JP3588895B2 - PID module error output method - Google Patents

Description

【０００７】
ここで、ＭＶは操作量、ｅは偏差、Ｋｐは比例ゲイン、Ｔｉは積分時間、ＴＤは微分時間、ＭＶ０は操作量の初期値である。
【０００８】
式（１）で表されるＰＩＤ演算式をディジタルコントローラで演算する場合、サンプリング周期τ毎の各データを用いることになる。現時点をｎτ（ｎは整数）とすれば、１つ前は（ｎ−１）τとなり、サフィクスｎ、（ｎ−１）で各時点を表すものとすれば、ＰＶｎは現時点の測定チェック（ＰＶ）、ＰＶ（ｎ−１）は前回サンプリング周期時点のＰＶとなる。また上記の記号を用いると、偏差は次のようになる。
【０００９】
【数２】
ｅｎ＝Ｓｎ−ＰＶｎ …（２）
（２）式をもとに（１）式をサンプリング周期を用いてディジタル的に計算する式に変換すると次のようになる。
【００１０】
【数３】

【００１１】
上記式（３）を位置型アルゴリズムと呼び、偏差がステップ状に変化した時の操作量の例を図２と図３に示す。
【００１２】
位置型アルゴリズムを用いた一般的な警報チェック機能としては、次のような種々な機能がある。すなわち、測定値チェック（ＰＶ）機能では、測定値に上限値と下限値を設定した場合はエラーを検出し、エラー情報はプリントアウト又はデータと保存するとともに、次回の出力値が上限値と下限値をオーバした場合はエラーをクリアする。
【００１３】
出力値チェック（ＭＶ）機能においては、出力値に上限値と下限値を設定し、出力値が設定値をオーバした場合はエラーを検出し、エラー情報はプリントアウト又はデータとして保存するとともに、次回の出力値が上限値と下限値をオーバしなかった場合はエラーをクリアする。
【００１４】
偏差チェック（ＤＸ）機能では、ＰＶ値とＳＶ値の差分値の限界値を設定しオーバした場合はエラーを検出し、エラー情報はプリントアウト又はデータとして保存するとともに、次回のＰＶ値とＳＶ値の差分値が限界をオーバしなかった場合はエラーをクリアする。
【００１５】
測定値変化率チェック機能においては、ＰＶ値と前回ＰＶ値との差分値を設定しオーバした場合はエラーを検出し、エラー情報はプリントアウト又はデータとして保存するとともに、次回のＰＶ値と前回ＰＶ値との差分値が限界をオーバした場合はエラーをクリアする。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
位置型ＰＩＤアルゴリズムを用いたディジタルコントローラは、図２と図３から明らかなように入力ｅが大きく変化すると、出力ＭＶも大きく値が変化する。特に微分項が大きくなり警報チェック機能の出力値チェック機能にかかる場合が多々ある。このようなシステムではエラーを検出するとエラー情報をプリントしたり、エラーデータを保存しているため１サンプリング間で微分項の値が大きく変化することによるエラーがあった場合、エラーが頻発する可能性がある。
【００１７】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的はエラー発生の頻発を緩和することが出来るとともに、エラーの復帰を即座に出力できるＰＩＤモジュールエラー出力方法を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、警報チェック機能を有した位置型ＰＩＤアルゴリズムを用い、所定の周期にてサンプリングされた入力値を導入してエラー発生の有無を検出するディジタル制御装置のエラー出力方法において、
前記警報チェック機能で読み込んだ入力値のエラーの有無を判断し、エラー発生時には内部で保持するエラーバッファにエラーをセットすると共に、このエラーバッファにエラー情報を予め定められた時間保持するためのカウントタイマが不動作の時にはエラー保持時間をソフトウェアにて設定し、かつ前記タイマ動作時には経過時間をカウントするエラー検出手段（Ｓ３，４，１２，１３）と、
このエラー検出手段におけるタイマの動作有無を判断し、タイマ動作中は内部保持のエラーバッファをクリアし、タイムアップ時には外部に出力するためのエラーエリアにエラーをセットして内部保持のエラーバッファをクリアするエラーバッファ処理手段（Ｓ１４，１５，１６）と、
前記エラー検出手段でエラー無しとの判断時には、内部保持機能でエラー情報保持時に内部保持のエラーバッファをクリアし、内部保持機能でエラー情報がなかった場合には外部出力エラーエリア及び内部で保持するエラーバッファをそれぞれクリアし、かつ待ち時間カウント用のタイマをクリアした後、前記位置型ＰＩＤアルゴリズムを用いて出力値をカウントする出力値カウント手段（Ｓ５，６，７及びＳ１６）と、
この出力値カウント手段のエラーチェックを実行し、エラー発生時には前記エラー検出手段に送出して内部保持エラーバッファにエラーをセットし、エラー無し時にチェック信号を出力する出力警報処理手段（Ｓ８，９）とを設け、エラー発生時でも所定時間外部に出力しないよう制御することを特徴としたものであります。
【００１９】
また、本発明は、位置型ＰＩＤアルゴリズムを用いたディジタル制御装置のエラー出力方法において、入力値を読み込み該入力値のチェック処理を行うステップと、前記チェック処理を行うステップにおいてエラーを検出しているか否かを決めるエラー検出ステップと、前記エラー検出ステップでエラーを検出していれば、エラーをホールドしタイマカウンタを始動するステップと、エラーをホールドするタイマカウンタがカウントアップしているか否かを検出するステップと、前記タイマカウンタがタイムアップしていれば、外部に出力するエラーエリアにエラーをセットし、外部にエラーを出力するとともに、内部で保持するエラーバッファをクリアするステップと、前記エラー検出ステップにおいてエラーを検出していなければ、内部で保持していたエラー情報の有無を検出するステップ、および内部で保持していたエラーが無ければ、入力値に位置型ＰＩＤアルゴリズムを用いて出力値を計算し、出力値チェック処理を行うステップ、によって構成したことを特徴とする。
