KR20110065168A - 전로취련동작 제어방법 - Google Patents

전로취련동작 제어방법 Download PDF

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Abstract

전로취련동작 제어방법이 제공된다.
상기 전로취련동작 제어방법은, 정보데이터 동기화부에서 다수의 계측정보데이터, 영상정보데이터 및 조업정보데이터를 동기화하는 정보데이터 동기화단계; 수식모델 운용부에서 상기 동기화된 계측정보데이터, 영상정보데이터 및 조업정보데이터를 획득하여 설정된 수식모델로부터 전로의 취련동작을 제어하기 위한 제어인자값을 도출하는 수식모델 운용단계; 및 전로동작 제어부에서 상기 제어인자값에 관한 데이터를 획득하여, 전로의 취련동작을 실시간으로 제어하는 전로취련동작 제어단계;를 포함하여 구성된다.
Figure P1020090122041
전로, 취련동작, 수식모델, 동기화, 제어인자값

Description

전로취련동작 제어방법{Method for controlling blowing movement of converter}
본 발명은 전로취련동작 제어방법에 관한 것으로, 제강공정의 하나인 전로취련공정에서 전로의 취련상태를 실시간으로 진단하여 제어하는 방법에 관한 것이다.
종래의 전로취련과정은 취련사에게 전적으로 의존하였는데, 현재 전로의 내부에서 발생하고 있는 상태에 대한 진단을 위해 단순히 불빛과 취련사의 경험에 의존하여 시간에 따라 전로의 랜스 동작을 조절하여 취련공정을 진행하였으며, 여러 계측기들 및 영상기들을 통합하여 전로의 상태를 동적으로 진단하고 제어하는 소프트웨어 시스템 구조에 관한 내용은 알려져 있지 않다.
또한, 기존에 이러한 시스템이 존재했을지라도 단순히 한 종류의 센서를 이용하여 계측기를 구성하고 전로의 취련상태를 파악하였기 때문에, 정확한 상태진단을 위해서는 정합성이 부족하였으며, 취련사에게 전로의 취련공정을 의존하는 결과를 초래하였다. 그렇기 때문에, 전로의 취련상태를 통합적으로 진단할 수 있는 여러 종류의 계측기들 및 영상기들을 탑재한 전로취련 계측제어시스템이 필요하게 되었으며, 이를 위한 소프트웨어 시스템도 필수적으로 필요하게 되었다.
한편, 기존의 전로 취련 소프트웨어 특허(일본특허 출원번호 제2002-216540호)에서는 실시간이 아닌 과거의 실적치와 비교를 통한 전로취련을 수행하는 시스템이 소개된 바가 있다. 그러나, 이는 여러 계측기들 및 실시간 조업정보를 이용하여 전로의 취련상태를 정보데이터들의 동기화를 통하여 즉각 제어하는 것이 아닌 과거의 데이터베이스 실적치와 비교를 통한 제어이기 때문에, 전로취련을 위한 실시간 제어가 가능하지 않은 문제점이 있다.
본 발명의 일 측면은 전로의 취련상태를 동적으로 진단하고 전로의 동작을 능동적으로 제어할 수 있게 하는 전로취련동작 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면은, 정보데이터 동기화부에서 다수의 계측정보데이터, 영상정보데이터 및 조업정보데이터를 동기화하는 정보데이터 동기화단계; 수식모델 운용부에서 상기 동기화된 계측정보데이터, 영상정보데이터 및 조업정보데이터를 획득하여 설정된 수식모델로부터 전로의 취련동작을 제어하기 위한 제어인자값을 도출하는 수식모델 운용단계; 및 전로동작 제어부에서 상기 제어인자값에 관한 데이터를 획득하여, 전로의 취련동작을 실시간으로 제어하는 전로취련동작 제어단계;를 포함하여 구성된 전로취련동작 제어방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 정보데이터 동기화단계는, 다수의 계측기와 영상기에서 각각 계측정보데이터, 영상정보데이터를 전송할 때, 어느 하나의 계측기 또는 영상기에서 상기 계측정보데이터 또는 영상정보데이터를 전송하는 시각을 동기화의 기준값으로 하여 다수의 계측정보데이터 및 영상정보데이터를 동기화하는 것을 특징으로 하는 전로취련동작 제어방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 전로취련동작 제어단계는, SCC (Supervisory Control Computer), PLC(Programmable Logic Controller) 또는 DCS (Distributed Control System) 중의 어느 하나로 상기 제어인자값을 전송하여 전로의 취련동작을 실시간으로 제어하고, 제어결과에 관한 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 전로취련동작 제어방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 제어인자값은 전로의 랜스높이, 전로에 공급되는 산소의 유량, 전로에 투입되는 부원료의 양, 아르곤 가스를 전로에 불어넣는 양, 및 질소 가스를 전로에 불어넣는 양 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전로취련동작 제어방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 계측정보데이터는 전로에서 계측된 음향, 진동, 초음파 중의 어느 하나의 데이터인 것을 특징으로 하는 전로취련동작 제어방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 조업정보데이터는 전로에 투입된 강종, 조업중인 전로번호, 전로에 투입된 용선량, 전로에 투입된 용선의 온도, 또는 전로에 투입된 스크랩 장입량 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전로취련동작 