KR102479459B1 - 플랜트 제어 장치 및 플랜트 제어 방법 - Google Patents

플랜트 제어 장치 및 플랜트 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102479459B1
KR102479459B1 KR1020210064105A KR20210064105A KR102479459B1 KR 102479459 B1 KR102479459 B1 KR 102479459B1 KR 1020210064105 A KR1020210064105 A KR 1020210064105A KR 20210064105 A KR20210064105 A KR 20210064105A KR 102479459 B1 KR102479459 B1 KR 102479459B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
control
timing
deviation
plant
value
Prior art date
Application number
KR1020210064105A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220025649A (ko
Inventor
요시까즈 단노
사또시 하또리
Original Assignee
가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 filed Critical 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Publication of KR20220025649A publication Critical patent/KR20220025649A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102479459B1 publication Critical patent/KR102479459B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/58—Roll-force control; Roll-gap control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/16—Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions
    • B21B37/18—Automatic gauge control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/48—Tension control; Compression control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/04—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring thickness, width, diameter or other transverse dimensions of the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/10—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring roll-gap, e.g. pass indicators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2261/00—Product parameters
    • B21B2261/22—Hardness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/16—Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37398—Thickness
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45145—Milling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Abstract

피드백 제어를 사용하지 않고 오프셋 오차를 억제하는 것이 가능한 플랜트 제어 장치 및 플랜트 제어 방법을 제공한다. FF 제어 장치(611)는, 외란 편차에 따른 제어 출력을 사용하여, 제어 대상 플랜트(600)가 행하는 처리의 피드 포워드 제어를 행한다. ON/OFF 타이밍 결정 장치(612)는, 제어 대상 플랜트(600)에 관한 상태량 실적 xFB에 기초하여, FF 제어 장치(611)가 피드 포워드 제어를 행하는 타이밍을 조정한다.

Description

플랜트 제어 장치 및 플랜트 제어 방법{PLANT CONTROL DEVICE AND PLANT CONTROL METHOD}
본 개시는, 플랜트 제어 장치 및 플랜트 제어 방법에 관한 것이다.
피압연재의 압연에 의해 얇은 금속 재료를 생산하기 위한 플랜트인 압연기에서는, 피압연재에 경도 불균일이 있으면, 그 경도 불균일에 의해, 피압연재의 판 두께가 위치에 따라 다른 판 두께 변동(판 두께 불량)이 발생하는 경우가 있다. 경도 불균일이란, 피압연재의 경도가 균일하지 않은 것이다. 피압연재의 경도는, 압연될 때의 변형 저항으로 되기 때문에, 압연 시에 피압연재를 반송하는 압연 방향에 경도 불균일이 있으면, 피압연재의 찌그러짐이 위치에 따라 다른 것으로 되고, 압연된 후의 판 두께가 위치에 따라 변화되어 버려, 판 두께 변동이 발생한다.
또한, 압연에 의한 금속 재료의 생산에서는, 일반적으로, 피압연재의 판 두께를 원래의 원판 두께로부터 원하는 제품 두께까지 가공하기 위해, 피압연재가 압연기에 복수회 투입된다. 이 때문에, 피압연재에 경도 불균일이 있으면, 압연기에 투입될 때마다 판 두께 변동이 발생해 버린다.
특허문헌 1 내지 3에는, 복수의 압연기를 포함하는 탠덤 압연기에서 발생하는 판 두께 변동을 억제하는 것이 가능한 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 1 내지 3에 기재된 기술에서는, 전단의 압연기에 의해 발생한 판 두께 변동을 검출하고, 그 판 두께 변동에 기초하여 후단의 압연기를 제어하는 피드 포워드 제어를 행함으로써, 판 두께 변동을 억제하고 있다. 이와 같은 피드 포워드 제어에서는, 전단의 압연기에 의한 판 두께 변동에 따라 피드 포워드 제어의 제어 게인이 조정된다. 또한, 특허문헌 3에 기재된 기술은, 판 두께와 같은 상태량과 목표값의 편차가 큰 경우, 제어 게인에 더하여, 제어 출력 타이밍을 조정하는 것이 행해지고 있다.
일본 특허 3384330호 일본 특허 5581964호 일본 특허 6404195호
일반적으로 제어 대상 플랜트를 제어하는 플랜트 제어 장치에서는, 판 두께 변동과 같은 변동 주기가 짧은 상태량 변동을 억제하기 위한 피드 포워드 제어와는 별도로, 장기적으로 상태량에 발생하는 오프셋 오차(상태량과 명령값의 차)를 억제하기 위한 피드백 제어가 행해지는 경우가 있다.
그러나, 피드 포워드 제어에 더하여 피드백 제어를 행하여도, 제어 출력을 개시 및 종료하는 타이밍에 따라서는, 일시적으로 오프셋 오차가 발생하는 경우가 있다.
또한, 피드백 제어는, 상태량을 적분한 제어 출력을 사용한 적분 제어를 포함하지만, 적분 제어에서는, 상태량 변동과 제어 출력의 사이에 90도의 위상 어긋남이 발생한다. 이 때문에, 피드 포워드 제어와 피드백 제어의 양쪽이 행해지면, 피드백 제어에 의한 위상 어긋남의 영향으로, 피드 포워드 제어의 제어 출력 타이밍이 적절한 값으로부터 어긋나 버려, 피드 포워드 제어의 제어 효과가 저감되어 버리는 경우가 있다.
이와 같이 피드백 제어를 사용하여도, 오프셋 오차가 저감되지 않는 경우가 있을뿐만 아니라, 오히려 피드 포워드 제어의 제어 효과를 저감시켜 버리는 경우도 있다. 이 때문에, 피드백 제어를 사용하지 않고 오프셋 오차를 억제하는 기술이 요망되고 있다.
특허문헌 1 내지 3에는, 피드백 제어를 사용하지 않고 오프셋 오차를 억제하는 것에 대해서는 전혀 개시되어 있지 않다.
본 개시의 과제는, 피드백 제어를 사용하지 않고 오프셋 오차를 억제하는 것이 가능한 플랜트 제어 장치 및 플랜트 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 개시의 일 양태에 따른 플랜트 제어 장치는, 제어 대상에 관한 상태량을 변동시키는 변동 요인에 관한 요인값에 기초하여, 상기 제어 대상이 행하는 처리의 제어를 실시하는 플랜트 제어 장치이며, 상기 요인값에 따른 제어 출력을 사용하여, 상기 처리의 피드 포워드 제어를 실시하는 제1 제어부와, 상기 상태량에 기초하여, 상기 제1 제어부가 상기 피드 포워드 제어를 행하는 타이밍을 조정하는 결정부를 갖는다.
본 발명에 따르면, 피드백 제어를 사용하지 않고 오프셋 오차를 억제하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 플랜트 제어 장치를 적용하는 것이 가능한 플랜트 시스템의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 압연기에 의해 피압연재에 발생하는 압연 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에서 설명한 압연 현상을 나타내는 모델을 나타내는 도면이다.
도 4는 판 두께 제어의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 장력 제어의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 종래의 플랜트 제어 시스템의 개요를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 개시의 실시예 1의 플랜트 제어 장치를 나타내는 도면이다.
도 8은 FF 제어 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는 ON/OFF 타이밍 결정 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 플랜트 제어 장치의 제어 결과의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은 플랜트 제어 장치의 제어 결과의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 12는 플랜트 제어 장치의 제어 결과의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 개시의 실시예 2의 플랜트 제어 장치를 나타내는 도면이다.