【００２０】
さらに、本発明は、位置型ＰＩＤアルゴリズムを用いたディジタル制御装置のエラー出力方法において、入力値を読み込み該入力値のチェック処理を行うステップと、前記チェック処理を行うステップにおいてエラーを検出しているか否かを決めるエラー検出ステップと、前記タイマカウンタがタイムアップしていれば、外部に出力するエラーエリアにエラーをセットし、外部にエラーを出力するとともに、内部で保持するエラーバッファをクリアするステップと、前記エラー検出
ステップにおいてエラーを検出していなければ、内部で保持していたエラー情報の有無を検出するステップ、および内部で保持していたエラーが無ければ、入力値に位置型ＰＩＤアルゴリズムを用いて出力値を計算し、出力値チェック処理を行うステップと、前記出力値チェック処理を行うステップにより出力値チェックを行った後に、エラーを検出しているか否かを判断する判断ステップ、およびエラーを検出していなければ、内部で保持していたエラー情報の有無を検出するステップによって構成したことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１を参照しながら説明する。
【００２２】
位置型ＰＩＤアルゴリズムを用いたディジタルコントローラにおける警報チェック機能でエラーが発生した場合、エラーが頻発しないためのアルゴリズムを図１のフローチャート形式で記述する。このアルゴリズムを用いることによってエラーが瞬時発生した場合、エラーを検出しない。
【００２３】
図１に示すように、ステップＳ１で、プログラム内部で保持するエラーバッファをクリアし、かつ外部に出力するエラーエリアをクリアするとともに、エラーを内部で保持するための時間を設定し、待ち時間をカウントするタイマをクリアする。次にステップＳ２に進み、発信器から入力値を読み込む。さらにステップＳ３に進み、入力値警報チェック処理を行う。
【００２４】
ステップＳ４で警報チェック機能がエラーを検出しているかどうかを判断する。エラーを検出していなければ（ＮＯ：否）、ステップＳ５に進み、内部で保持していたエラー情報の有無を調べる。
【００２５】
エラーの情報が無ければ（ＹＥＳ：正）、ステップＳ６に進む。
【００２６】
ステップＳ６では、外部に出力するエラーエリアをクリアし、内部で保持するエラーバッファをクリアするとともに、待ち時間をカウントするタイマをクリアする。次にステップＳ７に進み、入力値に位置型ＰＩＤアルゴリズムを用いて出力値を計算する。次にステップＳ８に進み出力値警報チェックを行うとともに、ステップＳ９で警報チェックエラーを検出しているか否かを判断する。ステップＳ９で警報チェックがエラーを検出していなければ（否）、ステップＳ１０に進み内部で保持していた情報がないかどうかを判断する。内部で保持していた情報が有れば（Ｎ０：否）、ステップＳ１１に進み、一定時間経過後サンプリング時間に到達後移動して、ステップＳ２に戻る。
【００２７】
ステップＳ４で警報チェック機能がエラーを検出していれば（ＹＥＳ：正）、ステップＳ１２に進み、内部で保持するエラーバッファにエラーをセットし、ステップ１３に進む。ステップ１３では、エラーバッファにセットされたエラー情報を一定時間保持するためのタイマカウンタが動作していなかった場合には、ソフトウェアでタイマカウンタを動作させ、エラー情報をエラーバッファ内に保持するためのカウントを開始する。また、タイマカウンタが動作していた場合には、直ちにカウントを開始する。
【００２８】
ステップＳ１４では、エラー発生時間が予め設定された時間以上経過したか否かを判断し、設定時間を経過してタイマカウンタがタイムアップしていなければ（ＮＯ：否）、ステップ１６に進んでエラーバッファをクリアするとともに、タイマカウンタがカウントアップしておれば（ＹＥＳ：正）、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、外部に出力するエラーエリアにエラーをセットし、外部にエラーを知らせるとともに、ステップ１６に移って内部で保持するエラーバッファをクリアして、ステップＳ１１に進む。
【００２９】
ステップＳ５において内部で保持していたエラー情報が有れば（ＮＯ：否）、ステップＳ１６に進み、内部で保持するエラーバッファをクリアして、ステップＳ１１に進み、一定時間経過後サンプリング時間に到達後移動する。
【００３０】
ステップＳ９において警報チェックがエラーを検出しておれば（ＹＥＳ：正）、ステップＳ１２に進み、ステップＳ１２からＳ９までの動作を繰り返す。また、ステップＳ１０において内部で保持していた情報が無ければ（ＹＥＳ：正）、ステップＳ１６に進み内部で保持するエラーバッファをクリアして、以後ステップＳ１１に進む。
【００３１】
上述の実施の形態によれば、エラーが発生しても、内部のエラーバッファでホールドする時間をユーザが設定できるので、例えば１０秒以上経ってもエラー状態か継続した場合に、エラー処理を行いたいときに即座にエラー処理ができるので、エラー発生条件を正確に設定でき、エラー発生に伴う処理を、エラー発生時に確実に実行できる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、上述の如くであって、エラーが発生しても、即座に、エラーを外部に出力することなく、一定時間エラーをホールドしその後、エラーを外部に出力するので、エラー発生の頻発を緩和することができる。また、エラーが発生し、そのエラーを内部のエラーバッファでホールドするタイマをユーザが設定できるので、警報チェック機能をユーザが設定した定周期で行うことが出来る。さらに、内部でエラーをホールドしている状態でエラー復帰した場合、内部のエラーバッファをクリアし、外部へエラーを出力することなく、エラーをクリアするので、エラーの復帰は即座に出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるＰＩＤモジュールエラー出力方法のアルゴリズムを示すフローチャート。
