JP5853867B2 - ヘルパーロールの速度制御装置及び速度制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、ヘルパーロールの速度制御装置及び速度制御方法に関するものである。

連続材を連続的に処理するプロセスラインにおいては、マスターロールと複数のヘルパーロールとが設けられる（例えば、特許文献１参照）。

特開平１−１６７１５６号公報

当該プロセスラインにおいて、コントローラは、マスターロールとヘルパーロールの速度フィードバックを受け取り、これらの速度偏差に応じて、速度指令を増減させる。

しかしながら、マスターロールとヘルパーロールとの間に大きな変化を伴う速度偏差が生じた場合、ヘルパーロールの速度フィードバックが速度指令に追従できない。この場合、連続材の張りや弛みが発生する。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、連続材の張りや弛みを抑制することができるヘルパーロールの速度制御装置及び速度制御方法を提供することである。

この発明に係るヘルパーロールの速度制御装置は、連続材を処理するプロセスラインにおいて、マスターロールの速度基準と前記マスターロールと協働して前記連続材を搬送する複数のヘルパーロールの速度基準とを出力する主幹コントローラと、前記マスターロールの速度基準と前記マスターロールの実速度との偏差に基づいて、前記マスターロールを駆動する電動機を制御するマスターロール駆動ドライブ装置と、前記複数のヘルパーロールの各々に対応して設けられ、対応したヘルパーロールの速度基準と前記対応したヘルパーロールの実速度との偏差に基づいて、前記対応したヘルパーロールを駆動する電動機を制御する複数のヘルパーロール駆動ドライブ装置と、を備え、前記複数のヘルパーロール駆動ドライブ装置の各々は、前記対応したヘルパーロールの速度基準と前記対応したヘルパーロールの実速度との偏差に基づいて、第１指令を演算する速度制御演算部と、前記第１指令に基づいて、第２指令を演算する電流制御演算部と、前記第２指令に基づいて、前記対応したヘルパーロールに供給される電力を制御する変換部と、前記マスターロール駆動ドライブ装置のゲインに応じたゲインが設定されるモデル速度制御演算器と、前記対応したヘルパーロールの速度基準と自らが出力するモデル速度との偏差が前記モデル速度制御演算器に入力されるように設けられ、前記マスターロールの実速度と前記モデル速度との偏差が０となるように調整し得るモデルイナーシャ調整部と、を備え、前記モデル速度と前記対応したヘルパーロールの実速度との偏差に対応した値を前記第１指令に加算するものである。

この発明に係るヘルパーロールの速度制御方法は、連続材を処理するプロセスラインにおいて、マスターロールの速度基準と前記マスターロールと協働して前記連続材を搬送する複数のヘルパーロールの速度基準とを出力する工程と、前記マスターロールの速度基準と前記マスターロールの実速度との偏差に基づいて、前記マスターロールを駆動する電動機を制御する工程と、対応したヘルパーロールの速度基準と前記対応したヘルパーロールの実速度との偏差に基づいて、前記対応したヘルパーロールを駆動する電動機を制御する工程と、前記対応したヘルパーロールの速度基準と前記対応したヘルパーロールの実速度との偏差に基づいて、第１指令を演算する工程と、前記第１指令に基づいて、第２指令を演算する工程と、前記第２指令に基づいて、前記対応したヘルパーロールに供給される電力を制御する工程と、モデルのゲインを設定する工程と、前記マスターロールの実速度と前記モデルの出力であるモデル速度との偏差が０となるように調整する工程と、前記モデル速度と前記対応したヘルパーロールの実速度との偏差に対応した値を前記第１指令に加算する工程と、を備えたものである。

この発明によれば、連続材の張りや弛みを抑制することができる。

この発明の実施の形態１におけるヘルパーロールの速度制御方法が利用されるプロセスラインの構成図である。 この発明の実施の形態１におけるヘルパーロールの速度制御方法を説明するためのブロック図である。

この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるヘルパーロールの速度制御方法が利用されるプロセスラインの構成図である。

