JP4347867B2 - めっき付着量制御システムおよびめっき付着量制御方法 - Google Patents

Description

本発明は鉄鋼プラントのプロセスラインにおけるめっき付着量制御システムに係り、めっき付着量制御の応答性を高めるめっき付着量制御システムに関する。また、めっき付着量が薄めっきになり製品不良になることを防止するため、制御精度を高めるめっき付着量制御方法に関する。

めっき付着量制御を行う従来方法として、例えば、特許文献１には、めっき付着量制御装置の中でめっき制御に必要な種々の制御手段を備えるとともに、制御手段の実行手法が開示されている。

特開平１０−１８０１４号公報

しかしながら、特許文献１の手法では、めっき付着量制御手段とめっき付着量制御手段起動タイミングの生成処理を分離して扱うことに配慮されていないため、以下の問題がある。

めっき付着量制御手段は、めっき付着量を予測する物理モデルを備えており、これを求解して制御指令を算出するので、複雑で計算時間を必要とする。これに対し、めっき付着量制御手段起動タイミングの生成処理は、一般のシーケンス処理のため計算は簡単であるが、高い応答性を必要とする。したがって、これらを制御装置の中で混在させると、めっき付着量制御手段実行中に、めっき付着量制御手段起動タイミングの生成処理の応答が低下し、結果として、めっき付着量の制御精度が低下する問題があった。

さらにめっき付着量制御の特徴として、少し多めにめっきが付着するのは製品品質上問題ないが、付着するめっきが少ないと品質不良になることがある。一方、めっき付着量制御の操作端の一つであるノズル圧力の応答特性は、通常10〜20秒である。特許文献１の手法はこの点に配慮しておらず、同一の起動タイミングで圧力の指令変更を行っているため、めっき付着量目標値が薄めっきから厚めっきに変化するときに、圧力の応答が間に合わないタイミングでめっきが目標値を下回り、製品不良となる問題があった。

また、めっき付着量制御手段の再利用性が高いのに対し、めっき付着量制御手段の起動タイミングの生成処理は、起動条件がめっき装置や送られてくる鋼板を処理するプロセスラインの構成に依存するため、その都度仕様を決め、作り直す必要がある。このためソフトウェア生産性の観点から、両者を分離した構成とすべきだが、このときのめっき付着量制御手段とめっき付着量制御手段起動タイミング生成処理の適切なインターフェースについては、開示されているものが見当たらない。

本発明が解決しようとする課題は、めっき付着量制御手段とめっき付着量制御手段起動タイミング生成処理を適切に分離し、協調して動作させるシステム構成を提供するとともに、めっき付着量制御手段の種別に着目した、両者の適切なインターフェースを提供することにある。また、めっき付着量制御手段起動タイミング生成処理を最適化することにより、めっきの目標値が変更になるタイミングでも、付着するめっきが目標値を下回らないめっき付着量制御を行うことである。

上記課題を解決するために本発明のめっき付着量制御システムは、めっき付着量の制御計算を行うめっき付着量制御装置と、プロセスラインの機器や鋼板の動きを制御する機器制御装置をネットワークで接続するとともに、機器制御装置に制御対象からめっき付着量制御に必要な情報を集め、通信伝文として編集する送信情報編集手段と、これをめっき付着量制御装置に送信するタイミングを生成する送信タイミング生成手段を備えた。

前記めっき付着量制御装置には、プリセット制御、フィードバック制御等のめっき付着量制御に必要な制御手段を備えるとともに、機器制御装置からの通信伝文の受信をめっき付着量制御の起動タイミングとし、通信伝文を解釈して複数の制御手段を選択的に起動する制御手段起動手段を備えた。

また機器制御装置の送信タイミング生成手段に、プリセット制御の起動タイミングを生成するときに、前後のストリップの目標付着量を比較し、薄めっきから厚めっきに目標値が変化する場合には、圧力の応答を考慮したタイミングを生成する機能を備えた。

さらに機器制御装置からの起動タイミングを、鋼板の溶接点通過イベント、めっき付着量計が鋼板を幅方向にスキャン計測するときの測定完了イベント、一定周期の３通りとし、それぞれをめっき付着量制御装置で実施するめっき付着量のプリセット制御、フィードバック制御、フィードフォワード制御の起動タイミングと対応づけた。

また機器制御装置における起動タイミングの生成処理の優先順位を、鋼板の溶接点通過イベント、一定周期、めっき付着量計測定完了イベントとすることにより、めっき付着量制御の優先順位を、プリセット制御、フィードフォワード制御、フィードバック制御の順とした。

