KR100411285B1 - 다양한 제어 모델을 구비한 도금부착량 제어장치 및 방법 - Google Patents

다양한 제어 모델을 구비한 도금부착량 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

다양한 제어모델을 구비한 도금 부착량 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 사전에 설정된 목표 도금 부착량 데이타를 저장하는 사양 테이블과 제어 설정치를 저장한 설정 테이블 및 도금 부착량의 영역에 따라 정해지는 다수의 모델식을 저장하는 모델식 저장수단을 구비하여 상기 목표 도금 부착량과 그것에 따른 제어설정치 및 도금량설정치를 산출하여 출력하는 제어용 계산부와, 제어용 계산부에서 목표 도금 부착량 설정치를 입력받고, 상기 도금장치에서 배출되는 강판에 부착된 도금량을 관측하는 도금 관측수단을 구비하여 상기 제어용 계산부에서 입력되는 목표 도금량 설정치와 관측 도금 부착량과의 편차를 구하여 그 편차에 따라 소정 연산식을 실행하여 도금 제어량을 산출하여 도금 제어신호를 출력하는 도금 제어부와, 도금 제어부에서 제어신호를 입력 받아 분사되는 가스량을 조절하여 도금욕조에서 나오는 강판에 부착된 아연 도금을 조절하는 에어 나이프 노즐을 구비하여 도금장치에서 검출한 도금 부착량에 따라 선택적으로 제어모델을 이용할 수 있다.

Description

다양한 제어모델을 구비한 도금 부착량 제어장치 및 방법
본 발명은 다양한 제어모델을 구비한 도금 부착량 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 도금 제품을 생산하는 철강 냉연 공정에서 연속적으로 이동하는 강판을 용융아연 도금욕조에 담근 후, 노즐로 부터 고압의 가스를 분출시켜 강판에 부착된 아연의 량을 목표량만큼 제어하기 위해 복수의 제어모델을 갖추어 도금 부착량에 따라 이것들을 선택적으로 이용하는 다양한 제어모델을 구비한 도금 부착량 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
도금 부착량을 제어하는 종래의 기술로서는 Iron and Steel Engineer (June, 1994)의 기재처럼 부착량의 사양변경 직후에 제어 모델식 등을 이용하여 노즐 가스압이나 노즐의 높이, 노즐과 강판 사이의 갭(Gap) 등의 제어 설정치를 결정하여 그 설정 값에 따라서 피드 포워드(FEED FORWARD) 제어를 실시하고, 사양 변경점이 도금 부착량 검출센서에 도착해서 부착량이 검출된 후에, 검출된 값과 목표 부착량과의 편차를 검출하여 이 편차를 줄이는 방향으로 피드 백(FEEB BACK)제어를 실시하는 방법이 있다.
그러나 피드 포워드 제어에 있어서 일반적으로 제어모델의 정밀도는 설정치의 적절함에 대응하지만 갖추어져 있는 모델이 정밀도 향상을 위해 충분히 고려되어진 모델이라는 보증이 없고, 그 모델이 도금 부착량에 따라 많은 오차를 포함하고 있는 경우가 있다.
원하는 목표 도금량에 대한 제어 설정치를 산출했을때의 값과 실제로 제어 대상의 상태값과의 사이에 편차가 있을 때는 이것이 부착량 제어의 정밀도를 저하시키는 원인이된다.
또 미리 구축해 놓은 제어 모델을 고정적으로 이용하여 제어 설정치를 산출하기 때문에 제어 대상의 상태나 제어 환경이 시간경과에 따라 변화되는 것을 반영할 수 없어 부착량 제어의 정밀도를 떨어뜨리는 원인이 된다.
피드백 제어에 있어서도 노즐의 위치와 도금 부착량 검출 센서의 위치가 떨어져 있어 (통상 50 m 이상), 제어 지연 시간을 보상할 수 있는 방법이 없기 때문에 한 번 피드백 제어에 의하여 설정된 후, 이 설정값에 대응 되는 강판의 변경점 부위가 도금 부착량 검출 센서에 도달한 후, 다시 이 값을 기준으로 피드 백 제어를 할 방법 밖에 없기 때문에 부착량 제어 정밀도를 향상시키는데 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로,
본 발명의 목적은 철강 냉연공정에서 연속적으로 이동하는 강판을 정밀도 높게 용융 아연 도금하는 다양한 제어모델을 구비한 도금 부착량 제어장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 도금 장치의 제어모델을 다수 갖추어 다양한 오차를 포함하고 있는 도금장치에서 검출한 도금 부착량에 따라 선택적으로 제어모델을 이용하는 다양한 제어모델을 구비한 도금 부착량 제어장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 제어설정치의 산출시에 제어상태에 대응한 도금 부착량을 추정하여 그 추정량과 목표 도금량과의 편차에 따라 제어 설정치를 변경하는 다양한 제어모델을 구비한 도금 부착량 제어장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 장치는
제어 모델이 오차를 포함하고 있는 문제에 관해서는 복수의 제어모델을 갖추어 도금 부착량에 따라 이것들을 선택적으로 이용한다.
