专利名称：耗电量抑制装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种对多循环控制系统中的耗电进行抑制的耗电量抑制装置及方法。
背景技术：
伴随起因于地球暖化问题的法律修订等，强烈地需求工厂及生产线的能源使用量管理。工厂内的加热装置及空调机由于是特大能源使用量的设备装置，因而大多将能源使用量的上限控制在比原本具有的最大量更低地进行管理。例如在使用电力的设备装置中，按照来自电力需求管理系统的指示，进行限制在特定的电力使用量以内的操作。尤其，在具备多个电热器的加热装置中，启动时(设置有多个电热器的区域一起升温时)，为了对同时供给的总电力进行抑制，提出了如下那样的方法。在专利文献I所公开的回流装置中，为了降低启动时的消耗电流，在电热器的近旁热饱和之后再进行下一个电热器的启动，将启动时间带错开了。在专利文献2所公开的半导体晶片的处理装置中，为了使装置启动时短时间不消耗大的电力，对各电热器一边进行错时一边进行电力供给。在专利文献3所公开的基板处理装置中，为了减小由电力供给部同时供给的最大电力，按规定的启动顺序，将各热处理部一个一个地依次启动。在专利文献4 所公开的加热装置中，为了防止因装置启动时过度的消耗电流而弓I起的电力故障，首先由输送机向位于下方的电热器供给必要的电力，并且对由输送机向位于上方的电热器供给的电力进行限制，将合计耗电控制在一定值以下，伴随炉体内的温度上升把温度作为切换参数来进行控制，使由输送机向位于下方的电热器的供给电力减少。现有技术文献专利文献专利文献I日本专利第2885047号公报专利文献2日本特开平11-126743号公报专利文献3日本特开平11-204412号公报专利文献4日本专利第4426155号公报
发明内容
发明要解决的课题在专利文献I 专利文献4所公开的技术中，为了对耗电的总量(耗电量)进行抑制，对应该选择的加热对象进行判断之际，必须设定一些判断方法或作出一些顺序规定。因此，当存在较多加热对象时，如果考虑对控制特性的影响等的话，则将需要复杂的算法。并且，如果对总电力做出贡献的加热对象的数量增减的话，就会产生对该复杂的判断方法或顺序规定进行更新的必要性。在这种情况下，也可以考虑现场操作人员的应对是困难的。本发明是为了解决上述课题而做出的，目的是提供一种在多个控制系统中即使在控制对象的数量增减的情况下，上位的电力管理系统无需实施复杂的更新程序，由电力管理系统易于处理的耗电量抑制装置及方法。用于解决课题的手段本发明的耗电量抑制装置，在分别包括执行将由PID控制运算计算出的操作量MVi(i = I n)限制在操作量上限值OHi以下的上限处理，并将上限处理后的操作量MVi输出到对应的控制致动器的PID控制部的η个控制系统中，对该η个控制系统的控制致动器的使用电力进行抑制，其特征在于，包括:使用电力削减指示输入部，其接收对所述η个控制系统进行使用电力削减指示的使用电力削减指示信号；操作量上限值下降处理部，其根据所述使用电力削减指示信号，使所述η个控制系统的PID控制运算中所使用的操作量上限值OHi，仅同时下降特定的削减量；使用电力削减缓和指示输入部，其接收对所述η个控制系统进行使用电力削减缓和指示的使用电力削减缓和指示信号；操作量上限值上升处理部，其根据所述使用电力削减缓和指示信号，使所述η个控制系统的PID控制运算中所使用的操作量上限值OHi，仅同时上升特定的增加量。另外，本发明的耗电量抑制装置的一结构例子为:其特征在于，还包括:上限值下降下限处理部，当所述操作量上限值OHi低于预先规定的临界值时，通过所述操作量上限值下降处理部的处理，对所述操作量上限值OHi进行修正，以使其不低于所述临界值；和下限报警输出部，通过该上限值下降下限处理部对所述操作量上限值OHi进行修正之际，将报警信号输出。 另外，本发明的耗电量抑制装置的一结构例子为:其特征在于，还包括:目标电力输入部，其接收对所述η个控制系统的控制致动器的使用电力量进行规定的目标电力XP的信息；电力检测部，其对作为所述η个控制系统的控制致动器的使用电力的合计的瞬时总电力MP进行检测；以及电力削减判断部，当所述瞬时总电力MP大于所述目标电力XP时，将所述使用电力削减指示信号发送给所述使用电力削减指示输入部，当所述瞬时总电力MP小于所述目标电力XP时，将所述使用电力削减缓和指示信号发送给所述使用电力削减缓和指示输入部。