WO2015141001A1 - 製鉄装置、製鉄方法、制御システム、制御方法、秤量装置及び自動装置 - Google Patents

製鉄装置、製鉄方法、制御システム、制御方法、秤量装置及び自動装置 Download PDF

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春文 合志
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株式会社安川電機
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/008—Composition or distribution of the charge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/006—Automatically controlling the process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2300/00—Process aspects
    • C21B2300/04—Modeling of the process, e.g. for control purposes; CII

Definitions

  • the present disclosure relates to an iron manufacturing apparatus, an iron manufacturing method, a control system, a control method, a weighing apparatus, and an automatic apparatus.
  • control that sequentially executes a plurality of control steps in accordance with preset conditions
  • sequence control that sequentially executes a plurality of control steps in accordance with preset conditions.
  • Patent Document 1 discloses a control device that automates the cutting and weighing of powder material by sequentially executing a plurality of control steps.
  • each control step is steadily executed in a prescribed order, so that high reliability can be ensured.
  • a preset condition cannot be satisfied due to some abnormality, it becomes impossible to shift to the next control step.
  • a countermeasure such as forcibly executing the transition to the next control step or forcibly returning to the previous control step can be considered.
  • the reliability of the sequence control may be impaired.
  • an object of the present disclosure is to provide an iron making device, an iron making method, a control system, a control method, a weighing device, and an automatic device that can quickly resume a control step while suppressing a decrease in reliability.
  • An iron making apparatus includes an actual control object that executes a process for iron making, a virtual control object that does not execute a process for iron making, and a control device configured to control the actual control object,
  • the control device includes a step execution unit that sequentially executes a plurality of control steps based on preset conditions, and a control target switching unit that switches a control target of the step execution unit to a real control target or a virtual control target.
  • the iron making method according to the present disclosure is a steel making method for executing a process for iron making by controlling an actual control target, and sequentially executing a plurality of control steps based on preset conditions, Using a virtual control target that does not execute the process, and switching the control target in the control step to a real control target or a virtual control target.
  • a control system is a system for controlling an actual control target that executes a process, and includes a virtual control target that does not execute the process and a control device that is configured to control the actual control target.
  • the control device includes: a step execution unit that sequentially executes a plurality of control steps based on preset conditions; and a control target switching unit that switches a control target of the step execution unit to a real control target or a virtual control target.
  • the control method according to the present disclosure is a method for controlling an actual control target that executes a process, and sequentially executes a plurality of control steps based on preset conditions, and a virtual control target that does not execute the process. And switching the control target in the control step to a real control target or a virtual control target.
  • a weighing device includes an actual control object that executes a weighing process, a virtual control object that does not execute a weighing process, and a control device configured to control the actual control object.
  • the control device includes a step execution unit that sequentially executes a plurality of control steps based on preset conditions, and a control target switching unit that switches a control target of the step execution unit to a real control target or a virtual control target.
  • An automatic apparatus includes an actual control object that executes a process, a virtual control object that does not execute a process, and a control apparatus configured to control the actual control object.
  • a step execution unit that sequentially executes a plurality of control steps based on the set conditions, and a control target switching unit that switches a control target in the control step to a real control target or a virtual control target.
  • the iron making apparatus 1 (automatic apparatus) includes a weighing apparatus 3 (automatic apparatus) and a belt conveyor 5.
  • the weighing device 3 includes a plurality of actual control objects 30 that execute a weighing process and a control system 100. Although three actual control objects 30 are shown in FIG. 1 for convenience, the number of actual control objects 30 is not limited.
  • the actual control object 30 has a storage hopper 31 and a weighing hopper 33.
  • the storage hopper 31 stores raw materials such as iron ore, for example.
  • a feeder 32 is provided below each storage hopper 31.
  • the feeder 32 cuts out the raw material in the storage hopper 31 by vibration, for example.
  • the weighing hopper 33 is disposed below the storage hopper 31 and accommodates the raw material cut out from the storage hopper 31.
  • Below each weighing hopper 33 a weighing scale 34 and a discharge gate 35 are provided.
  • the weigh scale 34 measures the weight of the weighing hopper 33 using, for example, a load cell.
  • the discharge gate 35 opens and closes the lower portion of the weighing hopper 33 and discharges the raw material in the weighing hopper 33 intermittently.
  • the control system 100 is a system for controlling the actual control target 30.
  • the weighing process is also a process for iron making. That is, the iron making apparatus 1 further includes a control system 100 for controlling the actual control target 30 that executes the iron making process.
  • the raw material discharged from the weighing hopper 33 is conveyed through the belt conveyor 5 to a subsequent apparatus (not shown) such as a blast furnace.
  • the control system 100 includes, for example, one or a plurality of computers, and includes a processor 111, a memory 112, a console 113, a data input / output unit 114, and a bus 116 that connects them as shown in FIG.
  • the processor 111 executes a program in cooperation with the memory 112, and performs data input / output via at least one of the console 113 and the data input / output unit 114 according to the execution result.
  • the memory 112 may be a main storage device, an auxiliary (external) storage device, or both of them.
  • FIG. 3 shows individual functions realized by the control system 100 as virtual components (hereinafter referred to as “function blocks”). These functional blocks are merely the functions of the control system 100 divided into a plurality of blocks for convenience, and do not mean that the hardware constituting the control system 100 is divided into such blocks. Each functional block is not necessarily realized by executing a program, and may be realized by a circuit element (for example, a logic IC) specialized for a predetermined operation.
  • a circuit element for example, a logic IC
  • the control system 100 includes a control device 200 and a plurality of simulators 300.
  • the control device 200 is configured to control the feeder 32 and the weighing hopper 33 according to the measurement value of the weighing scale 34.
  • the simulator 300 is a virtual control target that does not execute a weighing process (iron-making process), and is built in the control device 200.
  • the control device 200 includes, as functional blocks, a step definition unit 210, a step execution unit 211, a data management unit 212, a control memory 213, a control target switching unit 231, a stop command acquisition unit 232, and a stop step display.