제어 설정치를 산출할 때 산출 설정치와 실제 제어대상의 상태값과의 사이에 편차가 있을 경우의 문제에 대해서는 제어설정치 산출시에 제어 대상의 상태량을 검출하여 그 상태에 따른 도금 부착량을 추정하고, 그 추정된 도금 부착량과 원하는 도금량 설정치와의 편차에 따라 제어량을 변경한다.
제어모델을 고정적으로 이용하는 문제에 대해서는 제어모델을 이용하여 추정한 도금 부착량과 도금 부착량 검출센서로 부터 실제 검출한 도금 부착량과의 차분을 저장하는 모델오차 축적수단을 마련하여 상기 차분을 이용한 제어모델에 의하여 연산한 결과를 수정한다.
또한, 피드백 제어 지연시간을 보상하기 위하여 도금 부착량 센서의 출력과 제어 지연시간에 해당하는 시간만큼 이전에 검출된 관측수단의 출력을 이용하여 도금량을 제어함으로써 제어지연시간을 보상한다.
제 1 도는 본 발명에 의한 도금 부착량 제어장치의 구성을 보이는 블록도이다.
제 2 도는 본 발명에 의한 모델 저장수단에 저장된 모델식과 대응 영역의 관계이다.
제 3 도는 본 발명에 의한 설정치 산출 연산과정을 보이는 플로우 차트이다.
제 4 도는 본 발명에 의한 관측수단이 실행하는 제어방법을 보이는 플로우 차트의 일 실시예이다.
제 5 도는 본 발명에 의한 제어수단이 실행하는 제어방법을 보이는 플로우 차트의 일 실시예이다.
제 6 도는 본 발명에 의한 수정계수 계산수단이 실행하는 과정을 보이는 플로우 차트이다.
제 7 도는 모델오차 보정기능을 구비하는 본 발명에 의한 도금 부착량 제어장치의 일 실시예를 보이는 블록도이다.
제 8 도는 모델오차 축적수단의 구성이다.
제 9 도는 강판에 부착되어져 있는 도금 부착량을 실측하여 피드백 제어를 실시하는 도금 제어장치의 구성을 보이는 블록도이다.
제 10도는 도금 부착량 검출수단의 동작의 일 실시예이다.
제 11 도에 도금장치의 지연시간을 보상하는 도금 부착량 제어장치의 구성을 보이는 일 실시예의 블록도이다.
제 12도는 관측결과 추출수단이 실행하는 과정을 보이는 플로우 차트이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100....도금 제어부 103....관측수단
104....제어수단 107....수정계수계산수단
108....관측결과 저장수단 109....관측결과 추출수단
140....제어용 계산부 141....사양 테이블
142....설정치 산출 수단 143....설정 테이블
145....모델식 저장수단 151....강판
152....입력롤 153....도금욕조
154....배출롤 155....에어 나이프 노즐
901....도금 부착량 검출수단
이하 본 발명을 도면을 참고로하여 상세히 설명한다.
제 1 도에 본 발명에 의한 도금 부착량 제어장치의 구성을 보이는 블록도가 도시된다.
도금장치(150)의 입력롤(152)은 강판(151)을 화살표 방향으로 이동시켜 도금 욕조(153)에 담긴 용융아연탕에 상기 강판(151)을 잠기게 한다. 용융 아연량에 잠긴 강판(151)은 도금이 되어 용융 아연탕 외부로 나오고, 용융아연탕 위에 설치된 에어 나이프 노즐(155)에서 분사되는 고압의 가스에 의해 도금량의 일부가 깎여져 내려 도금량이 일정하게 조절된다. 에어 나이프 노즐(155)을 통과한 강판(151)은배출롤(154)에 의해 외부로 배출된다. 본 실시예에서는 에어 나이프 노즐(155)과 용융탕 면의 높이(H), 에어 나이프 노즐(155)과 강판(151)의 간격(D), 에어 나이프 노즐(155)에서 분출되는 가스의 압력(P)를 파라메터로서 이용한다.
본 발명에 의한 도금 부착량 제어장치는 사전에 설정된 목표 도금 부착량 데이타를 저장하는 사양 테이블(141)와 제어 설정치를 저장한 설정 테이블(143) 및 도금 부착량의 영역에 따라 정해지는 다수의 모델식을 저장하는 모델식 저장수단(145)을 구비하여 상기 목표 도금 부착량과 그것에 따른 제어설정치 및 도금량설정치를 산출하여 출력하는 제어용 계산부(140)와, 상기 제어용 계산부(140)에서 목표 도금 부착량 설정치를 입력받고, 상기 도금장치(150)에서 배출되는 강판(151)에 부착된 도금량을 관측하는 도금 관측수단을 구비하여 상기 제어용 계산부(140)에서 입력되는 목표 도금량 설정치와 관측 도금 부착량과의 편차를 구하여 그 편차에 따라 소정 연산식을 실행하여 도금 제어량을 산출하여 도금 제어신호를 출력하는 도금 제어부(100)와, 상기 도금 제어부(100)에서 제어신호를 입력받아 분사되는 가스량을 조절하여 도금욕조(153)에서 나오는 강판(151)에 부착된 아연 도금을 조절하는 에어 나이프 노즐(155)로 구성된다.