またプリセット制御タイミングを、操作端である圧力の応答特性を考慮してめっき付着量目標値変更のタイミングに先立って生成するようにした。

本発明によると、めっき付着量制御手段とめっき付着量制御手段起動タイミングの生成処理を、めっき付着量制御装置と機器制御装置とに分離した。これにより、めっき付着量制御の実行中に、めっき付着量制御手段起動タイミングの生成処理の応答が低下する問題を回避でき、高精度のめっき付着量制御を実現できる。

さらにめっき付着量制御装置で実施するめっき付着量のプリセット制御、フィードバック制御、フィードフォワード制御の起動タイミングと対応づけることにより、高精度なめっき付着量制御を適切なタイミングで実施できる。まためっき付着量制御の優先順位を、プリセット制御、フィードフォワード制御、フィードバック制御の順として、適切化できる。

またプリセット制御タイミングを、めっき付着量目標値変更のタイミングに先立って生成することにより、薄めっきから厚めっきへの目付け変更時にも、めっき厚みが目標値を下回らないめっき付着量制御を実現でき、品質不良を低減できる。

さらにプロセスラインの機器構成や鋼板の動き方が変り、めっき付着量制御手段起動タイミングの生成論理が変っても、機器制御装置のソフトウェアを変更することにより対応することが出来、めっき付着量制御装置のソフトウェアを変更する必要はない。このため、めっき付着量制御手段の再利用性を高めることができ、システム構築の工数を低減できる。

本発明のめっき付着量制御システムは、鉄鋼プロセスラインのめっき付着量制御において、めっき付着量を高精度化し、品質不良を低減できる。まためっき付着量制御ソフトウェアの再利用性を高めることができ、この結果、高精度なめっき付着量制御を行うシステムを安価に構築できる。

図１に本発明の一実施例によるめっき付着量制御システムの構成を示す。めっき付着量制御装置100は機器制御装置130を介してめっき付着量制御プラントである制御対象150を制御し、ストリップ（鋼板）151に所望の厚みのめっきを付着させる。機器制御装置130は通常、プログラマブルコントローラであり、制御対象150から取り込んだ信号をめっき付着量制御装置110に送信するとともに、めっき付着量制御装置110の計算結果である制御指令を制御対象150に出力する。機器制御装置130はさらにストリップ151の速度や制御対象に含まれる種々の機器の動きを制御する。

まず制御対象150について説明する。制御対象150のポット152には溶融めっきが溜められており、連続的に送られてくるストリップ151は種々のロール154で支持されている。このような状態で、ある板速で送られてくるストリップ151は、一旦溶融めっきに浸された後、引き上げざまにノズル153から高圧の気体を吹き付けられ、不要な溶融めっきが削ぎ落とされることで、付着するめっきの量を所望の値に制御される。ストリップ151に付着するめっきの量は、おおむねストリップ151の速度（板速）、ノズル153から吹きつける気体の圧力、ノズル吹き付け位置におけるノズル153とストリップ151の距離により決定される。これらの関係は、例えば（数１）の制御モデルで表される。
ln(W)＝a0＋a1・ln(P)＋a2・ln(V)＋a3・ln(D) …（１）
ここで、W：めっき付着量、P：ノズルのガス圧、V:ライン速度、D：ノズルギャップ、a0〜a3：定数である。

前後のストリップは溶接によりつなげられており、溶接点157は通常、めっき付着量目標値の切り替わり箇所である。実際に付着しているめっきの量は、付着量計155で測定される。

図２は付着量計155の典型的な付着量測定形態を模式的に示す。付着量計155のヘッド201は、ストリップ151を幅方向に往復し、付着量を測定する。ストリップ151は長手方向に移動しているため、付着量計ヘッド201の測定軌跡202は図示のように、ストリップ151を斜めにトラバースする形態となる。付着量計201は、１回のトラバースが完了すると、付着量の計測値およびトラバースが完了したことをしめす付着量検出完了信号を出力する。さらに図１では、板速をメジャリングロール156で測定する例を示している。

機器制御装置130は、制御対象150からの信号を取り込む入力手段131、取り込んだ入力信号から、めっき付着量制御装置100に送信する情報を編集して生成する送信情報編集手段132、取り込んだ入力信号を基に溶接点157の位置を推定するトラッキング手段133を備えている。さらに入力手段131、トラッキング手段133、さらにタイマー134の出力を総合して、送信情報編集手段132が情報を送信するタイミングを生成する送信タイミング生成手段135、送信情報生成手段132の出力をめっき付着量制御装置100に送信する送信手段136を備えている。さらにめっき付着量制御装置100から送られてくる信号を受信する受信手段137、受信した信号を制御対象150に出力する出力手段138を備えている。以下、機器制御装置130の構成を詳細に説明する。