제어방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 여러 계측기들 및 영상기들을 통합하여 전로의 취련상태를 동적으로 진단하고 제어하도록 함으로써, 전로의 취련상태를 정확하게 진단하기 위한 정합성이 부족하지 않고 취련사에게 전로의 취련공정을 의존하지 않아도 된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 실시간 계측정보데이터 및 조업정보데이터를 이용하여 전로의 취련상태를 동기화를 통하여 즉각 제어함으로써, 전로취련을 위한 실시간 제어가 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명에 따른 전로취련동작 제어시스템의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 전로취련동작 제어시스템은, 계측정보 및 영상정보 데이터 수신부(10), 조업정보데이터 수신부(20), 정보데이터 동기화부(30), 수식모델 운용부(40), 전로동작 제어부(50), 정보데이터 저장부(60), 화면표시부(70)를 포함한다.
계측정보 및 영상정보 데이터 수신부(10)는 계측기(80, 90, 100, 110)의 계측정보데이터(140, 150, 160, 170) 및 영상기(120, 130)의 영상정보데이터(180, 190)를 수신한다. 계측정보데이터(140, 150, 160, 170)는 전로에서 계측된 음향, 진동, 초음파를 예로 들 수 있다.
조업정보데이터 수신부(20)는 SCC(Supervisory Control Computer, 320), PLC (Programmable Logic Controller, 330) 또는 DCS(Distributed Control System, 330)로부터 조업정보데이터를 수신한다. 조업정보데이터는 전로에 투입된 강종, 조 업중인 전로번호, 전로에 투입된 용선량, 전로에 투입된 용선의 온도, 전로에 투입된 스크랩 장입량을 예로 들 수 있다.
정보데이터 동기화부(30)는 계측정보 및 영상정보 데이터 수신부(10)에서 수신한 계측정보데이터와 영상정보데이터, 및 조업정보데이터 수신부(20)에서 수신한 조업정보데이터를 동기화의 기준이 되는 값들로 서로 동기화하여 전로취련상태를 쉽게 진단할 수 있도록 한다.
수식모델 운용부(40)는 정보데이터 동기화부(30)에서 동기화된 계측정보데이터, 영상정보데이터 및 조업정보데이터를 이용하여 동적으로 전로동작을 제어하기 위해 전로공정의 제어인자값을 도출한다. 제어인자값은 전로의 랜스높이, 전로에 공급되는 산소의 유량, 전로에 투입되는 부원료의 양, 아르곤 가스를 전로에 불어넣는 양, 질소 가스를 전로에 불어넣는 양을 예로 들 수 있다.
전로동작 제어부(50)는 수식모델 운용부(40)에서 산출된 제어인자값을 전달받아, 전로의 취련상태를 실시간으로 제어하기 위하여 PLC 또는 DCS(330)에 제어인자값을 전달하고 제어결과에 관한 정보를 수신한다.
정보데이터 저장부(60)는 전로취련 중 계측정보데이터, 영상정보데이터, 조업정보데이터 및 제어인자값을 저장한다.
화면표시부(70)는 전로취련상태를 계측정보데이터, 영상정보데이터,조업정보데이터 및 제어인자값과 함께 실시간으로 표시하고, 전로의 동작상태를 파악할 수 있게 한다.
상기한 전로취련동작 제어시스템의 동작을 상세히 살펴보기로 한다.
계측정보 및 영상정보 데이터 수신부(10)는 여러 종류의 계측기(음향센서, 진동센서, 온도센서, 압력센서 등)와 영상기(영상 카메라)로부터 각각 계측정보데이터와 영상정보데이터를 수신하며[140~190], 수신된 정보데이터들을 정보데이터 동기화부(30)로 전달한다[200]. 그리고, 계측정보 및 영상정보 데이터 수신부(10)는 여러 종류의 계측기 및 영상기의 동작모드를 제어하기 위한 명령어들을 송신한다[140~190]. 전로취련과정에서 이러한 장치들은 열과 분진 등이 있는 극히 열악한 환경에 노출되어 있기 때문에, 이를 위한 보호장비들을 제어하기 위한 명령어들을 송신하는 역할도 한다.
조업정보데이터 수신부(20)는 실제의 전로취련공정을 위한 조업정보데이터를 SCC(320), PLC 또는 DCS(330)로부터 수신하며[210, 220], 수신한 정보데이터들을 정보데이터 동기화부(30)에 전달한다[230].
정보데이터 동기화부(30)는 계측정보 및 영상정보 데이터 수신부(10)로부터 수신한 계측정보데이터 및 영상정보데이터와, 조업정보데이터 수신부(20)로부터 수신한 조업정보데이터를 동기화의 기준이 되는 값으로 동기화시킨다. 이와 같이, 정보데이터들의 동기화를 통하여 전로취련과정의 실시간 제어를 가능하게 함으로써 정확한 취련공정제어가 가능하게 되며, 동기화된 정보데이터를 수식모델 운용부 (40)로 전달하여[240] 전로의 취련상태를 제어하기 위한 제어인자값들을 도출하도록 한다.
수식모델 운용부(40)는 정보데이터 동기화부(30)에서 전달받은 동기화된 계 측정보데이터, 영상정보데이터 및 조업정보데이터를 이용하여 실제의 전로취련동작을 제어하기 위한 제어인자값을 운용 중인 수식모델들을 사용하여 도출하고, 도출된 제어인자값을 전로동작 제어부(50)에 전달하여[250], 전로의 취련동작을 제어하도록 한다. 또한, 수식모델 운용부(40)는 제어인자값을 수신된 계측정보데이터, 영상정보데이터 및 조업정보데이터와 함께 정보데이터 저장부(60)에 전달하여[270] 파일 또는 데이터베이스를 통하여 정보데이터가 효과적으로 저장되어 관리되도록 한다. 또한, 수식모델 운용부(40)는 해당 정보데이터 및 제어인자값을 화면표시부(70)로 전달하여[260] 사용자가 전체의 전로취련상태를 모니터링하여 전로의 동작상태를 판별할 수 있도록 한다. 상기 수식모델은 전로취련공정에서 얻어진 다량의 계측정보데이터, 영상정보데이터, 조업정보데이터, 제어인자값으로부터 이들의 관계를 수식화한 것으로, 실제 수식으로 나타내지는 않았으나 입력변수(계측정보데이터, 영상정보데이터, 조업정보데이터)와 출력변수(제어인자값)의 관계를 통하여 쉽게 이해할 수 있다.