이하, 본 개시의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
[실시예 1]
도 1은, 본 개시의 실시예 1에 따른 플랜트 제어 장치(도 7 참조)를 적용하는 것이 가능한 플랜트 시스템의 일례를 나타내는 도면이다. 도 1에서는, 제어 대상 플랜트로서, 피압연재(200)를 압연하는 복수의 압연기를 구비하는 탠덤 압연기(100)가 도시되어 있다. 도 1에 도시한 탠덤 압연기(100)는, 4대의 압연기(11 내지 14)를 직렬로 배열한 4스탠드의 탠덤 압연기이지만, 압연기는 4대로 한정되지 않는다.
각 압연기(11 내지 14)는, 피압연재(200)를 끼우는 복수의 롤을 구비하고, 그들 롤을 사용하여 피압연재(200)를 압연하는 압연 처리를 행한다. 도면의 예에서는, 각 압연기(11 내지 14)는, 롤로서 피압연재(200)를 직접 끼우는 한 쌍의 작업 롤(1)과, 각 작업 롤(1)의 외측에 배치되는 한 쌍의 중간 롤(2)과, 각 중간 롤(2)의 외측에 배치되는 한 쌍의 백업 롤(3)을 갖는다. 또한, 피압연재(200)는, 압연기(11), 압연기(12), 압연기(13), 압연기(14)의 순으로 반송된다. 이하에서는, 압연기(11)를 #1 스탠드 압연기(11), 압연기(12)를 #2 스탠드 압연기(12), 압연기(13)를 #3 스탠드 압연기(13), 압연기(14)를 #4 스탠드 압연기(14)라고 칭하는 경우도 있다.
도 2는, 각 압연기(11 내지 14)에 의해 피압연재(200)에 발생하는 압연 현상을 설명하기 위한 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이 피압연재(200)의 압연은, 피압연재(200)를 끼우는 한 쌍의 작업 롤(1)에 의해 피압연재(200)를 찌끄러뜨림으로써 실시된다. 이때, 피압연재(200)에는, 피압연재(200)의 반송 방향인 압연 방향에 대하여, 작업 롤(1)보다도 전단측을 향하는 입측 장력 Tb와, 작업 롤(1)보다도 후단측을 향하는 출측 장력 Tf가 가해진다. 또한, 피압연재(200)에는, 수직 방향에 대하여, 작업 롤(1) 사이의 거리인 롤 갭 S에 따라 결정되는 압연 하중 P가 인가된다. 이에 의해, 피압연재(200)는 압연되어, 피압연재(200)의 판 두께가 입측 판 두께 H로부터 출측 판 두께 h까지 변화된다. 이 압연 현상에 의한 선진율을 f, 후진율을 b라고 하면, 피압연재(200)의 입측 속도 Ve 및 출측 속도 Vo는, 작업 롤(1)의 회전 속도인 작업 롤 속도가 VR인 경우, Ve=VR(1+b), Vo=VR(1+f)로 된다.
도 3은, 도 2에서 설명한 압연 현상을 나타내는 모델을 나타내는 도면이다. 압연기에 있어서 피압연재(200)에 인가되는 입측 장력 Tb 및 출측 장력 Tf는, 자압연기 및 그 전후의 압연기의 입측 속도 Ve 및 출측 속도 Vo에 따라서 변화된다. 또한, 장력이 변화되면, 압연 하중 P, 출측 판 두께 h, 입측 속도 Ve 및 출측 속도 Vo가 변화된다. 따라서, 압연 현상은, 입측 판 두께 H, 작업 롤 속도 VR 및 롤 갭 S를 입력, 입측 장력 Tb, 출측 장력 Tf 및 출측 판 두께 h를 출력으로 하는 복잡한 현상이며, 나아가, 장력을 통해 전후의 압연기에 있어서의 압연 현상과도 관련되기 때문에, 매우 복잡하다.
도 1의 설명으로 되돌아간다. 각 압연기(11 내지 14)에는, 작업 롤을 구동하기 위한 구동 장치(21 내지 24)와, 작업 롤(1)의 롤 갭을 제어하는 롤 갭 제어 장치(31 내지 34)가 마련된다. 구동 장치(21 내지 24)는, 예를 들어 작업 롤(1)을 구동하는 전동기(도시생략)와, 전동기를 조작하여 작업 롤 속도를 제어하는 전동기 속도 제어 장치(도시생략)를 포함한다.
또한, 각 압연기(11 내지 14)의 출측에는, 피압연재(200)의 판 두께를 측정하는 판 두께계(41 내지 44)와, 피압연재(200)에 인가되어 있는 장력을 측정하는 장력계(51 내지 54)가 설치되어 있다. 또한, 피압연재(200)의 판 두께는, 피압연재(200)의 압연에 의해 생산하는 제품의 품질의 관점에서 중요하다. 또한, 피압연재(200)에 인가되는 장력은, 압연 조업의 안정성을 위해 중요하고, 판 두께의 정밀도에도 관계된다.
또한, 압연기(14)의 출측에는, 압연기(14)의 출측 장력을 발생시키는 출측 브라이들 롤(15)이 마련되어 있다. 출측 브라이들 롤(15)에는, 구동 장치(25)가 마련되어 있다. 구동 장치(25)는, 예를 들어 출측 브라이들 롤(15)을 구동하는 전동기(도시생략)와, 전동기를 조작하여 출측 브라이들 롤(15)의 회전 속도를 제어하는 전동기 속도 제어 장치(도시생략)를 포함한다.
또한, 각 압연기(11 내지 14)에는, 압연 처리를 제어하기 위한 플랜트 제어 장치로서, 판 두께 제어 장치(61 내지 64)와, 장력 제어 장치(71 내지 74)가 마련되어 있다.
압연기(11)에 대응하는 판 두께 제어 장치(61)는, 롤 갭 제어 장치(31)를 사용하여 압연기(11)의 롤 갭을 제어함으로써, 압연기(11)의 출측 판 두께를 제어한다. 압연기(12 내지 14)에 대응하는 판 두께 제어 장치(62 내지 64)는, 전단의 압연기(11 내지 13)의 구동 장치(21 내지 23)를 사용하여, 전단의 압연기(11 내지 13)의 작업 롤 속도인 전단 스탠드 속도를 제어하고, 각 압연기(12 내지 14)의 출측 판 두께를 제어한다.
판 두께 제어 장치(62 내지 64)는, 대응하는 압연기(12 내지 14)의 입측 판 두께계(전단의 압연기(11 내지 13)의 출측의 판 두께계)(41 내지 43)의 검출 결과를 사용한 피드 포워드 제어와, 대응하는 압연기(12 내지 14)의 출측의 판 두께계(42 내지 44)의 검출 결과를 사용한 피드백 제어를 실행한다. 예를 들어, 판 두께 제어 장치(62)의 경우, 판 두께계(41)의 검출 결과를 사용한 피드 포워드 제어와, 출측의 판 두께계(42)의 검출 결과를 사용한 피드백 제어가 실시된다.
또한, 장력 제어 장치(71 내지 73)는, 대응하는 압연기(11 내지 13)의 출측의 장력계(51 내지 53)의 검출 결과에 기초하여, 후단의 압연기(12 내지 14)의 롤 갭 제어 장치(32 내지 34)를 사용하여 후단의 압연기(12 내지 14)의 롤 갭을 제어하고, 대응하는 압연기(11 내지 13)의 출측 장력을 제어한다. 예를 들어, 장력 제어 장치(71)의 경우, 압연기(11)의 출측의 장력계(51)의 검출 결과에 기초하여, 압연기(12)의 롤 갭을 제어한다. 또한, 장력 제어 장치(74)는, 대응하는 압연기(14)의 출측의 장력계(54)의 검출 결과에 기초하여, 구동 장치(25)를 사용하여 출측 브라이들 롤(15)의 회전 속도를 제어함으로써, 압연기(14)의 출측 장력을 제어한다.
