KR20010027829A

KR20010027829A - 압연기 이상진단장치

Info

Publication number: KR20010027829A
Application number: KR1019990039774A
Authority: KR
Inventors: 김영남; 곽호철; 신성갑; 이세연; 카야마마사히로; 스기타요이치; 켄이치요시오카; 히로타나오키
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사; 가나이 쓰토무; 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2001-04-06

Abstract

본 발명은 철강플랜트에서의 다단 스탠드(stand)로 구성된 압연기를 대상으로 설비불량, 조업 불량을 진단하는 압연기 이상진단장치에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 철강플랜트에서의 다단 스탠드로 구성된 압연기를 대상으로 두께품질, 형상품질, 설비상태에 대한 이상판정과 요인진단을 자동으로 수행하도록 함으로서, 고속, 고정확도의 진단이 가능하고, 진단 임계치를 강판의 양부판정결과와 진단결과가 정합성을 유지하도록 적절하게 조정하도록 함으로써, 대상의 특성이 변화한 경우에도 적절한 임계치가 유지되어 항상 고정확도의 진단을 수행할 수 있도록 한 것이다.

Description

압연기 이상진단장치{DIAGNOSIS APPARATUS OF ABNORMITY IN ROLL}

본 발명은 압연기 이상진단장치에 관한 것으로, 특히 철강플랜트에서의 다단 스탠드로 구성된 압연기를 대상으로 두께품질, 형상품질, 설비상태에 대한 이상판정과 요인진단을 자동으로 수행하도록 함으로서, 고속, 고정확도의 진단이 가능하고, 진단 임계치를 강판의 양부판정결과와 진단결과가 정합성을 유지하도록 적절하게 조정하도록 함으로써, 대상의 특성이 변화한 경우에도 적절한 임계치가 유지되어 항상 고정확도의 진단을 수행할 수 있도록 하는 압연기 이상진단장치에 관한 것이다.

일반적으로, 철강플랜트에서의 냉간압연기등의 압연라인(line)에서는 강판두께변동이나 형상변동 등의 이상발생에 대하여 이들 원인으로 생각할 수 있는 제어계이상, 조업불량, 설비불량, 소재재질불량 등의 각종 불량요인을 신속히 추출하여 실수율 향상을 도모할 필요가 있다.

따라서 종래에는 강판의 불량을 인지한 뒤에 코일(coil) 전 길이중에서 이상이 발생한 부위나 이상의 종류를 판정하여 해당부위만을 대상으로 이상요인을 추정 처리하는 것이 아니라 전 영역을 대상으로 각종 압연 실적데이타, 설비데이타 등이 기록된 기록지(chart paper)를 이용하여 일일이 수작업으로 발생요인을 분석하고 있었다.

상기 종래의 기술로는 코일 전 길이중에서 이상이 발생한 부위, 국부적인지 전체적인 것인지의 이상의 종류를 판단하여 해당부위만을 대상으로 이상요인의 추정처리를 실시하는 것이 아니라 전 영역을 대상으로 각종 압연 실적데이타, 설비데이타 등이 기록된 기록지(chart paper)를 이용하여 일일이 수작업으로 발생요인을 분석하였기 때문에 개인의 경험에 의존하는 경향이 짙어 개인별 오차가 심하여 신뢰성이 낮고 진단에 장시간이 소요되는 문제점이 있었던 것이다.

이들 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 조업중에 수집한 압연 실적데이타, 제어데이타, 주요 설비데이타 등 제반데이타를 온라인(online)화하여 두께품질, 형상품질, 설비상태에 대해 이상판정과 요인진단을 자동으로 수행하자는 것이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 따라서, 본 발명의 목적은 자동으로 고속 고정확도로 이상진단을 수행하여 진단결과를 운전자에게 제공해 줌으로써, 강판 품질불량의 재발을 사전에 방지함과 동시에, 품질과 실수율을 향상시키는 압연기 이상진단장치를 제공하는데 있다.

도1은 본 발명에 따른 압연기 이상진단장치의 구성도이다.

도2는 도1의 품질판정부(103)의 평가 테이블도이다.

도3은 도1의 품질판정부(103)의 처리 흐름도이다.

도4는 도1의 이상내용판정부(104)의 처리 흐름도이다.

도5는 도1의 1차 진단부(105)의 구성도이다.

도6은 도5의 특징량테이블(501)의 구성예이다.

도7은 도1의 1차 진단부(105)의 처리 흐름도이다.

도8은 도1의 2차 진단부(106)의 구성도이다.

도9는 도1의 2차 진단부(106)의 처리 흐름도이다.

도10은 도8의 모재 판두께변동 진단로직의 모식도이다.

도11은 도10의 모재 판두께변동 진단로직의 처리 흐름도이다.

도12는 도8의 경도편차 이상진단로직의 모식도이다.

도13은 도12의 경도편차 이상진단로직의 처리 흐름도이다.

도14는 도8의 슬립(slip) 진단로직의 모식도이다.

도15는 도14의 슬립 진단로직의 처리 흐름도이다.

도16은 도8의 롤편심 진단로직의 모식도이다.

도17은 도16의 롤편심 진단로직의 처리 흐름도이다.

도18은 도8의 검출기불량 진단로직의 처리 흐름도이다.

도19는 도1의 임계치구축부(107)의 구성도이다.

도20은 도19의 임계치구축부(107)의 처리 흐름도이다.

도21은 도1의 임계치조정부(108)의 구성도이다.

