JPH09225514A - ルーパ設備の張力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 張力計からの実績張力を用いる張力制御を行
いながら、実績張力に異常が発生した場合でも、安定し
た張力制御を実現する。 【解決手段】 鋼板製造ラインを連続的に操業するため
のルーパ設備の張力制御方法において、張力計６による
実績張力１６を用いた実績張力制御と、検出器９からの
ルーパ駆動電動機３の検出電流に基づく推定張力１８を
用いた推定張力制御とがそれぞれ実行可能で、通常は実
績張力制御を行い、実績張力の異常検出時には、補正ゲ
イン制御器２０でゲインα、βを調整することにより、
実績張力制御から徐々に推定張力制御に移行して行く重
み付け可変制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ルーパ設備の張力
制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、図９に示すような張力計を有し
たルーパ設備の張力制御方法では、張力計６により、鋼
板１に作用しているルーパ部の実績張力１６を検出し、
鋼板の板厚（ｍｍ）×板幅（ｍｍ）×設定ユニットテン
ション（ｋｇ／ｍｍ² ）で算出されるルーパ部の設定張
力１５と実績張力１６との偏差がなくなるように、ルー
パキャリッジ２を駆動電動機３にて上昇又は下降させて
張力制御を行う。

【０００３】これを詳述すると、上記偏差を加減演算器
１２で求め、これを、例えばＰＩ（比例・積分）調整器
からなる１４の実績張力制御器ＡＴＲ１に入力したとき
の出力を張力制御出力１３としてルーパ入側−出側間差
速１７に加算し、電動機速度制御器ＡＳＲ１１への速度
指令とする。更に、この速度指令とルーパ速度検出器４
からのルーパ電動機回転数との偏差を電動機速度制御器
ＡＳＲ１１に入力して得られる出力を、電動機電流制御
器ＡＣＲ１０に入力してルーパ電動機３を速度制御す
る。つまり、張力制御出力１３はルーパ駆動電動機３の
速度制御指令の一部となり、ルーパキャリッジ２を上昇
又は下降させることでルーパ部の張力制御を実行する。

【０００４】なお、図中、符号５はルーパカウンタウェ
イト、７、８はそれぞれルーパ入側、出側の速度検出器
である。

【０００５】又、図示は省略するが、特開平３−１２６
８２２に開示されているような張力計を使用しない張力
制御方法も知られている。一般に張力計を持たないルー
パ設備の張力制御方法では、ルーパキャリッジの駆動電
動機の電流値から電動機の加減速補償分やメカニカルロ
ス分を差し引いて該ルーパ駆動電動機の負荷電流を計算
し、これを鋼板の張力から受けた負荷とみなして、この
負荷電流を電流→張力変換することにより推定張力を算
出し、設定張力と推定張力との偏差がなくなるようにル
ーパキャリッジを駆動電動機にて上昇又は下降させて張
力制御を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したような張力計
からの実績張力を用いる実績張力制御方法では、張力計
の故障や外乱により実績張力に異常が発生した場合、実
際の張力にはこのような変動が生じていないにも拘ら
ず、検出された実績張力に合わせて制御を実行すること
になるため、実際の張力を正常な状態から変動させる方
向に張力制御を行ってしまい、板弛みによるスリ疵や板
破断を生じるという問題がある。

【０００７】又、一般に設定張力が低い場合の板弛みや
ブライドルロールのスリップを考慮すると、ルーパ部の
張力制御は高精度な方が安定した操業を行う上から好ま
しいが、ルーパ駆動電動機からの電流を用いた前記推定
張力制御方法には、ルーパキャリッジ駆動系のバックラ
ッシュ等があるため、推定張力制御の精度は実績張力制
御に比較して低いという問題がある。

【０００８】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、張力計からの実績張力を用いる張力
制御を行いながら、実績張力に異常が発生した場合で
も、安定した張力制御を実現することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、鋼板製造
ラインを連続的に操業するためのルーパ設備の張力制御
方法において、ルーパ部の張力を検出する張力計の実績
張力を用いた実績張力制御とルーパ駆動電動機の電流を
用いた推定張力制御とをそれぞれ実行する手段を有し、
通常は実績張力制御を行い、実績張力の異常検出時に
は、実績張力制御から徐々に推定張力制御に移行して行
く重み付け可変制御を行うことにより、前記課題を解決
したものである。

