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JP6909260B2 - Temperature control device with control output cut function of molding machine - Google Patents
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JP6909260B2 - Temperature control device with control output cut function of molding machine - Google Patents

Temperature control device with control output cut function of molding machine Download PDF

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Description

本発明は、例えば射出成形機、押出成形機等の成形機の温度を制御し、且つ、その制御出力をカット可能である装置(制御出力カット機能付き温度制御装置)等に関し、典型的な実施形態は、加熱部への制御出力をカット可能な制御出力カット機能に適合するI−PD制御に関する。 The present invention is typically carried out with respect to, for example, a device capable of controlling the temperature of a molding machine such as an injection molding machine or an extrusion molding machine and cutting the control output (temperature control device with a control output cutting function). The embodiment relates to I-PD control suitable for a control output cut function capable of cutting the control output to the heating unit.

(関連出願)
本発明に従うI−PD制御は、本出願と同日付けで出願された、本出願人(本発明者ら)の日本国特許出願(特願2019−113418)の改良である。言い換えれば、本発明は、この出願(先の出願)にかかる温度制御に、制御出力カット機能を付加したものである。以下に、この出願(先の出願)にかかる背景技術等を説明する。
(Related application)
The I-PD control according to the present invention is an improvement of the Japanese patent application (Japanese Patent Application No. 2019-11418) of the present applicants (the present inventors) filed on the same date as the present application. In other words, the present invention adds a control output cut function to the temperature control according to this application (previous application). The background technology and the like related to this application (previous application) will be described below.

従来、PID制御(Proportional-Integral-Differential Controller)は、広く知られ、また、その改良は、様々な分野で、多く思考されている。例えば特許文献1は、少なくとも積分演算を行う制御装置を開示し、その制御装置の制御対象は、例えば温度、圧力、流量等である。より具体的には、特許文献1の制御装置は、積分処理停止部を備え、その積分処理停止部は、目的値の変更を検出し、この目的値変更検出時点から所定期間だけ積分演算処理を停止させるとともに、目的値変更検出時点の積分値を保持させてこの保持積分値を出力することができる。 Conventionally, PID control (Proportional-Integral-Differential Controller) is widely known, and its improvement is widely considered in various fields. For example, Patent Document 1 discloses a control device that performs at least an integral calculation, and the control target of the control device is, for example, temperature, pressure, flow rate, or the like. More specifically, the control device of Patent Document 1 includes an integration processing stop unit, and the integration processing stop unit detects a change in the target value and performs integration calculation processing for a predetermined period from the time when the target value change is detected. While stopping, the integrated value at the time of detecting the change in the target value can be retained and the retained integral value can be output.

なお、特許文献1の制御装置は、典型的には、目標値から入力信号を減算した偏差(制御偏差)に基づく比例演算部、積分演算部及び微分演算部と、比例演算部、積分演算部及び微分演算部からの3つの演算出力を加算して出力信号を出力する加算部と、を更に備え、従って、PID制御に積分処理停止部を加えることによって、PID制御を改良している。加えて、特許文献1の制御装置は、加算部からの出力(PID出力)を上限値と下限値との間に制限して出力信号を出力する出力リミッタを更に備えることもできる。 The control device of Patent Document 1 typically includes a proportional calculation unit, an integral calculation unit, and a differential calculation unit based on a deviation (control deviation) obtained by subtracting an input signal from a target value, and a proportional calculation unit and an integral calculation unit. And an addition unit that adds three operation outputs from the differential calculation unit and outputs an output signal, and therefore, the PID control is improved by adding an integration processing stop unit to the PID control. In addition, the control device of Patent Document 1 may further include an output limiter that limits the output (PID output) from the addition unit between the upper limit value and the lower limit value and outputs an output signal.

偏差に基づく比例演算部、積分演算部及び微分演算部を備える基本的なPID制御とは異なる微分先行型PID制御(前記偏差の目標値を微分することをやめて、微分動作は入力信号だけに働くような構成)も、広く知られ、また、その改良は、例えば特許文献2に開示されている。 Differentiate-preceding PID control, which is different from the basic PID control having a proportional calculation unit, an integral calculation unit, and a differential calculation unit based on the deviation (stop differentiating the target value of the deviation, and the differential operation works only on the input signal. Such a configuration) is also widely known, and its improvement is disclosed in, for example, Patent Document 2.

より具体的には、特許文献2の制御装置は、目標値から入力信号を減算した偏差(制御偏差)に基づく比例演算部及び積分演算部と、入力信号に基づく入力微分演算部と、比例演算部、積分演算部及び入力微分演算部からの3つの演算出力に基づく出力(第1のPID出力)を出力する加算部と、を備える(微分先行型PID制御)。特許文献2の制御装置は、加算部からの出力(第1のPID出力)を上限値と下限値との間に制限して出力信号を出力する第1の出力リミッタと、目標値に基づく目標値微分演算部と、第1の出力リミッタ及び目標値微分演算部からの2つの演算出力に基づく出力(第2のPID出力)を出力する加算部と、この加算部からの出力(第2のPID出力)を上限値と下限値との間に制限して出力信号を出力する第2の出力リミッタと、を更に備えることができる。 More specifically, the control device of Patent Document 2 includes a proportional calculation unit and an integral calculation unit based on a deviation (control deviation) obtained by subtracting an input signal from a target value, an input differential calculation unit based on the input signal, and a proportional calculation. A unit, an integration unit, and an addition unit that outputs an output (first PID output) based on three operation outputs from the input differential calculation unit (differential leading PID control). The controller of Patent Document 2 has a first output limiter that limits the output from the adder (first PID output) between the upper limit value and the lower limit value and outputs an output signal, and a target based on the target value. An adder that outputs an output (second PID output) based on two arithmetic outputs from the value differential calculation unit, the first output limiter, and the target value differential calculation unit, and an output from this adder (second PID output). A second output limiter that limits the PID output) between the upper limit value and the lower limit value and outputs an output signal can be further provided.

例えば特許文献3の制御装置は、特許文献1の比例演算部、積分演算部、微分演算部、加算部及び出力リミッタに相当する「制御演算部及び出力リミッタ」を備えている。より具体的には、特許文献3の制御演算部は、目標値(制御目標値)と制御対象からの入力信号(制御入力信号)とから求めた偏差(制御偏差)をなくすように位置形の比例演算、微分演算及び積分演算を行い、それらの演算出力を加算してPID演算結果(PID出力)を得て出力リミッタに出力することができる。 For example, the control device of Patent Document 3 includes a proportional calculation unit, an integration calculation unit, a differential calculation unit, an addition unit, and a "control calculation unit and an output limiter" corresponding to the output limiter of Patent Document 1. More specifically, the control calculation unit of Patent Document 3 is positioned so as to eliminate the deviation (control deviation) obtained from the target value (control target value) and the input signal (control input signal) from the control target. Proportional calculation, differential calculation and integration calculation can be performed, and the calculation outputs can be added to obtain a PID calculation result (PID output) and output to the output limiter.

特許文献3の制御装置は、積分演算修正部及び積分演算修正判断部を更に備えることができる。積分演算修正部は、PID演算結果が上限値又は下限値に制限されたとき、制御演算部の積分演算値を修正してPID演算結果を上限値又は下限値に一致させるものである。積分演算修正判断部は、その入力信号(制御入力信号)の変化方向とPID演算結果が上限値又は下限値を越える方向とから入力信号の変化の正常又は異常を判定し、異常と判定したときに積分演算修正部による積分演算値の修正を禁止し、更に、PID演算結果が上限値と下限値の間に戻ったとき、又は当該時点の入力信号が積分演算値の修正禁止をした時点より1時点前の入力信号レベルに戻ったとき、その積分演算値修正禁止を解除するものである。 The control device of Patent Document 3 can further include an integral calculation correction unit and an integral calculation correction determination unit. When the PID calculation result is limited to the upper limit value or the lower limit value, the integration calculation correction unit corrects the integration calculation value of the control calculation unit to match the PID calculation result with the upper limit value or the lower limit value. When the integral calculation correction judgment unit determines whether the change of the input signal is normal or abnormal from the change direction of the input signal (control input signal) and the direction in which the PID calculation result exceeds the upper limit value or the lower limit value, and determines that the change is abnormal. From the time when the correction of the integral calculation value by the integration calculation correction unit is prohibited, and the PID calculation result returns between the upper limit value and the lower limit value, or when the input signal at that time prohibits the correction of the integration calculation value. When the input signal level returns to the level one time before, the prohibition of correction of the integral calculation value is released.

