JPS6216256B2

JPS6216256B2 -

Info

Publication number: JPS6216256B2
Application number: JP56160768A
Authority: JP
Inventors: Kazuji Nakajima
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1981-10-08
Filing date: 1981-10-08
Publication date: 1987-04-11
Also published as: JPS5861233A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は圧延ストリツプ等の板材の熱処理に関
し、特に、材質、厚み、幅等が異なる各ロツトの
ストリツプを連続走行させて加熱炉において所定
温度に昇温する板温度制御に関する。

圧延後のストリツプ等は、加熱炉、均熱帯、冷
却帯等を通して所定温度に温度が制御される。ス
トリツプには復熱があるため、通常は加熱―均熱
―冷却という一サイクルの温度制御がくり返えさ
れ、この温度制御ステージを出ると所定の温度と
なるように制御がおこなわれる。

通常、このような温度制御は、圧延ロツト又は
製品材質および寸法が異なるストリツプをも溶接
により連続として加熱炉等に通すので、高精度の
板温を得ることはかなり困難である。そこで従来
においては、たとえば第１図に示すように、プロ
コンと略称される上位計算機SCCに板情報およ
び温度制御上の所要情報を入力し、STCにおい
てロツトが異なる板が到来する毎に伝熱方程式を
含む所要の演算式で加熱条件を求めてフイードフ
オワード制御のパラメータを変更し、一方制御結
果である出側板温に対処して連続してフイードバ
ツク制御のパラメータを変更する。加熱制御デー
タはSCCより下位計算機（アナログ回路又はマ
イクロプロセツサ）FTC１に、冷却制御データ
はSCCより下位計算機FTC２に与えられ、これ
らの計算機FTC１，FTC２が、燃料制御弁
FCV、冷却ブロアBR等の加熱特性、冷却特性に
合せて、また、温度センサTS_nの温度検出特性に
合わせて、加熱、冷却データを操作量に変換し、
駆動回路FCD，BCDに与える。ストリツプの駆
動速度（ラインスピードLS）はSCCが算定し、
モータドライバMCDに与える。１がストリツプ
である。なお、第１図においては、１つの炉区分
に、加熱バーナ（FCV系）と冷却ブロアーBRを
備える形で示したが、通常は加熱バーナを備える
加熱炉の下流に均熱帯を置いてから冷却ブロアー
BRを備える冷却帯が配置されている。

従来の板温制御を要約すると、次の通りであつ
た。

(1) 加熱制御 (a) フイードフオワード（FF）制御板温制御モードＩ（速度制御）において
は、SCCが、伝熱方程式より炉温及びライ
ンスピードを求め、FTC１に炉温を、電気
コントローラMCDにスピードを適切なタイ
ミングで設定する。板温制御モードにおい
ては、適切なタイミングでFTC１に板温を
プリセツトする。

FTC１は、炉温制御においては、目標炉
温になるように制御する。

MCDは目標スピードになるように制御す
る。

(b) フイードバツク（FB）制御板温制御モードＩ（速度制御）において
は、SCCが、10^sec（20^secになるか）ごとに
板温偏差がある値以上であれば、スピードを
計算し電気コントローラMCDへ設定する。
板温制御モードにおいては板温プリセツト
のみ。

FTC１は、炉温制御モードにおいては
0.3^secごとのFB制御を行つている。板温制御
モードにおいては0.3^secごとのFB制御を行つ
ている。

MCDは、目標スピードになるように制御
する。

(2) 冷却制御 (a) フイードフオワード（FF）制御 SCCが、コイル情報、学習結果及び伝熱
方程式（標準冷却能力）より駆動フアン台数
及び回転数をFTC２に設定する。

FTC２はフアンON―OFF及び回転数制御
を行う。

(b) フイードバツク（FB）制御 SCCが10^secごとに実績板温を収集し、駆
動フアン台数及び回転数を算出してFTC２
へ出力する（パターン決定）。

FTC２はフアンON―OFF及び回転数制御
を行う。

このような従来の板温制御では、上位計算機
SCCが板それぞれのトラツキング、コイル
（板）データ設定、FF設定演算、FB制御演算等
の多くのタスクを分担し、下位計算機FTC１，
２はSCCの命令を実行する機器設定制御を主に
おこなつており、上位計算機SCCのタスクが多
い。また、板変わりのときにFF制御により加
熱、冷却設定を新たな到来する板に合わせた値に
変更するが、FB制御を継続するため、板変わり
点において板温度変化が大きく、板温度に過渡的
なハンチングを生ずる。

本発明は板変わり点における板温変化を抑制
し、板温度のハンチングを防止し、すみやかに新
しい板を所望の温度に収束させることを第１の目
的とし、上位計算機のタスクを低減することを第
２の目的とする。

