KR100406409B1 - 스트립의 도유량 조절용 에어유량 제어장치 - Google Patents

스트립의 도유량 조절용 에어유량 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스트립 도유설비에서의 에어 유량 제어를 위하여 도유 목표량, 스트립의 폭 및 에어의 온도/압력 변화에 따라 자동적으로 에어 유량을 가변시켜 조업조건에 적합한 에어 유량 제어를 수행할 수 있도록 된 스트립의 도유량 조절용 에어유량 제어 장치에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 1차에어로 오일을 분무하고 2차에어로 분무된 오일을 오일챔버로 이송시켜 스트립에 운전자입력으로 기설정된 적정 목표도유량만큼 전착시키고, 유량제어밸브의 개도변화를 통해 2차에어관로 내부의 에어유량을 가변시켜 도유량을 제어하는 데 있어서, 에어관로내부의 에어유량, 에어압력 및 에어온도 데이터를 검출한 후 온도/압력보정연산부에서 에어 라인 내부의 온도 및 압력 변화에 따라 검출된 유량검출값을 보정하여 출력하고, 운전자 설정 목표 도유량, 라인 속도 및 스트립 폭 데이터를 검출하여 연산처리부에 의해 유량 목표치를 연산한 후 PID제어부에서 상기 유량 목표치와 상기 보정된 유량검출값의 편차를 구하고 상기 편차에 대한 PID제어를 수행하여 상기 유량제어밸브의 개도를 제어하기 위한 제어신호를 출력함으로써 에어유량의 제어편차를 최소화하여 도유편차를 줄임으로써 도율품질 향상을 도모할 수 있도록 한다.

Description

스트립의 도유량 조절용 에어유량 제어장치{APPARATUS FOR CONTROLLING OILLER AIR FLOW}
본 발명은 스트립의 도유량 조절용 에어유량 제어장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 스트립 도유설비에서의 에어 유량 제어를 위하여 도유 목표량, 스트립의 폭 및 에어의 온도/압력 변화에 따라 자동적으로 에어 유량을 가변시켜 조업조건에 적합한 에어 유량 제어를 수행할 수 있도록 된 스트립의 도유량 조절용 에어유량 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로 냉연 강판 제조 공정에서 사용되고 있는 도유설비에 있어서는 전처리,도금,후처리 과정을 거친 스트립이 통과되는 중에 스트립의 라인진행 속도 및 폭등에 따른 조업 조건에 적합하도록 기설정된 도유 목표량에 맞게 오일을 스트립 표면에 전착시키게 된다.
도 1은 이러한 종래의 스트립 도유설비 시스템의 개략적인 구성을 보인 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 석도 강판 공장에서 사용되고 있는 도유설비 시스템은 정전식 유도기로써 1차 에어로 오일을 분무시키고, 2차 에어로 분무된 오일을 오일 챔버(20)로 이송한다.
1차 에어로 분무된 오일은 2차 에어에 의해 이온화기(ionizer)(22)를 통과하는 동안 음이온으로 하전되고 리펠링 플레이트(repelling plate)(21)에 의해 반발력을 받아 접지된 스트립 표면(30)에 전착되게 된다. 이때 스트립 표면에 전착되는 오일의 양은 2차 에어의 유량을 조절함으로써 가감된다. 즉, 스트립(30)의 폭과 도유 목표량의 변화가 요구될 때 운전자가 이를 확인하여 도유량 설정부(18)에 해당값을 설정하여 가변오리피스 개도 제어부(17)와 가변 오리피스 모터구동부(19)를 통해 가변 오리피스(9)의 개도(開度)를 조절하게 된다. 가변 오리피스(9)의 전/후단에 설치된 차압발신기에서 가변오리피스 전/후단의 차압신호를 0~5VDC의 전기신호로 변환하여 유량제어부(4)로 전송한다.