(先の出願にかかる課題)
本発明者らは、成形機の温度制御には、比例・微分先行型PID(I−PD)が適しており、更に、I−PD演算結果(PID出力)から出力リミッタの出力を減算した値(出力リミッタで制限した値)を積分演算部にフィードバックする自動整合制御系が適していると考え、添付図面の図2の温度制御装置での成形機の温度制御を試みた。しかしながら、添付図面の図3(A)に示す通り、成形機(加熱部)の検出温度(測定値:Process variable)PVは、設定温度(設定値:Setting point value)SVである例えば350℃に、到達する前に、飽和してしまう(オフセットの発生)。
(Issues related to the previous application)
The present inventors are suitable for proportional / differential leading PID (I-PD) for temperature control of the molding machine, and further, a value obtained by subtracting the output of the output limiter from the I-PD calculation result (PID output). Considering that an automatic matching control system that feeds back (value limited by the output limiter) to the integration calculation unit is suitable, we tried to control the temperature of the molding machine with the temperature control device shown in FIG. 2 of the attached drawing. However, as shown in FIG. 3 (A) of the attached drawing, the detected temperature (measured value: Process variable) PV of the molding machine (heating part) is set to, for example, 350 ° C., which is the set temperature (setting point value) SV. , Saturates before reaching (occurrence of offset).

図3(A)の操作量(Manipulated variable)は、図2の出力リミッタからの出力信号(PID出力)であるMVPIDlimである一方、図3(B)の操作量は、図2の微分演算部からの出力(D出力)である微分操作量MV(−K[d(PV−PVn−1)/dt])を示す。本発明者らは、図2の出力リミッタの入力である操作量MVPIDが出力リミッタによって制限される飽和状態である時に、図3(B)の上昇側(100[%]を超える)の微分操作量MVが図3(A)の操作量MVPIDlimに反映されないことを認識した。 The manipulated variable of FIG. 3 (A) is the MV PIDlim which is the output signal (PID output) from the output limiter of FIG. 2, while the manipulated variable of FIG. 3 (B) is the differential operation of FIG. the output from section showing a differential operation amount is (D output) MV D (-K D [d (PV n -PV n-1) / dt]). The present inventors differentiate the ascending side (exceeding 100 [%]) of FIG. 3 (B) when the manipulated variable MV PID, which is the input of the output limiter of FIG. 2, is in a saturated state limited by the output limiter. It was recognized that the manipulated variable MV D is not reflected in the manipulated variable MV UIDlim of FIG. 3 (A).

特許第3144604号公報(段落[0001],請求項1,図1,段落[0014],図9参照)Japanese Patent No. 3144604 (see paragraph [0001], claim 1, FIG. 1, paragraph [0014], FIG. 9). 特許第3047654号公報(図1参照)Japanese Patent No. 30476654 (see FIG. 1) 特許第2950050号公報(段落[0028],[0029],図1参照)Japanese Patent No. 295050 (see paragraphs [0028] and [0029], FIG. 1).

成形機の加熱筒(広義には、加熱部)の温度制御においては、一般に、樹脂材料の取替えに起因したPID定数が制御対象と合致しない場合や室温などの外乱の影響がある場合に、温度制御が不安定になることがある。そのような場合は検出温度が設定温度(目標温度)より高温になってしまい、樹脂材料の劣化が発生するのみならず、樹脂材料がその分解による有害ガスが発生することがある。そのため、成形機の温度制御には、過昇温状態時に、制御出力カット(出力を0%にする)機能を設けることができる。本発明者らは、例えば先の出願にかかる温度制御(広義には、自動整合制御系)への制御出力カット機能の付加を試みた。しかしながら、例えば、先の出願にかかる温度制御に、制御出力カット機能を付加する時に、制御出力カット後に積分演算を継続すると、通常制御領域で過積分又は操作量(図示せず)が発生するため、本発明者らは、添付図面の図4に示す通り、通常制御復帰後に温度が上昇してしまうことを認識した。 In the temperature control of the heating cylinder (in a broad sense, the heating part) of the molding machine, the temperature is generally when the PID constant caused by the replacement of the resin material does not match the control target or when there is an influence of disturbance such as room temperature. Control may become unstable. In such a case, the detection temperature becomes higher than the set temperature (target temperature), which not only causes deterioration of the resin material, but also causes the resin material to generate harmful gas due to its decomposition. Therefore, the temperature control of the molding machine can be provided with a control output cut (output is set to 0%) function in the overheated state. The present inventors have attempted to add a control output cut function to, for example, the temperature control (in a broad sense, an automatic matching control system) according to the previous application. However, for example, when the control output cut function is added to the temperature control according to the earlier application, if the integration calculation is continued after the control output cut, an overintegral or an operation amount (not shown) usually occurs in the control region. The present inventors have recognized that the temperature rises after returning to normal control, as shown in FIG. 4 of the attached drawing.

すなわち、図4に示す通り、成形機(加熱部)の検出温度(測定値:Process variable)PVは、設定温度(設定値:Setting point value)SVよりも高くなったり、設定温度SVよりも低くなったり、制御出力カットのOn/Offを繰り返してしまう。本発明者らは、その結果として、検出温度PVが設定温度SV付近で安定しないことを認識した。 That is, as shown in FIG. 4, the detected temperature (measured value: Process variable) PV of the molding machine (heating part) is higher than the set temperature (setting point value) SV or lower than the set temperature SV. Or, the control output cut On / Off is repeated. As a result, the present inventors have recognized that the detected temperature PV is not stable near the set temperature SV.

本発明の1つの目的は、制御出力カット機能が温度制御に付加される状況であっても、検出温度PVが設定温度SV付近で安定可能である成形機の温度制御装置を提供することである。本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び最良の実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。 One object of the present invention is to provide a temperature control device for a molding machine in which the detection temperature PV can be stabilized near the set temperature SV even in a situation where the control output cut function is added to the temperature control. .. Other objects of the invention will become apparent to those skilled in the art by reference to the embodiments and best embodiments illustrated below, as well as the accompanying drawings.

以下に、本発明の概要を容易に理解するために、本発明に従う態様を例示する。 Hereinafter, in order to easily understand the outline of the present invention, embodiments according to the present invention will be illustrated.

本発明に従う態様において、成形機の温度制御装置は、先の出願にかかる構成と同様の自動整合制御系を備え、先の出願に開示されていない構成として制御出力カット機能を更に備える。 In the embodiment according to the present invention, the temperature control device of the molding machine includes an automatic matching control system similar to the configuration according to the previous application, and further includes a control output cut function as a configuration not disclosed in the previous application.

自動整合制御系は、先の出願にかかる構成と同様に、例えば、積分演算部と、比例演算部と、微分演算部と、第1の加算部と、第2の加算部と、第1の出力リミッタと、第2の出力リミッタと、フィードバックする経路とで構成される。制御出力カット機能は、偏差e(=設定温度SV−検出温度PV)に基づく所定条件が成立する時に、第2の出力リミッタからの出力をカットする制御出力カット部と、所定条件が成立する時だけに有効化される第3の加算部とで構成される。成形機の温度制御装置は、制御出力カット機能(第3の加算部を含む)を備えることで、過昇温状態を防ぐことができる。特に、成形機の温度制御装置は、制御出力カットが有効化される時に、温度制御が不安定になる場合がある。成形機の温度制御装置は、制御出力カット機能が有効化される場合であっても、温度制御が不安定になることを防止することができる。具体的には、所定条件の成立によって制御出力カット機能が有効化される時に、以下の動作が実行される。 The automatic matching control system has, for example, an integral calculation unit, a proportional calculation unit, a differential calculation unit, a first addition unit, a second addition unit, and a first unit, as in the configuration according to the previous application. It is composed of an output limiter, a second output limiter, and a feedback path. The control output cut function has a control output cut unit that cuts the output from the second output limiter when a predetermined condition based on the deviation e (= set temperature SV-detection temperature PV) is satisfied, and when the predetermined condition is satisfied. It consists of a third adder that is only valid. The temperature control device of the molding machine can prevent an overheated state by providing a control output cut function (including a third addition unit). In particular, the temperature control device of the molding machine may become unstable in temperature control when the control output cut is enabled. The temperature control device of the molding machine can prevent the temperature control from becoming unstable even when the control output cut function is enabled. Specifically, when the control output cut function is enabled by satisfying a predetermined condition, the following operations are executed.