도22는 도21의 임계치조정부(108)의 처리 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 플랜트(탄뎀냉간압연기) 101 : 이상진단장치

102 : 데이타수집부 103 : 품질판정부

104 : 이상내용판정부 105 : 1차 진단부

106 : 2차 진단부 107 : 임계치구축부

108 : 임계치조정부 109 : 가이던스(guidance)부

110 : 표시장치 200 : 평가 테이블

201 : 종합평가 테이블 500 : 특징량산출부

501 : 특징량 테이블 502 : 1차 진단실행부

503 : 임계치 테이블 800 : 영역-변동요인 테이블

801 : 요인진단군 802 : 요인진단선택부

803 : 임계치 테이블 804 : 상세정보산출부

805 : 요인진단로직 1900 : 코일A판정검출부

1901 : 특징량검출부 1902 : 임계치구축용 데이타갱신부

1903 : 임계치구축용 데이타테이블 1904 : 임계치 테이블갱신부

2100 : 코일판정검출부 2101 : 진단실행부

2102 : 수정임계치 산출부 2103 : 무응답검출부

2104 : 수정대상 진단요인추출부 2105 : 수정임계치 산출부

2106 : 임계치 테이블갱신부

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명의 장치는 압연기 이상진단장치에 있어서, 압연중의 조업데이타를 수집하는 데이타수집부; 상기 데이타수집부에 의해 수집된 데이타를 사용하여 강판의 품질 양부판정을 수행하는 품질판정부; 상기 품질판정부에 의해 강판이 불량으로 판정된 경우에 코일 전 길이에서 이상이 발생한 부위와 이상의 종류를 판별하는 이상내용판정부; 상기 이상내용판정부에서 판정한 부위를 대상으로 상기 부위에 관련된 데이타를 사용하여 진단을 수행하여 품질이상요인을 추정하는 진단부;를 구비한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 압연기 이상진단장치에 대해서 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 압연기 이상진단장치의 구성도로서, 도1을 참조하면, 본 발명에 따른 압연기 이상진단장치는 압연중의 조업데이타를 수집하는 데이타수집부(102)와, 상기 데이타수집부(102)에 의해 수집된 데이타를 사용하여 강판의 품질 양부판정을 수행하는 품질판정부(103)와, 상기 품질판정부(103)에 의해 강판이 불량으로 판정된 경우에 코일 전 길이에서 이상이 발생한 부위와 이상의 종류을 판별하는 이상내용판정부(104)와, 상기 이상내용판정부(104)에서 판정한 부위를 대상으로 상기 부위에 관련된 데이타를 사용하여 진단을 수행하여 품질이상요인을 추정하는 진단부를 포함한다.

상기 진단부는 조업시에 관측된 값 또는 통계처리후의 값을 정상압연시에 축적된 그 값과 비교하고 비교결과를 토대로 이상신호를 판정하는 1차 진단부(105)와, 상정된 이상요인의 가능성을 추정하는 2차 진단부(106)를 포함한다.

도2는 도1의 품질판정부(103)의 평가 테이블도이고, 도3은 도1의 품질판정부(103)의 처리 흐름도로서, 도2 및 도3을 참조하면, 상기 품질판정부(103)는 품직1∼3을 판정한후, 평가 테이블(201)을 이용하여 각 항목에 대한 점수를 산출하며, 그리고 각 항복의 접수를 합산하여 조업평가 테이블(201)에 의해 최종 평가를 결정하도록 구성한다.

도4는 도1의 이상내용판정부(104)의 처리 흐름도로서, 도4를 참조하면, 상기 이상내용판정부(104)는 선단 및 후단으로부터 일정길이의 부위를 FGC부로 추출하고, 최종 스탠드의 출측판속(v)의 이동미분(vmd)을 산출하고, 이 이동미분(vmd)을 대상으로 상태 판정용 임계치(thacc,thdcc,thcnst)를 이용하여 일정속도 영역, 가속영역, 감속영역을 추출한후, 고,저판정 임계치(th_HL)를 이용하여 일정속도 영역을 고속부와 저속부로 분류한 다음, 각 영역마다 최종스탠드 출측 강판두께와 형상변동을 검출하고, 변동영역을 특정화하도록 구성한다.

도5는 도1의 1차 진단부(105)의 구성도이고, 도6은 도5의 특징량 테이블(501)의 구성예이며, 도7은 도1의 1차 진단부(105)의 처리 흐름도로서, 도5 및 도7을 참조하면, 상기 1차 진단부(105)는 상기 이상내용판정부(104)에서 추출된 영역에 대응하여 특징량산출부(500)에 의해 산출된 특징량을 데이블(501)로부터 추출하고, 추출된 특징량을 구한후, 임계치데이블(503)로부터 계산된 특징량에 대응하여 평균치(μ), 표준편차(σ) 및 계수(α)를 추출하여 임계치를 계산하며, 그리고 상기 계산된 임계치를 이용하여 정상/이상 판정을 수행하도록 구성한다.

도8은 도1의 2차 진단부(106)의 구성도이고, 도9는 도1의 2차 진단부(106)의 처리 흐름도로서, 도8 및 도9를 참조하면, 상기 2차 진단부(106)는 이상내용판정부(104)에서 판정된 영역에 대응한 요인진단로직을 영역-변동요인인 테이블 800을 참조하여 추출하는 요인진단선택부(802)를 포함하고, 이 요인진단선택부(802)에서 추출된 요인진단로직에 대응하는 요인진단로직(805)을 진단군(801)에서 선택하여 기동시키며, 이 기동된 요인진단은 임계치 테이블(803)을 참조하여 대상코일의 임계치를 이용하여 진단을 수행하며, 요인진단에서 진단한 결과가 이상인 경우, 상세정보산출부(804)에서의 이상부위, 이상액츄에이터등의 상세정보를 부가하도록 구성한다.

도10은 도8의 모재 판두께변동 진단로직의 모식도이고, 도11은 도10의 모재 판두께변동 진단로직의 처리 흐름도로서, 도10 및 도11을 참조하면, 상기 모재 판두께변동 진단로직은 최종 스탠드 출측강 판두께의 이동분산치를 산출하고 이의 최대치(Vhmax)를 구하고, 이 최대치(Vhmax)에 대응한 부위의 소재 강판두께의 이동 분산치 최대치(V_Hmax)를 구한후, 최종 스탠드 출측 강판 두께의 주파수변환을 수행하고 파워스펙트럼이 임계치(gth1)를 넘는 주파수 n점을 추출하고, 이 추출된 주파수의 폭(W)근방에 대응한 소재 강판 두께의 주파수 스펙트럼의 최대치(pmax)를 추출하고, 상기 이동 분산치 최대치(V_Hmax)와 최대치(pmax)의 임계치연산을 수행하고, 논리합(OR)연산으로 결론을 도출하도록 구성한다.