【図２】位置型アルゴリズムを用いた装置の時間−入力特性図。
【図３】位置型ＰＩＤ制御における出力波形図。
【符号の説明】
なし[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a PID module error output method, and more particularly to a PID module error output method effective for use in a digital controller control alarm check using a PID algorithm of a digital instrumentation control system used in a plant operation system.
[0002]
[Prior art]
The basic operation of a digital controller is to convert an analog signal such as voltage or current sent from a transmitter into a numerical value with an A / D converter and perform control calculations based on this information to determine the valve opening. , And sends a signal to the operation terminal.
[0003]
Usually, since the operation end is often driven by an analog signal, the digital amount of the operation result is converted into an analog signal again by the D / A converter and output.
[0004]
Eventually, the operation of the digital controller is to read process variables such as temperature and flow rate, compare them with target values, and determine the valve opening so that they match.
[0005]
In this case, a PID (proportional + integral + differential) control method is generally used. The PID control formula is shown below.
[0006]
(Equation 1)

[0007]
Here, MV is an operation amount, e is a deviation, Kp is a proportional gain, Ti is an integration time, TD is a differentiation time, and MV0 is an initial value of the operation amount.
[0008]
When the digital controller calculates the PID calculation expression represented by Expression (1), each data is used for each sampling period τ. If the current time is nτ (n is an integer), the previous time is (n−1) τ, and if the suffix n and (n−1) represent each time, PVn is the current measurement check (PV ), PV (n-1) are PV at the time of the previous sampling cycle. Using the above symbols, the deviation is as follows.
[0009]
(Equation 2)
en = Sn-PVn (2)
When the equation (1) is converted into an equation that is digitally calculated using the sampling period based on the equation (2), the following is obtained.
[0010]
(Equation 3)

[0011]
The above equation (3) is called a position type algorithm, and examples of the operation amount when the deviation changes in a stepwise manner are shown in FIGS. 2 and 3.
