起動装置および起動方法
【課題】工業炉などの産業用の製造装置に適した制御の再起動を実現する。
【解決手段】起動装置１は、降温速度ΔＰＶと休止時間ＴＷと操作量上限値ＯＨとオフ時間ＴＸとの組からなる分析用データを記憶する分析用データ記憶部２と、分析用データを用いて多変量解析手法により推定用多項式を算出する推定用多項式算出部３と、推定用多項式を記憶する推定用多項式記憶部４と、降温速度ΔＰＶと休止時間ＴＷと操作量上限値ＯＨのオンラインデータを取り込んでオフ時間ＴＸの推定値を算出するオフ時間ＴＸ推定値算出部５と、制御装置１０に対してヒータをオフにさせる指令を与え、オフ時間ＴＸ推定値の時間だけ維持した後に、通常の制御を再起動させる動作指令部６とを備えている。
【解決手段】起動装置１は、降温速度ΔＰＶと休止時間ＴＷと操作量上限値ＯＨとオフ時間ＴＸとの組からなる分析用データを記憶する分析用データ記憶部２と、分析用データを用いて多変量解析手法により推定用多項式を算出する推定用多項式算出部３と、推定用多項式を記憶する推定用多項式記憶部４と、降温速度ΔＰＶと休止時間ＴＷと操作量上限値ＯＨのオンラインデータを取り込んでオフ時間ＴＸの推定値を算出するオフ時間ＴＸ推定値算出部５と、制御装置１０に対してヒータをオフにさせる指令を与え、オフ時間ＴＸ推定値の時間だけ維持した後に、通常の制御を再起動させる動作指令部６とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業炉などの産業用の製造装置に適した制御の再起動を実現する起動装置および起動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、加熱や冷却の制御の起動時点を最適化したいという要求（最適起動）がある。例えば、工業炉などの加熱処理炉において実プロセスが２００℃の高温で継続的に行なわれるものとする。このとき、段取り変えや休憩時間などの事情により加熱処理炉を７００秒間だけ休止させることを想定してみる。すなわち、休止時間は７００秒間であるが、この７００秒間ずっと２００℃の高温を維持しておくのは、ヒータ出力を維持しておくことになるのでエネルギーを不必要に消費することになる。したがって、休止時間が始まったらすぐにヒータの制御をオフにしてエネルギーの消費を停止し、ある特定の時点でヒータの制御を再起動して休止時間が終わるころ、すなわち制御量が復帰するまでを想定した時間である７００秒の休止時間が経過するころに、温度が２００℃に復帰するように操作することが望ましい。
【０００３】
しかし、ヒータの制御を再起動する時点が早すぎると、休止時間が終了するより早く、例えば６００秒経過時点で２００℃に復帰するようなことになり、１００秒間は無意味に高温で維持する時間が発生することになるので、省エネルギーが損なわれる。逆にヒータの制御を再起動する時点が遅すぎると、休止時間が終了するときには２００℃までは温度が復帰せず、最終的に温度が２００℃に復帰するのが例えば８００秒経過時点というようなことになり、１００秒間は実プロセスの稼動が遅れることになるので、生産性が損なわれる。
このような課題に類似した課題は、加熱処理炉に限られない。例えば、空調制御において、空調機の冷水コイルに供給される熱源水が夜間に暖められて温度が上昇していると、空調機が運転を開始してから熱源水が十分に冷えるまでの間、空調機は空気を循環するだけの運転となってしまい、空調機のファンの動力が無駄となり、また居住者の快適性が損なわれる。
そこで、空調制御において、朝の室温や空調機への配管内部の水温（配管内保有水温度）を計測し、オフィスなどの稼動時刻に適正な室温に立ち上がるように、空調の起動時点を自動調整する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−８５１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
工業炉などの産業用の製造装置では、段取り変えなどの際に装置の加熱や冷却を一旦停止して、再稼動する際に加熱制御や冷却制御を再起動することがある。
このような製造装置の場合、空調機とは異なり、一般に熱源水を利用して温度制御を行うことはないし、そのような周辺機器の情報などを都合よく利用できるとは限らない。したがって、特許文献１に開示されているような配管内保有水温度を参考にする手法では、最適な起動を実現することはできない。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、工業炉などの産業用の製造装置に適した制御の再起動を実現することができる起動装置および起動方法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】
【０００７】
本発明の起動装置は、制御の一時停止時の制御量特性および制御の再起動の概要を表すオンラインデータから、制御を一時停止した時点から再起動する時点までのオフ時間を推定する推定用多項式を予め記憶する推定用多項式記憶手段と、この推定用多項式記憶手段に記憶された推定用多項式を用い、入力されたオンラインデータから前記オフ時間を推定するオフ時間推定算出手段と、制御を一時停止した時点からの経過時間が前記オフ時間を超えたときに、制御装置に対して制御の再起動を指示する動作指令手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の起動装置の１構成例は、さらに、制御の一時停止時に前記制御量特性として制御量変化速度を取得する制御量変化速度取得手段を備え、前記オンラインデータは、前記制御量変化速度を含むと共に、前記制御の再起動の概要を表すデータとして、制御を一時停止した時点から再起動後に制御量が復帰するまでを想定した時間である休止時間とを含み、前記動作指令手段は、制御を一時停止した時点から前記オフ時間の間だけ、前記制御装置が出力する操作量をオフに維持させることを特徴とするものである。
また、本発明の起動装置の１構成例は、さらに、制御の一時停止時に前記制御量特性として制御量変化速度を取得する制御量変化速度取得手段を備え、前記オンラインデータは、前記制御量変化速度を含むと共に、前記制御の再起動の概要を表すデータとして、制御を一時停止した時点から再起動後に制御量が復帰するまでを想定した時間である休止時間と、操作量上限値とを含み、前記動作指令手段は、制御を一時停止した時点から前記オフ時間の間だけ、前記制御装置が出力する操作量をオフに維持させることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の起動装置の１構成例は、さらに、制御の開始前に、制御の一時停止時の制御量特性のデータと制御の再起動の概要を表すデータとオフ時間のデータとの組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の起動装置の１構成例は、さらに、制御の開始前に、制御量変化速度と休止時間とオフ時間との組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の起動装置の１構成例は、さらに、制御の開始前に、制御量変化速度と休止時間と操作量上限値とオフ時間との組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