另外，本发明的耗电量抑制方法，在分别包括执行将由PID控制运算计算出的操作量MVi ( i = I η)限制在操作量上限值OHi以下的上限处理，并将上限处理后的操作量MVi输出到对应的控制致动器的PID控制部的η个控制系统中，对该η个控制系统的控制致动器的使用电力进行抑制；其特征在于，包括如下步骤:使用电力削减指示输入步骤，其接收对所述η个控制系统进行使用电力削减指示的使用电力削减指示信号；操作量上限值下降处理步骤，其根据所述使用电力削减指示信号，使所述η个控制系统的PID控制运算中所使用的操作量上限值OHi，仅同时下降特定的削减量；使用电力削减缓和指示输入步骤，其接收对所述η个控制系统进行使用电力削减的缓和指示的使用电力削减缓和指示信号；以及操作量上限值上升处理步骤，其根据所述使用电力削减缓和指示信号，使所述η个控制系统的PID控制运算中所使用的操作量上限值OHi，仅同时上升特定的增加量。发明的效果根据本发明，在η个的多个控制系统中，即使在控制对象的数量(加热控制时控制系统本身的数量及电热器的数量)增减的情况下，上位的电力管理系统也无需实施复杂的更新程序，可以实现由电力管理系统易于处理的耗电量抑制方法。另外，在本发明中，因为由上限值下降下限处理部对操作量上限值OHi进行修正之际，输出报警信号，所以电力需求管理担当者能够对η个控制系统以外的电力消耗进行抑制的必要性进行识别。另外，在本发明中，通过设置目标电力输入部和电力检测部以及电力削减判断部，根据电力需求管理担当者的指示，电力管理系统能够自动地发送使用电力削减指示信号及使用电力削减缓和指示信号。
图1是升温时的操作量变化示意图。图2是本发明的第一实施方式的加热装置的结构示意框图。图3是本发明的第一实施方式的耗电量抑制装置的结构示意框图。图4是本发明的第一实施方式的控制系统的框图。图5是本发明的第一实施方式的耗电量抑制装置的动作示意流程图。图6是对本发明的第一实施方式的适用例子进行说明的图。
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图7是本发明的第二实施方式的耗电量抑制装置的结构示意框图。图8是本发明的第二实施方式的耗电量抑制装置的动作示意流程图。图9是本发明的第二实施方式的耗电量抑制装置的动作示意流程图。
具体实施例方式[发明的原理]首先“上位的电力管理”不是对瞬间的电力，而是对在一定的时间宽度内的耗电量进行处理。这种电力管理应该说是应对电力需求的，作为时间宽度大致标准为30分钟。在PID控制的电热器系统的加热装置中，如图1的(A)所示，虽然在升温时(无需正确的温度变化的非生产状态)操作量MV大概变为最大的状态(操作量MV达到操作量上限值OH的状态)且大量耗电，但在升温结束后进入生产过程的状态(需要维持正确温度的生产状态)中，实质上变成消耗保温电力的程度，即操作量MV成为远低于最大的状态。发明者根据上述的着眼点想到了对耗电量进行检测并确认对耗电量进行控制的必要性之后，再慢慢地降低整体的操作量上限值OH的方法。如上所述，因为升温时操作量MV达到操作量上限值0Η，所以根据发明者想到的方法，作为有关电力抑制的控制系统，将会自动地选择升温途中的控制系统。因为升温途中的控制系统是正确的温度变化并非最优先的控制系统，如图1的(B)所示，即使将操作量上限值OH降低，对被加热物的品质也不会产生影响，其结果，从上位的电力管理系统来看的话，成为单纯易于使用的方法。即，可以与加热对象的数量增减无关地来进行实施。此外，对于升温途中的控制系统来说，因为操作量上限值OH的操作不是PID循环的频率特性变化，所以也不会产生控制不稳定等不良影响。[第一实施方式]以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图2是本发明的第一实施方式的加热装置的结构示意框图。加热装置由用于对被加热物进行加热的加热处理炉1、设置在加热处理炉I的内部作为多个控制致动器的电热器Hl H4、对由各个电热器Hl H4加热的加热处理炉I内的控制区域Zl Z4的温度PV进行测量的多个温度传感器SI S4、对输出给电热器Hl H4的操作量MVl MV4进行计算的耗电量抑制装置2、以及将与由耗电量抑制装置2输出的操作量MVl MV4相应的电力供给各个电热器Hl H4的电力调整器3-1 3-4构成。