JPS6233295B2 - - Google Patents
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- JPS6233295B2 JPS6233295B2 JP14055382A JP14055382A JPS6233295B2 JP S6233295 B2 JPS6233295 B2 JP S6233295B2 JP 14055382 A JP14055382 A JP 14055382A JP 14055382 A JP14055382 A JP 14055382A JP S6233295 B2 JPS6233295 B2 JP S6233295B2
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- Japan
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- furnace
- flow rate
- temperature
- signal
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Links
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- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 22
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
- C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
- C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は熱処理炉制御装置に係り、特に被熱処
理鋼板を炉の中を連続走行させて熱処理する連続
熱処理炉で、炉の負荷つまり炉の加熱負荷または
冷却負荷の変化に対応させて炉の制御を行うに好
適な熱処理炉制御装置に関する。
理鋼板を炉の中を連続走行させて熱処理する連続
熱処理炉で、炉の負荷つまり炉の加熱負荷または
冷却負荷の変化に対応させて炉の制御を行うに好
適な熱処理炉制御装置に関する。
最近の連続熱処理炉は生産性向上のために高速
化しており、さらに限量生産のために生産の量や
種類の変化が激しくなつており、この傾向は増々
加速されつつある。このような状況下において
も、品質向上のために板温、炉内圧についてはま
すます高精度制御が要求されている。このため、
熱処理炉の制御面に於いて、炉の生産量の変化に
ともなう炉の加熱負荷または冷却負荷の変化に対
応して、板温や炉内圧を高速で高精度に制御する
必要性が高まつてきている。
化しており、さらに限量生産のために生産の量や
種類の変化が激しくなつており、この傾向は増々
加速されつつある。このような状況下において
も、品質向上のために板温、炉内圧についてはま
すます高精度制御が要求されている。このため、
熱処理炉の制御面に於いて、炉の生産量の変化に
ともなう炉の加熱負荷または冷却負荷の変化に対
応して、板温や炉内圧を高速で高精度に制御する
必要性が高まつてきている。
しかしながら、従来の技術では、熱処理炉に於
ける生産量が変化すると、板温や炉内圧が大きな
影響をうけるという致命的な問題点があつた。
ける生産量が変化すると、板温や炉内圧が大きな
影響をうけるという致命的な問題点があつた。
第１図はかかる従来の熱処理炉制御装置のブロ
ツク図で、同図中１は熱処理炉、２は炉１内で熱
処理される鋼板、３，４，５は鋼板２を炉１内で
搬送するロール、６は炉１の出口に於ける鋼板２
の板温を検出するための板温度検出器、Ｎは炉１
内に鋼板２の温度調節用の流体を供給するノズ
ル、１０はノズルＮに供給される流体の流量を調
節する調節弁、９はノズルＮに供給される流体の
流量を検出する流量検出量、８は流量検出器９の
出力を見ながら調節弁１０を操作し、流体の流量