다음으로 판 두께 제어 장치(61 내지 64)가 행하는 판 두께 제어에 대하여 더 상세히 설명한다. 또한, 판 두께 제어에 있어서는, 판 두께가 변화되는 압연기와 판 두께를 검출하는 판 두께계가 물리적으로 이격된 위치에 있다. 그 때문에, 피압연재(200)의 입측 판 두께의 편차를 검출하고 나서, 그 개소가 실제의 제어 조작을 실시하는 압연기에 도달할 때까지는 낭비 시간이 존재한다. 또한, 압연기에 의해 변화된 판 두께를 출측의 판 두께계로 검출할 때까지도 낭비 시간이 존재한다.
도 4는, 판 두께 제어의 일례를 설명하기 위한 도면으로, #4 스탠드 압연기(14)에 대응하는 판 두께 제어 장치(64)의 구성예를 나타내고 있다. 도 4의 예에서는, 판 두께계(43)는, #3 스탠드 압연기(13)의 출측 판 두께와 목표값의 편차를 입측 판 두께 편차 ΔH로서 계측하여 출력하고, 판 두께계(44)는, 압연기(14)의 출측 판 두께와 목표값의 편차를 출측 판 두께 편차 Δh로서 계측하여 출력한다. 각 목표값은 미리 정해져 있다.
판 두께 제어 장치(64)는, 입측의 판 두께계로부터 압연기까지의 낭비 시간을 보정하는 이송 시간 보상부(201)와, 피드 포워드 제어부(202)와, 비례 회로(203)와, 적분 회로(204)를 갖는다.
이송 시간 보상부(201)는, #3 스탠드 압연기(13)의 출측의 판 두께계(43)로부터 출력된 입측 판 두께 편차 ΔH를, 위상 시프트양 TFF만큼 위상 시프트시키는 이송 처리를 행한다. 위상 시프트양 TFF는, 이송 시간 TX3D-4와 피드 포워드 제어용 제어 출력 타이밍 시프트양(이하, '타이밍 시프트양'이라고 축약함) ΔTFF를 사용하여, TFF=TX3D-4-ΔTFF로 표현된다. 이송 시간 TX3D-4는, 피압연재(200)에 있어서의 입측 판 두께 편차 ΔH를 갖는 개소가 판 두께계(43)로부터 압연기(14)의 작업 롤(1)의 바로 아래까지 이동하는 데 걸리는 시간이다. 타이밍 시프트양 ΔTFF는, 입측 판 두께 편차 ΔH에 따른 제어 출력(230)이 구동 장치(23)에 도달할 때까지의 낭비 시간 및 제어 출력(230)이 구동 장치(23)에 입력되고 나서 응답할 때까지의 응답 시간 등에 따라 정해진다.
피드 포워드 제어부(202)는, 이송 시간 보상부(201)에서 이송 처리가 행해진 입측 판 두께 편차 ΔH에 제어 게인 GFF를 승산하여 피드 포워드 제어 출력(210)을 생성한다.
비례 회로(203) 및 적분 회로(204)는, 피드백 제어를 행하는 피드백 제어부를 구성한다. 비례 회로(203)는, 압연기(14)의 출측의 판 두께계(44)로 계측된 출측 판 두께 편차 Δh에 제어 게인 GFB를 승산하여 출력한다. 적분 회로(204)는, 비례 회로(203)의 출력에 대해서 적분 처리를 행하여 피드백 제어 출력(220)을 생성한다. 여기서, 제어 게인 GFB는, 압연기로부터 출측의 판 두께계까지의 낭비 시간을 고려하여 결정된다.
피드 포워드 제어 출력(210)과 피드백 제어 출력(220)은 서로 가산되어, 판 두께 제어 장치(64)의 제어 출력(230)으로서 압연기(13)의 구동 장치(23)에 입력된다.
다음으로 장력 제어 장치(71 내지 74)에 의한 장력 제어에 대하여 더 상세히 설명한다. 장력계는, 피압연재에 가하는 장력을 직접 검출하기 때문에, 낭비 시간을 고려할 필요가 없다. 그 때문에, 기본적으로는 피드백 제어만 실시한다. 도 5는, 장력 제어의 일례를 설명하기 위한 도면으로, #3 스탠드 압연기(13)에 대응하는 장력 제어 장치(73)의 구성예를 나타내고 있다.
도 5의 예에서는, 장력 제어 장치(73)는 비례 적분부(301)를 갖는다. 비례 적분부(301)는, 압연기(13)의 출측에 배치된 장력계(53)에 의해 계측된 장력인 장력 실적값 T34FB와, 외부로부터 입력되는 장력 명령값 T34REF의 편차 ΔT34를 사용하여, 압연기(14)의 비례 적분 제어를 행한다. 구체적으로는, 비례 적분부(301)는, 편차 ΔT34에 대하여 비례 적분 처리를 행하여, 장력 제어 장치(73)의 제어 출력(310)을 생성하고, 압연기(14)의 롤 갭 제어 장치(34)에 입력한다. 또한, 비례 적분 제어는, 비례 제어와 적분 제어를 조합한 제어이고, 여기에서는, 비례 제어의 비례 게인을 CP, 적분 제어의 적분 게인을 C1이라 하고 있다.
이상과 같이 종래의 탠덤 압연기(100)에서 행해지는 판 두께 제어는, 비례 제어인 피드 포워드 제어와, 적분 제어인 피드백 제어를 조합한 것이다. 또한, 장력 제어는 비례 적분 제어를 사용한 피드백 제어로서 구성된다.
일반적으로 제어 대상에 관한 상태량인 제어 상태량에 대한 적분 제어에서는, 제어 출력의 위상이 제어 상태량의 위상에 대하여 90도 어긋나기 때문에, 그 결과, 적분 제어에 의해 얻어지는 제어 결과의 위상이 원래의 제어 상태량의 위상으로부터 어긋난다는 문제가 있다. 예를 들어, 탠덤 압연기(100)에서는, 제어 결과인 압연기(14)의 출측 판 두께(판 두께 편차)의 위상이 원래의 변형 저항(경도)의 위상으로부터 어긋나 버린다. 그 결과, 변형 저항에 따른 적절한 제어를 행할 수 없어, 피드 포워드 제어의 제어 효과가 저감되어 버린다.
그 때문에, 피드 포워드 제어를 실시하는 경우, 도 4에 도시한 바와 같이 피드 포워드 제어에 있어서의 제어 게인 GFF와 위상 시프트양 TFF(구체적으로는, 타이밍 시프트양 ΔTFF)를 적절한 값으로 조정하여, 제어 상태량의 위상과 진폭에 맞춘 피드 포워드 제어 출력을 생성함으로써, 제어 효과를 높게 하는 것이 행해지고 있다. 이들의 적절한 값은, 제어 대상에 관한 파라미터, 및 제어 대상에 대하여 실시되는 다른 제어 등에 따라서 바뀐다. 탠덤 압연기(100)의 경우, 제어 대상에 관한 파라미터로서는, 피압연재(200)를 압연하는 압연 속도를 들 수 있다. 또한, 압연 속도가 변화되면, 판 두께 편차의 변동 주파수가 바뀌고, 제어 출력에 의한 제어 조작단인 구동 장치(23)의 응답 시간 등이 변화된다. 또한, 다른 제어로서는, 다른 압연기에 대하여 실시되는 판 두께 제어 등을 들 수 있다.