전로동작 제어부(50)는 PLC 또는 DCS(330)에 제어인자값들을 전달하여[280], 전로의 취련동작을 제어하도록 하며, 제어결과에 대한 정보를 수신한다[280]. 전로동작 제어부(50)에서 수신된 제어결과에 관한 정보는 화면표시부(70)와 정보데이터 저장부(60)에 전달된다[290, 300].
정보데이터 저장부(60)는 수식모델 운용부(40)로부터 전달받은 계측정보데이터, 영상정보데이터, 조업정보데이터 및 제어인자값을 파일 또는 데이터베이스에 저장하여 관리되도록 하며, 화면표시부(70)를 통하여 전로취련정보의 데이터 검색 시 검색을 수행하는 등 전반적인 파일 또는 데이터베이스와 관련된 기능을 제공한다[310].
화면표시부(70)는 실시간 전로취련상태와 관련된 데이터들과 전로취련동작의 제어와 관련된 제어인자값에 의한 전로의 동작상태를 사용자에게 편리하게 보여주며, 특정한 전로취련상태의 정보데이터를 관리 및 검색할 수 있게 하는 기능을 제공하여[310], 해당 전로의 취련정보데이터를 분석할 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 전로취련동작 제어방법의 흐름도이다.
먼저, 계측정보 및 영상정보 데이터 수신부는 계측기들 및 영상기들로부터 계측정보데이터들 및 영상정보 데이터들을 수신하고(S10), 조업정보데이터 수신부는 PLC 또는 DCS로부터 해당 취련의 조업정보데이터들을 수신한다(S20).
그 이후에, 계측정보 및 영상정보 데이터 수신부가 수신한 정보 데이터들을 정보데이터 동기화부에 병렬적으로 전달하는데(S30, S40), 정보데이터 동기화부는 수신한 정보데이터들을 동기화의 기준이 되는 값들로 동기화시킨 후 수식모델 운용 부로 전달한다(S50). 즉, 다수의 계측기와 영상기에서 각각 계측정보데이터와 영상정보데이터를 전송할 때, 어느 하나의 계측기 또는 영상기에서 계측정보데이터 또는 영상정보데이터를 전송하는 시각을 동기화의 기준값으로 하여 다수의 계측정보데이터 및 영상정보데이터를 동기화한다.
그 이후에, 수식모델 운용부는 동기화된 정보 데이터들을 이용하여 전로의 동작을 제어하기 위한 제어인자값들을 산출하고, 이러한 제어인자값들을 전로동작 제어부로 전달한다(S60). 또한, 수식모델 운용부는 제어인자값들과 함께 동기화된 정보데이터들을 화면표시부와 정보데이터 저장부에 병렬적으로 전달한다(S70, S80).
그 이후에, 전로동작 제어부가 수식모델 운용부로부터 수신한 제어인자값들PLC 또는 DCS로 전달하여(S90), 실제의 전로동작을 제어할 수 있도록 한다. 또한, 전로동작 제어부는 전로동작의 제어결과에 관한 정보를 PLC 또는 DCS로부터 수신받아(S10) 화면표시부와 정보데이터 저장부로 전달한 후(S110,S120) 그 제어결과에 관한 정보들이 관리 및 유지되게 한다.
그 이후에, 사용자가 화면표시부에서 전로의 취련상태 정보데이터들의 검색을 요구하였을 경우(S130), 정보데이터 저장부는 이에 해당하는 정보데이터를 검색하고, 검색된 결과정보에 관한 데이터들을 화면표시부에 전달하여(S140), 사용자가 해당 취련정보데이터를 분석 및 관리할 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 전로취련상태 진단화면이다. 도 3을 참조하면, 전로취련상태 진단화면을 통하여 전로의 실시간 조업상태를 파악할 수 있음을 알 수 있는데, 일 예로 전로취련상태 진단화면 하부의 4개의 그래프를 설명해보기로 한다. 여기서, X방향, Y방향, Z방향은 공간상에서의 3차원 좌표축에서의 각각의 방향을 나타낸다.
첫 번째 그래프는 진동센서가 측정한 전로의 경동베어링의 진동을 나타낸 그래프이고, 두 번째 그래프는 진동센서가 측정한 전로의 경동베어링의 X방향에서의 진동을 나타낸 그래프이다. 그리고, 세 번째 그래프는 진동센서가 측정한 전로의 경동베어링의 Y방향에서의 진동을 나타낸 그래프이며, 네 번째 그래프는 진동센서가 측정한 전로의 경동베어링의 Z방향에서의 진동을 나타낸 그래프이다.
이와 같이 전로의 특정한 부분에서의 진동상태 및 전로의 특정한 부분에서의 각각의 방향(X방향, Y방향, Z방향)에서의 진동을 전로취련상태 진단화면을 통하여 쉽게 파악할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전로취련동작 제어시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전로취련동작 제어방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전로취련상태 진단화면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 계측정보 및 영상정보 데이터 수신부 20 : 조업정보데이터 수신부
30 : 정보데이터 동기화부 40 : 수식모델 운용부
50 : 전로동작 제어부 60 : 정보데이터 저장부
70 : 화면표시부 80, 90, 100, 110 : 계측기
120, 130 : 영상기 320 : SCC
330 : PLC, DCS