図１において、炉１の外側には、速度マスター用のマスターロール２が設けられる。炉１の内側には、複数のヘルパーロール３ａ〜３ｈが設けられる。マスターロール２と複数のヘルパーロール３ａ〜３ｈには、連続材（ストリップ材）が巻き掛けられる。

マスターロール２は、マスターロール電動機４の軸の先に取り付けられる。マスターロール電動機４に対応して、マスターロール速度検出器５とマスターロール駆動ドライブ装置６とが設けられる。

ヘルパーロール３ａ〜３ｈの各々は、対応したヘルパーロール電動機７ａ〜７ｈの軸の先に取り付けられる。ヘルパーロール電動機７ａ〜７ｈの各々に対応して、ヘルパーロール速度検出器８ａ〜８ｈとヘルパーロール駆動ドライブ装置９ａ〜９ｈとが設けられる。

マスターロール駆動ドライブ装置６とヘルパーロール駆動ドライブ装置９ａ〜９ｈとには、主幹コントローラ１０が接続される。

当該プロセスラインにおいては、主幹コントローラ１０は、マスターロール駆動ドライブ装置６とヘルパーロール駆動ドライブ装置９ａ〜９ｈとにドライブ装置制御信号１１を出力する。

ドライブ装置制御信号１１に基づいて、マスターロール駆動ドライブ装置６は、マスターロール電動機４の速度をベクトル制御する。当該速度制御に基づいて、マスターロール電動機４が駆動する。当該駆動に基づいて、マスターロール２が回転する。

ドライブ装置制御信号１１に基づいて、ヘルパーロール駆動ドライブ装置９ａ〜９ｈの各々は、対応したヘルパーロール電動機７ａ〜７ｈの速度をベクトル制御する。当該速度制御に基づいて、ヘルパーロール電動機７ａ〜７ｈの各々が駆動する。当該駆動に基づいて、ヘルパーロール３ａ〜３ｈの各々が回転する。

この際、マスターロール速度検出器５は、マスターロール２の実速度を検出する。当該実速度は、マスターロール駆動ドライブ装置６にフィードバックされる。ヘルパーロール速度検出器８ａ〜８ｈの各々は、対応したヘルパーロール３ａ〜３ｈの実速度を検出する。当該実速度は、対応したヘルパーロール駆動ドライブ装置９ａ〜９ｈにフィードバックされる。

マスターロール駆動ドライブ装置６は、速度ＦＢＫ１２として、マスターロール２の実速度を主幹コントローラ１０に出力する。ヘルパーロール駆動ドライブ装置９ａ〜９ｈは、速度ＦＢＫ１２として、ヘルパーロール３ａ〜３ｈの実速度を主幹コントローラ１０に出力する。プロセスラインは、各検出信号１３を主幹コントローラ１０に出力する。

本実施の形態においては、マスターロール駆動ドライブ装置６からの速度ＦＢＫ１２は、ハード信号線等を介してヘルパーロール駆動ドライブ装置９ａ〜９ｈの各々に入力される。当該速度ＦＢＫ１２に基づいて、ヘルパーロール駆動ドライブ装置９ａ〜９ｈの各々は、対応したヘルパーロール電動機７ａ〜７ｈの制御を補正する。

次に、図２を用いて、マスターロール２とヘルパーロール３ａ〜３ｈの速度制御方法を説明する。
図２はこの発明の実施の形態１におけるヘルパーロールの速度制御方法を説明するためのブロック図である。

マスターロール駆動ドライブ装置６には、マスターロール速度垂下量補正演算器１４、マスターロール速度制御演算器１５、マスターロール電流制御演算器１６、マスターロール２−３軸・ＰＷＭ変換器１７が設けられる。

マスターロール速度垂下量補正演算器１４は、主幹コントローラ１０から出力されたＡＡＡＡに基づいて、ＢＢＢＢを演算する。主幹コントローラ１０から出力されたマスターロール速度基準１８とＢＢＢＢとの偏差は、マスターロール速度リファレンス１９となる。マスターロール速度制御演算器１５は、マスターロール速度リファレンス１９とマスターロール速度ＦＢＫ１９との偏差に基づいて、ＣＣＣＣを演算する。