在该图2所示的加热装置中，将会形成四个由耗电量抑制装置2对控制区域Zl TA的温度PV进行控制的控制系统。图3是本实施方式的耗电量抑制装置2的结构示意框图。耗电量抑制装置2由对向η个(η为2以上的整数，在图2的例子中η = 4)的控制系统发出使用电力削减指示的使用电力削减指示信号进行接收的使用电力削减指示输入部10 ;根据使用电力削减指示信号，使η个控制系统的PID控制运算中所使用的操作量上限值OHi (i = I η)仅同时地下降特定的削减量的操作量上限值下降处理部11 ;对向η个控制系统发出使用电力削减缓和指示的使用电力削减缓和指示信号进行接收的使用电力削减缓和指示输入部12 ；根据使用电力削减缓和指示信号，使η个控制系统的PID控制运算中所使用的操作量上限值OHi仅同时地上升特定的增加量的操作量上限值上升处理部13 ;通过操作量上限值下降处理部11的处理，当操作量上限值OHi低于预先规定的临界值的时候，对操作量上限值OHi进行修正，以使其不低于临界值的上限值下降下限处理部14 ;在由上限值下降下限处理部14对操作量上限值OHi进行修正之际，将报警信号进行输出的下限报警输出部15 ;以及设置于各个控制系统中的PID控制部16-1构成。PID控制部16-1由设定值SPi输入部17_i ;控制量PVi输入部18_i ；PID控制运算部19-1 ;输出上限处理部20-1 ;以及操作量MVi输出部21-1构成。图4是本实施方 式的控制系统的框图。各控制循环Li由PID控制部16_i和控制对象Pi构成。如后所述，PID控制部16-1根据设定值SPi和控制量PVi计算出操作量MVi，并将该操作量MVi输出给控制对象Pi。在图2的例子中，虽然控制对象Pi为由电热器Hi进行加热的加热处理炉I的控制区域Zi，但操作量MVi的实际输出目的地是电力调整器3_i，与操作量MVi相应的电力由电力调整器3-1供给至电热器Hi。此外，在图3的例子中，虽然在耗电量抑制装置2的内部设有PID控制部16-1，但也可以在耗电量抑制装置2的外部设PID控制部16-1。以下，对本实施方式的耗电量抑制装置2的动作进行说明。图5是耗电量抑制装置2的动作示意流程图。在关于耗电量管理的对象所包含的η个控制系统有必要让使用电力下降之际，使用电力削减指示输入部10从作为对电力进行管理的电力管理系统的计算机的上位PC4接收使用电力削减指示信号(图5步骤SlOO中YES)。如果使用电力削减指示信号被输入的话，操作量上限值下降处理部11就使对象中所包含的η个控制系统的PID控制部16-1 16- η所使用的操作量上限值OHl OH η仅同时地下降特定的削减量(步骤SIOI)。
另一方面，在关于耗电量管理的对象所包含的η个控制系统可以对使用电力削减进行缓和之际，使用电力削减缓和指示输入部12从上位PC4接收使用电力削减缓和指示信号(步骤S102中YES) ο如果使用电力削减缓和指示信号被输入的话，操作量上限值上升处理部13就使对象中所包含的η个控制系统的PID控制部16-1 16- η所使用的操作量上限值OHl OH η仅同时地上升特定的增加量(步骤S103)。其次，当操作量上限值OHl OH η低于预先规定的临界值Lx的时候(步骤S104中YES)，上限值下降下限处理部14对操作量上限值OHl OH η进行修正(步骤S105)通过操作量上限值下降处理部11的作用，以使其不低于临界值Lx。即，上限值下降下限处理部14设为OHi = Lx ( i = I η )。此外，临界值Lx可以规定为对应于需要维持正确温度的生产状态(稳定状态)所应该确保的电力量、或者最低限度应该确保的升温能力的电力量。当由上限值下降下限处理部14使操作量上限值OHl OH η下降的处理受到限制之际，下限报警输出部15向上位PC4输出报警信号(步骤S106)。其次，PID控制部16-1按以下所述地计算出控制循环Li的操作量MVi。各控制循环Li的设定值SPi由加热装置的操作员设定，通过设定值SPi输入部17-1输入到PID控制运算部19-1 (步骤S107)。