第2の出力リミッタからの出力は、操作量MVPIDlimとして制御対象に出力され、所定条件が成立する時に、操作量MVPIDlimは、制御出力カット部によって0[%]に設定される。所定条件が成立する時に、制御出力カット部によって有効化された第3の加算部は、比例演算部からの出力と微分演算部からの出力との合計に相当する積分値を積分演算部からの出力にセットする。したがって、通常制御復帰後に、積分演算部の出力(操作量MV)は、第3の加算部からの出力に応じて、PID演算部の出力(操作量MVPIDlim=操作量MVPID)=0[%]の状態から積分動作が連続的に動作することになる。これにより、通常制御復帰(制御出力カットがOnからOffに変更)後に温度が上昇してしまうことが防止されて、検出温度PVは、設定温度SV付近で安定する。 The output from the second output limiter is output to the control target as the manipulated variable MV PIDlim, and when a predetermined condition is satisfied, the manipulated variable MV PIDlim is set to 0 [%] by the control output cut unit. When the predetermined condition is satisfied, the third addition unit activated by the control output cut unit outputs an integral value corresponding to the sum of the output from the proportional calculation unit and the output from the differential calculation unit from the integration calculation unit. Set to output. Therefore, after returning to normal control, the output of the integration calculation unit (operation amount MV I ) is the output of the PID calculation unit (operation amount MV PIDlim = operation amount MV PID ) = 0 according to the output from the third addition unit. The integration operation is continuously operated from the state of [%]. This prevents the temperature from rising after returning to normal control (control output cut is changed from On to Off), and the detection temperature PV stabilizes near the set temperature SV.

自動整合制御系は、先の出願にかかる構成と同様に、第1の出力リミッタと第2の出力リミッタと、を備える。第1の出力リミッタは、第2の出力リミッタの外側に組み込む。第2の出力リミッタは、例えば0[%]〜例えば100%[%]の範囲で、その出力をリミッタする(加熱部のOn/Off操作の物理的限界)。第1の出力リミッタの出力範囲(好ましくは例えば−1[%]、より好ましくは例えば−10[%](例えば0[%]未満であればよい)〜好ましくは例えば101[%]、より好ましくは例えば110%[%](例えば100[%]を超えればよい)の範囲)は、第2の出力リミッタの出力範囲(例えば0[%]〜例えば100%[%]の範囲)よりも大きい。 The automatic matching control system includes a first output limiter and a second output limiter, as in the configuration according to the previous application. The first output limiter is incorporated outside the second output limiter. The second output limiter limits the output in the range of, for example, 0 [%] to, for example, 100% [%] (physical limit of On / Off operation of the heating unit). The output range of the first output limiter (preferably, for example, -1 [%], more preferably, for example, -10 [%] (for example, less than 0 [%]) to preferably, for example, 101 [%], more preferably. For example, the range of 110% [%] (for example, the range of 100 [%] may be exceeded) is larger than the output range of the second output limiter (for example, the range of 0 [%] to 100% [%]). ..

第1の出力リミッタには、先の出願にかかる構成と同様に、I−PD演算結果(比例操作量、積分操作量及び微分操作量の操作量MVPID)ではなく、I−P演算結果(比例操作量及び積分操作量の操作量MVPI)が入力される。ここで、第1の出力リミッタで操作量MVPIが制限される時に、その制限された値を積分器から取り除いて、積分操作量が生成されている。第1の出力リミッタからの出力(操作量MVPI)に微分操作量MVが加味されて、I−PD演算結果(比例操作量、積分操作量及び微分操作量の操作量MVPID)が得られる。この操作量MVPIDが第2の出力リミッタに入力される。 The first output limiter is not the I-PD calculation result (proportional manipulated variable, integral manipulated variable and differential manipulated variable MV PID), but the IP calculation result (IP PID), as in the configuration of the previous application. The manipulated variable MV PI) of the proportional manipulated variable and the integrated manipulated variable is input. Here, when the manipulated variable MV PI is limited by the first output limiter, the limited value is removed from the integrator to generate the integrated manipulated variable. The differential manipulated variable MV D is added to the output from the first output limiter (manipulated amount MV PI ) to obtain the I-PD calculation result (proportional manipulated variable, integral manipulated variable, and manipulated variable MV PID of the differential manipulated variable). Be done. This manipulated variable MV UID is input to the second output limiter.

このような第1の出力リミッタを設けたことで、先の出願にかかる効果と同様に、第2の出力リミッタでI−PD演算結果(PID出力)に制限が掛かることが軽減されて、制御対象(典型的には、加熱部)の検出温度PVが設定温度SVで安定し易くなる(オフセットの解消)。 By providing such a first output limiter, it is possible to reduce the limitation on the I-PD calculation result (PID output) by the second output limiter, as in the effect of the previous application, and control the control. The detection temperature PV of the target (typically, the heating part) tends to be stable at the set temperature SV (elimination of the offset).

当業者は、例示した本発明に従う態様が、本発明の精神を逸脱することなく、さらに変更され得ることを容易に理解できるであろう。 Those skilled in the art will readily appreciate that the embodiments according to the present invention exemplified may be further modified without departing from the spirit of the present invention.

図1は、本発明に従う温度制御装置が適用される成形機の概略構成例を示す。FIG. 1 shows a schematic configuration example of a molding machine to which a temperature control device according to the present invention is applied. 図2は、従来の温度制御装置の構成例を示す。FIG. 2 shows a configuration example of a conventional temperature control device. 図3(A)は、図2の温度制御装置でのI−PD演算結果(比例操作量、積分操作量及び微分操作量の操作量MVPIDlim)及び検出温度PVを示し、図3(B)は、図2の温度制御装置での微分操作量MVを示す。FIG. 3 (A) shows the I-PD calculation result (proportional manipulated variable, integral manipulated variable, and differential manipulated variable MV PIDlim) and the detected temperature PV in the temperature control device of FIG. 2, and FIG. 3 (B) shows. Shows the differential manipulated variable MV D in the temperature control device of FIG. 比較例(先の出願に制御出力カット機能を付加した場合)での検出温度PVの時間変化を示す。The time change of the detection temperature PV in the comparative example (when the control output cut function is added to the previous application) is shown. 図5は、本発明に従う温度制御装置の構成例を示す。FIG. 5 shows a configuration example of a temperature control device according to the present invention. 図6は、図5の温度制御装置のPID演算部に等価である構成例を示す。FIG. 6 shows a configuration example equivalent to the PID calculation unit of the temperature control device of FIG. 図7は、先の出願(制御出力カット機能なし)の温度制御装置でのI−PD演算結果(比例操作量、積分操作量及び微分操作量の操作量MVPIDlim)及び検出温度PVを示す。 FIG. 7 shows the I-PD calculation result (proportional manipulated variable, integral manipulated variable, and differential manipulated variable MV PIDlim) and the detected temperature PV in the temperature control device of the previous application (without the control output cut function). 図5の温度制御装置での検出温度PVの時間変化を示す。The time change of the detected temperature PV by the temperature control device of FIG. 5 is shown.

以下に説明する最良の実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。 The best embodiments described below have been used to facilitate understanding of the present invention. Therefore, one of ordinary skill in the art should note that the present invention is not unreasonably limited by the embodiments described below.

図1は、本発明に従う温度制御装置が適用される成形機の概略構成例を示す。図1は、成形機として、例えば射出成形機Mが図示され、射出成形機Mは、射出装置Miと型締装置Mcとを備える。図1の例において、射出装置Miは、樹脂材料を加熱するための加熱部を備え、加熱部は、典型的には、加熱筒である。図1の加熱筒は、例えば、前部3aと、中間部3bと、後部3cと、を有し、加熱筒の前端には、射出ノズル21が設けられるとともに、加熱筒の後端には、樹脂材料を供給するためのホッパ22(広義には、材料供給部)が設けられる。型締装置Mcの構成は、当業者によく知られているので、その説明は、省略するが、典型的には、図示されない可動型と固定型とからなる金型(mold)を備え、この金型には冷却用のウォータージャケット(図示せず)が設けられている。 FIG. 1 shows a schematic configuration example of a molding machine to which a temperature control device according to the present invention is applied. FIG. 1 shows, for example, an injection molding machine M as a molding machine, and the injection molding machine M includes an injection device Mi and a mold clamping device Mc. In the example of FIG. 1, the injection device Mi includes a heating unit for heating the resin material, and the heating unit is typically a heating cylinder. The heating cylinder of FIG. 1 has, for example, a front portion 3a, an intermediate portion 3b, and a rear portion 3c. An injection nozzle 21 is provided at the front end of the heating cylinder, and an injection nozzle 21 is provided at the rear end of the heating cylinder. A hopper 22 (in a broad sense, a material supply unit) for supplying a resin material is provided. The configuration of the mold clamping device Mc is well known to those skilled in the art and its description is omitted, but typically includes a mold consisting of a movable mold and a fixed mold (not shown). The mold is provided with a cooling water jacket (not shown).