도12는 도8의 경도편차 이상진단로직의 모식도이고, 도13은 도12의 경도편차 이상진단로직의 처리 흐름도로서, 도12 및 도13을 참조하면, 상기 경도편차 이상진단로직은 최종스탠드의 출측 강판 두께의 이동 분산치 및 이의 최대치(V_hmax)를 산출하고, 이 이동 분산치 최대치(V_hmax)에 대응한 부위의 계산하중과 실측하중의 비(zp)의 이동분산치 최대치(Vzpmax)를 구한후, 상기 이동 분산치 최대치(V_Hmax)의 임계치 연산을 수행하여 결론을 도출하도록 구성한다.

도14는 도8의 슬립(slip) 진단로직의 모식도이고, 도15는 도14의 슬립 진단로직의 처리 흐름도이고, 도14 및 도15를 참조하면, 상기 슬립(slip) 진단로직은 최종 스탠드 출측 판두께의 이동분산치를 산출하고 이의 최대치(Vhmax)를 구한후 이 최대치(Vhmax)에 대응한 부위의 폭(W)의 범위에서 영(zero)보다 작은 선진율(fa)이 존재하는지를 판단하여, 없으면 종료하고, 있으면 이 선진율(fa)의 이동편균을 구한후 상기 최대치(Vhmax)에 대응한 부위의 폭(W)의 범위에서 이동평균(famv)의 최대치와 최소치의 절대차(P/P)를 산출하고, 산출된 이동평균(famv)의 최대치와 최소치의 절대차(P/P)를 이용하여 임계치연산을 수행하여 결론을 도출하도록 구성한다.

도16은 도8의 롤편심 진단로직의 모식도이고, 도17은 도16의 롤편심 진단로직의 처리 흐름도로서, 도16 및 도17을 참조하면, 상기 롤편심 진단로직은 최종스탠드 출측 강판 두께를 주파수변환하고, 각 롤에 대해서 회전주파수 근방 폭(W)에서 최대의 파워 스펙트럼(Pmax(i),i는 스탠드번호)을 추출한후, 이 최대의 파워 스펙트럼(Pmax(i))을 임계치 연산을 하고, 편심롤을 판정하도록 구성한다.

도18은 도8의 검출기불량 진단로직의 처리 흐름도이고, 도19는 도1의 임계치구축부(107)의 구성도이며, 도20은 도19의 임계치구축부(107)의 처리 흐름도로서, 상기 임계치구축부(107)는 품질판정부(103)의 판정결과를 확인하는 코일A 판정검출부(1900)와, 판정결과가 코일A인 경우 1차 진단부(105), 2차 진단부(106)가 임계치 연산에 이용하는 특징량을 산출하는 특징량 산출부(1901)와, 상기 산출된 특징량을 이용해서 임계치 구축용 데이타 테이블(1903)의 내용을 갱신하는 임계치 구축용 데이타갱신부(1902)와, 운전자의 지시 또는 적산코일수(N)이상을 받아 임계치 구축용 데이타 테이블(1903)의 값을 이용하여 임계치 테이블(503,803)을 갱신하는 임계치 테이블 갱신부(1904)를 포함한다.

도21은 도1의 임계치조정부(108)의 구성도이고, 도22는 도21의 임계치조정부(108)의 처리 흐름도로서, 도21 및 도22를 참조하면, 상기 임계치조정부(108)는 품질판정부(103)의 판정결과를 확인하는 코일판정검출부(2100)와, 판정결과가 "A"이면 진단을 실행하여 이상판정을 수행한 이상진단로직을 추출하는 진단실행부(2101)와, 상기 추출된 요인진단로직의 임계치를 반응이 어려운 쪽으로 수정하는 수정임계치 산출부(2102)와, 반면 상기 판정결과가 "D"이면 2차 진단부(106)의 진단결과가 정상인지를 판정하는 무반응검출부(2103)와, 정상이 아니면 종료하고, 정상이면 "임계치-특징량"의 절대값이 "βσ"보다 작은 요인진단로직을 추출하는 수정대상 진단요인추출부(2104)와, 상기 추출된 요인진단로직의 임계치를 반응하기 쉬운 쪽으로 수정하는 수정임계치 산출부(2105)와, 상기 수정임계치 산출부(2102,2105)에서 수정된 임계치를 임계치 테이블(803)에 저장하는 임계치 테이블갱신부(2106)를 포함한다.

이와같이 구성된 본 발명의 장치에 따른 동작을 첨부도면에 의거하여 하기에 상세히 설명한다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

본 발명에 있어서, 일반 철강플랜트에서의 다단 스탠드(stand)로 구성된 압연공정에서는 강판두께변동이나 형상변동 등의 이상발생에 대하여 이들 원인으로 생각할 수 있는 제어계이상, 조업불량, 설비불량, 소재재질불량 등의 각종 불량요인을 신속히 추출하여 실수율향상을 도모할 필요가 있다.

그러나, 종래에는 강판의 불량을 인지한 뒤에 코일 전 길이중에서 이상이 발생한 부위나 이상의 종류를 판정하여 해당부위만을 대상으로 이상요인을 추정 처리하는 것이 아니라 전 영역을 대상으로 각종 압연실적데이타, 설비데이타 등이 기록된 기록지(chart paper)를 이용하여 일일이 수작업으로 발생요인을 분석하였기 때문에 개인의 경험에 의존하는 경향이 짙어 개인별 오차가 심하여 신뢰성이 낮고 진단에 장시간이 소요되었다.

반면, 본 발명에서는 조업중에 수집한 압연실적데이타, 제어데이타, 주요설비데이타 등 제반데이타를 온라인(online)화하여 두께품질, 형상품질, 설비상태에 대해 이상판정과 요인진단을 자동으로 수행하여 그 결과를 운전자에게 제공해 줌으로써 품질불량의 재발을 방지하고 품질과 실수율향상을 도모한 것이다.

