特許 6130749 制御システムおよびデータ収集表示方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6130749

(24)【登録日】2017年4月21日

(45)【発行日】2017年5月17日

(54)【発明の名称】制御システムおよびデータ収集表示方法

(51)【国際特許分類】

   G05B 23/02 20060101AFI20170508BHJP

【ＦＩ】

   G05B23/02 301Q

   G05B23/02 V

【請求項の数】16

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-146232(P2013-146232)

(22)【出願日】2013年7月12日

(65)【公開番号】特開2015-18471(P2015-18471A)

(43)【公開日】2015年1月29日

【審査請求日】2016年3月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】田中 雅人

(72)【発明者】

【氏名】豊田 英輔

(72)【発明者】

【氏名】前田 智康

(72)【発明者】

【氏名】菅原 文仁

【審査官】 藤島 孝太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２４８７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７６５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０５０６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１４８３３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ ９／００−９／４２

１５／００−１５／３４

Ｇ０５Ｂ １９／０４−１９／０５

２３／００−２３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを制御周期毎に算出して出力する操作量算出手段と、
データ収集開始時点からの継続時間を計測する継続時間測定手段と、
設定値ＳＰと制御量ＰＶと操作量ＭＶのうち少なくとも１つを収集すべきデータとして制御周期毎に記録するデータ記録手段と、
このデータ記録手段によるデータ収集が停止しているときに、設定値ＳＰの変更を検出し、この設定値ＳＰの変更方向がデータ収集開始のトリガーとなる設定値ＳＰの変更方向であった場合に、前記データ記録手段を起動してデータ収集を開始させるデータ収集起動手段と、
前記データ記録手段によるデータ収集が行われているときに、前記データ収集開始時点からの継続時間が予め設定されたデータ収集終了の制限時間に到達した場合に、前記データ記録手段を停止させてデータ収集を終了させるデータ収集停止手段と、
データ収集が終了する度に前記データ記録手段によって記録された、最新のデータ収集開始からデータ収集終了までの最新の時系列データのグラフ表示に表示を切り替えるデータ表示手段とを備えることを特徴とする制御システム。

【請求項2】

請求項１記載の制御システムにおいて、
前記データ記録手段は、前記設定値ＳＰと前記制御量ＰＶと前記操作量ＭＶのうちの少なくとも１つに加えて、前記操作量ＭＶに応じてヒータに通電される電流値ＣＴを収集すべきデータとして制御周期毎に記録することを特徴とする制御システム。

【請求項3】

請求項１または２記載の制御システムにおいて、
前記データ表示手段は、前記最新の時系列データを、比較対象の時系列データである参照データと重ね合わせてグラフ表示することを特徴とする制御システム。

【請求項4】

請求項３記載の制御システムにおいて、
さらに、前記最新の時系列データと前記参照データとの間の差異を数値化して、前記グラフと共に表示する差異表示手段を備えることを特徴とする制御システム。

【請求項5】

請求項３または４記載の制御システムにおいて、
前記参照データは、前記最新の時系列データよりも１回前に収集され記録された時系列データであることを特徴とする制御システム。

【請求項6】

請求項３または４記載の制御システムにおいて、
前記参照データは、収集すべきデータの理想的な値を示す時系列データであることを特徴とする制御システム。

【請求項7】

請求項３または４記載の制御システムにおいて、
前記参照データは、前記最新の時系列データよりも過去の複数回にわたって収集され記録された複数の時系列データの平均データであることを特徴とする制御システム。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれか１項に記載の制御システムにおいて、
前記データ表示手段は、前記最新の時系列データの収集開始時から規定時間が経過したときに、前記最新の時系列データに表示を切り替えることを特徴とする制御システム。

【請求項9】

設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを制御周期毎に算出して出力する操作量算出ステップと、
データ記録手段によるデータ収集が停止しているときに、設定値ＳＰの変更を検出し、この設定値ＳＰの変更方向がデータ収集開始のトリガーとなる設定値ＳＰの変更方向であった場合に、前記データ記録手段を起動してデータ収集を開始させるデータ収集起動ステップと、
前記データ記録手段により設定値ＳＰと制御量ＰＶと操作量ＭＶのうち少なくとも１つを収集すべきデータとして制御周期毎に記録するデータ記録ステップと、
データ収集開始時点からの継続時間を計測する継続時間測定ステップと、
前記データ記録手段によるデータ収集が行われているときに、前記データ収集開始時点からの継続時間が予め設定されたデータ収集終了の制限時間に到達した場合に、前記データ記録手段を停止させてデータ収集を終了させるデータ収集停止ステップと、
データ収集が終了する度に前記データ記録手段によって記録された、最新のデータ収集開始からデータ収集終了までの最新の時系列データのグラフ表示に表示を切り替えるデータ表示ステップとを含むことを特徴とするデータ収集表示方法。

