とを有する請求項１記載のプロセス制御装置。
【請求項３】
制御対象について検出される制御量が入力され、前記制御量に基づき、前記制御量を調整するための操作量を出力して前記制御量を所定の目標値に制御するプロセス制御方法であって、
前記目標値から前記制御量を減算する第１減算工程と、
第１減算工程により得られた値を積算する積算工程と、
前記積算工程の出力値を定数倍する第１乗算工程と、
制御開始時における制御量である初期制御量を保存する工程と、
前記初期制御量から現時点の制御量を減算する第２減算工程と、
前記第２減算工程からの出力値を定数倍する第２乗算工程と、
前記第１乗算工程により得られた値と第２乗算工程により得られた値とを加算して前記操作量とする加算工程とを有することを特徴とするプロセス制御方法。
【請求項４】
前記初期制御量保存工程は、前記制御開始時にオン状態となり、その後オフ状態となるようにスイッチング制御し、伝達された制御量を記憶することにより行われる請求項３記載のプロセス制御方法。
【請求項５】
制御対象について検出される制御量が入力可能なコンピュータに処理を実行させて、前記制御量に基づき、前記制御量を調整するための操作量を出力させて前記制御量を所定の目標値に制御するプロセス制御プログラムであって、
前記目標値から前記制御量を減算する第１減算処理と、
第１減算処理により得られた値を積算する積算処理と、
前記積算処理の出力値を定数倍する第１乗算処理と、
制御開始時における制御量である初期制御量を保存する処理と、
前記初期制御量から現時点の制御量を減算する第２減算処理と、
前記第２減算処理からの出力値を定数倍する第２乗算処理と、
前記第１乗算処理により得られた値と第２乗算処理により得られた値とを加算して前記操作量とする加算処理とを前記コンピュータに実行させることを特徴とするプロセス制御プログラム。
【請求項６】
前記初期制御量保存処理は、前記制御開始時にオン状態となり、その後オフ状態となるようにスイッチング制御し、伝達された制御量を記憶する記憶することにより行われる請求項５記載のプロセス制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石油化学、鉄鋼等の一般産業用プラントにおいて制御量となる温度、流量、圧力等の値を所定の目標値に制御するプロセス制御装置、プロセス制御方法およびプロセス制御プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石油化学、鉄鋼等の一般産業用プラントにおいて、反応炉や溶鉱炉などの制御対象における温度、流量、圧力等の制御量を所定の目標値に制御するために、従来から、比例演算（Ｐ）、積分演算（Ｉ）、および微分演算（Ｄ）を実行するＰＩＤ（Poportional-Itegral-Derivative）プロセス制御装置が使用されている。
【０００３】
図５は、従来のＰＩＤ制御によるプロセス制御装置の構成を示すブロック線図である。図５に示すように、従来のプロセス制御装置１０１は、加算器１０３と調節計１０４とを備え、制御対象１０２を制御する。加算器１０３は、制御対象１０２の制御目標値ＳＶから制御対象１０２の制御量ＰＶを減算した偏差ｅを出力する。調節計１０４は、偏差ｅに対して比例演算（Ｐ）と積分演算（Ｉ）と微分演算（Ｄ）とを実行し、演算結果を操作量ＭＶとして出力する。制御対象１０２は、操作量ＭＶにより操作され、制御量ＰＶを出力する。
【０００４】
一般産業用プラントにおける制御対象の多くは、操作量ＭＶを変化させた場合、変化させた時点からむだ時間が経過した後、制御量ＰＶが変化するという特性を有している。また、制御対象の特性によって、操作量ＭＶを変化させてから制御量ＰＶが安定するまでの時定数Ｔも様々である。
【０００５】
多くのプロセス制御では、以下の２点が要求される。第１は、制御目標値ＳＶが変化したとき、制御量ＰＶが制御目標値ＳＶに到達するまでの整定時間を短くすること（設定変更特性）である。第２は、制御対象に外乱が加わって制御量ＰＶが制御目標値ＳＶから変動した場合に、速やかに外乱の影響を除去して制御目標値ＳＶに制御量ＰＶを戻す（外乱抑制特性）ことである。
【０００６】
しかしながら、むだ時間Ｌが大きく、時定数Ｔも極めて大きい制御対象においては、制御量ＰＶの変化が極めて緩やかであり微分演算出力が殆ど出力されず、本来の微分としての働きである先行補正の作用を発揮することは出来ない。よって、大幅なオーバーシュートが引き起こされ、良好な制御を行うことができない。