다음은 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명하겠다. 도1에 본 발명에서 제안하는 이상 진단장치(101)의 구성을 나타내었다. 이상 진단장치(101)은 데이타수집부(102), 품질판정부(103), 이상내용판정부(104), 1차 진단부(105), 2차 진단부(106), 임계치구축부(107), 임계치조정부(108) 및 가이던스부(109)로 구성된다. 데이타수집부(102)는 예를들면 5개의 스텐드로 구성된 탄뎀냉간압연 기인 플랜트(100)로부터 조업데이타를 수집하여 품질판정부(103)에 송신한다. 품질판정부(103)는 한 코일이 압연될 때마다 이 코일의 품질을 판정하고 코일의 양부를 결정한다. 이상내용판정부(104)는 불량판정을 받은 코일에 대하여 강판속도의 상태에 따라 영역을 분할하고 이상이 발생한 영역을 이상부위로서 추출한다. 1차 진단부(105)는 이상내용판정부(104)에서 추출된 이상부위를 대상으로 장력이나 하중 등의 직접 검출된 값에 대하여 평균치나 분산치 등 통계연산을 실시한다.

또한 이들을 정상코일의 값과 비교하여 큰 차이를 보이는 것을 이상으로서 검출하여 그 결과를 가이던스부(109)에 송신한다. 2차 진단부(106)은 이상내용판정부(104)에서 추출된 이상부위를 대상으로 모재 강판두께변동이나 롤편심 등의 상정된 이상요인을 구체적으로 추정하는 처리를 실행하고 결과를 가이던스부(109)에 송신한다. 임계치구축부(107)는 1차 진단부(105) 및 2차 진단부(106)의 진단처리에서 사용되고 있는 진단 임계치를 구축하기 위해 임계치를 넘는지 넘지 않는지 하는 임계치판정처리에 이용하는 값(특징량)을 축적하고 이들의 평균치 및 분산치를 사용하여 임계치를 산출한다. 임계치조정부(108)는 품질판정부(103)에 의한 판정결과와 2차 진단부(106)에 의한 진단결과와의 정합성이 유지되도록 즉 품질판정부(103)의 판정결과가 "양호"인 경우 2차 진단부(106)의 진단결과는 "이상없음"이 되고 판정결과가 "불량"인 경우 어떤 변동요인이 이상요인으로서 진단될 수있도록 진단 임계치를 조정한다. 가이던스부(109)는 1차 진단부(105)와 2차 진단부(106)의 출력결과를 진단기록(log)으로서 파일(file)화하여 이것을 축적함과 동시에 표시장치(110)에 출력하여 운전자에 진단결과를 알려준다. 다음으로 품질판정부(103), 이상내용판정부(104), 1차 진단부(105), 2차 진단부(106), 임계치구축부(107), 및 임계치조정부(108)의 처리를 상세하게 설명하겠다.

상기 품질판정부(103)에서는 데이타수집부(102)에서 수집한 한 코일분의 조업데이타를 사용하여 도3에 나타낸 처리 흐름도에 따라 처리를 실행한다. 단계(S3-1)에서 미리 준비된 강판의 평가기준에 대하여 이것을 판정하기 위한 값(품질1∼3)을 산출한다. 단계(S3-2)에서는 도2에 나타낸 평가 테이블(200)을 사용하여 각 항목(평가기준)마다 점수를 구한다. 단계(S3-3)에서는 각 항목의 점수를 합계하여 종합평가 테이블(201)을 사용하여 해당코일의 최종평가를 A∼D로 결정한다. A는 가장 양호하고 B, C순으로 등급이 떨어지고 D가 불량코일이 된다.

상기 이상내용판정부(104)의 처리 흐름도를 도4에 나타내었다. 이상내용판정부(104)는 기본적으로 강판속도에 착안하여 이 상태에 따라 코일 전장을 부분영역으로 분할한다. 즉 저속부, 가속부, 고속부, 감속부 및 FGC(flying gauge changing:용접부근방)부로 데이타를 분할하여 관리한다.

각각의 영역이 복수개 존재하는 경우는 발생개수만큼 다른 분할영역으로써 관리한다. 분할된 각 영역에 대하여 강판두께, 형상의 변동을 검출하여 변동(이상)이 있었던 영역을 이상부위로 판정한다. 또 이에 의해 이상부위가 선단, 후단, 중간부 또는 국부적, 전영역의 어떤 곳에 발생했는지의 이상상태의 판정도 수행한다. 구체적인 처리의 흐름을 도4에 의거하여 설명하겠다.

단계(S4-1)에서는 대상인 코일의 용접점에서 전후 일정길이, 또는 피드백(feedback)제어(AGC:automatic gauge control)가 개시되기까지를 FGC부로서 추출한다. 단계(S4-2)에서는 최종스탠드의 출측판속도(v)의 이동미분치(vmd)를 산출한다. 이동미분치(vmd)를 대상으로 상태판정용임계치(thacc, thdcc, thcnst: 각각을 순서적으로 가속상태, 감속상태, 일정속도상태를 검출하는 임계치임)를 사용하여 일정속도영역, 가속영역, 속도영역을 추출한다. 단계(S4-4)에서는 고저판정임계치(thLH)를 사용하여 일정속도영역을 고속부와 저속부로 분류한다. 단계(S4-5)에서는 추출된 각 영역마다 최종스탠드 출측강판두께변동 및 형상변동 유무를 검출하고 변동이 있는 영역을 변동영역으로 지정한다. 도5에 1차 진단부(105)의 구성을 나타내었다. 1차 진단부(105)는 특징량산출부(500), 특징량 테이블(501), 1차 진단실행부(502) 및 임계치 테이블(503)로 구성된다. 1차 진단부(105)는 도6의 특징량 테이블(501)에 나타낸 것과 같은 장력, 하중 등 운전자가 항상 보고 있는 값의 통계치(평균치, 분산치, 이동분산최대치등)를 정상코일의 값과 비교하여 이들이 정상인지 이상인지를 판정한다. 여기에서는 이들 통계량을 특징량이라 표현하겠다. 임계치 테이블(503)에는 정상코일을 복수 축적하여 계산된 각 특징량의 평균치(μ) 및 표준편차치(σ), 그리고 임계치를 구하는 계수(α)가 격납되어 있다. 도7은 1차 진단부(105)의 처리 흐름을 나타내었다. 단계(S7-1)의 이상내용판정부(104)에서 추출된 변동영역에 대응하는 특징량을 특징량 테이블(501)로부터 추출한다. 단계(S7-2)에서는 추출된 특징량을 구하는 계산을 실행한다. 예를들면 FGC부가 변동영역으로서 선정되면 특징량 테이블(501)에서 FGC가 존재하는 특징량을 선정하고 장력 하중 등의 실적치를 이용하여 평균, 분산, 이동분산최대치 등을 계산한다.