手段を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の起動方法は、推定用多項式記憶手段に記憶された推定用多項式を用い、制御の一時停止時の制御量特性および制御の再起動の概要を表すオンラインデータから、制御を一時停止した時点から再起動する時点までのオフ時間を推定するオフ時間推定算出手順と、制御を一時停止した時点からの経過時間が前記オフ時間を超えたときに、制御装置に対して制御の再起動を指示する動作指令手順とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の起動方法の１構成例は、さらに、制御の開始前に、制御の一時停止時の制御量特性のデータと制御の再起動の概要を表すデータとオフ時間のデータとの組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手順を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、推定用多項式記憶手段に記憶された推定用多項式を用い、制御の一時停止時の制御量特性および制御の再起動の概要を表すオンラインデータから、制御を一時停止した時点から再起動する時点までのオフ時間を推定し、制御を一時停止した時点からの経過時間がオフ時間を超えたときに、制御装置に対して制御の再起動を指示することにより、制御を一時停止した時点からの休止時間が経過した時点に対し早すぎもなく遅すぎもない程度の時点で制御量が復帰するというように、適切な再起動を実現することができる。その結果、本発明では、工業炉などの産業用の製造装置に適した制御の再起動を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る起動装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る起動装置を適用する温度制御系の１例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る起動装置のオフライン時の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態において分析用データ収集の実験動作例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る起動装置および制御装置のオンライン時の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態に係る起動装置および制御装置による温度制御結果を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る起動装置および制御装置による別の温度制御結果を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る起動装置および制御装置による別の温度制御結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［発明の原理１］
工業炉などの産業用の製造装置では、例えばゾーン制御という複数の制御ループが隣接して温度制御されるものがある。このような製造装置では、装置全体の熱容量や熱の保持状態の影響が温度制御にとって重要になる。例えば工業炉の段取り変えの場合は、直前にヒータをオフにして降温させる。この降温状態も装置全体の熱容量や熱の保持状態の影響を受けるので、この降温特性を参考にすれば、制御を再起動すべき時点を実用水準で推定できることに着眼した。
【００１３】
一般に、ヒータは非線形特性があり、コントローラからの操作量ＭＶに連動するヒータ出力が大きくなるにつれ、加熱能力は飽和してくる。例えばヒータ出力が１０％程度の低い状態から４０％上げてヒータ出力を５０％にした場合に得られる加熱能力と、例えばヒータ出力が５０％程度の既に高い状態から４０％上げてヒータ出力を９０％にした場合に得られる加熱能力とでは、前者の方が加熱能力を多く得られる。このように、同じ４０％のヒータ出力の変化であっても、得られる加熱能力に差が生じるような非線形性がある。
【００１４】
ヒータをオフにして降温させた際に、降温が通常よりも遅くなっている場合は、装置としては熱を多く保持している状態であり、ヒータ出力も低くなっているので、昇温に使える加熱能力に余裕がある。すなわち、再起動後は通常よりも昇温が速くなる。
一方、降温が通常よりも速くなっている場合は、装置としては熱をあまり保持していない状態であり、ヒータ出力も高くなっているので、昇温に使える加熱能力に余裕がない。すなわち、再起動後は通常よりも昇温が遅くなる。
【００１５】
ヒータをオフにしたときの降温が遅いと再起動後の昇温が速く、降温が速いと再起動後の昇温が遅いのであるから、ヒータをオフにした後、制御を再起動する時点までのオフ時間ＴＸと降温速度ΔＰＶとの関係は、単調な関係になる。
また、ヒータをオフにした後、制御を再起動し、昇温が完了して装置を稼動状態にするまでの休止時間ＴＷが長いほど、オフ時間ＴＸも長く取る必要があるので、休止時間ＴＷとオフ時間ＴＸとの関係も、単調な関係になる。
【００１６】
したがって、少なくとも上記の２個のパラメータ（降温速度ΔＰＶ、休止時間ＴＷ）を入力パラメータとし、オフ時間ＴＸを出力パラメータとすれば、単調な関係のブラックボックスモデルを形成できる。ゆえに、予めこれらの関係を得るためのデータを収集し、多変量解析などにより入出力関係を数式化すれば、単調な関係ゆえに信頼性の高いシンプルなオフ時間ＴＸの推定規則を与えることが可能になる。
【００１７】
［発明の原理２］
通常の降温は、ヒータをオフにするのでヒータ出力は一律に０％になる。通常の昇温は、ヒータ出力自体が最大値に保持される時間帯が現れる。すなわち加熱能力が飽和するのではなく、コントローラからの操作量ＭＶが例えば１００％という最大値で飽和する。この飽和は、加熱能力の飽和以上に明確な上限である。
上記コントローラからの操作量ＭＶの上限は、上限値ＯＨとして予めオペレータにより設定されるものであるが、必ずしも１００％に設定されるとは限らない。装置稼動時の過剰な加熱を避けるなどの理由により、オペレータが意図的に操作量ＭＶの上限値ＯＨを例えば９０％に設定するということもある。
【００１８】
操作量ＭＶの上限値ＯＨが低いほどヒータ出力が抑えられて昇温が遅くなるのであるから、上限値ＯＨとオフ時間ＴＸとの関係も、単調な関係になる。
したがって、操作量ＭＶの上限値ＯＨをオペレータが操作することを想定した場合は、この上限値ＯＨも参照して適切な起動時点を推定するべきであり、単調な関係ゆえの信頼性の高さを大きく損ねる可能性は低い。
【００１９】
［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は本発明の実施の形態に係る起動装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、加熱処理炉を用いる製造装置を事例として説明する。