を基準値に合わせる温度制御用流体の流量調節
計、７は板温度検出器６の出力に基いて流量調節
計８に基準値を与える板温調節計、１１は炉１内
の圧力を検出する炉内圧検出器、１２は炉内圧検
出器１１の出力を受けて炉内圧調節用の調節弁１
３を操作する炉内圧調節計である。
ツク図で、同図中１は熱処理炉、２は炉１内で熱
処理される鋼板、３，４，５は鋼板２を炉１内で
搬送するロール、６は炉１の出口に於ける鋼板２
の板温を検出するための板温度検出器、Ｎは炉１
内に鋼板２の温度調節用の流体を供給するノズ
ル、１０はノズルＮに供給される流体の流量を調
節する調節弁、９はノズルＮに供給される流体の
流量を検出する流量検出量、８は流量検出器９の
出力を見ながら調節弁１０を操作し、流体の流量
を基準値に合わせる温度制御用流体の流量調節
計、７は板温度検出器６の出力に基いて流量調節
計８に基準値を与える板温調節計、１１は炉１内
の圧力を検出する炉内圧検出器、１２は炉内圧検
出器１１の出力を受けて炉内圧調節用の調節弁１
３を操作する炉内圧調節計である。
かかる構成に於いて、炉１に供給された鋼板２
は、炉１の内部をロール３，４，５をガイドとし
て走行し、加熱または冷却などの熱処理を受け
る。熱処理を受けて炉１から送り出された鋼板の
温度は板温検出器６で検知され板温調節計７にて
設定板温と比較調節演算され、この演算結果は温
度制御用流体の流量調節計８に設定基準信号とし
て入力される。流量調節計８では、この設定基準
信号と流量検出器９により検知された温度制御用
流体の流量とを比較調節演算し、その結果に基き
流量調節弁１０を操作して板温を制御する。
は、炉１の内部をロール３，４，５をガイドとし
て走行し、加熱または冷却などの熱処理を受け
る。熱処理を受けて炉１から送り出された鋼板の
温度は板温検出器６で検知され板温調節計７にて
設定板温と比較調節演算され、この演算結果は温
度制御用流体の流量調節計８に設定基準信号とし
て入力される。流量調節計８では、この設定基準
信号と流量検出器９により検知された温度制御用
流体の流量とを比較調節演算し、その結果に基き
流量調節弁１０を操作して板温を制御する。
上の様な制御の結果、炉１の内圧が変化するの
で、併せて炉内圧を炉内圧検出器１１で検知して
炉内圧調節計１２に導き、炉内圧設定値と比較調
節演算してその出力を調節弁１３に与え、その開
度調整を行なつて炉内圧を所定値を制御してい
る。
で、併せて炉内圧を炉内圧検出器１１で検知して
炉内圧調節計１２に導き、炉内圧設定値と比較調
節演算してその出力を調節弁１３に与え、その開
度調整を行なつて炉内圧を所定値を制御してい
る。
ところが、かかる従来の制御装置はフイードバ
ツク制御系のみにより構成されており、結果を見
ながら遅れて板温が追従し、さらにこの温度制御
用流体の変化にともなう炉内圧の変化を検知して
炉内圧の修正を行なうことになり、制御応答は遅
く、従つて生産量が変化したとき、例えば板速度
が変化すると、板温、炉内圧は大きく影響を受
け、さらに板速度が急変すると板温、炉内圧は大
きく変化することになる。
ツク制御系のみにより構成されており、結果を見
ながら遅れて板温が追従し、さらにこの温度制御
用流体の変化にともなう炉内圧の変化を検知して
炉内圧の修正を行なうことになり、制御応答は遅
く、従つて生産量が変化したとき、例えば板速度
が変化すると、板温、炉内圧は大きく影響を受
け、さらに板速度が急変すると板温、炉内圧は大
きく変化することになる。
つまり、従来の熱処理炉制御装置においては、
生産量、例えば通板速度が変化すると、板温変化
検出後修正、炉内圧変化検出後修正という制御の
流れとなり、それぞれ板温および炉内圧ともに結
果を見て変化が生じてから修正するということに
なり、通板速度の速い変化に応動できず、炉温、
炉内圧が大きく変動し、大きな品質低下を招く。
これを避けようとすると通板速度の変化をゆるや
かにしなければならず、生産量が大きく低下す
る。これに対して、特に最近では、通板速度の高
速化や限量生産時代に対応した生産量の変化に対
