控制装置以及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在将用于调整平衡点的副控制系统附加到用于控制的主目的的主控制系统的的构成的控制系统中，能够通过客观的方法确定平衡点，实现节能的控制装置以及控制方法，其中，该平衡点是主控制的稳定状态下的理想的操作量输出。
【背景技术】
[0002]在用于控制温度、压力等过程量的过程控制系统中，例如以温度为控制对象的话，像加热器、温度传感器和温控器各一个这样，基本上是对于一个控制量PV设定一个致动器的组合。
[0003]另一方面，也提出了使加热致动器(加热器)和冷却致动器(冷却器)这两个致动器协调动作，对温度进行控制的方法(参照专利文献1)。图6是示出将专利文献1中所公开的控制装置应用于加热处理炉的温度控制的例子的图，图7是专利文献1中所公开的控制装置的构成的框图。加热处理炉100中，使通过加热器101加热、通过冷却器102冷却的空气循环。
[0004]控制器104基于通过加热处理炉100内的温度传感器103测量到的控制量(温度测量值)PV_A和设定值SP_A，通过PID控制运算而算出加热用的操作量MV_A。控制器105采用控制器104的加热用操作量MV_A的理想值作为设定值SP_B，采用控制器104的加热用操作量MV_A作为控制量，通过PID控制运算算出冷却用的操作量MV_B。
[0005]根据专利文献1中所公开的技术，不只是单单控制温度，还能降低加热和冷却的抵消从而改善能源效率。专利文献1中所公开的技术特征是:着眼于作为对能源效率造成影响的主要原因的、加热器输出和冷却器输出的平衡点，附加了对加热器输出(操作量MV_A)进行常时监控并进行调整的控制回路。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本专利特许第3805957号公报
【发明内容】
[0009]发明所要解决的技术问题
[0010]对于所希望的平衡点设定值(如图7中的SP_B)，由于是现场的操作员任意设定的值，所以也会存在根据操作员的知识而大幅偏离适当的平衡点的情况。不管怎样，平衡点设定值是主观决定的，对于控制系统的目标状态未必能保证客观性。
[0011]即使操作员任意设定的平衡点设定值从适当的平衡点偏离，也不是会从技术上导致控制系统的动作不成立的重大问题。但是，如专利文献1中所公开的，在预先冷却?再加热式的温度控制系统中，由于进行如在通过冷却器一时预先冷却的基础上，通过加热器的加热使之变成最佳温度那样的输出抵消，如果没有适当地进行输出抵消的话，会存在能源消耗变大的问题。
[0012]如专利文献1中所公开的技术中，因为通过操作员任意选择平衡点，使如上所述的输出抵消为最小化来实现节能，所以关于平衡点设定值的确定方法，需要更好的改善。另夕卜，实现平衡点设定值的客观的确定方法并不仅限于专利文献1中所公开的温度控制系统，对于在用于控制的主目的的主控制系统中附加了用于调整平衡点的副控制系统的构成的控制系统也是共同的课题。
[0013]本发明是为了解决上述技术问题而做出的，因此本发明的目的在于，提供一种在将用于调整平衡点的副控制系统附加到主控制系统的构成的控制系统中，能够通过客观的方法确定平衡点设定值来实现节能的控制装置以及控制方法。
[0014]用于解决技术问题的手段
[0015]本发明的控制装置具有:第一控制运算单元，其与主控制系统对应设置，将主控制系统的设定值和控制量作为输入，通过控制运算算出第一操作量；第一操作量输出单元，其将通过所述第一控制运算单元算出的第一操作量输出至所述主控制系统的致动器；第二控制运算单元，其与用于调整平衡点的副控制系统对应设置，将表示所述平衡点的平衡点设定值作为输入，且将由所述第一控制运算单元算出的第一操作量作为控制量输入，通过控制运算算出第二操作量，所述平衡点是在主控制为稳定的状态下的理想的操作量输出；第二操作量输出单元，其将通过该第二控制运算单元算出的第二操作量输出至副控制系统的致动器；稳定状态检测单元，其将所述主控制系统的设定值在预先规定的时间以上维持在同一值的状态作为稳定状态检测出；平衡点设定值确定单元，其基于所述稳定状态下检测出的所述第一操作量的平均值与最小值的差，或者所述第一操作量的最大值和所述平均值的差，算出所述平衡点设定值；以及，平衡点设定值输出单元，其将所述平衡点设定值确定单元算出的平衡点设定值设定为所述第二控制运算单元使用的值。