철강 냉연 공정에서 생산된 강판을 도금하기 위하여 강판(151)을 입력롤(152)에 의해 화살표 방향으로 이동시킨다. 입력롤을 통과한 강판(151)은 용융아연이 담겨져 있는 도금욕조(153)에 들어가서 용융아연으로 도금된 후, 배출롤(154)에 의해 배출된다. 이때 도금욕조(153)과 배출롤(154)의 사이에 설치된 에어 나이프 노즐(155)에서 고압의 가스가 분출되어 강판(151)에 부착되어져 있는도금량의 일부를 깍아내려 강판(151)에 부착되는 도금량을 제어하게 된다.
제어용 계산부(140)는 원하는 목표 도금량(W)가 저장된 사양 테이블(141)과, 제어 설정치가 저장된 설정 테이블(143)과, 상기 사양 테이블(141)과 상기 설정 테이블(143)로 부터 추출한 값을 기초로 원하는 목표 도금 부착량(W1)의 값을 모델식을 저장하는 모델식 저장수단(145)과, 도금 부착량의 상,하한치와 비교하여 이용해야 할 모델식을 결정하여 상기 결정된 모델식을 이용하여 분출되는 가스의 압력 설정치(P1), 에어 나이프 노즐(155)와 강판(151) 사이의 간격 설정치(D1) 및 에어 나이프 노즐(155)과 도금 아연탕의 높이 설정치(H1)를 산출하는 설정치 산출수단(142)을 구비한다.
상기 제어용 계산부(140)에서 산출된 가스의 압력 설정치(P1), 도금노즐(154)와 강판(151) 사이의 간격 설정치(D1), 에어 나이프 노즐(155)과 도금 아연탕의 높이 설정치(H1)와 목표 도금량 설정치(W1)가 통신 인터페이스부(144)와 네트워크(130)를 통해 도금 제어부(100)에 출력된다.
도금 제어부(100)은 통신 인터페이스부(101)을 통해 입력된 상기 값들을 필요에 따라 다음의 설명과 같이 적절한 보정을 실시한 후에 에어 나이프 노즐(155)에 출력하여 강판(151)에 부착되는 아연의 도금량을 제어하게 된다.
입력롤(152)의 회전속도(강판의 이동속도) V, 에어 나이프 노즐(155)에서 분출되는 가스압 P, 에어 나이프 노즐(155)의 높이(H) 및 갭(D) 등의 데이타는 입력수단(102)를 통해 관측수단(103)에 입력된다. 관측수단(103)은 상기 데이타들로 부터 도금 부착량(W)을 추정하여 제어수단(104)에 출력한다.
제어수단(104)는 관측수단(103)에서 입력되는 관측 도금 부착량(W)과 제어용 계산부(140)에서 입력되는 목표 도금량(W1)의 차분 ΔW를 산출하고, 그 차분 ΔW와 수정계수(Ks)를 이용하여 제어용 계산부(140)로 부터 얻은 가스압 설정치(P1)를 수정한다. 그리고 수정결과를 최종적인 가스압 설정치(P2)로서 출력수단(105)를 통해서 에어 나이프 노즐(155)에 출력한다. 여기서는 하나의 예로서 제어용 계산장치(140)가 산출한 가스압 설정치(P1)를 보정했으나 이것뿐만이 아니라 에어 나이프 노즐(155)의 높이 설정치(H1) 및 갭 설정치(D1) 등을 보정의 대상으로 할 수 있다.
제 2 도에 본 발명에 의한 모델 저장수단에 저장된 모델식과 대응 영역의 관계가 도시된다.
모델 저장수단(145)에는 각 모델식이 도금 부착량의 영역마다 그 하한치 및 상한치와 함께 테이블 형식으로 저장되어 있다. 도면에서 알수 있듯이 도금 부착량이 60 g/m2- 100 g/m2일 때, 영역번호 1 에 대응하여
[수학식2]
를 모델식으로 이용한다. 설정치 산출수단(142)은 원하는 목표 도금 부착량(W1)의 값을 모델 저장수단(145)에 저장되어 있는 도금 부착량의 상,하한치와 비교하여 이용해야 할 모델식을 결정한다. 예를들어서 도금 부착량 설정치(W1)가 70 g/m2이라면 영역번호 1 의 산출식을 모델식으로 선택하고, 도금 부착량 설정치(W1)가 130 g/m2이라면 영역번호 2 의 산출식을 모델식으로 선택한다. 또, 도금 부착량 설정치(W1)가 90 g/m2이라면 영역번호 1 의 산출식과 영역번호 2 의 산출식을 합성하여 이용한다.
제 3 도에 본 발명에 의한 설정치 산출 연산과정을 보이는 플로우 차트가 도시된다.
본 설정치 산출 연산은 원하는 목표 도금량 설정치(W1)의 변경이나 강판이 감긴 코일과 코일의 용접점이 도금노즐(155)를 통과하기에 앞서 실행된다. 우선 단계 S31에서 사양 테이블(141)에서 원하는 목표 도금량 설정치(W1)을 읽어들인다. 표1에 사양 테이블의 일 실시예를 보인다.
