JPS6375195A

JPS6375195A - 抄紙機制御装置

Info

Publication number: JPS6375195A
Application number: JP21355986A
Authority: JP
Inventors: 隆森本
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1986-09-10
Filing date: 1986-09-10
Publication date: 1988-04-05
Also published as: JPH0429796B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は製紙工業の最終工程である抄紙機を制御する装
置に係り、特に紙幅方向の制御特性を改善した抄紙機制
御装置に関する。

（従来の技術）第５図は特公昭５７−２４４３５号公報等で公知の抄紙
機制御装置の概略構成図である。図、において、１はパ
ルプ等を含む原料液を貯える種箱、２は種箱１より供給
される原料液の量を制御する種口弁、３は白水を貯える
サイロ、４は原料液及び白水を混合して送るファンポン
プ、５は紙幅に対応する複数の放出口（スライスリップ
）を備えたインレットボックスでファンポンプ４より送
られた液体を貯える。６はスライスリップより放出され
た液体のパルプ分を抽出するワイヤパート、７はワイヤ
パ−トロ上の原料を脱水するサクションボックスで原料
と混在する白水を負圧状態としてサイロ３に落下させる
。８は脱水された原料を薄くするプレスパート、９は乾
燥を行いあらかじめ設定された水分率の紙にするドライ
ヤ、目はつや出しを行うカレンダ、１１はできあがった
紙を巻取るリールである。１２は坪量水分率検出器（以
下ＢＭ計という）、１３はＢＭ計１２の検出する紙の絶
乾煙量及び水分率がそれぞれの設定（Ｉｎに等しくなる
ように制御するｔｌＩＩＩ御部で、種口弁２の弁開度、
ドライヤ９の蒸気圧および抄速を制御する。

このように構成された装置においては次の如く動作する
。種箱１から供給される原料液は、種口弁２を通過後サ
イロ３から供給される白水と混合ファンポンプ４により
インレットボックス５に送られる。インレットボックス
５からワイヤパート６上に放出された液は、ワイヤパー
ト６、サクションボックス７、プレスパート８およびド
ライヤ９等を通過する間に脱水、乾燥されリール１１に
巻取られる。紙の坪量はＢＭ計１２の出力に基づく制ｇ
Ｊ部１３からの制御信号で種口弁２等を制御して一定に
保たれる。

第６図は紙幅方向プロファイル制御の説明図で、（４）
はインレットボックス５からＢＭ計１２走査線までの紙
を展開した説明図、（Ｂ）は紙の幅方向に複数（例えば
４０個）設けられたスライスリップ開度の分布図、（Ｃ
）は紙の幅方向に複数の観測点く例えば３６０点）を有
するＢＭ計による絶乾燥秤量の分布図である。

各スライスリップの開度を独立に制御して、目標とする
絶乾坪量を幅方向に一定に保つように制御する。

第７図は上記紙幅方向プロファイルの制御を示す機能ブ
ロック図である。図において、２１は操作部で複数のス
ライスリップの開度を独立に操作する。２ｚは抄紙プロ
セスで、プレス、ドライヤ、つや出し等の複数の工程よ
りなる。２３はＢＭ計検出部で、例えば４０秒に一回の
割合で走査しながら絶乾坪量、水分率、紙厚などを測定
する。２４は表示部で、例えば第６図（Ｃ）に示す坪量
プロファイルを表示する。２５はＢＭ計検出部２３のデ
ータＹに基づいて操作部２１に制御信号Ｕを出力するコ
ントロール部で、オートと操作者自ら制御するマニュア
ルとを切替えることができる。

（発明が解決しようとする問題点）第８図は単一のスライスリップのみを開いたときの、絶
乾坪量分布を示したものである。スライスリップの幅Ｗ
に対して、坪量はｇｌするスライリップの領域にも分布
している。そこである点の絶乾坪量が目標とずれている
と、複数のスライスリップを制御する必要があり、熟練
オペレータによるマニュアル操作部みのＭ御をコントロ
ール部２５のオートでは実現できない問題点があった。

