KR101089308B1

KR101089308B1 - Temperature controlling apparatus and controlling method in heating furnace

Info

Publication number: KR101089308B1
Application number: KR1020090038342A
Authority: KR
Inventors: 박한구; 김연탁; 김종수
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2011-12-02
Also published as: KR20100119300A

Abstract

본 발명은 열연가열로의 상,하부의 온도를 독립적으로 제어하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 열연가열로의 상부 온도를 측정하는 상부온도계와, 열연가열로의 하부 온도를 측정하는 하부온도계로 이루어지는 온도측정부와; 상기 상부 온도계에 의해 측정되어 입력되는 상부 온도(PV1)와 상부 온도설정치(SV1)를 비교하여 상부 온도오차를 산출하도록 된 제1오차산출부와, 상기 하부 온도계에 의해 측정되어 입력되는 하부 온도(PV2)와 하부 온도설정치(SV2)를 비교하여 하부 온도오차를 산출하도록 된 제2오차산출부로 이루어지는 오차산출부와; 상기 오차산출부로부터 출력되는 상부 온도오차 및 하부 온도오차를 입력받아 열연가열로 상부측 온도를 제어하기 위한 상부 출력치(MV1)를 산출하도록 된 제1제어부와, 상기 오차산출부로부터 출력되는 상부 온도오차 및 하부 온도오차를 입력받아 열연가열로 하부측 온도를 제어하기 위한 하부 출력치(MV2)를 산출하도록 된 제2제어부로 이루어지는 MFA제어기와; 상기 MFA제어기에 의해 산출된 상부 출력치(MV1) 및 하부 출력치(MV2)를 입력받아 열연가열로의 상부 온도(PV1) 및 하부 온도(PV2)를 제어하는 연소제어부; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 열연가열로의 온도제어장치를 제공하여, 열연가열로의 상,하부의 온도를 독립적으로 제어하여 가열로 온도편차가 감소하며 장입, 추출문과 상,하부 온도간섭에 의한 외란(부하변동)의 영향을 최소화하여 슬라브의 품질향상 및 가스와 에어사용량을 절감하는 효과를 제공한다.The present invention relates to an apparatus and method for independently controlling the temperature of the upper and lower parts of the hot-heated furnace, comprising an upper thermometer for measuring the upper temperature of the hot-heated furnace, and a lower thermometer for measuring the lower temperature of the hot-heated furnace. A temperature measuring unit; A first error calculation unit configured to calculate an upper temperature error by comparing the upper temperature PV1 measured by the upper thermometer and the upper temperature set value SV1 and the lower temperature measured and input by the lower thermometer; An error calculating unit comprising a second error calculating unit configured to calculate the lower temperature error by comparing PV2) with the lower temperature set value SV2; A first controller configured to receive an upper temperature error and a lower temperature error output from the error calculator and calculate an upper output value MV1 for controlling the upper temperature by hot rolling, and an upper part output from the error calculator An MFA controller comprising a second controller configured to receive a temperature error and a lower temperature error and calculate a lower output value MV2 for controlling the lower temperature by hot rolling; A combustion control unit which receives the upper output value MV1 and the lower output value MV2 calculated by the MFA controller and controls the upper temperature PV1 and the lower temperature PV2 of the hot-heated furnace; By providing a temperature control device for a hot-heated furnace characterized in that consisting of, by controlling the temperature of the upper and lower parts of the hot-burning furnace independently, the temperature difference of the furnace is reduced and the charge, extraction door and the upper and lower temperature interference By minimizing the effects of disturbance (load fluctuation), it improves the quality of slab and reduces the gas and air consumption.

MFA, PID, 가열로, 온도제어, 신경회로망 MFA, PID, Heating Furnace, Temperature Control, Neural Network

Description

TEMPERATURE CONTROLLING APPARATUS AND CONTROLLING METHOD IN HEATING FURNACE}

본 발명은 열연가열로에서 온도를 자동으로 제어하는 장치 및 방법에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 MFA(Model Free Adaptive)제어기와 PID제어기를 이용하여 외란(부하변동)에 의한 영향과 가열로 상하부 온도간섭 문제에 대처하고 최적의 온도제어를 하기 위해 MFA제어기에 기반한 온도제어장치 및 제어방법에 관한 것이다The present invention relates to an apparatus and method for automatically controlling the temperature in a hot-rolled heating furnace, and more specifically, the effect of disturbance (load fluctuation) and the upper and lower parts of a heating furnace using a model free adaptive (MFA) controller and a PID controller. The present invention relates to a temperature control device and a control method based on an MFA controller in order to cope with a temperature interference problem and to perform optimal temperature control.

일반적으로 제철소의 열연가열로는 연주 슬래브(1)를 재가열하여 스트립으로 압연하기 위해 고온의 로내에서 슬래브를 입측에서 출측으로 이송시키는 장치인데, 공장에 설치되는 가열로에는 도 1에 도시된 바와 같이 로내부에 열원을 제공하는 버너(3)와, 입구로부터 출구까지 열처리대상물인 슬라브(1)를 수평이동시키는 워킹빔(10)과, 예열대(7), 가열대(8), 균열대(9)의 상,하부의 온도를 측정하기 위해 온도계(2a,2b)가 설치된다. In general, the hot-rolling furnace of the steel mill is a device for transferring the slab from the entrance side to the exit side in a high-temperature furnace in order to reheat the playing slab 1 and roll it into strips, and as shown in FIG. A burner (3) for providing a heat source in the furnace, a working beam (10) for horizontally moving the slab (1) to be heat treated from the inlet to the outlet, a preheating table (7), a heating table (8), and a cracking table (9). Thermometers (2a, 2b) are installed to measure the temperature of the upper and lower parts of the).

자동제어가 발명이 된 이래로 조업현장에 가장 널리 쓰이는 제어기는 PID제어기이다. PID제어기는 특정한 프로세스에서 사용자가 원하는 설정치(SV)와 실측 치(PV)의 차이를 자동적으로 계산하여 에러치(e)를 생성하며 이 에러치만큼을 다시 입력에 반영하여 그 값을 줄여나가는 방식이다. PID제어기에는 에러치에 비례하여 제어치를 생성하는 P(Proportion)부분과 에러치를 적분하여 제어치를 생성하는 I(Integration)부분, 에러치를 미분하여 제어치를 생성하는 D(Differentiation)부분으로 이루어져 있다. PID제어기는 가장 단순한 형태의 제어기임에도 불구하고 제어기를 적용하는 과정이 단순하고 조절해야 하는 파라미터가 적어 가장 널리 쓰이고 있다. 그러나, 상호간섭이나 노이즈와 같은 외란(부하변동)이 있을 경우나 심각한 시간지연이 있는 프로세스의 경우는 제대로 대처를 하지 못하고 제어상태가 불안정해지거나 좋은 효율을 보이지 못하는 경우가 있다. 그리하여 이를 해결하기 위해 MPC(Model Predictive Control)나 MBA(Model Based Adaptive Control)와 같은 수식모델에 기반한 제어기가 개발되었으나, 수식모델이 실제현상을 모두 표현하기에는 한계가 있어 실제 조업현장에 적용된 사례는 많지 않다. Since automatic control was invented, the most widely used controller in the field of operation is the PID controller. PID controller automatically calculates the difference between SV and actual value (PV) that user wants in a specific process to generate error value (e), and reduces this value by reflecting this error value to input again. to be. The PID controller consists of a P (Proportion) part that generates a control value in proportion to an error value, an I (Integration) part that generates a control value by integrating the error value, and a D (Differentiation) part that differentiates the error value and generates a control value. Although the PID controller is the simplest type of controller, it is the most widely used because the process of applying the controller is simple and there are few parameters to adjust. However, in case of disturbance (load fluctuation) such as mutual interference or noise or in case of a process having a serious time delay, it may not be able to cope properly and the control state may become unstable or may not show good efficiency. To solve this problem, controllers based on mathematical models such as MPC (Model Predictive Control) or MBA (Model Based Adaptive Control) have been developed. However, there are many cases where mathematical models are applied to actual production sites because there are limitations in expressing all actual phenomena. not.