【００１０】第２の発明は、又、鋼板製造ラインを連続
的に操業するためのルーパ設備の張力制御方法におい
て、ルーパ部の張力を検出する張力計を２台以上有し、
通常は張力計毎に存在する各々の張力制御器の出力を重
み付けして加算した結果をルーパ張力制御出力とし、検
出張力に異常が発生した時には、その張力計の張力制御
器出力を徐々にルーパ張力制御出力から除外して行く重
み付け可変制御を行うことにより、同様に前記課題を解
決したものである。

【００１１】即ち、第１の発明においては、通常操業時
には推定張力制御よりも高精度の実績張力制御を行い、
張力計の故障や外乱による実績張力の異常発生時には、
設定張力と実績張力との偏差が、予め設定してある上限
・下限リミットを外れる等により、張力異常を検出した
場合、この異常な実績張力に合わせてルーパ設備の張力
制御を実行し続けないように、実績張力制御から徐々に
推定張力制御に移行して行くように張力制御の重み付け
を可変とする制御を行うようにしたので、板弛みによる
スリ疵や板破断を生じさせることなく安定した操業を続
行することができる。

【００１２】又、第２の発明においては、通常は張力計
毎に存在する各々の張力制御器の出力を重み付けして加
算した結果をルーパ張力制御出力とすることで、１台の
張力計を用いる場合よりも高精度な張力制御を実行でき
るようにすると共に、前記第１の発明と同様に、設定張
力と実績張力との偏差が予め設定してある上限・下限リ
ミットを外れる等により、張力異常を検出した場合、こ
の異常な張力実績に合わせてルーパ設備の張力制御を実
行し続けないように、ルーパ張力制御出力からその張力
計の張力制御器出力を徐々に除外していくように重み付
けを可変にする制御を行うようにしたので、板弛みによ
るスリ疵や板破断を生じさせることなく安定した操業を
続行することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明に係る第１の実施の形態の
ルーパ設備の張力制御方法の概略を示す制御ブロック図
である。

【００１５】この実施の形態における制御ブロック図
は、電動機電流検出器９からの検出電流に基づいてルー
パ推定張力制御を行うために、１９の推定張力制御器Ａ
ＴＲ２を付設すると共に、制御器ＡＴＲ１及びＡＴＲ２
の出力に制御ゲインα及びβをそれぞれ乗じる乗算器２
１及び２２と、これら乗算器２１及び２２で乗ずるゲイ
ンを補正するための張力補正ゲイン制御器２０とを追加
した以外は、前記図９に示したものと実質的に同一であ
る。

【００１６】なお、上記張力制御器ＡＴＲ１、ＡＴＲ２
はいずれも、例えば伝達関数Ｇが次の（１）式で与えら
れるＰＩ調整器で構成することができる。

【００１７】 Ｇ（ｓ）＝Ｋ＋１／（τｓ） …（１） ここで、Ｋ：比例（Ｐ）ゲイン τ：積分（Ｉ）時定数 ｓ：ラプラス変換子

【００１８】この実施の形態では、ルーパ張力計６でル
ーパ実績張力１６を検出し、これとルーパ設定張力１５
との偏差を、１４の実績張力制御器ＡＴＲ１を介して出
力し、それに乗算器２１で実績張力補正ゲインβを掛け
たものを実績張力制御出力とする。

【００１９】又、電動機電流検出器９で検出した電流値
からルーパ推定張力１８を算出し、これとルーパ設定張
力１５との偏差を、１９の推定張力制御器ＡＴＲ２を介
して出力し、それに乗算器２２で推定張力補正ゲインα
を掛けたものを推定張力制御出力とする。これら乗算器
２１及び２２の出力を加算したものがルーパ張力制御出
力１３となり、ルーパ駆動電動機３への速度指令の構成
要素となる。

【００２０】ここでは、上記乗算器２１におけるゲイン
βと、乗算器２２におけるゲインαは張力補正ゲイン制
御器２０によって決定され、ルーパ張力制御出力１３の
構成要素としての実績張力制御出力と推定張力制御出力
の割合を状況によって徐々に変更するような重み付け可
変制御が行われるようになっている。