上記目的を達成するために本発明においては、
上位計算機SCCに板トラツキング、コイルデー
タ設定、目標温度設定および板変わり時のFB固
定タイミング演算のタスクを割り当て、下位計算
機FTC１，FTC２にFF制御およびFB制御を割
り当てて、板変わりの所定のタイミングでFB制
御を一時的に固定する。

本発明の好ましい実施態様においては、SCC
は現在加熱制御中の板の厚みｔ_ciと次の板の厚み
ｔ_c(i+1)で特定されるFB停止タイミングデータｘ
_H(n)を有し、板変わり点（溶接点）が所定位置
からｘ_Hの移動の後にFB制御をその時点の値で固
定する。またSCCは板厚に対する目標温度T₀℃
を示すデータを有し、このT₀℃を下位計算機に
設定する。更にSCCは、現在の板の厚みｔ_ciと次
の板の厚みｔ_c(i+1)で特定される板送り速度LS変
更タイミングデータｘ_V(n)を有し、板変わり点
（溶接点）が所定位置からｘ_Vの移動の後に、板
速度を定めるモータのドライバ（駆動回路）
MCDに変更後の板速度LSデータを与える。下位
計算機FTC１はSCCより与えられる板幅Ｗ、板
厚ｔおよび板速度Ｖをパラメータとする操作量演
算モデルで操作量Ｍを算出してFFプリセツト
し、かつ出側板温度のフイードバツク値とSCC
が与えている目標温度T₀の差を０とする操作量
を演算してプリセツト値と加算し、更にゾーン配
分演算をして各ゾーンの操作量制御器に設定し、
SCCの指令に基づいてFB制御量の変更を停止す
る。板変更のときには、前回のプリセツト操作量
と今回設定すべきプリセツト操作量の差ΔＭ_FFを
演算して、ΔＭ_FFを前回のプリセツト操作量に加
算（減算を含む）する。

これによれば、板変更の直前においてフイード
バツク制御量は所望の板温度を得る値に安定して
おり、この値は、仮に板厚、板幅等が変わつても
大きな変更を要しない。したがつて、フイードバ
ツク（FB）制御量を固定し、操作量を今回熱処
理する板に対応付けたフイードフオワード
（FF）制御量に変更しても、大きな温度ずれを生
ぜず、FF制御結果が現われた時点の温度偏差は
少さい。そこでFF制御結果が現われた時点にFB
制御を作用させると、温度はすみやかに所望値に
安定する。

第２図に本発明を一態様で実施するシステム構
成を示す。温度制御は、この例では加熱炉HF、
第１均熱帯１Ｓ、第２均熱帯２Ｓ、第１冷却帯１
Ｃ、第３均熱帯OAおよび第２冷却帯２Ｃでおこ
なわれる。上位計算機SCCは従来と同様にプロ
コンが用いられるが、下位計算機（FTC１，
FTC２）としては板温制御用のマイクロプロセ
ツサSTCと炉温制御用のマイクロプロセツサ
FTCが用いられる。STCとFTCはCRTプロセス
コンソールPCBに収納されており、それぞれ炉又
は帯域区分の複数個でなる。CRTプロセスコン
ソールPCBには２個のCRTデイスプレイの外
に、割込操作用および設定用のキーボードが備わ
つている。加熱炉、均熱帯および冷却帯の燃料制
御弁、ブロア、ヒータ、モータ等はドライバ（駆
動回路）SDRに各区分で接続されており、イン
ターフエイスを介してドライバSDRがPCBのマ
イクロプロセツサに接続されている。

加熱炉HFの入側には、板１の所定長の送り毎
に１パルス（送り同期パルス）を発する板追跡装
置と、板間の溶接点を検出する溶接点検出器
WPDが配置されており、送り同期パルスと溶接
点検出信号がSCCに与えられる。

SCCが保持するデータおよびSCCの演算処理
を第３ａ図に示す。なお、第３ａ図の太黒枠区分
が、炉および帯域区分（第２図）に略対応する。
SCCには、板（コイル）情報が板の到来順にメ
モリされている。以下に説明するように、FF制
御の操作量Ｍは、Ｍ＝kwtvなるモデル式で定め
られるので、板情報は板幅ｗ、板厚ｔおよび板速
度ｖとされ、更に、材質上の冷却速度上限および
下限がこれらに付加されている（第３ａ図のブロ
ツクCDB参照）。SCCはWPDよりの溶接点検知
信号で板変更を知り、板追跡装置よりの送り同期
パルスをカウントして各板の各部の位置を追跡
し、第２図に示す加熱炉HF、第１〜第３均熱帯
１Ｓ，２Ｓ，OA、および第１、第２冷却帯１
Ｃ，２Ｃの加熱、冷却制御をおこなう。