이러한 이유로 현재까지도 PID제어기가 많이 사용되고 있으며 열연가열로에도 PID제어기에 기반하여 모든 자동제어를 수행하고 있다. 하지만 가열로는 일반적인 프로세스와 달리 상,하부의 온도간섭과 장입,추출문에 의한 외란(부하변동)에 의해 지속적으로 영향을 받을 뿐만 아니라, 최종목표인 온도를 조절하기 위해서는 가스와 에어(Air)의 양을 조절해야 하는 케스케이드(Cascade) 구조의 제어Loop를 사용하며 연소 과정이 포함되기 때문에 비교적 긴 지연시간과 시정수를 가지는 프로세스이므로 PID제어기만으로는 이를 해결하지 못하는 문제점이 있었다. For this reason, many PID controllers are used up to now, and all automatic control is performed based on the PID controller even in hot-burning furnaces. However, unlike ordinary processes, the furnace is not only continuously affected by disturbances (load fluctuations) caused by temperature interference, charging, and extraction doors, but also by gas and air to control the final target temperature. Since the control loop of cascade structure that needs to adjust the amount is used and the combustion process is included, it is a process that has a relatively long delay time and time constant. Therefore, the PID controller cannot solve this problem.

도 1은 열연가열로의 전체적인 모습을 나타낸 것으로서, 가열로는 예열대, 가 열대, 균열대로 구분될 수 있으며 각 대는 다시 상부와 하부로 나뉘게 되어 총 6개의 온도 존(Zone)이 존재한다. 각 온도 존(Zone)을 제어하기 위한 제어기는 PID제어기의 일종인 TIC(Temperature Indicating Controller)와 FIC(Flow Indicating Controller), AIC(Air Indicating Controller)로 이어지는 Cascade 제어기를 사용하며, 하부는 상부의 TIC에서 출력되는 제어입력에 가중치를 주고 하부의 FIC, AIC에서 그대로 사용하는 마스터 슬레이브(Master Slave) 제어방식을 사용한다. 마스터 슬레이브 제어방식은 하부의 온도는 고려하지 않고 상부의 분위기 온도만을 제어하는 방식이기 때문에 상,하부의 온도편차는 커지게 되며 지속적으로 온도의 헌팅이 발생하기 때문에 슬래브의 품질이나 효율적인 가스의 사용에 좋지 않은 영향을 미치게 된다. Figure 1 shows the overall appearance of the hot-rolled heating furnace, the heating furnace can be divided into the pre-heating zone, the tropics, cracks and each zone is divided into the upper and lower again there are a total of six temperature zones (Zone). The controller to control each temperature zone uses TIC (Temperature Indicating Controller), FIC (Flow Indicating Controller) and AIC (Air Indicating Controller), which is a kind of PID controller. It gives weight to the control input output from and uses the master slave control method used in the lower FIC and AIC. Since the master slave control method controls only the ambient temperature of the upper part without considering the lower temperature, the temperature deviation of the upper and lower parts becomes larger and the hunting of the temperature is continuously generated. It will have a bad effect.

예를 들면, 가열로의 상,하부의 유량을 동일하게 조절하는 M/S제어 방식은 예열대 하부 존에 심각한 온도헌팅을 유발하는데 그 이유는 상부의 온도는 설정치를 잘 추종하지만 하부 온도의 헌팅 폭이 150℃에 달하며 온도가 안정되지 못하고 지속적으로 불안정하게 제어가 된다. For example, the M / S control method that adjusts the flow rate of the upper and lower parts of the furnace equally causes severe temperature hunting in the lower zone of the preheating zone because the upper temperature follows the set value but the lower temperature hunting The width reaches 150 ℃ and the temperature is not stable and is continuously controlled unstable.

또한, 예열대에서 하부의 온도 유출로 인해 하부의 온도가 지속적으로 감소하고 있지만 M/S제어를 사용함으로 인해 이를 보상하지 못하기 때문에 예열대 상,하부의 가스사용량이 동일한 비율로 상승, 하강한다. 그러나, 상부는 하부에 비해 온도유출이 심하지 않기 때문에 온도가 안정화되나, 하부의 경우 온도유출이 일어남에도 불구하고 상부의 유량에 비례하여 제어를 하기 때문에 하부의 온도유출을 보상하지 못해 상,하부 온도편차가 시간이 지남에 따라 증가하게 되는 문제가 있다. In addition, the temperature of the lower part is continuously decreasing due to the leakage of temperature from the lower part of the preheating zone, but the gas usage of the upper and lower part of the preheater rises and falls at the same rate because it cannot compensate for this by using M / S control. . However, the temperature of the upper part is stabilized because the temperature outflow is not as severe as that of the lower part. There is a problem that the deviation increases over time.

그리고, 예열대와 균열대는 장입, 추출문에 의해 영향을 받아 지속적으로 온도헌팅 현상이 발생하고, 상, 하부의 온도간섭이 존재하여 효율적인 연소제어를 하기에는 한계가 있다. In addition, the preheating zone and the cracking zone are affected by the charging and extraction door, and thus the temperature hunting phenomenon continuously occurs, and there is a limit to the efficient combustion control due to the presence of temperature interference in the upper and lower parts.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 가열로 상,하부의 온도간섭과 외란(부하변동)과 같이 제어를 불안정하게 만들 수 있는 요소들을 고려하여 이들의 영향을 최소화하며, 가열로 상,하부의 온도를 독립적으로 제어할 수 있는 제어로직(Logic)에 따라 최적의 연소조건을 수립하여 소모되는 가스, 에어의 양을 최소화하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, to minimize the effects of these factors in consideration of factors that can make the control unstable, such as temperature interference and disturbance (load fluctuation) in the upper and lower heating furnace, It aims to minimize the amount of gas and air consumed by establishing optimum combustion conditions according to control logic that can independently control the temperature of the lower part.

