JP5672053B2 - モーター停止用の制御装置 - Google Patents
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Description
また、下記特許文献1には、ラインを非常停止させる際に、減速開始時刻と減速終了(停止)時刻とが各圧延スタンドで一致するように、各圧延スタンドの減速レートを決定するものが提案されている。
例えば、最大回生制動を使用してラインを停止させる場合は、各モーター間において、その停止時間を一致させることができない。即ち、前後の圧延スタンド間で速度にずれが生じ、両圧延スタンド間の鋼板に過度な張力が作用する恐れがあった。
本発明に係るモーター停止用の制御装置は、プロセスラインで使用されている複数のモーターを同時に非常停止させるためのものである。本制御装置は、タンデム圧延ラインやフィルムラインといった種々のプロセスラインに適用することができる。以下においては、本制御装置を冷間圧延ラインに適用した場合を例に、具体的な説明を行う。
図1において、1はペイオフリール(払い出し機)、2は圧延スタンド、3はペイオフリール1及び圧延スタンド2間に配置されたブライドルロール、4はテンションリール(巻き取り機)、5は圧延スタンド2及びテンションリール4間に配置されたブライドルロールである。
以下に、図2も参照し、モーター駆動装置10の構成及び機能について、具体的に説明する。
モーター駆動装置10(n)では、プラントコントローラー11から運転指令が入力されると、常時は、速度制御回路12(n)及び張力制御回路13(n)によって、上記運転指令をモーター指令に変換する。モータードライバ14(n)は、この変換されたモーター指令に基づいて、モーター7(n)の電圧(或いは、電流)制御を実施し、モーター7(n)を駆動する。
以下に、図3も参照し、上記モーター停止装置16の構成及び機能について、具体的に説明する。
モーター停止装置16は、入力部17、記録部18、停止時間演算部19、トルク制限値演算部20、出力部21により、その要部が構成される。
更に、入力部17には、非常停止手段から出力された非常停止指令も入力される。
以下に、モーター停止装置16が行う計算例について、詳細に説明する。
停止開始時のモーター回転数>モーターベース回転数の時:下記式(1)
停止開始時のモーター回転数≦モーターベース回転数の時:下記式(2)
GD2 M(n):モーター軸換算の機械部の慣性モーメント・モーターの慣性モーメント・ブレーキの慣性モーメントの和[kg・m2]
GD2 c(n):コイルの慣性モーメント(本実施の形態においては、ペイオフリール1・テンションリール4の場合のみ(n=1、2))[kg・m2]
Tq M(n) :モーターベーストルク[N・m]
Tq B(n) :ブレーキトルク[N・m]
k(n) :モーター過負荷(オーバーロード)耐量[pu]
NB(n) :モーターベース回転数[rpm]
N(n) :停止開始時のモーター回転数[rpm]
g :重力加速度
である。なお、上記コイル(軸に巻き付けられた状態のストリップ6)の慣性モーメントは、次式によって求めることができる。
D:コイル外形[m]
d:コイル内径[m]
ρ:密度[g/cm]
L:板幅[m]
である。上記各種パラメーターのうち、D、N(n)は入力部17への入力情報、他は記録部18の記録情報等である。
図5はこの発明の実施の形態2におけるモーター駆動装置の構成を示す図である。
図5に示すように、モーター駆動装置10(n)の構成自体は、実施の形態1と同様である。本実施の形態では、非常停止手段から非常停止指令が出力された際に、モーター停止装置16から各モーター駆動装置10(n)に対して、制御対象のモーター7(n)に合わせた電流制限値が入力される場合について説明を行う。
以下に、図6も参照し、上記モーター停止装置16の構成及び機能について、具体的に説明する。
本実施の形態におけるモーター停止装置16は、入力部17、記録部18、停止時間演算部22、電流制限値演算部23、出力部24により、その要部が構成される。なお、入力部17及び記録部18については、実施の形態1と同様であるので、詳細な説明は省略する。
電流制限値演算部23は、先ず、停止時間演算部22によって演算された各モーター7の停止時間の中から最大のもの(最大停止時間)を特定する。電流制限値演算部23は、最大停止時間を特定すると、その特定した最大停止時間に合わせて停止させるための電流制限値を、各モーター7について演算する。電流制限値演算部23は、上記特定した最大停止時間と、入力部17への入力情報及び記録部18の記録情報とに基づいて、上記演算を行う。そして、電流制限値演算部23は、各モーター7について適切な電流制限値を演算すると、その演算結果を出力部24に対して出力する。
速度と時間との関係は、次式で表される。
Tq M´(n):回転数Nの時のモータートルク(但し、NB<N)