応した通板速度の変化、高品質化にともなう高い
制御精度などが熱処理炉制御の必要条件となり、
重大なニーズとなつてきている。
生産量、例えば通板速度が変化すると、板温変化
検出後修正、炉内圧変化検出後修正という制御の
流れとなり、それぞれ板温および炉内圧ともに結
果を見て変化が生じてから修正するということに
なり、通板速度の速い変化に応動できず、炉温、
炉内圧が大きく変動し、大きな品質低下を招く。
これを避けようとすると通板速度の変化をゆるや
かにしなければならず、生産量が大きく低下す
る。これに対して、特に最近では、通板速度の高
速化や限量生産時代に対応した生産量の変化に対
応した通板速度の変化、高品質化にともなう高い
制御精度などが熱処理炉制御の必要条件となり、
重大なニーズとなつてきている。
従つて、本発明の目的は上記従来技術に鑑み
て、熱処理炉内の鋼板通板速度にかかわらず適切
且つ迅速な板温と炉内圧の制御が可能で、精度の
よい品質管理の可能な熱処理炉制御装置を提供す
るにある。
て、熱処理炉内の鋼板通板速度にかかわらず適切
且つ迅速な板温と炉内圧の制御が可能で、精度の
よい品質管理の可能な熱処理炉制御装置を提供す
るにある。
更に詳細には、本発明は鋼板の通板速度の変化
と対応し、しかも時間進みまたは遅れを有する信
号を温度制御用流体調節の設定信号に加えるとと
もに、温度制御用流体の流量変化に対応し、しか
も時間進みまたは遅れを有する信号と通板速度の
変化に対応し、しかも時間進みまたは遅れを有す
る信号との合成信号を炉内圧調節計の出力信号に
加えるようにし、これにより板温及び炉内圧を高
速で正確に設定値に制御し、良質の製品を生産す
るとともに生産効率を向上することを可能ならし
めた熱処理炉制御装置を提供するものである。
と対応し、しかも時間進みまたは遅れを有する信
号を温度制御用流体調節の設定信号に加えるとと
もに、温度制御用流体の流量変化に対応し、しか
も時間進みまたは遅れを有する信号と通板速度の
変化に対応し、しかも時間進みまたは遅れを有す
る信号との合成信号を炉内圧調節計の出力信号に
加えるようにし、これにより板温及び炉内圧を高
速で正確に設定値に制御し、良質の製品を生産す
るとともに生産効率を向上することを可能ならし
めた熱処理炉制御装置を提供するものである。
以下、本発明を図面の一実施例に従つて説明す
る。
る。
第２図は本発明の一実施例に係る熱処理炉制御
装置のブロツク図で、同図中２１は炉１内のロー
ル５に接続され、鋼板２の速度を検出するための
板速度検出器、２２は板速度検出器２１の出力信
号を受け、通板速度の変化に対応し、しかも時間
進みまたは遅れを有する第１の信号を発生する第
１のフイードフオワードモデル、２３は板温調節
計７の出力に第１の信号を加算する加算器、２４
は加算器２３の出力信号に対応し、しかも時間進
みまたは遅れを有する第２の信号を発生する第２
のフイードフオワードモデル、２５は板速度検出
器２１の出力信号を受け、通板速度の変化に対応
し、しかも時間進みまたは遅れを有する第３の信
号を発生する第３のフイードフオワードモデル、
２６は第２の信号及び第３の信号を加算する加算
器、２７は加算器２６の出力信号と炉内圧調節計
１２の出力信号を加算して調節計１３に与える加
算器である。
装置のブロツク図で、同図中２１は炉１内のロー
ル５に接続され、鋼板２の速度を検出するための
板速度検出器、２２は板速度検出器２１の出力信
号を受け、通板速度の変化に対応し、しかも時間
進みまたは遅れを有する第１の信号を発生する第
１のフイードフオワードモデル、２３は板温調節
計７の出力に第１の信号を加算する加算器、２４
は加算器２３の出力信号に対応し、しかも時間進
みまたは遅れを有する第２の信号を発生する第２
のフイードフオワードモデル、２５は板速度検出
器２１の出力信号を受け、通板速度の変化に対応
し、しかも時間進みまたは遅れを有する第３の信
号を発生する第３のフイードフオワードモデル、
２６は第２の信号及び第３の信号を加算する加算