【００２１】図２は、この実施の形態で用いられる張力
制御補正ゲイン制御器２０の一例を示す詳細図である。

【００２２】この図に示されるように、制御器２０に
は、（ａ）、（ｂ）で示す２つの制御関数と、実績及び
推定の各張力偏差に適用される２つの上限・下限リミッ
ト２３が含まれている。

【００２３】この制御器２０での処理について詳述する
と、図３に示すように、制御関数（ａ）は、張力が正常
範囲内にある通常の張力制御中（設定張力と実績張力の
偏差Ｘ（Ｔ）が小）に出力せず（出力Ｙはゼロ）、張力
計の故障や外乱等によりルーパ張力実績に異常が発生し
て設定張力との偏差Ｘ（Ｔ）が大になった場合には指数
関数的な出力をする。

【００２４】この出力Ｙの絶対値｜Ｙ｜は制御関数
（ｂ）の入力になり、図３の右下に示すような関数によ
って出力α０（０≦α０≦１）が決定される。制御関数
（ａ）の出力Ｙの絶対値が増加したとき、制御関数
（ｂ）の出力α０は徐々に１に近づき、ゲインα＝α０
及びゲインβ＝１−α０であれば、最終的にはα≒１及
びβ≒０となって推定張力補正ゲインがメインになるこ
とにより、実績張力制御から徐々に推定張力制御に移行
されることになる。

【００２５】又、図２中の張力偏差上限・下限リミット
２３とＡＮＤゲートは、実績張力制御と推定張力制御の
両方において同時に異常を検出した場合、板破断等によ
り実際のルーパ部張力に異常が発生していると推定され
ることより、乗算器２１、２２の入側にあるゲートを遮
断して張力制御を停止する回路である。

【００２６】図４は、本実施の形態による制御結果の一
例を示す。（ａ）は従来法を使用した場合の張力制御結
果を示しており、図に示すように張力計の故障や外乱等
で実績張力が急に低下してしまった場合、この異常な実
績張力に従って張力制御を実行してしまうために実際の
ルーパ張力はどんどん上昇し、板破断等のトラブルを引
き起こす。

【００２７】これに対し、本実施形態を使用すれば、上
記図４の（ａ）の場合と同様な異常が発生した場合でも
電流制御へ徐々に切り替えるので、実際のルーパ張力は
（ｂ）に示すように設定張力付近に収束し良好な結果を
得られる。

【００２８】又、当然、実績張力が異常値から正常範囲
に復帰して実績張力と設定張力との偏差が小になれば、
推定張力制御から通常の実績張力制御へ徐々に戻る。

【００２９】以上詳述した如く、第１の実施の形態によ
れば、張力計からの実績張力に異常を発生した時、検出
された異常値に合わせて制御を実行し続けて、実際の張
力を変動させる方向に張力制御を行わないように、異常
を検出した場合にはルーパ駆動電動機からの電流を用い
た推定張力制御に徐々に移行するようにしたから、スリ
疵や板破断等を回避できるようになり、張力計の故障の
ような重大なトラブル発生時にもラインを停止させずに
操業を続行できるようになった。

【００３０】又、通常は実績張力制御を行っているの
で、推定張力制御のみの場合よりも高い精度の張力制御
が容易に確保できる。

【００３１】図５は、本発明に係る第２の実施の形態の
概略を示す制御ブロック図である。

【００３２】この実施の形態では、前記第１の実施の形
態で実行したルーパ推定張力制御に代えて、ルーパ入側
に符号２４で示した第２の張力計２を追加して、これに
よる検出値に基づく第２の実績張力制御を、後述する方
法で併用できるようにした。従って、上記制御ブロック
図は、符号６出側の張力計１からは１６Ａのルーパ実績
張力１が、２４の上記張力計２からは１６Ｂのルーパ実
績張力２がそれぞれ検出され、乗算器２１、２２ではそ
れぞれ制御ゲインα１、α２が乗じられるようにした以
外は、第１の実施の形態の場合と実質的に同一である。

【００３３】この実施の形態においては、６のルーパ張
力計１で１６Ａのルーパ実績張力１を検出し、ルーパ設
定張力１５との偏差を１４の実績張力制御器ＡＴＲ１を
介して出力し、それに乗算器２１で実績張力補正ゲイン
α１を掛けたものを実績張力制御出力１とする。

