JP2014110727A

JP2014110727A - プラントデータ収集・解析システム

Info

Publication number: JP2014110727A
Application number: JP2012265277A
Authority: JP
Inventors: Nagao Boku; 永男朴
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2014-06-12

Abstract

【課題】熱延などの圧延プラントにおける全負荷の実消費電力量のデータを収集・解析して、契約電力のミニマム化を実現できるプラントデータ収集・解析システムを提供する。
【解決手段】圧延プラントにおける生産計画に基づいた圧延材及びトラッキングデータを保持する計算機システムと、圧延プラントにおける各種駆動装置に対して、生産計画に基づいた運転／停止、運転速度等の制御信号を送る制御装置と、駆動装置の消費電力量及び電流値のデータを収集する収集・解析装置と、をネットワークを介して相互に接続して備え、圧延プラントにおける全負荷の消費電力量を、圧延製品毎、あるいは圧延パターン毎に紐付けてリアルタイムに収集することを特徴とするプラントデータ収集・解析システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧延プラントにおけるプラントデータ収集・解析システムに関するものである。

従来、製鉄所などのプラントでは、例えば生産計画から将来の３０分毎に製鉄所全体の電力需要予測を行い、その予測値に基づいて電力会社と電力契約していた。しかしながら、実負荷消費電力と電力需要予測値との間には大きな差が生じる。実負荷消費電力が契約電力を上回る場合、不足分について、電力会社から緊急の買電の必要がある。その予定外の買電は高額である。

そのため、実際には電力需要予測値より多めに契約しているため、製品の生産コストの上昇要因となっていた。

特開２００４−１２９３２２号公報

熱延などの圧延プラントにおいて、圧延時の消費電力量は、圧延材の厚み、幅、長さ、材質などの仕様のみならず、圧延スケジュール、圧延ピッチなどの操業状態によっても、消費電力量は大きく変わってくる。

そのため、圧延仕様に基づいた設定データのみでは、ダイナミックな制御が行なわれる圧延プラントでの消費電力量の正確な予測は困難である。

そこで、本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、熱延などの圧延プラントにおける全負荷の実消費電力量のデータを収集・解析して、契約電力のミニマム化を実現できるプラントデータ収集・解析システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、プラントデータ収集・解析システムは、圧延プラントにおける生産計画に基づいた圧延材及びトラッキングデータを保持する計算機システムと、圧延プラントにおける各種駆動装置に対して、前記生産計画に基づいた運転／停止、運転速度等の制御信号を送る制御装置と、前記駆動装置の消費電力量及び電流値のデータを収集する収集・解析装置と、をネットワークを介して相互に接続して備え、圧延プラントにおける全負荷の消費電力量を、圧延製品毎、あるいは圧延パターン毎に紐付けてリアルタイムに収集することを特徴とする。

本発明によれば、熱延などの圧延プラントにおける契約電力のミニマム化を実現できる。

本発明の実施形態に係るプラントデータ収集・解析システムのシステム構成図である。本発明の実施例を概略的に示すものである。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。

本発明は、熱延などの圧延プラントにおける全負荷の消費電力量(実績値)を、圧延製品毎、あるいは圧延パターン毎に紐付けてリアルタイムに収集し、圧延プラントの電力使用量の的確な予測を可能とするものである。

図１は、本発明の実施形態に係るプラントデータ収集・解析システムのシステム構成図である。図１に示すように、本実施形態に係るプラントデータ収集・解析システムは、主として、生産計画システム１、計算機システム２、プラントデータ収集・解析装置３、リモート入出力装置４、ドライブ装置５、高圧盤６、ＭＣＣ盤７、制御装置８から構成されている。

生産計画システム１は、圧延プラントにおいて、どのような品種の製品をどの量でいつまでに生産するかの計画をまとめて保持している。生産計画の詳細は、ユーザによって決定される。

