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JPH063000B2 - プロフィル制御装置 - Google Patents

プロフィル制御装置

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Publication number
JPH063000B2
JPH063000B2 JP29411788A JP29411788A JPH063000B2 JP H063000 B2 JPH063000 B2 JP H063000B2 JP 29411788 A JP29411788 A JP 29411788A JP 29411788 A JP29411788 A JP 29411788A JP H063000 B2 JPH063000 B2 JP H063000B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
profile
mode
deviation
control
value
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP29411788A
Other languages
English (en)
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JPH02139490A (ja
Inventor
光弘 松田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP29411788A priority Critical patent/JPH063000B2/ja
Publication of JPH02139490A publication Critical patent/JPH02139490A/ja
Publication of JPH063000B2 publication Critical patent/JPH063000B2/ja
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、坪量プロフィル制御の制御性の改善に関する
ものである。
<従来技術> 第5図により抄紙プロセスの概要を説明する。原料パル
プPは種箱1,種口弁2を経て白水サイロ3からのリタ
ーン原料と合流してポンプ4によりヘッドボックス5に
供給される。ヘッドボックス内の原料は、スライスリッ
プ6の間隙よりワイヤーパート8上にシート状に吐出さ
れ、プレスパート9で搾水され、ドライパート10で蒸
気により加熱乾燥された後、カレンダー11を経てリー
ル12に巻き取られて製品となる。7はスライスリップ
のギャップを操作するための複数(例えば60本)のス
ライスボルトである。
13は製品を紙幅方向にスキャンして紙の坪量(1m
の重さ)と水分率を測定するB/M計であり、この測定
値に基づいて紙の絶乾坪量プロフィルが紙の横幅方向を
複数点、例えば360点に分割して計算される。
計算で求められた各点の絶乾坪量プロフィル測定値PV
と設定値SVの差はプロフィル制御装置14で制御演算
され、操作出力MVにより測定点に対応するスライスボ
ルト7を操作してリップ開度を調節し、製品の絶乾坪量
プロフィルが設定絶乾坪量プロフィルに一致するような
フィードバック制御が行われる。
15は制御装置14と通信するマンマシンインターフェ
イスであり、プロフィルの表示機能を有する。
第6図は、紙16の上流側のスライスボルトと下流側の
測定点の対応関係を示すもので、例えば60本のスライ
スボルト7,7…760に対し360点の測定点PV
1,PV2…PV360が対応する。
スライスボルト7の操作端に対応する測定値は、6個
の測定値PV,PV…PVの平均値▲▼
用いられ、この測定値とプロフィルの設定値の偏差を制
御演算した操作出力でスライスボルト7が操作され
る。他のスライスボルトの操作も同様である。
第6図の例では複数個の測定点を機械的に特定のスライ
スボルトに対応させ、複数の測定点の平均値を演算する
60点プロフィル法であるが、第7図はスライス対応プ
ロフィル法による、i番目スライスに含まれる測定点の