  • the step definition unit 210 has a plurality of control blocks 220 respectively corresponding to the plurality of actual control objects 30. Each control block 220 defines a plurality of control steps for controlling the actual control target 30.
  • the control block 220 defines a target value calculation step 221, a weighing step 222, and a discharge step 223, for example.
  • the target value calculation step 221 is a control step for calculating a target value of the weight of the raw material cut out from the storage hopper 31 to the weighing hopper 33 (hereinafter referred to as “weighing target value”).
  • the weighing step 222 is a control step for controlling the feeder 32 so as to cut the raw material from the storage hopper 31 to the weighing hopper 33.
  • the discharge step 223 is a control step for controlling the weighing hopper 33 so as to discharge the weighed raw materials.
  • the step execution unit 211 refers to the step definition unit 210 and sequentially executes a plurality of control steps based on preset conditions. That is, the step execution unit 211 executes sequence control (step sequence control).
  • the control memory 213 stores various data related to control. Examples of the data stored in the control memory 213 include a measured value obtained by the weight scale 34, a progress status of a control step in the step execution unit 211, and the like.
  • the data management unit 212 acquires various data and stores it in the control memory 213. In addition, the data management unit 212 reads various data stored in the control memory 213.
  • the control target switching unit 231 switches the control target of the step execution unit 211 to a real control target or a virtual control target.
  • the stop command acquisition unit 232 acquires a command (hereinafter, referred to as “stop command”) for stopping the weighing process (steel making process) from the console 113, and stops the execution of the control step by the step execution unit 211. .
  • the stop step display unit 233 displays the control step (hereinafter referred to as “stop step”) when the weighing process is stopped on the console 113 for each actual control target 30.
  • the restart request acquisition unit 234 acquires a command for restarting the weighing process from the console 113, and restarts the execution of the control step by the step execution unit 211.
  • the restart step acquisition unit 235 acquires the control step to be resumed (hereinafter referred to as “resume step”) from the console 113 for each actual control target 30 before the execution of the control step by the step execution unit 211 is resumed.
  • the initialization unit 236 shifts the control step when the weighing process is stopped to the initial step before the execution of the control step by the step execution unit 211 is resumed.
  • the initialization unit 236 erases the pre-stop data stored in the control memory 213 as the control step shifts to the initial step.
  • the control target switching unit 231 described above switches the control target of the step execution unit 211 to the simulator 300 before the initial step is executed after the weighing process is stopped.
  • the control target switching unit 231 switches the control target of the step execution unit 211 to the actual control target 30 after the control step immediately before the restart target is executed and before the control step of the restart target is executed.
  • the step regulation unit 237 checks whether or not the control step executed next by the step execution unit 211 is a control step to be resumed, and shifts from the control step immediately before the resume target to the control step to be resumed. To regulate.
  • the control target switching unit 231 described above switches the control target of the step execution unit 211 to the real control target 30 after the step restriction unit 237 performs the control for all the real control target 30.
  • the restriction release unit 238 releases the restriction by the step restriction unit 237 after the control target switching unit 231 switches the control target of the step execution unit 211 to the actual control target 30.
  • the simulator 300 includes an input unit 310, an output unit 320, an output signal determination unit 330, and a database 340 as functional blocks.
  • a drive signal from the control device 200 is input to the input unit 310.
  • the output unit 320 outputs a feedback signal to the control device 200.
  • the output signal determination unit 330 determines a feedback signal output from the output unit 320 based on the drive signal input to the input unit 310.
  • the output signal determination unit 330 refers to the database 340 to determine a feedback signal corresponding to the drive signal.
  • the database 340 stores the types of drive signals from the control device 200 and the feedback signals to be output according to the drive signals in association with each other.
  • the feedback signal stored in the database 340 is set based on, for example, a feedback signal output from the actual control target 30 that is operating normally.
  • the iron making apparatus 1 executes an iron making method for extracting pig iron from iron ore.
  • This iron making method includes executing a weighing process by controlling the actual control object 30.
  • the control device 200 executes a control method for controlling the actual control target 30.
  • this control method will be described.
  • the control device 200 executes a control step (step S1). That is, the step execution unit 211 refers to the step definition unit 210 and executes the target value calculation step 221 (initial step).
  • the control device 200 confirms whether or not a stop command is acquired by the stop command acquisition unit 232 (step S2).
  • the control device 200 confirms whether or not it is possible to shift to the next control step (step S3). For example, it is confirmed whether the calculation of the target value in the target value calculation step 221 is completed.
  • the control device 200 returns the control procedure to step S2.
  • the control device 200 returns the control procedure to step S1 and executes the weighing step 222 (next control step).
  • step S3 after executing the weighing step 222, the control device 200 determines whether the weight of the raw material cut out from the storage hopper 31 to the weighing hopper 33 (hereinafter referred to as “cutout amount”) has reached the weighing target value, for example. Check if. When the cutout amount has not reached the weighing target value (when it is impossible to shift to the next control step), the control device 200 returns the control procedure to step S2. When the cutout amount has reached the weighing target value (when it is possible to shift to the next control step), the control device 200 returns the control procedure to step S1 and executes the discharge step 223 (next control step).
  • cutout amount the weight of the raw material cut out from the storage hopper 31 to the weighing hopper 33
  • step S3 after executing the discharging step 223, the control device 200 confirms whether or not the discharging of the raw material from the weighing hopper 33 is completed, for example.
  • the control device 200 returns the control procedure to step S2.
  • the control device 200 returns the control procedure to step S1 and executes the target value calculation step 221 (next control step) again.
  • control device 200 repeats sequentially executing control steps 221 to 223 based on preset conditions.
  • the control device 200 executes the control steps 221 to 223 for each of the plurality of actual control objects 30. That is, the control method by the control device 200 can control a plurality of actual control objects 30.
  • step S2 the control device 200 stops the execution of the control step, stops the weighing process, and displays the stop step (step S4). That is, the stop command acquisition unit 232 stops the execution of the control step by the step execution unit 211, and the stop step display unit 233 displays the stop step on the console 113 for each actual control target 30.
  • control device 200 confirms whether or not a restart command has been acquired by the restart request acquisition unit 234 (step S5). If the restart command is not acquired over a predetermined period, the control device 200 completes the control procedure.