단계(S7-3)에서는 임계치 테이블(503)로부터 단계(S7-2)에서 계산된 특징량에 대응한 μ,σ,α를 추출하여 하기 수학식1에 의해 임계치(Vth)를 계산한다.

단계(S7-3)에서는 단계(S7-2)에서 계산된 특징량(Vth)을 단계(S7-3)에서 구한 임계치를 이용하여 정상인지 이상인지를 판정한다. 즉 어떤 특징량이 임계치(Vth)를 넘은 경우, 상기 특징량은 이상으로 처리되고 넘지않은 경우는 정상으로 처리된다. 여기에서는 어떤 값의 크기를 임계치를 이용하여 판정하고 임계치를 초과했는지 초과하지 않았는지로 정상인지 이상인지를 결론내는 처리를 임계치 연산이라 표현하겠다.

도8에 2차 진단부(106)의 구성을 나타내었다. 2차 진단부(106)은 영역-변동요인 테이블(800), 요인진단부(801), 요인진단선택부(802), 임계치 테이블(803) 및 상세정보산출부(804)로 구성되어 있다.

상기 2차 진단부(106)에서는 상정된 변동요인마다 그 요인가능성을 추정하는 요인진단로직(805)을 구비하고 있고 이것을 선택적으로 실행하여 변동요인의 규명을 실시한다. 영역-변동요인 테이블(800)은 영역과 각각의 영역에서 발생한 요인진단의 대응관계가 기록되어 있다. 요인진단군(801)은 상정된 변동요인의 수만큼 준비된 요인진단로직(805)로 구성되어 있다. 임계치 테이블(803)은 각 요인진단로직(805)가 진단을 실행하기 위해 사용하는 임계치가 격납되어 있고 요인진단로직(805)는 임계치 테이블(803)을 참조하여 진단을 실시한다. 2차 진단부(106)의 처리 흐름도를 도9에 나타내었다.

단계(S9-1)에서는 요인진단선택부(902)에서 이상내용판정부(104)에서 특정된 영역에 대응한 요인진단로직을 영역-변동요인 테이블(800)을 참조하여 추출한다. 단계(S9-2)에서는 단계(S9-1)에서 선택된 요인진단로직이 요인진단군(801)에 의해 선택되어 기동된다. 단계(S9-3)에서는 기동된 요인진단로직(805)이 임계치 테이블(803)을 참조하여 요인진단을 실행한다. 단계(S9-4)에서 요인진단로직(805)에서 진단된 결과가 이상인경우 상세정보산출부(804)가 이상부위, 이상 액츄에이터(actuator)등의 상세정보를 부가하여 가이던스부(109)에 송신한다.

이상과 같이 1차 진단부(105)에서 운전자가 통상 습관적으로 보고 있는 장력, 하중 등의 조업데이타의 이상을 통지하고 이에 부가하여 2차 진단부(106)이 상정할 수 있는 변동 요인명을 구체적으로 통지함으로써 1차 진단결과를 이용하여 2차 진단결과의 검증을 가능하게 하는 등 다면적인 진단을 가능케 하여 운전자에게 진단의 정확도를 높일 수 있는 정보를 제공할 수가 있다.

계속해서 요인진단로직(805)의 구체적인 예를 설명하겠다. 본 실시예에서는 모재 강판두께의 변동이 요인인 경우의 모재강판 두께변동진단로직, 모재경도편차가 요인인 경우의 경도편차이상진단로직 롤과의 판의 미끄러짐(slip)이 요인인 경우의 슬립진단로직, 롤의 편심이 요인인 경우의 롤편심진단로직, 강판두께계 또는 강판속도계의 어느쪽인가가 원인인 경우의 검출기불량진단로직의 계5건을 설명하겠다. 도10은 모재강판 두께변동진단로직의 처리모식도를 나타내고 있고 도11에 처리 흐름도를 나타내었다. 처리 흐름도에 따라 본 로직의 설명을 하겠다. 단계(S11-1)에서 최종스탠드 출측 강판두께(h)의 이동분산치(Vh)를 하기 수학식2 및 수학식3을 이용하여 산출한다.

또한 이동분산치(Vh)의 최대치(Vhmax)를 산출한다. 단계(S11-2)에서는 상기 최대치(Vhmax)에 대응한 부위의 모재강판두께의 이동분산치를 산출하고 그 최대치를 단계(S11-1)과 같은 요령으로 산출한다. 단계(S11-3)에서는 최종스탠드 출측강판 두께의 주파수변환을 실시하여 파워 스팩트럼(power spectrum)이 판정기준치(gth1)를 넘는 주파수를 n점 추출한다. 단계(S11-4)에서는 단계(S11-3)에서 추출된 주파수의 폭(w)근방에 존재하는 모재 강판두께의 스팩트럼의 최대치를 구해 이것을 Pmax라 한다. 단계(S11-5)에서 최대치(Vhmax) 및 스팩트럼의 최대치(Pmax)의 크기를 임계치 테이블(803)에 격납되어 있는 임계치를 사용하여 임계치를 연산하고 각각의 결과를 논리합(OR) 연산함으로써 정상인지 이상인지를 결정한다. 즉 어느 한쪽이 이상인 경우 이상으로 판정한다. 이상의 처리에 의해 모재변동이 원인인 경우의 거동을 시간영역과 주파수영역의 양면에서 관측함으로써 고정확도의 모재변동요인의 추정이 가능하다.