유량제어부(4)에서는 스트립의 라인 속도를 검출하여 입력된 라인 속도값과 차압신호의 편차가 0이 되도록 모터구동부(5)에 제어신호를 출력하여 유량제어밸브 구동모터(6)를 정/역회전시킴으로써 유량 제어밸브(7)의 개도량을 제어하게 된다.
그러나, 종래 스트립 도유설비에서의 에어 유량 제어 장치에 있어서 가변 오리피스(9)의 개도는 가변 오리피스 구동 모터(16)와 같은 기계적인 구동부에 의해 제어되기 때문에 유량 설정값과 실제 유량 제어값간에 편차가 발생되는 문제가 있다.
또한, 에어 관로(10)의 크기가 가변되기 때문에 발생되는 압력 손실에 의해 정확한 유량 검출이 어렵고, 온도 및 압력의 변화에 따른 에어의 체적변화를 보상할 수 없어 2차 에어 유량 검출에 편차가 발생되고, 이 편차에 의해 제어편차가 발생되는 문제점이 있다. 따라서, 정확한 에어 유량 제어가 곤란하여 도유 편차가 발생되고 그로 인해서 품질 저하를 초래하게 되는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 그 목적은 조업 조건의 변화에 따라 도유 목표량을 자동으로 설정하고 설정된 도유 목표량 제어가 가능하도록 에어 유량을 정확하게 조절할 수 있도록 된 스트립 도유량 조절용 에어 유량 제어 장치를 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 종래 스트립 도유량 조절용 에어유량 제어장치의 구성을 보인 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스트립 도유량 조절용 에어유량 제어장치의 구성을 보인 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 PID제어부의 일예를 보인 블록구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
2:라인속도검출기, 7:유량제어밸브,
11:유량검출기, 20:오일챔버,
30:스트립, 41:도유량 설정부,
42:스트립 폭 검출기, 44:압력검출기,
45:온도검출기, 50:온도/압력보정연산부,
60:연산처리부, 70:PID제어부.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 스트립 도유량 조절용 에어 유량 제어 장치는 1차에어로 오일을 분무하고 2차에어로 분무된 오일을 오일챔버로 이송시켜 스트립에 운전자입력으로 기설정된 적정 목표도유량만큼 전착시키고,유량제어밸브의 개도변화를 통해 2차에어관로 내부의 에어유량을 가변시켜 도유량을 제어하는 스트립 도유량 조절용 에어유량제어장치에 있어서,
스트립의 라인 속도를 검출하는 라인 속도검출기와, 스트립의 폭을 검출하는 스트립 폭 검출기와, 에어 라인상의 현재 에어유량을 검출하는 유량검출기와, 에어라인 내부의 에어 압력을 검출하는 압력검출기와, 에어 라인 내부의 에어 온도를 검출하는 온도 검출기와, 상기 검출된 에어유량, 에어압력 및 에어온도 데이터를 입력받아 에어 라인 내부의 온도 및 압력 변화에 따라 검출된 유량검출값을 보정한 후 출력하는 온도/압력 보정 연산부와, 상기 운전자 설정 목표 도유량, 라인 속도 및 스트립 폭 데이터를 입력받아 유량 목표치를 연산하는 연산처리부와, 상기 유량 목표치와 상기 보정된 유량검출값의 편차를 구하고 상기 편차에 대한 PID제어를 수행하여 상기 유량제어밸브의 개도를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 PID 제어부를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하에는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 스트립 도유량 조절용 에어유량 