さらに図中■で示すように、河らかの外乱によっで横流
れが生じていると、オートでは全く追従できないという
問題点があった。

本発明はこのような問題点を解決したもので、熟練オペ
レータ並みの紙幅方向プロファイル制御を自動的に行い
、外乱が作用しても目標プロファイルをもつ紙を製造す
る抄紙機制御装置を実現することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）このような目的を達成する本発明は、紙幅方向に複数設
けられ、開度に対応する量の原料を供給するスライスリ
ップと、このスライスリップから供給された原料を脱水
、乾燥して所定の紙質を得るプロセス部と、このプロセ
ス部がら送られた紙の紙質を紙幅方向に分解して検出す
る検出部とを備え、この検出部で検出する紙質プロファ
イルに基づいて前記スライスリップの開度を操作する抄
紙機において、前記スライスリップの開度と、この開度
に対する定常状態における紙質プロファイルとの関係を
表示する干渉伝達行列を同定する同定部と、前記抄紙機
を熟練者が操作して目標紙質プロファイルに到達する場
合に経由する過渡紙質プロファイルを発生する指令プロ
ファイル発生部と、この指令プロファイル発生部の発生
する過渡紙質プロファイル、前記目標紙質プロファイル
、前記同定部の出力する干渉伝達行列を入力し、前記ス
ライスリップ開度を操作する場合のゲインを演算するモ
デルマツチング部と、このモデルマツチング部の演算す
るゲイン、前記目標紙質プロファイル、前記検出部の検
出する紙質プロファイルを入力し、前記スライスリップ
の開度操作量を演算して前記スライスリップに出力する
制御部とを設けたことを特徴とするものである。

（作用）上記する各構成要素は次の作用をする。同定部は抄紙機
制御の同定された定常モデルを記憶する。

指令プロファイル発生部は熟練者の行なう望ましい過渡
紙質プロファイルを記憶しており、時系列に送信する。

モデルマツチング部は過渡紙質プロファイルを定常状態
で実現するのに必要なスライスリップ操作Ｉのゲインを
演算する。制御部はモデルマツチング部の指令に従いス
ライスリップを操作する。

（実施例）以下図面を用いて本発明を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロツクワ図である。尚第１図において前記第ち図と同一作用をす
るものには同一符号をつけ説明を省略する。

図において、２５はスライスリップの開度と、この開度
に対する定常状態における紙質プロファイルとの関係を
同定する同定部で、ここに同定とは抄紙機の・運転条件
や紙の質が一定である場合の定常モデルを求めることを
いい、例えば定常Ａｉ１ＭＡ（Ａｕｔｏ　Ｒｅｇｕｌｔ
ｔｉｎｇ　Ｍｏｖｉｎ（Ａｖｅｒｔ（ｅ）モデルが用い
られ、る。２７は抄紙機を熟練者が操作して目標紙質プ
ロファイルに到達する場合に経由する過渡紙質プロファ
イルを記憶する指令プロファイル発生部で、この過渡紙
質プロファイルを時系列で発生する。２８は抄紙機の定
常ＡＲＭＡモデル、Ａ渡紙質プロファイル、目標紙質プ
ロファイルを入力するモデルマツチング部で、過渡紙質
プロファイルを定常ＡＲＩＡモデルで実現するのに必要
なスライスリップ操作量のゲインを演算する。２９はモ
デルマツチング部２８のゲインと、検出部２３の検出す
る紙質プロファイルと目標紙質プロファイルとの偏差と
を用いて演算する制御部で、この演算結果によってスラ
イスリップの開度を例えばＰＩ制御を用いて制御する。

Ｕｏｐは定常ＡＲＭＡモデルの未知パラメータを推定す
るのに必要な情報量を含むような条件（同定条件）にお
ける操作量（同定操作量）、Ｙｏｐは同定操作量Ｕｏｐ
に対し定常状態で得られる紙質プロファイル、Ｍは抄紙
機の定常ＡＲＭＡモデルを表わす行列で、ここでは干渉
伝達行列とよぶ。Ｙは目標紙質プロファイル、Ｙｃは指
令プロファイル発生部２７の記憶する過渡紙質プロファ
イルで、第１ステツプから定常状態となって整定する第
１ステツプまでよりなる。