본 발명은 열연가열로의 상부 온도를 측정하는 상부온도계(2a)와, 열연가열로의 하부 온도를 측정하는 하부온도계(2b)로 이루어지는 온도측정부와; 상기 상부 온도계(2a)에 의해 측정되어 입력되는 상부 온도(PV1)와 상부 온도설정치(SV1)를 비교하여 상부 온도오차(u1)를 산출하도록 된 제1오차산출부와, 상기 하부 온도계(2b)에 의해 측정되어 입력되는 하부 온도(PV2)와 하부 온도설정치(SV2)를 비교하여 하부 온도오차(u2)를 산출하도록 된 제2오차산출부로 이루어지는 오차산출부와; 상기 오차산출부로부터 출력되는 상부 온도오차(u1) 및 하부 온도오차(u2)를 입력받아 열연가열로 상부측 온도를 제어하기 위한 상부 출력치(MV1)를 산출하도록 된 제1제어부(125)와, 상기 오차산출부로부터 출력되는 상부 온도오차(u1) 및 하부 온도오차(u2)를 입력받아 열연가열로 하부측 온도를 제어하기 위한 하부 출력치(MV2)를 산출하도록 된 제2제어부(126)로 이루어지는 MFA제어기(100)와; 상기 MFA제어기(100)에 의해 산출된 상부 출력치(MV1) 및 하부 출력치(MV2)를 입력받아 열연가열로의 상부 온도(PV1) 및 하부 온도(PV2)를 제어하는 연소제어부(400); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 열연가열로의 온도제어장치를 제공한다.The present invention includes a temperature measuring unit comprising an upper thermometer (2a) for measuring the upper temperature of the hot-rolled furnace, and a lower thermometer (2b) for measuring the lower temperature of the hot-rolled furnace; A first error calculation unit configured to calculate an upper temperature error u1 by comparing the upper temperature PV1 measured by the upper thermometer 2a and the upper temperature set value SV1 and the lower thermometer 2b; An error calculator comprising a second error calculator configured to calculate the lower temperature error u2 by comparing the lower temperature PV2 and the lower temperature set value SV2 measured and input by the lower temperature PV2; A first controller 125 configured to receive an upper temperature error u1 and a lower temperature error u2 output from the error calculator to calculate an upper output value MV1 for controlling the upper temperature by hot rolling; The second controller 126 receives the upper temperature error u1 and the lower temperature error u2 output from the error calculating unit and calculates a lower output value MV2 for controlling the lower temperature by hot rolling. MFA controller 100 consisting of; A combustion control unit 400 which receives the upper output value MV1 and the lower output value MV2 calculated by the MFA controller 100 and controls the upper temperature PV1 and the lower temperature PV2 of the hot-heated heating furnace; It provides a temperature control apparatus for a hot-heating furnace, characterized in that consisting of.

또한, 본 발명의 상기 제1오차산출부는 상부 오차연산부(119)와, 상기 상부 오차연산부(119)로부터 출력되는 상부 에러값(e1)을 입력받고, 상기 상부 에러값(e1)과 기저장된 상부 에러값들에 가중치를 부여하여 상부 온도오차(u1)를 출력하는 상부 신경회로망(117)을 포함하여 이루어지고, 상기 제2오차산출부는 하부 오차연산부(120)와 상기 하부 오차연산부(120)로부터 출력되는 하부 에러값(e2)을 입력받고, 하부 에러값(e2)과 기저장된 하부 에러값들에 가중치를 부여하여 하부 온도오차(u2)를 출력하는 하부 신경회로망(118)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. In addition, the first error calculator receives an upper error calculator 119 and an upper error value e1 output from the upper error operator 119, and the upper error value e1 and the previously stored upper part. And an upper neural network 117 that outputs an upper temperature error u1 by weighting error values, wherein the second error calculating part is provided from the lower error calculating part 120 and the lower error calculating part 120. And a lower neural network 118 that outputs a lower temperature error u2 by receiving a lower error value e2 that is output and weighting the lower error value e2 and previously stored lower error values. It features.

나아가, 본 발명의 온도제어장치는 상기 상부 온도계(2a)에 의해 측정된 상부 온도(PV1)와 기설정된 상부 온도설정치(SV1)를 입력받아 피드백 제어를 통해 열연가열로 상부 온도를 제어하기 위한 상부 출력치(MV3)를 산출하는 제1PID제어기(200a)와, 상기 하부 온도계(2b)에 의해 측정된 하부 온도(PV2)와 기설정된 하부 온도설정치(SV2)를 입력받아 피드백 제어를 통해 열연가열로 하부 온도를 제어하기 위한 하부 출력치(MV4)를 산출하는 제2PID제어기(200b) 및 상기 MFA제어기(100)의 작동불량시 MFA제어기(100)의 출력단으로부터 상기 제1,2PID제어기(200a,200b)의 출력단으로 자동 스위칭 전환하여 제1,2PID제어기(200a,200b)의 출력치(MV3,MV4)를 연소제어부(400)로 전송하는 제어값 선택 스위치(300)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Furthermore, the temperature control device of the present invention receives an upper temperature PV1 and a predetermined upper temperature set value SV1 measured by the upper thermometer 2a, and an upper portion for controlling the upper temperature by hot rolling through feedback control. The first PID controller 200a calculating the output value MV3, the lower temperature PV2 measured by the lower thermometer 2b, and the predetermined lower temperature set value SV2 are input to the hot-rolled heating furnace through feedback control. The second PID controller 200b for calculating the lower output value MV4 for controlling the lower temperature and the first and second PID controllers 200a and 200b from the output terminal of the MFA controller 100 in case of malfunction of the MFA controller 100. And a control value selection switch 300 for automatically switching to an output stage of the control unit and transmitting the output values MV3 and MV4 of the first and second PID controllers 200a and 200b to the combustion control unit 400. do.

게다가, 본 발명의 온도제어장치는 상기 제어값 선택 스위치(300)의 출력단을 통해 출력되는 상,하부 출력치(MV1,MV2)가 상기 제1,2PID제어기(200a,200b)로 전송되어 저장되도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the temperature control apparatus of the present invention so that the upper and lower output values (MV1, MV2) output through the output terminal of the control value selection switch 300 is transmitted to the first and second PID controllers (200a, 200b) and stored. Characterized in that made.

뿐만 아니라, 본 발명은 열연가열로의 상부 온도(PV1)와 하부 온도(PV2)를 측정하는 단계와; MFA제어기(100) 내에서 상기 상,하부 온도(PV1,PV2)와 기설정된 상,하부 온도 설정치(SV1,SV2)를 비교하여 상,하부 온도오차(u1,u2)를 산출하고, 상기 상,하부 온도오차(u1,u2)로부터 열연가열로 상,하부측 온도(PV1,PV2)를 제어하는 상,하부 출력치(MV1,MV2)를 산출하는 단계와; 상기 상,하부 출력치(MV1,MV2)로부터 열연가열로의 상,하부 온도를 제어하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열연가열로의 온도제어방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of measuring the upper temperature (PV1) and the lower temperature (PV2) of the hot-burning furnace; The MFA controller 100 compares the upper and lower temperatures PV1 and PV2 with preset upper and lower temperature set values SV1 and SV2 to calculate upper and lower temperature errors u1 and u2. Calculating upper and lower output values (MV1, MV2) controlling the upper and lower temperatures PV1 and PV2 by hot rolling from the lower temperature errors u1 and u2; It provides a temperature control method of the hot-burning furnace, comprising the step of controlling the upper and lower temperatures of the hot-burning furnace from the upper, lower output values (MV1, MV2).