図1の例において、加熱筒の内部にはスクリュ2が挿入され、このスクリュ2の後端には、材料供給部の後方へ延出することにより、スクリュ2を回転駆動及び進退駆動するスクリュ駆動部23が接続される。なお、スクリュ駆動部23の構成は、当業者によく知られているので、その説明は、省略する。 In the example of FIG. 1, a screw 2 is inserted inside the heating cylinder, and a screw drive that drives the screw 2 to rotate and advance / retreat by extending to the rear of the material supply unit at the rear end of the screw 2. The unit 23 is connected. Since the configuration of the screw drive unit 23 is well known to those skilled in the art, the description thereof will be omitted.

加熱筒の外部には、加熱部を構成する例えば3つのバンドヒータ4a,4b,4c(広義には、ヒータ、更に広義には、加熱体)が装着されている。射出成形機M(具体的には、加熱部、典型的には、樹脂材料の加熱筒)は、本発明に従う温度制御装置31の制御対象1であり、例えば3つの温度センサ6a,6b,6cが、加熱筒(前部3a、中間部3b及び後部3c)に、設けられている。なお、ホッパ22から加熱筒の内部に供給された固形状のペレット(樹脂材料)は、スクリュ2の回転による剪断及び加熱筒による加熱により可塑化混練され、型締装置Mcの金型に射出充填するための溶融樹脂が生成される。 For example, three band heaters 4a, 4b, and 4c (heaters in a broad sense, and heaters in a broader sense) that form a heating unit are mounted on the outside of the heating cylinder. The injection molding machine M (specifically, a heating unit, typically a heating cylinder made of a resin material) is a controlled object 1 of the temperature control device 31 according to the present invention, and is, for example, three temperature sensors 6a, 6b, 6c. Is provided in the heating cylinders (front portion 3a, intermediate portion 3b, and rear portion 3c). The solid pellets (resin material) supplied from the hopper 22 to the inside of the heating cylinder are plastically kneaded by shearing by rotation of the screw 2 and heating by the heating cylinder, and injection-filled into the mold of the mold clamping device Mc. A molten resin is produced.

図1の温度制御装置31は、図5又は図6のPID演算部7(具体的には、加熱部のI−PD制御を実行するコントローラ)を備えることができる。なお、温度制御装置31は、典型的には、成形機制御装置10の一部を構成し、成形機制御装置10は、加熱の制御対象1だけでなく、スクリュ駆動部23、型締装置Mc等、射出成形機M全体を制御することができ、その制御に必要な構成(図示せず)を温度制御装置31と一緒に備えることができる。温度制御装置31又は成形機制御装置10の構成(又は温度制御装置31を含む成形機制御装置10を有する射出成形機M全体の制御装置の構成)は、当業者によく知られているので、その説明は、省略する。更に、温度制御装置31は、加熱部のI−PD制御を実行するためのプログラムを格納する内部メモリ(図示せず)、I−PD制御の設定値(設定温度SV、比例帯[℃]、積分時間[秒]及び微分時間[秒]等)を入力し、且つ及びI−PD制御の測定値(検出温度PV)をモニタするためのディスプレイ(図示せず)を更に有することができる。 The temperature control device 31 of FIG. 1 may include a PID calculation unit 7 (specifically, a controller that executes I-PD control of the heating unit) of FIG. 5 or FIG. The temperature control device 31 typically constitutes a part of the molding machine control device 10, and the molding machine control device 10 includes not only the heating control target 1, but also the screw drive unit 23 and the mold clamping device Mc. Etc., the entire injection molding machine M can be controlled, and a configuration (not shown) necessary for the control can be provided together with the temperature control device 31. Since the configuration of the temperature control device 31 or the molding machine control device 10 (or the configuration of the control device for the entire injection molding machine M having the molding machine control device 10 including the temperature control device 31) is well known to those skilled in the art, The description thereof will be omitted. Further, the temperature control device 31 has an internal memory (not shown) for storing a program for executing the I-PD control of the heating unit, a set value of the I-PD control (set temperature SV, proportional band [° C.], It is possible to further have a display (not shown) for inputting the integration time [seconds], the differentiation time [seconds], etc.) and for monitoring the measured value (detection temperature PV) of the I-PD control.

また、射出成形機Mの構成は、図1の例に限定されず、例えば、射出成形機Mは、加熱筒の冷却部を更に備えることができる。言い換えれば、加熱筒は、少なくとも加熱部を備え、好ましくは、樹脂材料を加熱可能又は冷却可能である加熱冷却部である。図示されない冷却部(例えば、図示されないエア供給部からの送風による空冷を行う冷却部)の構成は、当業者によく知られているので、その説明は、省略する。 Further, the configuration of the injection molding machine M is not limited to the example of FIG. 1, and for example, the injection molding machine M can further include a cooling unit of a heating cylinder. In other words, the heating cylinder is a heating / cooling unit that includes at least a heating unit and is preferably capable of heating or cooling the resin material. The configuration of a cooling unit (for example, a cooling unit that performs air cooling by blowing air from an air supply unit (not shown)) is well known to those skilled in the art, and thus the description thereof will be omitted.

更に、射出成形機Mの構成は、図1の例に限定されず、例えば、射出成形機Mの加熱部を構成する例えば3つのバンドヒータ4a,4b,4cは、例えば4つのバンドヒータで構成されてもよく、加えて、射出成形機Mは、加熱部として、射出ノズル21部に設けられるバンドヒータ(図示せず)及び/又は加熱筒の最後部に設けられるバンドヒータ(図示せず)を更に有することができる。冷却部は、このような加熱部に対応して、冷却範囲を拡大することができるとともに、射出成形機Mは、樹脂材料の落下口の冷却部(例えば、落下口の冷却用に設けたウォータジャケット)を更に有することができる。 Further, the configuration of the injection molding machine M is not limited to the example of FIG. 1, and for example, the three band heaters 4a, 4b, and 4c constituting the heating portion of the injection molding machine M are composed of, for example, four band heaters. In addition, the injection molding machine M has a band heater (not shown) provided at the injection nozzle 21 and / or a band heater (not shown) provided at the rearmost part of the heating cylinder as a heating unit. Can further have. The cooling unit can expand the cooling range in response to such a heating unit, and the injection molding machine M has a cooling unit at the drop port of the resin material (for example, a water provided for cooling the drop port). You can also have a jacket).

成形機の1例として、図1に射出成形機Mを示したが、加熱部を有する例えば押出成形機等のその他の成形機(プラスチック製品を製造するための装置)に、温度制御装置31が適用されてもよい。型締装置Mcを備えず、射出ノズル21内部にダイ(die)が設けられた押出成形機の構成は、当業者によく知られているので、その説明は、省略する。 As an example of the molding machine, the injection molding machine M is shown in FIG. 1, but the temperature control device 31 is used in other molding machines (devices for manufacturing plastic products) such as an extrusion molding machine having a heating unit. May be applied. The configuration of an extrusion molding machine which is not provided with the mold clamping device Mc and is provided with a die inside the injection nozzle 21 is well known to those skilled in the art, and thus the description thereof will be omitted.

図5は、本発明に従う温度制御装置31(PID演算部7)の構成例を示し、図6は、図5の温度制御装置31のPID演算部7に等価である構成例を示す。図5に示されるように、本発明に従う温度制御装置31(及び先の出願(制御出力カット機能なし)の温度制御装置(図示せず))のPID演算部7は、積分演算部41、比例演算部42、微分演算部43、第1の加算部44、第1の出力リミッタ45、経路46、第2の加算部47及び第2の出力リミッタ48を備える。 FIG. 5 shows a configuration example of the temperature control device 31 (PID calculation unit 7) according to the present invention, and FIG. 6 shows a configuration example equivalent to the PID calculation unit 7 of the temperature control device 31 of FIG. As shown in FIG. 5, the PID calculation unit 7 of the temperature control device 31 (and the temperature control device (not shown) of the earlier application (without the control output cut function)) according to the present invention is proportional to the integration calculation unit 41. A calculation unit 42, a differential calculation unit 43, a first addition unit 44, a first output limiter 45, a path 46, a second addition unit 47, and a second output limiter 48 are provided.