尚、図中破線はオフライン処理を示し、実線はオンライ
ン処理を示しているが、すべてをオンライン処理しても
よい。

このように構成された装置の動作を次に説明する。第２
図は第１図の装置の動作を示す流れ図で、（４）はオフ
ライン処理、（Ｂ）はオンライン処理を表わしている。

干渉伝達行列Ｍは抄紙機の開ループのマニュアルスライ
スリップ操作に対する測定データＹａｐに基づきオフラ
インで同定する。尚、同定計算量が膨大であるのでオフ
ライン処理しているが、スライスリップ操作度が充分に
ありかつ計算が充分早く行えればオンライン処理しても
よい。

まず同定操作量Ｕｏｐを操作部２１に入力しくＳｌ）、
これに対する定常状態における測定データＹａｐを検出
部２３より読出す（Ｓｌ）。ここで、Ｕｏｐ、Ｙｏｐの
成分、を表わすと次式のようになる。

Ｕ　　−（ｕ　Ｉｎ　ｕ　２＃　・・・、　ｕ　　）　
　　　　　　（１）ｏＰ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　ｒＹＴ＝　（ｙ　ｌｅ　
ｙ　＊−・・・、ｙ）　　　　　　　　（２）Ｏｐ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　αここに、ｒはスライスリップの総数で、例えば４０
個あり、ｕ、（ｉ＝１．２．・・・、ｒ）は各スライス
リツブの開度である。ｎは検出部２３の測定点の総数で
、例えば３６０点あり、ｙ　　（ｉ＝１．２．・・・、
ｎ）は各測定点における坪量などの紙質測定量である。

同定部２６は同定操作量Ｕ　ｏｐ、紙質プロファイルＹ
ｏｐを用いて干渉伝達行列Ｍを最小自乗法により求める
（Ｓ３）。

Ｍ＝Ｙ　　ＵＴ（Ｕ”　Ｕ　　）−’　　　　　　　　
　　（３）ｏｐ　　　　ｏｐ　　　　　ｏｐ　　　　ｏ
ｐ尚、干渉伝達行列Ｍは次の関係をもつと共に、浬転条
件や紙質が一定である限り、このモデルは定常とみなせ
る。

。、（４）Ｙ＝ＭＵ０゜また抄紙機の定常ＡＲＭＡモデルは次の一般式（５）で
表現されるから、干渉伝達行列Ｍとは式（６）の関係に
ある。

次にモデルマツチング部２８は（３）式及び過渡紙質プ
ロファイルＹｃを用いて必要なスライスリップ操作量Ｕ
を演算する（Ｓ４）。

Ｕ　＝　［（Ｍ　）”Ｍ　）−’（Ｍ　）ＴＹ　ｃ（ｉ
）、　（ｉｎ、−＝　、Ｍ）　　（７）尚、第３図に示
すような熟練者による実験で求めた有限の測定データを
用いて過渡紙質プロファイルＹｃ（ｉ）を発生させてい
るので、１巡回では目標紙質プロファイルＹと一致せず
、通常Ｎ回巡回させて目標紙質プロファイルＹに収束さ
せている。また収束途中の巡回において、過渡紙質プロ
ファイルＹｃのデータは前回の巡回によって定常値とな
ったデータを基礎に求める。

次にモデルマツチング部２８は、（７）式からゲイン行
列Ｋを決定する（Ｓ５）。

べ＝（Φ１Φ）−１ΦＴＵ　　　　　　　　　　（ａ）
ここでゲイン行列べは、制御部２！が（９）式のＰＩ制
御を行なう温合のゲインに、、に、を表示し、これを成
分で表示すると０［相］式のようになる。

Ｕ＝−ＫＰ　ΔＹ−に、　　ΣΔＹ（９）ここでｉはス
ライスリップの番号、ｊは巡回数、ｋは測定点の番号で
、それぞれｉ＝１．２．・・・、ｒ、ｊ　＝　１．２．
−ｊＮ、に＝　１．２．−、ｎよりなる。