マスターロール電流制御演算器１６は、ＣＣＣＣとマスターロール負荷電流ＦＢＫ２１との偏差に基づいて、ＤＤＤＤを演算する機能を備える。マスターロール２−３軸・ＰＷＭ変換器１７は、ＤＤＤＤに基づいて、マスターロール電動機４に供給される電力をＰＷＭ制御する。

ヘルパーロール駆動ドライブ装置９ａ〜９ｈの各々には、ヘルパーロール速度垂下量補正演算器２２、ヘルパーロール速度制御演算器２３、ヘルパーロール電流制御演算器２４、ヘルパーロール２−３軸・ＰＷＭ変換器２５が設けられる。

ヘルパーロール速度垂下量補正演算器２２は、主幹コントローラ１０から出力されたＥＥＥＥに基づいて、ＦＦＦＦを演算する。主幹コントローラ１０から出力されたヘルパーロール速度基準２６とＦＦＦＦとの偏差は、ヘルパーロール速度リファレンス２７となる。ヘルパーロール速度制御演算器２３は、ヘルパーロール速度リファレンス２７とヘルパーロール速度ＦＢＫ２８との偏差に基づいて、ＧＧＧＧを演算する機能を備える。

ヘルパーロール電流制御演算器２４は、ＧＧＧＧとヘルパーロール負荷電流ＦＢＫ２９との偏差に基づいて、ＨＨＨＨを演算する機能を備える。ヘルパーロール２−３軸・ＰＷＭ変換器２５は、ＨＨＨＨに基づいて、対応したヘルパーロール電動機７ａ〜７ｈに供給される電力をＰＷＭ制御する。

ヘルパーロール駆動ドライブ装置９ａ〜９ｈの各々には、モデル速度制御演算器３０、モデルイナーシャ調整器３１、第１切替フラグ３２、第２切替フラグ３３、制御ゲイン調整器３４が付加される。

モデル速度制御演算器３０とモデルイナーシャ調整器３１とは、マスターロール速度制御モデル３５として機能する。具体的には、モデル速度制御演算器３０の入力部には、ヘルパーロール速度リファレンス２７とモデルイナーシャ調整器３１の出力との偏差が入力される。モデルイナーシャ調整器３１の入力部には、モデル速度制御演算器３０の出力が入力される。

第１切替フラグ３２の入力部の一方には、マスターロール速度ＦＢＫ２０が入力される。第１切替フラグ３２の入力部の他方には、モデルイナーシャ調整器３１の出力であるモデル速度ＦＢＫ３６が入力される。第２切替フラグ３３の入力部の一方には、第１切替フラグ３２の出力とヘルパーロール速度ＦＢＫ２８との偏差が入力される。第２切替フラグ３３の入力部の他方には、０が入力される。

制御ゲイン調整器３４の入力部には、第２切替フラグ３３の出力が入力される。制御ゲイン調整器３４の出力は、一次遅れフィルタ等を介してヘルパーロール速度制御演算器２３の出力に加算される。

マスターロール駆動ドライブ装置６とヘルパーロール駆動ドライブ装置９ａ〜９ｈとの調整においては、まず、マスターロール２の速度制御に必要な各種調整が行われる。具体的には、マスターロール速度制御演算器１５のゲイン、マスターロール電流制御演算器１６のゲイン等が調整される。

その後、ヘルパーロール３ａ〜３ｈの速度制御に必要な各種調整が行われる。具体的には、第１切替フラグ３２は、入力部の他方が導通状態となるように設定される。第２切替フラグ３３は、入力部の他方が導通状態となるように設定される。この場合、マスターロール速度制御モデル３５は機能しない。

マスターロール速度制御モデル３５が機能しない状態で、ヘルパーロール速度制御演算器２３のゲイン、ヘルパーロール電流制御演算器２４のゲイン等が調整される。モデル速度制御演算器３０のゲイン等は、マスターロール速度制御演算器１５内の各調整ゲイン等と同様の値に調整される。その結果、マスターロール速度制御モデル３５は、マスターロール２に模擬される。

この状態で、モデルイナーシャを決定する。モデルイナーシャは、マスターロール２の重量やその他の機械的な損失からの各負荷分に基づいて決定される。そこで、マスターロール２の加減速が同時に行われる。