器、２７は加算器２６の出力信号と炉内圧調節計
１２の出力信号を加算して調節計１３に与える加
算器である。
かかる構成に於いて、炉１の内部を鋼板２がロ
ール３，４，５をガイドとして走行して加熱また
は冷却などの熱処理を受ける。熱処理を受けた鋼
板２の温度は板温度検出器６で検出されるが、こ
の検出信号は板温調節計７に導入され設定板温度
と比較調節演算される。一方、板速度検出器２１
で鋼板２の通板速度を検出し、これをフイードフ
オワードモデル２２を通して演算した結果を加算
器２３で板温調節計７の出力信号に加算して、温
度制御用流体の流量調節計８に設定信号として入
力する。流量調節計８では、この設定信号と流量
検出器９により検知した温度制御用流体流量とを
比較調節演算して、その結果を流量調節弁１０に
印加して板温を制御する。
ール３，４，５をガイドとして走行して加熱また
は冷却などの熱処理を受ける。熱処理を受けた鋼
板２の温度は板温度検出器６で検出されるが、こ
の検出信号は板温調節計７に導入され設定板温度
と比較調節演算される。一方、板速度検出器２１
で鋼板２の通板速度を検出し、これをフイードフ
オワードモデル２２を通して演算した結果を加算
器２３で板温調節計７の出力信号に加算して、温
度制御用流体の流量調節計８に設定信号として入
力する。流量調節計８では、この設定信号と流量
検出器９により検知した温度制御用流体流量とを
比較調節演算して、その結果を流量調節弁１０に
印加して板温を制御する。
この様な制御の結果、炉内圧が変化するので、
炉内圧を炉内圧検出器１１で検知して炉内圧調節
計１２に導き、炉内圧設定値と比較調節演算して
その出力信号を加算器２７に導く。加算器２７で
は、温度制御用流体流量設定信号をフイードフオ
ワードモデル２４を通して演算した結果と、さら
に通板速度をフイードフオワードモデル２５を通
して演算した結果を加算器２６で合成した信号を
炉内圧調節計１２の出力信号に加算した結果を調
節弁１３に与え、その開度調整を行うことにより
炉内圧を所定値に制御する。
炉内圧を炉内圧検出器１１で検知して炉内圧調節
計１２に導き、炉内圧設定値と比較調節演算して
その出力信号を加算器２７に導く。加算器２７で
は、温度制御用流体流量設定信号をフイードフオ
ワードモデル２４を通して演算した結果と、さら
に通板速度をフイードフオワードモデル２５を通
して演算した結果を加算器２６で合成した信号を
炉内圧調節計１２の出力信号に加算した結果を調
節弁１３に与え、その開度調整を行うことにより
炉内圧を所定値に制御する。
つまり、第２図の構成に於いては、板温制御に
当つて、通板速度変動による板温度への影響を予
測して先まわりして修正するためのフイードフオ
ワードモデル２２を設けて板温変動を抑制し、炉
内圧制御については、温度制御流体流量変動によ
る炉内圧への影響を予測して先まわりして炉内圧
変動を修正するためのフイードフオワードモデル
２４を設け、さらに通板速度変動による炉内圧へ
の影響を予測して先まわりして修正するためのフ
イードフオワードモデル２５を設け、これらの２
つの予測修正値を合成した信号を炉内圧調節出力
信号に加算することにより制御の遅れをなくして
全体の制御応答を高速化し、生産量の変動に対応
して板温と炉内圧を正確にしかも迅速に調節して
生産効率、品質を向上し得るようになつている。
当つて、通板速度変動による板温度への影響を予
測して先まわりして修正するためのフイードフオ
ワードモデル２２を設けて板温変動を抑制し、炉
内圧制御については、温度制御流体流量変動によ
る炉内圧への影響を予測して先まわりして炉内圧
変動を修正するためのフイードフオワードモデル
２４を設け、さらに通板速度変動による炉内圧へ
の影響を予測して先まわりして修正するためのフ
イードフオワードモデル２５を設け、これらの２
つの予測修正値を合成した信号を炉内圧調節出力
信号に加算することにより制御の遅れをなくして
全体の制御応答を高速化し、生産量の変動に対応
して板温と炉内圧を正確にしかも迅速に調節して