である。このため、最大回生制動を実施した場合の各モーター7(n)の停止時間t(n)[sec]は、停止開始時のモーター回転数が、ベース回転数以下である場合と、ベース回転数以上である場合とに分けて考える必要がある。
各モーター7(n)の停止時間t(n)[sec]は、次式で表される。
ベース回転数から停止までの時間は、上記式(7)から求めることができる。この時間をtB−>0(n)とする。また、停止開始時の回転数からベース回転数までの減速時間をtN−>B(n)とすると、各モーター7(n)の停止時間t(n)[sec]は、次式で表される。
図9はこの発明に係るモーター停止用の制御装置が適用された冷間圧延ラインの構成を示す図、図10はこの発明の実施の形態3におけるモーター駆動装置の構成を示す図である。実施の形態1及び2では、モーター停止装置16を一つの装置として冷間圧延ラインに備えた場合について説明した。本実施の形態では、各モーター駆動装置10に個別に備えられた機能によって、実施の形態1におけるモーター停止装置16の機能を実現する場合について説明する。
モーター駆動装置10(n)では、プラントコントローラー11から運転指令が入力されると、実施の形態1と同様に、常時は、速度制御回路12(n)及び張力制御回路13(n)によって速度フィードバック制御を行い、適切なモーター指令及びブレーキ指令を出力する。
以下に、図11も参照し、上記モーター停止手段25の構成及び機能について、具体的に説明する。
モーター停止手段25は、入力部26、記録部27、停止時間演算部28、比較部29、トルク制限値演算部30、出力部31により、その要部が構成される。
また、入力部26には、非常停止手段から出力された非常停止指令も入力される。
比較部29の上記機能により、各モーター停止手段25において、同じ最大停止時間(tmax)が選択される。
なお、本実施の形態において説明しなかった構成については、実施の形態1と同様である。また、各モーター停止手段25では、例えば、実施の形態1と同様の方法によって、停止時間やトルク制限値の演算を行う。
本実施の形態では、各モーター駆動装置10に個別に備えられた機能(モーター停止手段25)によって、実施の形態2におけるモーター停止装置16の機能を実現する場合について説明する。
以下に、図12を参照し、上記モーター停止手段25の構成及び機能について、具体的に説明する。
本実施の形態におけるモーター停止手段25は、入力部26、記録部27、停止時間演算部32、比較部33、電流制限値演算部34、出力部35により、その要部が構成される。なお、入力部26及び記録部27については、実施の形態3と同様であるので、詳細な説明は省略する。
なお、本実施の形態において説明しなかった構成については、実施の形態2或いは3と同様である。また、各モーター停止手段25では、例えば、実施の形態2と同様の方法によって、停止時間や電流制限値の演算を行う。
2 圧延スタンド
3、5 ブライドルロール
4 テンションリール
6 ストリップ
7 モーター
8 ブレーキ
9 ブレーキ制御回路
10 モーター駆動装置
11 プラントコントローラー
12 速度制御回路
13 張力制御回路
14 モータードライバ
15 速度センサー
16 モーター停止装置
17、26 入力部
18、27 記録部
19、22、28、32 停止時間演算部
20、30 トルク制限値演算部
21、24、31、35 出力部
23、34 電流制限値演算部
25 モーター停止手段
29、33 比較部
Claims (8)
- 連続材の払い出し機を駆動するための第1モーター、及び、前記連続材の巻き取り機を駆動するための第2モーターを含む複数台のモーターと、
前記モーターを制御するモーター駆動装置と、
を備えたプロセスラインにおいて前記各モーターを非常停止させるための制御装置であって、
前記払い出し機及び前記巻き取り機の各コイル径情報と前記各モーターの回転数情報とがリアルタイムで入力される入力部と、
前記各モーターの定格と前記各モーターに接続された機械部の慣性モーメントとが予め記録された記録部と、
前記入力部に入力された情報及び前記記録部に記録された情報に基づいて、前記各モーターについて、出力可能な所定の可変トルクで回生制動を実施した場合の停止時間を演算する停止時間演算部と、
前記停止時間演算部によって演算された前記各モーターの停止時間の中から最大のものを特定し、この特定した最大停止時間に合わせて停止させるための電流制限値を、前記各モーターについて演算する電流制限値演算部と、
ラインを非常停止させるための非常停止指令が入力されると、前記電流制限値演算部によって演算された各電流制限値を前記モーター駆動装置に出力し、その電流制限値でトルク制限した回生制動を行わせる出力部と、
を備えたことを特徴とするモーター停止用の制御装置。 - 前記各モーターは、DCモーターからなり、
前記電流制限値演算部は、特定した最大停止時間に合わせて停止させるための電機子電流制限値を、前記各モーターについて演算する
