カスケードコントロールとは何ですか？

Cascade Controlとは、関連するプロセス変数の設定点を操作することにより、プロセス変数が制御されるプロセス制御戦略を指します。 この特定の戦略では、関心のある変数は、タンデムで動作する2つの制御ループによって制御されます。化学プロセス産業では、カスケード制御システムを使用して、主要な制御目標に対する乱れと混乱の影響を減らすために使用されます。

カスケード制御ループは、一次ループと二次ループで構成されています。 これらのループは、それぞれ外側のループと内部ループとも呼ばれる場合があります。 プライマリループは、主要な制御目標に関連するプロセスのセットポイントまたはターゲットを備えたセカンダリループを提供します。 プライマリループは、セカンダリループまたはスレーブループが従わなければならないセットポイントを提供するため、マスターループとして知られていることがあります。

プロセス制御戦略としてカスケード制御を使用する主な目的は、セカンダリループが妨害を制御できるようにすることです。それらは、主要な制御目標に影響を与える可能性があります。この制御システムが効果的に機能するためには、二次ループのプロセスダイナミクスは、プライマリループのダイナミクスよりもはるかに高速でなければなりません。 一般的なルールとして、二次ループのプロセスダイナミクスは、プライマリループのプロセスダイナミクスの少なくとも4倍高速でなければなりません。

ほとんどの化学プロセスにカスケード制御の最も一般的なアプリケーションには、フローコントローラーをセカンダリループとして使用することが含まれます。 ほとんどのフローコントローラーは非常に高速な応答時間を持ち、二次ループに適した候補になります。 一次ループは、温度、レベル、ポテンツ水素（pH）レベル、化学組成などの変数に焦点を当てる傾向があります。

カスケード制御は、必ずしも2つの制御ループのみに基づいてシステムに限定されるわけではありません。 複数のカスケードの配置は、従来のカスケード制御ループと同じ方法で機能しますが3つ以上のループがあります。 たとえば、長いデッドタイムの​​化学組成分析器と制御ループは、温度制御ループに依存してプロセスの混乱を排除する可能性があります。 温度制御ループは、フローコントローラーなどのさらに高速なコントローラーに依存する可能性があります。

特定のプロセスのカスケードコントローラーの開発に関連するいくつかの要因があります。 たとえば、コントロールエンジニアは、選択したセカンダリループが関心のある主要ループに強い影響を与えたかどうかを考慮する必要があります。 エンジニアは、提案されたセカンダリループのプロセスダイナミクスも知る必要があります。 このような要因は、提案された二次ループがプロセスの混乱を吸収し、それらがプライマリループに影響を与えることを防ぐことができるかどうかを判断する可能性があります。