  • the predetermined period can be set as appropriate.
  • the control device 200 acquires the control step to be restarted for each actual control target 30 (step S6). That is, the restart step acquisition unit 235 acquires the control step to be restarted from the console 113 for each actual control target 30.
  • control device 200 switches the control target in the control step to the simulator 300 (step S7). That is, the control target switching unit 231 switches the control target of the step execution unit 211 to the simulator 300 before the initial step is executed after the weighing process is stopped.
  • control device 200 shifts the control step to the initial step and erases the data before stopping (step S8). That is, the initialization unit 236 shifts the control step when the weighing process is stopped to the initial step, and erases the data before the stop stored in the control memory 213.
  • control device 200 resumes execution of the control step and executes the following control procedure for each actual control target 30.
  • the control device 200 executes the initial step (steps S9, S12, S15), and checks whether the next step is a restart step after the completion of the execution of the initial step (steps S10, S13, S16). That is, the step execution unit 211 executes the initial step with reference to the step definition unit 210.
  • the step regulation unit 237 checks whether or not the next control step executed by the step execution unit 211 is a restart step. When the next control step is not the restart step, the control device 200 returns the control procedure to steps S9, S12, and S15, and executes the next control step. Thereby, the process from the initial step to the immediately preceding control step to be resumed is sequentially executed.
  • the control device 200 restricts the transition to the next control step (steps S11, S14, S17). That is, the step restriction unit 237 restricts the control step executed by the step execution unit 211 from moving to the next control step. As a result, the step restriction that restricts the transition from the control step immediately before the restart target to the control step of the restart target is performed.
  • the control device 200 switches the control object in the control step to the actual control object 30 after the step restriction is performed for all the control steps for the actual control object 30 (step S18). That is, the control target switching unit 231 switches the control target in the control step to the actual control target 30 after the control step immediately before the restart target is executed and before the control step of the restart target is executed. As shown in step S7 and step S18, the control method by the control device 200 includes using the simulator 300 and switching the control target in the control step to the actual control target 30 or the simulator 300.
  • control device 200 cancels the step restriction for all control steps for the actual control object 30 (step S19), and returns the control procedure to step S1. That is, the restriction release unit 238 releases the restriction by the step restriction unit 237 after the control target switching unit 231 switches the control target of the step execution unit 211 to the actual control target 30. Thereafter, the control device 200 repeats the control procedure described above. Note that the order of steps S1 to S19 can be changed as appropriate. For example, the order of steps S6 to S8 may be changed.
  • the iron making apparatus 1 includes the actual control object 30, the simulator 300, and the control apparatus 200.
  • the control device 200 sequentially executes a plurality of control steps based on preset conditions, and switches the control target in the control step to the actual control target 30 or the simulator 300.
  • the control target after resuming operation is the virtual control target, and the control target is switched to the real control target in the middle, so that the control of the real control target can be controlled from any control step without performing the control step backward or omission. It can be resumed. If the actual control target stopped halfway is re-executed from the initial step, it is necessary to return the actual control target itself to the initial state.
  • the control device 200 further executes acquiring the control step to be resumed, and shifting the re-control step in which the iron-making process has stopped to the initial step, and after the iron-making process has stopped, the initial step
  • the control target in the control step is switched to the simulator 300 before the control step is executed, and the control target in the control step is executed before the control step to be restarted is executed after the control step immediately before the restart target is executed. Switch to the controlled object 30. For this reason, after specifying a control step that needs to be re-executed, the control step can be set as a restart target. By returning the control step to the initial step, the execution of the control step can be reliably resumed.
  • the control step can be resumed without moving the actual control target by switching the control target to the virtual control target before the control step is executed.
  • the restart target step and subsequent steps can be executed on the actual control target. . Therefore, the control of the actual control target can be more reliably realized from the control step that needs to be re-executed.
  • the control device 200 further executes displaying a control step when the process for iron making is stopped.
  • the operator can easily confirm the stop step, so that the control step that needs to be re-executed can be quickly identified. Therefore, the control step can be restarted more quickly.
  • the iron making apparatus 1 includes a plurality of actual control objects 30.
  • the control device 200 further executes the step restriction for restricting the transition from the control step immediately before the restart target to the control step for the restart target, and cancels the step restriction, and all the actual control targets After the step restriction is performed for the control step 30, the control target in the control step is switched to the actual control target 30, and the step restriction is canceled after the control target in the control step is switched to the actual control target 30. For this reason, reliability can be improved by synchronizing the restart of the control step with respect to the some actual control object 30.
  • the simulator 300 is built in the control device 200. For this reason, the enlargement of the control system 100 can be suppressed.
  • the simulator 300 may not be built in the control device 200.
  • the control system 100 can also be applied to control of processes other than weighing in the iron making apparatus 1. Specifically, sequence control of blast furnace top receiving equipment and dump equipment, uniform discharge pressure control of blast furnace top bunker, raw material relay tank (RH) and raw material weighing tank (WH) in discharge (driving) system Applicable to receiving control, driving control to charging conveyor, and the like.
  • the iron making apparatus 1 may further include an apparatus for performing a steel making process, such as a converter and a rolling apparatus.
  • control system 100 can also be applied to control a steel making process.
  • the automatic apparatus to which the control system 100 is applied is not limited to the iron making apparatus 1 and the weighing apparatus 3.
  • the automatic device may be any device as long as it has an actual control target for executing some process.
  • the present invention is applicable to an automatic device control system.