제어장치의 구성 및 작용 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 스트립 도유량 조절용 에어유량 제어장치의 구성을 보인 시스템 블록도이고, 도 3은 도 2에 도시된 PID제어부의 내부 상세 구성을 보인 블록도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스트립 도유량 조절용 에어유량 제어 장치는 스트립의 라인 속도를 검출하는 라인 속도검출기(2)와, 스트립의 폭을 검출하는 스트립 폭 검출기(42)와, 운전자로부터 적정 목표 도유량을 설정받는 도유량 설정부(41)와, 에어 블로워(air blower)(8)로부터 출력되는 에어의 유량을 제어하도록 에어 라인(10)상에 마련된 유량제어밸브(7)와, 에어 라인(10)상의 현재 에어유량을 검출하는 유량검출기(11)와, 에어라인 내부의 에어 압력을 검출하는 압력검출기(44)와, 에어 라인 내부의 에어 온도를 검출하는 온도 검출기(45)와, 상기 검출된 에어유량, 에어압력 및 에어온도 데이터를 입력받아 에어 라인 내부의 온도 및 압력 변화에 따른 유량 보정치를 연산하는 온도/압력 보정 연산부(50)와, 상기 운전자 설정 목표 도유량, 라인 속도 및 스트립 폭 데이터에 의거하여 유량 목표치를 연산하는 연산처리부(60)와, 상기 연산처리부(60)에서 연산된 유량 목표치와 상기 온도 및 압력변화에 따라 보정연산된 유량 측정치의 편차를 구하고 상기 편차에 대한 PID제어를 수행하여 상기 유량제어밸브(7)의 개도를 제어하는 PID 제어부(70)를 구비한다.
전술한 구성에 있어서, 구동롤(1)을 통과한 스트립은 오일 챔버(20)내부로 이동되게 되고, 이때 오일 챔버(20) 내부로 분사되는 오일은 이온화기(22a)(22b)에 의해 하전된 후 리펠링 플레이트(21)의 반발력에 의해 스트립(20)의 표면에 전착되게 된다.
이때, 오일은 1차로 공급되는 에어에 의해 오일 펌프(15)로부터 출력되고, 에어 블로워(8)를 통해 분무되는 2차 에어에 의해 오일 챔버(20)내부로 분무되게된다. 따라서, 스트립에 전착되는 도유량은 2차 에어의 유량을 가변시킴으로써 제어할 수 있다.
한편, 상기 도유량 설정부(41)에는 초기 설정된 스트립 폭 및 라인 속도에 의한 운전자의 판단에 따른 도유량이 설정되게 된다.
이하에는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 스트립 도유량 조절용 에어유량 제어 장치의 동작 및 작용 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스트립 도유량 조절용 에어유량 제어장치에서는 유량 검출기(11)에서 검출된 에어 유량 검출신호와 압력검출기(44)에서 검출된 압력 신호와 온도검출기(45)에서 검출된 온도신호는 각각 신호변환기(48)(47)(46)를 통해 소정 레벨의 전압신호(일예로 0~5V)로 변환된 후 온도/압력 보정 연산부(50)로 입력된다.
이때, 온도/압력 보정연산부(50)에서는 각 검출기로부터 입력된 유량, 압력 및 온도 데이터에 의거하여 기설정된 다음의 수학식1에 의해 에어 관로(10)내부로 분사되는 에어의 압력 및 온도변화에 따른 에어 체적 변화를 고려하여 에어 유량 검출값을 보정한 후 출력한다. 즉, 압력 및 온도 변화에 따라 영향을 받게 되는 에어 관로내부의 유량에 대응하여 그에 따른 편차를 보상함으로써 PID제어부(70)에서의 유량 제어 밸브(7)의 구동 제어편차를 줄일 수 있도록 한다.
이때, 에어관로내부의 노멀압력이 0.2 kgf/㎠ 이고, 노멀온도가 20℃인 경우이고, f:검출유량, P:검출 압력, PA:대기압(1.033 kgf/㎠), T:검출 온도, TP:절대온도(273.15 K)를 나타낸다.