【請求項10】

請求項９記載のデータ収集表示方法において、
前記データ記録ステップは、前記設定値ＳＰと前記制御量ＰＶと前記操作量ＭＶのうちの少なくとも１つに加えて、前記操作量ＭＶに応じてヒータに通電される電流値ＣＴを収集すべきデータとして制御周期毎に記録するステップを含むことを特徴とするデータ収集表示方法。

【請求項11】

請求項９または１０記載のデータ収集表示方法において、
前記データ表示ステップは、前記最新の時系列データを、比較対象の時系列データである参照データと重ね合わせてグラフ表示するステップを含むことを特徴とするデータ収集表示方法。

【請求項12】

請求項１１記載のデータ収集表示方法において、
さらに、前記最新の時系列データと前記参照データとの間の差異を数値化して、前記グラフと共に表示する差異表示ステップを含むことを特徴とするデータ収集表示方法。

【請求項13】

請求項１１または１２記載のデータ収集表示方法において、
前記参照データは、前記最新の時系列データよりも１回前に収集され記録された時系列データであることを特徴とするデータ収集表示方法。

【請求項14】

請求項１１または１２記載のデータ収集表示方法において、
前記参照データは、収集すべきデータの理想的な値を示す時系列データであることを特徴とするデータ収集表示方法。

【請求項15】

請求項１１または１２記載のデータ収集表示方法において、
前記参照データは、前記最新の時系列データよりも過去の複数回にわたって収集され記録された複数の時系列データの平均データであることを特徴とするデータ収集表示方法。

【請求項16】

請求項９乃至１５のいずれか１項に記載のデータ収集表示方法において、
前記データ表示ステップは、前記最新の時系列データの収集開始時から規定時間が経過したときに、前記最新の時系列データに表示を切り替えることを特徴とするデータ収集表示方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、温調計などの調節計に係り、特にデータ収集機能を備えた調節計を含む制御システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

加熱処理炉などの温度を制御するために、ＰＩＤ制御機能を実装した温調計が利用されている。温調計では、ＰＩＤパラメータなどの多数のパラメータを設定する必要がある。温調計は、ＰＩＤパラメータを用いてＰＩＤ演算を行ない、目標温度に設定された設定値ＳＰに温度計測値ＰＶが一致するように操作量ＭＶを出力する。これにより、温度計測値ＰＶ（制御量ＰＶ）を目標温度（設定値ＳＰ）に近づけることができる。したがって、ＰＩＤパラメータなどの設定が必要かつ重要になる。

【0003】

制御結果情報（設定値到達時間やオーバーシュート量など制御応答における特徴量のデータ）は、制御の不具合状態の把握やＰＩＤパラメータなどの調整の際に、実際の制御対象に対する制御結果として有効な情報となる。このため、昇温や降温などの一連の制御動作を実施しながら温調計内部で制御応答の特徴量を算出し、温調計内部に保存しておく機能が実施されている（特許文献１参照）。一方、データロガーのように、測定データを全て収集し記録する機器も実用されている（特許文献２参照）。これら特許文献１、特許文献２に開示されたデータ収集機能により、ＰＩＤ制御の制御応答の特徴量あるいは全ての時系列データを収集し、監視対象、分析対象として処理することが可能になっている。

【0004】

ところで、温度制御においては、１秒間に１００℃以上の高速な昇温が可能なハロゲンランプなどのヒータがある。このハロゲンランプは、例えば半導体製造プロセスの前工程の枚葉式アニール炉などで、高速昇温ヒータとして利用されている（特許文献３参照）。
このような高速昇温ヒータは、高速な昇降温が繰り返される製造プロセスで使用される。この製造プロセスでは、個々の昇降温毎に処理対象の製品が短時間で入れ替わるので、重要な昇降温状態を個々の短時間内にチェックすることが要求される。すなわち、オペレータが直感的に昇降温状態をチェックできる手法が必要になる。このような場合、操作量ＭＶ、温度計測値ＰＶ、ヒータに通電される電流値などの各々の変化を時刻同期させて、それぞれの時間的なずれ方も含めて確認することが好ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−２１７４３９号公報

【特許文献2】特開２００８−２８６６０３号公報

【特許文献3】特開２００５−２６０２６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献２に開示されたデータロガーによる測定データ収集では、昇降温動作の繰り返しを一連の時系列データとして、継続してデータ収集するのであれば、一定の規則性のあるずれ方をしているものと見なしてデータ収集を継続できる。しかし、データを１回の昇降温動作毎に個別のデータセットに区分けして確認しようとする場合は、時刻同期が取り難いので実現は難しい。
また、特許文献１に開示された技術では、保存可能な情報が限られるので、データ収集表示機能としては不十分であり、オペレータが制御の上下動状態（昇降温状態）を確認するには情報不足である。