표1
사양 테이블
도금 부착량 설정치(W1)은 코일마다 테이블화 되어져 있어, 표1에는 코일 1의 최초의 500 m 의 도금 부착량(W1)이 80 g/m2, 그 후의 300 m 의 도금 부착량 (W1)이 180 g/m2등인 것을 표시한다. 설정치 산출수단(142)는 통신 인터페이스부(144)를 통해서 도금 제어부(100)로 부터 강판의 이동속도(롤 속도)(V)를 입력받아 에어 나이프 노즐(155)의 위치를 통과하는 강판(151)의 코일 번호와 코일 선단으로부터의 거리를 인식하여 대응하는 도금 부착량 설정치(W1)을 추출한다.
본 실시예에서는 상태량으로서 강판(151)의 이동속도 (V)를 검출하는 예를 나타내고 있으나 그 이외에도 용융아연의 온도나 강판(151)의 온도를 필요에 따라 검출하는 것도 가능하다.
단계 S32 에서 설정치 산출수단(142)은 설정 테이블(143)을 이용하여 가스압 설정치(P1), 높이 설정치(H1)를 결정한다. 다음의 표 2 에 설정 테이블의 예를 나타낸다.
표2
표2 에서는 도금 부착량 설정치(W1)와 강판(151)의 이동속도(V)에 대해서 적절한 가스압 설정치(P1), 높이 설정치(H1)가 표시된다. 사양 테이블(141)은 강판(151)의 생산 스케쥴에 따라 결정하며, 또한 설정 테이블(143)은 지금까지의 경험 등을 기초로하여 사용자가 사전에 작성해 둔다.
단계 S33 에서는 원하는 목표 도금 부착량 설정치(W1)가 복수의 영역에 대응하는 지를 판단한다. 예를들어 제 2도에서 알수 있듯이 80 < W1 < 100은 영역번호 1과 영역번호 2 의 양방향에 대응한다. 마찬가지로 150 < W1 < 160은 영역번호 2와 3 에 대응한다.
단계 S33의 판단에서 복수영역에 대응하는 것으로 판단되면 단계 S34로 진행하여 다음식에 의하여 간격 설정치(D1)를 산출한다.
[수학식 3]
α는 2 개의 영역에 의한 영향을 규형 맞추기 위한 계수이며 수학식 1 에서는 0 ~ 1의 값을 취한다. 도금량 설정치(W1)가 영역 i 에 보다 많이 소속되어 있을 때는 1.0에 가까운 값이되고, 반대로 영역 i+1에 보다 많이 소속되어 있으면 0.5 이하의 값이된다.
단계 S33의 판단에서 단일영역에 대응하는 것으로 판단되면 단계 S35로 진행하여 다음의 단일 모델식에 의해 강판(151)과 에어 나이프 노즐(155) 사이의 간격 설정치(D1)가 산출된다.
[수학식4]
단계 S36 에서 산출된 P1,D1,H1,W1을 통신 인터페이스부(144)를 통해서 도금 제어부(100)에 송신한다.
본 실시예에서는 P1과 H1을 설정 테이블(143)에서 추출하여 모델식에 대입하여 D1을 결정하였지만, D1과 H1을 설정 테이블(143)에서 추출하여 P1을 모델식에 의해 결정할 수도 있으며, 이외의 조합도 상기와 같은 과정으로 추출할 수 있다.또 필요하다면 파라메터의 일부를 생략하는 것도 가능하다. 예를들어 H1을 제어 대상으로 하지않을 경우, 다음과 같이 모델식으로 D1을 산출하는 것도 고려할 수 있다.
[수학식 5]
제 4 도에 본 발명에 의한 관측수단이 실행하는 제어방법을 보이는 플로우 차트의 일 실시예가 도시된다.
본 실시예에서는 강판(151)에 부착되어 있을 것으로 예상되는 도금량이 입력 롤(152)의 회전속도(강판의 이동속도) V, 도금 노즐(155)에서 분출되는 가스압 P, 도금 노즐(155)의 높이(H) 및 갭(D)으로 부터 추정 가능한 경우의 예를 나타내고 있다.
단계 S41에서 입력수단 (102)를 통해서 도금장치(150)으로 부터 입력롤(152)의 회전속도(강판의 이동속도) V, 에어 나이프 노즐(155)에서 분출되는 가스압 P, 에어 나이프 노즐(155)의 높이(H) 및 간격(D)의 데이터를 입력받는다.
단계 S42 에서 상기 단계에서 입력받은 P,V,D,H 값을 수학식 2에 대입하여 강판에 부착된 도금 부착량의 관측치 W(추정치)를 산출하고, 단계 S43 에서 산출된 관측 도금 부착량(W)를 관측 제어수단(104)에 출력한다.
제 5 도에 본 발명에 의한 제어수단이 실행하는 제어방법을 보이는 플로우 차트의 일 실시예가 도시된다.
제어수단(104)은 도금량 설정치(W1)과 도금량 관측치(W)의 편차를 검출하여제어용 계산부(140)가 산출한 가스압 설정치(P1)를 그 편차의 정도에 따라 수정한다. 이 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.
단계 S51에서 제어용 계산부(140)으로 부터 입력받은 도금량 설정치(W1)에서 관측수단(103)에서 출력되는 도금량 관측치(W)를 빼서 도금 부착량의 편차 ΔW를 산출하는데, 이 편차 ΔW는 제어용 계산부(140)가 제어 설정치를 산출할때, 상정한 P,V,H,D 값과 도금장치(150)의 현재의 상태값이 상이한 것이 원인으로 되어 발생한다. 본 실시예에서는 에어 나이프 노즐(155)에서 분사되는 가스압 P의 수정에 의해서 이 영향을 감소시켜 제어정도를 향상시킨다.