本発明に従う温度制御装置31は、制御出力カット機能として、制御出力カット部51を更に備える。所定条件の成立によって制御出力カット部51が有効化される時に、有効化された制御出力カット部51は、PID演算部7からの制御出力(第2の出力リミッタ48からの出力(操作量MVPIDlim)をカットすることができる。通常時又は正常時に、制御出力カットは、Off又は停止されて、PID演算部7は、操作量MVPIDlimを出力することができる。言い換えれば、通常時又は正常時に、本発明に従う温度制御装置31の動作は、先の出願(制御出力カット機能なし)の温度制御装置の動作と同じである。 The temperature control device 31 according to the present invention further includes a control output cut unit 51 as a control output cut function. When the control output cut unit 51 is activated by the satisfaction of the predetermined condition, the activated control output cut unit 51 is subjected to the control output from the PID calculation unit 7 (output from the second output limiter 48 (operation amount MV). PIDlim ) can be cut. During normal time or normal time, the control output cut is turned off or stopped, and the PID calculation unit 7 can output the operation amount MV PIDlim . In other words, during normal time or normal time. Occasionally, the operation of the temperature control device 31 according to the present invention is the same as the operation of the temperature control device of the earlier application (without the control output cut function).

例えば偏差e(制御偏差)に基づき、所定条件が成立する時に、制御出力カットは、On又は実行されて、PID演算部7は、操作量MVPIDlimを出力しない、或いは、ゼロであるMVPIDlimを出力することができる。すなわち、所定条件が成立する時に、0[%]の時間でヒータが常にOffされる(電流が流れない)。 For example, based on the deviation e (control deviation), when a predetermined condition is satisfied, the control output cut is On or executed, and the PID calculation unit 7 does not output the manipulated variable MV PIDlim or outputs the MV PIDlim which is zero. Can be output. That is, when the predetermined condition is satisfied, the heater is always turned off (current does not flow) for a time of 0 [%].

上述の通り、本発明者らは、例えば先の出願にかかる温度制御(広義には、自動整合制御系)への制御出力カット機能の付加を試みたが、図4に示す通り、通常制御復帰(制御出力カットがOnからOffに変更)後に温度が上昇してしまうことを認識した。そこで、検出温度PVが設定温度SV付近で安定するように、図5に図示される本発明に従う温度制御装置31(PID演算部7)は、積分演算部41が制御出力カット部51からの指示又は調整を受け入れる。その結果、通常制御復帰後に、図5の積分演算部41の出力(操作量MV)は、第3の加算部52からの出力に応じて、PID演算部7の出力(操作量MVPIDlim=操作量MVPID)=0%の状態から積分動作が連続的に動作することになる。 As described above, the present inventors have attempted to add a control output cut function to, for example, the temperature control (in a broad sense, an automatic matching control system) according to the previous application, but as shown in FIG. 4, normal control return. It was recognized that the temperature would rise after (the control output cut was changed from On to Off). Therefore, in the temperature control device 31 (PID calculation unit 7) according to the present invention shown in FIG. 5, the integration calculation unit 41 gives an instruction from the control output cut unit 51 so that the detection temperature PV stabilizes near the set temperature SV. Or accept adjustments. As a result, after returning to normal control, the output of the integration calculation unit 41 (manipulation amount MV I ) in FIG. 5 is the output of the PID calculation unit 7 (manipulation amount MV PIDlim =) in response to the output from the third addition unit 52. The integration operation is continuously operated from the state of the manipulated variable MV PID) = 0%.

本発明に従う温度制御装置31(PID演算部7)の動作を容易に理解するために、最初に、制御出力カット機能を無視して、以下に、温度制御装置31(PID演算部7)の基本機能を説明する。 In order to easily understand the operation of the temperature control device 31 (PID calculation unit 7) according to the present invention, first, the control output cut function is ignored, and the basics of the temperature control device 31 (PID calculation unit 7) are described below. The function will be explained.

積分演算部41は、設定温度SV[℃]から検出温度PV[℃]を減算した値である偏差eに基づく積分操作量を演算することができる。比例演算部42は、検出温度PVに基づく比例操作量を演算することができる。第1の加算部44は、積分演算部41からの出力と比例演算部42からの出力の反転とを加算することができる。第1の出力リミッタ45は、第1の加算部44からの出力(比例操作量及び積分操作量の操作量MVPI)を第1の上限値と第1の下限値との間に制限することができる。経路46は、第1の加算部44からの出力(操作量MVPI)から第1の出力リミッタ45からの出力(操作量MVPIlim)を減算した値を積分演算部41にフィードバックすることができる。 The integration calculation unit 41 can calculate an integration operation amount based on the deviation e, which is a value obtained by subtracting the detection temperature PV [° C.] from the set temperature SV [° C.]. The proportional calculation unit 42 can calculate the proportional operation amount based on the detection temperature PV. The first addition unit 44 can add the output from the integration calculation unit 41 and the inversion of the output from the proportional calculation unit 42. The first output limiter 45 limits the output from the first addition unit 44 (the manipulated variable MV PI of the proportional manipulated variable and the integrated manipulated variable) between the first upper limit value and the first lower limit value. Can be done. Path 46 may be fed back a value obtained by subtracting the output (manipulated variable MV PIlim) from the output (manipulated variable MV PI) from the first output limiter 45 from the first adder 44 to the integral operation unit 41 ..

微分演算部43は、検出温度PVに基づく微分操作量を演算することができる。第2の加算部47は、第1の加算部44からの出力と微分演算部43からの出力の反転とを加算することができる。第2の出力リミッタ48は、第2の加算部47からの出力(比例操作量、積分操作量及び微分操作量の操作量MVPID)を第2の上限値(<第1の上限値)と第2の下限値(>第1の下限値)との間に制限することができる。第2の出力リミッタ48からの出力(比例操作量、積分操作量及び微分操作量の操作量MVPIDlim)は、操作量として制御対象1に出力される。 The differential calculation unit 43 can calculate the differential manipulation amount based on the detection temperature PV. The second addition unit 47 can add the output from the first addition unit 44 and the inversion of the output from the differential calculation unit 43. The second output limiter 48 sets the output from the second addition unit 47 (proportional manipulated variable, integral manipulated variable, and differential manipulated variable MV PID ) as the second upper limit value (<first upper limit value). It can be limited to a second lower limit (> first lower limit). The output from the second output limiter 48 (proportional manipulated variable, integral manipulated variable, and differential manipulated variable MV PIDlim) is output to the controlled object 1 as an manipulated variable.

図6において、図5の積分演算部41は、積分器と、(1/T)×(100/PB)を有するゲイン設定部と、を含む。図5の比例演算部42は、100/PBを有するゲイン設定部を含む。図5の経路46は、PB/100を有するゲイン設定部を含み、より具体的には、減算した値(操作量MVPI−操作量MVPIlim)を積分演算部41にフィードバックするための2つの加算器を更に含む。ここで、PB、T及びTは、それぞれ、比例帯[℃]、積分時間[秒]及び微分時間[秒]である。 6, integration unit 41 of FIG. 5 includes an integrator, and a gain setting unit having a (1 / T I) × ( 100 / PB). The proportional calculation unit 42 of FIG. 5 includes a gain setting unit having 100 / PB. The path 46 of FIG. 5 includes a gain setting unit having a PB / 100, and more specifically, two for feeding back the subtracted value (manipulation amount MV PI − operation amount MV PIlim ) to the integration calculation unit 41. Further includes an adder. Here, PB, T I and T D, respectively, proportional band [° C.], an integral time [sec] and the derivative time [s].