[0016]另外，在本发明的控制装置的一个构成例中，所述平衡点设定值确定单元，进行将算出的平衡点设定值限制在规定的上限值与下限值的范围内的上下限处理，并将上下限处理后的平衡点设定值输出至所述平衡点设定值输出单元，所述平衡点设定值的上限值设定为比所述第一操作量的规定的上限值小，所述平衡点设定值的下限值设定为比所述第一操作量的规定的下限值大。
[0017]另外，在本发明的控制装置的一个构成例中，所述第一操作量越小，由所述主控制系统和副控制系统操控的控制对象越能够维持对节能有利的状态，所述平衡点设定值确定单元通过将在所述稳定状态下检测出的所述第一操作量的平均值与最小值的差中包含了富余量的值与所述第一操作量的下限值相加，来算出所述平衡点设定值。
[0018]另外，在本发明的控制装置的一个构成例中，所述第一操作量越大，由所述主控制系统和副控制系统操控的控制对象越能够维持对节能有利的状态，所述平衡点设定值确定单元通过从所述第一操作量的上限值减去所述稳定状态下检测出的所述第一操作量的最大值与平均值的差中包含了富余量的值，来算出所述平衡点设定值。
[0019]另外，在本发明的控制装置的一个构成例中，当算出的平衡点设定值超出所述平衡点设定值的上限值或下限值时，所述平衡点设定值确定单元通过警报通知操作员。
[0020]另外，本发明的控制方法包含以下步骤:第一控制运算步骤，将主控制系统的设定值和控制量作为输入，通过控制运算算出第一操作量；第一操作量输出步骤，将通过该第一控制运算步骤中算出的第一操作量输出至所述主控制系统的致动器；第二控制运算步骤，将表示平衡点的平衡点设定值作为输入，且将所述第一控制运算步骤中算出的第一操作量作为控制量输入，通过控制运算算出第二操作量，所述平衡点是在主控制为稳定状态下的理想的操作量输出；第二操作量输出步骤，将该第二控制运算步骤中算出的第二操作量输出至用于调整所述平衡点的副控制系统的致动器；稳定状态检测步骤，将所述主控制系统的设定值在预先规定的时间以上维持在同一值的状态作为稳定状态检测出；平衡点设定值确定步骤，其基于在所述稳定状态下检测出的所述第一操作量的平均值与最小值的差，或者所述第一操作量的最大值和所述平均值的差，算出所述平衡点设定值；以及，平衡点设定值输出步骤，其将在该平衡点设定值确定步骤算出的平衡点设定值设定为所述第二控制运算步骤使用的值。
[0021]发明效果
[0022]根据本发明，通过如下设置:主控制系统的第一控制运算单元；主控制系统的第一操作量输出单元；副控制系统的第二控制运算单元；副控制系统的第二操作量输出单元；将主控制系统的设定值在规定时间以上维持为同一值的状态作为稳定状态检测出来的稳定状态检测单元；基于稳定状态下检测出的第一操作量的平均值与最小值的差，或者第一操作量的最大值和平均值的差，算出平衡点设定值的平衡点设定值确定单元；以及，将平衡点设定值确定单元算出的平衡点设定值设定为第二控制运算单元使用的值的平衡点设定值输出单元，能够通过比现有技术更为客观的方法确定平衡点设定值，从而实现节能。
[0023]另外，在本发明中，通过进行了将算出的平衡点设定值限制于规定的上限值与下限值的范围内的上下限处理的基础上，将其设定为第二控制运算单元使用的值，从而能够通过与现有技术相比格外客观的方法确定平衡点设定值，实现节能。
[0024]另外，在本发明中，通过将在稳定状态下检测出的第一操作量的平均值和最大值的差中包含了富余量的值与第一操作量的下限值相加来算出平衡点设定值，从而能够设定平衡点设定值以使与第一操作量的下限值之间的富余量为最小，能够确定适合于第一操作量越小越能维持对节能有利的状态的控制对