起動装置１は、降温速度ΔＰＶと休止時間ＴＷと操作量上限値ＯＨとオフ時間ＴＸとの組からなる分析用データを取り込んで記憶する分析用データ記憶部２と、分析用データを用いて多変量解析手法により推定用多項式を算出する推定用多項式算出部３と、推定用多項式を記憶する推定用多項式記憶部４と、降温速度ΔＰＶと休止時間ＴＷと操作量上限値ＯＨのオンラインデータを取り込んでオフ時間ＴＸの推定値を算出するオフ時間ＴＸ推定値算出部５と、制御装置１０に対してヒータをオフ（操作量ＭＶを０％）にさせる指令を与え、オフ時間ＴＸ推定値の時間だけ維持した後に、通常の制御を再起動させる動作指令部６と、制御の一時停止時の制御量特性として降温速度ΔＰＶ（制御量変化速度）を取得する制御量変化速度取得手段である降温速度ΔＰＶ取得部７とを備えている。
【００２０】
分析用データ記憶部２と推定用多項式算出部３と推定用多項式記憶部４とは、分析用データを収集し、分析用データを用いて推定用多項式を求めるオフラインの段階で使用されるオフライン部を構成し、推定用多項式記憶部４とオフ時間ＴＸ推定値算出部５と動作指令部６と降温速度ΔＰＶ取得部７とは、オフラインの段階で求められた推定用多項式を用いてオフ時間ＴＸを推定し、制御装置１０に指令を与えるオンラインの段階で使用されるオンライン部を構成している。
【００２１】
図２は本実施の形態の起動装置１を適用する温度制御系の１例を示す図である。図２の例では、空気循環式の加熱処理炉１１１の内部にヒータ１１２と温度センサ１１３とが設置されている。温度センサ１１３は、ヒータ１１２によって加熱される空気の温度ＰＶを測定する。温調計１００は、温度ＰＶが設定値ＳＰと一致するように操作量ＭＶを算出する。電力調整器１１４は、操作量ＭＶに応じた電力を決定し、この決定した電力を電力供給回路１１５を通じてヒータ１１２に供給する。こうして、温調計１００は、加熱処理炉１１１内の温度を制御する。本実施の形態の起動装置１および制御装置１０は、この温調計１００の内部に設けられるものである。
【００２２】
図３は本実施の形態の起動装置１のオフライン時の動作を示すフローチャートである。分析用データを収集する作業者は、図２に示した構成において、図４に示すようなヒータオフと再起動の動作実験を繰り返し行うことにより、降温速度ΔＰＶと休止時間ＴＷと操作量上限値ＯＨとオフ時間ＴＸとの組からなる分析用データを収集する。図４の例では、２００秒においてヒータがオフとなり、約４３０秒において加熱制御が再起動している。
【００２３】
なお、降温速度ΔＰＶについては、ヒータオフから１００秒経過時点での温度下降量ΔＰＶ’を計測し、この温度下降量ΔＰＶ’に基づいて単位時間の温度下降量を計算すればよい。この単位時間の温度下降量が降温速度ΔＰＶ（ΔＰＶ＝０．０１ΔＰＶ’）となる。収集された分析用データは、起動装置１の分析用データ記憶部２に登録される（図３ステップＳ１００）。分析用データの１例を表１に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
表１から明らかなように、最初の分析用データについては、降温速度ΔＰＶと休止時間ＴＷと操作量上限値ＯＨとオフ時間ＴＸの数値の組合せが数通り得られればよい。表１の例は、休止時間ＴＷが４００秒、６００秒、８００秒という区切りのよい数値に分布するようにオフ時間ＴＸを試行錯誤したデータとなっているが、原理的にはこのように試行錯誤を行なう必要性はなく、実用段階での入出力パラメータの数値分布を概ねカバーできていれば十分である。
【００２６】
次に、起動装置１の推定用多項式算出部３は、分析用データ記憶部２に記憶された分析用データに対して多変量解析を行うことにより、降温速度ΔＰＶと休止時間ＴＷと操作量上限値ＯＨとからオフ時間ＴＸを推定する推定用多項式を算出する（図３ステップＳ１０１）。表１の分析用データから求めた推定用多項式を以下に示す。
【００２７】
ＴＸ＝−２１．３６２８×｛（ΔＰＶ−６．５６６７）×０．７３０５｝3
＋０．９４７６×｛（ΔＰＶ−６．５６６７）×０．７３０５｝2
×（ＴＷ−６００．０）×０．００６
＋１．１８９７×｛（ΔＰＶ−６．５６６７）×０．７３０５｝2
×（ＯＨ−９０．６６６７）×０．１１３２
−１１．９８８３×｛（ΔＰＶ−６．５６６７）×０．７３０５｝2
＋０．５６３９×（ΔＰＶ−６．５６６７）×０．７３０５
×｛（ＴＷ−６００．０）×０．００６｝2
＋２．８８５７×（ΔＰＶ−６．５６６７）×０．７３０５×（ＴＷ
−６００．０）×０．００６×（ＯＨ−９０．６６６７）×０．１１３２
−２４．３４１３×（ΔＰＶ−６．５６６７）×０．７３０５
×（ＴＷ−６００．０）×０．００６
−１．０５４５×（ΔＰＶ−６．５６６７）×０．７３０５×（ＯＨ
−９０．６６６７）×０．１１３２×（ＯＨ−９０．６６６７）×０．１１３２
＋１３．２１７６×（ΔＰＶ−６．５６６７）×０．７３０５
×（ＯＨ−９０．６６６７）×０．１１３２
−５２．６７３９×（ΔＰＶ−６．５６６７）×０．７３０５
＋２６．１７０３×｛（ＴＷ−６００．０）×０．００６｝3
＋２．０２３２×｛（ＴＷ−６００．０）×０．００６｝2
×（ＯＨ−９０．６６６７）×０．１１３２
−４．５１２９×｛（ＴＷ−６００．０）×０．００６｝2
−２．０５９×（ＴＷ−６００．０）×０．００６
×｛（ＯＨ−９０．６６６７）×０．１１３２｝2
＋１２．５３５１×（ＴＷ−６００．０）×０．００６
×（ＯＨ−９０．６６６７）×０．１１３２
＋５６．０７９２×（ＴＷ−６００．０）×０．００６
＋９．８２３３×｛（ＯＨ−９０．６６６７）×０．１１３２｝3
−２．９５９２×｛（ＯＨ−９０．６６６７）×０．１１３２｝2
＋２２．７９５６×（ＯＨ−９０．６６６７）×０．１１３２
＋３３５．７２３ ・・・（１）
【００２８】
ここでは、多変量解析手法としてＳＶＲ（Support Vector Regression）法を採用しており、平均値を中心に標準偏差の範囲を［−１，１］に変換する正規化などの処理が必要であり、やや複雑な式になっている。通常の重回帰分析などによっても同等の数式を算出可能であることは言うまでもない。
推定用多項式算出部３が算出した推定用多項式は、推定用多項式記憶部４に記憶される（図３ステップＳ１０２）。以上で、起動装置１のオフライン時の動作が終了する。
【００２９】
図５は起動装置１および制御装置１０のオンライン時の動作を示すフローチャートである。起動装置１のオペレータは、オンライン開始時、すなわち加熱処理炉を用いた実プロセスの開始時に、所望の休止時間ＴＷと操作量上限値ＯＨとを予め起動装置１に入力しておく。
制御装置１０は、温度センサによって計測された温度ＰＶを入力としてＰＩＤ制御演算により操作量ＭＶを算出し、操作量ＭＶを制御対象（図２の例における実際の出力先は電力調整器１１４）へ出力する（図５ステップＳ２００）。これにより、温度ＰＶは、設定値ＳＰと一致するように制御される。制御装置１０は、このような操作量ＭＶの算出・出力を例えばオペレータに指示により制御が終了するまで（ステップＳ２０２においてＹＥＳ）、制御周期毎に行う。
【００３０】
次に、オペレータは、加熱処理炉の段取り変えなどの理由により加熱制御を一時停止したい場合、起動装置１に対して加熱制御の一時停止を指示する。起動装置１の動作指令部６は、オペレータから加熱制御の一時停止指示が入力された場合（ステップＳ２０１においてＹＥＳ）、制御装置１０に対して加熱制御を一時停止するよう指示する。この指示に応じて、制御装置１０は、設定値ＳＰと操作量ＭＶをいったん０にして、ヒータをオフにする。
