KR100399225B1 - 소결생석회의 절출량 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소결생석회의 절출량 제어방법에 관한 것으로, 특히 증폭기(20)로부터 로드셀(7-1)의 생석회중량신호가 전달되면 변환기(21)에서 디지탈신호로 변환하여 샘플데이터수집부(35)에 입력시키고, 샘플데이터저장부(36)에 샘플데이터가 설정개수로 저장되면 절출량산출부(37)에서 절출량으로 산출하는 절출량검출기(2-1)와; 상기 절출량산출부(37)에서 출력되는 절출량을 절출량비교부(39)에서 목표절출량과 비교하여 그 편차값을 산출하고, 편차의 절대값을 편차제어부(41)에서 설정상한값(H)과 비교하여 경보(41-1)를 울리거나 모터제어기(3-1)에 제어신호를 보내는 절출량제어기(2-1)로 구성하여 웨잉빈(6)의 생석회 중량변화량을 로드셀(7-1)에서 검출하여 증폭기(20)와 변환기(21)에서 증폭 및 변환하는 단계와; 샘플데이터수집부(35)에서 상기 변환기(21)의 신호를 받아 그 이전중량값과 비교하여 입력된 샘플데이타를 설정개수만큼 수집하면 샘플데이터저장부(36)에서 저장하는 단계와; 상기 샘플데이터저장부(36)의 샘플데이터를 절출량연산부(37)에서 다음 식을 이용하여 절출량을 산출하는 단계와;

절출량비교부(39)에서 상기 절출량산출부(37)의 현재절출량을 목표절출량과 비교하여 그 편차를 산출하면 편차제어부(41)에서 편차의 절대값을 상한설정값과 비교하여 경보(41-1)를 발생시키거나 모터제어기(3-1)에 제어신호를 전송하는 단계와; 모터제어기(3-1)에서 상기 편차제어부(41)의 제어신호에 따라 모터(8)의 속도를 제어하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 소결생석회의 절출량제어방법에 관한 것이다.

Description

소결생석회의 절출량 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING DISCHARGE OF SINTER CaO}

본 발명은 소결생석회의 절출량 제어방법에 관한 것으로, 특히 생석회절출량제어의 핵심요소인 절출량의 변동율 및 검출지연시간을 최소화하여 항상 안정된 절출량제어가 이루어지도록 한 소결생석회의 절출량 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 도1 및 도2에 도시한 바와같이 웨잉빈(Weighing Bin)(6)의 생석회는 절출스크루(9)에 의해 모두 절출되므로 단위시간당 웨잉빈내의 생석회 감소량을 검출하면 절출량을 쉽게 산출해 낼 수 있게 된다.

따라서, 웨잉빈(Weighing Bin)(6)내 생석회의 중량을 측정하기 위해 설치된 로드셀(7)로부터 절출량검출기(2)의 샘플데이터수집부(10)에 중량값이 설정데이터개수(2개)로 수집되면 샘플데이터저장부(11)에 기본데이터[(M1,T1)(M2,T2)]로 입력된다.

그리고, 샘플데이터저장부(11)에 저장되는 기본데이터는 절출량산출부(12)에서 절출량으로 출력된다.

이때, 절출량제어기(1)에서는 절출량검출기(2)의 절출량산출부(12)에서 출력되는 현재절출량을 목표절출량과 비교하여 그 편차값을 산출하게 된다.

여기서, 절출량제어기(1)에서 산출된 편차가 모터제어기(3)에 전송되면 모터제어기에서는 모터(8)의 속도를 제어하게 되는데, 즉 절출량제어기(1)의 편차값이 0이면 모터의 속도를 그대로 유지 제어하고, 0보다 작으면 모터의 속도를 감속시키며, 0보다 크면 모터의 속도를 증속 제어하게 된다.

한편, 절출량검출기(2)의 절출량산출부(12)에서는 도3에 도시한 바와같이 생석회절출량을 시간과 절출량중량의 관계를 나타내는 다음의 식(1)을 이용하여 단위시간당 고로로 취입되는 생석회의 중량변화량을 검출할 수 있게 된다.