[0012]
As a general alarm check function using the position type algorithm, there are the following various functions. That is, in the measurement value check (PV) function, when an upper limit value and a lower limit value are set for a measurement value, an error is detected, the error information is printed out or stored as data, and the next output value is changed to the upper limit value and the lower limit value. If the value is exceeded, clear the error.
[0013]
In the output value check (MV) function, an upper limit value and a lower limit value are set for the output value. If the output value exceeds the set value, an error is detected. If the output value does not exceed the upper and lower limits, clear the error.
[0014]
In the deviation check (DX) function, when a limit value of a difference value between a PV value and an SV value is set and exceeded, an error is detected, error information is printed out or saved as data, and the next PV value and SV value are stored. If the difference value does not exceed the limit, the error is cleared.
[0015]
In the measurement value change rate check function, when a difference value between the PV value and the previous PV value is set and exceeded, an error is detected, the error information is printed out or saved as data, and the next PV value and the previous PV value are stored. If the difference from the value exceeds the limit, clear the error.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
In the digital controller using the position-type PID algorithm, as is clear from FIGS. 2 and 3, when the input e changes greatly, the output MV also changes greatly. In particular, the differential term becomes large, and the output check function of the alarm check function is often applied. In such a system, if an error is detected, error information is printed, or if error occurs due to a large change in the value of the differential term between one sampling because the error data is stored, the error may occur frequently. There is.
[0017]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a PID module error output method capable of mitigating frequent occurrence of errors and outputting an error return immediately.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to an error output method of a digital control device which detects an occurrence of an error by introducing an input value sampled at a predetermined cycle using a position type PID algorithm having an alarm check function,
Determine whether there is an error in the input value read by the alarm check function, and when an error occurs, set an error in an internally held error buffer and count the error information in the error buffer for a predetermined time. Error detecting means (S3, 4, 12, 13) for setting an error holding time by software when the timer is inactive and counting the elapsed time when the timer is operating;
Judgment of the operation of the timer in this error detection means, clears the internally held error buffer during timer operation, and sets an error in the error area for output to the outside when the timer expires and clears the internally held error buffer Error buffer processing means (S14, 15, 16)
When the error detection means determines that there is no error, the internal holding function clears the internal holding error buffer when holding the error information, and if there is no error information with the internal holding function, holds the error in the external output error area and inside. Output value counting means (S5, 6, 7, and S16) for counting the output value using the position-type PID algorithm after clearing the error buffer and clearing the waiting time counting timer, respectively;
An output alarm processing means for performing an error check of the output value counting means, sending an error to the error detection means to set an error in the internal holding error buffer when an error occurs, and outputting a check signal when there is no error (S8, 9) And control to prevent output to the outside for a predetermined time even when an error occurs.
[0019]
Further, according to the present invention, in an error output method of a digital control device using a position type PID algorithm, a step of reading an input value and performing a check process of the input value, and detecting whether an error is detected in the step of performing the check process An error detection step for determining whether or not the error has been detected; if an error has been detected in the error detection step, a step of holding the error and starting a timer counter; and detecting whether or not the timer counter for holding the error has counted up. Setting an error in an error area to be output to the outside if the timer counter has timed out, outputting an error to the outside, and clearing an error buffer held therein; and If no errors were detected in the step, the Detecting the presence or absence of the held error information, and calculating the output value of the input value using a position-type PID algorithm if there is no error held therein, and performing an output value check process. It is characterized by comprising.
[0020]
Further, the present invention provides an error output method for a digital control device using a position-type PID algorithm, wherein an input value is read and a check process of the input value is performed, and an error is detected in the step of performing the check process. An error detection step of determining whether or not the error counter is set, and if the timer counter has timed out, setting an error in an error area to be output to the outside, outputting the error to the outside, and clearing an error buffer held internally. If no error is detected in the error detecting step, a step of detecting the presence / absence of error information held internally, and if there is no error held internally, a position-type PID algorithm is applied to the input value. Calculating an output value using the output value check process, After performing an output value check in the output value check processing step, a determination step of determining whether an error has been detected, and if no error has been detected, the presence / absence of internally held error information is determined. It is characterized by comprising a detecting step.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0022]
When an error occurs in the alarm check function of the digital controller using the position type PID algorithm, an algorithm for preventing the error from occurring frequently is described in a flowchart form in FIG. When an error occurs instantaneously by using this algorithm, the error is not detected.
[0023]
As shown in FIG. 1, in step S1, the error buffer held inside the program is cleared, the error area output to the outside is cleared, the time for holding the error inside is set, and the waiting time is set. Clear the timer to count. Next, the process proceeds to step S2, where the input value is read from the transmitter. The process further proceeds to step S3, where an input value alarm check process is performed.