단계 S52 에서 편차 ΔW와 수정계수 Ks 를 이용하여 가스압의 수정량 ΔP를 산출한다. 예로서 수정계수 Ks가 정수인 경우에는 ΔP = Ks x ΔW로써 산출 가능하다.
단계 S53 에서는 통신 인터페이스부(101)을 통해 제어용 계산장치(140)로 부터 입력되는 가스압 설정치(P1)와 수정량(ΔP), 또 가스압 설정치(P1)에 수정 이력이 잇는 경우에는 현재의 가스압 수정량 (ΔP)prev도 이용하여 P2 = P1+(ΔP)prev 에 의한 최종적인 가스압 수정치(P2)를 산출한다. 가스압 설정치(P1)에 수정 이력이 없는 경우에는 P2 = P1+ ΔP 에 의해서 가스압 수정치(P2)를 산출한다. 단계 S54 에서는 가스압 수정치(P2)를 출력수단(105)을 통해 도금장치(150)에 출력하여 에어 나이프 노즐(155)의 분출 가스압을 변경한다.
제 6 도에 본 발명에 의한 수정계수 계산수단이 실행하는 과정을 보이는 플로우 차트가 도시된다.
수정계수 계산수단(107)은 수정계수 Ks의 값을 최적화한다. 단계 S61 에서 통신 인터페이스부(101)를 통해서 제어용 계산장치(140)로 부터 도금량 설정치(W1)를 입력받는다. 단계 S62 에서 도금량 설정치(W1)를 기초로 도금 부착량에 대한 가스압의 변화율(δP/δW)를 산출한다. 모델식이 수학식 2 로 표현된 경우에 가스압의 변화율(δP/δW)= (P/0.68 W1)이 된다. 이 식에 도금량 설정치(W1)와 가스압(P)를 대입하여 가스압의 변화율(δP/δW)을 산출할 수 있다. 수정계수 계산수단(107)은 이 값을 도금량 설정치(W1)와 가스압(P)가 변화될 때마다 계산하여 관측제어수단(104)의 수정계수(Ks)를 설정한다.
다른 실시예로서 제어용 계산부(140)의 설정치 산출수단(142)와 도금 제어부(100)의 관측수단(103)에 모델 오차를 보정하는 기능을 갖추어 도금량을 더 정밀하게 제어할 수 있다.
제 7 도에 모델오차 보정기능을 구비하는 본 발명에 의한 도금 부착량 제어장치의 일 실시예를 보이는 블록도가 도시된다. 제어용 계산부(140)에 모델 오차축적수단(701)이 부가되며, 도금제어부(100)에는 오차송신수단(702)이 부가된다. 오차송신수단(702)은 제어수단(104)으로 부터 도금량 오차값(ΔW)을 입력받아 통신 인터페이스부(101)과 네트워크(130)를 통해 제어용 계산부(140)의 모델 오차 축적수단(701)에 송신한다.
제 8 도에 모델오차 축적수단의 구성이 도시된다. 모델 오차 축적수단(701)에는 도시된 바와같이 원하는 목표 도금량(W1)에 대응한 모델오차(ΔW)가 저장된다. 목표 도금량(W1)이 80-82(g/m2)일 때, 수학식 2 를 사용하여 얻은 도금량(W)은 5 g의 오차를 갖고 있다는 것을 나타내고 있다.
제어수단(104)에서 모델오차(ΔW)가 검출되어지면, 그 모델오차(ΔW)는 오차 송신수단(702)에 의해 모델 오차 축적수단(701)에 송신된다. 설정치 산출수단(142)은 제어 설정치를 산출할 때, 모델 오차 축적수단(701)에서 대응하는 모델오차(ΔW)를 추출하여 도금 부착량의 영역마다 대응하는 하한치 및 상한치에 의해 모델식 저장수단(145)에서 결정된 모델식에서 현재의 도금량(W) 대신에 W-ΔW를 대입하여 가스압의 설정치(D1)을 다음과 같이 산출한다.
[수학식 6]
또한, 모델오차(ΔW)는 제어용 계산부(140)가 설정치를 도금 제어부(100)에 송신함과 동시에 제어용 계산부(140)로 송신되어져 관측수단(103)이 실제 도금 부착량(W)를 산출할 때 수학식 2 에서 산출된 도금 부착량에서 감산되어 다음 식과 같이 수정되어져 실제 도금 부착량을 산출하게 된다.
[수학식 7]
또 다른 실시예로서 강판(151)에 부착된 도금 부착량을 검출하여도금장치(150)의 지연시간을 보상하여 고정밀도의 피드백 제어를 실현할 수 있으며, 제 9 도에 강판에 부착되어져 있는 도금 부착량을 실측하여 피드백 제어를 실시하는 도금 제어장치의 구성을 보이는 블록도가 도시된다.