図6の例において、図5の第1の出力リミッタ45の第1の上限値及び第1の下限値は、それぞれ、例えば110[%]及び例えば−10[%]である。図5の第2の出力リミッタ48の第2の上限値及び第2の下限値は、それぞれ、例えば100[%]及び例えば0[%]である。第2の上限値及び第2の下限値は、それぞれ、加熱部のOn/Off操作の物理的限界である。ここで、加熱部を構成するヒータは、時間比例で制御され、物理的限界である上限値(第2の上限値)は、100[%]の時間でヒータが常にOnされ、0[%]の時間でヒータが常にOffされる(電流が流れない)。 In the example of FIG. 6, the first upper limit value and the first lower limit value of the first output limiter 45 of FIG. 5 are, for example, 110 [%] and, for example, -10 [%], respectively. The second upper limit value and the second lower limit value of the second output limiter 48 in FIG. 5 are, for example, 100 [%] and, for example, 0 [%], respectively. The second upper limit value and the second lower limit value are the physical limits of the On / Off operation of the heating unit, respectively. Here, the heater constituting the heating unit is controlled in proportion to time, and the upper limit value (second upper limit value), which is the physical limit, is always turned on in a time of 100 [%], and is 0 [%]. The heater is always turned off at the time of (no current flows).

本発明者らは、図2の出力リミッタの入力である操作量MVPIDが出力リミッタによって制限される飽和状態である時に、図3(B)の上昇側(100[%]を超える)の微分操作量MVが図3(A)の操作量MVPIDlimに反映されないことを認識した。したがって、図5又は図6の本発明に従う温度制御装置31(PID演算部7)では、I−PD演算結果(PID出力)が出力リミッタによって制限される状況であっても、検出温度PVが設定温度SVに到達可能であるように、図5の第1の出力リミッタ45は、第2の出力リミッタ48の内側に組み込む。第1の出力リミッタ45の出力範囲(例えば−1[%]〜例えば101%[%]の範囲、好ましくは例えば−5[%]〜例えば105%[%]の範囲、より好ましくは例えば−10[%]〜例えば110%[%]の範囲)は、第2の出力リミッタ48の出力範囲(例えば0[%]〜例えば100%[%]の範囲)よりも大きい。 The present inventors differentiate the ascending side (exceeding 100 [%]) of FIG. 3 (B) when the manipulated variable MV PID, which is the input of the output limiter of FIG. 2, is in a saturated state limited by the output limiter. It was recognized that the manipulated variable MV D is not reflected in the manipulated variable MV UIDlim of FIG. 3 (A). Therefore, in the temperature control device 31 (PID calculation unit 7) according to the present invention of FIG. 5 or 6, the detection temperature PV is set even in a situation where the I-PD calculation result (PID output) is limited by the output limiter. The first output limiter 45 of FIG. 5 is incorporated inside the second output limiter 48 so that the temperature SV can be reached. The output range of the first output limiter 45 (for example, -1 [%] to, for example, 101% [%], preferably -5 [%] to, for example, 105% [%], more preferably -10. The range from [%] to, for example, 110% [%]) is larger than the output range of the second output limiter 48 (for example, the range from 0 [%] to, for example, 100% [%]).

なお、第2の出力リミッタ48の出力範囲は、第1の出力リミッタ45の出力範囲の内側に設定されることで、本発明に従う効果が得られ、第1の出力リミッタ45の上限値は、例えば100%に近づく程、その効果が薄くなり、同様に、第1の出力リミッタ45の下限値は、例えば0%に近づく程、その効果が薄くなる。 By setting the output range of the second output limiter 48 to the inside of the output range of the first output limiter 45, the effect according to the present invention can be obtained, and the upper limit value of the first output limiter 45 is set. For example, the closer it is to 100%, the less the effect becomes, and similarly, the lower limit value of the first output limiter 45 becomes less effective as it approaches 0%, for example.

加えて、図5の第1の出力リミッタ45には、図2のI−PD演算結果(比例操作量、積分操作量及び微分操作量の操作量MVPID)ではなく、図5のI−P演算結果(比例操作量及び積分操作量の操作量MVPI)が入力される。ここで、図5の第1の出力リミッタ45で操作量MVPIが制限される時に、その制限された値を積分器(積分演算部41)から取り除いて、積分操作量が生成されている。第1の出力リミッタ45からの出力(操作量MVPI)に微分操作量MV(図2(B)参照)が加味されて、図5のI−PD演算結果(比例操作量、積分操作量及び微分操作量の操作量MVPID)が得られる。この操作量MVPIDが第2の出力リミッタ48に入力される。 In addition, the first output limiter 45 of FIG. 5 is not the I-PD calculation result of FIG. 2 (proportional manipulated variable, integral manipulated variable, and differential manipulated variable MV PID), but the IP of FIG. The calculation result (manipulation amount MV PI of proportional manipulated variable and integral manipulated variable) is input. Here, when the manipulated variable MV PI is limited by the first output limiter 45 of FIG. 5, the limited value is removed from the integrator (integral calculation unit 41) to generate the integrated manipulated variable. The output from the first output limiter 45 (manipulation amount MV PI ) is added to the differential manipulation amount MV D (see FIG. 2B), and the I-PD calculation result (proportional manipulation amount, integration manipulation amount) of FIG. 5 is added. And the manipulated variable MV PID of the differential manipulated variable). This manipulated variable MV UID is input to the second output limiter 48.

図5又は図6のPID制御系(制御出力カット機能を無視する時に、制御出力カットは、Off又は停止されている。すなわち、制御出力カットがOffされる時に、積分演算部41は、第3の加算部52からの出力を受け入れない、又は、第3の加算部52からの出力をカットする。代替的に、制御出力カットがOffされる時に、第3の加算部52は、積分演算部41からの出力に何もセットしない。)においては、以下に示す演算式が成立する。 The PID control system of FIG. 5 or 6 (when the control output cut function is ignored, the control output cut is turned off or stopped. That is, when the control output cut is turned off, the integration calculation unit 41 uses the third unit. The output from the addition unit 52 of the above is not accepted, or the output from the third addition unit 52 is cut. Alternatively, when the control output cut is turned off, the third addition unit 52 uses the integration calculation unit 52. Nothing is set in the output from 41), the following arithmetic expression is established.

Figure 0006909260
Figure 0006909260

ここで、K及びKは、それぞれ、積分ゲイン及び比例ゲインである。また、K=(1/T)×(100/PB)であり、K=100/PBである。 Here, K I and K P are, respectively, integral gain and proportional gain. Further, a K I = (1 / T I ) × (100 / PB), a K P = 100 / PB.

Figure 0006909260
Figure 0006909260

ここで、UL及びLLは、それぞれ、第1の上限値(例えば110[%])及び第1の下限値(例えば−10[%])である。なお、第1の上限値は、110[%]に限定されず、例えば、105[%]から110[%]までの値であることが好ましい。同様に、第1の下限値は、−10[%]に限定されず、例えば、−5[%]から−10[%]までの値であることが好ましい。 Here, UL 1 and LL 1 are a first upper limit value (for example, 110 [%]) and a first lower limit value (for example, −10 [%]), respectively. The first upper limit value is not limited to 110 [%], and is preferably a value from 105 [%] to 110 [%], for example. Similarly, the first lower limit value is not limited to -10 [%], and is preferably a value from -5 [%] to -10 [%], for example.

Figure 0006909260
Figure 0006909260

ここで、Kは、微分ゲインである。また、K=T×(100/PB)である。 Here, K D is the derivative gain. Further, a K D = T D × (100 / PB).

Figure 0006909260
Figure 0006909260

ここで、UL2及びLL2は、それぞれ、第2の上限値(例えば100[%])及び第2の下限値(例えば0[%])である。 Here, UL2 and LL2 are a second upper limit value (for example, 100 [%]) and a second lower limit value (for example, 0 [%]), respectively.

温度制御装置31(PID演算部7)の動作を容易に理解するために、制御出力カット機能を無視して、温度制御装置31(PID演算部7)の基本機能(I−PD演算結果)を説明する。図7は、図5の温度制御装置31(PID演算部7)でのI−PD演算結果(比例操作量、積分操作量及び微分操作量の操作量MVPIDlim)及び検出温度PVを示す。制御出力カット機能を無視する時に、言い換えれば、通常時又は正常時に、図5に示されるように、温度制御装置31は、第1の出力リミッタ45を備えることで、第2の出力リミッタ48でI−PD演算結果(PID出力)に制限が掛かることが軽減されて、制御対象1の検出温度PVが設定温度SV(例えば350[℃])で安定し易くなり、オフセットが解消される(図7参照)。 In order to easily understand the operation of the temperature control device 31 (PID calculation unit 7), the basic function (I-PD calculation result) of the temperature control device 31 (PID calculation unit 7) is ignored by ignoring the control output cut function. explain. FIG. 7 shows the I-PD calculation result (proportional manipulated variable , integral manipulated variable and differential manipulated variable MV PIDlim) and the detected temperature PV by the temperature control device 31 (PID calculation unit 7) of FIG. When ignoring the control output cut function, in other words, during normal operation or normal operation, as shown in FIG. 5, the temperature control device 31 includes the first output limiter 45, so that the second output limiter 48 can be used. The limitation on the I-PD calculation result (PID output) is reduced, the detection temperature PV of the control target 1 is easily stabilized at the set temperature SV (for example, 350 [° C.]), and the offset is eliminated (FIG. FIG. 7).