各控制循环Li的控制量PVi (温度测量值)由温度传感器Si测定，且通过控制量PVi输入部18-1被输入到PID控制运算部19-1 (步骤S108)。PID控制运算部19-1根据设定值SPi和控制量PVi进行如下传递函数式那样的PID控制运算并算出操作量MVi (步骤S109)。MVi = (100 / PBi) {I+ (I / TIis) + TDis} (SP1-PVi)…(I)PBi为比例带，TIi为积分时间，TDi为微分时间，s为拉普拉斯运算符。输出上限处理部20-1进行如下式那样的操作量MVi的上限处理(步骤S110)。IF MVi > OHi THEN MVi = OH1- (2)S卩，输出上限处理部20-1在操作量MVi大于操作量上限值OHi时，进行设操作量MVi = OHi的上限处理。操作量MVi输出部21-1将由输出上限处理部20-1进行上限处理的操作量MVi输出给控制对象(实际的输出目的地为电力调整器3-1)(步骤Sill)。因为PID控制部16-1是设在每个控制循环Li中的，所以步骤S107 Slll的处理将会在每个控制循环Li中实施。耗电量抑制装置2以每个控制周期进行如上所述步骤SlOO Slll的处理直到依据例如操作指示结束控制为止(步骤S112中YES)。[使用电力削减的例子]以下，为了便于理解本实施方式，用下述简单假设的例子对使用电力削减进行说明。在此，如图6所示，假设一台的制造装置(图2的加热装置)中含有四循环、一个最大耗电为利用I k W的电热 器Hl H20的加热控制系统，该制造装置共五台为5-A，5-B，5-C，5-D，5-E。即，假设合计成为最大耗电20 k W的20循环的加热控制系统包含于耗电量管理的对象之中。此外，在图6的例子中，η = 20，在制造装置5-Α中，下标i为I 4 ;在制造装置5-B中，下标i为5 8 ;在制造装置5-C中，下标i为9 12 ;在制造装置5-D中，下标i为13 16 ;在制造装置5-E中，下标i为17 20。另外，在图6中，与图2不同，PID控制部(温控计)16-1 16-20设在耗电量抑制装置2的外部。各加热控制系统通过PID控制对电热器输出进行调整。如上所述，第i个PID控制部16-1根据设定值SPi (设定温度。C )和控制量PVi (温度测量值。C )的偏差，由PID运算计算出操作量MVi (电热器输出％)，再由操作量上限值OHi (%)对操作量MVi进行上限处理。该上限处理的操作量MVi被送至电热器Hi的电力调整器3-1，以确定实际的耗电PW
i ο首先，假设制造装置5-A 5-E全部处于生产状态(稳定状态)，设定值SPl SP20均为200°C，所有的控制量PVl PV20也大致准确地维持在200°C。在此状态下，实质上则变成保温电力所消耗的程度，所有的操作量MVl MV20 (电热器输出)均变为20%。因此，各电热器Hl H20的耗电为0.2 k W，合计为0.2 X 20变成4 k W。但是，该耗电是在假定操作量MVi与电热器Hi的耗电为单纯线性关系情况下的数值。另外，所有的操作量上限值OHl 0H20可以100%地设定成完全不接收下降指示。此时，根据工厂内的电力需求管理担当者(上位的电力管理系统的操作员)的判断，假设制造装置5-A 5-E被允许消耗的耗电的合计(总电力)设定为10 k W0如果被检测到的耗电的合计为如上所述的4 k W的话，因为是在允许范围内，所以不会发送使用电力削减指示信号。在此，在制造装置5-A 5-C中生产的处理对象产生变更，假设制造装置5-A 5-C的PID控制部16-1 16-12中所输入的设定值SPl SP12变更设定为250°C。由制造装置5-A 5-C的温度传感器SI S12所检测的控制量PVl PV12为200°C，因为是比250°C充分低的状态，所以通过与设定值SPl SP12的变更相适应PID控制部16_1 16-12的PID运算及上下 限处理，操作量MVl MV12将上升至100%。因为制造装置5-A 5-C的各电热器Hl H12的耗电变成I k W，且制造装置5-D，5-E的各电热器H13 H20的耗电仍旧为0.2 k W，所以合计变成13.6 k W。