본 실시예에서는 설정치에 대응하는 도금 부착량이 검출될 때는 피드백 제어를 실시하고 그 이외의 경우에는 제 1도에 도시된 실시예에서와 같이 제어수단(104)을 이용한 제어나 제어용 계산부(140)에서 산출한 설정치를 그대로 이용한 피드 포워드 제어를 실시한다. 도금 장치(150)에는 강판(151)에 부착된 도금 아연의 부착량의 중량 또는 두께를 검출할 수 있는 도금 부착량 검출수단(901)이 배출롤(154)의 뒤에 설치된다.
도금 부착량 검출수단(901)은 강판(151)에 대하여 폭 방향으로 스캐닝하여 스캐닝 중 및 폭방향의 스캐닝이 끝나는 싯점에 검출한 부착량을 측정 부착량으로 출력한다. 스캐닝 중에 검출한 측정 부착량은 강판상에서 스캐닝 대상의 일부에 대한 부분 부착량을 검출한 것이고, 스캐닝이 끝나는 싯점에 검출한 부착량은 폭 방향의 평균치 부착량을 검출한 것이다. 실제로 강판(151)은 속도 V로 이동하고 있기 때문에 도금 부착량 검출수단(901)은 제 10도에 도시된 바와같이 강판(151)에 대해서 비스듬하게 측정하는 것으로 된다. 이렇게 검출된 도금 부착량은 도금 제어부(100)에 송신된다.
제 11 도에 도금장치의 지연시간을 보상하는 도금 부착량 제어장치의 구성을 보이는 일 실시예의 블록도가 도시된다.
본 실시예는 도금장치(150)의 지연시간을 보상하여 피드백 제어를 고정밀도화하는 실시예이다. 설정치에 대응한 도금 부착량이 검출되는 시간에는 피드백 제어를 하고, 그 이외의 시간에는 제어수단(104)를 이용한 제어나 제어용 계산부(140)에서 산출한 설정치를 그대로 이용한 피드 포워드 제어를 한다.
도금 장치(150)에는 강판(151)에 부착된 도금 아연의 부착량의 중량 또는 두께를 검출할 수 있는 도금 부착량 검출수단(901)이 배출롤(154)의 뒤에 설치된다. 이 도금 부착량 검출수단(901)에서 출력되는 도금 부착량에 대한 데이터는 입력수단(102)를 통해 관측수단(103)에 전송된다. 통상 에어 나이프 노즐(155)와 도금 부착량 검출수단(901)은 서로 상당히 떨어져 있기 때문에, 에어 나이프 노즐(155)로 제어한 도금 부착량은 소정시간 후에 도금 부착량 검출수단(901)에 의해 검출된다. 따라서, 도금 부착량 검출수단(901)은 강판(151)에 부착된 도금량의 검출시에 검출시간의 지연이 있다.
이와같은 지연시간을 보상하기 위하여 도금 제어부(100)에는 새로운 관측결과를 저장하는 관측결과 저장수단(108)과 관측결과 추출수단(109)가 구비된다. 제어수단(104)은 입력수단(102)를 통해 도금 부착량 검출수단(901)으로 부터 입력되는 도금 검출량(W2)와 관측수단(103)으로 부터 출력되는 도금 추정량(W) 및 관측결과 추출수단(109)으로 부터 입력되는 관측 도금량(W3) 그리고 제어용 계산부(140)에서 입력되는 도금 부착량 설정치(W1)을 귀환량으로 입력 받아 피드백 제어를 한다. 관측결과 저장수단(108)에는 관측수단(103)의 출력이 거슬러 시계열에 저장되어져 있다. 표3 에 관측결과 저장수단에 저장된 관측수단의 출력값이 표시된다.
표3
표3 에서 좌측의 시간은 현재를 기점(0)으로 하여 0.5초씩 과거로 거슬러 올라간 값이다. 예를들면, 0.5초 전의 출력이 106 g/m2, 1.0 초전의 출력이 109 g/m2이라는 것을 나타내고 있다.
제 12 도에 관측결과 추출수단이 실행하는 과정을 보이는 플로우 차트가 도시된다. 관측결과 추출수단(109)는 도금 부착량 검출수단(901)이 검출한 강판(151)의 부위가 가스의 분출을 받은 시각을 산출하여 분출을 받은 시각과 현재와의 시간차를 지연시간으로 하여 그 값만큼 거슬러 올라간 시각에 대응한 관측수단(103)의 출력을 관측결과 저장수단(108)에서 추출하여 제어수단(104)으로 출력한다.
우선 단계 S121에서 강판(151)의 이동속도 V와 도금 부착량 검출수단(901)의 동작상태로 부터 검출 도금 부착량(W)의 지연시간(도금 부착량 검출수단(901)은 강판(151)을 폭 방향으로 스캔(SCAN)하여 도금 부착량을 검출하기 때문에 지연시간이 발생한다.)을 산출한다. 상기 강판(151)의 이동속도는 도금노즐(155)의 높이(H)가 변경되었을 때도 그 값을 가감한다. 이것에 의해 강판(151)의 이동에 따른 지연시간을 다음의 식으로 간단히 산출할 수 있다.