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Abstract

　製鉄装置１は、製鉄用の工程を実行する実制御対象３０と、製鉄用の工程を実行しないシミュレーター３００と、実制御対象３０を制御するように構成された制御装置２００と、を備える。制御装置２００は、予め設定された条件に基づいて複数の制御ステップを順次実行するステップ実行部２１１と、ステップ実行部２１１の制御対象を実制御対象３０又はシミュレーター３００に切り替える制御対象切替部２３１と、を有する。

Description

製鉄装置、製鉄方法、制御システム、制御方法、秤量装置及び自動装置
　本開示は、製鉄装置、製鉄方法、制御システム、制御方法、秤量装置及び自動装置に関する。
　例えば製鉄工程等の様々な製造工程を自動化する制御装置においては、予め設定された条件に応じて複数の制御ステップを順次実行する制御（以下、「シーケンス制御」という。）が広く採用されている。例えば特許文献１には、複数の制御ステップを順次実行することで、紛体材料の切り出し及び秤量を自動化する制御装置が開示されている。
特開平０６－２２１９０４号公報
　シーケンス制御によれば、各制御ステップが規定の順序で着実に実行されるので、高い信頼性を確保できる。一方、何らかの異常に起因して予め設定された条件を満たすことができない場合、次の制御ステップに移行できなくなる。このような場合には、次の制御ステップへの移行を強制的に実行する、又は前の制御ステップに強制的に戻す等の対処が考えられる。しかしながら、このような対処を許容すると、シーケンス制御の信頼性を損なうおそれがある。
　そこで本開示は、信頼性の低下を抑制しつつ、制御ステップを迅速に再開させることができる製鉄装置、製鉄方法、制御システム、制御方法、秤量装置及び自動装置を提供することを目的とする。
　本開示に係る製鉄装置は、製鉄用の工程を実行する実制御対象と、製鉄用の工程を実行しない仮想制御対象と、実制御対象を制御するように構成された制御装置と、を備え、制御装置は、予め設定された条件に基づいて複数の制御ステップを順次実行するステップ実行部と、ステップ実行部の制御対象を実制御対象又は仮想制御対象に切り替える制御対象切替部と、を有する。
　本開示に係る製鉄方法は、実制御対象を制御することで製鉄用の工程を実行する製鉄方法であって、予め設定された条件に基づいて複数の制御ステップを順次実行すること、製鉄用の工程を実行しない仮想制御対象を用い、制御ステップにおける制御対象を実制御対象又は仮想制御対象に切り替えること、を含む。
　本開示に係る制御システムは、工程を実行する実制御対象を制御するためのシステムであって、工程を実行しない仮想制御対象と、実制御対象を制御するように構成された制御装置と、を備え、制御装置は、予め設定された条件に基づいて複数の制御ステップを順次実行するステップ実行部と、ステップ実行部の制御対象を実制御対象又は仮想制御対象に切り替える制御対象切替部と、を有する。
　本開示に係る制御方法は、工程を実行する実制御対象を制御するための方法であって、予め設定された条件に基づいて複数の制御ステップを順次実行すること、工程を実行しない仮想制御対象を用い、制御ステップにおける制御対象を実制御対象又は仮想制御対象に切り替えること、を含む。
　本開示に係る秤量装置は、秤量用の工程を実行する実制御対象と、秤量用の工程を実行しない仮想制御対象と、実制御対象を制御するように構成された制御装置と、を備え、制御装置は、予め設定された条件に基づいて複数の制御ステップを順次実行するステップ実行部と、ステップ実行部の制御対象を実制御対象又は仮想制御対象に切り替える制御対象切替部と、を有する。
　本開示に係る自動装置は、工程を実行する実制御対象と、工程を実行しない仮想制御対象と、実制御対象を制御するように構成された制御装置と、を備え、制御装置は、予め設定された条件に基づいて複数の制御ステップを順次実行するステップ実行部と、制御ステップにおける制御対象を実制御対象又は仮想制御対象に切り替える制御対象切替部と、を有する。
　本開示によれば、信頼性の低下を抑制しつつ、制御ステップを迅速に再開させることができる。
製鉄装置の要部を示す模式図である。 制御システムのハードウェア構成図である。 制御システムの機能的な構成を示すブロック図である。 制御方法の実行手順を示すフローチャートである。
　以下、図面を参照しつつ実施形態について詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
〔製鉄装置〕
　製鉄装置１（自動装置）は、秤量装置３（自動装置）と、ベルトコンベヤ５とを備える。秤量装置３は、秤量用の工程を実行する複数の実制御対象３０と、制御システム１００とを有する。なお、図１には便宜上３つの実制御対象３０が示されているが、実制御対象３０の数に制限はない。
　実制御対象３０は、貯蔵ホッパー３１と、秤量ホッパー３３とを有する。貯蔵ホッパー３１は、例えば鉄鉱石等の原料を貯蔵する。それぞれの貯蔵ホッパー３１の下部にはフィーダー３２が設けられている。フィーダー３２は、例えば振動により貯蔵ホッパー３１内の原料を切り出す。秤量ホッパー３３は貯蔵ホッパー３１の下方に配置され、貯蔵ホッパー３１から切り出された原料を収容する。それぞれの秤量ホッパー３３の下部には重量計３４及び排出ゲート３５が設けられている。重量計３４は、例えばロードセルにより秤量ホッパー３３の重量を計測する。排出ゲート３５は秤量ホッパー３３の下部を開閉し、秤量ホッパー３３内の原料を断続的に排出する。
　制御システム１００は実制御対象３０を制御するためのシステムである。なお、秤量用の工程は製鉄用の工程でもある。すなわち、製鉄装置１は、製鉄用の工程を実行する実制御対象３０を制御するための制御システム１００を更に備える。
　秤量ホッパー３３から排出された原料は、ベルトコンベヤ５を経て、例えば高炉等の後段の装置（不図示）に搬送される。
〔制御システム〕