生産効率、品質を向上し得るようになつている。
次に、第３図の伝達関数ブロツク線図を参照し
て第２図構成の動作を数式で説明すると次のよう
になる。鋼板の通板速度の変動Ｓによつて生ずる
板温度変化をＴ、炉内圧変化をＰとすると、 Ｔ＝S1G1＋S3G4 ……(1) Ｐ＝S1G2＋S2G3＋S3G5 ……(2) S2＝S1GM2＋S3GM3＋ＹP ……(3) S3＝S1GM1＋ＹT ……(4) ここで、G1は通板速度と板温間の伝達関数で
あり、 G1＝Ｋ１／１＋Ｔ１Ｓｅ-L1S ……(5) で表わされる。またG2は通板速度と炉内圧間の
伝達関数であり、 G2＝Ｋ２／１＋Ｔ２Ｓｅ-L2S ……(6) で表わされる。また、G3は炉内圧調節弁１３の
操作量と炉内圧間の伝達関数であり、 G3＝Ｋ３／１＋Ｔ３Ｓｅ-L3S ……(7) で表わされる。またG4は温度制御用流体流量設
定信号と板温間の伝達関数であり、 G4＝Ｋ４／１＋Ｔ４Ｓｅ-L4S ……(8) で表わされる。更にG5は温度制御用流体流量設
定信号と炉内圧間の伝達関数であり、 G5＝Ｋ５／１＋Ｔ５Ｓｅ-L5S ……(9) で表わされる。また、ＧM1はフイードフオワード
モデル２２の伝達関数、ＧM2はフイードフオワー
ドモデル２５の伝達関数、ＧM3はフイードフオワ
ードモデル２４の伝達関数、ＧCTは板温調節計７
の伝達関数、ＧCPは炉内圧調節計１２の伝達関
数、ＧCFは流量調節計８の伝達関数、ＹTは板温
調節計７の出力信号、ＹPは炉内圧調節計１２の
出力信号、K1〜K5はゲイン定数、T1〜T5は時定
数、L1〜L5は無駄時間である。なお、G1〜G5ま
での伝達関数は炉１のプロセス伝達関数を表わし
ており、実験的に求めることができる。すなわ
ち、上述のように１つの無駄時間と時定数を持つ
た１つの１次遅れ時間とを複合したもので表わす
ことができる。
て第２図構成の動作を数式で説明すると次のよう
になる。鋼板の通板速度の変動Ｓによつて生ずる
板温度変化をＴ、炉内圧変化をＰとすると、 Ｔ＝S1G1＋S3G4 ……(1) Ｐ＝S1G2＋S2G3＋S3G5 ……(2) S2＝S1GM2＋S3GM3＋ＹP ……(3) S3＝S1GM1＋ＹT ……(4) ここで、G1は通板速度と板温間の伝達関数で
あり、 G1＝Ｋ１／１＋Ｔ１Ｓｅ-L1S ……(5) で表わされる。またG2は通板速度と炉内圧間の
伝達関数であり、 G2＝Ｋ２／１＋Ｔ２Ｓｅ-L2S ……(6) で表わされる。また、G3は炉内圧調節弁１３の
操作量と炉内圧間の伝達関数であり、 G3＝Ｋ３／１＋Ｔ３Ｓｅ-L3S ……(7) で表わされる。またG4は温度制御用流体流量設
定信号と板温間の伝達関数であり、 G4＝Ｋ４／１＋Ｔ４Ｓｅ-L4S ……(8) で表わされる。更にG5は温度制御用流体流量設
定信号と炉内圧間の伝達関数であり、 G5＝Ｋ５／１＋Ｔ５Ｓｅ-L5S ……(9) で表わされる。また、ＧM1はフイードフオワード
モデル２２の伝達関数、ＧM2はフイードフオワー
ドモデル２５の伝達関数、ＧM3はフイードフオワ
ードモデル２４の伝達関数、ＧCTは板温調節計７
の伝達関数、ＧCPは炉内圧調節計１２の伝達関
数、ＧCFは流量調節計８の伝達関数、ＹTは板温
調節計７の出力信号、ＹPは炉内圧調節計１２の
出力信号、K1〜K5はゲイン定数、T1〜T5は時定
数、L1〜L5は無駄時間である。なお、G1〜G5ま
での伝達関数は炉１のプロセス伝達関数を表わし
ており、実験的に求めることができる。すなわ
ち、上述のように１つの無駄時間と時定数を持つ
た１つの１次遅れ時間とを複合したもので表わす
ことができる。
次に、(1)〜(4)式を使つてフイードフオワードモ
デル２２，２５，２４の伝達関数ＧM1〜ＧM3を決
定する。先ず(1)式に(3)式を代入すると、 Ｔ＝S1（G1＋G4・ＧM1）＋G4・ＹT ……(10) となる。(10)式から、板速度S1が独立に変動したと