機器制御装置130は、めっき制御に関して、少なくとも付着量計155の出力であるめっき付着量計測値Wと付着量検出完了信号、板速V、ノズル圧力P、ギャップDを、入力手段131を介して取り込む。そしてW，V，P，Dを送信手段編集手段132に出力するとともに、付着量検出完了信号を送信タイミング生成手段135に、また板速Vをトラッキング手段133に出力する。トラッキング手段133は、板速を積分することでストリップ151の移動距離を算定し、溶接点157の位置を推定する。

図３にトラッキング手段133が実行する処理を示す。ストリップ通過長は、ノズル153位置を通過中のストリップ部位の、付着量目標値が変更された地点からの距離を示す。S3−1でこのストリップ通過長を更新する。すなわちトラッキング周期の計算周期ΔＴに対し、前回のストリップ長に対して板速にΔＴを乗じた値（Ｖ×ΔＴ）を加算することで、現在のストリップ通過長を算出する。当該ストリップの溶接点から次のストリップの溶接点までの距離がストリップ長なので、Ｓ3−2でストリップ長からストリップ通過長を減じることで、ストリップ残長を算出する。ストリップ残長は、次の溶接点157までの距離と対応する。Ｓ3−3でストリップ残長が０より小さいかどうか判定する。０より小さい場合にはＳ3−4でストリップ通過長を０にした上で、溶接点通過信号を出力する。ストリップ残長が依然として０より大きい場合には、Ｓ3−5で更新したストリップ通過長を、新たなストリップ通過長として記憶する。

図４に送信タイミング生成手段135が実行する処理を示す。送信タイミング生成手段135には、入力手段131からの付着量検出完了信号、トラッキング手段133からの溶接点通過信号に加え、タイマー134からの定周期信号が入力される。これら入力を用いて送信情報編集手段132がめっき付着量制御装置100に送信する情報の、種別とタイミングを設定する信号を出力する。S4−1でトラッキング手段133からの溶接点通過信号の有無を判定する。溶接点通過信号が入力されていた場合には、S4−2でヘッダー１の伝文をめっき付着量制御装置100に送信する。

本実施例では、図４に示したように、機器制御装置130における起動タイミングの生成処理の優先順位を、鋼板の溶接点通過イベント、一定周期、めっき付着量計測定完了イベントとしている。これにより、めっき付着量制御の優先順位を、プリセット制御、フィードフォワード制御、フィードバック制御の順として、適切化している。

図５にめっき付着量制御装置100に送信する伝文の構成例を示す。送信情報501が伝文の内容である。ヘッダーの数字は、めっき付着量制御装置100が備えているめっき付着量制御に関する複数の制御手段に対する起動要因を意味しており、めっき付着量制御装置100はこれを解釈して、どの制御手段を起動するかを決定する。ヘッダー１は溶接点通過信号が入力されていた場合で、めっき付着量制御のプリセット制御の起動を表している。以下、めっき付着量制御に必要なデータが送信情報501に図示のような順で格納され、送信される。設定値は機器制御装置130から制御対象150への指令値、実績は制御対象150で測定した実績値である。またノズル〜溶接点距離はノズル153から溶接点157までのストリップ151の長さを表している。

溶接点通過信号が入力されていない場合には、S4−3でタイマー134からの信号を元に周期の起動時刻かどうかを判定する。周期としては500ms〜１ｓ程度が想定される。起動時刻だった場合にはS4−4で、ヘッダー２の伝文をめっき付着量制御装置100に送信する。周期起動の時刻でない場合には、S4−5で入力手段131から付着量検出信号完の信号が取り込まれているかどうかを判定する。取り込まれている場合には、S4−6でヘッダー３の伝文をめっき付着量制御装置100に送信する。

一方、受信手段137は、めっき付着量制御装置100から、めっき付着量制御のための指令を受信する。図６に受信情報の一例を示す。本実施例ではノズル圧力を操作端としてめっき付着量を制御する例を示す。受信情報601では、ノズル圧力の設定値を表裏とも35.0kPaにするとの制御結果を受信したことを示している。ノズル圧力の他に，ノズルギャップを操作端とすることも考えられる。またノズル圧力とノズルギャップの両方を操作端とすることも考えられる。