【００３１】
続いて、降温速度ΔＰＶ取得部７は、加熱制御の一時停止時点の温度ＰＶと、ヒータオフから１００秒経過時点の温度ＰＶとの差である温度下降量ΔＰＶ’を計測し、この温度下降量ΔＰＶ’から降温速度ΔＰＶを次式のように計算する（ステップＳ２０３）。
ΔＰＶ＝０．０１ΔＰＶ’ ・・・（２）
【００３２】
降温速度ΔＰＶ取得部７によって計算された降温速度ΔＰＶの値と、オペレータによって予め入力された休止時間ＴＷと操作量上限値ＯＨの値とがオンラインデータとしてオフ時間ＴＸ推定値算出部５に入力される（ステップＳ２０４）。
オフ時間ＴＸ推定値算出部５は、推定用多項式記憶部４に記憶されている推定用多項式を用い、入力された降温速度ΔＰＶと休止時間ＴＷと操作量上限値ＯＨとからオフ時間ＴＸの最適な推定値を算出する（ステップＳ２０５）。
【００３３】
次に、動作指令部６は、加熱制御の一時停止時点からの経過時間が、オフ時間ＴＸ推定値算出部５によって算出されたオフ時間ＴＸを超過したかどうかを判定する（ステップＳ２０６）。動作指令部６は、加熱制御の一時停止時点からの経過時間がオフ時間ＴＸを超過した場合、制御装置１０に対して加熱制御の再起動を指示する。この指示に応じて、制御装置１０は、ステップＳ２０１で０にした設定値ＳＰを本来の値に戻し、加熱制御を再起動する（ステップＳ２０７）。ステップＳ２０８の制御は、ステップＳ２００と同じである。
【００３４】
以上のようにして、本実施の形態では、休止時間ＴＷが経過した時点に対し早すぎもなく遅すぎもない程度の時点で制御量（温度ＰＶ）が設定値ＳＰと一致する値に復帰するというように、適切な再起動を実現することができる。その結果、本実施の形態では、工業炉などの産業用の製造装置に適した制御の再起動を実現することができる。
【００３５】
図６、図７、図８は本実施の形態の起動装置１および制御装置１０による温度制御結果を示す図である。図６の例は、オンラインデータとして、降温速度ΔＰＶ＝４．８５℃／１００ｓｅｃ、ＴＷ＝７００ｓｅｃ、ＯＨ＝１００％が入力された場合を示している。この場合、オフ時間ＴＸの推定値としてＴＸ＝４８５ｓｅｃが得られる。加熱制御の一時停止時点（図６の２００秒）からの経過時間がＴＸ＝４８５ｓｅｃに達した時点で加熱制御を再起動すると、加熱制御の一時停止時点からほぼ７００秒で昇温が完了し、加熱処理炉を再稼働できる状態になったことが分かる。つまり、実プロセスにおける休止時間ＴＷが、オンラインデータとして入力された休止時間ＴＷとほぼ一致していることになる。
【００３６】
図７の例は、オンラインデータとして、降温速度ΔＰＶ＝６．３２℃／１００ｓｅｃ、ＴＷ＝７００ｓｅｃ、ＯＨ＝１００％が入力された場合を示している。この場合、オフ時間ＴＸの推定値としてＴＸ＝４１８ｓｅｃが得られる。加熱制御の一時停止時点（図７の２００秒）からの経過時間がＴＸ＝４１８ｓｅｃに達した時点で加熱制御を再起動すると、加熱制御の一時停止時点からほぼ７００秒で昇温が完了することが分かる。
【００３７】
図８の例は、オンラインデータとして、降温速度ΔＰＶ＝７．９２℃／１００ｓｅｃ、ＴＷ＝７００ｓｅｃ、ＯＨ＝１００％が入力された場合を示している。この場合、オフ時間ＴＸの推定値としてＴＸ＝３２９ｓｅｃが得られる。加熱制御の一時停止時点（図８の２００秒）からの経過時間がＴＸ＝３２９ｓｅｃに達した時点で加熱制御を再起動すると、加熱制御の一時停止時点からほぼ７００秒で昇温が完了することが分かる。
【００３８】
なお、本実施の形態の起動装置１および制御装置１０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本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】
【００３９】
本発明は、工業炉などの産業用の製造装置における制御の再起動技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１…起動装置、２…分析用データ記憶部、３…推定用多項式算出部、４…推定用多項式記憶部、５…オフ時間ＴＸ推定値算出部、６…動作指令部、７…降温速度ΔＰＶ取得部、１０…制御装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業炉などの産業用の製造装置に適した制御の再起動を実現する起動装置および起動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、加熱や冷却の制御の起動時点を最適化したいという要求（最適起動）がある。例えば、工業炉などの加熱処理炉において実プロセスが２００℃の高温で継続的に行なわれるものとする。このとき、段取り変えや休憩時間などの事情により加熱処理炉を７００秒間だけ休止させることを想定してみる。すなわち、休止時間は７００秒間であるが、この７００秒間ずっと２００℃の高温を維持しておくのは、ヒータ出力を維持しておくことになるのでエネルギーを不必要に消費することになる。したがって、休止時間が始まったらすぐにヒータの制御をオフにしてエネルギーの消費を停止し、ある特定の時点でヒータの制御を再起動して休止時間が終わるころ、すなわち制御量が復帰するまでを想定した時間である７００秒の休止時間が経過するころに、温度が２００℃に復帰するように操作することが望ましい。
【０００３】
しかし、ヒータの制御を再起動する時点が早すぎると、休止時間が終了するより早く、例えば６００秒経過時点で２００℃に復帰するようなことになり、１００秒間は無意味に高温で維持する時間が発生することになるので、省エネルギーが損なわれる。逆にヒータの制御を再起動する時点が遅すぎると、休止時間が終了するときには２００℃までは温度が復帰せず、最終的に温度が２００℃に復帰するのが例えば８００秒経過時点というようなことになり、１００秒間は実プロセスの稼動が遅れることになるので、生産性が損なわれる。
このような課題に類似した課題は、加熱処理炉に限られない。例えば、空調制御において、空調機の冷水コイルに供給される熱源水が夜間に暖められて温度が上昇していると、空調機が運転を開始してから熱源水が十分に冷えるまでの間、空調機は空気を循環するだけの運転となってしまい、空調機のファンの動力が無駄となり、また居住者の快適性が損なわれる。
そこで、空調制御において、朝の室温や空調機への配管内部の水温（配管内保有水温度）を計測し、オフィスなどの稼動時刻に適正な室温に立ち上がるように、空調の起動時点を自動調整する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−８５１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
工業炉などの産業用の製造装置では、段取り変えなどの際に装置の加熱や冷却を一旦停止して、再稼動する際に加熱制御や冷却制御を再起動することがある。
このような製造装置の場合、空調機とは異なり、一般に熱源水を利用して温度制御を行うことはないし、そのような周辺機器の情報などを都合よく利用できるとは限らない。したがって、特許文献１に開示されているような配管内保有水温度を参考にする手法では、最適な起動を実現することはできない。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、工業炉などの産業用の製造装置に適した制御の再起動を実現することができる起動装置および起動方法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】