範囲を決定する一般的な手法を示すものであり、i番目
スライスに対応する測定点PVを先ず統計的手法(例
えば特願昭−61−232181号で開示)等により決
定しておき、このスライスを中心に両側に対称的にn点
の測定点を含むように決定する。従って1本のスライス
ボルトに含まれる測定点の個数は、2n+1であり、か
ならず奇数となる。
第8図は、この様な構成によるプロフィル制御の結果の
一例を示すもので、(A)はスライスボルト7,7
…760の位置とプロフィル設定値SV,測定値PVを結
んだプロフィルPFの関係を示し、(B)は各スライス
ボルトへの操作出力MV,MV…MV60の操作量を
示している。
紙は毎分400〜1000m程のスピードで流れているが、セン
サーであるB/M計は紙幅方向に毎分5〜10mのスピー
ドであるために、測定データに対して流れ方向(時系
列)にスムージング処理(フィルタリング)を実行して
いる。
紙を作り始めるときや紙の品種替えで運転条件が変わる
場合には、偏差が全体的に大きくなり、坪量プロフィル
が悪化する。従来はこのような時オペレータが手動で運
転し、2σ値(プロフィル偏差の標準偏差の2倍)があ
る程度小さくなったら自動制御に切換える運転を実行し
ていた。
従来の制御方式は、サンプルPIに基づく分配制御方式
を用いており、その概要を第9図の機能ブロック線図に
より説明する。
17はプロフィル測定値の流れ方向のフィルタリング処
理機能、18はスライス毎の偏差計算機能であり、フィ
ルタリング処理された測定値PVと設定プロフィルSV
の偏差を各測定点毎に求めこれら測定点毎の偏差信号を
対応するスライス毎に処理してスライス毎の偏差eを計
算する。例えばスライスが40本で測定点が360点の
場合は、各スライスに対応する測定点9点の平均で偏差
eを計算する。
19は偏差に対する非線形化処理機能であり、一定値以
下の偏差については偏差ゼロの処理を、一定値以上の偏
差についてはその大きさによりゲインを持たせる拡大処
理を実行し、制御偏差Eを発信する。
20は速度形PI演算機能であり、制御偏差Eに対して
比例,積分演算を実行し、速度形操作出力ΔUを発信す
る。
21は分配演算機能であり、スライスの干渉波形に基づ
いて隣接するスライスに対してΔUに係数を乗算して分
配した操作出力ΔU′を発信する。
第10図はi番目のスライスを中心とする隣接スライス
への干渉波形図であり、自己を中心に前後2スライスへ
の分配係数αi+2〜αi-2は、干渉による各スライスの応
答値bi+2〜bi-2に対して、 αi+2=bi+2/Δ αi+1=bi+1/Δ αi=bi/Δ αi-1=bi-1/Δ αi-2=bi-2/Δ ここで、Δ=|bi+2|+|bi+1|+|b| +|bi-1|+|bi-2| である。
このように計算される分配係数により、各スライスへの
操作出力ΔU′は、 ΔU′=αi+2・ΔUi+2+αi+1・ΔUi+1 +αi・ΔUi+αi-1・ΔUi-1 +αi-2・ΔUi-2 となる。
22は出力チエック機能であり、分配演算後の操作出力
に対してスライス間の開度リミット制限処理を実行して
プロセス即ちスライスボルトに出力する。
<発明が解決しようとする課題> 従来の制御方式は、上述した分配制御という一つのモー
ドによる制御であり、チューニングとしては、ハンチン
グせずオーバーシュートも少ない安定した制御が優先さ
れているために、次のような問題点がある。
(1)測定値処理の流れ方向フィルタリング処理のフィ
ルタ定数が一つであるために、流れ方向変動を十分に押
さえるような大きな定数となっており、プロフィルの変
化に対する応答が遅くなる。
(2)PI制御パラメータ、制御周期も1種類のため、
紙の作り始めや品種替えの後のプロフィル偏差が大きい
場合は、収束に時間がかかる。
それゆえに、オペレータのマニュアルによる調整が行わ
れ、オペレータの負担が大きい。
本発明はこの様な問題点を解消できるプロフィル制御装
置の提供を目的とする。
<課題を解決するための手段> このような目的を達成する本発明は、抄紙プロセス(2
3)で製造される紙の品質について、紙幅方向に走査す
るセンサ(13)により当該品質を測定し、この測定し
た紙幅方向の測定値分布(以下「プロフィル測定値」と