그러나, 탠덤 압연기(100)와 같이, 피드 포워드 제어 및 피드백 제어의 양쪽이 실시되는 경우, 적분 제어인 피드백 제어에 의해 제어 상태량의 위상이 변화되기 때문에, 피드 포워드 제어에 있어서의 제어 게인과 위상 시프트양을 적절한 값으로 조정하는 것이 어렵다.
이하, 피드 포워드 제어 및 피드백 제어의 양쪽을 실시하는 종래의 플랜트 제어 시스템의 과제에 대하여 더 상세히 설명한다.
도 6은, 종래의 플랜트 제어 시스템의 개요를 나타내는 도면이다. 도 6의 (a)에 도시한 종래의 플랜트 제어 시스템은, 제어 대상 플랜트(500)를 제어하는 제어 장치(501)와, 제어 대상 플랜트(500)로부터 출력된 제어 대상에 관한 상태량인 상태량 실적 xFB를 검출 낭비 시간분만큼 위상 시프트시키는 위상 시프트 요인(502)을 갖는다. 또한, 제어 장치(501)는, 상태량 실적 xFB와 외부로부터 입력되는 상태량의 명령값인 상태량 명령값 xREF의 편차에 기초하여, 제어 대상 플랜트(500)에 대하여 비례 적분 제어를 실시하는 PI 제어 장치(511)를 구비한다.
또한, 상태량 실적 xFB는, 제어 대상 플랜트(500)의 모델화 오차 및 외란 등의 영향에 의해, 오프셋 오차를 갖는다. PI 제어 장치(511)에 의한 비례 적분 제어에 포함되는 적분 제어는, 상태량 실적 xFB의 오프셋 오차를 보정하여, 상태량 실적 xFB를 상태량 명령값 xREF로 유지하기 위한 제어이다.
도 6의 (b)에 도시한 종래의 플랜트 제어 시스템에서는, 도 6의 (a)의 예와 비교하여, 제어 장치(501)가, PI 제어 장치(511) 대신에, 제어 대상 플랜트(500)에 대하여 적분 제어(피드백 제어)를 실시하는 I 제어 장치(521)와, 제어 대상 플랜트(500)에 대하여 피드 포워드 제어를 실시하는 FF 제어 장치(522)를 구비하고 있는 점에서 다르다.
도 6의 (b)에 도시한 플랜트 제어 시스템은, 압연기에 있어서의 판 두께 제어와 대응한다. 도 4와 비교하면, 제어 외란원(550)은 압연기의 입측 판 두께 편차에 대응하고, 그것을 입측 판 두께계(43)로 검출하여 제어 외란 dACT라고 한다. FF 제어 장치(522)는 이송 시간 보상부(201)와 피드 포워드 제어부(202)에 대응하고, I 제어 장치(521)는 비례 회로(203)와 적분 회로(204)에 대응한다.
도 6의 (b)의 예에서는, 제어 외란원(550)에서 발생하는 제어 대상 플랜트(500)에 대한 외란인 제어 외란 dACT가 기지이다. 이와 같이 제어 외란 dACT가 기지인 경우, FF 제어 장치(522)는, 제어 외란 dACT와 제어 외란 dACT에 대한 외란 명령값 dREF의 편차에 기초하여, 제어 대상 플랜트(500)에 대하여 피드 포워드 제어를 실시한다. 또한, I 제어 장치(521)는, 상태량 실적 xFB와 상태량 명령값 xREF의 편차에 기초하여, 제어 대상 플랜트(500)에 대하여 적분 제어를 실시한다.
또한, 상기 검출 낭비 시간은, 제어 대상 플랜트(500)가 재료에 대해서 가공을 실시한 장소와, 그 가공의 결과를 검출하는 장소가 물리적으로 이격되어 있기 때문에 발생하는 것이다. 탠덤 압연기(100)의 경우, 도 2에 도시한 바와 같이, 압연에 의해 피압연재(200)가 가공되는 압연기(11 내지 14)와, 피압연재(200)의 판 두께를 검출하는 판 두께계(41 내지 44)가 물리적으로 이격되어 있고, 피압연재(200)가 압연기(11 내지 14)로부터 판 두께계(41 내지 44)까지 이송되어 피압연재(200)의 가공 결과(판 두께)가 검출된다. 이 피압연재(200)의 이송에 요하는 시간이 검출 낭비 시간으로 된다.
이와 같이 종래의 플랜트 제어 시스템에서는, 오프셋 오차의 제거를 위해 적분 제어를 포함하는 피드백 제어가 실시된다. 이 적분 제어는, 제어 출력이 제어 상태량으로부터의 90도의 위상 지연과, 검출 낭비 시간에 의한 위상 지연의 합인 위상 지연을 발생시키는 제어이고, 제어 출력이 커지면, 피드 포워드 제어의 제어 출력과 간섭하여, 피드 포워드 제어의 위상 시프트양이 설정값으로부터 어긋나버린다. 그 결과, 피드 포워드 제어의 제어 효과가 저감된다.
또한, 종래의 플랜트 제어 시스템에서는, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 피드 포워드 제어의 제어 출력의 개시와 종료를 전환하는 전환 타이밍은, 피드 포워드 제어를 행하는 제어 장치를 기동하기 위한 모드 스위치(531)의 ON/OFF를 전환하는 타이밍과 동시이며, 그 타이밍에 따라서는, 피드백 제어를 사용하여도 오프셋 오차가 발생해 버리는 경우가 있다. 이하에서 설명하는 본 실시예의 플랜트 제어 장치에서는, 이들 문제를 해결하는 것이 가능해진다. 또한, 모드 스위치(531)는, 예를 들어 제어 대상 플랜트(500)의 현장에 설치된 현장 조작반(532)에 마련되고, 제어 대상 플랜트(500)의 작업자 또는 관리자 등에 의해 조작된다.
도 7은, 본 개시의 실시예 1의 플랜트 제어 장치를 나타내는 도면이다. 도 7에서는, 플랜트 제어 장치로서, 제어 대상 플랜트(600)를 제어하는 제어 장치(601)가 도시되어 있다.
제어 대상 플랜트(600)는, 제어 장치(601)에 의한 제어 대상이며, 예를 들어 재료와 같은 가공 대상에 대하여 가공을 행하는 가공 처리를 실시하는 플랜트이다. 제어 대상 플랜트(600)는, 제어 대상에 관한 상태량인 상태량 실적 xFB를 출력한다. 또한, 제어 대상 플랜트(600)는, 예를 들어 피압연재를 압연에 의해 가공하는 압연기(11 내지 14)를 포함하는 탠덤 압연기이다. 이 경우, 상태량 실적 xFB는, 예를 들어 피압연재의 판 두께 및 피압연재에 가해지는 장력의 적어도 한쪽이며, 가공 처리는, 예를 들어 피압연재를 압연하는 압연 처리이다.
상태량 실적 xFB에는, 위상 시프트 요인(602)에 의해 위상 시프트가 발생한다. 위상 시프트 요인(602)은, 예를 들어 제어 대상 플랜트(600)가 재료에 대해서 가공을 실시한 장소와, 그 가공의 결과인 상태량 실적 xFB를 검출하는 장소가 물리적으로 이격되어 있는 것 등이다. 도 7에서는, 위상 시프트 요인(602)은, 제어 대상 플랜트(600)의 외부에 존재하는 것으로 되어 있지만, 제어 대상 플랜트(600)의 내부에 존재해도 된다.
또한, 제어 대상 플랜트(600)는, 제어 외란원(603)에 의해 발생하는 제어 대상 플랜트(500)에 대한 외란인 제어 외란 dACT의 영향을 받는다. 이 때문에, 제어 외란 dACT는, 상태량 실적 xFB를 변동시키는 변동 요인으로 된다. 제어 외란 dACT는 기지이다. 보다 구체적으로는, 적어도 제어 외란 dACT의 평균값과 같은 통계값이 기지이다.