【0007】

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、制御量の上下動が繰り返される場合において、上下動の動作毎（例えば昇降温動作毎）にオペレータが短時間で上下動状態（昇降温状態）を確認することができる制御システムおよびデータ収集表示方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の制御システムは、設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを制御周期毎に算出して出力する操作量算出手段と、データ収集開始時点からの継続時間を計測する継続時間測定手段と、設定値ＳＰと制御量ＰＶと操作量ＭＶのうち少なくとも１つを収集すべきデータとして制御周期毎に記録するデータ記録手段と、このデータ記録手段によるデータ収集が停止しているときに、設定値ＳＰの変更を検出し、この設定値ＳＰの変更方向がデータ収集開始のトリガーとなる設定値ＳＰの変更方向であった場合に、前記データ記録手段を起動してデータ収集を開始させるデータ収集起動手段と、前記データ記録手段によるデータ収集が行われているときに、前記データ収集開始時点からの継続時間が予め設定されたデータ収集終了の制限時間に到達した場合に、前記データ記録手段を停止させてデータ収集を終了させるデータ収集停止手段と、データ収集が終了する度に前記データ記録手段によって記録された、最新のデータ収集開始からデータ収集終了までの最新の時系列データのグラフ表示に表示を切り替えるデータ表示手段とを備えることを特徴とするものである。

【0009】

また、本発明の制御システムの１構成例において、前記データ記録手段は、前記設定値ＳＰと前記制御量ＰＶと前記操作量ＭＶのうちの少なくとも１つに加えて、前記操作量ＭＶに応じてヒータに通電される電流値ＣＴを収集すべきデータとして制御周期毎に記録することを特徴とするものである。
また、本発明の制御システムの１構成例において、前記データ表示手段は、前記最新の時系列データを、比較対象の時系列データである参照データと重ね合わせてグラフ表示することを特徴とするものである。
また、本発明の制御システムの１構成例は、さらに、前記最新の時系列データと前記参照データとの間の差異を数値化して、前記グラフと共に表示する差異表示手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の制御システムの１構成例において、前記参照データは、前記最新の時系列データよりも１回前に収集され記録された時系列データである。
また、本発明の制御システムの１構成例において、前記参照データは、収集すべきデータの理想的な値を示す時系列データである。
また、本発明の制御システムの１構成例において、前記参照データは、前記最新の時系列データよりも過去の複数回にわたって収集され記録された複数の時系列データの平均データである。
また、本発明の制御システムの１構成例において、前記データ表示手段は、前記最新の時系列データの収集開始時から規定時間が経過したときに、前記最新の時系列データに表示を切り替えることを特徴とするものである。

【0010】

また、本発明のデータ収集表示方法は、設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを制御周期毎に算出して出力する操作量算出ステップと、データ記録手段によるデータ収集が停止しているときに、設定値ＳＰの変更を検出し、この設定値ＳＰの変更方向がデータ収集開始のトリガーとなる設定値ＳＰの変更方向であった場合に、前記データ記録手段を起動してデータ収集を開始させるデータ収集起動ステップと、前記データ記録手段により設定値ＳＰと制御量ＰＶと操作量ＭＶのうち少なくとも１つを収集すべきデータとして制御周期毎に記録するデータ記録ステップと、データ収集開始時点からの継続時間を計測する継続時間測定ステップと、前記データ記録手段によるデータ収集が行われているときに、前記データ収集開始時点からの継続時間が予め設定されたデータ収集終了の制限時間に到達した場合に、前記データ記録手段を停止させてデータ収集を終了させるデータ収集停止ステップと、データ収集が終了する度に前記データ記録手段によって記録された、最新のデータ収集開始からデータ収集終了までの最新の時系列データのグラフ表示に表示を切り替えるデータ表示ステップとを含むことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、制御量ＰＶの上下動が繰り返される場合において、収集すべきデータを制御量ＰＶの１回の上下動毎に個別のデータセットに区分けする際の規則性を確保することが可能になる。そして、本発明では、データ収集が終了したときに、１回前に収集した時系列データのグラフから、最新の時系列データのグラフに表示を切り替えるようにしたので、上下動のタイミングが一致した時系列データ形状が、制御量ＰＶの上下動のサイクル毎に表示されることになる。したがって、オペレータがこの表示を視認することで残像感覚が得られ、１回前に収集したデータセットからの差異（変化）を認識できるようになる。すなわち、オペレータが短時間で上下動状態を確認することが可能になる。

【0012】

また、本発明では、最新の時系列データを、比較対象の時系列データである参照データと重ね合わせてグラフ表示することにより、データの差異（変化）をオペレータが認識し易いようにすることができる。