なお、設定温度SVは、図3(A)及び図7の350[℃]に限定されない。 The set temperature SV is not limited to 350 [° C.] in FIGS. 3 (A) and 7.

次に、制御出力カット機能について説明する。所定条件が成立して制御出力カットがOn又は実行される時に、0[%]の時間でヒータが常にOffされる(電流が流れない)とともに、図5の積分演算部41は、第3の加算部52からの出力を受け入れて、積分演算部41の出力(操作量MV)は、PID演算部7の出力(操作量MVPIDlim=操作量MVPID)=0%の状態から積分動作が連続的に動作することになる。 Next, the control output cut function will be described. When the predetermined condition is satisfied and the control output cut is On or executed, the heater is always turned off (no current flows) for a time of 0 [%], and the integral calculation unit 41 of FIG. 5 is the third unit. Accepting the output from the addition unit 52, the output of the integration calculation unit 41 (operation amount MV I ) is the integration operation from the state of the output of the PID calculation unit 7 (operation amount MV PIDlim = operation amount MV PID) = 0%. It will operate continuously.

制御出力カットがOn又は実行される状態、言い換えれば、制御出力Off状態について考える。そもそも制御出力Off状態と言う事は、操作量MVPIDlim=操作量MVPID=0%の状態と同様の状態であるから、所定条件が成立している間、操作量MVPIDlim=操作量MVPID=0%として考えることができる。制御出力Off状態からの復帰時(通常制御時又は正常制御時)に、積分演算部41が操作量MVPIDlim=操作量MVPID=0%から行える積分量を保持し続ける事ができれば、復帰後の操作量MVPID及び操作量MVは、連続的に変化することになり、温度が下がりすぎる問題(図4参照)は防止できる。 Consider a state in which the control output cut is On or executed, in other words, a control output Off state. In the first place, the control output Off state is the same as the state of the manipulated variable MV PIDlim = manipulated variable MV PID = 0%, so while the predetermined condition is satisfied, the manipulated variable MV PIDlim = manipulated variable MV PID. It can be considered as = 0%. If the integration calculation unit 41 can continue to hold the integral amount that can be performed from the operation amount MV PIDlim = operation amount MV PID = 0% at the time of returning from the control output Off state (during normal control or normal control), after the return. The manipulated variable MV PID and the manipulated variable MV I change continuously, and the problem that the temperature drops too low (see FIG. 4) can be prevented.

制御出力Off状態であっても、図5又は図6のPID制御系は、I−PD制御であるから、

MVPID=MV−MV−MV

である。
Even when the control output is off, the PID control system of FIG. 5 or 6 is I-PD control.

MV PID = MV I -MV P -MV D

Is.

MVPID=0%である時に、上の式は、以下の式となる。

0=MV−MV−MV
When MV PID = 0%, the above equation becomes the following equation.

0 = MV I -MV P -MV D

次に、積分操作量を左辺に移行し、右辺の符号を反転すると、

MV=MV+MV

となる。これは、以下のことを意味する。
Next, when the integral operation amount is shifted to the left side and the sign on the right side is inverted,

MV I = MV P + MV D

Will be. This means that:

制御出力カットがOn又は実行される状態で、制御出力カット部51が、第3の加算部52を介して、積分演算部41の積分値(積分演算部41からの出力)として、比例操作量と微分操作量との合計に相当する積分値をセットすれば、復帰後の操作量MVPID及び操作量MVは、連続的に変化する。同様に、制御出力カットがOn又は実行される時に、以下に示す演算式が成立することを意味する。 With the control output cut On or executed, the control output cut unit 51 uses the third addition unit 52 as an integral value (output from the integral calculation unit 41) of the integral calculation unit 41 as a proportional manipulated variable. If an integral value corresponding to the sum of the differential manipulated variable and the differential manipulated variable is set, the manipulated variable MV PID and the manipulated variable MV I after restoration change continuously. Similarly, when the control output cut is On or executed, it means that the following arithmetic expression is established.

Figure 0006909260
Figure 0006909260

このように、所定条件が成立して制御出力カットがOn又は実行される時に、図5の積分演算部41の出力(操作量MVI)には、第3の加算部52からの出力に応じて、比例操作量と微分操作量との合計に相当する積分値がセットされる。したがって、制御出力カットがOff又は停止されて、通常制御が復帰する時に、積分演算部41の出力(操作量MV)は、第3の加算部52からの出力に応じて、PID演算部7の出力(操作量MVPIDlim=操作量MVPID=0%の状態から積分動作が連続的に動作することになる。その結果、検出温度PVは、設定温度SV付近で安定し、制御出力カットのOn/Offの繰り返しを防止することができる(図8参照)。 In this way, when the predetermined condition is satisfied and the control output cut is On or executed, the output (manipulation amount MVI) of the integration calculation unit 41 in FIG. 5 corresponds to the output from the third addition unit 52. , The integral value corresponding to the sum of the proportional manipulated variable and the differential manipulated variable is set. Therefore, when the control output cut is turned off or stopped and the normal control is restored, the output (manipulation amount MV I ) of the integration calculation unit 41 depends on the output from the third addition unit 52, and the PID calculation unit 7 (Operation amount MV PIDlim = Operation amount MV PID = 0%, the integration operation is continuously operated. As a result, the detection temperature PV is stable near the set temperature SV, and the control output is cut. It is possible to prevent repeated On / Off (see FIG. 8).

なお、図6に示されるように、所定条件は、これに限定されない1例として、偏差e(=設定温度SV−検出温度PV)が例えば3[℃]を超えることである。また、制御出力カット部51は、第3の加算部52だけでなく、セレクタ53−1,53−2も一緒に、機能してもよい。具体的には、図6に示されるように、偏差eが3[℃]を超える時に、制御出力カット部51は、セレクタ53−1,53−2を介して、操作量MVPI=0%及び操作量MV=0%からなる操作量MVPID=操作量MVPIDlim=0%(PID演算部7の出力)を選択することができる。これにより、0[%]の時間でヒータが常にOffされる(電流が流れない)。 As shown in FIG. 6, the predetermined condition is that the deviation e (= set temperature SV-detection temperature PV) exceeds, for example, 3 [° C.], as an example not limited to this. Further, the control output cut unit 51 may function not only with the third addition unit 52 but also with the selectors 53-1 and 53-2. Specifically, as shown in FIG. 6, when the deviation e exceeds 3 [° C.], the control output cut unit 51 passes the selectors 53-1 and 53-2, and the operation amount MV PI = 0%. And the operation amount MV PID = operation amount MV PIDlim = 0% (output of the PID calculation unit 7) consisting of the operation amount MV D = 0% can be selected. As a result, the heater is always turned off at 0 [%] time (current does not flow).

ここで、所定条件は、これに限定されない1例として、例えば、偏差eが所定温度(例えば3[℃])を超えることである。所定条件の例として、例えば、偏差eが3[℃]を超えることの代わりに、偏差eが4[℃]を超えること、又は、偏差eが5[℃]を超えること等に設定することができる。また、所定条件(又は所定温度)は、2つ設定することができる。言い換えれば、偏差eが例えば3[℃](第1の所定温度)を超える時に、制御出力カットがOn又は実行又は開始されるとともに、偏差eが例えば1.5[℃](これに限定されない1例として、例えば、0[℃]<第2の所定温度<第1の所定温度)を下回る時に、制御出力カットがOff又は停止されて通常制御が復帰してもよい(図8参照)。もちろん、所定条件は、1つであってもよく、偏差eが所定温度(例えば3[℃])以下である時に、制御出力カットがOff又は停止されて通常制御が復帰してもよい。 Here, the predetermined condition is, for example, that the deviation e exceeds a predetermined temperature (for example, 3 [° C.]) as an example not limited to this. As an example of the predetermined condition, for example, instead of the deviation e exceeding 3 [° C.], the deviation e is set to exceed 4 [° C.], or the deviation e is set to exceed 5 [° C.]. Can be done. In addition, two predetermined conditions (or predetermined temperatures) can be set. In other words, when the deviation e exceeds, for example, 3 [° C.] (first predetermined temperature), the control output cut is On or executed or started, and the deviation e is, for example, 1.5 [° C.] (not limited to this). As an example, when the temperature falls below 0 [° C.] <second predetermined temperature <first predetermined temperature), the control output cut may be turned off or stopped, and normal control may be restored (see FIG. 8). Of course, the predetermined condition may be one, and when the deviation e is equal to or lower than the predetermined temperature (for example, 3 [° C.]), the control output cut may be turned off or stopped, and the normal control may be restored.

