(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクに貯蔵された冷却水を圧延ラインにおける圧延材の冷却に使用し、使用後の前記冷却水を回収しポンプ部により前記タンクに戻す圧延ラインにおける注水制御装置であって、
前記圧延材の冷却に関連する情報に基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における前記冷却水の使用状況を予測する冷却水使用状況予測部と、
前記冷却水使用状況予測部により予測された前記冷却水の使用状況に基づいて、前記所定の予測サイクルＴ１毎に、前記予測対象期間Ｔ２内における前記ポンプ部の運転条件を、所定の制約条件を満たすように予測する制約内運転条件予測部と、
前記ポンプ部の運転条件に基づいて、前記ポンプ部が前記予測対象期間Ｔ２内に運転した場合における使用エネルギー量を計算する使用エネルギー量計算部と、
前記所定の予測サイクルＴ１毎に、前記制約内運転条件予測部により予測された前記ポンプ部の運転条件を変更して前記使用エネルギー量計算部に与え、前記使用エネルギー量計算部に複数の前記使用エネルギー量を計算させ、前記使用エネルギー量計算部によって計算された複数の前記使用エネルギー量のうち、最適な使用エネルギー量を求める最適化部と、
前記最適化部によって求められた最適な使用エネルギー量となる前記ポンプ部の運転条件を目標値として、前記ポンプ部の運転を制御するポンプ部運転制御部と、
を有する圧延ラインにおける注水制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の圧延ラインにおける注水制御装置において、
前記制約内運転条件予測部は、
前記冷却水使用状況予測部により予測された前記冷却水の使用状況に基づいて、前記所定の予測サイクルＴ１毎に、前記予測対象期間Ｔ２内における前記ポンプ部の運転条件を予測する運転条件予測部と、
前記運転条件予測部により予測された前記ポンプ部の運転条件が所定の制約条件を満たすか否かを判定し、前記ポンプ部の運転条件が前記制約条件を外れた場合のみ、前記制約条件を満たすように前記ポンプ部の運転条件を修正する運転条件修正部と、
を有する圧延ラインにおける注水制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれか一の請求項に記載の圧延ラインにおける注水制御装置において、
さらに、
前記所定の制約条件に関連する前記圧延ラインの状態量をリアルタイムで監視し、前記圧延ラインの状態量が前記所定の制約条件を外れるか否かを監視する制約条件監視部と、
前記制約条件監視部によって前記圧延ラインの状態量が前記所定の制約条件を外れたと判定された場合、前記圧延ラインの状態量が前記所定の制約条件内に入るように、前記ポンプ部運転制御部の目標値を修正する目標値修正部と、
を有する圧延ラインにおける注水制御装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一の請求項に記載の圧延ラインにおける注水制御装置において、
前記冷却水使用状況予測部は、
前記圧延材の冷却に関連する情報として、現在冷却している圧延材の前記冷却水の使用水量と時間変化の操作情報を入力し、その操作情報に基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における前記冷却水の使用状況を予測する直接的使用状況予測部を有する、
圧延ラインにおける注水制御装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項３のいずれか一の請求項に記載の圧延ラインにおける注水制御装置において、
前記冷却水使用状況予測部は、
過去に冷却した圧延材の属性情報と、過去に冷却した圧延材の使用状況とを対応させた参照テーブルを記憶しておき、前記圧延材の冷却に関連する情報として、現在冷却している圧延材の属性情報を入力し、その属性情報に基づいて、前記参照テーブルを参照し、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における前記冷却水の使用状況を予測する間接的使用状況予測部を有する、
圧延ラインにおける注水制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の圧延ラインにおける注水制御装置において、
前記冷却水使用状況予測部は、さらに、
過去に冷却した圧延材ついての冷却水の使用状況を入力して所定の学習を行い、学習後の前記使用状況を、前記間接的使用状況予測部が記憶している前記参照テーブルの過去に冷却した前記圧延材の使用状況として更新する使用状況学習部を有し、
前記間接的使用状況予測部は、
前記圧延材の冷却に関連する情報として、現在冷却している圧延材の属性情報を入力し、その属性情報に基づいて、前記参照テーブルを参照し、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における前記冷却水の使用状況を予測する、