이때, 생석회의 절출량 검출에 사용되는 로드셀(7)은 그 중량검출신호의 오차변화율이 심하기 때문에 측정시간간격을 작게 하면 그 절출량의 변동이 매우 심하게 되고, 반면에 측정시간간격을 크게 하면 안정된 절출량신호를 얻을 수 있으나 검출지연의 문제가 따르게 된다.

따라서, 종래에는 중량 변동에 의한 절출량의 변동율을 억제하기 위해 필연적으로 적용되는 측정단위시간인 ΔT를 40초로 정하여 절출량검출기(2)에서 절출량을 구하게 된다.

그러나, 절출량제어기(1)에서 모터제어기(3)에 신호를 전송하여 모터(8)를 제어하는 최종 모터제어동작은 40초전에 검출된 측정치에 대한 제어결과가 되므로 과다한 검출지연이 발생되고, 이로써 제어불량이 발생된다.

본 발명은 생석회절출량제어의 핵심요소인 절출량의 변동율 및 검출지연시간을 최소화하여 항상 안정된 절출량제어가 이루어지도록 한 소결생석회의 절출량 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래의 소결생석회의 절출량제어장치를 나타내는 블록선도,

도2는 종래의 소결생석회의 절출량제어방법을 나타내는 흐름도,

도3은 종래의 소결생석회의 절출량 검출방법을 나타내는 중량과 시간의 그래프,

도4는 본 발명에 따른 소결생석회의 절출량제어를 위한 블록선도,

도5는 본 발명에 따른 소결생석회의 절출량제어방법을 나타내는 흐름도,

도6은 본 발명에 따른 소결생석회의 절출량 검출방법을 나타내는 중량과 시간의 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1,1-1: 절출량제어기 2,2-1: 절출량검출기 3,3-1: 모터제어기 4: 생석회저장조 5: 충전변 6: 웨잉빈 7,7-1: 로드셀 8: 모터 9: 절출스크루 10: 속도검출기

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 웨잉빈의 생석회 중량변화량을 로드셀에서 검출하여 증폭기와 변환기에서 증폭 및 변환하는 단계와; 샘플데이터수집부에서 상기 변환기의 신호를 받아 그 이전중량값과 비교하여 입력된 샘플데이타를 설정개수만큼 수집하면 샘플데이터저장부에서 저장하는 단계와; 상기 샘플데이터저장부의 샘플데이터를 절출량연산부에서 다음 식을 이용하여 절출량을 산출하는 단계와;

절출량비교부에서 상기 절출량산출부의 현재절출량을 목표절출량과 비교하여 그 편차를 산출하면 편차제어부에서 편차의 절대값을 상한설정값과 비교하여 경보를 발생시키거나 모터제어기에 제어신호를 전송하는 단계와; 모터제어기에서 상기 편차제어부의 제어신호에 따라 모터의 속도를 제어하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 소결생석회의 절출량제어방법을 제공한다.

도면을 참조하여 본 발명의 구성을 설명한다.

도4는 본 발명에 따른 소결생석회의 절출량제어를 위한 블록선도이고, 도5는 본 발명에 따른 소결생석회의 절출량제어방법을 나타내는 흐름도이며, 도6은 본 발명에 따른 소결생석회의 절출량 검출방법을 나타내는 중량과 시간의 그래프이다.

웨잉빈(Weighing Bin)(6)내 생석회의 중량을 측정하기 위해 설치된 로드셀(7-1)로부터 밀리볼트(mV)의 특수중량신호를 받은 증폭기(20)에서는 절출량검출기(2-1)에서 사용가능한 표준볼트(V)로 증폭 변환시켜 주게 된다.

이때, 절출량검출기(2-1)에서는 증폭기(20)의 아나로그신호를 변환기(21)에서 디지탈신호로 변환한 후, 샘플데이터수집부(35)에 입력시키게 된다.

여기서, 절출량검출기(2-1)의 샘플데이터수집부(35)에서는 절출량의 검출에 적용되는 시간과 중량에 대한 샘플링개수를 설정하여 변환기(21)로부터 입력되는 로드셀(7-1)의 데이터를 샘플링의 설정개수만큼 수집하게 된다.