いう)が設定プロフィルと一致するように当該抄紙プロ
セスのスライスを操作するプロフィル制御装置であっ
て、次の構成としたものである。
即ち、プロフィル測定値と設定プロフィルとの偏差プロ
フィルが、所定の値よりも大きな値を有するときは過渡
モードとし、その余の場合は定常時モードと判定する手
段と、プロフィル測定値と設定プロフィルとの偏差プロ
フィルを各測定点毎に求め、これら測定点毎の偏差信号
を対応するスライス毎に処理すると共に、過渡モードで
は定常時にモードに比較して制御周期を短くする偏差計
算手段(18)と、この偏差計算手段で求めたスライス
毎の偏差プロフィルを入力し、過渡モードでは定常時モ
ードに比較してオバーシュート気味でも収束の早いゲイ
ンを用いて制御演算する制御演算手段(20)とを具備
している。
そして、この制御演算手段の出力に従って前記スライス
を操作することを特徴としている。
<作用> このような構成の発明によれば、過渡モード/定常時モ
ード判定手段により、偏差プロフィルの凸凹の程度によ
り安定した制御状態であるか否かを判定する。そして、
偏差計算手段は過渡モードでは定常時モードに比較して
制御周期を短くして収束を早くする。また制御演算手段
は過渡モードでは定常時モードに比較してオバーシュー
ト気味でも収束の早いゲインを用いて制御演算して、ス
ライスを操作する。
<実施例> 実施例の機能構成説明に先立って本発明の特徴を説明す
る。
(1)制御モードは、坪量プロフィル不良時の制御モー
ド(過渡期モード)と坪量プロフィルが目標範囲の制御
モード(定常時モード)の2モードとされ、過渡モード
では定常モードに比べて以下の点を変更する。
…坪量プロフィル測定値に対するフィルタ定数を定常
時モードに比較して1に近付ける値に切換える。
即ち、定常時モードのフィルタ定数α,過渡モードのフ
ィルタ定数α′とするとき、 Y=α′・X+(1−α′)・Yn-1 の処理を実行する。ここで、0≦α≦α′、Xは測定
値、Yはフィルタリング処理後の測定値である。
…過渡期モードでは定常時モードに比べて制御周期を
早める。
第2図に示すように、定常モードでは(B)に示すよう
に、制御周期はB/M計の3スキャンに1回であるが、
過渡モードではこれを(A)に示すように、1スキャン
毎とし、ハンチングを防止する。
…過渡期モードでは不感帯付きのサンプルPI制御が
実行される。同時に比例ゲイン,積分ゲインも切換え変
更され、オーバーシュート気味でも収束の早い値とす
る。即ち、サンプルPI制御演算は、 ΔU=K{(E−En-1)+K・E} で実行される。ここで、Kは比例ゲイン、Kは積分
ゲイン、Enは今回のの制御偏差、En-1は前回の制御偏
差である。
第3図は偏差の不感帯処理に関する説明図であり、入力
偏差eに対して正負方向に不感帯HYSを設け、 の処理を実行する。
尚、定常時モードでは第9図で説明したサンプルPIに
基づく分配制御方式による制御が実行されるように制御
方式が切換えられる。
(2)制御モードの切換え …過度モードへの切換えは、オペレータが切換えたと
きのみとする。
…過度モードから定常モードへの切換えは、オペレー
タが切換えた場合か、又は偏差の2σが目標値以下にな
ったら自動的に切換えるようにする。
第1図は、この様な制御方法を適用した制御装置の機能
ブロック線図を過度モードの場合について示している。
第9図で説明した要素と同一要素については同一番号を
付してその説明は省略し、過度モード特有の要素に就い
ての説明を追加する。
流れ方向フィルタリング処理機能17については上述の
ようにフィルタ定数が変更され、制御装置全体を規制す
る制御周期も変更される。
24は第3図で説明した偏差の不感帯処理機能であり、
従来の非線形化処理機能に代わる。
過度形PI演算機能20は、サンプル値PI制御モード
とされ、比例,積分ゲインも変更される。
従来制御演算出力に対して実行されていた分配処理は過
度モードでは実行されない。
第4図は、制御モード切換えに関する信号処理の手順を
示すフローチャート図であり、ステップにおける測
定、ステップにおけるスライス対応偏差計算及び2σ
計算の実行の後、ステップで2σが目標値と比較さ
れ、目標値以下では定常制御モードとなる。