또한, 본 발명은 상기 상,하부 출력치(MV1,MV2)를 산출하는 단계는 상,하부 온도(PV1,PV2)와 상,하부 온도설정치(SV1,SV2)를 상,하부 오차연산부(119,120)에 입력하여 산출된 에러값(e1,e2)과 기저장된 상,하부 에러값들에 가중치를 부여하여 제1,2신경회로망(117,118)에서 상,하부 온도오차(u1,u2)를 출력하는 단계와; 상기 출력된 상,하 온도오차(u1,u2)와 상,하부 외란의 값을 입력받아 상,하부 출력치(MV1,MV2)를 계산하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the step of calculating the upper and lower output values (MV1, MV2), the upper and lower temperature (PV1, PV2) and the upper and lower temperature set values (SV1, SV2) of the upper and lower error calculation unit (119,120) Outputting the upper and lower temperature errors u1 and u2 in the first and second neural networks 117 and 118 by weighting the calculated error values e1 and e2 and previously stored upper and lower error values. Wow; Calculating upper and lower output values MV1 and MV2 by receiving the output upper and lower temperature errors u1 and u2 and upper and lower disturbance values; Characterized in that consists of.

또한, 본 발명은 상기 온도제어방법은 MFA제어기의 작동불량시 MFA제어기(100)의 출력단으로부터 제1,2PID제어기(200a,200b)의 출력단으로 자동 스위칭 전환하여 제1,2PID제어기(200a,200b)의 출력치(MV3,MV4)를 연소제어부(400)로 전송시키는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the temperature control method of the present invention is the first and second PID controllers (200a, 200b) by switching automatically switching from the output terminal of the MFA controller 100 to the output terminals of the first and second PID controllers (200a, 200b) in case of malfunction of the MFA controller It characterized in that it further comprises the step of transmitting the output values (MV3, MV4) of the combustion control unit 400.

본 발명은 열연가열로의 예열대, 가열대, 균열대 상하부 각각의 존을 독립적으로 온도제어를 하여 온도조절시 최적의 연소제어가 이루어지게 함으로써, 각각의 존 상,하부의 온도편차가 감소하며, 장입, 추출문과 상,하부 온도간섭에 의한 외란(부하변동)의 영향을 최소화하여 슬라브의 품질향상 및 가스와 에어사용량을 절감하는 효과를 제공한다.In the present invention, by controlling the temperature of each zone of the preheating zone, the heating zone, the crack zone upper and lower zones of the hot-rolled furnace independently to achieve optimum combustion control during temperature control, the temperature deviation of the upper and lower zones of each zone is reduced, It minimizes the effects of disturbances (load fluctuations) caused by charging, extraction doors, and upper and lower temperature interferences, thereby improving slab quality and reducing gas and air consumption.

본 발명은 열연가열로의 온도를 제어하는 방법에 관한 발명으로서, 이하에서는 도면을 참조하여 설명하기로 한다.The present invention relates to a method for controlling the temperature of a hot-rolling furnace, which will be described below with reference to the drawings.

본 발명에서는 상기 문제들에 대해 도 2의 구조를 가지는 2X2 MIMO(Multi Input Multi Output)MFA제어기를 적용한다. In the present invention, a 2X2 MIMO (MI Multi Input Multi Output) MFA controller having the structure of FIG. 2 is applied to the above problems.

MFA제어기는 기존의 PID제어기가 고정된 값을 사용하고, 다양한 외란(부하변동)에 대비할 수 없는 문제점을 보완할 수 있는 제어기로써, 모델링이 필요없어 프로세스 모델이 필요하지 않는 적응 제어기(MFA)이다. 즉, PID제어기의 I(Integration)부분을 개량하여 게인(Gain)값을 알아서 조절함으로써 변화하는 값들을 자동조절하는 제어기이다. The MFA controller is an adaptive controller (MFA) that uses a fixed value of the existing PID controller and can compensate for problems that cannot be prepared for various disturbances (load fluctuations). . In other words, it is a controller that automatically adjusts changing values by improving the gain value by improving the I (Integration) part of the PID controller.

MFA제어기의 특징은 전문적이고 핵심적인 프로세스 지식이 불필요하고, 프로세스에 대한 특정한 메카니즘이 필요없으며, 특정 프로세스를 위한 프로그램 제어기 설계가 필요없으며, 제어기 파라미터의 공정에 따른 별도의 튜닝이 필요없으며, 복합 루프시스템의 안정성 분석과 기준을 통해 시스템 안정성을 보증하는데 있다. Features of MFA controllers do not require specialized and critical process knowledge, no specific mechanisms for the process, no program controller design for specific processes, no additional tuning of controller parameters, no need for complex loops It is to guarantee system stability through system stability analysis and standard.

PID제어기는 설정치와 입력치의 차이인 에러값을 곱하여 제어입력을 생성하는 P부분과, 에러값을 적분하여 제어 입력을 생성하는 I부분, 에러값을 미분하여 제어 입력을 생성하는 D부분으로 구성이 되는데, PID제어기는 P,I,D의 게인(Gain)값은 고정된 값이기 때문에 프로세스의 특성이 변화할 경우 급격히 제어의 성능이 악화될 가능성이 있으며 프로세스가 과도한 시간지연이 있거나 다변수 제어와 같은 복잡한 특성을 지닐 경우 PID제어기로 제어할 수 없는 반면, MFA제어기는 제어하고자 하는 대상의 수식적인 모델을 알지 못하여도 제어가 가능하며 적응성이 우수한 특성을 가지므로 제어대상의 특성이 변하여도 안정적으로 제어가 가능하다.The PID controller consists of a P part that generates a control input by multiplying an error value that is a difference between a set value and an input value, an I part that generates a control input by integrating the error value, and a D part that generates a control input by differentiating an error value. In the PID controller, the gain of P, I, D is fixed, so if the characteristics of the process change, there is a possibility that the performance of control suddenly deteriorates, and the process may have excessive time delay or If it has the same complex characteristics, it cannot be controlled by the PID controller, while the MFA controller can be controlled without knowing the formal model of the object to be controlled, and it has excellent adaptability. Control is possible.

도 2는 2×2 MIMO MFA 제어 시스템의 개략도를 도시한 것인데, MIMO MFA 제어기가 2×2 시스템에서 어떻게 작동하는지를 보여준다. 2×2 MFA 제어기는 제1오차산출부와 제2오차산출부와, 제1제어부(125)와 제2제어부(126)로 구성되어 있다. 2 shows a schematic of a 2x2 MIMO MFA control system, showing how a MIMO MFA controller works in a 2x2 system. The 2x2 MFA controller is composed of a first error calculator, a second error calculator, a first controller 125 and a second controller 126.

상기 제1오차산출부는 상부 오차연산부(119)와 상부 신경회로망(117)로 구성되어 있고, 상기 제2오차산출부는 하부 오차연산부(120)와 하부 신경회로망(118)로 구성되어 있다. The first error calculator comprises an upper error calculator 119 and an upper neural network 117, and the second error calculator consists of a lower error operator 120 and a lower neural network 118.

상기 도 2의 MIMO 시스템에서 SV1,SV2는 각각 상,하부 온도설정치, e1,e2는 각각 상,하부 에러값, PV1,PV2는 각각 상,하부 온도, u1,u2는 각각 상,하부 온도오차, d1,d2는 각각 상,하부 교란 신호를 나타낸다. In the MIMO system of FIG. 2, SV1 and SV2 are upper and lower temperature set values, respectively, e1 and e2 are upper and lower error values, PV1 and PV2 are upper and lower temperatures, respectively, u1 and u2 are upper and lower temperature errors, respectively. d1 and d2 represent upper and lower disturbance signals, respectively.