도12,13에 경도편차이상진단로직의 모식도와 처리 흐름도를 나타내었다. 본 로직은 경도편차를 구하기 위해 계산하중과 실측하중의 비(이하 Zp라 한다)를 구해 경도편차가 존재하지 않는 경우는 Zp가 일정하다는 것으로부터 이것이 변동한 부위가 경도편차가 발생한 부위라고 하는 방법이다. 단계(S13-1)에서 최종스탠드 출측 강판두께의 이동분산치를 상기 수학식2를 사용하여 산출하고 이의 최대치(Vhmax)를 구한다. 단계(S13-2)에서는 최대치(Vhmax)에 대응한 부위의 Zp의 이동분산치를 구하고 이의최대치(Vzpmax)를 구한다. 단계(S13-3)에서는 최대치(Vzpmax)의 임계치 연산을 실시하고 정상인지 이상인지의 결론을 도출한다. 본 로직에 의하면 경도의 거동을 확실하게 관측할 수 있는 Zp를 이용함으로써 고정도의 경도편차불량의 추정이 가능하다.

도14,15에 슬립진단로직의 모식도와 처리 흐름도를 나타내었다. 본 로직에서는 실측된 선진율(fa)을 이용하여 통상 1 근방의 값이어야 할 선진율(fa)이 급격히 마이너스(-)방향으로 변화하는 현상을 추출함으로써 슬립진단을 실시한다. 단계(S15-1)에서 모재강판두께 진단로직과 같이 최종스탠드 출측 강판두께의 이동분산치를 산출하고 이의 최대치(Vhmax)를 구한다. 단계(S15-2)에서는 최대치(Vhmax)에 대응한 부위 의 폭(w)의 범위에서 fa＜0 로 되는 선진율(fa)이 존재하는지 어떤지를 확인한다. 존재하는 경우 단계(S15-3)로 처리를 이동하고 존재하지않는 경우는 처리를 종료한다. 단계(S15-3)에서는 선진율(fa)의 이동평균(famv)을 학디 수학식4에서 구해 최대치(Vhmax)에 대응한 부위의 폭(w)의 범위에서 이동평균(famv)의 최대치와 최소치의 절대차(P/P)를 산출한다.

단계(S15-4)에서는 단계(S15-3)에서 산출한 이동평균(famv)의 최대치와 최소치의 절대차(P/P)를 사용하여 임계치연산을 실행하고 결론을 도출한다. 본 로직에 의하면 슬립현상에 1대1로 대응하는 선진율(fa)을 이용하고 또한 변동하는 선진율(fa)을 이동평균에 의해 스무즈(smooth)화 함으로써 이의 정성적인 거동을 정확하게 검출할 수 있기 때문에 고정확도의 슬립이상의 추정이 가능하다.

도16,17에 롤편심진단로직의 모식도와 처리 흐름도를 나타내었다. 단계(S17-1)에서 최종스탠드 출측 강판두께를 주파수 변환한다. 단계(S17-2)에서는 각 롤에 대하여 회전주파수근방 폭(w)에서 최대의 파워 스펙트럼(power spectrum Pmax(i) i:Stand No.)을 추출한다. 단계(S17-3)에서 최대치(Pmax)를 임계치 연산을 하고 임계치를 넘는 롤을 편심롤로 판정한다. 이때의 임계치는 임계치구축부(107)에 의해 설정되며, 상체한 처리과정에 대해서는 뒤에 설명하겠지만 정상시의 최대치(Pmax)를 특징량으로서 산출한다.

임계치구축부(107)에 의해 적절히 설정된 임계치를 사용함으로써 고정확도의 편심롤의 검출이 가능하다.

도18에 검출기불량진단로직의 처리 흐름도를 나타내었다. 본 진단로직은 강판두께계 또는 강판속도계의 불량을 검출하기 위해 일정속도상태에서 매스프로(mass flow)치(=강판두께 강판속도 강판폭)가 각 스탠드에서 일정하다고 하는 성질에 착안하여 강판속도의 고속부에서 각 스탠드의 매스프로치를 관측하여 매스프로치가 다른 스탠드와 비교하여 큰 차이를 보이는 스탠드의 검출기(강판두께계 또는 강판속도계)가 이상이다는 결론을 내는 것이다. 처리 흐름도에 따라상세하게 설명하겠다. 단계(S18-1)에서 모재 강판두께변동진단로직과 같이 최종 스탠드 출측 강판두께의 이동분산치를 산출하고 이의 최대치(Vhmax)를 구한다. 단계(S18-2)에서는 최대치(Vhmax)에 대응한 시각 근방 폭(w)의 강판속도 출측 강판두께를 사용하여 각 스탠드의 매스프로치의 평균치(Xi)(i: stand 번호)를 산출한다. 여기에서 강판폭은 일정치를 사용한다. 단계(S18-3)에서는 스탠드(i) 이외의 스탠드에 대하여매스프로치의 평균치(E)와 표준편차(σ)를 하기 수학식5 및 수학식6을 사용하여 산출한다.

단계(S18-4)에서는 스탠드(i)의 매스프로치가 하기 수학식7을 만족하는지 어떤지를 판정한다. 단계(S18-5)에서 단계(S18-4)의 결과가 만족하는(Yes인) 경우 스탠드(i)의 매스프로치가 정상 즉, 검출기가 정상이라는 판정을 내리고 만족하지 않는(No인) 경우는 스탠드(i)의 검출기가 이상이라는 판정을 내린다.

단계(S18-6)에서는 모든 스탠드가 종료했는지 어떤지를 판정하고 종료한 경우는 처리종료, 종료하지 않은 경우는 처리를 단계(S18-3)로 옮겨 다른 스탠드에서 같은 처리를 실행한다. 본 로직에 의하면 매스프로치의 변화에 착안함으로써 이상 검출기를 갖는 스탠드를 검출할 수 있고 또 스탠드(i)의 매스프로치가 다른 스탠드와의 차이 정도를 상기 수학식5 및 수학식6을 사용함으로써 정확도가 높은 검출기불량을 추정할 수 있다.