計算機システム２は、生産計画システム１からの生産計画に関するデータを受け取る。さらに、計算機システム２は圧延プラントにおける圧延材及びトラッキングデータを保持するとともに、専用ＬＡＮを介して、生産計画に関するデータを制御装置８に送る。ここで、トラッキングデータとは、例えば現在圧延中の圧延材のコイル番号、圧延材の圧延前後の情報（材質、幅、長さ、厚さ）、圧延ピッチを含むトラッキング情報である。

プラントデータ収集・解析装置３は、圧延プラントにおける各々駆動装置であるドライブ装置５、高圧盤６、ＭＣＣ盤７の消費電力量（ｋｗ）、電流値（Ａ）のデータを、リモート入出力装置４を介して収集する。データの収集及び解析については後述する。

リモート入出力装置４は、各種駆動装置に対する制御装置８からの制御信号を高速制御ネットワーク１０を介して受け取る。受け取った制御信号は、それぞれドライブ装置５、高圧盤６、ＭＣＣ盤７に出力する。又、リモート入出力装置４は、ドライブ装置５についての駆動状況に関するデータは高速制御ネットワーク１０を介して入力する。同様に、高圧盤６、ＭＣＣ盤７の駆動状況に関するデータについては、ハードワイヤ１１を介して入力する。

ドライブ装置５は、圧延プラントにおける交流電動機（図示しない）を可変電圧可変周波数（ＶＶＶＦ）インバータ制御するものである。交流電動機を任意の速度で運転するために、任意周波数でそれに比例する任意電圧の交流電源を構成し、交流モータの運転状態に合わせた電圧を生成する。ドライブ装置５の駆動状況に関するデータは、ハードワイヤ１１を介してリモート入出力装置４に送られると共に高速制御ネットワーク１０を介して制御装置８に送られる。ドライブ装置５の電力使用量(実績値)は、リモート入出力装置４を介してプラントデータ収集・解析装置３に送られる。

高圧盤６は、圧延プラントにおける高圧ポンプを駆動する駆動装置である。高圧盤６の駆動状況に関するデータは、ハードワイヤ１１を介してリモート入出力装置４に送られると共に高速制御ネットワーク１０を介して制御装置８に送られる。高圧盤６の電力使用量(実績値)は、リモート入出力装置４を介してプラントデータ収集・解析装置３に送られる。

ＭＣＣ盤７は、モータコントロールセンタであって圧延プラントにおける図示しない各種のモータや小容量ポンプ等の、主としてユーティリティ関連のアクチュエータの駆動をつかさどる。ＭＣＣ盤７の駆動状況に関するデータは、ハードワイヤ１１を介してリモート入出力装置４に送られると共に高速制御ネットワーク１０を介して制御装置８に送られる。ＭＣＣ盤７の電力使用量(実績値)は、リモート入出力装置４を介してプラントデータ収集・解析装置３に送られる。

制御装置８は、例えば、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）であって、高速制御ネットワーク１０に接続したリモート入出力装置４を介して、ドライブ装置５、高圧盤６、ＭＣＣ盤７に対して、運転／停止、運転速度等の制御信号を送る。ドライブ装置５、高圧盤６、ＭＣＣ盤７に対して出力される制御信号は、計算機システム２において保持されている圧延材及びトラッキングデータに基づいている。また、制御装置８は、ドライブ装置５、高圧盤６、ＭＣＣ盤７から各々の駆動状況に関するデータを、リモート入出力装置４を介して受け取る。

本実施形態においては、制御装置８において各駆動装置の制御データをリアルタイムで収集し、計算機システム２においてトラッキング情報を双方向でリアルタイムに収集する。

次に収集したデータの解析について説明する。図２は、圧延プラント稼働時における時々刻々の電力量の推移を示すグラフである。

本実施形態では、圧延プラントを含む工場が稼働時にユーティリティによって消費され、ほとんど負荷変動がないパターン１による消費電力量と、圧延プラントが稼働し、圧延材の仕様、圧延パススケジュール、ピッチ等に応じて負荷変動がダイナミックに変動するパターン２による消費電力量に分けて、全体の消費電力量を把握する。パターン２による消費電力量は、例えば、上述したドライブ装置５、高圧盤6、ＭＣＣ盤7の駆動時に消費される電力量である。