１に、　　　・Ｋ　、第１番目のスライスリップと第に番目の測定点と
の間のＰ制御のゲイン。

ｉｋ、　　。

Ｋ　、第１番目のスライスリップと第に番目の■ 測定点との間の■制御のゲイン。

Δｙ　’、　ｋ（Ｍ　）　：第５回目の巡回における第
ｉ番目のスライスリップと第に番目の測定点における偏
差で、Ｍは１巡回の操作における整定ステップ数で指令
プロファイル発生部２７のＭと同じである。尚、偏差と
は測定値ｙＪｋと目標値ｙｉｋとの差をいう。

ΣΔＮｋ（ｆｆｉ）：第５回目の巡回における第ｉ番目
のスライスリップと第に番目の測定点における偏差の総
和で、目標値ｙｊｋと過渡紙質プロファイルｙ（ｋとの
偏差を累積している。

ゲイン行列Ｒを（１１）式、操作量行列Ｕを（１つ式で
表わすと、（９）式は０３）式で表わせる。

ｌＩ＜Ｔ＝（（（Ｋ轟１　ｘｉｌ）（ＫＩ？２　Ｋ１２
）・・・（Ｋ轟ｌ′に１１）〕［（ＸＫ　Ｋ”）（Ｋ”
　Ｋ”）　・（ψに？”））ＰＩ　　　　　ｌ’１ｒｌ　　　ｒｌ　　　　ｒ２　　　ｒ２（（Ｋ　　　Ｋ
　　ＸＫ　　　Ｋ　　）　　・・・　ＣＫ、　　Ｋ、　
）））　（Ｉｔ）ＰＰ　　　　　ＰＩＵ丁＝（（υｌ　Ｕ２　・・・　ＵＮ〕〔υＩ　　ｕ２
　・・・　Ｉｔ”）＋＋　　　　　　１２２　　　　　
２・・・（Ｕ　　ＩＩ　　・・・　ＵＮ）１１２　　　　
　　　　　　　　　　　　（１のｒｒ　　　　　　　　
　ｒＵ＝ΦＩＫ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　ａのここでΦを構成する小行列Φ　をθＤ、（
（財）式の中ｑかっこ〔〕に対応して定義する。

ここで、Ｐ＝　１．２、−−・、　ｒ　　　　　　　　　　　　
　　Ｑ５）Φ、、＝０　　　（ｆｏｒｐ≠ｑ）このようにしてオフラインでゲイン行列ぺが決定される
。第２図ＣＢ）は、この同定されたゲイン行列ｌへを用
いてオンライン処理する場合の流れ図である。

制御部２ｇはモデルマツチング部２８で同定されたゲイ
ン行列べと、目標紙質プロファルＹと検出器２３の測定
した紙質プロファイルを用いて操作ｆｆ１Ｕを演算する
（５１１）。操作部２１はＩｌ＋Ｉ御部２９の指令に応
じてスライスリップを操作する（　３１２）。プロセス
部２２は紙をつくり（５１３）、検出部２３はこの紙の
紙質プロファイルＹを出力する（３１４）。必要な長さ
の紙が製造されるまでこの操作を繰返す（３１５）。

第３図は指令プロファイル発生部２７に記憶されるデー
タを求める実験の説明図で、（４）は熟練者の指令する
スライスリップの操作ｌＵｃ、（Ｂ）は検出部２３の検
出する紙質プロファイルＹｅを時系列で示しである。こ
のような操作は、例えばばらつきの大きな低品質の紙か
ら均一な品質の高品質の紙への抄替えについて行われる
。尚、図中０５　　は第ｉ番目のスライスリップの第ゑ
巡回における操作量を示し、Ｙｉｋは第１番目のスライ
スリップに対応する第に番目の測定点を示している。

熟練者はＮ回スライスリップを操作して目標とする紙質
プロファイルに収束させており、指令プロファイル発生
部２７には収束に至る紙質プロファイルにおいて、各−
巡回のスライスリップの操作によって生じる過渡プロフ
ァイルＹｃの第１ステツプから整定する第１ステツプま
でをそれぞれ記憶している。