マスターロール２の加減速時に、マスターロール速度ＦＢＫ２０とモデル速度ＦＢＫ３６の偏差である第１実機・モデル間速度偏差３７が０となるようにモデルイナーシャ調整器３１が調整される。その結果、マスターロール速度制御モデル３５は、マスターロール２と同期する。

その後、第２切替フラグ３３は、入力の一方が導通状態となるように切り替えられる。その結果、調整されたマスターロール速度制御モデル３５が機能する。すなわち、マスターロール速度制御モデル３５がヘルパーロール３ａ〜３ｈの速度制御に反映される。

この状態で、対応したヘルパーロール３ａ〜３ｈの加減速が行われる。対応したヘルパーロール３ａ〜３ｈの加減速時に、第２実機・モデル間速度偏差３８が０となるようにヘルパーロール速度制御演算器２３内部の各ゲインが再調整される。その結果、マスターロール速度制御モデル３５とヘルパーロール３ａ〜３ｈの揃速性が向上する。

以上で説明した実施の形態１によれば、マスターロール２の実速度に基づいて、ヘルパーロール電動機７ａ〜７ｈの制御が補正される。このため、マスターロール２とヘルパーロール３ａ〜３ｈの揃速性を常に保つことができる。その結果、炉１内の連続材の張りや弛みの軽減させることができる。すなわち、連続材の速度一定制御と張力一定制御が行われる。当該制御により、連続材の材質が改善される。当該改善により、高品質な製品を製造することができる。

この際、マスターロール速度ＦＢＫ２０とモデル速度ＦＢＫ３６の偏差である第１実機・モデル間速度偏差３７が０となるように調整される。このため、マスターロール速度制御モデル３５をマスターロール２に同期させることができる。

また、マスターロール速度制御モデル３５がヘルパーロール３ａ〜３ｈの速度制御に反映されている際に、第２実機・モデル間速度偏差３８が０となるようにヘルパーロール速度制御演算器２３内部の各ゲインが再調整される。このため、マスターロール２とヘルパーロール３ａ〜３ｈの揃速性をより確実に向上させることができる。

また、ドライブ調整時に、ハンチング等により、マスターロール２の速度制御応答まで、ヘルパーロール駆動ドライブ装置９ａ〜９ｈの速度制御ゲインを上げることができなかった場合にも、外乱無くヘルパーロール３ａ〜３ｈの速度制御応答を高くすることができる。その結果、マスターロール２と同等の速度制御応答とすることができる。

また、モデル速度制御演算器３０、モデルイナーシャ調整器３１、第１切替フラグ３２、第２切替フラグ３３、制御ゲイン調整器３４は、ヘルパーロール駆動ドライブ装置９ａ〜９ｈの各々に対して同一の構成となる。このため、ヘルパーロール３ａ〜３ｈの位置に応じてヘルパーロール駆動ドライブ装置９ａ〜９ｈの構成を変更する必要はない。

１ 炉、 ２ マスターロール、 ３ａ〜３ｈ ヘルパーロール、
４ マスターロール電動機、 ５ マスターロール速度検出器、
６ マスターロール駆動ドライブ装置、 ７ａ〜７ｈ ヘルパーロール電動機、
８ａ〜８ｈ ヘルパーロール速度検出器、
９ａ〜９ｈ ヘルパーロール駆動ドライブ装置、
１０ 主幹コントローラ、 １１ ドライブ装置制御信号、１２ 速度ＦＢＫ、
１３ 検出信号、 １４ マスターロール速度垂下量補正演算器、
１５ マスターロール速度制御演算器、 １６ マスターロール電流制御演算器、
１７ マスターロール２−３軸・ＰＷＭ変換器、 １８ マスターロール速度基準、
１９ マスターロール速度リファレンス、２０ マスターロール速度ＦＢＫ、
２１ マスターロール負荷電流ＦＢＫ、 ２２ ヘルパーロール速度垂下量補正演算器、
２３ ヘルパーロール速度制御演算器、 ２４ ヘルパーロール電流制御演算器、
２５ ヘルパーロール２−３軸・ＰＷＭ変換器、 ２６ ヘルパーロール速度基準、
２７ ヘルパーロール速度リファレンス、２８ ヘルパーロール速度ＦＢＫ、
２９ ヘルパーロール負荷電流ＦＢＫ、 ３０ モデル速度制御演算器、
３１ モデルイナーシャ調整器、 ３２ 第１切替フラグ、 ３３ 第２切替フラグ、
３４ 制御ゲイン調整器、３５ マスターロール速度制御モデル、
３６ モデル速度ＦＢＫ、 ３７ 第１実機・モデル間速度偏差、
３８ 第２実機・モデル間速度偏差