Claims (6)

  1. 정보데이터 동기화부에서 다수의 계측정보데이터, 영상정보데이터 및 조업정보데이터를 동기화하는 정보데이터 동기화단계;
    수식모델 운용부에서 상기 동기화된 계측정보데이터, 영상정보데이터 및 조업정보데이터를 획득하여 설정된 수식모델로부터 전로의 취련동작을 제어하기 위한 제어인자값을 도출하는 수식모델 운용단계; 및
    전로동작 제어부에서 상기 제어인자값에 관한 데이터를 획득하여, 전로의 취련동작을 실시간으로 제어하는 전로취련동작 제어단계;
    를 포함하여 구성된 전로취련동작 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정보데이터 동기화단계는, 다수의 계측기와 영상기에서 각각 계측정보데이터, 영상정보데이터를 전송할 때, 어느 하나의 계측기 또는 영상기에서 상기 계측정보데이터 또는 영상정보데이터를 전송하는 시각을 동기화의 기준값으로 하여 다수의 계측정보데이터 및 영상정보데이터를 동기화하는 것을 특징으로 하는 전로취련동작 제어방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전로취련동작 제어단계는, SCC(Supervisory Control Computer), PLC (Programmable Logic Controller) 또는 DCS(Distributed Control System) 중의 어느 하나에 상기 제어인자값을 전송하여 전로의 취련동작을 실시간으로 제어하고, 제어결과에 관한 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 전로취련동작 제어방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어인자값은 전로의 랜스높이, 전로에 공급되는 산소의 유량, 전로에 투입되는 부원료의 양, 아르곤 가스를 전로에 불어넣는 양, 및 질소 가스를 전로에 불어넣는 양 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전로취련동작 제어방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 계측정보데이터는 전로에서 계측된 음향, 진동, 초음파 중의 어느 하나의 데이터인 것을 특징으로 하는 전로취련동작 제어방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조업정보데이터는 전로에 투입된 강종, 조업중인 전로번호, 전로에 투입된 용선량, 전로에 투입된 용선의 온도, 또는 전로에 투입된 스크랩 장입량 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전로취련동작 제어방법.
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