【０００７】
また、むだ時間Ｌが大きい場合、積分動作は、操作量ＭＶの変化が検出された制御値に反映されていない時期から演算を行う為、誤った補正がなされ、かつ、その誤りが遅れて反映され、操作量ＭＶと制御量ＰＶが同位相となり制御は振動的になりやすい。
【０００８】
このむだ時間による問題を解決するために、例えば、特許文献１には、むだ時間を有する制御対象における制御を行うプロセス制御装置が開示されている。図６は、むだ時間を有する制御対象におけるプロセス制御を行うプロセス制御装置の構成を示すブロック図である。このプロセス制御装置は、流体Ａと流体Ｂとを混合して所望の成分の流体Ｃを作成する制御を行うものである。この制御対象は、流体Ａと流体Ｂを混合した後流体Ｃの成分を検出するまでにむだ時間が生じる。
【０００９】
流量検出器１１１により検出された流体Ａの流量を示す流量検出信号は、乗算部１１２で操作信号の比率修正に用いられる。流量調節計１１３は、流量検出器１１４で検出した流体Ｂの流量を示す流量検出信号と乗算部１１２により修正された操作信号とを比較演算し、その結果に基いて調整弁１１５の開度を調節する。調整弁１１５により流量が調整された流体Ｂは、混合タンク１１６で流体Ａと混合され、流体Ｃとなる。
【００１０】
成分検出器１１７は、定期的に流体Ｃの成分を検出して、成分に応じた成分信号Ｘを出力する。成分信号Ｘは、流体Ｂが調整弁１１５から出力されて成分検出器１１７で検出されるまでの時間などにより可変サンプル周期発生部１２３で決められたタイミングで演算される。減算部１１８は、成分設定値（制御目標値）Ｘｓから成分信号（制御量）Ｘを減算した偏差ｅを出力する。偏差ｅは、ＫＩ倍されて積分部１１９で積分演算される。また、偏差ｅは、メモリ１２０にもｅ０として保存される。減算部１２１は、現在の偏差ｅからメモリ１２０に保存された前回の検出タイミングで検出された偏差ｅ０を減算したΔｅを出力する。加算部１２２は、積分部１１９で積分演算された値とＫＰ倍されたΔｅとを加算し、操作信号として出力する。
【００１１】
以上のような構成により、前回検出した成分信号を用いて制御を行ってからむだ時間経過後に、成分信号を検出することにより、制御が反映された信号を検出することができるので、誤った補正を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭５９−１８０７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、このプロセス制御装置では、成分信号（制御量）のオーバーシュートを小さくし、整定時間を短くすることについては十分ではない。
【００１４】
本発明は、上記従来の問題を解決し、むだ時間を有する制御対象に対して、オーバーシュートが小さく、整定時間が短く、さらに外乱抑制特性および設定変更特性が良好なプロセス制御装置、プロセス制御方法およびプロセス制御プログラム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】
【００１５】
本発明のプロセス制御装置は、上記課題を解決するために、制御対象について検出される制御量が入力され、前記制御量に基づき、前記制御量を調整するための操作量を出力して前記制御量を所定の目標値に制御するプロセス制御装置であって、前記目標値から前記制御量を減算する第１減算部と、前記第１減算部からの出力値を積算する積算部と、前記積算部の出力値を定数倍する第１乗算部と、制御開始時における制御量である初期制御量を保存する初期制御量記憶部と、前記初期制御量記憶部に保存された前記初期制御量から現時点の制御量を減算する第２減算部と、前記第２減算部からの出力値を定数倍する第２乗算部と、前記第１乗算部の出力値と前記第２乗算部の出力値とを加算して前記操作量として出力する加算部とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のプロセス制御方法は、上記課題を解決するために、制御対象について検出される制御量が入力され、前記制御量に基づき、前記制御量を調整するための操作量を出力して前記制御量を所定の目標値に制御するプロセス制御方法であって、前記目標値から前記制御量を減算する第１減算工程と、第１減算工程により得られた値を積算する積算工