【0013】

また、本発明では、最新の時系列データと参照データとの間の差異を数値化して、グラフと共に表示することにより、データの差異（変化）をオペレータがさらに認識し易いようにすることができる。

【0014】

また、本発明では、最新の時系列データの収集開始時から規定時間が経過したときに、最新の時系列データに表示を切り替えることにより、オペレータが確認のタイミングを誤る確率を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係る調節計の構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の第１の実施の形態に係る調節計の動作を示すフローチャートである。

【図3】本発明の第１の実施の形態に係る調節計のデータ収集の動作を説明する図である。

【図4】本発明の第１の実施の形態におけるデータ表示の例を示す図である。

【図5】本発明の第２の実施の形態に係る調節計の構成を示すブロック図である。

【図6】本発明の第２の実施の形態に係る調節計の動作を示すフローチャートである。

【図7】本発明の第２の実施の形態におけるデータ表示の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

［発明の原理１］
本発明では、収集するデータの例として、設定値ＳＰ、制御量ＰＶ、操作量ＭＶ、ヒータに流れる電流値ＣＴを取り上げる。操作量ＭＶは、調節計（例えば温調計）に設定される設定値ＳＰと、調節計に接続された計測器（センサ）から入力される制御量ＰＶに基づき、調節計内部で算出される。電流値ＣＴは、ヒータ断線検出の目的で調節計に入力される。すなわち、設定値ＳＰ、制御量ＰＶ、操作量ＭＶ、電流値ＣＴは全て調節計に集約されており、ハードウェアとしてはこれを活用する。

【0017】

制御量ＰＶ、操作量ＭＶの変化は、設定値ＳＰの変化がトリガーになる。したがって、昇温制御であれば、データ収集の停止中に設定値ＳＰが上昇方向に設定変更されたときをトリガーにして、データ収集を開始すればよい。降温制御であれば、データ収集の停止中に設定値ＳＰが下降方向に設定変更されたときをトリガーにして、データ収集を開始すればよい。そして、例えば予め把握できている工程時間に基づき、データ収集が規定時間だけ経過したときにデータ収集を停止すればよい。

【0018】

このようにすれば、個々のデータの切り出しができている状態になり、かつデータ収集開始時点から実際に制御量ＰＶ、操作量ＭＶの変化が開始されるまでの所要時間が規則性として統一されるので、昇降温の繰り返しであれば、個々の昇降温毎にずれ方も含めて確認できるようになる。
そして、個々のデータの切り出しを行なう毎に、個々のデータをグラフ表示すれば、規則正しいタイミングで表示切替が行なわれるようになり、例えば１回前に切り出された個々のデータからの表示切替をもって、その差異（変化）をオペレータが確認のタイミングを誤らずに認識できるようになる。すなわち、オペレータが短時間で上下動状態（昇降温状態）をチェックできる。

【0019】

［発明の原理２］
表示切替のタイミングについても、データ収集終了後の処理に依存させるだけではなく、データ収集開始時点から予め規定された時間経過時というように管理することで、オペレータが確認のタイミングを誤る確率を低減できる。この場合、データ収集終了後の処理が確実に実行できるだけの余裕のある時間を規定するべきであり、仮に最速で表示切替できる状態になっても、規定された時間が経過するまでは表示切替を（若干）待機させることになる。したがって、非効率なようにも思えるが、高速な制御量ＰＶの上下動（例えば高速な昇降温）が繰り返される場合においては、その制御動作自体を無理に遅らせる必要があるものではないので問題は生じない。

【0020】

［発明の原理３］
例えば１回前に切り出された個々のデータのような参照データと合わせて、最新の切り出されたデータを重ねて表示することで、その差異（変化）をオペレータがさらに認識し易くなる。ただし１回前に切り出された個々のデータを表示する場合、徐々に上下動状態（昇降温状態）が変化していくと、差異（変化）をオペレータが認識できるとは限らない。そこで、理想的な制御動作のデータなどを参照データとして、適宜採用するのが好ましい。また、重ねて表示するデータ間の差異を数値化して同時に表示すると、差異（変化）をオペレータがさらに認識し易くなる。

【0021】

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態は、上記発明の原理１、発明の原理２に対応するものである。図１は本発明の第１の実施の形態に係る調節計の構成を示すブロック図である。調節計は、従来から調節計に設けられている一般的構成である調節計制御機能部１と、本実施の形態の特徴的構成であるデータ収集機能部２とを備えている。

【0022】

調節計制御機能部１は、設定値ＳＰを調節計外部から入力する設定値入力部１０と、制御量ＰＶを計測器から入力する制御量入力部１１と、設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出部１２と、操作量ＭＶを調節計外部に出力する操作量出力部１３とを備えている。