【０００７】
本発明の起動装置は、制御の一時停止時の制御量特性および制御の再起動の概要を表すオンラインデータから、制御を一時停止した時点から再起動する時点までのオフ時間を推定する推定用多項式を予め記憶する推定用多項式記憶手段と、この推定用多項式記憶手段に記憶された推定用多項式を用い、入力されたオンラインデータから前記オフ時間を推定するオフ時間推定算出手段と、制御を一時停止した時点からの経過時間が前記オフ時間を超えたときに、制御装置に対して制御の再起動を指示する動作指令手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の起動装置の１構成例は、さらに、制御の一時停止時に前記制御量特性として制御量変化速度を取得する制御量変化速度取得手段を備え、前記オンラインデータは、前記制御量変化速度を含むと共に、前記制御の再起動の概要を表すデータとして、制御を一時停止した時点から再起動後に制御量が復帰するまでを想定した時間である休止時間とを含み、前記動作指令手段は、制御を一時停止した時点から前記オフ時間の間だけ、前記制御装置が出力する操作量をオフに維持させることを特徴とするものである。
また、本発明の起動装置の１構成例は、さらに、制御の一時停止時に前記制御量特性として制御量変化速度を取得する制御量変化速度取得手段を備え、前記オンラインデータは、前記制御量変化速度を含むと共に、前記制御の再起動の概要を表すデータとして、制御を一時停止した時点から再起動後に制御量が復帰するまでを想定した時間である休止時間と、操作量上限値とを含み、前記動作指令手段は、制御を一時停止した時点から前記オフ時間の間だけ、前記制御装置が出力する操作量をオフに維持させることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の起動装置の１構成例は、さらに、制御の開始前に、制御の一時停止時の制御量特性のデータと制御の再起動の概要を表すデータとオフ時間のデータとの組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の起動装置の１構成例は、さらに、制御の開始前に、制御量変化速度と休止時間とオフ時間との組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の起動装置の１構成例は、さらに、制御の開始前に、制御量変化速度と休止時間と操作量上限値とオフ時間との組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手段を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の起動方法は、推定用多項式記憶手段に記憶された推定用多項式を用い、制御の一時停止時の制御量特性および制御の再起動の概要を表すオンラインデータから、制御を一時停止した時点から再起動する時点までのオフ時間を推定するオフ時間推定算出手順と、制御を一時停止した時点からの経過時間が前記オフ時間を超えたときに、制御装置に対して制御の再起動を指示する動作指令手順とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の起動方法の１構成例は、さらに、制御の開始前に、制御の一時停止時の制御量特性のデータと制御の再起動の概要を表すデータとオフ時間のデータとの組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手順を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、推定用多項式記憶手段に記憶された推定用多項式を用い、制御の一時停止時の制御量特性および制御の再起動の概要を表すオンラインデータから、制御を一時停止した時点から再起動する時点までのオフ時間を推定し、制御を一時停止した時点からの経過時間がオフ時間を超えたときに、制御装置に対して制御の再起動を指示することにより、制御を一時停止した時点からの休止時間が経過した時点に対し早すぎもなく遅すぎもない程度の時点で制御量が復帰するというように、適切な再起動を実現することができる。その結果、本発明では、工業炉などの産業用の製造装置に適した制御の再起動を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る起動装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る起動装置を適用する温度制御系の１例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る起動装置のオフライン時の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態において分析用データ収集の実験動作例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る起動装置および制御装置のオンライン時の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態に係る起動装置および制御装置による温度制御結果を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る起動装置および制御装置による別の温度制御結果を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る起動装置および制御装置による別の温度制御結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［発明の原理１］
工業炉などの産業用の製造装置では、例えばゾーン制御という複数の制御ループが隣接して温度制御されるものがある。このような製造装置では、装置全体の熱容量や熱の保持状態の影響が温度制御にとって重要になる。例えば工業炉の段取り変えの場合は、直前にヒータをオフにして降温させる。この降温状態も装置全体の熱容量や熱の保持状態の影響を受けるので、この降温特性を参考にすれば、制御を再起動すべき時点を実用水準で推定できることに着眼した。
【００１３】
一般に、ヒータは非線形特性があり、コントローラからの操作量ＭＶに連動するヒータ出力が大きくなるにつれ、加熱能力は飽和してくる。例えばヒータ出力が１０％程度の低い状態から４０％上げてヒータ出力を５０％にした場合に得られる加熱能力と、例えばヒータ出力が５０％程度の既に高い状態から４０％上げてヒータ出力を９０％にした場合に得られる加熱能力とでは、前者の方が加熱能力を多く得られる。このように、同じ４０％のヒータ出力の変化であっても、得られる加熱能力に差が生じるような非線形性がある。
【００１４】
ヒータをオフにして降温させた際に、降温が通常よりも遅くなっている場合は、装置としては熱を多く保持している状態であり、ヒータ出力も低くなっているので、昇温に使える加熱能力に余裕がある。すなわち、再起動後は通常よりも昇温が速くなる。