程と、前記積算工程の出力値を定数倍する第１乗算工程と、制御開始時における制御量である初期制御量を保存する工程と、前記初期制御量から現時点の制御量を減算する第２減算工程と、前記第２減算工程からの出力値を定数倍する第２乗算工程と、前記第１乗算工程により得られた値と第２乗算工程により得られた値とを加算して前記操作量とする加算工程とを有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のプロセス制御プログラムは、上記課題を解決するために、制御対象について検出される制御量が入力可能なコンピュータに処理を実行させて、前記制御量に基づき、前記制御量を調整するための操作量を出力させて前記制御量を所定の目標値に制御するプロセス制御プログラムであって、前記目標値から前記制御量を減算する第１減算処理と、第１減算処理により得られた値を積算する積算処理と、前記積算処理の出力値を定数倍する第１乗算処理と、制御開始時における制御量である初期制御量を保存する処理と、前記初期制御量から現時点の制御量を減算する第２減算処理と、前記第２減算処理からの出力値を定数倍する第２乗算処理と、前記第１乗算処理により得られた値と第２乗算処理により得られた値とを加算して前記操作量とする加算処理とを前記コンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、制御開始時の初期制御量から現時点での制御量を減算した値と、制御目標値と制御量との偏差を積算した値とを加算した値を操作量とすることにより、むだ時間を有する制御対象に対して、オーバーシュートが小さく、整定時間が短く、さらに外乱抑制特性が良好なプロセス制御装置、プロセス制御方法およびプロセス制御プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係るプロセス制御装置の構成を示すブロック図
【図２】本実施の形態に係るプロセス制御装置の具体的構成を示すブロック図
【図３】本実施の形態に係るプロセス制御装置の制御量、積分対応操作量、維持対応操作量および操作量を示すグラフ
【図４】本実施の形態に係るプロセス制御装置の制御量、積分対応操作量、維持対応操作量および操作量を示す概念図
【図５】従来のプロセス制御装置の構成を示すブロック図
【図６】従来の別のプロセス制御装置の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明のプロセス制御装置、プロセス制御方法およびプロセス制御プログラムは、上記構成を基本として以下のような種々の態様をとることができる。
【００２１】
すなわち、上記構成のプロセス制御装置において、前記初期制御量記憶部は、前記制御開始時にオン状態となり、その後オフ状態となるように制御されたスイッチと、前記スイッチを介して伝達された制御量を記憶する記憶部とを有することもできる。
【００２２】
また、上記構成のプロセス制御方法において、前記初期制御量保存工程は、前記制御開始時にオン状態となり、その後オフ状態となるようにスイッチング制御し、伝達された制御量を記憶することにより行われるようにしてもよい。
【００２３】
また、上記構成のプロセス制御プログラムにおいて、前記初期制御量保存処理は、前記制御開始時にオン状態となり、その後オフ状態となるようにスイッチング制御し、伝達された制御量を記憶する記憶することにより行われるようにしてもよい。
【００２４】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係るプロセス制御装置１の構成を示すブロック図である。プロセス制御装置１は、むだ時間を有する制御対象２を制御するのに適した構成を有するものである。制御対象２には、操作量ＭＶを受信して制御量を変化させるように作用する操作部と、現時点での制御量ＰＶを検出して出力する検出部とを有する。
【００２５】
プロセス制御装置１は、積算演算部１１と、維持演算部１２とを有する。積算演算部１１は、第１減算部３と、積算部４と、第１乗算部５とを有する。第１減算部３は、制御対象２の制御目標値ＳＶから制御対象２の制御量ＰＶを減算した偏差ｅを出力する。積算部４は、偏差ｅを積算した積算値を出力する。積算部４から出力された積算値は、第１乗算部５により定数Ｅ1倍されて積分対応操作量Ｅ1Ｉとして出力される。このように算出される積分対応操作量Ｅ1Ｉは、制御量ＰＶを制御目標値ＳＶに近づける作用に対応する操作量成分である。