한편, 연산처리부(60)에서는 라인 속도 검출기(2)에 의해 구동롤(1)의 회전속도에 따른 라인 속도 검출값과 스트립 폭 검출기(42)에 의해 검출된 스트립 폭 검출값 및 운전자에 의해 초기 설정된 목표 도유량을 입력받아 기설정된 수학식2에 의해 유량 목표값을 연산하여 출력한다. 이때, 연산처리부(60)에서는 라인 속도가 빨라지면 상대적으로 스트립에 전착되는 도유량이 감소되기 때문에 유량 목표값을 크게 설정하고, 또한 스트립 폭에 비례하여 유량 목표값을 설정하게 된다.
유량목표값(d)= k1+{k2*a*b*c*(c/w)2}+{k3*a*b*c*(c/w)2}
(이때, k1=1.8012*10-1, k2=9.86213*10-5, k3= 2.58591*10-14, w:스트립의 최대폭값(일예로 스트립의 폭은 760~1200), a:도유량 설정값, b:라인속도, c:스트립 폭 검출값임.)
또한, PID제어부(70)에서는 연산처리부(60)에서 연산출력되는 유량 목표값과 온도/압력보정 연산부(50)에서 출력되는 유량 검출값을 입력받아 상기 두 값의 편차를 산출한 후 PID(Propotional Integral Derivative control:비례+적분+미분)연산을 수행하여 유량 제어 밸브(7)의 개도량을 제어하기 위한 제어신호를 출력한다. 따라서, 유량 제어 밸브(7)는 상기 PID제어부(70)의 제어신호에 따라 개도량이 가변되어 2차 에어관로(10)상에 분무되는 에어유량을 조절하여 오일 챔버(20) 내부에서 스트립 표면에 전착되는 도유량이 목표 도유량이 되도록 조절하게 된다.
본 발명에 따른 스트립 도유량 조절용 에어유량 제어장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 스트립 도유량 조절용 에어유량 제어장치는 운전자가 도유량 설정부에 적정 도유 목표량을 설정하여 두면 스트립의 폭변화 및 라인 속도의 변화에 대해서 연산처리부가 자동으로 유량 목표값을 가변설정함으로써 다양한 운전조건 및 소재변화에 신속정확한 에어 유량 제어가 가능하게 된다.
또한, 온도/압력 보정 연산부에 의해 에어 관로내부의 조건변화에 대한 유량 검출값을 보정함으로써 PID제어부에서 제어편차에 대한 유량 제어값의 산출을 정확하게 수행할 수 있으므로 에어유량제어 편차를 최소화하여 도유 품질을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (1)

1차에어로 오일을 분무하고 2차에어로 분무된 오일을 오일챔버로 이송시켜 스트립에 운전자입력으로 기설정된 적정 목표도유량만큼 전착시키고,유량제어밸브의 개도변화를 통해 2차에어관로 내부의 에어유량을 가변시켜 도유량을 제어하는 스트립 도유량 조절용 에어유량제어장치에 있어서,
스트립의 라인 속도를 검출하는 라인 속도검출기와,
스트립의 폭을 검출하는 스트립 폭 검출기와,
에어 라인상의 현재 에어유량을 검출하는 유량검출기와,
에어라인 내부의 에어 압력을 검출하는 압력검출기와,
에어 라인 내부의 에어 온도를 검출하는 온도 검출기와,
상기 검출된 에어유량, 에어압력 및 에어온도 데이터를 입력받아 에어 라인 내부의 온도 및 압력 변화에 따라 검출된 유량검출값을 보정한 후 출력하는 온도/압력 보정 연산부와,
상기 운전자 설정 목표 도유량, 라인 속도 및 스트립 폭 데이터를 입력받아 유량 목표치를 연산하는 연산처리부와,
상기 유량 목표치와 상기 보정된 유량검출값의 편차를 구하고 상기 편차에 대한 PID제어를 수행하여 상기 유량제어밸브의 개도를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 PID 제어부를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스트립 도유량 조절용 에어 유량 제어 장치.
KR10-1999-0040522A 1999-09-21 1999-09-21 스트립의 도유량 조절용 에어유량 제어장치 KR100406409B1 (ko)

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