　以下、制御システム１００について詳細に説明する。制御システム１００は例えば１又は複数のコンピュータにより構成され、図２に示すように、プロセッサ１１１と、メモリー１１２と、コンソール１１３と、データ入出力部１１４と、これらを接続するバス１１６とを有する。プロセッサ１１１は、メモリー１１２と協働してプログラムを実行し、その実行結果に応じて、コンソール１１３及びデータ入出力部１１４の少なくとも一方を介したデータの入出力を行う。これにより、制御システム１００の様々な機能が実現される。なお、メモリー１１２は主記憶装置であってもよく、補助（外部）記憶装置であってもよく、これらの両方であってもよい。
　図３は、制御システム１００により実現される個々の機能を仮想的な構成要素（以下、「機能ブロック」という。）として示したものである。これらの機能ブロックは、制御システム１００の機能を便宜上複数のブロックに区切ったものに過ぎず、制御システム１００を構成するハードウェアがこのようなブロックに分かれていることを意味するものではない。また、各機能ブロックは、必ずしもプログラムの実行により実現されていなくてよく、所定の動作に特化した回路素子（例えば論理ＩＣ）により実現されていてもよい。
　図３に示すように、制御システム１００は、制御装置２００と複数のシミュレーター３００とを備える。制御装置２００は、重量計３４の計測値に応じてフィーダー３２及び秤量ホッパー３３を制御するように構成されている。シミュレーター３００は、秤量用の工程（製鉄用の工程）を実行しない仮想制御対象であり、制御装置２００に内蔵されている。
　制御装置２００は、機能ブロックとして、ステップ定義部２１０と、ステップ実行部２１１と、データ管理部２１２と、制御用メモリー２１３と、制御対象切替部２３１と、停止指令取得部２３２と、停止ステップ表示部２３３と、再開要求取得部２３４と、再開ステップ取得部２３５と、初期化部２３６と、歩進規制部２３７と、規制解除部２３８とを有する。
　ステップ定義部２１０は、複数の実制御対象３０にそれぞれ対応する複数の制御ブロック２２０を有する。それぞれの制御ブロック２２０は、実制御対象３０を制御するための複数の制御ステップをそれぞれ定義する。制御ブロック２２０は、例えば、目標値算出ステップ２２１と、秤量ステップ２２２と、排出ステップ２２３とを定義する。目標値算出ステップ２２１は、貯蔵ホッパー３１から秤量ホッパー３３に切り出す原料の重量の目標値（以下、「秤量目標値」という。）を算出する制御ステップである。秤量ステップ２２２は、貯蔵ホッパー３１から秤量ホッパー３３に原料を切り出すようにフィーダー３２を制御する制御ステップである。排出ステップ２２３は、秤量した原料を排出するように秤量ホッパー３３を制御する制御ステップである。
　ステップ実行部２１１は、ステップ定義部２１０を参照し、予め設定された条件に基づいて複数の制御ステップを順次実行する。すなわちステップ実行部２１１はシーケンス制御（ステップシーケンス制御）を実行する。制御用メモリー２１３は、制御に関する各種データを記憶する。制御用メモリー２１３に記憶されるデータは、例えば重量計３４による計測値、ステップ実行部２１１における制御ステップの進行状況等が挙げられる。データ管理部２１２は、各種データを取得し、制御用メモリー２１３に保存する。また、データ管理部２１２は、制御用メモリー２１３に保存された各種データを読み出す。
　制御対象切替部２３１は、ステップ実行部２１１の制御対象を実制御対象又は仮想制御対象に切り替える。
　停止指令取得部２３２は、秤量用の工程（製鉄用の工程）を停止させる指令（以下、「停止指令」という。）をコンソール１１３から取得し、ステップ実行部２１１による制御ステップの実行を停止させる。停止ステップ表示部２３３は、秤量用の工程が停止した際の制御ステップ（以下、「停止ステップ」という。）を、実制御対象３０ごとにコンソール１１３に表示する。
　再開要求取得部２３４は、秤量用の工程を再開させる指令をコンソール１１３から取得し、ステップ実行部２１１による制御ステップの実行を再開させる。再開ステップ取得部２３５は、ステップ実行部２１１による制御ステップの実行が再開する前に、再開対象の制御ステップ（以下、「再開ステップ」という。）を実制御対象３０ごとにコンソール１１３から取得する。初期化部２３６は、秤量用の工程が停止した際の制御ステップを、ステップ実行部２１１による制御ステップの実行が再開する前に初期ステップに移行させる。初期化部２３６は、制御ステップを初期ステップに移行させるのに伴って、制御用メモリー２１３に記憶されていた停止前のデータを消去する。
　上述した制御対象切替部２３１は、秤量用の工程が停止した後、初期ステップが実行される前にステップ実行部２１１の制御対象をシミュレーター３００に切り替える。また、制御対象切替部２３１は、再開対象の１つ前の制御ステップが実行された後、再開対象の制御ステップが実行される前にステップ実行部２１１の制御対象を実制御対象３０に切り替える。
　歩進規制部２３７は、ステップ実行部２１１により次に実行される制御ステップが再開対象の制御ステップであるかどうかを確認し、再開対象の１つ前の制御ステップから再開対象の制御ステップに移行することを規制する。
　上述した制御対象切替部２３１は、全ての実制御対象３０用の制御ステップについて歩進規制部２３７による規制が行われた後に、ステップ実行部２１１の制御対象を実制御対象３０に切り替える。
　規制解除部２３８は、制御対象切替部２３１がステップ実行部２１１の制御対象を実制御対象３０に切り替えた後に歩進規制部２３７による規制を解除する。
　シミュレーター３００は、機能ブロックとして、入力部３１０と、出力部３２０と、出力信号決定部３３０と、データベース３４０とを有する。入力部３１０には、制御装置２００からの駆動信号が入力される。出力部３２０は、制御装置２００へのフィードバック信号を出力する。出力信号決定部３３０は、入力部３１０に入力された駆動信号に基づいて、出力部３２０から出力するフィードバック信号を決定する。一例として、出力信号決定部３３０は、データベース３４０を参照することで、駆動信号に対応したフィードバック信号を決定する。データベース３４０は、制御装置２００からの駆動信号の種類と、駆動信号に応じて出力すべきフィードバック信号とを対応付けて記憶している。データベース３４０に記憶されるフィードバック信号は、例えば、正常に動作している実制御対象３０が出力するフィードバック信号に基づいて設定されている。
〔制御方法〕