【００２６】
維持演算部１２は、スイッチ６と、初期制御量記憶部７と、第２減算部８と、第２乗算部９とを有する。スイッチ６は、図示しない制御部によりオン、オフ制御される。スイッチ６は、プロセス制御開始時にオン状態となり、初期状態の制御量ＰＶを初期制御量記憶部７に伝達し、プロセス制御開始後はオフ状態となる。初期制御量記憶部７は、プロセス制御開始時にスイッチ６を介して伝達された初期状態の制御量ＰＶを初期制御量ＰＶＳとして保存し、第２減算部８に出力する。第２減算部８は、初期制御量ＰＶＳから現在の制御量ＰＶを減算した変化量ΔＰＶを出力する。第２乗算部９は、第２減算部８から出力された変化量ΔＰＶを定数Ｅ2倍した維持対応操作量Ｅ2ΔＰＶを出力する。このように算出される維持対応操作量Ｅ2ΔＰＶは、制御量ＰＶを初期制御量ＰＶＳに維持する作用に対応する操作量成分である。
【００２７】
加算部１０は、積算演算部１１から出力された積分対応操作量Ｅ1Ｉと、維持演算部１２から出力された維持対応操作量Ｅ2ΔＰＶとを加算した値を操作量ＭＶとして出力する。操作量ＭＶは制御対象２の操作部に入力され、操作量ＭＶに基いて制御対象２の制御量ＰＶが制御される。
【００２８】
なお、第１乗算部５、第２乗算部９における比例係数Ｅ1、Ｅ2は、操作量ＭＶに対する積算操作量Ｅ1Ｉと、維持対応操作量Ｅ2ΔＰＶの重み付けを決める値である。Ｅ1、Ｅ2は、制御対象２のむだ時間や、時定数Ｔの設定条件に応じて決定することができる。
【００２９】
図２は、本実施の形態に係るプロセス制御装置および制御対象の具体例としてのプラント２１の構成を示す概念図である。プロセス制御装置１は、プラント２１の反応器２２の温度を制御する。この例では、プラント２１が制御対象に対応し、反応器２２の温度が制御対象の制御量に対応する。
【００３０】
プラント２１は、内部に配置された内温調節計２３を有する反応器２２と、反応器２２の外側に配置されたジャケット２４と、ジャケット２４に接続された第１パイプ２５、第２パイプ２７と、第１パイプ２５に設けられた第１バルブ２６とを有する。また、反応器２２には、第２バルブ２９が設けられた第３パイプ２８が接続されている。プロセス制御装置１は、内温調節計２３と、第１バルブ２６とに接続されている。
【００３１】
反応器２２は、内部で物質を攪拌し、あるいは物質を化学反応させるための容器である。ジャケット２４は、第１パイプ２５から流入した冷却媒体を保持する。ジャケット２４が冷却媒体を保持することにより、反応器２２の内部の温度を下げることができる。冷却媒体は、第１パイプ２５からジャケット２４に流入され、反応器２２の熱を吸収した後に、第２パイプ２７から排出される。
【００３２】
工業的に大量の物質を攪拌する場合には、物質の発熱反応や、攪拌時の摩擦により反応器内の温度が上昇する。これに対して、攪拌物質の温度を適切な温度に保つ必要があり、そのために反応器２２をジャケット２４により冷却する。しかし、反応器２２内には大量の物質が投入されているので、熱容量が大きく、冷却したときの温度の低下には遅れが生じる。すなわち、反応器２２は、温度変化に対してむだ時間を有する。
【００３３】
内温調節計２３は、反応器２２内部の温度を測定し、測定した温度を外部に出力する。内温調節計２３が制御対象２の制御量を検出する検出部に対応する。
【００３４】
プロセス制御装置１は、内温調節計２３の温度に基いて第１バルブ２６の開度を操作してジャケット２４に供給する冷却媒体の量を制御する。この第１バルブ２６の開度の操作により、反応器２２を冷却して温度を適切に制御する。この第１バルブ２６の開度が図１の操作量ＭＶに対応する。すなわち、このシステムは、操作量ＭＶ（開度）が増大すると、制御対象２の制御量（温度）を低下させる向きに作用する。
【００３５】
図３は、図２に示すプラント２１をプロセス制御装置１により制御した場合の反応器２２の内部温度（制御量ＰＶ）と、第１バルブ２６の開度（操作量ＭＶ）と、図１の積算演算部１１から出力される積分対応操作量Ｅ1Ｉと、維持演算部１２から出力される維持対応操作量Ｅ2ΔＰＶとを示すトレンドグラフである。
【００３６】
制御目標値ＳＶである目標温度は、５０℃に設定されている。また、制御開始時の内部温度は、６５℃である。したがって、制御目標値ＳＶが現在の制御量ＰＶからずれた値に設定された状態から制御が開始される。すなわち、偏差ｅが大きい状態で制御が開始される。