측정된 상,하부 온도 PV1, PV2는 메인 제어 루프에서 피드백 신호로 사용되고, 변수들은 에러값 e1과 e2를 산출하기 위하여 상,하부 온도설정치 SV1과 SV2와 비교된다. The measured upper and lower temperatures PV1 and PV2 are used as feedback signals in the main control loop, and the variables are compared with the upper and lower temperature setpoints SV1 and SV2 to calculate the error values e1 and e2.

제1제어부(125)와 제2제어부(126)의 출력은 측정된 상부 온도와 하부 온도를 산출하기 위하여, 교차해서 합해진다. 2×2 프로세스의 특성에 의해, 제1,2제어부(125,126)에 입력되는 u1과 u2는 출력 PV1과 PV2와 상관성을 가지며, 입력값 하나의 변화는 출력값 둘 다 변하게 한다. The outputs of the first control unit 125 and the second control unit 126 are summed alternately to calculate the measured upper and lower temperatures. Due to the characteristics of the 2x2 process, u1 and u2 input to the first and second control units 125 and 126 have a correlation with the output PV1 and PV2, and a change in one input value causes both output values to change.

2x2 MFA 제어 시스템의 제어 목표는 PV1과 PV2가 각각 SV1과 SV2를 추적하게 하는 제어 출력 u1과 u2를 얻는 것이다. e1과 e2의 최소화는 MFA 제어기의 일반적인 제어 능력, 제어기가 동적 변경 및 큰 교란과 다른 불확실한 요인들을 처리할 수 있게 하는 MFA 가중 인자의 조절 등으로 달성된다. The control goal of the 2x2 MFA control system is to obtain the control outputs u1 and u2 which cause PV1 and PV2 to track SV1 and SV2 respectively. Minimization of e1 and e2 is achieved by the general control capabilities of the MFA controller, by adjusting the MFA weighting factors that enable the controller to handle dynamic changes and large disturbances and other uncertainties.

다시 말해, 열연가열로의 상,하부의 온도(PV1,PV2)가 입력되면 2×2 MIMO MFA제어기의 출력단에서 나온 출력치가 상,하부의 변수와 서로 조합하여 영향을 미치고, 외란의 영향도 감안하여 출력치(MV1,MV2)를 출력하게 된다. In other words, when the temperature (PV1, PV2) of the upper and lower parts of the hot-rolling furnace are input, the output value from the output stage of the 2 × 2 MIMO MFA controller affects the upper and lower variables in combination with each other, taking into account the effects of disturbance. To output the output values MV1 and MV2.

MFA제어기(100)는 일어나려고 하는 원인을 검출하여 미연에 방지하도록 수정동작을 하여 예측제어를 하는 피드 포워드(Feed Forward)기능을 가지며, MIMO MFA제어기의 경우 변수들간의 간섭을 고려하여 제어할 수 있는 기능이 있고, 프로세스의 변화에 유동적인 대처가 가능하다. The MFA controller 100 has a feed forward function to perform predictive control by correcting operation to detect a cause to occur and prevent it in advance. In the case of the MIMO MFA controller, the MFA controller can be controlled in consideration of interference between variables. It is capable of responding to changes in the process.

MFA제어기(100)를 통해 기존의 마스터 슬레이브 제어방식을 상, 하부 독립제어로 변경함으로써 하부의 온도제어에 대한 불확실성을 최대한 줄일 수 있으며 장입, 추출문의 영향 또한 MFA제어기가 가지고 있는 기능의 하나인 피드 포워드(Feed Forward) 특성을 사용하여 미리 영향을 예측하여 제어함으로써 온도유출에 의한 온 도헌팅을 최대한 감소시킬 수 있다. 상, 하부의 간섭현상 역시 MFA제어기의 MIMO 특성, 즉 Multi Input Multi Output 기능을 사용하여 상부와 하부의 상관관계를 고려해 온도헌팅이 발생하지 않도록 제어가 가능하다. 또한, 가열로는 로내에 장입된 소재의 양에 따라 온도의 분포 범위가 달라지는 특성이 있다. 이는 환경과 조건에 따른 프로세스의 변화라 볼 수 있는데, 고정된 게인(Gain)값을 사용하는 PID제어기에서는 프로세스가 달라지면 불안정한 제어특성을 보일 수 있는 반면에 MFA제어기는 변화된 프로세스를 학습하여 안정적인 제어가 가능하도록 적응하는 특성이 있기 때문에 더욱 안정적인 제어가 가능하다. By changing the existing master slave control method to upper and lower independent control through the MFA controller 100, the uncertainty of the temperature control of the lower part can be reduced as much as possible, and the influence of charging and extraction statement is also one of the functions of the MFA controller. By using the forward (Feed Forward) characteristic to predict and control the impact in advance, it is possible to reduce the temperature hunting by the temperature leakage as much as possible. The upper and lower interferences can also be controlled to prevent temperature hunting by considering the MIMO characteristics of the MFA controller, that is, the correlation between the top and the bottom using the Multi Input Multi Output function. In addition, the heating furnace has a characteristic that the temperature distribution range varies depending on the amount of material charged into the furnace. This can be seen as a process change depending on the environment and conditions.In a PID controller using a fixed gain value, the process can show unstable control characteristics when the process is different, whereas the MFA controller learns a stable process by learning the changed process. The adaptability of the device allows for more stable control.

MFA제어기는 PID제어기만을 대체할 수 있기 때문에 비교적 간단히 적용할 수 있는데, 기존의 PID제어기를 통한 마스터 슬레이브 제어방식과 MFA제어기를 통한 독립제어방식간의 자유로운 전환을 위해 분산제어시스템(500)(DCS, Distributed Control System) 내부에서의 연결은 도 5와 같이 기존의 시스템과 병렬연결 구조를 가지며 운전자는 상황에 맞게 PID제어기와 MFA제어기를 선택하여 사용할 수 있다. 또한, MFA제어기는 별도의 단말기(WorkStation)에 설치가 되어 분산제어시스템(500)과 Remote I/O방식으로 연결이 된다. 즉, MFA제어기와 PID제어기가 설치되는 분산제어시스템(500)은 전원케이블로 연결되어 있다. 그렇기 때문에 MFA제어기가 설치된 단말기에 문제가 발생하여도 분산제어시스템(500)에는 영향을 주지 않는다. 이러한 문제가 발생하더라도 당시의 상황을 그대로 유지하면서 자동적으로 PID제어기로 제어권이 넘어가도록 안정적인 범프리스 스위치(Bumpless Switch) 구성이 되어 있다. The MFA controller can be applied relatively simply because it can replace only the PID controller. For the free switching between the master slave control method using the existing PID controller and the independent control method using the MFA controller, the distributed control system 500 (DCS, In the distributed control system), the connection has a parallel connection structure with the existing system as shown in FIG. 5 and the driver can select and use the PID controller and the MFA controller according to the situation. In addition, the MFA controller is installed in a separate terminal (WorkStation) is connected to the distributed control system 500 and Remote I / O method. That is, the distributed control system 500 in which the MFA controller and the PID controller are installed is connected by a power cable. Therefore, even if a problem occurs in the terminal in which the MFA controller is installed, the distributed control system 500 is not affected. Even if such a problem occurs, the stable bumpless switch is configured so that the control right is automatically transferred to the PID controller while maintaining the current situation.