次に、めっき付着量制御装置100の構成を示す。めっき付着量制御装置100はめっき付着量の目標値が変更されるとき、新しい目標値が実現されるように操作端の指令値を計算するプリセット制御手段103を備えている。また、ノズル153が動作してギャップが変化したり、板速が変ったときに、この影響を補償する。すなわち操作端の指令値を計算するフィードフォワード制御手段104と、めっき付着量目標値と付着量計155からの検出値との偏差を補償する目的で操作端の指令値を計算するフィードバック制御手段105を備えている。また数１に示した制御モデルの現実との乖離を蓄える適応テーブルを更新する適応制御手段106を備えている。さらに機器制御装置130からの伝文を受信する受信手段101、受信手段101で受信した伝文を解釈し、どの制御手段を起動するか判定する制御手段起動手段102、制御手段が算出した操作端の指令値を聞き制御装置130に出力する送信手段108を備えている。

図７に制御手段起動手段102が実行する処理を示す。受信手段101から送信情報501を伝文として受信すると、S7−1でヘッダーの解釈を行う。ヘッダーが１の場合にはS7−2でプリセット制御を起動する。ヘッダーが２の場合にはS7−3でフィードフォワード制御を起動する。ヘッダーが３の場合にはS7−4でフィードバック制御を起動する。さらにフィードバック制御の演算終了後、S7−5で適応制御手段を起動するタイミングかどうかを判定し、起動タイミングであった場合にはS7−6で適応制御手段を起動する。

図８にプリセット制御手段103が実行する処理を示す。S8−1で送信情報501の中から必要な情報として、ストリップ速度Ｖ，ノズルギャップ実績(表)Ｄtop，目標付着量(表)Ｗtop＊，ノズルギャップ実績(裏)Ｄbot，目標付着量(裏)Ｗbot＊を取り込む。そしてS8−2で、表、裏のそれぞれについて、（数２）に値を代入しln(P)を求める。
ln(P)＝{ln(W)−(a0＋a2・ln(V)＋a3・ln(D))／a1 …（２）
ln(P)を求めた後、ノズル圧力Ｐに変換し、プリセット値Ｐtop,Ｐbotを決定する。そしてS8−3で送信手段108にＰtopとＰbotを出力する。目標付着量とノズル圧力が表裏同じ値の場合は、S8−2でＤtopとＤbotを平均した値をＤとして同様の計算を行い、得られたＰを、それぞれプリセット値Ｐtop,Ｐbotとしても良い。

図９にフィードフォワード制御手段104が実行する処理を示す。S9−1で送信情報501の中から必要な情報として、ストリップ速度Ｖ，実績付着量(表)Ｗctop，実績付着量(裏)Ｗcbot，ノズルギャップ実績(表)Ｄtop，ノズルギャップ実績(裏)Ｄbot，ノズル圧力設定(表)Pctop，ノズル圧力設定(裏)Pcbotを取り込む。そしてS9−2で、表、裏のそれぞれについて、（数３）により、表裏のノズル圧力の制御結果を算出する。
Ptop＝Pctop＋P1top−P2top
Pbot＝Pcbot＋P1bot−P2bot …（３）
ここで、P1topは、ストリップ速度Ｖ，実績付着量(表)Ｗctop，ノズルギャップ実績(表)Ｄtopを（数２）に代入し、ln(P)を求めた後、ノズル圧力Ｐに変換した値である。一方、P2topは、S9−3で記憶しているこれらの前回値を用いて計算したノズル圧力である。

したがって、今回取り込んだストリップ速度Ｖ，実績付着量(表)Ｗctop，ノズルギャップ実績(表)Ｄtopが前回と異なっていた場合に、P1topとP2topに相異が発生する。そして、PtopがPctopに対し、ストリップ速度Ｖ，実績付着量(表)Ｗctop，ノズルギャップ実績(表)Ｄtopの変化を補償した値となる。一方、ストリップ速度Ｖ，実績付着量(表)Ｗctop，ノズルギャップ実績(表)Ｄtopが、いずれも同じ場合には、PtopがPctopと同じ値となる。Pbotについても同様の計算を行う。S9−3で今回取り込んだストリップ速度Ｖ，実績付着量(表)Ｗctop，実績付着量(裏)Ｗcbot，ノズルギャップ実績(表)Ｄtop，ノズルギャップ実績(裏)Ｄbot，ノズル圧力設定(表)Pctop，ノズル圧力設定(裏)Pcbotを記憶し、次回の計算に使用する。S9−4で算出したPtop，Pbotを送信手段108に出力する。目標付着量とノズル圧力が表裏同じ値の場合は、S9−2でＤtopとＤbotを平均した値をＤとして同様の計算を行い、得られたＰを、それぞれフィードフォワード制御計算値Ｐtop,Ｐbotとしても良い。