きに炉温Ｔに影響を与えない条件より G1＋G4・ＧM1＝０ ……(11) つまり ＧM1＝−Ｇ１／Ｇ４ ……(12) を得る。また(2)〜(3)式より、 Ｐ＝S1（G2＋G3・ＧM2）＋S3（G5＋G3・ＧM3） ＋G3・ＹP ……（13） となる。ここで（13）式から、板速度S1、温度制
御用流体流量設定信号S3が独立しても炉内圧Ｐに
影響を与えない条件より G2＋G3・ＧM2＝０ ……（14） つまり ＧM2＝−Ｇ２／Ｇ３ ……（15） を得、一方、 G5＋G3・ＧM3＝０ ……（16） つまり ＧM3＝−Ｇ５／Ｇ３ ……（17） を得る。つまり、(12)、（15）、（17）式に示される
ように、フイードフオワードモデル２２，２５，
２４の伝達関数ＧM1、ＧM2、ＧM3が決められる。
さらに、フイードフオワードモデル２２，２５，
２４の伝達関数ＧM1、ＧM2、ＧM3を板速度変化Ｓ
を用いて表わすと、 ＧM1＝−Ｇ１／Ｇ４＝−Ｋ１／Ｋ４・（１＋Ｔ４Ｓ）／
（１＋Ｔ１Ｓ）ｅ-(L1-L4)S…… （18） ＧM2＝−Ｇ２／Ｇ３＝−Ｋ２／Ｋ３・（１＋Ｔ３Ｓ）／
（１＋Ｔ２Ｓ）ｅ-(L2-L3)S…… （19） ＧM3＝−Ｇ５／Ｇ３＝−Ｋ５／Ｋ３・（１＋Ｔ３Ｓ）／
（１＋Ｔ５Ｓ）ｅ-(L5-L3)S…… （20） となる。また、各伝達関数G1とG4およびG3とG2
とG5の無駄時間がほぼ等しい場合には（18）〜
（20）式より ＧM1〓−Ｋ１／Ｋ４・（１＋Ｔ４Ｓ）／（１＋Ｔ
１Ｓ）……（21） ＧM2〓−Ｋ２／Ｋ３・（１＋Ｔ３Ｓ）／（１＋Ｔ
２Ｓ）……（22） ＧM3〓−Ｋ５／Ｋ３・（１＋Ｔ３Ｓ）／（１＋Ｔ
５Ｓ）……（23） と簡略な式となる。この（21）〜（23）式のフイ
ードフオワードモデルは各式の時定数の大きさに
よつて進み要素となつたり、定数になつたり、遅
れ要素になつたりするこれは対象の炉プロセスの
特性によつて変化する。例えば、（18）式のＧM1
について見ると、 T1＝T4 のときは ＧM1＝−Ｋ１／Ｋ４ つまり定数となり、 T4＞T1 のときは ＧM2＝−Ｋ１／Ｋ４・（１＋Ｔ４Ｓ）／（１＋Ｔ１Ｓ） つまり、進み要素となり、また T4＜T1 のときは ＧM3＝−Ｋ１／Ｋ４・（１＋Ｔ４Ｓ）／（１＋Ｔ
１Ｓ） つまり遅れ要素となる。即ち、単位入力に対し
て出力はそれぞれの場合で第４図に示す如くな
る。
デル２２，２５，２４の伝達関数ＧM1〜ＧM3を決
定する。先ず(1)式に(3)式を代入すると、 Ｔ＝S1（G1＋G4・ＧM1）＋G4・ＹT ……(10) となる。(10)式から、板速度S1が独立に変動したと
きに炉温Ｔに影響を与えない条件より G1＋G4・ＧM1＝０ ……(11) つまり ＧM1＝−Ｇ１／Ｇ４ ……(12) を得る。また(2)〜(3)式より、 Ｐ＝S1（G2＋G3・ＧM2）＋S3（G5＋G3・ＧM3） ＋G3・ＹP ……（13） となる。ここで（13）式から、板速度S1、温度制
御用流体流量設定信号S3が独立しても炉内圧Ｐに
影響を与えない条件より G2＋G3・ＧM2＝０ ……（14） つまり ＧM2＝−Ｇ２／Ｇ３ ……（15） を得、一方、 G5＋G3・ＧM3＝０ ……（16） つまり ＧM3＝−Ｇ５／Ｇ３ ……（17） を得る。つまり、(12)、（15）、（17）式に示される
ように、フイードフオワードモデル２２，２５，
２４の伝達関数ＧM1、ＧM2、ＧM3が決められる。
さらに、フイードフオワードモデル２２，２５，
２４の伝達関数ＧM1、ＧM2、ＧM3を板速度変化Ｓ
を用いて表わすと、 ＧM1＝−Ｇ１／Ｇ４＝−Ｋ１／Ｋ４・（１＋Ｔ４Ｓ）／
（１＋Ｔ１Ｓ）ｅ-(L1-L4)S…… （18） ＧM2＝−Ｇ２／Ｇ３＝−Ｋ２／Ｋ３・（１＋Ｔ３Ｓ）／
（１＋Ｔ２Ｓ）ｅ-(L2-L3)S…… （19） ＧM3＝−Ｇ５／Ｇ３＝−Ｋ５／Ｋ３・（１＋Ｔ３Ｓ）／
（１＋Ｔ５Ｓ）ｅ-(L5-L3)S…… （20） となる。また、各伝達関数G1とG4およびG3とG2
とG5の無駄時間がほぼ等しい場合には（18）〜
（20）式より ＧM1〓−Ｋ１／Ｋ４・（１＋Ｔ４Ｓ）／（１＋Ｔ
１Ｓ）……（21） ＧM2〓−Ｋ２／Ｋ３・（１＋Ｔ３Ｓ）／（１＋Ｔ
２Ｓ）……（22） ＧM3〓−Ｋ５／Ｋ３・（１＋Ｔ３Ｓ）／（１＋Ｔ