【００３７】
操作量ＭＶの変化について、各時間領域に分けて説明する。図３の時刻ｔ１は操作量ＭＶの傾きが最初に０となった時刻であり、時刻ｔ２は制御量ＰＶが制御目標値ＳＶに最初に一致した時刻である。時刻ｔ３は、制御終了時刻である。
【００３８】
まず、制御開始時から時刻ｔ１までの時間においては、制御量ＰＶの制御目標値ＳＶからのずれが大きいので、積分対応操作量Ｅ1Ｉの傾きが大きい。一方、制御対象２のむだ時間が長いので、制御量ＰＶの初期制御量ＰＶＳからの減少は緩やかであり、維持対応操作量Ｅ2ΔＰＶの傾きは小さい。したがって、積分対応操作量Ｅ1Ｉの傾きが維持対応操作量Ｅ2ΔＰＶの傾きを上回って、操作量ＭＶは増加傾向となる。すなわち、操作量ＭＶは、制御量ＰＶを減少させるように強く作用する。
【００３９】
制御値ＰＶが制御目標値ＳＶに近づくにつれて、積分対応操作量Ｅ1Ｉの傾きが減少する一方、維持対応操作量Ｅ2ΔＰＶの傾きが増加する。したがって、時刻ｔ１には、積分対応操作量Ｅ1Ｉの傾きと維持対応操作量Ｅ2ΔＰＶの傾きが等しくなり、操作量ＭＶの傾きは０となる。
【００４０】
時刻ｔ１から時刻ｔ２の間においては、維持対応操作量Ｅ2ΔＰＶの傾きが積分対応操作量Ｅ1Ｉの傾きより大きくなり、操作量ＭＶが減少傾向となる。すなわち、制御量ＰＶが制御目標値ＳＶよりも高い状態にも関わらず、操作量ＭＶは制御値ＰＶを上昇させるように作用する。この動作によって、むだ時間が大きく、極めて緩やかな応答の制御対象に対しても大幅なオーバーシュートを引き起こさず、整定時間を短くすることができる。
【００４１】
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間は、制御量ＰＶを上昇させる積分対応操作量Ｅ1Ｉと下降させる維持対応操作量Ｅ2ΔＰＶとが釣り合って制御量ＰＶが制御目標値ＳＶ付近で安定する。
【００４２】
以上のように行われる制御の要点について、図４を参照して、さらに説明する。図４（ａ）は図３に示す内部温度を示す制御量ＰＶ、（ｂ）は積分対応操作量Ｅ1Ｉ、（ｃ）は維持対応操作量Ｅ2ΔＰＶ、（ｄ）は操作量ＭＶの時間変化を示す概念図である。図４において、見易さを考慮して偏差ｅを測定時より左にずらして表示しているが、維持対応操作量Ｅ2ΔＰＶと同じ時刻の値である。なお、図示しやすくするために、第１乗算部５のＥ1と第２減算部８のＥ2が共に１の場合が示されている。
【００４３】
図４（ｂ）における積分対応操作量Ｅ1Ｉから下向きの矢印は、前回算出された積分対応操作量Ｅ1Ｉに偏差ｅが加算されたものであり、制御対象の制御量ＰＶを下降させるように作用する大きさを示している。図４（ｃ）における維持対応操作量Ｅ2ΔＰＶから上向きの矢印は、制御対象の制御量ＰＶを上昇させるように作用する大きさを示している。図４（ｄ）の操作量ＭＶから下向きの矢印は、操作量ＭＶが制御量ＰＶを下降させるように作用する大きさを示している。操作量ＭＶにより反応器２２の温度を下げるような作用と反応器２２における攪拌、発熱反応による温度上昇が均衡して反応器２２の温度が目標設定値ＳＶに近づけられる。
【００４４】
時刻ｔ３のように、制御量ＰＶが制御目標値ＳＶより高い場合で、制御量ＰＶと制御目標値ＳＶとの差が大きく、制御量ＰＶが緩やかに下降している場合には、積分対応操作量Ｅ1Ｉが制御量ＰＶを引き下げようとする作用の増加が、維持対応操作量Ｅ2ΔＰＶが制御量ＰＶを引き上げようとする作用の増加よりも勝る。したがって、操作量ＭＶは増加して、制御量を下げるように作用する。
【００４５】
時刻ｔ４のように、制御量ＰＶが制御目標値ＳＶより高い場合で、制御量ＰＶと制御目標値ＳＶとの差が小さく、制御量ＰＶが緩やかに下降している場合には、維持対応操作量Ｅ2ΔＰＶが制御量ＰＶを引き上げようとする作用の増加が、積分対応操作量Ｅ1Ｉが制御量ＰＶを引き下げようとする作用の増加より勝る。したがって、制御量ＰＶが制御目標値ＳＶより高い状態であるにも関わらず、操作量ＭＶが減少して制御量ＰＶを上げるように作用する。
【００４６】
外乱などが生じた場合には、制御量ＰＶが制御目標値ＳＶより低い場合で、制御量ＰＶと制御目標値ＳＶとの差が小さく、制御量ＰＶが急激に下降して制御目標値ＳＶから離れていく状態となることがある。この場合には、時刻ｔ５のように、制御量ＰＶを引き下げるように作用する積分対応操作量Ｅ1Ｉが減少し、制御量ＰＶを引き上げるように作用すると維持対応操作量Ｅ2ΔＰＶが増加するように作用する。このため、速やかに外乱の影響を除去して、制御量ＰＶを制御目標値ＳＶに速やかに引き戻すことができる。すなわち、外乱抑制特性も良好である。