図１０にフィードバック制御手段105が実行する処理を示す。S10−1で送信情報501の中から必要な情報として、実績付着量(表)Ｗctop，実績付着量(裏)Ｗcbot，目標付着量(表)Ｗtop＊，目標付着量(裏)Ｗbot＊，現在のノズル圧力設定(表)Pctop，ノズル圧力設定(裏)Pcbotを取り込む。そしてS10−2で、表，裏のそれぞれについて、（数４）を計算する。
Ptop＝Pctop＋G・(Pctop／Wctop) ・(Wctop−Wtop＊)
Pbot＝Pcbot＋G・(Pcbot／Wcbot) ・(Wcbot−Wbot＊) …（４）
ただし、G：フィードバック制御ゲインである。数４により、表裏のノズル圧力の制御結果Ptop，Pbotをフィードバック操作量として算出する。S10−3で算出したPtop，Pbotを送信手段108に出力する。

図１１に適応手段106が実行する処理を示す。S11−1で送信情報501の中から、ストリップ速度Ｖ，実績付着量(表)Ｗctop，実績付着量(裏)Ｗcbot，ノズルギャップ実績(表)Dtop，ノズルギャップ実績(裏)Dbot，ノズル圧力実績(表)Patop，ノズル圧力実績(裏)Pabotを取り込む。そしてS11−2で，適応度Δを（数５）により算出する。
Δ＝(Ｗctop＋Ｗcbot)／2−Wobs …（５）
ただし、Wobsは、
ln(Wobs)＝a0＋a1・ln{(Patop+Pabot)／2}＋a2・ln(V)＋a3・ln{(Dtop+Dbot)／2}
である。そしてS11−3で適応テーブル107の該当箇所を更新する。

図１２に適応テーブルの例を示す。本適応テーブル107は、めっき付着量とストリップ速度で層別されている。すなわちテーブルの列は、めっき付着量10g／m2毎にテーブル化されており、行はストリップ速度10mpm毎にテーブル化された例を示している。

めっき付着量については(Ｗctop＋Ｗcbot)／2が、またストリップ速度についてはVの値がテーブルのどこを指示するかにより、テーブルの更新箇所を決定する。S11−3での具体的な更新は（数６）により行う。
(ΔWij)n＝γ・(ΔWij)n-1＋(1−γ)・Δ …（６）
ただし、γ：配分係数である。

更新箇所に蓄えられている適応値(Ａij)n-1と、（数５）で算出されたΔを一定の配分係数γの下で重み付け加算することにより、(Ａij)n-1を(Ａij)nに更新する。適応結果はプリセット制御とフィードフォワード制御で使用する。すなわち（数２）と（数３）でノズル圧力Ｐを計算する際、計算式を（数７）のように修正することで、適応結果を反映したプリセット制御とフィードフォワード制御を行う。
ln(P)＝{ln(W-ΔWij)−(a0＋a2・ln(V)＋a3・ln(D))／a1 …（７）
ΔWij制御モデルの誤差に相当しており、モデル誤差を（数７）のように補償することにより、プリセット制御とフィードフォワード制御の指令値が現状のプラント状態に適応したものとなり、制御精度を高めることができる。

図１３に機器制御装置130のめっき付着量制御装置100への伝文の送信タイムチャートの一例を示す。ストリップ1301〜1303は溶接点1304，1305で、それぞれ接続されている。図で白逆三角（▽）はヘッダー1の送信情報501の送信タイミング、↑はヘッダー２の送信情報501の送信タイミング、黒逆三角はヘッダー３の送信情報501の送信タイミングである。溶接点1304，1305がノズル153を通過するタイミングでヘッダー１の伝文が送信され、定周期でヘッダー２の伝文が送信される。またヘッダー3の伝文は、付着量計155から付着量検出完了信号を機器制御装置130が受信したタイミングで送信される。