因为所允许的耗电的合计(总电力)为10 k W，所以通过电力需求管理担当者的操作，由上位PC4使用电力削减指示信号将被输入至使用电力削减指示输入部10。伴随使用电力削减指示信号的输入，操作量上限值下降处理部11仅使各制造装置5-A 5-E的PID控制部16-1 16-20的所有操作量上限值OHl 0H20同时下降特定的削减量(此处为1%)。由此，操作量上限值OHl 0H20则变成99%。并且，通过制造装置5-A 5-C的PID控制部16-1 16-12的PID运算及上下限处理，操作量MVl MV12将变成99%，这样，操作量MVl MV12受到的限制是在伴随设定值SPl SP12变更的升温时，因为制造装置5-A 5-C为非生产状态的时候，所以不会使升温结束后的生产产生不便。另一方面，因为制造装置5-D，5-E的PID控制部16-13 16-20处于控制稳定状态，且操作量MV13 MV20比操作量上限值0H13 0H20 = 99%要低，不受操作量上限值0H13 0H20的影响，所以仍然不会使生产产生不便。通过使操作量上限值OHl 0H20下降到99%，因为制造装置5_A 5_C的各电热器Hl H12的耗电则变成0.99 k W，且制造装置5-D，5-E的各电热器H13 H20的耗电仍旧为0.2 k W，所以合计将下降至13.48 k W。由于所允许的耗电的合计(总电力)为10k W,由上位PC4使用电力削减指示信号将被持续地输入至使用电力削减指示输入部10。
通过持续地输入使用电力削减指示信号，操作量上限值下降处理部11将所有的操作量上限值OHl 0H20以每1%反复地降低，例如使之下降至70%。并且，通过制造装置5-A 5-C的PID控制部16-1 16-12的PID运算和上下限处理，操作量MVl MV12将变成70%，这样，因为操作量MVl MV12受到的限制是在制造装置5-A 5-C为非生产状态的时候，所以不会使升温结束后的生产产生不便。另一方面，在制造装置5-D，5-E的PID控制部16-13 16-20中，因为操作量MV13 MV20低于操作量上限值0H13 0H20 = 70%,不受操作量上限值0H13 0H20的影响，所以仍然不会使生产产生不便。因为制造装置5-A 5-C的各电热器Hl H12的耗电变成0.7 k W，且制造装置5-D，5-E的各电热器H13 H20的耗电仍旧为0.2 k W，所以合计下降至10 k W。因为所允许的耗电的合计(总电力)为10 k W，所以电力需求管理担当者的操作停止，且使用电力削减指示信号的发送将被停止。在该使用电力削减的例子中，其结果，虽然所有的操作量上限值OHl 0H20变成70%的这种单纯的处理，但不会使生产产生不便，将能够应对电力需求。S卩，从上位的电力管理系统来看，变成易于单纯处理的耗电量抑制方法，又可以与加热对象的数量增减无关地实施电力管理。[使用电力削减缓和的例子]其次，有关如图6所示的结构，如上所述，对停止发送使用电力削减指示信号时点以后的动作进行说明，并对使用电力的削减缓和进行说明。因为升温速度并不是仅仅由电热器的能力所决定的，还取决于被加热物的热容量等，所以用于使控制量PVl PV12上升至设定值SPl SP12 = 250°C所需要的时间通常是不同的。
因此，假设制造装置5-A的控制量PVl PV4比制造装置5_B，5-C的控制量PV5 PV12更早地上升至250°C附近。此时，随着控制量PVl PV4接近250°C，通过制造装置5-A的PID控制部16-1 16-4的PID运算和上下限处理，操作量MVl MV4下降到比70%更小的值(消耗保温电力的程度)。例如，假如操作量MVl MV4下降到60%的话，制造装置5-A的各电热器Hl H4的耗电就变成0.6 k W，因为制造装置5_B，5-C的各电热器H5 H12的耗电仍旧为0.7 k W，且制造装置5-D，5-E的各电热器H13 H20的耗电仍旧为0.2k W，所以合计将下降至9.6 k W。因为所允许的耗电的合计(总电力)为10 k W，通过电力需求管理担当者的操作，使用电力削减缓和指示信号将由上位PC4输入至使用电力削减缓和指示输入部12。伴随使用电力削减缓和指示信号的输入，操作量上限值上升处理部13仅使各制造装置5-A 5-E的PID控制部16-1 16-20的所有的操作量上限值OHl 0H20同时上升特定的增加量(此处为I %)。