圧延ラインにおける注水制御装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項３のいずれか一の請求項に記載の圧延ラインにおける注水制御装置において、
前記冷却水使用状況予測部は、
前記圧延材の冷却に関連する情報として、現在冷却している圧延材の前記冷却水の使用水量と時間変化の操作情報を入力し、その操作情報に基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における前記冷却水の使用状況を予測する直接的使用状況予測部と、
過去に冷却した圧延材の属性情報と、過去に冷却した圧延材の使用状況とを対応させた参照テーブルを記憶しておき、前記圧延材の冷却に関連する情報として、現在冷却している圧延材の属性情報を入力し、その属性情報に基づいて、前記参照テーブルを参照し、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における前記冷却水の使用状況を予測する間接的使用状況予測部と、
過去に冷却した圧延材ついての冷却水の使用状況を入力して所定の学習を行い、学習後の前記使用状況を、前記間接的使用状況予測部が記憶している前記参照テーブルの過去に冷却した前記圧延材の使用状況として更新する使用状況学習部とを有し、
入力する前記圧延材の冷却に関連する情報に応じて、適応的に前記直接的使用状況予測部あるいは前記間接的使用状況予測部に、前記冷却水の使用状況を予測させる、
圧延ラインにおける注水制御装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか一の請求項に記載の圧延ラインにおける注水制御装置において、
前記所定の予測サイクルＴ１と、所定の予測対象期間Ｔ２との関係は、T１≦Ｔ２である、圧延ラインにおける注水制御装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか一の請求項に記載の圧延ラインにおける注水制御装置において、
前記所定の制約条件とは、
前記タンク内の保有水量または水位レベルの上下限値、ポンプ部を構成するポンプの運転台数の最小値またはポンプを駆動する電動機の運転出力の最小値のうち少なくとも一つである、圧延ラインにおける注水制御装置。
【請求項１０】
タンクに貯蔵された冷却水を圧延ラインにおける圧延材の冷却に使用し、使用後の前記冷却水を回収しポンプ部により前記タンクに戻す圧延ラインにおける注水制御方法であって、
前記圧延材の冷却に関連する情報に基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における前記冷却水の使用状況を予測するステップと、
予測された前記冷却水の使用状況に基づいて、前記所定の予測サイクルＴ１毎に、前記予測対象期間Ｔ２内における前記ポンプ部の運転条件を、所定の制約条件を満たすように予測するステップと、
予測された前記ポンプ部の運転条件に基づいて、前記ポンプ部が前記予測対象期間Ｔ２内に運転した場合における使用エネルギー量を計算するステップと、
前記所定の予測サイクルＴ１毎に、予測された前記ポンプ部の運転条件を変更して複数の前記使用エネルギー量を計算させ、計算された複数の前記使用エネルギー量のうち、最適な使用エネルギー量を求めるステップと、
最適な使用エネルギー量となる前記ポンプ部の運転条件を目標値として、前記ポンプを駆動するステップと、
を有する圧延ラインにおける注水制御方法。
【請求項１１】
タンクに貯蔵された冷却水を圧延ラインにおける圧延材の冷却に使用し、使用後の前記冷却水を回収しポンプ部により前記タンクに戻す際に、コンピュータが実行する圧延ラインにおける注水制御プログラムであって、
前記コンピュータに、
前記圧延材の冷却に関連する情報に基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における前記冷却水の使用状況を予測するステップと、
予測された前記冷却水の使用状況に基づいて、前記所定の予測サイクルＴ１毎に、前記予測対象期間Ｔ２内における前記ポンプ部の運転条件を、所定の制約条件を満たすように予測するステップと、
前記ポンプ部の運転条件に基づいて、前記ポンプ部が前記予測対象期間Ｔ２内に運転した場合における使用エネルギー量を計算するステップと、
前記所定の予測サイクルＴ１毎に、予測された前記ポンプ部の運転条件を変更して複数の前記使用エネルギー量を計算させ、計算された複数の前記使用エネルギー量のうち、最適な使用エネルギー量を求めるステップと、
最適な使用エネルギー量となる前記ポンプ部の運転条件を目標値として、前記ポンプを駆動するステップと、