ヘッダー3の伝文の送信タイミングとしては、この他にストリップ151がノズル153を通過してから付着量計155で付着量を測定されるまでの間で、速度V，ノズル圧力P，ノズルギャップDが変化してない場合に限り、送信することも考えられる。図１３にはこの場合の例を示した。このとき検出された付着量は、制御状態や操作量が変化してないことで、現在の操作量に対応した安定付着量なので、この場合に限ってフィードバック制御を行うことで、フィードバック制御の安定化が図れる。検出された付着量が安定付着量かどうかは、トラッキング手段133のトラッキング量がノズル153から付着量計155まで変化する間、速度V，ノズル圧力P，ノズルギャップDが変化していないことを監視することで、容易に判別できる。

図１４にめっき付着量制御装置100が各制御を実行するタイミングチャートの一例を示す。図１３で示した機器制御装置130からの起動信号に対応して、図１４に一例を示すようにプリセット制御（白逆三角）、フィードフォワード制御（黒三角）、フィードバック制御（黒逆三角）が実行される。

すなわちプリセット制御はストリップの変り目で、ヘッダー1の伝文を受信したタイミングで実行される。フィードフォワード制御はヘッダー2の伝文を受信したタイミングで実行されるが、（数３）のP1とP2が異なる場合に限り操作量が変更され、制御が有効になる。実質的には、板速またはノズルギャップが変更されたタイミングで、例えば図１４に示すようなタイミングで操作量が変更される。また、フィードバック制御はヘッダー３の伝文を受信したタイミングで実行される。ここでは、プリセット制御およびフィードフォワード制御の直後は、安定付着量が検出されないので、フィードバック制御を実行しない例を示している。

実施例１では機器制御装置130からの周期信号にしたがったタイミングでフィードフォワード制御を行う場合の例を示したが、実質的には板速、ノズルギャップが変更されたタイミングでフィードフォワード制御を実行すればよい。本実施例では、板速，ノズルギャップの変更を検出して、フィードフォワード制御の起動信号を生成する例を示す。

図１５に本実施例による機器制御装置の構成を示す。フィードフォワードタイミング生成手段1501は適当な間隔で繰り返し実行され、板速，ノズルギャップの変更を検知して、送信タイミング生成手段1502にヘッダー2の伝文の送信タイミングを報知する。

図１６にフィードフォワードタイミング生成手段1501の処理を示す。S16−1で、板速V，ノズルギャップDtop，Dbotを取り込み、記憶している値と比較する。S16−2で差異があったかどうかを比較し、差異があった場合にはS16−3で送信手段生成手段1502にフィードフォワード起動タイミング信号を報知する。差異がない場合には、報知することなく処理を終える。

図１７に送信タイミング生成手段1502が実行する処理を示す。送信タイミング生成手段1502には、入力手段131からの付着量検出完了信号、トラッキング手段133からの溶接点通過信号に加え、フィードフォワードタイミング生成手段1501からの起動タイミング報知信号が入力される。これらを用いて送信情報編集手段132がめっき付着量制御装置100に送信する情報の種別とタイミングを設定する信号を出力する。

S17−1でトラッキング手段133からの溶接点通過信号の有無を判定する。溶接点通過信号が入力されていた場合には、S17−2でヘッダー１の伝文をめっき付着量制御装置100に送信する。溶接点通過信号が入力されていない場合には、S17−3でフィードフォワード起動タイミング信号の報知があるかどうかを判定する。報知があった場合にはS17−4で、ヘッダーが２の伝文をめっき付着量制御装置100に送信する。周期起動の時刻でない場合には、S17−5で入力手段131から付着量検出信号完の信号が取り込まれているかどうかを判定する。取り込まれている場合には、S17−6でヘッダーが３の伝文をめっき付着量制御装置100に送信する。

本実施例では、フィードフォワード制御で操作量が変化する可能性のあるときのみ、ヘッダー２の伝文送信が行われるので、一定周期で伝文送付を行っていた実施例１に比べ、ネットワーク120のトラフィックを低減できる。

次に本発明の実施例３として、溶接点前後のストリップの付着量目標値により、プリセット制御の起動タイミングを変更する場合のトラッキング手段133の処理を説明する。

めっき付着量制御では、実際に付着しているめっきが目標値を下回るのは品質不良であるのに対し、目標値を多少上回ることに関しては、亜鉛原料はロスするが品質上の問題はない。一方、ノズル圧力の指令値に対する応答は10秒程度のため、溶接点通過のタイミングで圧力指令を変更すると、めっき目標値が厚めっきから薄めっきに変化する場合には問題ないが、逆に、薄めっきから厚めっきに変化する場合には問題がある。すなわち、厚めっきのストリップで、圧力が指令値に達しない先端部で、めっきが目標値より薄くなる。