由此，操作量上限值OHl 0H20将变成71 %。并且，通过制造装置5-B，5-C的PID控制部16-5 16-12的PID运算和上下限处理，操作量MV5 MV12将变成71 %。操作量MVl MV4，MV13 MV20低于操作量上限值OHl 0H20 = 71 %，不会受操作量上限值OHl 0H20的影响。制造装置5-A的各电热器Hl H4的耗电仍旧为0.6 k W，因为制造装置5_B，5_C的各电热器H5 H12的耗电上升至0.71 k W，且制造装置5_D，5-E的各电热器H13 H20的耗电仍旧为0.2 k W，合计将上升至9.68 k W。因为所允许的耗电的合计(总电力)为10k W，所以由上位PC4使用电力削减缓和指示信号将持续地输入至使用电力削减缓和指示输入部12。通过持续地输入使用电力削减缓和指示信号，操作量上限值上升处理部13对所有的操作量上限值OHl 0H20以每I %反复地升高，例如上升至75%。并且，通过制造装置5-B，5-C的PID控制部16-5 16-12的PID运算和上下限处理，操作量MV5 MV12将变为75%。操作量MVl MV4，MV13 MV20低于操作量上限值OHl 0H20 = 75%，不受操作量上限值OHl 0H20的影响。制造装置5-A的各电热器Hl H4的耗电仍旧为0.6 k W，因为制造装置5_B，5_C的各电热器H5 H12的耗电上升至0.75 k W，且制造装置5_D，5-E的各电热器H13 H20的耗电仍旧为0.2 k W,所以合计上升至10 k W。因为所允许的耗电的合计(总电力)为10k W，电力需求管理担当者的操作停止，且使用电力削减缓和指示信号的发送将被停止。在该使用电力削减缓和的例子中，其结果，所有的操作量上限值OHl 0H20变为75%的这种单纯的处理。但是，一系列的处理期间操作量MVl MV4下降到比60%还要低的同时，所有的操作量上限值OHl 0H20将高于75%。[上限值下降下限处理的例子]其次，有关如图6所示的结构，就上限值下降下限处理进行说明。在制造装置5-A 5-E中，与最低限度应该确保的升温能力的电力量对应地，将操作量上限值OHl 0H20的临界值Lx设定为60%。首先，假设制造装置5-A 5-E全部处于生产状态(稳定状态)，设定值SPl SP20均为200°C，控制量PVl PV20也大致准确地维持在200°C。在该状态下，如前所述，所有的操作量上限值OHl 0H20可以100%地设定成完全不接收下降指示。
在此，假设制造装置5-A 5-E中生产的处理对象将变更，设定值SPl SP20变更设定为250°C。因为由制造装置5-A 5-E的温度传感器SI S20所检测到的控制量PVl PV20为200°C，为比250°C充分低的状态，所以通过与设定值SPl SP20的变更相适应的PID控制部16-1 16-20的PID运算和上下限处理，操作量MVl MV20将上升至100%。制造装置5-A 5-E的各电热器Hl H20的耗电变成I k W，合计则变成20 k W。因为所允许的耗电的合计(总电力)为10 k W，所以通过电力需求管理担当者的操作，由上位PC4使用电力削减指示信号将被输入至使用电力削减指示输入部10。通过持续地输入使用电力削减指示信号，操作量上限值下降处理部11将所有的操作量上限值OHl 0H20以每1%反复地降低，例如使之下降至60%。制造装置54 54的各电热器!11 !120的耗电变成0.6 k W，合计将变为12k W。因为所允许的耗电的合计(总电力)为10 k W，所以有必要进一步持续地降低所有的操作量上限值OHl 0H20。但是，上限值下降下限处理部14限制为操作量上限值OHl 0H20不低于临界值Lx = 60%。一旦上限值下降下限处理部14使操作量上限值OHl 0H20下降的处理受到限制，下限报警输出部15就输出报警信号。由此，电力需求管理担当者可以对制造装置5-A 5-E以外的电力消耗进行抑制的必要性进行识别。[第二实施方式]