　製鉄装置１は、鉄鉱石から銑鉄を取り出す製鉄方法を実行する。この製鉄方法は、実制御対象３０を制御することで秤量用の工程を実行することを含む。制御装置２００は、実制御対象３０を制御するための制御方法を実行する。以下、この制御方法について説明する。
　図４に示すように、制御装置２００は制御ステップを実行する（ステップＳ１）。すなわち、ステップ実行部２１１は、ステップ定義部２１０を参照し、目標値算出ステップ２２１（初期ステップ）を実行する。
　次に、制御装置２００は、停止指令取得部２３２により停止指令が取得されているかどうかを確認する（ステップＳ２）。停止指令が取得されていない場合、制御装置２００は、次の制御ステップへの移行可否を確認する（ステップＳ３）。例えば、目標値算出ステップ２２１における目標値の算出が完了しているかどうかを確認する。目標値の算出が完了していない場合（次の制御ステップに移行不能である場合）、制御装置２００は制御手順をステップＳ２に戻す。目標値の算出が完了している場合（次の制御ステップに移行可能である場合）、制御装置２００は制御手順をステップＳ１に戻し、秤量ステップ２２２（次の制御ステップ）を実行する。
　秤量ステップ２２２を実行した後のステップＳ３において、制御装置２００は、例えば貯蔵ホッパー３１から秤量ホッパー３３に切り出された原料の重量（以下、「切り出し量」という。）が秤量目標値に到達したかどうかを確認する。切り出し量が秤量目標値に到達していない場合（次の制御ステップに移行不能である場合）、制御装置２００は制御手順をステップＳ２に戻す。切り出し量が秤量目標値に到達している場合（次の制御ステップに移行可能である場合）、制御装置２００は制御手順をステップＳ１に戻し、排出ステップ２２３（次の制御ステップ）を実行する。
　排出ステップ２２３を実行した後のステップＳ３において、制御装置２００は、例えば秤量ホッパー３３からの原料の排出が完了しているかどうかを確認する。原料の排出が完了していない場合（次の制御ステップに移行不能である場合）、制御装置２００は制御手順をステップＳ２に戻す。原料の排出が完了している場合（次の制御ステップに移行可能である場合）、制御装置２００は制御手順をステップＳ１に戻し、再度目標値算出ステップ２２１（次の制御ステップ）を実行する。
　以後、ステップＳ２において停止指令の取得が確認されるまで、制御装置２００は、予め設定された条件に基づいて、制御ステップ２２１～２２３を順次実行することを繰り返す。なお、制御装置２００は、制御ステップ２２１～２２３を複数の実制御対象３０ごとに実行する。すなわち、制御装置２００による制御方法は、複数の実制御対象３０を制御可能である。
　ステップＳ２において停止指令の取得を確認すると、制御装置２００は、制御ステップの実行を停止させて秤量用の工程を停止させ、停止ステップを表示する（ステップＳ４）。すなわち、停止指令取得部２３２はステップ実行部２１１による制御ステップの実行を停止させ、停止ステップ表示部２３３は停止ステップを実制御対象３０ごとにコンソール１１３に表示する。
　次に、制御装置２００は、再開要求取得部２３４により再開指令が取得されているかどうかを確認する（ステップＳ５）。再開指令が所定期間にわたって取得されない場合、制御装置２００は制御手順を完了する。所定期間は適宜設定可能である。
　上記所定期間以内に再開指令が取得された場合、制御装置２００は再開対象の制御ステップを実制御対象３０ごとに取得する（ステップＳ６）。すなわち、再開ステップ取得部２３５は、再開対象の制御ステップを実制御対象３０ごとにコンソール１１３から取得する。
　次に、制御装置２００は、制御ステップにおける制御対象をシミュレーター３００に切り替える（ステップＳ７）。すなわち、制御対象切替部２３１は、秤量用の工程が停止した後、初期ステップが実行される前にステップ実行部２１１の制御対象をシミュレーター３００に切り替える。
　次に、制御装置２００は、制御ステップを初期ステップに移行させると共に、停止前のデータを消去する（ステップＳ８）。すなわち、初期化部２３６は、秤量用の工程が停止した際の制御ステップを初期ステップに移行させると共に、制御用メモリー２１３に記憶されていた停止前のデータを消去する。
　次に、制御装置２００は制御ステップの実行を再開させ、実制御対象３０ごとに以下の制御手順を実行する。制御装置２００は初期ステップを実行し（ステップＳ９，Ｓ１２，Ｓ１５）、初期ステップの実行完了後に次のステップが再開ステップであるかどうかを確認する（ステップＳ１０，Ｓ１３，Ｓ１６）。すなわち、ステップ実行部２１１はステップ定義部２１０を参照して初期ステップを実行する。歩進規制部２３７は、ステップ実行部２１１により次に実行される制御ステップが再開ステップであるかどうかを確認する。次の制御ステップが再開ステップではない場合、制御装置２００は制御手順をステップＳ９，Ｓ１２，Ｓ１５に戻し、次の制御ステップを実行する。これにより、初期ステップから再開対象の１つ前の制御ステップまでが順次実行される。
　次の制御ステップが再開ステップである場合、制御装置２００は次の制御ステップへの移行を規制する（ステップＳ１１，Ｓ１４，Ｓ１７）。すなわち、歩進規制部２３７は、ステップ実行部２１１により実行される制御ステップが次の制御ステップに移行することを規制する。これにより、再開対象の１つ前の制御ステップから再開対象の制御ステップへの移行を規制する歩進規制が行われる。
　制御装置２００は、全ての実制御対象３０用の制御ステップについて歩進規制が行われた後に、制御ステップにおける制御対象を実制御対象３０に切り替える（ステップＳ１８）。すなわち、制御対象切替部２３１は、再開対象の１つ前の制御ステップが実行された後、再開対象の制御ステップが実行される前に制御ステップにおける制御対象を実制御対象３０に切り替える。ステップＳ７及びステップＳ１８に示されるように、制御装置２００による制御方法は、シミュレーター３００を用い、制御ステップにおける制御対象を実制御対象３０又はシミュレーター３００に切り替えることを含んでいる。
　次に、制御装置２００は、全ての実制御対象３０用の制御ステップに対して歩進規制を解除し（ステップＳ１９）、制御手順をステップＳ１に戻す。すなわち、規制解除部２３８は、制御対象切替部２３１がステップ実行部２１１の制御対象を実制御対象３０に切り替えた後に歩進規制部２３７による規制を解除する。以後、制御装置２００は上述した制御手順を繰り返す。なお、ステップＳ１～Ｓ１９の順序は適宜変更可能である。例えば、ステップＳ６～Ｓ８の順序を入れ替えてもよい。