この問題を解決するため、本実施例ではめっき目標値の変化に着目し、薄めっきから厚めっきへの目標値変更時には、圧力の応答を考慮して、溶接点通過に先立ったタイミングで、プリセット制御の起動タイミングを生成する。

図１８にトラッキング手段が実行する処理を示す。S18−1でノズル153位置のストリップ通過長を更新する。ここでVは板速，ΔTはトラッキング手段が実行される周期である。S18−2でストリップの残長を、ストリップ長からストリップ通過長を減じることで算出する。S18−3で後行ストリップのめっき厚目標値と先行ストリップのめっき厚目標値を比較する。後行ストリップのめっき厚目標値が先行ストリップのめっき厚目標値より大きい場合には、S18−4で、プリセット制御を起動するタイミングと対応したストリップ残長Ｌを（数８）により算出する。
L＝V×Tp …（８）
ただし、Tp：ノズル圧力の応答時間である。

一方、後行ストリップのめっき厚目標値が先行ストリップのめっき厚目標値より大きくない場合には、プリセット制御を起動するタイミングは溶接点なので、S18−5でL＝０にする。S18−6でストリップ残長と（数８）のLを比較する。ストリップ残長がLより小さいとき、S18−7でプリセット制御起動タイミング信号を出力する。ストリップ残長がLより小さくないときは、プリセット制御起動タイミング信号を出力しない。S18−8でストリップ残長が０より小さいかどうか判定する。小さい場合にはS18−９でストリップ通過長を０にし、記憶する。小さくない場合は、当該ストリップが続いているので、S18−10で次回の処理に備えて、ストリップ通過長を記憶する。

本実施例では（数１）の制御モデルのチューニングを、プラントメーカが遠隔からインターネットを用いたサービスとして行う場合を示す。

図１９にシステムの全体構成を示す。メーカは制御対象150からめっき付着量制御装置100が取り込んだめっき付着量の実績値や、これに関連したノズル圧力、ギャップ、板速、さらに板厚、板幅等のプライマリ情報を、ネットワーク1911、サーバ1910、回線網1903を介して自社のサーバ1904に取り込む。そしてチューニング用データベース1905に格納する。メーカ1902はモデルチューニング手段1906を有しており、鉄鋼会社1901からの要求にしたがって、チューニング用データベース1905に蓄積されたデータを用いて、（数１）のa0〜a3を決定する計算を行い、計算結果を鉄鋼会社1901に送信する。a0〜a3を決定する計算としては、線形多重回帰が考えられる。たとえば「モデルチューニングを高精度に行うアジャスティングニューラルネットの構成と学習方式」（電気学会論文誌Ｄ，平成７年４月号）に一例を示すように、種々の方式が知られている。モデルチューニングの対価は、チューニング回数に対応付けても良いし、チューニングの結果向上した制御結果に対応付けた成果報酬でも良い。

以上に説明した本発明は、鉄鋼のプロセスラインにおけるめっき付着量制御に広く適用することができる。

本発明の実施例１によるめっき付着量制御システムの構成図。 付着量計の測定方法の説明図。 トラッキング手段の処理フロー図。 送信タイミング生成手段の処理フロー図。 送信手段が送信する伝文の一例を示す説明図。 受信手段が受信する電文の一例を示す説明図。 制御手段起動手段の処理フロー図。 プリセット制御手段の処理フロー図。 フィードフォワード制御手段の処理フロー図。 フィードバック制御手段の処理フロー図。 適応制御手段の処理フロー図。 適応テーブルの一例を示す説明図。 機器制御装置が出力する伝文の送信タイミングを示すタイムチャート。 めっき付着量制御装置が実行する制御手段の実行タイミングを示すタイムチャート。 本発明の実施例２による機器制御装置の構成図。 実施例２によるフィードフォワードタイミング生成手段の処理フロー図。 実施例２による制御手段起動手段の処理フロー図。 実施例３によるトラッキング手段の処理フロー図。 実施例４による制御モデルを遠隔調整する構成図。

符号の説明

100…めっき付着量制御装置、102…制御手段起動手段、103…目標巻取り温度テーブル、104…速度パターンテーブル、105…冷却ヘッダー優先順位テーブル、106…板温推定モデル、130…目標温度補正手段、132…ダイナミック制御手段、133…巻取り温度偏差補正手段、135…冷却前温度偏差補正手段、150…速度偏差補正手段、151…影響係数テーブル、153…ヘッダーパターン変換手段、155…制御対象。