５Ｓ）……（23） と簡略な式となる。この（21）〜（23）式のフイ
ードフオワードモデルは各式の時定数の大きさに
よつて進み要素となつたり、定数になつたり、遅
れ要素になつたりするこれは対象の炉プロセスの
特性によつて変化する。例えば、（18）式のＧM1
について見ると、 T1＝T4 のときは ＧM1＝−Ｋ１／Ｋ４ つまり定数となり、 T4＞T1 のときは ＧM2＝−Ｋ１／Ｋ４・（１＋Ｔ４Ｓ）／（１＋Ｔ１Ｓ） つまり、進み要素となり、また T4＜T1 のときは ＧM3＝−Ｋ１／Ｋ４・（１＋Ｔ４Ｓ）／（１＋Ｔ
１Ｓ） つまり遅れ要素となる。即ち、単位入力に対し
て出力はそれぞれの場合で第４図に示す如くな
る。
以上説明してきたように、本発明の熱処理炉制
御装置に於いては、通板速度の変動を起因とする
板温および炉内圧の乱れを除去するべく、板温制
御においては通板速度変動による板温度への影響
をフイードフオワードモデルで予測して板温調節
計の出力信号に加算することにより、先まわりし
て温度制御用流体流量を修正制御して板温の変動
を除去しており、一方、炉内圧制御においては、
温度制御用流体流量変動による炉内圧への影響を
フイードフオワードモデルで予測するとともに、
さらに通板速度変動による炉内圧への影響をフイ
ードフオワードモデルで予測して、これら２つの
予測信号を合成して炉内圧調節計の出力信号に加
算することにより、先まわりして修正制御して炉
内圧の変動を除去している。
御装置に於いては、通板速度の変動を起因とする
板温および炉内圧の乱れを除去するべく、板温制
御においては通板速度変動による板温度への影響
をフイードフオワードモデルで予測して板温調節
計の出力信号に加算することにより、先まわりし
て温度制御用流体流量を修正制御して板温の変動
を除去しており、一方、炉内圧制御においては、
温度制御用流体流量変動による炉内圧への影響を
フイードフオワードモデルで予測するとともに、
さらに通板速度変動による炉内圧への影響をフイ
ードフオワードモデルで予測して、これら２つの
予測信号を合成して炉内圧調節計の出力信号に加
算することにより、先まわりして修正制御して炉
内圧の変動を除去している。
なお、上記実施例に於いては、各機能に対して
それぞれアナログ式の機器を対応させた制御シス
テム構成としたが、本発明の実施はアナログ式に
限定されるものではなく、最近のマイクロプロセ
ツサ応用のデイジタルコントローラを用いて加
算、制御演算などをソフトウエアで行う如き構成
としてもよい。
それぞれアナログ式の機器を対応させた制御シス
テム構成としたが、本発明の実施はアナログ式に
限定されるものではなく、最近のマイクロプロセ
ツサ応用のデイジタルコントローラを用いて加
算、制御演算などをソフトウエアで行う如き構成
としてもよい。
更に、上記実施例では第２のフイードフオワー
ドモデル２４の入力として温度制御用流体の流量
調節計８の流量設定信号を用いる場合を例示して
いるが、流量測定信号を用いても等価であるし、
また流量調節計８の出力信号を用いても良い。こ
れらは温度制御用流体流量変化にともなう炉内圧
変化の先行予測信号として用いるためにいずれを
とつても良く、いずれをとるかによつてフイード
フオワードモデル２４のリードラグの値が異なる
だけである。
ドモデル２４の入力として温度制御用流体の流量
調節計８の流量設定信号を用いる場合を例示して
いるが、流量測定信号を用いても等価であるし、
また流量調節計８の出力信号を用いても良い。こ
れらは温度制御用流体流量変化にともなう炉内圧
変化の先行予測信号として用いるためにいずれを
とつても良く、いずれをとるかによつてフイード
フオワードモデル２４のリードラグの値が異なる
だけである。
以上述べた如く、本発明によれば、被熱処理鋼
板の連続処理を行うに当つて、鋼板の速度が変動
しても適切且つ迅速な板温と炉内圧の制御が可能
であり、鋼板の品質管理の精度を高めると共に生
産性の向上に効果的な熱処理炉制御装置を得るこ
とが出来るものである。