이하에서 본 발명의 작용관계에 대해 설명한다.The working relationship of the present invention will be described below.

먼저 용어에 대해 설명하면, SV(Set Value)는 온도설정치, PV(Process Value)는 측정온도, MV(Manipulation Value)는 출력치, AM(Auto Manual)은 PID 또는 MFA의 MV 선택제어부, OTV는 기존의 값을 저장하는 제어부이고,First of all, the term SV (Set Value) is the temperature set value, PV (Process Value) is the measured temperature, MV (Manipulation Value) is the output value, AM (Auto Manual) is the PID or MFA MV selection control unit, OTV is It is a control unit to store the existing value,

AI는 아날로그 입력치(Analog Input), AO는 아날로그 출력치(Analog Output), DI는 디지털 입력치(Digital Input), DO는 디지털 출력치(Digital Output)이다. AI is Analog Input, AO is Analog Output, DI is Digital Input, and DO is Digital Output.

MFA제어기의 작동에 간략히 설명하면, 적응 또는 비적응 피드백 제어기와 같이, 프로세스를 처리할 최적의 방법을 결정하기 위해서, MFA는 설정치와 실측치간의 오차를 분석하여, 이전 N 샘플링 간격 사이에 기록된 모든 일련의 오차 신호를 추적 제어한다. 이는 제어기가 프로세스의 동적 응동을 계속적으로 추적 제어할 수 있도록 하는 것이다. Briefly describing the operation of the MFA controller, such as an adaptive or non-adaptive feedback controller, to determine the best way to handle the process, the MFA analyzes the error between the setpoint and the actual measurement, which determines all the recorded values between the previous N sampling intervals. Track and control a series of error signals. This allows the controller to continuously track and control the dynamic response of the process.

도 6은 신경회로망을 도시한 것인데, 이에 대해 살펴보면 다음과 같다. 신경회로망은 입력층(111), 은닉층(112), 출력층(113)으로 구성되고, 상부 신경회로망(117)과 하부 신경회로망(118) 한 쌍이 MFA제어기 내에 내장된다. 6 illustrates a neural network, which will be described below. The neural network consists of an input layer 111, a hidden layer 112, and an output layer 113, and a pair of upper neural network 117 and lower neural network 118 are embedded in the MFA controller.

e(t)값은 설정치와 실측치의 차이를 나타내는 에러값이고, E는 상기 에러값의 입력값이고, Z₁, Z₂ 등은 기저장된 에러값이고, W_ij 는 제1가중치이고, h_i 는 제2가중치를 나타낸다. e(t)값이 입력이 되면 가장 최근의 에러값인 E₁ 을 출력하고, Z₁ 에서는 E₂ 를 출력하는 방식으로 여러 에러값들이 출력이 되는데 여기에 중요도에 따라 제1가중치가 부여되어 제1수렴부(115)에 수렴이 된 후에 제2수렴부(116)에 수 렴이 되어 최종적으로 v(t)가 출력이 되는데 이 값은 PID제어기에서의 I부분에 해당하는 제어값이다. v(t)값과 P부분의 값이 합해져서 출력이 된다. 이렇게 하여 출력된 값이 도 2의 u1, u2값이 된다. 상기 신경회로망에서는 중요도에 따라 가중치 부여를 달리하고 이전 값들을 모두 기억하고 있어 상기와 같은 과정이 반복됨으로써 자기 학습을 하여 최적의 가중치를 적용함으로써 프로세스 조건 및 상황에 따라 파라미터 값을 계속해서 수정, 변경함으로써, 설정치와 실측치인 프로세스 변수간의 오차를 최소화할 목적으로, MFA제어기의 신경회로망은 매번 샘플링 간격의 끝에 적응 제어 신호를 반복해서 만든다. The e (t) value is an error value representing the difference between the set value and the measured value, E is an input value of the error value, Z ₁ , Z _2, and the like are previously stored error values, W _ij is the first weight value, and h _i Represents the second weight value. e (t) when the value of the input the output the last error value of E _1, and, Z _1, the there is a number of error values output by outputting the E ₂ where the first weight is given in order of importance to the After convergence to the first converging unit 115 converges to the second converging unit 116 and finally outputs v (t), which is a control value corresponding to part I of the PID controller. The output is the sum of the values of v (t) and P. In this way, the output values become the u1 and u2 values of FIG. In the neural network, weights are changed according to importance and all previous values are stored. As the above process is repeated, self-learning is applied to apply optimal weights to continuously modify and change parameter values according to process conditions and situations. Thus, the neural network of the MFA controller repeatedly generates an adaptive control signal at the end of each sampling interval, with the aim of minimizing the error between the setpoint and the measured process variable.

신경회로망의 특징은, 첫째는 오류 신호의 이력을 저장하는 메카니즘인데 이는 신경망의 입력 끝에서 지연 블록에 의해 결정된다. The characteristic of neural networks is, firstly, a mechanism for storing the history of error signals, which is determined by the delay block at the input end of the neural network.

둘째, 신경회로망은 가중 인자를 각 이력 오류 신호에 곱하고, 출력를 구하기 위하여, 그 결과들을 더하고 수정한다.Second, the neural network multiplies the weighting factor by each historical error signal and adds and modifies the results to obtain the output.

마지막으로, 현재의 오차 신호를 더하고, 실제 제어 작업을 구하기 위하여, 그 합은 산출된 게인(GAIN)값에 곱한다. Finally, to add the current error signal and find the actual control task, the sum is multiplied by the calculated gain (GAIN) value.

도 5는 6개의 온도 존(Zone)중 하부 존(Zone) 하나를 제어하는 MIMO MFA제어기와 기존 시스템과의 병렬연결 구성도인데, 온도설정치(SV)가 제2PID제어기(200b)와 MIMO MFA제어기(100)로 입력이 되고 하부온도계(2b)로 측정한 하부 온도(PV2)도 역시 제2PID제어기(200b)와 MOMO MFA제어기(100)로 입력이 된다. 즉, MFA제어기(100)와 제2PID제어기(200b)가 병렬로 구성되어 있어 입력값은 MFA제어기(100)와 제2PID제어기(200b) 모두 동일하다. 이미 입력이 된 하부 온도설정치(SV2)와 측정 된 하부 온도(PV2)의 차이를 계산하여 이를 동일하게 만들기 위해 하부 출력치(MV2)을 생성하게 되고, 상기 하부 출력치(MV2)는 연소제어부(400)로 입력이 된다. 상부 온도의 제어 방법도 상기와 동일하다. 다만, 하부 출력치를 산출하기 위해서는 하부 온도(PV2)뿐만 아니라 상부 온도(PV1)도 측정해야 하고, 이는 상부 온도(PV1)을 제어함에 있어서도 마찬가지다. FIG. 5 is a configuration diagram in which a MIMO MFA controller for controlling one of the lower zones of the six temperature zones and a parallel connection between the existing system and the temperature setpoint SV are the second PID controller 200b and the MIMO MFA controller. The lower temperature PV2, which is input to 100 and measured by the lower thermometer 2b, is also input to the second PID controller 200b and the MOMO MFA controller 100. That is, since the MFA controller 100 and the second PID controller 200b are configured in parallel, the input values are the same for both the MFA controller 100 and the second PID controller 200b. The lower output value MV2 is generated to calculate the difference between the already inputted lower temperature set value SV2 and the measured lower temperature PV2 to make the same, and the lower output value MV2 is a combustion control unit ( 400). The control method of the upper temperature is also the same as above. However, in order to calculate the lower output value, not only the lower temperature PV2 but also the upper temperature PV1 must be measured, which is the same in controlling the upper temperature PV1.