제어 장치(601)는, FF 제어 장치(611)와, ON/OFF 타이밍 결정 장치(612)를 갖는다.
FF 제어 장치(611)는, 제어 외란 dACT와 외란 명령값 dREF의 편차인 외란 편차에 따른 제어 출력인 피드 포워드 제어 출력을 사용하여, 제어 대상 플랜트(600)가 행하는 가공 처리(예를 들어, 압연기(11 내지 14)에 의한 압연 처리)의 피드 포워드 제어를 실시하는 제1 제어부이다. FF 제어 장치(611)가 피드 포워드 제어를 개시 및 종료하는 타이밍은, ON/OFF 타이밍 결정 장치(612)로 조정된다. 또한, 외란 편차는, 상태량 실적 xFB를 변동시키는 변동 요인인 제어 외란 dACT에 관한 요인값이다.
ON/OFF 타이밍 결정 장치(612)는, 상태량 실적 xFB에 기초하여, FF 제어 장치(611)가 피드 포워드 제어를 개시 및 종료하는 타이밍을 결정하는 결정부이다. 본 실시 형태에서는, ON/OFF 타이밍 결정 장치(612)는, FF 제어 장치(611)를 기동하기 위한 모드 스위치(621)의 ON/OFF가 전환되면, 상태량 실적 xFB에 기초하여, 피드 포워드 제어의 개시 및 종료의 타이밍을 결정한다. 모드 스위치(621)는, 예를 들어 제어 대상 플랜트(600)의 현장에 설치된 현장 조작반(532)에 마련되고, 제어 대상 플랜트(600)의 작업자 또는 관리자 등에 의해 조작된다.
도 8은, FF 제어 장치(611)의 일례와, 그 비교예인 종래의 플랜트 제어 시스템의 FF 제어 장치(522)를 나타내는 도면이다. 구체적으로는, 도 8의 (a)는, FF 제어 장치(611)의 일례를 나타내고, 도 8의 (b)는, FF 제어 장치(522)를 나타낸다.
도 8의 (a)에 도시한 FF 제어 장치(611)는, 차분 회로(701)와, 승산기(702)와, 적분 회로(703)를 갖는다.
차분 회로(701)는, 제어 외란 dACT와 외란 명령값 dREF의 편차인 외란 편차의 차분을 출력한다. 차분 회로(701)는, 구체적으로는, 외란 편차를 단위 시간 (예를 들어, 제어 외란 dACT가 주기적으로 변화되는 경우, 그 주기)만큼 지연시키는 지연 회로(711)를 갖고, 지연 회로(711)에서 지연시킨 신호를 원래의 외란 편차로부터 뺀 값을 외란 편차의 차분으로서 출력한다.
승산기(702)는, 차분 회로(701)로부터의 출력 신호에 제어 게인 GFF를 승산하여 출력한다. 적분 회로(703)는, 승산기(702)로부터의 출력 신호를 적분하여 피드 포워드 제어 출력 SFFNEW로서 출력한다.
이상의 구성에 있어서 FF 제어 장치(611)가 피드 포워드 제어를 개시 및 종료하는 타이밍, 즉, FF 제어 장치(611)의 제어 출력인 피드 포워드 제어 출력 SFFNEW의 ON/OFF를 전환하는 전환 타이밍은, 모드 스위치(621)의 ON/OFF의 전환에 따라서, ON/OFF 타이밍 결정 장치(612)로 결정된다. 본 실시 형태에서는, ON/OFF 타이밍 결정 장치(612)는, 피드 포워드 제어 출력 SFFNEW를 ON으로 하는 경우, 승산기(702)에 의한 제어 게인 GFF를 1로 하고, 피드 포워드 제어 출력 SFFNEW를 OFF로 하는 경우, 승산기(702)에 의한 제어 게인 GFF를 0으로 함으로써, 피드 포워드 제어 출력 SFFNEW의 전환 타이밍을 제어한다.
후술하는 바와 같이 피드 포워드 제어 출력 SFFNEW의 전환 타이밍을 적절하게 설정함으로써, 상태량에 발생하는 오프셋 오차를 보정하는 것이 가능해진다. 또한, 피드 포워드 제어 출력 SFFNEW의 전환 타이밍을 적절하게 조정하는 것이 가능하면, ON/OFF 타이밍 결정 장치(612)에 의한 피드 포워드 제어 출력 SFFNEW의 전환 타이밍의 제어 방법은, 상기 예에 한정되지는 않는다.
또한, 도 8의 (b)에 도시한 FF 제어 장치(522)는, 차분 회로(701a)와, 승산기(702a)와, 적분 회로(703a)를 갖는다. 차분 회로(701a)는, 지연 회로(711a)를 갖는다. 차분 회로(701a), 승산기(702a), 적분 회로(703a) 및 지연 회로(711a)는, 도 8의 (a)에 도시한 차분 회로(701), 승산기(702), 적분 회로(703) 및 지연 회로(711)와 동등한 기능을 갖는다. 단, FF 제어 장치(522)에는, 도 8의 (a)에 도시한 ON/OFF 타이밍 결정 장치(612)에 상당하는 구성이 없으며, FF 제어 장치(522)의 피드 포워드 제어 출력 SFFNEW의 ON/OFF를 전환하는 전환 타이밍은, 모드 스위치(531)의 ON/OFF를 전환하는 타이밍과 동일하다. 즉, 모드 스위치(531)가 ON으로 되면, 승산기(702)에 의한 제어 게인 GFF가 1로 되고, 모드 스위치(531)이 OFF가 되면, 승산기(702)에 의한 제어 게인 GFF가 0으로 된다.
도 9는, ON/OFF 타이밍 결정 장치(612)의 일례를 나타내는 도면이다. 도 9에 도시한 ON/OFF 타이밍 결정 장치(612)는, 상태량 오프셋 측정 장치(801)와, ON/OFF 타이밍 연산 장치(802)를 갖는다.
상태량 오프셋 측정 장치(801)는, 일정 기간(예를 들어, 제어 외란 dACT의 1 주기)에 있어서의, 상태량 실적 xFB와 목표값인 상태량 명령값 xREF의 편차의 정의 피크값인 최댓값 x+와, 부의 피크값인 최솟값 x-를 구한다. 상태량 오프셋 측정 장치(801)는, 그 최댓값 x+ 및 최솟값 x-에 기초하여, 상태량 실적 xFB의 중앙값(최댓값 x+ 및 최솟값 x-의 중점)의 기준값으로부터의 편차 ΔxDIFF와, 진폭 ΔxACT=x+-x-를 산출한다. 기준값은, 본 실시 형태에서는 0이며, 편차 ΔxDIFF는 ΔxDIFF= (x++x-)/2이다. 또한, 편차 ΔxDIFF는, 상태량 실적 xFB의 오프셋 오차의 오차량을 나타낸다.
ON/OFF 타이밍 연산 장치(802)는, 상태량 오프셋 측정 장치(801)로 산출된 중앙값의 편차 ΔxDIFF 및 진폭 ΔxACT와, 제어 외란 dACT의 진폭 ΔdACT에 기초하여, FF 제어 장치(611)의 피드 포워드 제어 출력 SFFNEW의 전환 타이밍을 산출한다.
구체적으로는, 우선, ON/OFF 타이밍 연산 장치(802)는, 상태량 실적 xFB의 진폭 ΔxACT에 대한 중앙값의 편차 ΔxDIFF의 비율 α를, α=ΔxDIFF/ΔxACT로부터 산출한다.