尚、この操作ｆｉＵｃ　＃過渡プロファイルＹｃを用い
て、同定操作量Ｕｏｐ及び同定用の測定データＹａｐと
みなして、同定部２６が抄紙機を同定してもよい。

第４図は第２図（Ｂ）のオンライン処理の具体例を示す
説明図で、（４）は制御部２３の指令するスライスリッ
プの操作量、（Ｂ）は検出部２３の検出する紙質プロフ
ァイルで時系列で示しである。

あらかじめ、目標紙質プロファイルにおける運転条件や
紙質の干渉伝達行列Ｍ、ゲイン行列Ｋを求めモデルマツ
チング部２８に記録する。次に第１巡回で、Ｉｔ１１御
部２９はモデルマツチング部２８の出力するゲインペを
用いて操作量を求め、この結果をもとにスライスリップ
操作Ｕ！を行ない、指令プロファイル発生部２７の過渡
プロファイルのＭ段のステップを経て紙質を整定させる
。この整定した紙質プロファイルを基礎に次の巡回を行
い、以下これを繰返して、第Ｎ巡回で目標紙質プロファ
イルに収束させる。

尚、上記実施例では各スライスリップに全ての偏差Δｙ
　Ｈｋ（ｋ、＝　１．２　、＝　、ｎ　）をフィードバ
ックしていたが、該当するスライスリップに隣接する２
個ずつの影響の大きなスライスリップに対応する偏差（
ｎ　＝３６ｔｌ、　ｒ　＝４０とすると４ｇ点ぐらいに
なる）をフィードバックしでもよい。このようにすると
計算時間が短くなる利点がある。

もし紙質や運転条件が変化した時は、干渉伝達行列Ｍを
再同定して、ゲイン行列Ｋを決定すればよい。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば次の効果がある。

■　熟練者による紙質プロファイル制御を基礎に制御部
２！が制御しているので、抄紙工程の信頼性が向上する
。

■　制御部２９がｉｔ’制御しているので、外乱が発生
しても常時同じ紙質の紙を製造できる。

■　定値制御なのでむだ時間の影響を無視でき、むだ時
間によるＩｌｉ制御特性の変化はあまり問題にならない
。

■　実施例のようにＰＩ（比例積分）制御を行う場合に
、スライスリップ操作のＩ’Ｉゲインを指令紙質プロフ
ァイルに応じて自動調整できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図は第１図の装置の動作を示す流れ図、第３図は過渡紙
質プロファイルＹｃを求める実験データの説明図、第４
図は第１図の装置のオンライン処理の具体例の説明図で
ある。第５図は従来装はの概略構成図、第６図は紙幅方向プロ
ファイル側御の説明図、第７図は紙幅方向プロファイル
制御の機能ブロック図、第８図は問題点の説明図である
。２１・・・操作部、２２・・・プロセス部、２３・・・
検出部、２ｓ・・・同定部、２７・・・指令プロファイ
ル発生部、２ト・・モデルマツチング部、２ｇ・・・制
御部。第３区１（Ａ）手続補正内（方式）６７．７２．２昭和年月口

Claims

【特許請求の範囲】　紙幅方向に複数設けられ、開度に対応する量の原料を
供給するスライスリップと、このスライスリップから供給された原料を脱水、乾燥し
て所定の紙質を得るプロセス部と、このプロセス部から送られた紙の紙質を紙幅方向に分解
して検出する検出部とを備え、この検出部で検出する紙質プロファイルに基
づいて前記スライスリップの開度を操作する抄紙機にお
いて、　前記スライスリップの開度と、この開度に対する定常
状態における紙質プロファイルとの関係を表示する干渉
伝達行列を同定する同定部と、前記抄紙機を熟練者が操
作して目標紙質プロファイルに到達する場合に経由する
過渡紙質プロファイルを発生する指令プロファイル発生
部と、この指令プロファイル発生部の発生する過渡紙質
プロファイル、前記目標紙質プロファイル、前記同定部
の出力する干渉伝達行列を入力し、前記スライスリップ
開度を操作する場合のゲインを演算するモデルマッチン
グ部と、このモデルマッチング部の演算するゲイン、前記目標紙
質プロファイル、前記検出部の検出する紙質プロファイ
ルを入力し、前記スライスリップの開度操作量を演算し
て前記スライスリップに出力する制御部とを設けたことを特徴とする抄紙制御装置。