其次，对本发明的第二实施方式进行说明。本实施方式是包含将上位的电力管理系统的一部分进行了自动化的结构的。在本实施方式中，因为加热装置的结构也与第一实施方式相同，所以用图2的符号进行说明。图7是本实施方式的耗电量抑制装置2的结构示意框图。本实施方式的耗电量抑制装置2由使用电力削减指示输入部10 ;操作量上限值下降处理部11 ;使用电力削减缓和指示输入部12 ;操作量上限值上升处理部13 ;上限值下降下限处理部14 ;下限报警输出部15 ;设在各控制循环Li中的PID控制部16-1 ;对规定η个控制系统的电热器的使用电力量的目标电力XP信息进行接收的目标电力输入部22 ;对作为η个控制系统的电热器的使用电力的合计的瞬时总电力MP进行检测的电力检测部23 ;当瞬时总电力MP大于目标电力XP时，将使用电力削减指示信号发送至使用电力削减指示输入部10，当瞬时总电力MP小于目标电力XP时，将使用电力削减缓和指示信号发送至使用电力削减缓和指示输入部12的电力削减判断部24构成。图8、图9是耗电量抑制装置2的动作示意流程图。此外，图8的Α，Β当然是分别与图9的Α，B连接着的。在目标电力输入部22中可以将关于耗电量管理的对象所包含的η个控制系统根据电力需求确定的目标电力ΧΡ，从作为电力管理系统的计算机的上位PC4输入(图8步骤S200)。电力检测部23对耗电量管理的对象中包含的η个控制系统所使用的电热器的耗电的合计(瞬时总电力)MP进行检测(步骤S201)。电力削减判断部24在MP > XP时，S卩、瞬时总电力MP大于目标电力XP时(步骤S202中YES)，就将使用电 力削减指示信号发送到使用电力削减指示输入部10(步骤S203)。另外，电力削减判断部24在MP < XP时，S卩、当瞬时总电力MP小于目标电力XP时(步骤S204中YES)，则将使用电力削减缓和指示信号发送到使用电力削减缓和指示输入部12 (步骤S205)。使用电力削减指示输入部10的动作(步骤S100)、操作量上限值下降处理部11的动作(步骤SlOl )、使用电力削减缓和指示输入部12的动作(步骤S102)、操作量上限值上升处理部13的动作(步骤S103)、上限值下降下限处理部14的动作(步骤S104、S105)、下限报警输出部15的动作(步骤S106)以及PID控制部16-1的动作(步骤S107 Sill)按照第一实施方式中所说明的那样。耗电量抑制装置2按照例如操作指示对每个控制周期进行如上所述步骤S201 S205，SlOO Slll的处理直到控制结束(步骤SI 12中YES)为止。这样，在本实施方式中，根据电力管理系统的操作指示，电力管理系统能够自动地进行发送使用电力削减指示信号及使用电力削减缓和指示信号的动作。此外，在图8的例子中，虽然仅接收一次目标电力XP的信息，但上位PC4也可以根据需要发送信息，由此，目标电力XP的值也可以随时更新。第一第二实施方式中说明的耗电量抑制装置可以通过包括CPU、存储装置及接口和对这些硬件资源进行控制的程序来实现。CPU根据存储装置中储存的程序，执行第一第二实施方式中说明的处理。产业上的可利用性
本发明可以适用于对多循环控制系统的耗电进行抑制的技术领域。符号说明I…加热处理炉、2…耗电量抑制装置、3-1 3-4…电力调整器、4…上位PC、5_A 5-E…制造装置、10...使用电力削减指示输入部、11...操作量上限值下降处理部、12...使用电力削减缓和指示输入部、13...操作量上限值上升处理部、14...上限值下降下限处理部、15…下限报警输出部、16- ...ΡΙ 控制部、17-1...设定值SPi输入部、18-1...控制量PVi输入部、19-1" PID控制运算部、20-1...输出上限处理部、21-1...操作量MVi输出部、22...目标电力输入部、23...电力检测部、24...电力削减判断部、Hl H20...电热器、SI S20...温度传 感器。
权利要求
1.一种耗电量抑制装置，其在分别包括执行将由PID控制运算计算出的操作量MVi限制在操作量上限值OHi以下的上限处理，并将上限处理后的操作量MVi输出到对应的控制致动器的PID控制部的η个控制系统中，对该η个控制系统的控制致动器的使用电力进行抑制，其中i = I η ,所述耗电量抑制装置的特征在于,包括: 使用电力削减指示输入部，其接收对所述η个控制系统指示使用电力的削减的使用电力削减指示信号； 操作量上限值下降处理部，其根据所述使用电力削减指示信号，使所述η个控制系统的PID控制运算中所使用的操作量上限值OHi，仅同时下降特定的削减量； 使用电力削减缓和指示输入部，其接收对所述η个控制系统指示使用电力削减的缓和的使用电力削减缓和指示信号； 操作量上限值上升处理部，其根据所述使用电力削减缓和指示信号，使所述η个控制系统的PID控制运算中所使用的操作量上限值OHi，仅同时上升特定的增加量。