계속해서, ON/OFF 타이밍 연산 장치(802)는, 비율 α에 기초하여, FF 제어 장치(611)의 피드 포워드 제어 출력 SFFNEW의 전환 타이밍을 결정한다. 구체적으로는, ON/OFF 타이밍 연산 장치(802)는, 피드 포워드 제어 출력 SFFNEW를 ON으로 하는 타이밍을, 제어 외란 dACT의 편차 dT가 dT=(-α)·ΔdACT를 충족하는 타이밍에 결정하고, 피드 포워드 제어 출력 SFFNEW를 OFF로 하는 타이밍을, 제어 외란 dACT의 편차 dT가 dT=α·ΔdACT를 충족하는 타이밍에 결정한다. 또한, 피드 포워드 제어는, 기지의 제어 외란 dACT에 대한 제어이기 때문에, 제어 외란 dACT의 진폭 ΔdACT를 미리 산출해 두고, 예를 들어 ON/OFF 타이밍 연산 장치(802)에 유지시켜 두는 것은 가능하다.
이 경우, 상태량 실적 xFB의 진폭 ΔxACT에 대한 중앙값의 편차 ΔxDIFF가 정인 경우, 피드 포워드 제어를 개시하는 타이밍에 있어서의 제어 외란 dACT의 편차 dT는 부로 되고, 피드 포워드 제어를 정지하는 타이밍에 있어서의 제어 외란 dACT의 편차 dT는 정으로 된다.
한편, 상태량 실적 xFB의 진폭 ΔxACT에 대한 중앙값의 편차 ΔxDIFF가 부인 경우, 피드 포워드 제어를 개시하는 타이밍에 있어서의 제어 외란 dACT의 편차 dT는 정으로 되고, 피드 포워드 제어를 정지하는 타이밍에 있어서의 제어 외란 dACT의 편차 dT는 부로 된다.
FF 제어 장치(611)의 모드 스위치(621)가 ON으로 되면, ON/OFF 타이밍 연산 장치(802)는, 제어 외란 dACT를 감시하여, 제어 외란 dACT의 편차 dT가 결정한 전환 타이밍이 될 때까지 대기하고 나서, FF 제어 장치(611)의 승산기(702)에 의한 제어 게인 GFF를 1로 하여, FF 제어 장치(611)의 피드 포워드 제어 출력 SFFNEW를 ON으로 한다. 또한, FF 제어 장치(611)의 모드 스위치(621)가 OFF로 되면, ON/OFF 타이밍 연산 장치(802)는, 제어 외란 dACT를 감시하여, 제어 외란 dACT의 편차 dT가 결정한 전환 타이밍이 될 때까지 대기하고 나서, FF 제어 장치(611)의 승산기(702)에 의한 제어 게인 GFF를 0으로 하여, FF 제어 장치(611)의 피드 포워드 제어 출력 SFFNEW를 OFF로 한다.
도 10 내지 도 12는, 시뮬레이션에 의한 제어 장치(601)의 제어 결과의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 10 내지 도 12에서는, 제어 외란 dACT와 상태량 실적 xFB(구체적으로는, 상태량 실적 xFB와 상태량 명령값 xREF의 편차)를 나타내고 있다. 횡축은 임의의 시점부터의 경과 시간(초)이다.
도 10은, 도 6의 (b)에 도시한 종래의 제어 장치(501)에 있어서, 화살표로 나타낸 6초의 시점에 피드 포워드 제어를 개시한 경우에 있어서의 제어 외란 dACT와 상태량 실적 xFB를 나타내는 도면이다. 도 10의 (a)에서는, 피드 포워드 제어를 개시한 6초의 시점에 제어 외란 dACT와 상태량 실적 xFB가 정이며, 도 10의 (b)에서는, 피드 포워드 제어를 개시한 6초의 시점에 제어 외란 dACT와 상태량 실적 xFB는 모두 0이다.
도 10 (a)의 경우, 상태량 실적 xFB는, 6초 이전에서는 오프셋 오차가 거의 없는 상태이었지만, 6초 이후에서는 정측에서 오프셋하고 있다. 도 10의 (b)의 경우, 상태량 실적 xFB는, 6초 이전에서도 6초 이후에서도 오프셋 오차가 거의 없는 상태이다.
도 11은, 도 6의 (b)에 도시한 종래의 제어 장치(501)에 있어서, 화살표로 나타낸 6초의 시점에 피드 포워드 제어를 종료한 경우에 있어서의 제어 외란 dACT와 상태량 실적 xFB를 나타낸다. 또한, 도 11의 (a)에서는, 피드 포워드 제어를 종료한 6초의 시점에 제어 외란 dACT와 상태량 실적 xFB가 부이며, 도 11의 (b)에서는, 피드 포워드 제어를 종료한 6초의 시점에 제어 외란 dACT와 상태량 실적 xFB는 모두 0이다.
도 11 (a)의 경우, 상태량 실적 xFB는, 6초 이전에서는 오프셋 오차가 거의 없는 상태였지만, 6초 이후에서는 정측으로 오프셋하고 있다. 도 11의 (b)의 경우, 상태량 실적 xFB는, 6초 이전에서도 6초 이후에서도 오프셋 오차가 거의 없는 상태이다.
도 10 및 도 11에 도시된 것 같이, 상태량 실적 xFB의 오프셋이 0 부근인 경우, 제어 외란 dACT가 0 부근인 타이밍에 피드 포워드 제어의 ON/OFF가 전환되면, 상태량 실적 xFB의 오프셋은 0 부근의 상태 그대로이지만, 그 이외의 타이밍에 피드 포워드 제어의 ON/OFF가 전환되면, 상태량 실적 xFB에 오프셋 오차가 발생한다.
도 12는, 도 7에 도시한 본 실시예의 제어 장치(601)와 도 6의 (b)에 도시한 종래의 제어 장치(501)에 있어서, 피드 포워드 제어를 개시한 경우에 있어서의 제어 외란 dACT와 상태량 실적 xFB를 나타내는 도면이다. 또한, 도 12의 (a)는, 본 실시예의 제어 장치(601)에 있어서의 제어 외란 dACT와 상태량 실적 xFB를 나타내고, 도 12의 (b)는, 종래의 제어 장치(501)에 있어서의 제어 외란 dACT와 상태량 실적 xFB를 나타낸다. 또한, 피드 포워드 제어의 개시 전의 상태에서는, 상태량 실적 xFB는, 부측으로 오프셋하고 있다. 또한, 모드 스위치(531 및 621)(도 12에서는, 단순히 '모드 스위치'라고 표기)는 제어 외란 dACT 및 상태량 실적 xFB가 피크로 되는 4초 내지 6초의 사이의 타이밍에 ON(H 레벨)으로 된다.
도 12의 (b)에 도시한 종래의 제어 장치(501)에서는, 모드 스위치(531)가 ON으로 된 타이밍에 승산기(702)의 제어 게인 GFF가 1로 되기 때문에, 상태량 실적 xF가 정측으로 오프셋해 버린다.