도19에 임계치구축부(107)의 구성을 나타내었다. 임계치구축부(107)은 코일 A 판정검출부(1900), 특징량산출부(1901), 임계치구축용 데이타갱신부(1902), 임계치구축용 데이타테이블(1903) 및 임계치 테이블갱신부(1904)로 구성된다. 임계치구축용 데이타테이블(1903)은 1차 진단부(105) 및 2차 진단부(106)에서 임계치 연산에 사용할 값을 특징량이라 한다면 이의 평균치, 표준편차 및 이들 값의 계산에 사용된 코일 수가 각 임계치마다 격납된다. 도20에 임계치구축부(107)의 처리 흐름도를 나타내었다. 단계(S20-1)에서는 코일 A 판정검출부(1900)가 품질판정부(103)의 판정결과를 확인한다.

단계(S20-2)에서 판정결과가 A 판정인지 어떤지를 조사하여 A판정인 경우는 처리를 단계(S20-3)로 옮겨가고 그렇지 않은 경우는 처리를 종료한다. 단계(S20-4)에서 특징량산출부(1901)가 1차 진단부(105) 및 2차 진단부(106)에서의 임계치 연산에 사용할 특징량을 산출한다. 단계(S20-5)에서는 임계치구축용 데이타갱신부(1903)이 단계(S20-2)에서 산출한 특징량을 사용하여 임계치구축용 데이타테이블(1903)에 격납된 각 특징량(Ave(N)), 표준편차(Stddev(N))(N:계산에 사용된 코일수)를 하기 수학식7 및 수학식8로 갱신한다. 여기에서 Data(N)은 단계(S20-2)에서 산출한 특징량이다.

단계(S20-2)에서는 운전원의 지시가 있든지 또는 N가 최대치(Nmax)이상인 경우 임계치변경부(1904)가 임계치구축용 데이타테이블(1903)의 값을 사용하여 임계치(Vth)를 하기 수학식9에 의해 산출하고 이 값으로 저장함으로써 임계치 테이블(503,803)을 갱신한다.

β는 3 전후의 적당한 값을 선택한다. 임계치구축부(107)에 의하면 상기 수학식7 및 수학식8에 의해 평균치, 표준편차를 순서적으로 갱신하고 있기 때문에 특징량의 값을 N개만 축적할 필요는 없고 기억영역을 효율적으로 이용한 임계치의 구축이 가능하다.

도21에 임계치조정부(108)의 구성을 나타내었다. 임계치조정부(108)은 코일판정검출부(2100), 진단실행부(2101), 수정임계치 산출부(2102), 무반응검출부 (2103), 수정대상 진단요인추출부(2104), 수정임계치 산출부(2105)와 임계치데이타테이블갱신부(2106)로 구성되어 있다. 도22에 임계치수정부(108)의 처리 흐름도를 나타내었고 처리상세를 흐름도에 따라 설명하겠다. 단계(S22-1)에서는 코일 판정검출부(2100)에서의 품질판정부(103)의 판정결과를 확인한다. 단계(S22-2)에서의 판정결과가 A 판정인가 D 판정인가를 조사하여 A 판정인 경우는 처리를 단계(S22-3)로 옮긴다. D 판정인 경우는 처리를 단계(S22-5)로 옮기고 어느쪽도 아닌 경우는 처리를 종료한다. 단계(S22-3)에서는 진단실행부(2101)가 진단을 실행하고 이상판정을 수행한 요인진단로직(805)을 추출한다. 단계(S22-4)에서의 수정임계치조정부(2102)가 단계(S22-3)에서 추출된 요인진단로직(805)의 임계치를 반응하기 어려운 방향(이상판정을 내리기 어려운 방향)으로 수정한다. 한편 D 판정인 경우의 처리 단계(S21-5)에서는 2차 진단부(106)의 진단결과가 정상이었는지 어떤지를 검증한다. 정상인 경우 처리는 단계(S22-6)로 옮겨가고 정상이 아닌 경우는 처리를 종료한다. 단계(S22-6)에서는 수정대상 진단요인추출부(2104)가 하기 수학식10을 만족하는 요인진단로직(805)을 추출한다.

여기에서 γ는 판정계수, 특징량은 임계치연산에 사용한 값이며 Stddev는 임계치 구축시에 사용 한 표준편차이다. 단계(S22-7)에서의 수정임계치 산출부(2105)가 단계(S22-6)에서 추출된 요인진단로직(805)의 임계치를 반응하기 쉬운 방향(이상판정을 내기 쉬운 방향)으로 수정한다. 단계(S22-8)에서의 임계치 테이블갱신부(2106)이 수정된 임계치를 임계치 테이블(803)에 저장하고 이것을 갱신한다. 이상의 흐름에서는 2차 진단부(106)의 임계치를 대상으로 하는 수정수순을 나타내었지만 요인진단로직(805)대신에 특징량 테이블(501)에 기재된 특징량을 취급함으로써 1차 진단부(105)의 임계치조정도 함께 수행한다.

상술한 바와같은 본 발명에 따르면, 앞에서 설명한 구성과 처리에 의해 강판속도의 상태에 따라 분류된 영역마다 이상부위를 판정할 수 있고 해당부위를 대상으로 요인진단을 선택적으로 실행할 수 있기 때문에 고속이면서도 고정확도를 지닌 진단이 가능하다. 또 진단 임계치를 강판의 양부판정결과와 진단결과가 정합성을 유지하도록 적의 조정하기 때문에 대상의 특성이 변화한 경우에도 적절한 임계치가 유지되어 항상 고정확도의 진단을 실행할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 일실시예에 대한 설명에 불과하며, 본 발명은 그 구성의 범위내에서 다양한 변경 및 개조가 가능하다.