を実行させるための圧延ラインにおける注水制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンクに貯蔵された冷却水を圧延ラインにおける圧延材（圧延ロールも含む。）の冷却に使用し、使用後の冷却水を回収し、ポンプ部によりタンクに戻す圧延ラインにおける注水制御装置、注水制御方法、注水制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料を圧延して圧延材にする圧延ラインとして、鉄鋼の板を製造する熱間薄板圧延ライン、厚板圧延ライン、冷間圧延のライン、またアルミや銅の圧延ラインなどがある。このうち、圧延材に直接注水して圧延材自体の温度を制御する機能があるものは、熱間薄板圧延ライン、厚板圧延ライン等である。また、圧延材が巻き取られる圧延ロール等を冷却する機能は、すべての圧延ラインに備わっている。前者のように圧延材自体に直接注ぐ冷却水を直接冷却水、圧延材が巻き取られる圧延ロール等に注ぐ冷却水を間接冷却水と呼び、これらを総称して冷却水という。【０００３】
特に、熱間薄板圧延ラインや、厚板圧延ラインにおいては、１０００℃前後の高温の圧延材を圧延するため、冷却するための直接冷却水が大量に必要である。また、高温材料と接する圧延ロールを冷やすためには、多量の間接冷却水を必要とする。【０００４】
そのため、圧延ラインにおける冷却装置として、例えば、冷却装置のバルブを制御して、冷却水の流量等を調整する技術が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２６８５４０号公報
【特許文献２】特開２００５−２９７０１５号公報
【特許文献３】特開２００４−０３４１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、一般に、圧延ラインにおける冷却装置では、冷却水を貯めるタンクに十分な冷却水がないと、圧延材の冷却に支障をきたすため、１台あるいは複数台のポンプを使用して、圧延材の冷却に使用した冷却水を回収してタンクに戻し、タンクを常にオーバーフロー状態におき、タンク内の水量を一定の値に保っている。【０００７】
その一方、タンクにてオーバーフローした冷却水も、ポンプ部によりタンクに戻される冷却水も、圧延材の冷却に使われていないので、適正にタンクにおける冷却水の水量を制御して、オーバーフローする冷却水の量を減少させることができれば、冷却水をタンクに戻すため運転するポンプ部の省エネにつながる。【０００８】
しかしながら、上述した背景技術では、バルブ等の制御により冷却水の流量等を調整して、圧延材等を冷却する技術は開示するもの、使用後の冷却水をタンクへ戻す注水制御装置における制御については、何ら開示されていなかった。【０００９】
そのため、タンク内の冷却水の容量制御をオーバーフローにより行うとすると、常に十分な台数のポンプを運転させておく必要があり、電力等を無駄に使用する、という課題があった。【００１０】
また、タンク内に水位計を設置する方法も考えられる。この場合、冷却水の水位を適正に保つため、水位計による測定値をフィードバックし、ポンプ台数を調整する制御を行うことになるが、水位計の指示値が最上位の値にあるときは、冷却のために冷却水が使われているのか、オーバーフローによって最上位の値に保たれているのか判別し難く、また、水位計等を新たにタンク内に設けなければならない、という課題が生じる。また、冷却水の水位が低下したときに、急激にポンプを駆動すると、ポンプを駆動する電動機に大きな電力が必要になり、非効率的となる、という課題もある。【００１１】
本発明は前記課題を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、圧延ラインにおける制約条件を確保しつつ、ポンプ部を効率良く運転して冷却水をタンクに注水することができる圧延ラインにおける注水制御装置、注水制御方法、注水制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、本発明に係る圧延ラインにおける注水制御装置の第１の特徴は、タンクに貯蔵された冷却水を圧延ラインにおける圧延材の冷却に使用し、使用後の前記冷却水を回収しポンプ部により前記タンクに戻す圧延ラインにおける注水制御装置であって、前記圧延材の冷却に関連する情報に基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における前記冷却水の使用状況を予測する冷却水使用状況予測部と、前記冷却水使用状況予測部により予測された前記冷却水の使用状況に基づいて、前記所定の予測サイクルＴ１毎に、前記予測対象期間Ｔ２内における前記ポンプ部の運転条件を、所定の制約条件を満たすように予測する制約内運転条件予測部と、前記ポンプ部の運転条件に基づいて、前記ポンプ部が前記予測対象期間Ｔ２内に運転した場合における使用エネルギー量を計算する使用エネルギー量計算部と、前記所定の予測サイクルＴ１毎に、前記制約内運転条件予測部により予測された前記ポンプ部の運転条件を変更して前記使用エネルギー量計算部に与え、前記使用エネルギー量計算部に複数の前記使用エネルギー量を計算させ、前記使用エネルギー量計算部によって計算された複数の前記使用エネルギー量のうち、最適な使用エネルギー量を求める最適化部と、前記最適化部によって求められた最適な使用エネルギー量となる前記ポンプ部の運転条件を目標値として、前記ポンプ部の運転を制御するポンプ部運転制御部と、を有することにある。【００１３】