[수학식 5]
여기서, L은 도금노즐(154)에서 도금 부착량 검출수단(901)까지의 기준거리이며, ΔH는 도금노즐의 상,하 이동에 따라 발생하는 변화를 보정하는 값이다. 이식에 의하여 에어 나이프 노즐(155)이 가스를 분출한 강판(151)의 가스 분출 부위가 도금 부착량 검출수단(901)에 도달하는데 필요한 시간 산출이 가능하다. 또 도금 부착량 검출수단(901)이 강판(151)을 폭방향으로 이동하면서 도금 부착량을 측정하는데 걸리는 시간은이다. 따라서 총 검출지연시간 τ=+로 된다.
다음 단계 S122 에서 관측결과 저장수단(108)에서 τ와 일치하는 시각을 검색하여 그 때의 관측수단(103)의 출력을 추출하여 그 값을 이전 관측 도금량(W3)로 한다. 단계 S93에서 이정 관측 도금량(W3) 값을 제어수단(104)에 출력한다. 제어수단(104)에서는 상기 이전 관측 도금량(W3) 값과 제어용 계산장치(140)에서 입력되는 목표 도금량 설정치(W1)로 부터 다음식에 의하여
[수학식 6]
도금 부착량의 편차 ΔW를 산출하여 이것에 의해 에어 나이프 노즐(155)에서 분출되는 가스압(P2)을 수정한다. 상기 식에서 알수 있는 바와같이 관측수단(103)에서 출력되는 도금 관측량(W)이 관측지연오차(W2-W3)에 의해 보상되기 때문에 고정밀도의 피드백제어가 가능하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 다수의 모델식을 구비하여 도금 영역에 따라 알맞는 모델식을 선택함으로써 제어량 설정치 산출시에 가장 정밀도 높은 모델식을 적용할 수 있고, 관측수단을 이용하여 도금 부착량을 직접 검출할 수 없는 경우에도 도금장치로 부터 검출된 강판의 이동속도, 노즐위치, 가스압 등의 상태량을 기본으로 현재의 제어상태에서 부착되고 있는 도금 부착량을 추정하고, 그 추정한 도금 부착량을 원하는 목표도금량과 비교하여 양자가 일치하도록 제어 설정치를 변경하고, 이것을 실시간으로 원하는 목표 도금량에 근접시킬 수 있어 도금 부착량의 제어정밀도를 높일 수 있다.
또한 모델오차 축적수단의 정보를 이용하여 제어모델을 보정함으로써 플랜트 사용할 때간 경과에 따라 발생하는 모델오차를 작게 할 수 있어 제어설정치 및 관측수단의 출력을 고정밀도화 할 수 있고, 에어 나이프 노즐에 의해 제어되는 시간분 만큼 거슬러 올라간 때의 관측값으로 부터 현재 검출되어진 도금 부착량 값을 빼서 시간 지연이 없는 귀환량을 고정밀도로 얻을 수 있으며, 이것으로 피드백 제어를 하여 시간 지연을 보상한 제어가 가능한다.

Claims (8)

  1. 철강 냉연 공정에서 생산된 강판에 도금하는 도금장치의 도금 부착량 제어장치에 있어서,
    사전에 설정된 목표 도금 부착량 데이타를 저장하는 사양 테이블과 제어 설정치를 저장한 설정 테이블 및 도금 부착량의 영역에 따라 정해지는 다수의 모델식을 저장하는 모델식 저장수단을 구비하여 상기 목표 도금 부착량과 그것에 따른 제어설정치 및 도금량설정치를 산출하여 출력하는 제어용 계산부와,
    상기 제어용 계산부에서 목표 도금 부착량 설정치를 입력받고, 상기 도금장치에서 배출되는 강판에 부착된 도금량을 관측하는 도금 관측수단을 구비하여 상기 제어용 계산부에서 입력되는 목표 도금량 설정치와 관측 도금 부착량과의 편차를 구하여 그 편차에 따라 소정 연산식을 실행하여 도금 제어량을 산출하여 도금 제어신호를 출력하는 도금 제어부와,
    상기 도금 제어부에서 제어신호를 입력받아 분사되는 가스량을 조절하여 도금 욕조에서 나오는 강판에 부착된 아연 도금을 조절하는 에어 나이프 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 다양한 제어모델을 구비한 도금 부착량 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어용 계산부는
    상기 사양 테이블과 상기 설정 테이블로 부터 추출한 값을 기초로 원하는 목표 도금 부착량(W1)의 값과 도금량의 상,하한치와 비교하여 결정한 모델식을 이용하여 분출되는 가스의 압력 설정치(P1), 에어 나이프 노즐(155)와 강판(151) 사이의 간격 설정치(D1) 및 에어 나이프 노즐(155)과 도금 아연탕의 높이 설정치(H1)를 산출하는 설정치 산출수단(142)을 구비하는 것을 특징으로 하는 다양한 제어모델을 구비한 도금 부착량 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 도금 제어부는
    상기 제어용 계산부에서 출력되는 각종 데이타를 입력받는 통신 인터페이스부와,
    상기 도금장치에 의해 배출되는 도금강판에서 도금량을 관측하는 관측수단과,
    상기 제어용 계산장치에서 입력되는 도금 부착량 설정치와 상기 관측수단에서 입력되는 관측 도금 부착량으로 부터 도금 제어량을 산출하는 제어수단과,
    상기 통신 인터페이스부를 통해서 상기 제어용 계산장치로 부터 도금량 설정치(W1)를 입력받고, 그 설정치에 기초하여 도금 부착량에 대한 가스압의 변화율(δP/δW)을 상기 도금량 설정치(W1)와 가스압(P)가 변화될 때마다 계산하여 상기 제어수단의 수정계수(Ks)를 설정하는 수정계수 계산수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 다양한 제어모델을 구비한 도금 부착량 제어장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 관측수단은 상기 강판의 이동속도 V, 상기 도금 노즐에서 분출되는 가스압 P, 상기 도금 노즐의 높이(H) 및 갭(D)의 데이터를 상기 도금장치로 부터 입력받아 도금 부착량(W)을 추정하여 상기 제어수단에 출력하고,
    상기 관측 제어수단은 상기 관측수단에서 입력되는 관측 도금 부착량(W)과 상기 제어용 계산부에서 입력되는 목표 도금량(W1)의 차분 ΔW 를 산출하고, 그 차분 ΔW와 수정계수(Ks)를 이용하여 상기 제어용 계산부로 부터 얻은 가스압 설정치(P1)를 수정하고, 그 수정결과를 최종적인 가스압 설정치(P2)로서 상기 에어 나이프 노즐에 출력하는 것을 특징으로 하는 다양한 제어모델을 구비한 도금 부착량 제어장치.