2.根据权利要求1所述的耗电量抑制装置，其特征在于，还包括: 上限值下降下限处理部，当所述操作量上限值OHi低于预先规定的临界值时，通过所述操作量上限值下降处理部的处理，对所述操作量上限值OHi进行修正，以使其不低于所述临界值；和 下限报警输出部，在通过该上限值下降下限处理部对所述操作量上限值OHi进行了修正之际，将报警信号输出。
3.根据权利要求1或2所述的耗电量抑制装置，其特征在于，还包括: 目标电力输入部，其接收对所述η个控制系统的控制致动器的使用电力量进行规定的目标电力XP的信息； 电力检测部，其对作为所述η个控制系统的控制致动器的使用电力的合计的瞬时总电力MP进行检测；以及 电力削减判断部，当所述瞬时总电力MP大于所述目标电力XP时，将所述使用电力削减指示信号发送给所述使用电力削减指示输入部，当所述瞬时总电力MP小于所述目标电力XP时，将所述使用电力削减缓和指示信号发送给所述使用电力削减缓和指示输入部。
4.一种耗电量抑制方法，其在分别包括执行将由PID控制运算计算出的操作量MVi限制在操作量上限值OHi以下的上限处理，并将上限处理后的操作量MVi输出到对应的控制致动器的PID控制部的η个控制系统中，对该η个控制系统的控制致动器的使用电力进行抑制，其中i = I η ,所述耗电量抑制方法的特征在于,包括如下步骤: 使用电力削减指示输入步骤，其接收对所述η个控制系统指示使用电力的削减的使用电力削减指示信号； 操作量上限值下降处理步骤，其根据所述使用电力削减指示信号，使所述η个控制系统的PID控制运算中所使用的操作量上限值OHi，仅同时下降特定的削减量； 使用电力削减缓和指示输入步骤，其接收对所述η个控制系统指示使用电力削减的缓和的使用电力削减缓和指示信号；以及 操作量上限值上升处理步骤，其根据所述使用电力削减缓和指示信号，使所述η个控制系统的PID控制运算中所使用的操作量上限值OHi，仅同时上升特定的增加量。
5.根据权利要求4所述的耗电量抑制方法，其特征在于，还包括:上限值下降下限处理步骤，其当所述操作量上限值OHi低于预先规定的临界值时，通过所述操作量上限值下降处理步骤的处理，对所述操作量上限值OHi进行修正，以使其不低于所述临界值；和 下限报警输出步骤，其在通过该上限值下降下限处理步骤对所述操作量上限值OHi进行了修正之际，将报警信号输出。
6.根据权利要求4或5所述的耗电量抑制方法，其特征在于，还包括: 目标电力输入步骤，其接收对所述η个控制系统的控制致动器的使用电力量进行规定的目标电力XP的信息； 电力检测步骤，其对作为所述η个控制系统的控制致动器的使用电力的合计的瞬时总电力MP进行检测；以及 电力削减判断步骤，其当所述瞬时总电力MP大于所述目标电力XP时，产生所述使用电力削减指示信号；当所述瞬时总电力MP小于所述目标电力XP时，产生所述使用电力削减缓和指示信号。·
全文摘要
本发明提供由电力管理系统容易运作的耗电量抑制装置及方法。耗电量抑制装置由使用电力削减指示输入部；操作量上限值下降处理部；使用电力削减缓和指示输入部；操作量上限值上升处理部及设在各控制系统中的PID控制部构成。使用电力削减指示输入部接收对ｎ个控制系统指示使用电力的削减的使用电力削减指示信号；操作量上限值下降处理部根据使用电力削减指示信号，使控制系统的PID控制运算中所使用的操作量上限值，仅同时下降特定的削减量；使用电力削减缓和指示输入部接收使用电力削减缓和指示信号；操作量上限值上升处理部根据使用电力削减缓和指示信号，使控制系统的PID控制运算中所使用的操作量上限值，仅同时上升特定的增加量。
文档编号G05B19/418GK103246246SQ201310050618
公开日2013年8月14日 申请日期2013年2月7日 优先权日2012年2月14日
发明者田中雅人 申请人:阿自倍尔株式会社