【0023】

データ収集機能部２は、データ収集開始を判断しデータ収集を起動するデータ収集起動部２０と、データ収集終了を判断しデータ収集を停止するデータ収集停止部２１と、設定値ＳＰと制御量ＰＶと操作量ＭＶのうち少なくとも１つを収集すべきデータとして制御周期毎に記録するデータ記録部２２と、データ収集開始後の継続時間を計測する継続時間測定部２３と、データ収集が終了する度にデータ記録部２２によって記録された、最新のデータ収集開始からデータ収集終了までの最新の時系列データのグラフ表示に表示を切り替えるデータ表示部２４とを備えている。

【0024】

次に、本実施の形態の調節計の動作を図２を参照して説明する。設定値ＳＰは、オペレータなどによって設定され、設定値入力部１０を介して操作量算出部１２に入力される（図２ステップＳ１００）。
制御量ＰＶは、図示しない計測器によって計測され、制御量入力部１１を介して操作量算出部１２に入力される（図２ステップＳ１０１）。

【0025】

操作量算出部１２は、周知の制御演算アルゴリズムに従って、設定値ＳＰと制御量ＰＶとが一致するように操作量ＭＶを算出する（図２ステップＳ１０２）。制御演算アルゴリズムとしては、例えばＰＩＤがある。
操作量出力部１３は、操作量算出部１２によって算出された操作量ＭＶを制御対象に出力する（図２ステップＳ１０３）。制御対象が例えば加熱処理炉の場合、加熱処理炉のヒータに電力を供給する電力調整器が、操作量ＭＶの実際の出力先となる。

【0026】

次に、データ収集起動部２０は、データ記録部２２によるデータ収集が停止しているときに（図２ステップＳ１０４においてＹＥＳ）、設定値入力部１０から入力された設定値ＳＰの変更を検出し（図２ステップＳ１０５においてＹＥＳ）、この設定値ＳＰの変更方向がデータ収集開始のトリガーとなる設定値ＳＰの変更方向であった場合（図２ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、データ記録部２２を起動してデータ収集を開始させる（図２ステップＳ１０７）。データ収集起動部２０は、設定値入力部１０から入力された設定値ＳＰが直前の制御周期の設定値ＳＰと異なるときに、設定値ＳＰが変更されたと判断する。

【0027】

例えば昇温制御中のデータを収集して記録したいのであれば、データ収集開始のトリガーとなる設定値ＳＰ変更方向として「上昇方向」をデータ収集起動部２０に登録しておけばよい。これにより、設定値ＳＰが上昇する方向に変更されたときに、データ収集が開始される。また、降温制御中のデータを収集して記録したいのであれば、データ収集開始のトリガーとなる設定値ＳＰ変更方向として「下降方向」をデータ収集起動部２０に登録しておけばよい。

【0028】

次に、起動したデータ記録部２２は、設定値入力部１０から入力された設定値ＳＰと制御量入力部１１から入力された制御量ＰＶと操作量算出部１２によって算出された操作量ＭＶとを記録する（図２ステップＳ１０８）。
継続時間測定部２３は、データ収集開始後の継続時間を計測する（図２ステップＳ１０９）。

【0029】

データ収集停止部２１は、データ記録部２２によるデータ収集が行われているときに、データ収集開始後の継続時間が予め設定されたデータ収集終了の制限時間に到達した場合（図２ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、データ記録部２２を停止させてデータ収集を終了させる（図２ステップＳ１１１）。

【0030】

データ表示部２４は、データ記録部２２が停止してデータ収集が終了すると、データ記録部２２によって記録された、最新のデータ収集開始からデータ収集終了までの時系列データであるデータセット（切り出された最新の上下動データ）を、このデータセットの収集開始時から規定時間が経過したときに、予め規定された時系列のフレームに合わせてグラフ表示する（図２ステップＳ１１２）。このとき、規定時間は、上記制限時間よりも長い時間に設定されている。

【0031】

以上のようなステップＳ１００〜Ｓ１１２の処理が、例えばオペレータからの指令によって制御が終了するまで（図２ステップＳ１１３においてＹＥＳ）、制御周期毎に繰り返し実行される。

【0032】

なお、予め規定された時系列のフレームに合わせてグラフ表示するとは、例えばデータの先頭時刻（データ収集開始時刻）をグラフの時間軸（横軸）上の開始時刻としてデータセットを表示することを意味する。制御量ＰＶの上下動が発生する度にデータセットが収集されるので、データの先頭時刻は変わっていくが、データの先頭時刻をグラフの時間軸上の開始時刻としてデータセットをグラフ表示すれば、制御量ＰＶの１回の上下動毎に区分けした個々のデータセットを統一された基準で表示することができ、データセットの差異を認識し易くすることができる。