ことを特徴とする請求項1に記載のモーター停止用の制御装置。 - 前記各モーターは、ベクトル制御されるACモーターからなり、
前記電流制限値演算部は、特定した最大停止時間に合わせて停止させるためのトルク分電流制限値を、前記各モーターについて演算する
ことを特徴とする請求項1に記載のモーター停止用の制御装置。 - 前記払い出し機のコイル径及び巻き取り機のコイル径を取得するコイル径取得手段と、
を更に備え、
前記入力部には、前記コイル径取得手段によって取得されたコイル径の情報がリアルタイムで入力されることを特徴とする請求項1に記載のモーター停止用の制御装置。 - 連続材の払い出し機を駆動するための第1モーター、及び、前記連続材の巻き取り機を駆動するための第2モーターを含む複数台のモーターと、
前記モーターのそれぞれに対応して設けられた複数のモーター駆動装置と、
を備えたプロセスラインにおいて前記各モーターを非常停止させるための制御装置であって、
前記各モーター駆動装置は、
制御対象のモーターの回転数情報がリアルタイムで入力される入力部と、
前記制御対象のモーターの定格とその機械部の慣性モーメントとが予め記録された記録部と、
前記入力部に入力された情報及び前記記録部に記録された情報に基づいて、前記制御対象のモーターについて、その時点における所定の一定トルクで回生制動を実施した場合の停止時間を演算し、演算結果を、他のモーター駆動装置に対して出力させる停止時間演算部と、
前記停止時間演算部によって演算された停止時間と前記他のモーター駆動装置から取得した停止時間との中から最大のものを特定する比較部と、
前記比較部によって特定された最大停止時間に合わせて停止させるためのトルク制限値を、前記制御対象のモーターについて演算するトルク制限値演算部と、
ラインを非常停止させるための非常停止指令が入力されると、前記トルク制限値演算部によって演算されたトルク制限値を出力し、前記制御対象のモーターに、そのトルク制限値でトルク制限した回生制動を行わせる出力部と、
を備え、
前記第1モーターを制御する前記モーター駆動装置は、前記第1モーターの回転数情報とともに、前記払い出し機のコイル径情報がその入力部にリアルタイムで入力され、
前記第2モーターを制御する前記モーター駆動装置は、前記第2モーターの回転数情報とともに、前記巻き取り機のコイル径情報がその入力部にリアルタイムで入力される
ことを特徴とするモーター停止用の制御装置。 - 連続材の払い出し機を駆動するための第1モーター、及び、前記連続材の巻き取り機を駆動するための第2モーターを含む複数台のモーターと、
前記モーターのそれぞれに対応して設けられた複数のモーター駆動装置と、
を備えたプロセスラインにおいて前記各モーターを非常停止させるための制御装置であって、
前記各モーター駆動装置は、
制御対象のモーターの回転数情報がリアルタイムで入力される入力部と、
前記制御対象のモーターの定格とその機械部の慣性モーメントとが予め記録された記録部と、
前記入力部に入力された情報及び前記記録部に記録された情報に基づいて、前記制御対象のモーターについて、出力可能な所定の可変トルクで回生制動を実施した場合の停止時間を演算し、演算結果を、他のモーター駆動装置に対して出力させる停止時間演算部と、
前記停止時間演算部によって演算された停止時間と前記他のモーター駆動装置から取得した停止時間との中から最大のものを特定する比較部と、
前記比較部によって特定された最大停止時間に合わせて停止させるための電流制限値を、前記制御対象のモーターについて演算する電流制限値演算部と、
ラインを非常停止させるための非常停止指令が入力されると、前記電流制限値演算部によって演算された電流制限値を出力し、前記制御対象のモーターに、その電流制限値でトルク制限した回生制動を行わせる出力部と、
を備え、
前記第1モーターを制御する前記モーター駆動装置は、前記第1モーターの回転数情報とともに、前記払い出し機のコイル径情報がその入力部にリアルタイムで入力され、
前記第2モーターを制御する前記モーター駆動装置は、前記第2モーターの回転数情報とともに、前記巻き取り機のコイル径情報がその入力部にリアルタイムで入力される
ことを特徴とするモーター停止用の制御装置。 - 前記各モーターは、DCモーターからなり、
前記電流制限値演算部は、最大停止時間に合わせて停止させるための電機子電流制限値を、前記制御対象のモーターについて演算する
ことを特徴とする請求項6に記載のモーター停止用の制御装置。 - 前記各モーターは、ベクトル制御されるACモーターからなり、
前記電流制限値演算部は、最大停止時間に合わせて停止させるためのトルク分電流制限値を、前記制御対象のモーターについて演算する
ことを特徴とする請求項6に記載のモーター停止用の制御装置。
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