一方、降温が通常よりも速くなっている場合は、装置としては熱をあまり保持していない状態であり、ヒータ出力も高くなっているので、昇温に使える加熱能力に余裕がない。すなわち、再起動後は通常よりも昇温が遅くなる。
【００１５】
ヒータをオフにしたときの降温が遅いと再起動後の昇温が速く、降温が速いと再起動後の昇温が遅いのであるから、ヒータをオフにした後、制御を再起動する時点までのオフ時間ＴＸと降温速度ΔＰＶとの関係は、単調な関係になる。
また、ヒータをオフにした後、制御を再起動し、昇温が完了して装置を稼動状態にするまでの休止時間ＴＷが長いほど、オフ時間ＴＸも長く取る必要があるので、休止時間ＴＷとオフ時間ＴＸとの関係も、単調な関係になる。
【００１６】
したがって、少なくとも上記の２個のパラメータ（降温速度ΔＰＶ、休止時間ＴＷ）を入力パラメータとし、オフ時間ＴＸを出力パラメータとすれば、単調な関係のブラックボックスモデルを形成できる。ゆえに、予めこれらの関係を得るためのデータを収集し、多変量解析などにより入出力関係を数式化すれば、単調な関係ゆえに信頼性の高いシンプルなオフ時間ＴＸの推定規則を与えることが可能になる。
【００１７】
［発明の原理２］
通常の降温は、ヒータをオフにするのでヒータ出力は一律に０％になる。通常の昇温は、ヒータ出力自体が最大値に保持される時間帯が現れる。すなわち加熱能力が飽和するのではなく、コントローラからの操作量ＭＶが例えば１００％という最大値で飽和する。この飽和は、加熱能力の飽和以上に明確な上限である。
上記コントローラからの操作量ＭＶの上限は、上限値ＯＨとして予めオペレータにより設定されるものであるが、必ずしも１００％に設定されるとは限らない。装置稼動時の過剰な加熱を避けるなどの理由により、オペレータが意図的に操作量ＭＶの上限値ＯＨを例えば９０％に設定するということもある。
【００１８】
操作量ＭＶの上限値ＯＨが低いほどヒータ出力が抑えられて昇温が遅くなるのであるから、上限値ＯＨとオフ時間ＴＸとの関係も、単調な関係になる。
したがって、操作量ＭＶの上限値ＯＨをオペレータが操作することを想定した場合は、この上限値ＯＨも参照して適切な起動時点を推定するべきであり、単調な関係ゆえの信頼性の高さを大きく損ねる可能性は低い。
【００１９】
［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は本発明の実施の形態に係る起動装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、加熱処理炉を用いる製造装置を事例として説明する。
起動装置１は、降温速度ΔＰＶと休止時間ＴＷと操作量上限値ＯＨとオフ時間ＴＸとの組からなる分析用データを取り込んで記憶する分析用データ記憶部２と、分析用データを用いて多変量解析手法により推定用多項式を算出する推定用多項式算出部３と、推定用多項式を記憶する推定用多項式記憶部４と、降温速度ΔＰＶと休止時間ＴＷと操作量上限値ＯＨのオンラインデータを取り込んでオフ時間ＴＸの推定値を算出するオフ時間ＴＸ推定値算出部５と、制御装置１０に対してヒータをオフ（操作量ＭＶを０％）にさせる指令を与え、オフ時間ＴＸ推定値の時間だけ維持した後に、通常の制御を再起動させる動作指令部６と、制御の一時停止時の制御量特性として降温速度ΔＰＶ（制御量変化速度）を取得する制御量変化速度取得手段である降温速度ΔＰＶ取得部７とを備えている。
【００２０】
分析用データ記憶部２と推定用多項式算出部３と推定用多項式記憶部４とは、分析用データを収集し、分析用データを用いて推定用多項式を求めるオフラインの段階で使用されるオフライン部を構成し、推定用多項式記憶部４とオフ時間ＴＸ推定値算出部５と動作指令部６と降温速度ΔＰＶ取得部７とは、オフラインの段階で求められた推定用多項式を用いてオフ時間ＴＸを推定し、制御装置１０に指令を与えるオンラインの段階で使用されるオンライン部を構成している。
【００２１】
図２は本実施の形態の起動装置１を適用する温度制御系の１例を示す図である。図２の例では、空気循環式の加熱処理炉１１１の内部にヒータ１１２と温度センサ１１３とが設置されている。温度センサ１１３は、ヒータ１１２によって加熱される空気の温度ＰＶを測定する。温調計１００は、温度ＰＶが設定値ＳＰと一致するように操作量ＭＶを算出する。電力調整器１１４は、操作量ＭＶに応じた電力を決定し、この決定した電力を電力供給回路１１５を通じてヒータ１１２に供給する。こうして、温調計１００は、加熱処理炉１１１内の温度を制御する。本実施の形態の起動装置１および制御装置１０は、この温調計１００の内部に設けられるものである。
【００２２】
図３は本実施の形態の起動装置１のオフライン時の動作を示すフローチャートである。分析用データを収集する作業者は、図２に示した構成において、図４に示すようなヒータオフと再起動の動作実験を繰り返し行うことにより、降温速度ΔＰＶと休止時間ＴＷと操作量上限値ＯＨとオフ時間ＴＸとの組からなる分析用データを収集する。図４の例では、２００秒においてヒータがオフとなり、約４３０秒において加熱制御が再起動している。
【００２３】
なお、降温速度ΔＰＶについては、ヒータオフから１００秒経過時点での温度下降量ΔＰＶ’を計測し、この温度下降量ΔＰＶ’に基づいて単位時間の温度下降量を計算すればよい。この単位時間の温度下降量が降温速度ΔＰＶ（ΔＰＶ＝０．０１ΔＰＶ’）となる。収集された分析用データは、起動装置１の分析用データ記憶部２に登録される（図３ステップＳ１００）。分析用データの１例を表１に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
表１から明らかなように、最初の分析用データについては、降温速度ΔＰＶと休止時間ＴＷと操作量上限値ＯＨとオフ時間ＴＸの数値の組合せが数通り得られればよい。表１の例は、休止時間ＴＷが４００秒、６００秒、８００秒という区切りのよい数値に分布するようにオフ時間ＴＸを試行錯誤したデータとなっているが、原理的にはこのように試行錯誤を行なう必要性はなく、実用段階での入出力パラメータの数値分布を概ねカバーできていれば十分である。
【００２６】
次に、起動装置１の推定用多項式算出部３は、分析用データ記憶部２に記憶された分析用データに対して多変量解析を行うことにより、降温速度ΔＰＶと休止時間ＴＷと操作量上限値ＯＨとからオフ時間ＴＸを推定する推定用多項式を算出する（図３ステップＳ１０１）。表１の分析用データから求めた推定用多項式を以下に示す。
【００２７】
ＴＸ＝−２１．３６２８×｛（ΔＰＶ−６．５６６７）×０．７３０５｝3
＋０．９４７６×｛（ΔＰＶ−６．５６６７）×０．７３０５｝2
×（ＴＷ−６００．０）×０．００６
＋１．１８９７×｛（ΔＰＶ−６．５６６７）×０．７３０５｝2
×（ＯＨ−９０．６６６７）×０．１１３２
−１１．９８８３×｛（ΔＰＶ−６．５６６７）×０．７３０５｝2
＋０．５６３９×（ΔＰＶ−６．５６６７）×０．７３０５
×｛（ＴＷ−６００．０）×０．００６｝2
＋２．８８５７×（ΔＰＶ−６．５６６７）×０．７３０５×（ＴＷ
−６００．０）×０．００６×（ＯＨ−９０．６６６７）×０．１１３２
−２４．３４１３×（ΔＰＶ−６．５６６７）×０．７３０５
×（ＴＷ−６００．０）×０．００６
−１．０５４５×（ΔＰＶ−６．５６６７）×０．７３０５×（ＯＨ