第３ｂ図に加熱炉HFの制御をおこなう制御系
を示す。この制御系は、板温制御STCの一部を
なす加熱炉板温制御計算機（マイクロプロセツ
サ）STC_HF、炉温制御FTCの一部をなす加熱炉
炉温制御計算機（マイクロプロセツサ）FTC_HF
および制御回路SDP_HF1，SDP_HF2で構成されてい
る。

第３ｃ図に、第１均熱帯１Ｓおよび第２均熱帯
２Ｓの制御をおこなう制御系の構成を示す。この
制御系は、板温制御STCの一部をなす均熱帯板
温制御計算機（マイクロプロセツサ）STC_1S,2S
およびヒステリシス回路STC_12SC、ならびにドラ
イバSDPの一部をなすヒータドライバSDP_1S，
SDP_2SおよびモータドライバSDP_2S2で構成され
ている。

第３ｄ図に、第１、第２冷却帯１Ｃ，２Ｃおよ
び第２均熱帯OAの制御、ならびに板送り制御を
おこなう制御系の構成を示す。この制御系は、板
温制御STCの一部をなす冷却帯板温制御計算機
（マイクロプロセツサ）STC_1C、ならびにドライ
バSDPの一部をなす制御回路SDP_1C1，SDP_1C2，
SDP_0A1，SDP_2CSDP_HF3で構成される。

以下、第３ａ図に示すブロツクと、第3b図〜
第3d図に示す制御系の構成を参照して、炉およ
び帯域（第２図）のそれぞれにおける板温制御を
説明する。

(1) 加熱炉HFの加熱制御…ブロツクHFB₁〜
HFB₃（第３ａ図）および第３ｂ図ブロツクHFB₁に示すようにSCCは、現在制
御中の板と次に到来する板の板厚ｔ_ci，ｔ_c(i+1
_）をパラメータとするFB固定タイミングデータ
ｘ_H(n)（FBを固定するときの溶接点のWPDよ
りの距離）を記憶保持しており、板変更を示す
情報が与えられるとこのデータｘ_Hをアクセス
して読み出し、STC_HFにFB制御固定を示す信
号Ｓ_h1を与えて、更にコイルデータｗ，ｔ，ｖ
を与えて、今回の燃量供給量Ｔ／Ｈ_(i)と次回
のＴ／Ｈ_(i+1)すなわち今回の操作量Ｍ_iと次回
の操作量Ｍ_i+1をSTC_HFは計算する。STC_HFは
Ｓ_h1に応答してFB制御の設定値を固定する。
更にSTC_HFはＭ_iとＭ_i+1を比較してそれらの差
が所定値以上であると、FF制御設定値の変更
を行う（Ｓ_e1で判断する。‘１’ならOK、‘
０’なら不可）。SHC_HFはこれに応答して、
FF制御設定値をＭ_i+1として、ΔＭ＝Ｍ_i−Ｍ_i+1
分を現在設定値より変更し、かつFB制御量を
固定する。SCCは更にＭ_i+1操作量とする板の
目標温度データSV_HFをSTC_HFに与え、しかも
ｔ_ciとｔ_c(i+1)で速度タイミングデータｘ_Vをア
クセスし、板送り速度LSを演算してｘ_Vのタイ
ミングで板送り速度LSをモータドライバ
SDP_HF3に設定する。その後、SCCは、これら
の操作量による板温変化が加熱炉HFの出側に
おいて安定したタイミングでSTC_HFにFB制御
固定解除を指示する。加熱炉HFは７ゾーンで
構成されているので、FTC_HFはSTC_HFが出力
するFF＋FB制御の操作量MVを各ゾーンに分
配し、各ゾーンに割り当てられた演算制御器
SDP_HF1およびSDP_HF（それぞれ７組）に与え
る。演算制御器SDP_HF1，SDP_HF2は、それぞれ
エラー増幅器およびPID制御回路で構成されて
おり、燃料流量を指示値に制御する。