이에 반하여 도 12의 (a)에 도시한 본 실시예의 제어 장치(601)에서는, ON/OFF 타이밍 결정 장치(612)가 제어 외란 dACT와 상태량 실적 xFB에 따라서 상술한 전환 타이밍에 대응하는 6초의 타이밍에 피드 포워드 제어를 개시하고 있다. 이 경우, 상태량 실적 xFB의 진폭 및 오프셋 오차가 감소한다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, FF 제어 장치(611)는, 외란 편차에 따른 제어 출력을 사용하여, 제어 대상 플랜트(600)의 피드 포워드 제어를 행한다. ON/OFF 타이밍 결정 장치(612)는, 제어 대상 플랜트(600)에 관한 상태량 실적 xFB에 기초하여, FF 제어 장치(611)가 피드 포워드 제어를 행하는 타이밍을 조정한다. 따라서, 오프셋 오차가 억제되는 타이밍에 피드 포워드 제어를 행할 수 있기 때문에, 피드백 제어를 사용하지 않고 오프셋 오차를 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예에서는, ON/OFF 타이밍 결정 장치(612)는, 상태량 실적 xFB와 상태량 명령값 xREF의 편차의 중앙값의 기준값으로부터의 편차 ΔxDIFF에 기초하여, FF 제어 장치(611)가 피드 포워드 제어를 행하는 타이밍을 조정한다. 편차 ΔxDIFF가 오프셋 오차를 나타내기 때문에, 오프셋 오차에 따라서 적절하게 피드 포워드 제어를 행하는 타이밍을 조정하는 것이 가능하게 되기 때문에, 오프셋 오차를 보다 적절하게 억제하는 것이 가능해진다.
특히, 본 실시예에서는, 기준값이 0이며, ON/OFF 타이밍 결정 장치(612)는, 편차 ΔxDIFF가 정인 경우, 외란 편차가 부의 타이밍에 피드 포워드 제어를 개시하고, 편차 ΔxDIFF가 부인 경우, 외란 편차가 정의 타이밍에 피드 포워드 제어를 개시한다. 또한, ON/OFF 타이밍 결정 장치(612)는, 편차 ΔxDIFF가 정인 경우, 외란 편차가 정의 타이밍에 피드 포워드 제어를 종료하고, 편차 ΔxDIFF가 부인 경우, 외란 편차가 부의 타이밍에 피드 포워드 제어를 종료한다. 따라서, 오프셋 오차를 반영한 적절한 타이밍에 피드 포워드 제어를 개시 및 종료하는 것이 가능하게 되기 때문에, 오프셋 오차를 보다 적절하게 억제하는 것이 가능해진다.
[실시예 2]
실시예 1에서는, FF 제어 장치(611)의 모드 스위치의 ON/OFF의 전환에 따라서, FF 제어 장치(611)가 피드 포워드 제어를 행하는 타이밍을 조정하는 예를 설명하였다. 그러나, 피드 포워드 제어를 행하는 타이밍은, 모드 스위치의 ON/OFF의 전환 시로 한정되지는 않는다. 예를 들어, 피드 포워드 제어에 사용하는 외란 검출기 및 제어 조작단의 상태(정상 또는 이상 등) 등의 외적 요인에 따라서, 피드 포워드 제어를 행하는 경우가 있다. 이 경우, 특히 외란 검출기 또는 제어 조작단에 이상이 발생한 경우에는, 제어 대상 플랜트(500) 등의 오작동을 억제하기 위해서, 가능한 한 빨리 피드 포워드 제어의 ON/OFF를 전환하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, 본 과제에 대응한 제어 장치에 대하여 주로 설명한다.
도 13은, 본 개시의 실시예 2의 플랜트 제어 장치를 나타내는 도면이다. 도 13에 도시한 플랜트 제어 장치(900)는, 도 7에 도시한 제어 장치(601)와, 제어 장치(901)와, 선택 장치(902)를 갖는다.
제어 장치(901)는, 도 6의 (b)에 도시한 종래의 제어 장치(501)와 마찬가지의 기능을 갖는 제2 제어부이다. 구체적으로는, 제어 장치(901)는, 외란 편차에 제어 게인을 승산한 제어 출력을 사용하여 제어 대상 플랜트(600)가 행하는 가공 처리의 피드 포워드 제어를 실시하고, 또한, 상태량 실적 xFB와 상태량 명령값 xREF의 편차를 적분한 제어 출력을 사용하여 제어 대상 플랜트(600)가 행하는 가공 처리의 적분 제어를 실시한다.
선택 장치(902)는, 소정의 외적 요인에 기초하여, 제어 대상 플랜트(600)가 행하는 가공 처리의 제어를, 제어 장치(601 및 901) 중 어느 것에 실행시킨다. 소정의 외적 요인은, 예를 들어 제어 대상 플랜트(600) 및 플랜트 제어 장치(900) 등에서 사용되는 하나 또는 복수의 소정의 장치(검출기 및 조작단 등)의 상태이다.
예를 들어, 선택 장치(902)는, 소정의 장치의 전부가 정상인 통상 조업 시에는, 제어 장치(601)를 실행시키고, 소정의 장치 중 어느 것이 이상인 이상 발생 시에는, 가능한 한 빨리 제어 출력의 ON/OFF를 전환하기 위해서 제어 장치(901)를 실행시킨다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시예에서는, 적절한 제어 장치를 사용하여 제어 대상 플랜트(600)를 제어하는 것이 가능해진다.
상술한 본 개시의 실시 형태는, 본 개시의 설명을 위한 예시이지, 본 개시의 범위를 그들 실시 형태로만 한정한다는 취지는 아니다. 당업자는, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 다른 다양한 양태로 본 발명을 실시할 수 있다.
또한, 본 개시는, 실시예로 한 탠덤 압연기(100)에 적용할 수 있다. 또한, 본 개시는, 탠덤 압연기(100) 이외의, 특히 제어 외란이 크고, 피드 포워드 제어가 필요한 플랜트에 대하여 적용할 수 있다. 예를 들어, 본 개시는, 열간 압연기에 있어서의 판 두께 제어, 철강 라인에 있어서의 장력 제어 등의 다른 플랜트에도 적용할 수 있다.
상술한 본 개시의 각 실시예는, 본 개시의 설명을 위한 예시이지, 본 개시의 범위를 그들 실시 형태로만 한정한다는 취지는 아니다. 당업자는, 본 개시의 범위를 일탈하지 않고, 다른 다양한 양태로 본 개시를 실시할 수 있다.
11 내지 14: 압연기
21 내지 24: 구동 장치
31 내지 34: 롤 갭 제어 장치
41 내지 44: 판 두께계
51 내지 54: 장력계
61 내지 64: 판 두께 제어 장치
71 내지 74: 장력 제어 장치
100: 탠덤 압연기
600: 제어 대상 플랜트
601: 제어 장치
602: 위상 시프트 요인
603: 제어 외란원
611: FF 제어 장치
612: ON/OFF 타이밍 결정 장치
701: 차분 회로
702: 승산기
703: 적분 회로
711: 지연 회로
801: 상태량 오프셋 측정 장치
802: ON/OFF 타이밍 연산 장치
901: 제어 장치
902: 선택 장치

Claims (8)

  1. 제어 대상에 관한 상태량을 변동시키는 변동 요인에 관한 요인값에 기초하여, 상기 제어 대상이 행하는 처리의 제어를 실시하는 플랜트 제어 장치이며,
    상기 요인값에 따른 제어 출력을 사용하여, 상기 처리의 피드 포워드 제어를 실시하는 제1 제어부와,
    상기 상태량에 기초하여, 상기 제1 제어부가 상기 피드 포워드 제어를 개시 및 종료하는 타이밍을 조정하는 결정부
    를 갖는 플랜트 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결정부는, 상기 상태량과 제어 목표값의 차인 제어 편차로부터, 상기 제어 편차의 최댓값과 최솟값의 중점인 중앙값을 구하고, 상기 중앙값의 기준값으로부터의 편차에 기초하여 - 상기 기준값은 상기 중앙값의 목표값임 -, 상기 타이밍을 조정하는, 플랜트 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기준값은 0인, 플랜트 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 결정부는, 상기 편차가 정인 경우, 상기 요인값이 부인 타이밍에 상기 피드 포워드 제어를 개시하고, 상기 편차가 부인 경우, 상기 요인값이 정인 타이밍에 상기 피드 포워드 제어를 개시하는, 플랜트 제어 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 결정부는, 상기 편차가 정인 경우, 상기 요인값이 정인 타이밍에 상기 피드 포워드 제어를 종료하고, 상기 편차가 부인 경우, 상기 요인값이 부인 타이밍에 상기 피드 포워드 제어를 종료하는, 플랜트 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 요인값에 대하여 타이밍이 결정된 제어 출력을 사용하여 상기 처리의 피드 포워드 제어를 실시하고, 또한, 상기 상태량과 목표값의 편차를 적분한 제어 출력을 사용하여 상기 처리의 적분 제어를 실시하는 제2 제어부와,
    소정의 외적 요인에 기초하여, 상기 처리의 제어를, 상기 제1 제어부 및 상기 제2 제어부 중 어느 것에 실행시키는 선택부를 더 갖는, 플랜트 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어 대상은, 피압연재를 압연에 의해 가공하는 압연기이며,
    상기 상태량은, 상기 피압연재의 후판 및 상기 피압연재에 가해지는 장력의 적어도 한쪽이며,
    상기 처리는, 상기 피압연재를 압연하는 압연 처리인, 플랜트 제어 장치.