2σが目標値以上の場合には、ステップでオペレータ
の過度モードへの切換え履歴がチェックされ、切換えて
いなければそのまま定常モードの制御が実行され、切換
えていれば過度モードの制御が持続される。
以上説明した本発明装置の適用例は、抄紙プロセスにお
ける紙のプロフィル制御を目的とするものであるが、次
のような他の適用例,変形実施例が考えられる。
(1)紙厚のプロフィル制御、水分率のプロフィル制
御、フィルム厚みのプロフィル制御にも同様な手法で適
用することが可能である。
(2)過度モードの制御方式として定常モードと同様な
分配制御方式として、流れ方向フィルタ定数、制御周
期、不感帯、比例ゲイン、積分ゲインを変更する。
(3)自動モードへの切換え判定に2σのみでなく、プ
ロフィルの最大値−最少値(Rと呼ぶ)を併用し、 (2σ≦目標値)*(R≦目標値) を切換えの条件としてもよい。
<発明の効果> 以上説明したように、本発明によれば次のような効果が
ある。
(1)過度モードにおける制御方式の切換えにより偏差
の2σの目標値までの収束時間が短縮される。
(2)平衡状態となってから従来の分配制御と定常時の
フィルタ定数,制御ゲインを使用するため、安定性と集
束性の良さも今までどうり確保される。
(3)紙の作り始めや品種替え後においても、過度制御
モードにより自動制御状態で早くプロフィル調整される
ため、オペレータの負担が大巾に低減される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用した制御装置過度モード構成を示
す機能ブロック線図、第2図は制御周期切換えに関する
説明図、第3図は偏差の不感帯処理に関する説明図、第
4図制御モード切換えに関する信号処理手順を示すフロ
ーチャート図、第5図は抄紙機プロセスの説明図、第6
図は60点プロフィル法によるスライスと測定点の対応
の説明図、第7図はスライス対応プロフィルにおける特
定スライスに対する測定点の対応の説明図、第8図はス
ライスに対する操作量とプロフィルの関係を示す特性
図、第9図は従来の分配制御装置の機能ブロック線図、
第10図はスライスリップの干渉波形図説明図である。 17…流れ方向フィルタリング処理機能、18…スライ
ス毎の偏差値計算機能、20…速度形PI演算機能、2
2…出力処理チェック機能、23…プロセス、24…偏
差の不感帯処理機能

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】抄紙プロセス(23)で製造される紙の品
    質について、紙幅方向に走査するセンサ(13)により
    当該品質を測定し、この測定した紙幅方向の測定値分布
    (以下「プロフィル測定値」という)が設定プロフィル
    と一致するように当該抄紙プロセスのスライスを操作す
    るプロフィル制御装置であって、 プロフィル測定値と設定プロフィルとの偏差プロフィル
    が、所定の値よりも大きな値を有するときは過渡モード
    とし、その余の場合は定常時モードと判定する手段と、 プロフィル測定値と設定プロフィルとの偏差プロフィル
    を各測定点毎に求め、これら測定点毎の偏差信号を対応
    するスライス毎に処理すると共に、過渡モードでは定常
    時モードに比較して制御周期を短くする偏差計算手段
    (18)と、 この偏差計算手段で求めたスライス毎の偏差プロフィル
    を入力し、過渡モードでは定常時モードに比較してオバ
    ーシュート気味でも収束の早いゲインを用いて制御演算
    する制御演算手段(20)と、 を具備し、この制御演算手段の出力に従って前記スライ
    スを操作することを特徴とするプロフィル制御装置。
JP29411788A 1988-11-21 1988-11-21 プロフィル制御装置 Expired - Lifetime JPH063000B2 (ja)

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JPH02139490A JPH02139490A (ja) 1990-05-29
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