【0033】

図３は本実施の形態の調節計のデータ収集の動作を説明する図であり、図３の横軸は時間、縦軸は制御量ＰＶである。ここでは、設定値ＳＰを温度設定値、制御量ＰＶを温度計測値とし、例えば加熱処理炉の昇温制御中のデータを収集する場合について説明する。この図３の例では、設定値ＳＰが１５０℃から３００℃に変更された時点でデータ収集を開始し、データ収集開始後の継続時間がデータ収集終了の制限時間に到達したときに、データ収集を終了している。そして、収集したデータを、データ収集開始時から規定時間が経過したときに例えば図４のように表示する。図４の例では設定値ＳＰと制御量ＰＶの時系列データをグラフ表示している。以後、同様の昇降温動作が行われる度に、データ収集とグラフ表示が行われる。

【0034】

以上のように、本実施の形態では、制御量ＰＶの上下動が繰り返される場合において、収集すべきデータを制御量ＰＶの１回の上下動毎に個別のデータセットに区分けする際の規則性を確保することが可能になる。規則性について具体的に言えば、データセットの先頭が設定値ＳＰの変更時点となり、操作量ＭＶや制御量ＰＶの変化が制御動作として始まるタイミングが規則正しくなる。

【0035】

そして、本実施の形態では、データ収集が終了したときに、１回前に収集したデータセットのグラフから、今回収集した最新のデータセットのグラフに表示を切り替えるようにしたので、上下動のタイミングが一致した時系列データ形状が、制御量ＰＶの上下動のサイクル毎に表示されることになる。したがって、オペレータがこの表示を視認することで残像感覚が得られ、１回前に収集したデータセットからの差異（変化）を認識できるようになる。すなわち、オペレータが短時間で制御量ＰＶの上下動状態をチェックすることが可能になる。また、本実施の形態では、データ収集開始時からの規定時間経過時に表示を切り替えるようにしたので、オペレータが確認のタイミングを誤る確率をさらに低減することができる。

【0036】

本実施の形態では、高速な制御量ＰＶの上下動状態の確認が目的なので、全ての構成要素が調節計に内蔵されるような形態として記述したが、データ表示部２４に限れば、高速な通信機能を利用して調節計外部に接続されるような形態としてもよい。この場合は、調節計とその外部に設けられるデータ表示部２４とによって、本発明の技術思想を実現する制御システムが形成される。
なお、本実施の形態では、設定値ＳＰと制御量ＰＶと操作量ＭＶの３つを収集しているが、これに限るものではなく、これら３つのうち少なくとも１つを収集すればよい。

【0037】

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、上記発明の原理２、発明の原理３に対応するものである。図５は本発明の第２の実施の形態に係る調節計の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の調節計は、調節計制御機能部１ａと、データ収集機能部２ａとを備えている。

【0038】

調節計制御機能部１ａは、設定値入力部１０と、制御量入力部１１と、操作量算出部１２と、操作量出力部１３と、ハロゲンランプ（高速昇温ヒータ）に流れる電流値ＣＴを入力する電流値入力部１４とを備えている。

【0039】

データ収集機能部２ａは、データ収集起動部２０と、データ収集停止部２１と、設定値ＳＰと制御量ＰＶと操作量ＭＶのうちの少なくとも１つに加えて、電流値ＣＴを収集すべきデータとして制御周期毎に記録するデータ記録部２２ａと、継続時間測定部２３と、データ収集が終了する度にデータ記録部２２ａによって記録された最新の時系列データと共に、比較対象の時系列データである参照データを重ね合わせてグラフ表示するデータ表示部２４ａと、最新の時系列データと参照データとの間の差異を数値化して、データ表示部２４ａによる表示切替と同時に表示する差異表示部２５とを備えている。

【0040】

次に、本実施の形態の調節計の動作を図６を参照して説明する。図６のステップＳ２００〜Ｓ２０３の処理は、それぞれ図２のステップＳ１００〜Ｓ１０３と同じなので、説明は省略する。本実施の形態では、ハロゲンランプ（高速昇温ヒータ）を備えた加熱処理炉を制御対象としており、ハロゲンランプに電力を供給する電力調整器が、操作量ＭＶの実際の出力先となる。この場合、設定値ＳＰは温度設定値、制御量ＰＶは加熱処理炉の計測器（センサ）によって計測される温度計測値となる。

【0041】

電流値入力部１４は、ハロゲンランプ（高速昇温ヒータ）に流れる電流値ＣＴを計測する電流値計測手段（不図示）から電流値ＣＴを取得する（図６ステップＳ２０４）。
データ収集起動部２０は、データ記録部２２ａによるデータ収集が停止しているときに（図６ステップＳ２０５においてＹＥＳ）、設定値入力部１０から入力された設定値ＳＰの変更を検出し（図６ステップＳ２０６においてＹＥＳ）、この設定値ＳＰの変更方向がデータ収集開始のトリガーとなる設定値ＳＰの変更方向であった場合（図６ステップＳ２０７においてＹＥＳ）、データ記録部２２ａを起動してデータ収集を開始させる（図６ステップＳ２０８）。