【００４７】
以上のように、本実施の形態に係るプロセス制御装置では、維持対応操作量Ｅ2ΔＰＶにより、長いむだ時間を有する制御対象に対し積分対応操作量Ｅ1Ｉによる積算の過補正や誤補正が抑制される。すなわち、制御量ＰＶを下げて制御目標値ＳＶに近づける途中において、制御値ＰＶが制御目標値ＳＶのより高い段階で、操作量ＭＶを制御量ＰＶが上昇するように制御を行うので、オーバーシュートが小さく、整定時間が短い（目標値追従特性が良好）という効果が生じる。さらに、外乱抑制特性および設定変更特性が良好となる。
【００４８】
また、積分対応操作量Ｅ1Ｉと維持対応操作量Ｅ2ΔＰＶにおけるＥ1とＥ2との補正比率を適正に調整すれば、具体的な制御モデル、複雑な伝達関数を必要とせずに従来のＰＩＤ制御で良く用いられてきた過渡応答法、限界感度法の延長として、制御対象を簡潔に制御することができる。
【００４９】
さらに、上記の構成では、四則演算、積算計算といった従来の分散型制御システム（ＤＣＳ）で備えられている構成要素で計算することができるので、プロセス制御装置を従来から広く使用されている分散型制御システム（ＤＣＳ）に容易に組み込むことができる。
【００５０】
本実施の形態では、プロセス制御装置の制御対象として、化学反応を伴う反応器の内部温度を例としてあげたが、これに限定されるものではなく、流量、圧力等の制御にも用いることが可能である。
【００５１】
なお、プロセス制御装置１の各要素は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いたソフトウェアによって実現してもよいし、電子回路などのハードウェアロジックによって構成してもよい。ソフトウェアによって実現する場合は、プロセス制御装置１は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアであるプロセス制御装置１の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、プロセス制御装置１に供給し、プロセス制御装置１内のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによって達成可能である。
【００５２】
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。
【００５３】
また、プロセス制御装置１を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（Virtual Private Network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４ケーブル、ＵＳＢケーブル、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。
【００５４】
なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【００５５】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明のプロセス制御装置は、むだ時間を有する制御対象に対して、オーバーシュートが小さく、整定時間が短く、外乱抑制特性および設定変更特性を良好にすることができ、特に、一般産業用プラントの制御装置として有用である。
【符号の説明】
【００５７】
１  プロセス制御装置
２  制御対象
３  第１減算部
４  積算部
５  第１乗算部
６  タイミングパルス発生器
７  初期制御量記憶部
８  第２減算部
９  第２乗算部
１０  加算部
１１  積算演算部
１２  維持演算部
２１  プラント
２２  反応器
２３  内温調節計
２４  ジャケット
２５  第１パイプ
２６  第１バルブ
２７  第２パイプ
２８  第３パイプ
２９  第２バルブ
【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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