【００３４】一方、２４のルーパ張力計２で１６Ｂのル
ーパ実績張力２を検出し、ルーパ設定張力１５との偏差
を１９の実績張力制御器ＡＴＲ２を介して出力し、それ
に乗算器２２で実績張力補正ゲインα２を掛けたものを
実績張力制御出力２とする。

【００３５】これら両制御出力１、２を加算したものが
ルーパ張力制御出力１３となり、ルーパ駆動電動機３の
速度指令の構成要素となる。

【００３６】ここでは、上記乗算器２１におけるゲイン
α１と、乗算器２２におけるゲインα２は張力補正ゲイ
ン制御器２０によって決定され、ルーパ張力制御出力１
３の構成要素としての実績張力制御出力１の割合（０〜
１）と実績張力制御出力２の割合（０〜１）とを、状況
によって徐々に変更するような重み付け可変制御が行わ
れるようになっている。

【００３７】図６は、この実施の形態における張力制御
補正ゲイン制御器２０の一例を示す詳細図である。

【００３８】この図に示されるように、制御器２０に
は、実績張力１及び２の各偏差に対して（ａ）、（ｂ）
及び（ｃ）、（ｄ）のそれぞれ２組の制御関数が適用さ
れ、関数（ｂ）及び（ｄ）の出力に対して所定の計算を
行って、補正ゲインα1 及びα2 がそれぞれ求められる
ようになっている。

【００３９】なお、ここで用いられる関数（ａ）、
（ｂ）と関数（ｃ）、（ｄ）とはそれぞれ実質同一で、
又、前記第１の実施の形態で用いた関数（ａ）、（ｂ）
とも実質同一である。

【００４０】この制御器２０での処理について詳述する
と、図７（Ａ）の左下に示すように、制御関数（ａ）
は、通常の張力制御中（設定張力と実績張力の偏差Ｘ１
（Ｔ）が小）は出力せず（出力Ｙ１はゼロ）、張力計の
故障や外乱等によりルーパ張力実績１に異常が発生して
設定張力との偏差Ｘ１（Ｔ）が大になった場合には指数
関数的な出力をする。この出力Ｙ１の絶対値｜Ｙ１｜は
制御関数（ｂ）の入力になり、同図右下のような関数に
よって出力Ｙ２（０≦Ｙ２≦１）が決定される。一方、
図７（Ｂ）に示すように、ルーパ張力実績２に適用され
る制御関数（ｃ）、（ｄ）も同様の働きをする。

【００４１】従って、図にも示した次の（２）、（３）
式を用いて制御ゲインα1 、α2 を計算することによ
り、以下のような重み付けの設定処理が実行される。

【００４２】 α1 ＝（１−Ｙ２）×（１＋Ｙ４）÷２ …（２） α2 ＝（１−Ｙ４）×（１＋Ｙ２）÷２ …（３）

【００４３】（１）通常時：Ｙ２＝０、Ｙ４＝０より、
α1 ＝０．５、α2 ＝０．５となり、実績張力制御１対
実績張力制御２＝０．５対０．５で半々の割合で重み付
けが行われている。

【００４４】（２）張力計１の異常時：Ｙ２＝０→１、
Ｙ４＝０より、α1 ＝０．５→０、α2 ＝０．５→１と
なり、実績張力制御１対実績張力制御２＝０対１で実績
張力制御２のみで制御するように重み付けの変更が行わ
れる。

【００４５】（３）張力計２の異常時：Ｙ２＝０、Ｙ４
＝０→１より、α1 ＝０．５→１、α2 ＝０．５→０と
なり、実績張力制御１対実績張力制御２＝１対０で実績
張力制御１のみで制御するように重み付けの変更が行わ
れる。

【００４６】（４）張力計１・２異常時：Ｙ２＝０→
１、Ｙ４＝０→１より、α1 ＝０．５→０、α2 ＝０．
５→０となり、この場合は板破断等により実際のルーパ
部張力に異常が発生していると推定されることより、実
績張力制御１対実績張力制御２＝０対０で張力制御を停
止するように重み付けの変更が行われる。