MFA제어기(100) 또는 제2PID제어기(200b)에서 계산된 출력값 중 어느 값을 사용할 것인지는 사용자가 결정하게 되는데, 이는 사용자화면(도면 미도시)에서 사용자가 직접 선택하게 된다. 사용자가 선택하게 되면 제어값 선택 스위치(300)에서 선택된 출력치(MV)를 연소제어부(400)인 크로스 리미트(Cross Limit)로 입력하게 된다. The user determines whether to use the output value calculated by the MFA controller 100 or the second PID controller 200b, which is directly selected by the user on a user screen (not shown). When the user selects, the output value MV selected by the control value selection switch 300 is input to the cross limit which is the combustion control unit 400.

상기에서 입력된 출력치(MV)에 따라 연소제어부(400)인 크로스리미트에서는 가스와 에어의 양을 적절하게 조절하여 최적의 연소를 수행하게 된다. 이 때, 크로스리미트의 내부에는 갑작스런 온도변화를 방지하기 위해 입력된 값과 기존의 값을 비교하여 큰 차이가 있는 경우에는 그 차이를 줄여서 갑작스런 온도변화를 방지하게 되어있다. In the cross limit which is the combustion control unit 400 according to the output value MV input above, the amount of gas and air is appropriately adjusted to perform optimal combustion. At this time, the inside of the cross limit is to prevent the sudden temperature change by comparing the input value and the existing value in order to prevent the sudden temperature change, if there is a large difference.

뿐만 아니라, 온도제어 도중에 제2PID제어기(200b) 또는 MFA제어기(100) 중 어느 하나가 갑작스런 고장을 일으킬 때를 대비하여 범프리스 스위치(Bumpless Switch)가 구비되어 있는데, 만약 MFA제어기(100)에서 계산된 출력치(MV2)에 따른 제어공정이 갑작스럽게 다운(down)되면 하트비트(heartbeat)에서 고장신호를 출력하여 제어값 선택 스위치(300)에 보내게 된다. 그러면, MFA제어기(100)로 제어하던 것을 제2PID제어기(200b)로 제어하게 된다. 즉, MFA제어기(100)의 출력단의 출력치를 사용하는 것이 아니라, 제2PID제어기(200b)의 출력단의 출력값(MV4)을 사용하게 된다. In addition, a bumpless switch is provided in case one of the second PID controller 200b or the MFA controller 100 causes a sudden failure during temperature control. If the control process according to the output value (MV2) is suddenly down (down) outputs a fault signal from the heartbeat (heartbeat) is sent to the control value selection switch 300. Then, what is controlled by the MFA controller 100 is controlled by the second PID controller 200b. That is, the output value MV4 of the output terminal of the second PID controller 200b is used instead of the output value of the output terminal of the MFA controller 100b.

이 때, 연소제어부(400)로 입력되는 출력치(MV2)를 계속하여 MFA제어기와 PID제어기로 입력하여 계속 기억하고 있다가 갑작스럽게 제어기가 다운되면 기억하고 있던 값을 출력하여 연소제어부(400)에 입력하게 된다. 이런 식으로 온도변화를 방지하는데, MFA제어기(100)의 경우에는 OTV에 제2PID제어기(200b)의 출력치(MV4)를 계속하여 입력하여 갑작스럽게 다운이 되면 계속 입력되던 값(MV4)이 MFA제어기(100)내에서 변환되어 출력되어 갑작스런 온도변화를 방지하게 되는 것이다.At this time, the output value MV2 input to the combustion control unit 400 continues to be inputted to the MFA controller and the PID controller and stored continuously. If the controller suddenly goes down, the stored value is outputted to the combustion control unit 400. Will be entered. In this way, the temperature change is prevented. In the case of the MFA controller 100, if the output value MV4 of the second PID controller 200b is continuously input to the OTV and suddenly goes down, the value MV4 that is continuously input is MFA. It is converted and output in the controller 100 to prevent a sudden temperature change.

상기와 같은 방식은 PID제어기를 사용하던 도중에 작동불능시에 MFA제어기로 전환하는 경우에도 마찬가지이다. 즉, PID제어기, MFA제어기 모두에 출력치(MV)가 계속하여 입력되어 저장되고 있어 어느 하나의 제어기에 이상 발생시에는 다른 제어기로 제어를 하게 되어 있다. 이 때, 갑작스런 온도변화를 방지하기 위해 계속하여 제어값선택스위치(300)에서 출력되는 출력치(MV)를 OTV에서 저장하여, 가장 최근의 출력치(MV)를 입력하여 갑작스런 온도변화를 방지하게 되는 것이다. The same applies to the case where the PID controller is switched to the MFA controller when it is inoperable while the PID controller is in use. That is, the output value (MV) is continuously input to and stored in both the PID controller and the MFA controller. When an error occurs in one controller, the controller controls the other controller. At this time, in order to prevent the sudden temperature change, the output value MV output from the control value selection switch 300 is continuously stored in the OTV, and the most recent output value MV is input to prevent the sudden temperature change. Will be.

도 3은 온도제어를 위한 2×2 MIMO MFA 제어기와 연결구성도를 도시한 것인데, 상,하부의 온도를 설정하고 실제 상,하부 온도를 측정하여 MFA제어기에 입력하여 MFA제어기에서 계산한 출력치(MV1,MV2)에 의해 연소제어부(400)에서 가스량과 에어량을 제어하여 가열로에서 가열되는 과정을 나타낸 것이다. 이 때, 가열로의 측정온도(PV1,PV2)가 피드백되어 설정치(SV1,SV2)와 함께 재입력되어 출력치(MV)를 다시 계산하여 연소제어부(400)에 재입력하게 된다.3 is a diagram illustrating a connection configuration with a 2 × 2 MIMO MFA controller for temperature control, and the output values calculated by the MFA controller by setting the upper and lower temperatures, measuring the actual upper and lower temperatures, and inputting them to the MFA controller. The combustion control unit 400 controls the amount of gas and the amount of air by means of MV1 and MV2, and shows a process of heating in the heating furnace. At this time, the measurement temperatures PV1 and PV2 of the heating furnace are fed back and re-input with the set values SV1 and SV2 to recalculate the output value MV and re-input to the combustion control unit 400.