그리고, 샘플데이터수집부(35)에 수집된 샘플데이터는 샘플데이터저장부(36)에 저장되고, 다시 절출량산출부(37)에서 절출량으로 출력된다.

이때, 절출량제어기(1-1)에서는 절출량검출기(2-1)의 절출량산출부(37)에서 출력되는 절출량을 절출량비교부(39)에서 목표절출량과 비교하여 그 편차값을 산출하게 된다.

또한, 절출량제어기(1-1)에서는 절출량비교부(39)에서 산출된 편차의 절대값을 편차제어부(41)에서 설정상한값(H)과 비교하게 된다.

여기서, 절출량제어기(1-1)의 편차제어부(41)에서는 편차의 절대값이 설정상한값(H)보다 크면 경보(41-1)를 울리게 되지만 설정상한값(H)보다 작으면 모터제어기(3-1)에 제어신호를 보내게 된다.

그리고, 모터제어기(3-1)에서는 절출량제어부(1-1)의 제어신호에 따라 모터(8)의 속도를 제어하게 되는데, 즉 절출량비교부(39)의 편차값이 0이면 모터의 속도를 그대로 유지 제어하고, 0보다 작으면 모터의 속도를 감속시키며, 0보다 크면 모터의 속도를 증속 제어하게 된다.

한편, 절출량검출기(2-1)의 절출량산출부(37)에서는 생석회절출량을 시간과 절출량중량의 관계를 이용하여 단위시간당 고로로 취입되는 생석회의 중량변화량을 쉽게 검출할 수 있게 된다.

이때, 웨잉빈(6)의 생석회를 절출스크루(9)를 통해 소결기로 절출할 때 시간변화에 따른 생석회의 감소량, 즉 소결기로 절출되는 생석회의 중량은 시간(X축)과 중량(Y축)의 관계를 나타내는 다음의 직선방정식으로 표현할 수 있다.

Mc=a+bT

여기서, Mc는 추정 중량치, a는 Y축의 절편, b는 직선방정식의 기울기이다.

이때, b는 시간(T)에 대한 중량(M)의 변화량으로서 생석회절출량을 나타내게 된다.

따라서, 정확한 절출량을 검출하기 위해 가장 중요한 것은 두변수의 오차를 최소화할 수 있는 직선방정식, 즉 a와 b의 값을 검출하는 것이 되는데 이것은 최소자승법에 의해 구해질 수 있다.

이때, 최소자승법은 실제 중량치와 추정 중량치의 편차를 제곱하여 모든 샘플치에 대해서 각각 더해진 값이 최소가 되도록 직선방정식을 구하는 것이 된다.

여기서, 식(1)에서 Mc=a+bT 이므로

을 최소화 하기 위해서 L을 a와 b에 대해 편미분하여 0으로 놓고 풀면 다음과 같다.

식(3)과 식(4)를 정리하면 다음과 같다.

식(5), 식(6)을 a, b에 관한 연립방정식을 풀면 다음과 같다.

여기서, 단위시간당 중량변화량을 나타내는 직선방정식의 기울기, 즉 식(9)을 이용함으로써 절출량을 검출할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 절출량제어방법을 설명한다.

웨잉빈(6)에 설치된 로드셀(7-1)를 통해 웨잉빈내 생석회의 중량변화량 신호를 특수신호인 밀리볼트(mV)신호를 1∼5볼트신호로 바꾸어 주는 증폭기(20)를 거쳐, 절출량검출기(2-1)에서 용이하게 적용될 수 있도록 아나로그/디지날 신호변환부(21)에서 변환한 후, 다음 처리를 위해 대기한다.

또한, 샘플데이터수집부(35)에서는 신호변환부(21)로부터 입력되는 현재중량값을 그 이전중량값과 비교하여 입력시키게 되는데, 이때 웨잉빈(6)내의 생석회절출이 이루어지면 생석회의 중량이 감소하게 되고, 이로써 현재중량값이 이전중량값보다 커질 수 없기 때문에 현재중량값이 입력되나 현재중량값이 이전중량값과 같으면 이전중량값을 현재중량값으로 기억하게 된다.