−９０．６６６７）×０．１１３２×（ＯＨ−９０．６６６７）×０．１１３２
＋１３．２１７６×（ΔＰＶ−６．５６６７）×０．７３０５
×（ＯＨ−９０．６６６７）×０．１１３２
−５２．６７３９×（ΔＰＶ−６．５６６７）×０．７３０５
＋２６．１７０３×｛（ＴＷ−６００．０）×０．００６｝3
＋２．０２３２×｛（ＴＷ−６００．０）×０．００６｝2
×（ＯＨ−９０．６６６７）×０．１１３２
−４．５１２９×｛（ＴＷ−６００．０）×０．００６｝2
−２．０５９×（ＴＷ−６００．０）×０．００６
×｛（ＯＨ−９０．６６６７）×０．１１３２｝2
＋１２．５３５１×（ＴＷ−６００．０）×０．００６
×（ＯＨ−９０．６６６７）×０．１１３２
＋５６．０７９２×（ＴＷ−６００．０）×０．００６
＋９．８２３３×｛（ＯＨ−９０．６６６７）×０．１１３２｝3
−２．９５９２×｛（ＯＨ−９０．６６６７）×０．１１３２｝2
＋２２．７９５６×（ＯＨ−９０．６６６７）×０．１１３２
＋３３５．７２３ ・・・（１）
【００２８】
ここでは、多変量解析手法としてＳＶＲ（Support Vector Regression）法を採用しており、平均値を中心に標準偏差の範囲を［−１，１］に変換する正規化などの処理が必要であり、やや複雑な式になっている。通常の重回帰分析などによっても同等の数式を算出可能であることは言うまでもない。
推定用多項式算出部３が算出した推定用多項式は、推定用多項式記憶部４に記憶される（図３ステップＳ１０２）。以上で、起動装置１のオフライン時の動作が終了する。
【００２９】
図５は起動装置１および制御装置１０のオンライン時の動作を示すフローチャートである。起動装置１のオペレータは、オンライン開始時、すなわち加熱処理炉を用いた実プロセスの開始時に、所望の休止時間ＴＷと操作量上限値ＯＨとを予め起動装置１に入力しておく。
制御装置１０は、温度センサによって計測された温度ＰＶを入力としてＰＩＤ制御演算により操作量ＭＶを算出し、操作量ＭＶを制御対象（図２の例における実際の出力先は電力調整器１１４）へ出力する（図５ステップＳ２００）。これにより、温度ＰＶは、設定値ＳＰと一致するように制御される。制御装置１０は、このような操作量ＭＶの算出・出力を例えばオペレータに指示により制御が終了するまで（ステップＳ２０２においてＹＥＳ）、制御周期毎に行う。
【００３０】
次に、オペレータは、加熱処理炉の段取り変えなどの理由により加熱制御を一時停止したい場合、起動装置１に対して加熱制御の一時停止を指示する。起動装置１の動作指令部６は、オペレータから加熱制御の一時停止指示が入力された場合（ステップＳ２０１においてＹＥＳ）、制御装置１０に対して加熱制御を一時停止するよう指示する。この指示に応じて、制御装置１０は、設定値ＳＰと操作量ＭＶをいったん０にして、ヒータをオフにする。
【００３１】
続いて、降温速度ΔＰＶ取得部７は、加熱制御の一時停止時点の温度ＰＶと、ヒータオフから１００秒経過時点の温度ＰＶとの差である温度下降量ΔＰＶ’を計測し、この温度下降量ΔＰＶ’から降温速度ΔＰＶを次式のように計算する（ステップＳ２０３）。
ΔＰＶ＝０．０１ΔＰＶ’ ・・・（２）
【００３２】
降温速度ΔＰＶ取得部７によって計算された降温速度ΔＰＶの値と、オペレータによって予め入力された休止時間ＴＷと操作量上限値ＯＨの値とがオンラインデータとしてオフ時間ＴＸ推定値算出部５に入力される（ステップＳ２０４）。
オフ時間ＴＸ推定値算出部５は、推定用多項式記憶部４に記憶されている推定用多項式を用い、入力された降温速度ΔＰＶと休止時間ＴＷと操作量上限値ＯＨとからオフ時間ＴＸの最適な推定値を算出する（ステップＳ２０５）。
【００３３】
次に、動作指令部６は、加熱制御の一時停止時点からの経過時間が、オフ時間ＴＸ推定値算出部５によって算出されたオフ時間ＴＸを超過したかどうかを判定する（ステップＳ２０６）。動作指令部６は、加熱制御の一時停止時点からの経過時間がオフ時間ＴＸを超過した場合、制御装置１０に対して加熱制御の再起動を指示する。この指示に応じて、制御装置１０は、ステップＳ２０１で０にした設定値ＳＰを本来の値に戻し、加熱制御を再起動する（ステップＳ２０７）。ステップＳ２０８の制御は、ステップＳ２００と同じである。
【００３４】
以上のようにして、本実施の形態では、休止時間ＴＷが経過した時点に対し早すぎもなく遅すぎもない程度の時点で制御量（温度ＰＶ）が設定値ＳＰと一致する値に復帰するというように、適切な再起動を実現することができる。その結果、本実施の形態では、工業炉などの産業用の製造装置に適した制御の再起動を実現することができる。
【００３５】
図６、図７、図８は本実施の形態の起動装置１および制御装置１０による温度制御結果を示す図である。図６の例は、オンラインデータとして、降温速度ΔＰＶ＝４．８５℃／１００ｓｅｃ、ＴＷ＝７００ｓｅｃ、ＯＨ＝１００％が入力された場合を示している。この場合、オフ時間ＴＸの推定値としてＴＸ＝４８５ｓｅｃが得られる。加熱制御の一時停止時点（図６の２００秒）からの経過時間がＴＸ＝４８５ｓｅｃに達した時点で加熱制御を再起動すると、加熱制御の一時停止時点からほぼ７００秒で昇温が完了し、加熱処理炉を再稼働できる状態になったことが分かる。つまり、実プロセスにおける休止時間ＴＷが、オンラインデータとして入力された休止時間ＴＷとほぼ一致していることになる。
【００３６】
図７の例は、オンラインデータとして、降温速度ΔＰＶ＝６．３２℃／１００ｓｅｃ、ＴＷ＝７００ｓｅｃ、ＯＨ＝１００％が入力された場合を示している。この場合、オフ時間ＴＸの推定値としてＴＸ＝４１８ｓｅｃが得られる。加熱制御の一時停止時点（図７の２００秒）からの経過時間がＴＸ＝４１８ｓｅｃに達した時点で加熱制御を再起動すると、加熱制御の一時停止時点からほぼ７００秒で昇温が完了することが分かる。
【００３７】
図８の例は、オンラインデータとして、降温速度ΔＰＶ＝７．９２℃／１００ｓｅｃ、ＴＷ＝７００ｓｅｃ、ＯＨ＝１００％が入力された場合を示している。この場合、オフ時間ＴＸの推定値としてＴＸ＝３２９ｓｅｃが得られる。加熱制御の一時停止時点（図８の２００秒）からの経過時間がＴＸ＝３２９ｓｅｃに達した時点で加熱制御を再起動すると、加熱制御の一時停止時点からほぼ７００秒で昇温が完了することが分かる。
【００３８】
なお、本実施の形態の起動装置１および制御装置１０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本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】
【００３９】
本発明は、工業炉などの産業用の製造装置における制御の再起動技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１…起動装置、２…分析用データ記憶部、３…推定用多項式算出部、４…推定用多項式記憶部、５…オフ時間ＴＸ推定値算出部、６…動作指令部、７…降温速度ΔＰＶ取得部、１０…制御装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御の一時停止時の制御量特性および制御の再起動の概要を表すオンラインデータから、制御を一時停止した時点から再起動する時点までのオフ時間を推定する推定用多項式を予め記憶する推定用多項式記憶手段と、