【0042】

本実施の形態では、加熱処理炉の昇温制御中のデータを収集して記録するので、データ収集開始のトリガーとなる設定値ＳＰ変更方向として「上昇方向」（昇温方向）がデータ収集起動部２０に予め登録されている。したがって、設定値ＳＰが上昇する方向に変更されたときに、データ収集が開始される。

【0043】

次に、起動したデータ記録部２２ａは、設定値入力部１０から入力された設定値ＳＰ（温度設定値）と制御量入力部１１から入力された制御量ＰＶ（温度計測値）と操作量算出部１２によって算出された操作量ＭＶ（ヒータ操作量）と電流値入力部１４から入力された電流値ＣＴとを記録する（図６ステップＳ２０９）。
継続時間測定部２３は、データ収集開始後の継続時間を計測する（図６ステップＳ２１０）。

【0044】

データ収集停止部２１は、データ記録部２２ａによるデータ収集が行われているときに、データ収集開始後の継続時間が予め設定されたデータ収集終了の制限時間に到達した場合（図６ステップＳ２１１においてＹＥＳ）、データ記録部２２ａを停止させてデータ収集を終了させる（図６ステップＳ２１２）。

【0045】

データ表示部２４ａは、データ記録部２２ａが停止してデータ収集が終了すると、データ記録部２２ａによって記録された、最新のデータ収集開始から最新のデータ収集終了までの時系列データであるデータセットＤ１（ｉ）（ｉは収集されたｎ個の時系列データのデータ番号でありｉ＝１〜ｎ）を、このデータセットの収集開始時から規定時間が経過したときに、予め規定された時系列のフレームに合わせてグラフ表示すると同時に、データ記録部２２ａによって記録された、１回前のデータ収集開始から１回前のデータ収集終了までの時系列データであるデータセットＤ２（ｉ）を参照データとして、同じ時系列のフレームに合わせてデータセットＤ１（ｉ）と重ね合わせるようにしてグラフ表示する（図６ステップＳ２１３）。

【0046】

上記のとおり、予め規定された時系列のフレームに合わせてグラフ表示するとは、データの先頭時刻（データ収集開始時刻）をグラフの時間軸上の開始時刻としてデータセットを表示することを意味する。したがって、データセットＤ１（ｉ）の先頭時刻およびデータセットＤ２（ｉ）の先頭時刻を同一のグラフの時間軸上の共通の開始時刻としてデータセットＤ１（ｉ），Ｄ２（ｉ）を重ね合わせて表示することになる。

【0047】

差異表示部２５は、最新のデータセットＤ１（ｉ）と１回前のデータセットＤ２（ｉ）とのデータ間の差異Ｅ２を次式により算出し数値化して、データ表示部２４によるグラフ表示と同時に表示する（図６ステップＳ２１４）。

【0048】

【数1】

【0049】

このとき、差異表示部２５は、データの種類毎に差異Ｅ２を算出して表示する。本実施の形態では、設定値ＳＰと制御量ＰＶと操作量ＭＶと電流値ＣＴとを収集して記録するので、最新の設定値ＳＰ１のデータセットと１回前の設定値ＳＰ２のデータセットとの間で差異Ｅ２を算出して表示し、最新の制御量ＰＶ１のデータセットと１回前の制御量ＰＶ２のデータセットとの間で差異Ｅ２を算出して表示し、最新の操作量ＭＶ１のデータセットと１回前の操作量ＭＶ２のデータセットとの間で差異Ｅ２を算出して表示し、最新の電流値ＣＴ１のデータセットと１回前の電流値ＣＴ２のデータセットとの間で差異Ｅ２を算出して表示すればよい。

【0050】

以上のようなステップＳ２００〜Ｓ２１４の処理が、例えばオペレータからの指令によって制御が終了するまで（図６ステップＳ２１５においてＹＥＳ）、制御周期毎に繰り返し実行される。

【0051】

図７は本実施の形態におけるデータ表示の例を示す図である。図７の例では、設定値ＳＰ（＝ＳＰ１＝ＳＰ２）と、最新の制御量ＰＶ１のデータセットと、１回前の制御量ＰＶ２のデータセットと、最新の制御量ＰＶ１のデータセットと１回前の制御量ＰＶ２のデータセットとの間の差異Ｅ２＝１９．８℃とを表示している。

【0052】

本実施の形態では、残像感覚を利用する第１の実施の形態と比較して、比較対象である参照データ（１回前のデータセット）との差異をオペレータがさらに認識し易くなる。
本実施の形態では、参照データをデータ表示部２４がストックし、差異の算出を差異表示部２５が実行するものとして記述した。その意味では、単なる表示部とは異なる機能ブロックになる。