이때, 샘플데이터수집부(35)에서는 샘플데이터개수설정에 의해 8개의 샘플데이타를 수집하게 되고, 설정된 샘플개수가 만족되지 않으면 그 전단계를 계속 반복하여 진행하게 된다.

여기서, 샘플데이터수집부(35)에서의 샘플데이터 수집이 완료되면 중량값 8개 즉, M1(첫번째), M2.....M8(여덟번째)의 중량데이터와, T1, T2, ... T8의 시간데이터로서 모두 동일한 값인 8개의 데이터를 샘플데이터저장부(36)에 저장하게 된다.

또한, 샘플데이터저장부(36)에 저장된 데이터가 절출량산출부(37)에 입력되면 중량샘플값(M)과 시간샘플값(T)이 식(8)에 대입되어 b값이 연산되고, 이에 따라 절출량을 산출하게 된다.

한편, 절출량비교부(39)에서는 절출량산출부(37)에서 산출된 현재절출량을 목표절출량과 비교하여 그 편차를 산출해 내는데, 그 편차가 플러스(+)이면 목표절출량 대비 현재절출량이 부족하고, 마이너스(-)이면 목표절출량 대비 현재절출량이 많다는 것을 의미하게 되어 이 결과에 따라 다음 단계에서 제어를 행하게 된다.

즉, 절출량비교부(39)에서 산출된 편차의 절대값을 편차제어부(41)에서 상한설정값(H)과 비교하여 편차의 절대값이 상한설정값을 넘게 되면 경보(41-1)를 발생시켜 작업자의 점검필요성을 알리게 된다.

그러나, 편차의 절대값이 상한설정값의 미만이 되면 절출량비교부(39)에서는 모터제어기(3-1)에 제어신호를 보내어 모터(8)의 속도를 제어하게 된다.

즉, 모터제어기(3-1)에서는 절출량비교부(39)의 편차값이 0이면 모터(8)의 속도를 그대로 유지 제어하고, 0보다 작으면 모터(8)의 속도를 감속 제어하게 되며, 0보다 크면 모터의 속도를 증속하도록 제어하게 된다.

본 발명은 기존의 단순한 시간변화당 중량변화율 검출방법을 이용함으로써, 중량 변동에 의한 절출량의 변동율을 억제하기 위해 필연적으로 적용되는 긴 시간변화(40초) 적용에 인한 검출지연등 문제점을 내재하는 방법과는 달리, 중량변화율의 오차를 최소화할 수 있는 통계적 이론에 바탕을 둔 절출량 검출제어방법을 적용함으로써 절출량 변동율 감소는 물론 검출시간도 기존 검출방법 대비 5배이상 단축되어 안정된 절출량제어가 가능하여 최종적으로는 정확한 절출량검출, 제어에 의한 최적의 원료 및 부원료 배합을 통해서 소결광 품질 향상 및 생산성 향상에 큰 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 삭제
2. 웨잉빈(6)의 생석회 중량변화량을 로드셀(7-1)에서 검출하여 증폭기(20)와 변환기(21)에서 증폭 및 변환하는 단계와;

   샘플데이터수집부(35)에서 상기 변환기(21)의 신호를 받아 그 이전중량값과 비교하여 입력된 샘플데이타를 설정개수만큼 수집하면 샘플데이터저장부(36)에서 저장하는 단계와;

   상기 샘플데이터저장부(36)의 샘플데이터를 절출량연산부(37)에서 다음 식을 이용하여 절출량을 산출하는 단계와;

   절출량비교부(39)에서 상기 절출량산출부(37)의 현재절출량을 목표절출량과 비교하여 그 편차를 산출하면 편차제어부(41)에서 편차의 절대값을 상한설정값과 비교하여 경보(41-1)를 발생시키거나 모터제어기(3-1)에 제어신호를 전송하는 단계와;

   모터제어기(3-1)에서 상기 편차제어부(41)의 제어신호에 따라 모터(8)의 속도를 제어하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 소결생석회의 절출량제어방법