また、前記目的を達成するため、本発明に係る圧延ラインにおける注水制御装置の第２の特徴は、前記制約内運転条件予測部は、前記冷却水使用状況予測部により予測された前記冷却水の使用状況に基づいて、前記所定の予測サイクルＴ１毎に、前記予測対象期間Ｔ２内における前記ポンプ部の運転条件を予測する運転条件予測部と、前記運転条件予測部により予測された前記ポンプ部の運転条件が所定の制約条件を満たすか否かを判定し、前記ポンプ部の運転条件が前記制約条件を外れた場合のみ、前記制約条件を満たすように前記ポンプ部の運転条件を修正する運転条件修正部と、を有することにある。【００１４】
また、前記目的を達成するため、本発明に係る圧延ラインにおける注水制御装置の第３の特徴は、さらに、前記所定の制約条件に関連する前記圧延ラインの状態量をリアルタイムで監視し、前記圧延ラインの状態量が前記所定の制約条件を外れるか否かを監視する制約条件監視部と、前記制約条件監視部によって前記圧延ラインの状態量が前記所定の制約条件を外れたと判定された場合、前記圧延ラインの状態量が前記所定の制約条件内に入るように、前記ポンプ部運転制御部の目標値を修正する目標値修正部と、を有することにある。【００１５】
また、前記目的を達成するため、本発明に係る圧延ラインにおける注水制御装置の第４の特徴は、前記冷却水使用状況予測部は、前記圧延材の冷却に関連する情報として、現在冷却している圧延材の前記冷却水の使用水量と時間変化の操作情報を入力し、その操作情報に基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における前記冷却水の使用状況を予測する直接的使用状況予測部を有する、ことにある。【００１６】
また、前記目的を達成するため、本発明に係る圧延ラインにおける注水制御装置の第５の特徴は、前記冷却水使用状況予測部は、過去に冷却した圧延材の属性情報と、過去に冷却した圧延材の使用状況とを対応させた参照テーブルを記憶しておき、前記圧延材の冷却に関連する情報として、現在冷却している圧延材の属性情報を入力し、その属性情報に基づいて、前記参照テーブルを参照し、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における前記冷却水の使用状況を予測する間接的使用状況予測部を有する、ことにある。【００１７】
また、前記目的を達成するため、本発明に係る圧延ラインにおける注水制御装置の第６の特徴は、前記冷却水使用状況予測部は、さらに、過去に冷却した圧延材についての冷却水の使用状況を入力して所定の学習を行い、学習後の前記使用状況を、前記間接的使用状況予測部が記憶している前記参照テーブルの過去に冷却した前記圧延材の使用状況として更新する使用状況学習部を有し、前記間接的使用状況予測部は、前記圧延材の冷却に関連する情報として、現在冷却している圧延材の属性情報を入力し、その属性情報に基づいて、前記参照テーブルを参照し、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における前記冷却水の使用状況を予測する、ことにある。【００１８】
また、前記目的を達成するため、本発明に係る圧延ラインにおける注水制御装置の第７の特徴は、前記冷却水使用状況予測部は、前記圧延材の冷却に関連する情報として、現在冷却している圧延材の前記冷却水の使用水量と時間変化の操作情報を入力し、その操作情報に基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における前記冷却水の使用状況を予測する直接的使用状況予測部と、過去に冷却した圧延材の属性情報と、過去に冷却した圧延材の使用状況とを対応させた参照テーブルを記憶しておき、前記圧延材の冷却に関連する情報として、現在冷却している圧延材の属性情報を入力し、その属性情報に基づいて、前記参照テーブルを参照し、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における前記冷却水の使用状況を予測する間接的使用状況予測部と、過去に冷却した圧延材ついての冷却水の使用状況を入力して所定の学習を行い、学習後の前記使用状況を、前記間接的使用状況予測部が記憶している前記参照テーブルの過去に冷却した前記圧延材の使用状況として更新する使用状況学習部とを有し、入力する前記圧延材の冷却に関連する情報に応じて、適応的に前記直接的使用状況予測部あるいは前記間接的使用状況予測部に、前記冷却水の使用状況を予測させる、ことにある。【００１９】
また、前記目的を達成するため、本発明に係る圧延ラインにおける注水制御装置の第８の特徴は、前記所定の予測サイクルＴ１と、所定の予測対象期間Ｔ２との関係は、T１≦Ｔ２である、ことにある。【００２０】
また、前記目的を達成するため、本発明に係る圧延ラインにおける注水制御装置の第９の特徴は、前記所定の制約条件とは、前記タンク内の保有水量または水位レベルの上下限値、ポンプ部を構成するポンプの運転台数の最小値またはポンプを駆動する電動機の運転出力の最小値のうち少なくとも一つである、ことにある。【００２１】