板の連続処理を行うに当つて、鋼板の速度が変動
しても適切且つ迅速な板温と炉内圧の制御が可能
であり、鋼板の品質管理の精度を高めると共に生
産性の向上に効果的な熱処理炉制御装置を得るこ
とが出来るものである。
第１図は従来の熱処理炉制御装置のブロツク
図、第２図は本発明の一実施例に係る熱処理炉制
御装置のブロツク図、第３図は第２図の構成に於
ける伝達関数ブロツク線図、第４図は単位入力に
対する出力の状態を示す波形図である。 １……炉、２……鋼板、３，４，５……ロー
ル、６……板温度検出器、７……板温調節計、８
……流量調節計、９……流量検出器、１０……調
節弁、１１……炉内圧検出器、１２……炉内圧調
節計、１３……調節弁、２１……板速度検出器、
２２，２４，２５……フイードフオワードモデ
ル、２３，２６，２７……加算器。
図、第２図は本発明の一実施例に係る熱処理炉制
御装置のブロツク図、第３図は第２図の構成に於
ける伝達関数ブロツク線図、第４図は単位入力に
対する出力の状態を示す波形図である。 １……炉、２……鋼板、３，４，５……ロー
ル、６……板温度検出器、７……板温調節計、８
……流量調節計、９……流量検出器、１０……調
節弁、１１……炉内圧検出器、１２……炉内圧調
節計、１３……調節弁、２１……板速度検出器、
２２，２４，２５……フイードフオワードモデ
ル、２３，２６，２７……加算器。
Claims (1)
- １ 被処理材を送りながら熱処理する炉と、炉内
に熱処理用の流体を送入する手段と、流体の流量
を制御する流量制御手段と、炉内の圧力を検出し
て圧力要求信号を発生する圧力調節手段と、被処
理材の温度を検出して温度要求信号を発生する温
度調節手段と、被処理材の速度を検出して速度信
号を発生する速度検出手段と、速度信号に対応
し、時間進みまたは遅れを有する第１のフイード
フオワード信号を発生する手段と、第１のフイー
ドフオワード信号と温度要求信号を合成して流量
制御手段に対する流量基準信号を発生する手段
と、流体の流量並びに速度信号に対応し、時間進
みまたは遅れを有する第２のフイードフオワード
信号を発生する手段と、第２のフイードフオワー
ド信号と圧力要求信号を合成した信号に基いて炉
内圧力を制御する手段とから成ることを特徴とす
る熱処理炉制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14055382A JPS5931832A (ja) | 1982-08-13 | 1982-08-13 | 熱処理炉制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14055382A JPS5931832A (ja) | 1982-08-13 | 1982-08-13 | 熱処理炉制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5931832A JPS5931832A (ja) | 1984-02-21 |
| JPS6233295B2 true JPS6233295B2 (ja) | 1987-07-20 |
Family
ID=15271346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14055382A Granted JPS5931832A (ja) | 1982-08-13 | 1982-08-13 | 熱処理炉制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5931832A (ja) |
-
1982
- 1982-08-13 JP JP14055382A patent/JPS5931832A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5931832A (ja) | 1984-02-21 |
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