　以上に説明したように、製鉄装置１は、実制御対象３０と、シミュレーター３００と、制御装置２００とを備える。制御装置２００は、予め設定された条件に基づいて複数の制御ステップを順次実行すること、制御ステップにおける制御対象を実制御対象３０又はシミュレーター３００に切り替えること、を実行する。このため、運転再開後の制御対象を仮想制御対象とし、制御対象を途中で実制御対象に切り替えることで、制御ステップの逆行又は省略を行うことなく、実制御対象の制御を任意の制御ステップから再開させることができる。仮に、途中で停止した実制御対象を初期ステップから実行しなおす場合、実制御対象そのものを初期状態に戻す必要がある。これに対し、実制御対象の制御を任意の制御ステップから再開させることができるので、実制御対象そのものを初期状態に戻す必要がなく、実制御対象の制御を迅速に再開させることができる。従って、信頼性の低下を抑制しつつ、制御ステップを迅速に再開させることができる。
　制御装置２００は、再開対象の制御ステップを取得すること、製鉄用の工程が停止した再の制御ステップを初期ステップに移行させること、を更に実行し、製鉄用の工程が停止した後、初期ステップが実行される前に制御ステップにおける制御対象をシミュレーター３００に切り替え、再開対象の１つ前の制御ステップが実行された後、再開対象の制御ステップが実行される前に制御ステップにおける制御対象を実制御対象３０に切り替える。このため、再実行が必要な制御ステップを特定した上で、当該制御ステップを再開対象とすることができる。制御ステップを初期ステップに戻すことにより、制御ステップの実行を確実に再開できる。制御ステップが初期ステップに移行させられた後、当該制御ステップが実行される前に制御対象を前記仮想制御対象に切り替えることで、実制御対象を動かすことなく制御ステップを再開できる。再開対象の１つ前の制御ステップが実行された後、再開対象の制御ステップが実行される前に制御対象を実制御対象に切り替えることで、再開対象ステップ以降を実制御対象に対して実行できる。従って、再実行が必要な制御ステップから実制御対象の制御を再開させることをより確実に実現できる。
　制御装置２００は、製鉄用の工程が停止した際の制御ステップを表示することを更に実行する。これにより、オペレータが停止ステップを確認し易くなるので、再実行が必要な制御ステップを迅速に特定できる。従って、制御ステップをより迅速に再開させることができる。
　製鉄装置１は複数の実制御対象３０を備える。制御装置２００は、再開対象の１つ前の制御ステップから再開対象の制御ステップへの移行を規制する歩進規制を行うこと、歩進規制を解除することを更に実行し、全ての実制御対象３０用の制御ステップについて歩進規制が行われた後に制御ステップにおける制御対象を実制御対象３０に切り替え、制御ステップにおける制御対象を実制御対象３０に切り替えた後に歩進規制を解除する。このため、複数の実制御対象３０に対する制御ステップの再開を同期させることで、信頼性を向上させることができる。
　シミュレーター３００は制御装置２００に内蔵されている。このため、制御システム１００の大型化を抑制できる。
　以上、実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えばシミュレーター３００は制御装置２００に内蔵されていなくてもよい。制御システム１００は、製鉄装置１における秤量以外の工程の制御にも適用可能である。具体的には、高炉の炉頂受入機器及びダンプ機器のシーケンス制御、高炉の炉頂バンカーの均排圧制御、排出（打込）系における原料中継槽（ＲＨ）及び原料秤量槽（ＷＨ）の受入制御、装入コンベヤへの打込制御等に適用可能である。製鉄装置１は、転炉及び圧延装置等、製鋼工程を実行する装置を更に備えるものであってもよい。この場合、制御システム１００は、製鋼工程の制御にも適用可能である。更に、制御システム１００が適用される自動装置は製鉄装置１及び秤量装置３に限られない。自動装置は、何らかの工程を実行する実制御対象を備えていればどのようなものであってもよい。
　本発明は、自動装置の制御システムに利用可能である。
　１…製鉄装置（自動装置）、３…秤量装置（自動装置）、３０…実制御対象、１００…制御システム、２００…制御装置、２１１…ステップ実行部、２３１…制御対象切替部、２３３…停止ステップ表示部、２３５…再開ステップ取得部、２３６…初期化部、２３７…歩進規制部、２３８…規制解除部、３００…シミュレーター（仮想制御対象）、３１０…入力部、３２０…出力部、３３０…出力信号決定部。

Claims (19)

  1. 　製鉄用の工程を実行する実制御対象と、
    　前記製鉄用の工程を実行しない仮想制御対象と、
    　前記実制御対象を制御するように構成された制御装置と、を備え、
    　前記制御装置は、
    　予め設定された条件に基づいて複数の制御ステップを順次実行するステップ実行部と、
    　前記ステップ実行部の制御対象を前記実制御対象又は前記仮想制御対象に切り替える制御対象切替部と、を有する製鉄装置。
  2. 　前記制御装置は、
    　再開対象の前記制御ステップを取得する再開ステップ取得部と、
    　前記製鉄用の工程が停止した際の前記制御ステップを初期ステップに移行させる初期化部と、を更に有し、
    　前記制御対象切替部は、前記製鉄用の工程が停止した後、前記初期ステップが実行される前に前記ステップ実行部の制御対象を前記仮想制御対象に切り替え、前記再開対象の１つ前の前記制御ステップが実行された後、前記再開対象の前記制御ステップが実行される前に前記ステップ実行部の制御対象を前記実制御対象に切り替える、請求項１記載の製鉄装置。
  3. 　前記制御装置は、前記製鉄用の工程が停止した際の前記制御ステップを表示する停止ステップ表示部を更に備える、請求項２記載の製鉄装置。
  4. 　複数の前記実制御対象を備え、
    　前記制御装置は、
    　前記再開対象の１つ前の前記制御ステップから前記再開対象の前記制御ステップへの移行を規制する歩進規制部と、
    　前記歩進規制部による規制を解除する規制解除部とを更に有し、