  5. 철강 냉연 공정에서 생산된 강판에 도금하는 도금장치의 도금 부착량 제어장치에 있어서,
    제어 설정치가 저장된 도금 부착량 설정 테이블과,
    코일에 따른 도금량 데이터가 저장된 도금 사양 테이블과,
    도금 부착량의 영역에 따라 정해지는 다수의 모델식을 저장하는 모델식 저장 수단과,
    상기 설정 테이블과 사양 테이블에서 목표 도금 부착량을 추출하고, 그것에 따른 모델식을 상기 모델식 저장수단에서 추출하여 제어설정치 및 도금량설정치를 산출하여 출력하는 제어용 계산부와,
    상기 도금 부착량 설정 테이블에서 도금 부착량 설정치를 읽어들여 도금 부착량을 산출하고, 모델오차(ΔW)가 발생한 경우 그 값을 입력받아 현재의 도금량(W) 대신에 W-ΔW를 대입하여 가스압의 설정치를 산출하는 또한, 모델오차(ΔW)는 설정치 산출수단과
    상기 도금장치에 의해 배출되는 도금강판에서 도금량을 관측하는 관측수단과,
    상기 설정치 산출수단으로 부터 도금량 설정치(W1)를 입력받고, 그 설정치에 기초하여 도금 부착량에 대한 가스압의 변화율(δP/δW)을 상기 도금량 설정치(W1)와 가스압(P)가 변화될 때마다 계산하여 상기 관측제어수단의 수정계수(Ks)를 설정하는 수정계수 계산수단과,
    상기 제어용 계산장치에서 입력되는 도금 부착량 설정치, 상기 관측수단에서 입력되는 관측 도금 부착량을 입력받아 피드백 제어를 행하여 도금 제어량을 산출하는 제어수단과,
    상기 제어수단으로 부터 도금량 오차값(ΔW)를 추출하여 출력하는 오차송신수단과,
    상기 오차송신수단에서 도금량 오차값을 입력받아 저장하는 도금량 오차 저장 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 다양한 제어모델을 구비한 도금 부착량 제어장치.
  6. 철강냉연공정에서 생산된 강판에 도금하는 도금장치의 도금 부착량 제어방법에 있어서,
    원하는 목표 도금량(W)이 저장된 사양 테이블과 제어 설정치가 저장된 설정 테이블을 구비하여 상기 사양 테이블과 설정 테이블로 부터 추출한 도금 부착량의 영역이 복수영역에 해당하는지를 판단하고,
    복수영역에 대응하는 것으로 판단되면 복수의 모델식에 의하여 제어량 설정치를 산출하여 도금장치를 제어하고,
    단일영역에 대응하는 것으로 판단되면 단일 모델식에 의해 강판과 에어 나이프 노즐 사이의 간격 설정치를 산출하여 도금장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 다양한 제어모델을 구비한 도금 부착량 제어방법.
  7. 철강냉연공정에서 생산된 강판에 도금하는 도금장치의 도금 부착량 제어방법에 있어서,
    원하는 목표 도금량(W)이 저장된 사양 테이블과 제어 설정치가 저장된 설정 테이블을 구비하여 상기 사양 테이블과 설정 테이블로 부터 추출한 도금 부착량의 영역이 복수영역에 해당하는지를 판단하고,
    복수영역에 대응하는 것으로 판단되면 다음식에 의하여 간격 설정치(D1)를산출하여 도금장치를 제어하고,
    단일영역에 대응하는 것으로 판단되면 다음의 단일 모델식에 의해 강판과 에어 나이프 노즐 사이의 간격 설정치를 산출하여 도금장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 다양한 제어모델을 구비한 도금 부착량 제어방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    α는 0 ~ 1의 값을 취하며, 도금량 설정치(W1)가 영역 i 에 보다 많이 소속되어 있을 때는 1.0에 가까운 값이되고, 반대로 영역 i+1에 보다 많이 소속되어 있으면 0.5 이하의 값이되는 것을 특징으로 하는 다양한 제어모델을 구비한 도금 부착량 제어법.
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