【0053】

電流値ＣＴは特に時刻同期の取り難い高速な変化をする状態量であるが、データ品質としては、制御動作（温度計測値ＰＶ、ヒータ操作量ＭＶ）との時刻同期が最も重要であるため、調節計機能と一体化されたデータ収集になることが好ましい。なお、電流値ＣＴについても制御量ＰＶと同様に、規定された時系列のフレームに合わせて最新の電流値ＣＴ１のデータセットと１回前の電流値ＣＴ２のデータセットとを重ね合わせるようにしてグラフ表示すればよい。

【0054】

本実施の形態では、高速な制御量ＰＶの上下動状態の確認が目的なので、全ての構成要素が調節計に内蔵されるような形態として記述したが、データ表示部２４および差異表示部２５に限れば、高速な通信機能を利用して調節計外部に接続されるような形態としてもよい。この場合は、調節計とその外部に設けられるデータ表示部２４および差異表示部２５とによって、本発明の技術思想を実現する制御システムが形成される。

【0055】

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、上記発明の原理２、発明の原理３に対応する別の実施の形態である。本実施の形態においても調節計の構成および処理の流れは第２の実施の形態と同様であるので、図５、図６を参照して説明する。

【0056】

図６のステップＳ２００〜Ｓ２１２の処理は、第２の実施の形態で説明したとおりである。
本実施の形態のデータ表示部２４ａは、データ記録部２２ａが停止してデータ収集が終了すると、データ記録部２２ａによって記録された、最新のデータ収集開始から最新のデータ収集終了までの時系列データであるデータセットＤ１（ｉ）を、このデータセットの収集開始時から規定時間が経過したときに、予め規定された時系列のフレームに合わせてグラフ表示すると同時に、予めデータ記録部２２ａに登録された、データセットＤ１（ｉ）の理想的な値を示す時系列データであるデータセットＤ３（ｉ）を参照データとして、同じ時系列のフレームに合わせてデータセットＤ１（ｉ）と重ね合わせるようにしてグラフ表示する（図６ステップＳ２１３）。この場合、データセットＤ１（ｉ）の先頭時刻（データ収集開始時刻）およびデータセットＤ３（ｉ）の先頭時刻を同一のグラフの時間軸上の共通の開始時刻としてデータセットＤ１（ｉ），Ｄ３（ｉ）を重ね合わせて表示すればよい。

【0057】

本実施の形態の差異表示部２５は、最新のデータセットＤ１（ｉ）とデータセットＤ３（ｉ）とのデータ間の差異Ｅ３を次式により算出し数値化して、データ表示部２４によるグラフ表示と同時に表示する（図６ステップＳ２１４）。

【0058】

【数2】

【0059】

このとき、差異表示部２５は、データの種類毎に差異Ｅ３を算出して表示する。本実施の形態では、設定値ＳＰと制御量ＰＶと操作量ＭＶと電流値ＣＴとを収集して記録するので、最新の制御量ＰＶ１のデータセットと理想的な制御量ＰＶ３のデータセットとの間で差異Ｅ３を算出して表示し、最新の操作量ＭＶ１のデータセットと理想的な操作量ＭＶ３のデータセットとの間で差異Ｅ３を算出して表示し、最新の電流値ＣＴ１のデータセットと理想的な電流値ＣＴ３のデータセットとの間で差異Ｅ３を算出して表示すればよい。

【0060】

なお、本実施の形態では、参照データとして、理想的な制御動作を示すデータを採用したが、これ以外にも最新のデータセットよりも過去の複数回にわたって収集され記録された複数のデータセットの平均データを参照データとして適宜採用してもよい。

【0061】

第１〜第３の実施の形態で説明した調節計を含む制御システムは、ＣＰＵ、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１〜第３の実施の形態で説明した処理を実行する。上記のとおり、制御システムを、調節計を実現するコンピュータと、データ表示部２４および差異表示部２５を実現するコンピュータの２台に分けてもよい。この場合、２台のコンピュータのＣＰＵは、各々のコンピュータの記憶装置に格納されたプログラムに従って第１〜第３の実施の形態で説明した処理を実行する。

【産業上の利用可能性】

【0062】

本発明は、データ収集機能を備えた温調計などの調節計を含む制御システムに適用することができる。

【符号の説明】

【0063】

１，１ａ…調節計制御機能部、２，２ａ…データ収集機能部、１０…設定値入力部、１１…制御量入力部、１２…操作量算出部、１３…操作量出力部、１４…電流値入力部、２０…データ収集起動部、２１…データ収集停止部、２２，２２ａ…データ記録部、２３…継続時間測定部、２４，２４ａ…データ表示部、２５…差異表示部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】