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。 The present invention is not limited to the above-mentioned exemplary embodiments, and those skilled in the art will be able to easily modify the above-mentioned exemplary embodiments to the extent included in the claims. ..

1・・・制御対象、2・・・スクリュ、3a,3b,3c・・・加熱筒の前部,中間部,後部)、4a,4b,4c・・・バンドヒータ、6a,6b,6c・・・温度センサ、7・・・PID演算部、10・・・成形機制御装置、21・・・射出ノズル、22・・・ホッパ、23…スクリュ駆動部、31・・・温度制御装置、41・・・積分演算部、42・・・比例演算部、43・・・微分演算部、44・・・第1の加算部、45・・・第1の出力リミッタ、46・・・経路、47・・・第2の加算部、48・・・第2の出力リミッタ、51・・・制御出力カット部、52・・・第3の加算部、53−1,53−2・・・セレクタ。 1 ... Control target, 2 ... Screw, 3a, 3b, 3c ... Front part, middle part, rear part of heating cylinder), 4a, 4b, 4c ... Band heater, 6a, 6b, 6c ... .. Temperature sensor, 7 ... PID calculation unit, 10 ... Molding machine control device, 21 ... Injection nozzle, 22 ... Hopper, 23 ... Screw drive unit, 31 ... Temperature control device, 41 ... Integral calculation unit, 42 ... Proportional calculation unit, 43 ... Differential calculation unit, 44 ... First addition unit, 45 ... First output limiter, 46 ... Path, 47 ... second adder, 48 ... second output limiter, 51 ... control output cut, 52 ... third adder, 53-1, 53-2 ... selector.

Claims (4)

樹脂材料を加熱するための加熱部の設定温度から前記加熱部の検出温度を減算した値である偏差に基づく積分演算部と、
前記検出温度に基づく比例演算部と、
前記検出温度に基づく微分演算部と、
前記積分演算部からの出力と前記比例演算部からの出力の反転とを加算する第1の加算部と、
前記第1の加算部からの出力を第1の上限値と第1の下限値との間に制限する第1の出力リミッタと、
前記第1の加算部からの前記出力から前記第1の出力リミッタからの出力を減算した値を前記積分演算部にフィードバックする経路と、
前記第1の加算部からの前記出力と前記微分演算部からの出力の反転とを加算する第2の加算部と、
前記第2の加算部からの出力を、2の上限値と2の下限値との間に制限する第2の出力リミッタと、
前記偏差に基づく所定条件が成立する時に、前記第2の出力リミッタからの出力をカットする制御出力カット部と、
前記所定条件が成立する時だけに有効化される第3の加算部と、
を備え、
前記第2の出力リミッタからの前記出力は、前記加熱部を構成するヒータのOn/Off操作をするための操作量として制御対象である前記加熱部に出力され、
前記所定条件が成立する時に、前記操作量は、前記制御出力カット部によって0[%]に設定され、且つ、前記制御出力カット部によって有効化された前記第3の加算部は、前記比例演算部からの前記出力と前記微分演算部からの前記出力との合計に相当する積分値を前記積分演算部からの前記出力にセットし、
前記積分演算部は、積分器と、(1/T )×(100/PB)を有するゲイン設定部と、を含み、
前記比例演算部は、100/PBを有するゲイン設定部を含み、
前記微分演算部は、微分器と、T ×(100/PB)を有するゲイン設定部と、を含み、
前記経路は、PB/100を有するゲイン設定部と、を含み、
前記第2の上限値は、100[%]であり、
前記第2の下限値は、0[%]であり、
前記検出温度が前記設定温度に到達可能であるように、前記第1の上限値は、前記第2の上限値よりも高く、前記第1の下限値は、前記第2の下限値よりも低く、
ここで、PB、T 及びT は、それぞれ、比例帯、積分時間及び微分時間であり、
前記所定条件は、前記偏差が所定温度を超えることであり、
前記ヒータは、時間比例で制御され、前記第2の上限値が前記加熱部に出力される場合、100[%]の時間で前記ヒータが常にOnされ、前記第2の下限値が前記加熱部に出力される場合、0[%]の時間で前記ヒータが常にOffされる
ことを特徴とする前記加熱部を含む成形機の温度制御装置。
An integral calculation unit based on a deviation, which is a value obtained by subtracting the detection temperature of the heating unit from the set temperature of the heating unit for heating the resin material.
Proportional calculation unit based on the detected temperature and
The differential calculation unit based on the detected temperature and
A first addition unit that adds the output from the integration calculation unit and the inversion of the output from the proportional calculation unit, and
A first output limiter that limits the output from the first adder between the first upper limit value and the first lower limit value, and
A path for feeding back a value obtained by subtracting the output from the first output limiter from the output from the first addition unit to the integration calculation unit.
A second addition unit that adds the output from the first addition unit and the inversion of the output from the differential calculation unit, and
The output from the second adding unit, a second output limiter that limits between the second upper limit and the second lower limit value,
A control output cut unit that cuts the output from the second output limiter when a predetermined condition based on the deviation is satisfied.
A third addition unit that is activated only when the predetermined condition is satisfied, and
With
The output from the second output limiter is output to the heating unit, which is a control target , as an operation amount for performing an On / Off operation of the heater constituting the heating unit.
When the predetermined condition is satisfied, the operation amount is set to 0 [%] by the control output cut unit, and the third addition unit activated by the control output cut unit performs the proportional calculation. An integral value corresponding to the sum of the output from the unit and the output from the differential calculation unit is set in the output from the integration calculation unit.
The integration unit includes an integrator, and a gain setting unit having a (1 / T I) × ( 100 / PB),
The proportional calculation unit includes a gain setting unit having 100 / PB.
The differentiating unit may include a differentiator, and a gain setting section having a T D × (100 / PB) , and,
The path includes a gain setting unit having a PB / 100 and a gain setting unit.
The second upper limit value is 100 [%].
The second lower limit is 0 [%], and is
The first upper limit value is higher than the second upper limit value, and the first lower limit value is lower than the second lower limit value so that the detection temperature can reach the set temperature. ,
Here, PB, T I and T D, respectively, proportional band, an integral time and derivative time,
The predetermined condition is that the deviation exceeds a predetermined temperature.
The heater is controlled in proportion to time, and when the second upper limit value is output to the heating unit, the heater is always turned on for a time of 100 [%], and the second lower limit value is the heating unit. A temperature control device for a molding machine including the heating unit , wherein the heater is always turned off for a time of 0 [%].
前記制御出力カット部によって有効化されていない前記第3の加算部は、前記積分演算部からの前記出力に何もセットしない、又は、前記第3の加算部からの出力をカットすることを特徴とする請求項1に記載の成形機の温度制御装置。 The third addition unit, which is not activated by the control output cut unit, is characterized in that nothing is set in the output from the integration calculation unit or the output from the third addition unit is cut. The temperature control device for the molding machine according to claim 1. 前記第1の上限値は、101[%]から110[%]までの値であり、
前記第1の下限値は、−1[%]から−10[%]までの値であることを特徴とする請求項1又は2に記載の成形機の温度制御装置。
The first upper limit value is a value from 101 [%] to 110 [%].
The temperature control device for a molding machine according to claim 1 or 2 , wherein the first lower limit value is a value from -1 [%] to -10 [%].
前記所定温度は、3[℃]以上であり、
前記所定条件が成立する時に、前記制御出力カット部は、前記第2の出力リミッタからの前記出力のカットを開始することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の成形機の温度制御装置。
The predetermined temperature is 3 [° C.] or higher.
The molding machine according to any one of claims 1 to 3, wherein when the predetermined condition is satisfied, the control output cutting unit starts cutting the output from the second output limiter. Temperature control device.
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