Claims (7)

1. ストリップへ付着させるめっき厚みの操作量を算出するめっき付着量制御装置と、めっき付着量制御に関わる機器と信号を交換し、これら機器を直接制御するとともに、前記めっき付着量制御装置とネットワークを介して信号を送受信する機器制御装置を備えるめっき付着量制御システムにおいて、
   前記機器制御装置は、ストリップの溶接点通過タイミング、めっき付着量計測の終了タイミング及び所定周期のタイミングでそれぞれ起動信号を生成する送信タイミング生成手段を設け、起動信号の種別に応じて前記めっき付着量制御装置の対応するめっき付着量制御演算を起動させることを特徴とするめっき付着量制御システム。
2. 請求項１において、前記めっき付着量制御演算はめっき付着量のプリセット制御、フィードバック制御及びフィードフォワード制御を有し、それぞれストリップの溶接点通過タイミング、めっき付着量の幅方向計測の終了タイミング及び所定周期のタイミングで起動されることを特徴とするめっき付着量制御システム。
3. 請求項２において、前記機器制御装置で生成される起動タイミングの優先順位は、めっき付着量のプリセット制御、フィードフォワード制御、フィードバック制御の順であることを特徴とするめっき付着量制御システム。
4. ストリップへ付着させるめっき厚みの操作量を算出するめっき付着量制御装置と、めっき付着量制御に関わる機器と信号を交換し、これら機器を直接制御するとともに、前記めっき付着量制御装置とネットワークを介して信号を送受信する機器制御装置を備えるめっき付着量制御システムにおいて、
   前記機器制御装置はめっき付着量制御に関わる機器と交換した信号を取り込み、前記めっき付着量制御装置に送信する編集情報を編集する送信情報編集手段と、前記編集情報をめっき付着量制御装置に送信するにあたり、めっき付着量制御演算の種別に対応して送るタイミングを決定する送信タイミング生成手段を設け、
   前記めっき付着量制御装置は、めっき付着量を予測する制御モデルを用いて所望のめっき厚を実現する操作量を決定するプリセット制御演算と、前記めっき付着量制御に関わる機器の状態変化の影響を打ち消す操作量の補償量を計算するフィードフォワード制御演算と、前記めっき付着量制御に関わる機器のひとつである付着量計からの検出値とめっき付着量目標値との偏差を解消するフィードバック制御演算とからなり、
   前記送信タイミング生成手段は、めっき付着量の目標値の変更タイミングに対応して前記プリセット制御演算に対応した前記編集情報を送信し、所定周期で前記フィードフォワード制御演算に対応した前記編集情報を送信し、付着量計がストリップを幅方向にスキャンする測定が１回完了したことを示す付着量検出完了信号を取り込んだことで、前記フィードバック制御演算に対応した前記編集情報を送信することを特徴とするめっき付着量制御システム。
5. 請求項１または４において、
   前記送信タイミング生成手段は、めっき付着量の目標値変更量を取り込み、先行材のめっき付着量に比較して後行材のめっき付着量目標値が大きな値の場合に限り、めっき付着量の目標値変更タイミングに対して、前記操作量の応答時間分だけ先立つタイミングで、プリセット制御演算に対応した編集情報を送信し、それ以外の場合はめっき付着量の目標値変更タイミングでプリセット制御演算に対応した編集情報を送信することを特徴とするめっき付着量制御システム。
6. 請求項４において、前記送信タイミング生成手段は、めっき付着量制御に関わる機器の状態変化やストリップ速度変化の有無を検出し、変化があったタイミングのみで前記フィードフォワード制御演算に対応した編集情報を送信することを特徴とするめっき付着量制御システム。
7. めっき付着量の目標値の変更タイミングに対応してプリセット制御を実行し、所定周期でフィードフォワード制御を実行し、付着量計がストリップを幅方向にスキャンする測定が１回完了したことを示す付着量検出完了信号を取り込んだ後にフィードバック制御を実行するめっき付着量制御方法において、
   めっき付着量をワイピングノズルのガスの圧力で制御する場合に、先行材のめっき付着量に比較して後行材のめっき付着量目標値が大きな値の場合に限り、めっき付着量の目標値変更タイミングに対して、ガスの圧力の応答時間分だけ先立ったタイミングで、ガスの圧力指令値を所望の厚めっきを実現する値に変更し、それ以外の場合はめっき付着量の目標値変更タイミングでガスの圧力指令値を所望のめっき付着量を実現する値に変更することを特徴とするめっき付着量制御方法。

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