Claims (4)

1. 連続材を処理するプロセスラインにおいて、マスターロールの速度基準と前記マスターロールと協働して前記連続材を搬送する複数のヘルパーロールの速度基準とを出力する主幹コントローラと、
   前記マスターロールの速度基準と前記マスターロールの実速度との偏差に基づいて、前記マスターロールを駆動する電動機を制御するマスターロール駆動ドライブ装置と、
   前記複数のヘルパーロールの各々に対応して設けられ、対応したヘルパーロールの速度基準と前記対応したヘルパーロールの実速度との偏差に基づいて、前記対応したヘルパーロールを駆動する電動機を制御する複数のヘルパーロール駆動ドライブ装置と、
   を備え、
   前記複数のヘルパーロール駆動ドライブ装置の各々は、
   前記対応したヘルパーロールの速度基準と前記対応したヘルパーロールの実速度との偏差に基づいて、第１指令を演算する速度制御演算部と、
   前記第１指令に基づいて、第２指令を演算する電流制御演算部と、
   前記第２指令に基づいて、前記対応したヘルパーロールに供給される電力を制御する変換部と、
   前記マスターロール駆動ドライブ装置のゲインに応じたゲインが設定されるモデル速度制御演算器と、
   前記対応したヘルパーロールの速度基準と自らが出力するモデル速度との偏差が前記モデル速度制御演算器に入力されるように設けられ、前記マスターロールの実速度と前記モデル速度との偏差が０となるように調整し得るモデルイナーシャ調整部と、
   を備え、
   前記モデル速度と前記対応したヘルパーロールの実速度との偏差に対応した値を前記第１指令に加算することを特徴とするヘルパーロールの速度制御装置。
2. 前記速度制御演算部は、前記モデル速度と前記対応したヘルパーロールの実速度との偏差に対応した値を前記第１指令に加算している際に、前記モデル速度と前記対応したヘルパーロールの実速度との偏差が０となるように調整されることを特徴とする請求項１記載のヘルパーロールの速度制御装置。
3. 連続材を処理するプロセスラインにおいて、マスターロールの速度基準と前記マスターロールと協働して前記連続材を搬送する複数のヘルパーロールの速度基準とを出力する工程と、
   前記マスターロールの速度基準と前記マスターロールの実速度との偏差に基づいて、前記マスターロールを駆動する電動機を制御する工程と、
   対応したヘルパーロールの速度基準と前記対応したヘルパーロールの実速度との偏差に基づいて、前記対応したヘルパーロールを駆動する電動機を制御する工程と、
   前記対応したヘルパーロールの速度基準と前記対応したヘルパーロールの実速度との偏差に基づいて、第１指令を演算する工程と、
   前記第１指令に基づいて、第２指令を演算する工程と、
   前記第２指令に基づいて、前記対応したヘルパーロールに供給される電力を制御する工程と、
   モデルのゲインを設定する工程と、
   前記マスターロールの実速度と前記モデルの出力であるモデル速度との偏差が０となるように調整する工程と、
   前記モデル速度と前記対応したヘルパーロールの実速度との偏差に対応した値を前記第１指令に加算する工程と、
   を備えたことを特徴とするヘルパーロールの速度制御方法。
4. 前記モデル速度と前記対応したヘルパーロールの実速度との偏差に対応した値を前記第１指令に加算している際に、前記モデル速度と前記対応したヘルパーロールの実速度との偏差が０となるように調整する工程、
   を備えたことを特徴とする請求項３記載のヘルパーロールの速度制御方法。

Images