이 때, MFA제어기는 상하부의 온도 존(Zone)을 동시에 독립적으로 제어하는 반면, PID제어기는 도 4에서 보는 바와 같이 상부와 하부를 각각 제어하여야 하므로 2개의 PID제어기(200a,200b)가 있어야 한다는 점에 차이가 있다. MFA제어기와 PID제어기 중 어느 것을 적용할 것인지는 사용자가 선택할 수 있다. At this time, the MFA controller independently controls the upper and lower temperature zones (Zone) at the same time, while the PID controller must control the upper and lower, respectively, as shown in Figure 4, there must be two PID controllers (200a, 200b) There is a difference in points. The user can select whether to apply the MFA controller or the PID controller.

상기와 같은 과정으로 가열로 상,하부의 온도를 독립적으로 제어할 수 있게 된다. 즉, 상부와 하부의 온도가 서로 영향을 미치면서 상,하부의 온도편차가 크지 않도록 할 뿐만 아니라, 외란의 영향으로부터 자유로워지게 된다. By the above process it is possible to independently control the temperature of the upper and lower parts of the heating furnace. That is, as the temperature of the upper and lower influences each other, not only does the temperature deviation of the upper and lower parts not be large, but also becomes free from the influence of disturbance.

*제1도는 종래의 열연가열로의 단면도와 Master Slave 온도제어방식의 개념도,1 is a cross-sectional view of a conventional hot-rolled heating furnace and a conceptual diagram of a master slave temperature control method,

*제2도는 2×2 MIMO MFA 제어 시스템의 개략도,2 is a schematic diagram of a 2 × 2 MIMO MFA control system,

*제3도는 온도제어를 위한 2x2 MIMO MFA 제어기와 연결구성도, 3 is a connection diagram with a 2x2 MIMO MFA controller for temperature control.

*제4도는 온도제어를 위한 PID 제어기와 연결구성도,4 is a connection diagram of the PID controller for temperature control,

*제5도는 2x2 MIMO MFA제어기와 기존 시스템과의 병렬 연결구성도,5 is a parallel connection diagram between a 2x2 MIMO MFA controller and an existing system.

*제6도는 신경회로망을 나타낸다 6 shows a neural network

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1: 슬라브 2a: 상부 온도계 2b: 하부 온도계1: slab 2a: upper thermometer 2b: lower thermometer

3: 버너 4: 온도지시제어기 5: 유량지시제어기 3: burner 4: temperature indicating controller 5: flow indicating controller

6: 에어지시제어기 7: 예열대 8: 가열대 6: air indicator controller 7: preheating zone 8: heating zone

9: 균열대 10: 워킹빔9: crack zone 10: walking beam

100: MFA제어기 110: 신경회로망 111: 입력층100: MFA controller 110: neural network 111: input layer

112: 은닉층 113: 출력층 114: 종전 에러값저장부 112: hidden layer 113: output layer 114: conventional error value storage unit

115: 제1수렴부 116: 제2수렴부 117: 상부 신경회로망115: first convergence unit 116: second convergence unit 117: upper neural network

118: 하부 신경회로망 119: 상부 오차연산부 120: 하부 오차연산부 118: lower neural network 119: upper error operation unit 120: lower error operation unit

200a: 제1PID제어기 200b: 제2PID제어기 300: 제어값선택스위치200a: first PID controller 200b: second PID controller 300: control value selection switch

400: 연소제어부 500: 분산제어시스템(DCS) 400: combustion control unit 500: distributed control system (DCS)

Claims

A temperature measuring unit including an upper thermometer (2a) for measuring an upper temperature of the hot-rolled furnace and a lower thermometer (2b) for measuring a lower temperature of the hot-rolled furnace;

A first error calculation unit configured to calculate an upper temperature error u1 by comparing the upper temperature PV1 measured by the upper thermometer 2a and the upper temperature set value SV1 and the lower thermometer 2b; An error calculator comprising a second error calculator configured to calculate the lower temperature error u2 by comparing the lower temperature PV2 and the lower temperature set value SV2 measured and input by the lower temperature PV2;

A first controller 125 configured to receive an upper temperature error u1 and a lower temperature error u2 output from the error calculator to calculate an upper output value MV1 for controlling the upper temperature by hot rolling; The second controller 126 receives the upper temperature error u1 and the lower temperature error u2 output from the error calculating unit and calculates a lower output value MV2 for controlling the lower temperature by hot rolling. MFA controller 100 consisting of;

Combustion control unit 400 for receiving the upper output value (MV1) and the lower output value (MV2) calculated by the MFA controller 100 to control the upper temperature (PV1) and lower temperature (PV2) of the hot-burning furnace; ;

The upper temperature PV1 measured by the upper thermometer 2a and the predetermined upper temperature setpoint SV1 are input to calculate an upper output value MV3 for controlling the upper temperature by hot rolling through feedback control. 1PID controller 200a, a lower output value for controlling the lower temperature by hot-rolling heating through feedback control by receiving the lower temperature PV2 and the predetermined lower temperature set value SV2 measured by the lower thermometer 2b. In case of malfunction of the second PID controller 200b and the MFA controller 100 for calculating MV4, the switching is automatically switched from the output terminal of the MFA controller 100 to the output terminals of the first and second PID controllers 200a and 200b. A control value selection switch 300 for transmitting the output values MV3 and MV4 of the 1,2 PID controllers 200a and 200b to the combustion control unit 400;

Temperature control device of the hot-heating furnace, characterized in that consisting of.

The method of claim 1,

The first error calculator receives an upper error operator 119 and an upper error value e1 output from the upper error operator 119, and weights the upper error value e1 and previously stored upper error values. It is made to include an upper neural network 117 to output the upper temperature error (u1) by giving,

The second error calculator receives a lower error value e2 output from the lower error operator 120 and the lower error operator 120, and weights the lower error value e2 and the previously stored lower error values. And a lower neural network (118) for outputting a lower temperature error (u2).

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According to claim 1, wherein the temperature control device

The upper and lower output values MV1 and MV2 output through the output terminal of the control value selection switch 300 are transmitted to the first and second PID controllers 200a and 200b and stored. Temperature controller.

Measuring an upper temperature PV1 and a lower temperature PV2 of the hot-rolling furnace;

The MFA controller 100 compares the upper and lower temperatures PV1 and PV2 with preset upper and lower temperature set values SV1 and SV2 to calculate upper and lower temperature errors u1 and u2. Calculating upper and lower output values (MV1, MV2) controlling the upper and lower temperatures PV1 and PV2 by hot rolling from the lower temperature errors u1 and u2;

Controlling the upper and lower temperatures of the hot-heating furnace from the upper and lower output values MV1 and MV2;

In case of malfunction of the MFA controller, the MFA controller 100 automatically switches from the output terminal of the MFA controller 100 to the output terminals of the first and second PID controllers 200a and 200b to output the output values of the first and second PID controllers 200a and 200b. Transmitting the combustion control unit 400;

Temperature control method of the hot-rolling furnace, characterized in that consisting of.

The method of claim 5,

Computing the upper and lower output values (MV1, MV2) is calculated by inputting the upper and lower temperatures (PV1, PV2) and the upper and lower temperature set values (SV1, SV2) to the upper and lower error calculation unit (119,120) Outputting upper and lower temperature errors u1 and u2 in the first and second neural networks 117 and 118 by weighting the error values e1 and e2 and previously stored upper and lower error values;

Calculating upper and lower output values MV1 and MV2 by receiving the output upper and lower temperature errors u1 and u2 and upper and lower disturbance values;

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