  8. 제어 대상에 관한 상태량을 변동시키는 변동 요인에 관한 요인값에 기초하여, 상기 제어 대상이 행하는 처리의 제어를 실시하는 플랜트 제어 장치에 의한 플랜트 제어 방법이며,
    상기 요인값에 따른 제어 출력을 사용하여, 상기 처리의 피드 포워드 제어를 실시하고,
    상기 상태량에 기초하여, 상기 피드 포워드 제어를 개시 및 종료하는 타이밍을 조정하는, 플랜트 제어 방법.
KR1020210064105A 2020-08-24 2021-05-18 플랜트 제어 장치 및 플랜트 제어 방법 KR102479459B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2020-141123 2020-08-24
JP2020141123A JP7481201B2 (ja) 2020-08-24 2020-08-24 プラント制御装置及びプラント制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220025649A KR20220025649A (ko) 2022-03-03
KR102479459B1 true KR102479459B1 (ko) 2022-12-21

Family

ID=80112799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210064105A KR102479459B1 (ko) 2020-08-24 2021-05-18 플랜트 제어 장치 및 플랜트 제어 방법

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP7481201B2 (ko)
KR (1) KR102479459B1 (ko)
CN (1) CN114082789B (ko)
DE (1) DE102021205063A1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3319356B2 (ja) * 1997-08-29 2002-08-26 住友金属工業株式会社 圧延機による被圧延材の厚さ制御方法及びその装置
KR101958794B1 (ko) * 2016-07-01 2019-07-02 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 플랜트 제어 장치, 압연 제어 장치, 플랜트 제어 방법 및 플랜트 제어 프로그램

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5542167A (en) * 1978-09-22 1980-03-25 Nippon Steel Corp Method and apparatus for shape controlling of reversible rolling mill
JPS59171992A (ja) 1983-03-19 1984-09-28 富士ゼロックス株式会社 表示装置
JPS6195715A (ja) * 1984-10-16 1986-05-14 Mitsubishi Electric Corp フイ−ドフオワ−ド制御装置
JPS644195A (en) 1987-06-25 1989-01-09 Nec Corp Telephone set
JPH069702B2 (ja) * 1989-08-09 1994-02-09 住友金属工業株式会社 熱間連続圧延機の板厚制御方法
JP2752240B2 (ja) * 1990-09-07 1998-05-18 株式会社東芝 目標値追従速応形２自由度調節装置
JP3254309B2 (ja) 1993-08-17 2002-02-04 株式会社日本触媒 高分子量ポリエステルの製造法
CN1105296A (zh) * 1993-10-05 1995-07-19 日立有限公司 辊轧机控制方法及装置
JP3171537B2 (ja) * 1995-03-16 2001-05-28 株式会社東芝 圧延機制御装置
JP3405499B2 (ja) * 1996-03-18 2003-05-12 川崎製鉄株式会社 タンデム圧延機における板厚・張力制御方法
JP3384330B2 (ja) * 1998-07-15 2003-03-10 住友金属工業株式会社 リバース圧延機における板厚制御方法
JP4500824B2 (ja) * 2007-03-28 2010-07-14 株式会社日立製作所 プロセス制御方法およびプロセス制御システム
JP4991576B2 (ja) * 2008-01-08 2012-08-01 株式会社日立製作所 板厚制御システム
JP5581964B2 (ja) * 2010-10-20 2014-09-03 新日鐵住金株式会社 リバース圧延機における板厚制御方法
JP5763598B2 (ja) * 2012-07-31 2015-08-12 株式会社日立製作所 プラント制御装置、プラント制御方法及びプラント制御プログラム
JP6404195B2 (ja) * 2015-09-16 2018-10-10 株式会社日立製作所 プラント制御装置、圧延制御装置、プラント制御方法およびプラント制御プログラム
JP7034046B2 (ja) * 2018-10-05 2022-03-11 株式会社日立製作所 制御装置および制御方法
JP7178920B2 (ja) * 2019-01-31 2022-11-28 株式会社日立製作所 プラント制御装置および圧延制御装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3319356B2 (ja) * 1997-08-29 2002-08-26 住友金属工業株式会社 圧延機による被圧延材の厚さ制御方法及びその装置
KR101958794B1 (ko) * 2016-07-01 2019-07-02 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 플랜트 제어 장치, 압연 제어 장치, 플랜트 제어 방법 및 플랜트 제어 프로그램

Also Published As

Publication number Publication date
CN114082789A (zh) 2022-02-25
CN114082789B (zh) 2023-09-19
KR20220025649A (ko) 2022-03-03
JP2022036755A (ja) 2022-03-08
DE102021205063A1 (de) 2022-02-24
JP7481201B2 (ja) 2024-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6263714B1 (en) Periodic gauge deviation compensation system
KR101105989B1 (ko) 판 두께 제어 시스템, 판 두께 제어 장치 및 판 두께 제어 방법
KR101176322B1 (ko) 압연 제어 장치, 압연 제어 방법 및 압연기의 피드포워드 판두께 제어 방법
KR20170073642A (ko) 압연재의 판 두께 제어 장치
KR102479459B1 (ko) 플랜트 제어 장치 및 플랜트 제어 방법
KR102367345B1 (ko) 플랜트 제어 장치 및 플랜트 제어 방법
JP4323273B2 (ja) 連続圧延機の負荷配分制御装置
KR100370471B1 (ko) 열연판의 선단부 두께 제어장치 및 방법
KR100513775B1 (ko) 두께변경 구간에서의 판두께 제어방법
JP2023163603A (ja) 制御システムおよび制御方法
JP5848207B2 (ja) 圧延機の板厚制御方法
JP3241585B2 (ja) 板厚制御装置
JPS6124082B2 (ko)
JP3405499B2 (ja) タンデム圧延機における板厚・張力制御方法
JP3481780B2 (ja) 連続圧延機の板厚制御装置
KR20170019449A (ko) 플랜트의 제어 장치
JPS63260614A (ja) クラスタ圧延機の形状制御装置
JPS5851771B2 (ja) 圧延における蛇行制御方法
JPH03128110A (ja) 連続圧延機の板幅制御装置
JP2004009072A (ja) 圧延機の板厚制御方法
JPH0924404A (ja) 熱間連続圧延における板幅制御方法
JPH0957322A (ja) 熱間圧延における板幅制御方法
JP2000326005A (ja) 熱間圧延機の板幅制御方法
JP2005131692A (ja) 圧延方法
JPH0570843A (ja) 鋼板の張力制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right