【００４７】図８は、本実施の形態による制御結果の一
例を示す。（ａ）は前記図４と同様に、１台の張力計に
よる従来法を使用した場合の張力制御結果を示してお
り、前述した如く、図のように実績張力が急に低下する
と、この異常な実績張力に従って張力制御を実行してし
まうために実際のルーパ張力はどんどん上昇し、板破断
等のトラブルを引き起こす。このトラブルは、例えば２
台の張力計を使用し、各々の検出器からの実績張力を、
０．５対０．５で固定した重み付けをして加算する場合
でも同様に起こる。

【００４８】これに対し、本実施の形態を使用すれば、
上記（ａ）と同様な異常が発生した場合（ここでは実績
張力１で生じたとする）でも、実績張力制御２のみの張
力制御に徐々に切り替えるので、実際のルーパ張力は
（ｂ）に示すように設定張力付近に収束し、良好な結果
が得られる。

【００４９】又、当然に、実績張力が異常値から正常範
囲に復帰して実績張力と設定張力との偏差が小になれ
ば、実績張力制御１の除外運転から通常の張力制御に徐
々に戻る。

【００５０】以上詳述した如く、第２の実施の形態によ
れば、２台有する張力計のうちのどれかの実績張力に異
常を発生した時、検出された値に合せて制御を実行し続
けて、実際の張力を変動させる方向に張力制御を行わな
いように、異常を検出した張力計を用いた張力制御器出
力を徐々にルーパ張力制御から除外するようにしたか
ら、張力計の故障のような重大なトラブル発生時にもラ
インを停止させずに操業を続行でき、スリ疵や板破断等
を回避できるようになった。又、通常は２台の張力計を
用いているため、ルーパ部の張力分布が把握でき、１台
の張力計を用いる場合よりも高精度な張力制御を容易に
行える。

【００５１】なお、この実施の形態では、張力計が２台
の場合を説明したが、これに限らず３台以上であっても
よい。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
張力計からの実績張力を用いる張力制御を行いながら、
実績張力に異常が発生した場合でも、安定した張力制御
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施の形態を示す制御ブロ
ック図

【図２】本実施の形態の張力補正ゲイン制御器の一例を
示すブロック図

【図３】張力補正ゲイン制御器での処理内容を示す線図

【図４】本実施の形態による制御結果の一例を示す線図

【図５】本発明に係る第２の実施の形態を示す制御ブロ
ック図

【図６】本実施の形態の張力補正ゲイン制御器の一例を
示すブロック図

【図７】張力補正ゲイン制御器での処理内容を示す線図

【図８】本実施の形態による制御結果の一例を示す線図

【図９】従来方法の一例を示すブロック図

【符号の説明】

１…鋼板 ２…ルーパキャリッジ ３…ルーパ駆動電動機 ４…ルーパ速度検出器 ５…ルーパカウンタウェイト ６、２４…ルーパ張力計 ７…ルーパ入側速度検出器 ８…ルーパ出側速度検出器 ９…電動機電流検出器 １０…電動機電流制御器ＡＣＲ １１…電動機速度制御器ＡＳＲ １２…加減演算器 １３…ルーパ張力制御出力 １４…張力制御器ＡＴＲ１ １５…ルーパ張力設定 １６…ルーパ張力実績 １７…ルーパ入側−出側間差速 １８…ルーパ推定張力 １９…張力制御器ＡＴＲ２ ２０…張力補正ゲイン制御器 ２１、２２…張力補正ゲイン乗算器 ２３…張力偏差上限・下限リミット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼板製造ラインを連続的に操業するための
   ルーパ設備の張力制御方法において、ルーパ部の張力を
   検出する張力計の実績張力を用いた実績張力制御とルー
   パ駆動電動機の電流を用いた推定張力制御とをそれぞれ
   実行する手段を有し、通常は実績張力制御を行い、実績
   張力の異常検出時には、実績張力制御から徐々に推定張
   力制御に移行して行く重み付け可変制御を行うことを特
   徴とするルーパ設備の張力制御方法。
2. 【請求項２】鋼板製造ラインを連続的に操業するための
   ルーパ設備の張力制御方法において、ルーパ部の張力を
   検出する張力計を２台以上有し、通常は張力計毎に存在
   する各々の張力制御器の出力を重み付けして加算した結
   果をルーパ張力制御出力とし、検出張力に異常が発生し
   た時には、その張力計の張力制御器出力を徐々にルーパ
   張力制御出力から除外して行く重み付け可変制御を行う
   ことを特徴とするルーパ設備の張力制御方法。