Claims

압연기 이상진단장치에 있어서,

압연중의 조업데이타를 수집하는 데이타수집부(102);

상기 데이타수집부(102)에 의해 수집된 데이타를 사용하여 강판의 품질 양부판정을 수행하는 품질판정부(103);

상기 품질판정부(103)에 의해 강판이 불량으로 판정된 경우에 코일 전 길이에서 이상이 발생한 부위와 이상의 종류을 판별하는 이상내용판정부(104);

상기 이상내용판정부(104)에서 판정한 부위를 대상으로 그 부위에 관련된 데이타를 사용하여 진단을 수행하여 품질이상요인을 추정하는 진단부;를 구비한 것을 특징으로 하는 압연기 이상진단장치.
제1항에 있어서, 상기 이상내용판정부(104)는

강판속도의 상태에 따라 영역을 분할하고 이 분할된 영역마다 이상유무를 검출하여 이 영역단위로 이상부위를 판정하는 것을 특징으로 하는 압연기 이상진단장치.
제1항에 있어서, 상기 진단부는

조업시에 관측된 값 또는 통계처리후의 값을 정상압연시에 축적된 그 값과 비교하고 비교결과를 토대로 이상신호를 판정하는 1차 진단부(105);

상정된 이상요인의 가능성을 추정하는 2차 진단부(106);를 포함함을 특징으로 하는 압연기 이상진단장치.
제3항에 있어서, 상기 진단부는

이상내용판정부(104)가 판정한 이상부위와 이상의 종류별로 관련된 진단처리를 가지고 있고 상기 이상내용판정부(104)가 판정한 이상내용에 대응하여 그 진단처리를 선택적으로 실행하는 것을 특징으로 하는 압연기 이상진단장치.
제3항에 있어서, 상기 이상진단장치는

상기 특징량이 어느 시점부터 현재까지의 평균치와 표준 편차를 갖고 있고 한 코일분의 데이타가 수집된 시각부터 품질판정부(103)에 의해 강판의 판정결과가 양호인 경우 새로운 특징량을 사용하여 상기 평균치와 표준편차를 순서적으로 갱신하고 상기 평균치와 표준편차로부터 상기 진단 임계치를 결정하는 임계치구축부(107)를 더 포함하고,

상기 진단부는 조업데이타를 사용하여 산출된 특징량과 진단 임계치와의 비교에 의해 이상유무를 판정하는 것을 특징으로 하는 하는 압연기 이상진단장치.
제3항에 있어서, 상기 압연기 이상진단장치는

상기 품질판정부(103)의 판정결과가 양호이고 진단부의 진단결과가 이상을 출력한 경우 이상을 도출한 상기 진단부가 갖고 있는 진단 임계치의 값을 이상판정을 내리기어려운 방향으로 수정하고 상기 품질판정부(103)의 판정결과가 불량이고 진단부의 진단결과가 정상을 출력한 경우 상기 진단 임계치와 상기 진단 임계치와의 대소관계로 정상 이상을 판정하는 값의 절대차가 일정치 이하인 진단 임계치의 값을 이상판정을 내리기쉬운 방향으로 수정하는 임계치조정부(108)를 더 포함함을 특징으로 하는 압연기 이상진단장치.
압연기 이상진단장치에 있어서,

압연중인 조업데이타를 수집하는 데이타수집부(102);

상기 데이타수집부(102)에 의해 수집된 데이타를 사용하여 강판 품질의 양부판정을 실행하는 품질판정부(103);

상기 품질판정부(103)에 의해 강판이 불량이라 판정된 경우에, 최종스탠드 출측 판두께의 변동부위에 대응한 모재 강판두께의 변동을 관측하고 이것이 정상시의 변동정도와 다른 경우 또는 최종스탠드 출측 강판두께와 상기 모재 강판두께의 주파수성분을 비교하고 동일한 거동을 관측한 경우에 상기 모재 강판두께의 변동이 품질이상의 요인으로 추정하는 진단부;를 구비한 것을 특징으로 하는 압연기 이상진단장치.
압연기 이상진단장치에 있어서,

압연중인 조업데이타를 수집하는 데이타수집부(102);

상기 데이타수집부(102)에 의해 수집된 데이타를 사용하여 강판의 품질 양부를 판정하는 품질판정부(103);

상기 품질판정부(103)에 의해 강판이 불량이라고 판정된 경우에, 계산하중과 실적하중의 비인 zp치의 변동을 관측하고 이것이 정상시의변동정도와 다른 경우 모재의 경도편차가 상기 품질이상의 요인이라고 추정하는 진단부;를 구비한 것을 특징으로 하는 압연기 이상진단장치.
압연기 이상진단장치에 있어서,

압연중인 조업데이타를 수집하는 데이타수집부(102);

상기 데이타수집부(102)에 의해 수집된 데이타를 사용하여 강판 품질의 양부판정을 실행하는 품질판정부(103);

상기 품질판정부(103)에 의해 강판이 불량이라 판정된 경우에, 최종스탠드 출측 판두께의 주파수성분을 구하여 롤이 갖는 회전주파수 근방의 그 주파수성분의 크기가 다른 경우 상기 회전주파수를 갖는 롤이 그 품질이상의 요인이라고 추정하는 진단부;를 구비함을 특징으로 하는 압연기 이상진단장치.
압연기 이상진단장치에 있어서,

압연중인 조업데이타를 수집하는 데이타수집부(102);

상기 데이타수집부(102)에 의해 수집된 데이타를 사용하여 강판 품질의 양부판정을 실행하는 품질판정부(103);

상기 품질판정부(103)에 의해 강판이 불량이라 판정된 경우에, 강판두께계로 검출한 강판두께와 강판속도계로 검출한 강판속도 및 판폭을 곱한 값으로 주어진 매스프로치를 각 스탠드마다 계산하여 다른 스탠드의 매스프로치와 상대적으로 다른 값을 나타낸 매스프로치가 검출된 경우 이 검출된 매스프로치를 갖는 스탠드의 강판두께계 또는 강판속도계가 불량이라고 추정하는 진단부;를 구비함을 특징으로 하는 압연기 이상진단장치.