(2) 第１、２均熱帯の加熱、冷却制御…ブロツク
１SB，２SB₁，２SB₂（第３ａ図）および第３
ｃ図、ブロツク１SBに示すようにSCCは、ブロツ
クHFB₂でアクセスした目標温度T₀より目標炉
温SV_1Sをアクセスし、ヒステリシス比較回路
STC_12SCに与える。回路STC_12SCは、SV_1Sと現
在の炉温PVと比較して、SV_1S＞PVのときには
ヒータドライバSDP_1Sにヒータ付勢指示を与
え、SV_1S＋α＝PVでヒータドライバSDP_1Sに
ヒータ停止を指示して、このようなα分のヒス
テリシスにより、ヒータのPV付近における繰
り返しのON、OFFを防止する。板変更部が第
２均熱帯２Ｓに入いる所定のタイミングで
SCCは、ブロツク２SB₁に示すように、現在の
板の板厚ｔ_ciと次の板の板厚ｔ_c(i+1)でFB制御
固定タイミングｘ_Hをアクセスし、FF制御量を
変更（コイルデータｗ、ｔ；Ｖ＝LSは前記(1)
で変えられている）し、タイミングｘ_Hで
STC_1S、_2SにFB制御固定を指示する。
STC_1S、_2SはSTC_HFと同様なFF制御設定をお
こなうが、FF制御の固定はおこなわない。こ
れは、LSがHF制御で定まるからである。炉温
制御FTCの一部をなすFTC_2Sは、STC_1S、_2S
より与えられるFF制御＋FB制御の操作量をヒ
ータのオンオフデユーテイ制御タイミングとブ
ロアＢの冷却配分に変換してヒータをオンオフ
制御し、かつブロアＢの速度を設定する。な
お、SCCは、板変更に対応した板温が現われ
てからFB制御固定を解除する。

(3) 第１冷却帯１Ｃ、第３均熱帯OAおよび第２
冷却帯２Ｃの均熱、冷却制御…ブロツク１CB₁
〜１CB₃、OABおよび２CB（第３ａ図）およ
び第３ｄ図 STC_1Cは板厚ｔにのみ対応したFF制御を、
STC_1S、_2Sと同様におこなう。SCCも簡易モデ
ルと学習（ブロツク１CB₃）によるFF制御＋
FB制御を独立して持つ。STC_1Cのブロツク
（第３ｄ）のＴ_isは冷却開始前の目標板温（2S
の目標板温）を、Ｔ_iAは実際の板温をＴ_psは冷
却后の目標板温を示し、これらの学習データが
第２のFF制御データとして付加される。第１
冷却帯１Ｃは気水冷却であり、STC_1Cは冷却を
冷却ノズルのそれぞれに分配（Ｎ＝
（Ｔ_ｉｓ―Ｔ_ｐｓ）／Ｐ・ＣＲ・Ｖ）する。各ノズルの
冷却操作量は制御回路SDP_1C1と関数発生器を含む制御回路
SDP_1C2で設定される。SDP_1C2はLSと総冷却水量
より目標水切り量を設定し、制御する。

第３均熱帯OAと第２冷却帯２ＣにはSCCが直
接に目標温度SV_pA，SV_2Cを与える。SV_pAはヒス
テリシス特性を有する比較回路SDP_pA1に与えら
れそこでSV_pAに対してOAの炉温PVが比較さ
れ、SV_pAとPVの大小関係に応じて、ヒステリシ
ス特性を有する形でヒータドライバSDP_pA2にヒ
ータオン・オフ指示が与えられる。第２冷却帯２
Ｃにおいては、SCCの指示ブロワー台数がモー
タドライバSDP_2Cに設定され、指示されたブロア
Ｂで2Cの冷却をおこなう。

以上本発明の一実施例を説明したが、これにお
いては、STC_HF，STC_2CおよびSTC_1Cにおいて
板変更時にFB制御が固定される。本発明によれ
ばこれらのいずれか１つのみでFB制御の固定を
おこなうようにしてもよいが、加熱炉HF制御
（STC_HF）においてFB制御を固定するのが最も効
果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の板温制御システムを簡略化して
示すブロツク図である。第２図は本発明を一態様
で実施する板温制御システムの全体概要を示すブ
ロツク図、第３ａ図、第３ｂ図、第３ｃ図および
第３ｄ図は第２図に示すシステム構成を更に詳細
に示すブロツク図であり、第３ａ図はプロコン
SCCのメモリデータおよび制御処理を示す。 SCC：上位計算機（プロコン）、FTC１，FTC
２：下位計算機。

Claims

【特許請求の範囲】１板情報および板温目標値ならびに伝熱方程式
に基づいて板のそれぞれにつき最適加熱条件を設
定するフイードフオワード制御と、板温偏差に応
じて加熱条件を変更するフイードバツク制御とを
併用する板温制御において、板情報が現在加熱制御中の板のそれと異なる板
が到来するとき、板の切換わり点においてフイー
ドバツク制御を固定し、板情報の差に相当する加
熱量の差をフイードフオワード制御に補正として
加え、所定時間後にフイードバツク制御の固定を
解除することを特徴とする板温制御方法。２同一の板情報の板の速度変化においては、速
度変化分をフイードフオワード制御に設定する前
記特許請求の範囲第１項記載の板温制御方法。