図２において、Ａは製品Ｎｏ．１の圧延時の消費電力量（ＭＷ）の推移を示し、Ｂは製品Ｎｏ．２の圧延時の消費電力量（ＭＷ）の推移を示し、Ｃは製品Ｎｏ．３の圧延時の消費電力量（ＭＷ）の推移を示している。一方、Ｄはパターン１による消費電力量の推移を示している。さらに、Ｅは、パターン１による消費電力量（ＭＷ）とパターン２による消費電力量（ＭＷ）を合算して得られる総消費電力量（ＭＷ）の推移を示している。

制御装置８によって各駆動装置の制御データをリアルタイムに収集し、計算機システム２によってトラッキング情報をリアルタイムに収集することにより、パターン２による負荷に対して、制御データとトラッキング情報とを紐付けて、圧延製品毎に集計し、管理している。

これにより、多様な製品種類、操業パターンを持つことを特徴とする圧延プラントにおける製品単位の電力使用量を正確に把握することができる。

本実施形態によれば、電力消費のトータル量を時系列に集計し、実績データとして、電力予測システム、生産計画システムまたはエネルギー管理システムに提供し、電力会社との電力契約のミニマム化を実現することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１・・・生産計画システム
２・・・計算機システム
３・・・プラントデータ収集・解析装置
４・・・リモート入出力装置
５・・・ドライブ装置
６・・・高圧盤
７・・・ＭＣＣ盤
８・・・制御装置
９・・・汎用ネットワーク
１０・・・高速制御ネットワーク
１１・・・ハードワイヤ

Claims

圧延プラントにおける生産計画に基づいた圧延材及びトラッキングデータを保持する計算機システムと、
圧延プラントにおける各種駆動装置に対して、前記生産計画に基づいた運転／停止、運転速度等の制御信号を送る制御装置と、
前記駆動装置の消費電力量及び電流値のデータを収集する収集・解析装置と、
をネットワークを介して相互に接続して備え、
圧延プラントにおける全負荷の消費電力量を、圧延製品毎、あるいは圧延パターン毎に紐付けてリアルタイムに収集することを特徴とするプラントデータ収集・解析システム。
前記全負荷の消費電力量を、
圧延プラントを含む工場が稼働時にユーティリティによって消費されるパターン１による消費電力量と、
圧延プラントが稼働し、圧延材の仕様、圧延パススケジュール、ピッチ等に応じて負荷変動が変動するパターン２による消費電力量とに分けて把握することを特徴とする請求項１記載のプラントデータ収集・解析システム。
前記パターン２による消費電力量は、前記駆動装置の駆動時に消費される電力量であることを特徴とする請求項２記載のプラントデータ収集・解析システム。
前記駆動装置は、圧延プラントにおける交流電動機を可変電圧可変周波数（ＶＶＶＦ）インバータ制御するドライブ装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプラントデータ収集・解析システム。
前記駆動装置は、圧延プラントにおける高圧ポンプを駆動する高圧盤であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプラントデータ収集・解析システム。
前記駆動装置は、圧延プラントにおけるモータコントロールセンタであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプラントデータ収集・解析システム。
前記制御装置は、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のプラントデータ収集・解析システム。
前記トラッキングデータは、圧延中の圧延材のコイル番号、圧延材の圧延前後の材質、幅、長さ、厚さ、圧延ピッチを含むものであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のプラントデータ収集・解析システム。
さらに、
前記制御装置からの前記駆動装置に対する制御信号をネットワークを介して受け取り、
前記制御装置の駆動状況に関するデータをネットワークを介して入力するリモート入出力装置を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のプラントデータ収集・解析システム。
前記駆動装置の駆動状況に関するデータは、ハードワイヤを介して前記リモート入出力装置に送られることを特徴とする請求項９記載のプラントデータ収集・解析システム。
前記パターン２による消費電力量は、前記駆動装置の制御データとトラッキングデータとを紐付けて、圧延製品毎に集計することを特徴とする請求項２記載のプラントデータ収集・解析システム。