この推定用多項式記憶手段に記憶された推定用多項式を用い、入力されたオンラインデータから前記オフ時間を推定するオフ時間推定算出手段と、
制御を一時停止した時点からの経過時間が前記オフ時間を超えたときに、制御装置に対して制御の再起動を指示する動作指令手段とを備えることを特徴とする起動装置。
【請求項２】
請求項１記載の起動装置において、
さらに、制御の一時停止時に前記制御量特性として制御量変化速度を取得する制御量変化速度取得手段を備え、
前記オンラインデータは、前記制御量変化速度を含むと共に、前記制御の再起動の概要を表すデータとして、制御を一時停止した時点から再起動後に制御量が復帰するまでを想定した時間である休止時間とを含み、
前記動作指令手段は、制御を一時停止した時点から前記オフ時間の間だけ、前記制御装置が出力する操作量をオフに維持させることを特徴とする起動装置。
【請求項３】
請求項１記載の起動装置において、
さらに、制御の一時停止時に前記制御量特性として制御量変化速度を取得する制御量変化速度取得手段を備え、
前記オンラインデータは、前記制御量変化速度を含むと共に、前記制御の再起動の概要を表すデータとして、制御を一時停止した時点から再起動後に制御量が復帰するまでを想定した時間である休止時間と、操作量上限値とを含み、
前記動作指令手段は、制御を一時停止した時点から前記オフ時間の間だけ、前記制御装置が出力する操作量をオフに維持させることを特徴とする起動装置。
【請求項４】
請求項１記載の起動装置において、
さらに、制御の開始前に、制御の一時停止時の制御量特性のデータと制御の再起動の概要を表すデータとオフ時間のデータとの組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手段を備えることを特徴とする起動装置。
【請求項５】
請求項２記載の起動装置において、
さらに、制御の開始前に、制御量変化速度と休止時間とオフ時間との組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手段を備えることを特徴とする起動装置。
【請求項６】
請求項３記載の起動装置において、
さらに、制御の開始前に、制御量変化速度と休止時間と操作量上限値とオフ時間との組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手段を備えることを特徴とする起動装置。
【請求項７】
推定用多項式記憶手段に記憶された推定用多項式を用い、制御の一時停止時の制御量特性および制御の再起動の概要を表すオンラインデータから、制御を一時停止した時点から再起動する時点までのオフ時間を推定するオフ時間推定算出手順と、
制御を一時停止した時点からの経過時間が前記オフ時間を超えたときに、制御装置に対して制御の再起動を指示する動作指令手順とを備えることを特徴とする起動方法。
【請求項８】
請求項７記載の起動方法において、
さらに、制御の開始前に、制御の一時停止時の制御量特性のデータと制御の再起動の概要を表すデータとオフ時間のデータとの組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手順を備えることを特徴とする起動方法。
【請求項１】
制御の一時停止時の制御量特性および制御の再起動の概要を表すオンラインデータから、制御を一時停止した時点から再起動する時点までのオフ時間を推定する推定用多項式を予め記憶する推定用多項式記憶手段と、
この推定用多項式記憶手段に記憶された推定用多項式を用い、入力されたオンラインデータから前記オフ時間を推定するオフ時間推定算出手段と、
制御を一時停止した時点からの経過時間が前記オフ時間を超えたときに、制御装置に対して制御の再起動を指示する動作指令手段とを備えることを特徴とする起動装置。
【請求項２】
請求項１記載の起動装置において、
さらに、制御の一時停止時に前記制御量特性として制御量変化速度を取得する制御量変化速度取得手段を備え、
前記オンラインデータは、前記制御量変化速度を含むと共に、前記制御の再起動の概要を表すデータとして、制御を一時停止した時点から再起動後に制御量が復帰するまでを想定した時間である休止時間とを含み、
前記動作指令手段は、制御を一時停止した時点から前記オフ時間の間だけ、前記制御装置が出力する操作量をオフに維持させることを特徴とする起動装置。
【請求項３】
請求項１記載の起動装置において、
さらに、制御の一時停止時に前記制御量特性として制御量変化速度を取得する制御量変化速度取得手段を備え、
前記オンラインデータは、前記制御量変化速度を含むと共に、前記制御の再起動の概要を表すデータとして、制御を一時停止した時点から再起動後に制御量が復帰するまでを想定した時間である休止時間と、操作量上限値とを含み、
前記動作指令手段は、制御を一時停止した時点から前記オフ時間の間だけ、前記制御装置が出力する操作量をオフに維持させることを特徴とする起動装置。
【請求項４】
請求項１記載の起動装置において、
さらに、制御の開始前に、制御の一時停止時の制御量特性のデータと制御の再起動の概要を表すデータとオフ時間のデータとの組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手段を備えることを特徴とする起動装置。
【請求項５】
請求項２記載の起動装置において、
さらに、制御の開始前に、制御量変化速度と休止時間とオフ時間との組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手段を備えることを特徴とする起動装置。
【請求項６】
請求項３記載の起動装置において、
さらに、制御の開始前に、制御量変化速度と休止時間と操作量上限値とオフ時間との組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手段を備えることを特徴とする起動装置。
【請求項７】
推定用多項式記憶手段に記憶された推定用多項式を用い、制御の一時停止時の制御量特性および制御の再起動の概要を表すオンラインデータから、制御を一時停止した時点から再起動する時点までのオフ時間を推定するオフ時間推定算出手順と、
制御を一時停止した時点からの経過時間が前記オフ時間を超えたときに、制御装置に対して制御の再起動を指示する動作指令手順とを備えることを特徴とする起動方法。
【請求項８】
請求項７記載の起動方法において、
さらに、制御の開始前に、制御の一時停止時の制御量特性のデータと制御の再起動の概要を表すデータとオフ時間のデータとの組からなる分析用データを用いて前記推定用多項式を算出し、この推定用多項式を前記推定用多項式記憶手段に設定する推定用多項式算出手順を備えることを特徴とする起動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２８２３９２（Ｐ２０１０−２８２３９２Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３４８２７（Ｐ２００９−１３４８２７）
【出願日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
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