温度制御 ～温度上昇速度のコントロール～

質問

いつも勉強させていただいてます。
私は機械屋ですので、電気の知識の深い方に実現可能かどうかのご相談です。

今回、ヒートシール設備を製作します。
元となる装置はあるのですが、これにはいろいろな問題があり、使う側（エンドユーザー）から、一つ要望が来ています。

温度が目標温度に到達するまでの時間を、被加熱材がある程度変化（厚み）しても、それに追従できないと言う相談です。

いままでの機械屋としての経験から、ある温度で安定するため温調は経験してまして、いくつか種類があり、その特徴は把握しています。
しかし、上がるまでの過程をコントロールしてくれと言われて混乱しています。可能なのでしょうか？
可能かどうかご意見ください。
また、それが可能な機器も教えていただけると助かります。
宜しくお願いいたします。
異常

回答No.5

noname#230359

<1>応答の問題は2つあると思います。
(1)被加熱材の熱量に対してヒータ容量が充分大きいのかと言う問題
です。
--これが不足していれば、ヒータで加熱しても温度上昇が緩やかに
なります。
--判りやすい例えで言えば、小型のコタツに大勢の足を入れても、
なかなか温まらないことと同じです。この点はどうでしょうか?

(2)調節計のP動作、I動作、D動作のそれぞれの設定値は適切になって
いるのでしょうか?
--ヒータ容量が充分大きくても、これらの設定値によっては、緩やかな
応答となります。
--現場での調整はどのように設定されたのでしょうか?
--温度調節計には装置の特性(現場)に合わせて、P動作、I動作、D動作
の調整(設定)作業が必要です。

<2>P動作、I動作、D動作の調整について
まだ、調整していないようであれば調節器メーカに相談するか、必要に
応じて、調整員を派遣してもらい最適値に調整してもらってください。
なお、被加熱材の形状・材質等が変更された場合は、これらの設定値を
改めて変更する必要があります。

<3>被加熱材の変更
材料や形状が頻繁に変更されるのであれば、複数の設定値を記憶し、
遠方から設定値を選択することも可能な機種もあります。
同様に調節器メーカに相談されると良いと思います。

<4>温度上昇のコントロールについて
[上がるまでの過程をコントロール]の意味が[予め設定した温度に一定
の時間で徐々に上昇させたい]と言うことでしたら、温度勾配の設定が
できる[プログラムコントローラ]がありますので、これを使用する必要
があると思います。
--[プログラムコントローラ]の選定については、調節器メーカに相談
されると良いと思います。

回答No.4

noname#230359

回答（１）さんに逆らうわけでは有りませんが
ＳＰ勾配機能で事足りると考えます
http://www.fa.omron.co.jp/product/selection/53/tc_selector/list/index3.html

電子温度調節器 用語の説明
http://www.fa.omron.co.jp/guide/cautions/2/thermo_guide_term/
// SPランプ
// SPランプ機能は、目標値の変更幅を変化率で制限します

ただ、必ずしも業界統一用語でもなく
目標値勾配、ＳＰ勾配等メーカによって用語は違います
http://www.yokogawa.co.jp/itc/Recom/PID/index.php?prid=pd28400
http://www.compoclub.com/products/list/controller/detail/SDC25.html
http://www.rkcinst.co.jp/seihin/single-j.htm

ただ、この機能は最短時間よりも短くすることは出来ません
つまり一番長いパターンに統一と言う使用方法になります
従来の方法では１時間かかるのと２時間かかるのと有った場合に
２時間かかる方に統一すると言う事です

例えば走行台車をインバータ駆動するとして
満車でも加速時間１０秒
空車でも加速時間１０秒
とするような使い方になります
（空なら負荷が軽いから早く加速出来るけれど、わざと遅くする）

>温度が目標温度に到達するまでの時間を、被加熱材がある程度変化（厚み）しても、それに追従できないと言う相談です。
この記述を読む限り
ワークが小さくても大きくなっても加熱時間は小さいワークと同じにしたいと読める

蛇足ながら高価なプログラム調節計を使っても早くはなりません
やはり遅いほうに合わせるしか方法は有りません
さもなくばヒータ容量を上げるかですが

お礼

SPランプ機能というものがあるんですね。
ありがとうございます。
ﾒｰｶｰと詳細を詰めていきます。
ありがとうございました。
以上

回答No.3

noname#230359

>微分積分をつかって、なんだかいろんなことしてるみたいです
>この方法だと、普通の冷蔵庫みたいに、冷やすだけ、
>または暖めるだけは早いですが（早くなるようにカスタマイズされているので）

PIDを使って制御しているのは勿論なのですが、プログラム調節計というのは普通の調節計とは違って温度上昇時間の指定も出来るんですよ。上昇勾配は調節計で設定できます。単純に設定温度に制御している訳ではないです。そもそも温度勾配を決めるとき設定点自体が一つではなくて動的にSPを変化させてますので。私の示しているURLを見ていただければ判るはずなんですけど・・・素人さんですか？

回答No.2

noname#230359

良くわかりませんが
一般的にうってる、温調器は、単純にある一定温度になるまでヒーターON・OFFスルだけだと思われがちですが

微分積分をつかって、なんだかいろんなことしてるみたいです
この方法だと、普通の冷蔵庫みたいに、冷やすだけ、
または暖めるだけは早いですが（早くなるようにカスタマイズされているので）

冷蔵庫の中に、発熱体なぞあると、暴走します（一向に冷えなかったりする）

で、良くやったのが

アナログ出力の出る、温調器をつかって、A/D変換器をシーケンサーにかまして、自前で、調節してました

この方式だと、煮るなり焼くなり好きにできます

お礼

回答ありがとうございます。
参考にさせていただきます。

回答No.1

noname#230359

設定値を徐々に変化させていけば十分可能です。
ラダーとかプログラムすることで実現できますが、制御機器メーカーでプログラム調節計というものが製品化されていますので、それを使用した方が手っ取り早いでしょう。baru2さんの要望の様に温度勾配を決めてそれに沿って制御させることも出来ますが、例えば25℃で1時間制御して、次に30℃で2時間といった段階制御も可能です。メーカーによってステップ数・プログラム数など制限される項目もあるので比較検討されては如何でしょうか？参考URLは横河電機のものですが、調節計メーカーであればどこでもラインアップされています。

参考URL：

http://www.yokogawa.co.jp/ns/cis/utup/up550/ns-up550-01-ja.htm

お礼

回答ありがとうございます。
こういうやり方があるんですね。
勉強します。
ありがとうございました。