    　前記制御対象切替部は、全ての前記実制御対象用の前記制御ステップについて前記歩進規制部による規制が行われた後に前記ステップ実行部の制御対象を前記実制御対象に切り替え、
    　前記規制解除部は、前記制御対象切替部が前記ステップ実行部の制御対象を前記実制御対象に切り替えた後に前記歩進規制部による規制を解除する、請求項２又は３記載の製鉄装置。
  5. 　前記仮想制御対象は、前記制御装置からの駆動信号が入力される入力部と、
    　前記制御装置へのフィードバック信号を出力する出力部と、
    　前記駆動信号に基づいて前記フィードバック信号を決定する出力信号決定部と、を有する請求項１～４のいずれか一項記載の製鉄装置。
  6. 　前記仮想制御対象は前記制御装置に内蔵されている、請求項１～５のいずれか一項記載の製鉄装置。
  7. 　実制御対象を制御することで製鉄用の工程を実行する製鉄方法であって、
    　予め設定された条件に基づいて複数の制御ステップを順次実行すること、
    　前記製鉄用の工程を実行しない仮想制御対象を用い、前記制御ステップにおける制御対象を前記実制御対象又は前記仮想制御対象に切り替えること、を含む製鉄方法。
  8. 　工程を実行する実制御対象を制御するためのシステムであって、
    　前記工程を実行しない仮想制御対象と、
    　前記実制御対象を制御するように構成された制御装置と、を備え、
    　前記制御装置は、
    　予め設定された条件に基づいて複数の制御ステップを順次実行するステップ実行部と、
    　前記ステップ実行部の制御対象を前記実制御対象又は前記仮想制御対象に切り替える制御対象切替部と、を有する制御システム。
  9. 　前記制御装置は、
    　再開対象の前記制御ステップを取得する再開ステップ取得部と、
    　前記工程が停止した際の前記制御ステップを初期ステップに戻す初期化部と、を更に有し、
    　前記制御対象切替部は、前記工程が停止した後、前記初期ステップが実行される前に前記ステップ実行部の制御対象を前記仮想制御対象に切り替え、前記再開対象の１つ前の前記制御ステップが実行された後、前記再開対象の前記制御ステップが実行される前に前記ステップ実行部の制御対象を前記実制御対象に切り替える、請求項８記載の制御システム。
  10. 　前記制御装置は、前記工程が停止した際の前記制御ステップを表示する停止ステップ表示部を更に有する、請求項９記載の制御システム。
  11. 　複数の前記実制御対象を制御可能であり、
    　前記制御装置は、
    　前記再開対象の１つ前の前記制御ステップから前記再開対象の前記制御ステップへの移行を規制する歩進規制部と、
    　前記歩進規制部による規制を解除する規制解除部とを更に有し、
    　前記制御対象切替部は、全ての前記実制御対象用の前記制御ステップについて前記歩進規制部による規制が行われた後に前記ステップ実行部の制御対象を前記実制御対象に切り替え、
    　前記規制解除部は、前記制御対象切替部が前記ステップ実行部の制御対象を前記実制御対象に切り替えた後に前記歩進規制部による規制を解除する、請求項９又は１０記載の制御システム。
  12. 　前記仮想制御対象は、前記制御装置からの駆動信号が入力される入力部と、
    　前記制御装置へのフィードバック信号を出力する出力部と、
    　前記駆動信号に基づいて前記フィードバック信号を決定する出力信号決定部と、を有する、請求項８～１１のいずれか一項記載の制御システム。
  13. 　前記仮想制御対象は前記制御装置に内蔵されている、請求項８～１２のいずれか一項記載の制御システム。
  14. 　工程を実行する実制御対象を制御するための方法であって、
    　予め設定された条件に基づいて複数の制御ステップを順次実行すること、
    　前記工程を実行しない仮想制御対象を用い、前記制御ステップにおける制御対象を前記実制御対象又は前記仮想制御対象に切り替えること、を含む制御方法。
  15. 　再開対象の前記制御ステップを取得すること、
    　前記工程が停止した際の前記制御ステップを初期ステップに戻すこと、を更に含み、
    　前記工程が停止した後、前記初期ステップが実行される前に前記制御ステップにおける制御対象を前記仮想制御対象に切り替え、前記再開対象の１つ前の前記制御ステップが実行された後、前記再開対象の前記制御ステップが実行される前に前記制御ステップにおける制御対象を前記実制御対象に切り替える、請求項１４記載の制御方法。
  16. 　前記工程が停止した際の前記制御ステップを表示することを更に含む、請求項１５記載の制御方法。
  17. 　複数の前記実制御対象を制御可能であり、
    　前記再開対象の１つ前の前記制御ステップから前記再開対象の前記制御ステップへの移行を規制する歩進規制を行うこと、
    　前記歩進規制を解除することを更に含み、
    　全ての前記実制御対象用の前記制御ステップについて前記歩進規制が行われた後に前記制御ステップにおける制御対象を前記実制御対象に切り替え、
    　前記制御ステップにおける制御対象を前記実制御対象に切り替えた後に前記歩進規制を解除する、請求項１５又は１６記載の制御方法。
  18. 　秤量用の工程を実行する実制御対象と、
    　前記秤量用の工程を実行しない仮想制御対象と、
    　前記実制御対象を制御するように構成された制御装置と、を備え、
    　前記制御装置は、
    　予め設定された条件に基づいて複数の制御ステップを順次実行するステップ実行部と、
    　前記ステップ実行部の制御対象を前記実制御対象又は前記仮想制御対象に切り替える制御対象切替部と、を有する秤量装置。
  19. 　工程を実行する実制御対象と、
    　前記工程を実行しない仮想制御対象と、
    　前記実制御対象を制御するように構成された制御装置と、を備え、
    　前記制御装置は、
    　予め設定された条件に基づいて複数の制御ステップを順次実行するステップ実行部と、
    　前記制御ステップにおける制御対象を前記実制御対象又は前記仮想制御対象に切り替える制御対象切替部と、を有する自動装置。
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