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pH中和装置における薬注量のコントロール

<時分割比例制御(NN-2000/NN-200型)>
時分割比例制御とは、目標値と比例帯・周期時間の3つのパラメータを設定すると、pHが目標値に近づくにつれて薬注ポンプを断続運転させ、目標値に到達すると完全停止する制御方法です。pH中和のような中和域での微小注入を要するものに適しています。薬液によるpHコントロールを行う場合は主にこの制御を使用します。

●時分割比例制御の3つのパラメータ

SP (目標値) 制御はこの値を目標に行います。
PB (比例帯) 時分割比例制御を実行する帯域を設定します。SPに対してアルカリ中和の場合はSP+PB値、酸中和の場合はSP-PB値の帯域に入ると、時分割制御を行います。
TI (周期時間) 時分割制御の周期時間となります。時分割制御中は、ポンプ運転時間+ポンプ停止時間=周期TIとなります。

上図において、領域Aが時分割比例制御を行う帯域、領域Bが連続出力帯域です。比例帯を超えた領域Bではポンプ制御は行わず、連続運転状態となります。pH値が領域Aの比例帯内に入ると、比例帯内での割合に応じて、ポンプの運転を断続的に行います。例えば、現在値がPBの25%の位置であるとすると、ポンプは周期時間(TI)の25%分を運転、残り75%は停止となります。TIの1サイクルが終わった時点でのpH値により、次のサイクルでの運転・停止時間が決定されます。

<ON-OFF制御(NN-1000/NN-100型)>
ON-OFF制御とは、pH値が設定値以上(以下)の場合に、ポンプを連続運転する方法です。ON-OFF制御はpH監視・警報用に使われることが多く、pHコントロールに使用されることはあまりありません。

<PID制御(PXR5型)>
P、I、Dとはそれぞれ、英語の頭文字をあらわします。
PはProportion(比例)、IはIntegration(積分)、DはDifferentiation(微分)を示します。
目標pH値と現在のpH値との違いをすばやく小さくするために、どのように注入していけば良いかを決めるのがPID制御です。Pは時分割比例制御の機能で、これを基本に、微分・積分要素を加味して制御を行う方式です。Iは一定時間内の制御による偏差を蓄積し、制御が足りていなければ加算、行き過ぎが起こっていれば減算させる要素、Dは一定時間内の変化量が激しい場合に制御量も即座に対応させる要素です。この3つの演算で最良な現状判断を行い、目標値に迅速に近づけていくよう働きます。ただし、薬液によるpH中和には最適化されておらず、弊社では炭酸ガス中和装置にのみ採用しております。

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