[0024]
In step S4, it is determined whether the alarm check function has detected an error. If no error has been detected (NO: NO), the process proceeds to step S5, and the presence / absence of error information held internally is checked.
[0025]
If there is no error information (YES: correct), the process proceeds to step S6.
[0026]
In step S6, the error area output to the outside is cleared, the error buffer held internally is cleared, and the timer for counting the waiting time is cleared. Next, the process proceeds to step S7, where an output value is calculated using a position-type PID algorithm for the input value. Next, in step S8, an output value alarm check is performed, and in step S9, it is determined whether an alarm check error has been detected. If the alarm check does not detect an error in step S9 (No), the process proceeds to step S10, and it is determined whether there is any information held internally. If there is information held internally (N0: NO), the process proceeds to step S11, moves after reaching a sampling time after a lapse of a predetermined time, and returns to step S2.
[0027]
If the alarm check function has detected an error in step S4 (YES: correct), the process proceeds to step S12, where an error is set in an internally held error buffer, and the process proceeds to step S13 . In step 13, if the timer counter for holding the error information set in the error buffer for a certain period of time has not been operated, the timer counter is operated by software to hold the error information in the error buffer. Start counting. When the timer counter is operating, the counting is started immediately.
[0028]
In step S14, it is determined whether or not the error occurrence time has exceeded a preset time. If the timer has not expired after the set time has elapsed (NO: NO), the process proceeds to step S16, where the error occurs. If the buffer is cleared and the timer counter has counted up (YES: correct), the process proceeds to step S15. In step S15, an error is set in the error area to be output to the outside, the error is notified to the outside, and the process proceeds to step 16 to clear the internally held error buffer, and then proceeds to step S11.
[0029]
If there is error information held internally in step S5 (NO: NO), the flow advances to step S16 to clear the error buffer held internally, and the flow advances to step S11 to reach the sampling time after a predetermined time has elapsed. Move back.
[0030]
If the alarm check detects an error in step S9 (YES: correct), the process proceeds to step S12, and the operation from steps S12 to S9 is repeated. If there is no internally held information in step S10 (YES: correct), the flow proceeds to step S16 to clear the internally held error buffer, and thereafter proceeds to step S11.
[0031]
According to the above-described embodiment, even if an error occurs, the user can set the hold time in the internal error buffer. For example, if the error state continues for more than 10 seconds, the error processing is performed. Since error processing can be performed immediately when desired, an error occurrence condition can be accurately set, and processing accompanying an error can be reliably executed when an error occurs.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even if an error occurs, the error is held immediately for a certain period of time without immediately outputting the error to the outside, and then the error is output to the outside. Can be alleviated. Further, since an error occurs and a timer for holding the error in an internal error buffer can be set by the user, the alarm check function can be performed at a fixed period set by the user. Furthermore, when an error is recovered while the error is held internally, the error is cleared without clearing the internal error buffer and outputting the error to the outside, so that the error can be recovered immediately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing an algorithm of a PID module error output method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a time-input characteristic diagram of an apparatus using a position type algorithm.
FIG. 3 is an output waveform diagram in the position type PID control.
[Explanation of symbols]
None

Claims (1)

An error output method of a digital control device for detecting presence or absence of an error by introducing an input value sampled at a predetermined cycle using a position type PID algorithm having an alarm check function,
Determine whether there is an error in the input value read by the alarm check function, and when an error occurs, set an error in an error buffer held internally, and count the error information in the error buffer for a predetermined time. Error detection means (S3, 4, 12, 13) for setting an error holding time by software when the timer is inactive and counting the elapsed time when the timer is operating;
Determines whether the timer in the error detection means is operating, clears the internally held error buffer while the timer is running, and clears the internally held error buffer by setting an error in the error area for external output when the timer expires. Error buffer processing means (S14, 15, 16)
When the error detecting means determines that there is no error, the internal holding function clears the internally held error buffer when the error information is held, and when there is no error information with the internal holding function, holds the error in the external output error area and inside. Output value counting means (S5, 6, 7 and S16) for counting the output value using the position type PID algorithm after clearing the error buffer and clearing the waiting time counting timer, respectively;
An output alarm processing means for executing an error check of the output value counting means, sending an error to the error detection means to set an error in the internal holding error buffer when an error occurs, and outputting a check signal when there is no error (S8, S9) And
A PID module error output method , characterized in that the output is controlled so as not to be output to the outside for a predetermined time even when an error occurs .

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