前記目的を達成するため、本発明に係る圧延ラインにおける注水制御方法の特徴は、タンクに貯蔵された冷却水を圧延ラインにおける圧延材の冷却に使用し、使用後の前記冷却水を回収しポンプ部により前記タンクに戻す圧延ラインにおける注水制御方法であって、前記圧延材の冷却に関連する情報に基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における前記冷却水の使用状況を予測するステップと、予測された前記冷却水の使用状況に基づいて、前記所定の予測サイクルＴ１毎に、前記予測対象期間Ｔ２内における前記ポンプ部の運転条件を、所定の制約条件を満たすように予測するステップと、予測された前記ポンプ部の運転条件に基づいて、前記ポンプ部が前記予測対象期間Ｔ２内に運転した場合における使用エネルギー量を計算するステップと、前記所定の予測サイクルＴ１毎に、予測された前記ポンプ部の運転条件を変更して複数の前記使用エネルギー量を計算させ、計算された複数の前記使用エネルギー量のうち、最適な使用エネルギー量を求めるステップと、最適な使用エネルギー量となる前記ポンプ部の運転条件を目標値として、前記ポンプを駆動するステップと、を備えることにある。【００２２】
前記目的を達成するため、本発明に係る圧延ラインにおける注水制御プログラムの特徴は、タンクに貯蔵された冷却水を圧延ラインにおける圧延材の冷却に使用し、使用後の前記冷却水を回収しポンプ部により前記タンクに戻す際に、コンピュータが実行する圧延ラインにおける注水制御プログラムであって、前記コンピュータに、前記圧延材の冷却に関連する情報に基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における前記冷却水の使用状況を予測するステップと、予測された前記冷却水の使用状況に基づいて、前記所定の予測サイクルＴ１毎に、前記予測対象期間Ｔ２内における前記ポンプ部の運転条件を、所定の制約条件を満たすように予測するステップと、予測された前記ポンプ部の運転条件に基づいて、前記ポンプ部が前記予測対象期間Ｔ２内に運転した場合における使用エネルギー量を計算するステップと、前記所定の予測サイクルＴ１毎に、予測された前記ポンプ部の運転条件を変更して複数の前記使用エネルギー量を計算させ、計算された複数の前記使用エネルギー量のうち、最適な使用エネルギー量を求めるステップと、最適な使用エネルギー量となる前記ポンプ部の運転条件を目標値として、前記ポンプを駆動するステップと、を実行させることにある。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、圧延ラインにおける圧延材の冷却に関連する情報に基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における冷却水の使用状況を予測すると共に、ポンプ部の運転条件を所定の制約条件を満たすように予測し、使用エネルギー量が最小になる等、最適となるポンプ部の運転条件を目標値としてポンプ部の運転を制御するようにしたので、所定の制約条件を満たした上で、ポンプ部を効率良く運転して冷却水をタンクに戻すことができる。これにより、冷却水をタンクに戻すポンプ部の省エネ、省コストを直接的に図ることが可能になり、圧延ラインの環境負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】熱間圧延ラインにおける冷却水の循環および冷却水処理設備の概要を説明するための説明図である。
【図２】ＲＯＴにおける冷却水の循環および冷却水処理設備の概要を説明するための説明図である。
【図３】本発明に係る第１の実施形態の冷却ラインにおける注水制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図４Ａ】本発明に係る第１の実施形態の冷却ラインにおける注水制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４Ｂ】本発明に係る第１の実施形態の冷却ラインにおける注水制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】ポンプを複数台運転した場合におけるポンプ特性曲線と配管抵抗曲線との関係の一例を示す説明図である。
【図６】ポンプを１台運転した場合におけるポンプ特性と電動機出力との関係の一例を示す説明図である。
【図７】本発明に係る第１の実施形態の冷却ラインにおける注水制御装置による制御の一例を示す説明図である。
【図８】本発明に係る第１の実施形態の冷却ラインにおける注水制御装置の動作の他の例を示すフローチャートである。
【図９】本発明に係る第２の実施形態の冷却ラインにおける注水制御装置の冷却水使用状況予測部の構成例を示すブロック図である。
【図１０】本発明に係る第２の実施形態の冷却ラインにおける注水制御装置の冷却水使用状況予測部の予測方法の一例を示す説明図である。
【図１１】本発明に係る第３の実施形態の冷却ラインにおける注水制御装置の冷却水使用状況予測部の構成例を示すブロック図である。
【図１２】本発明に係る第４の実施形態の冷却ラインにおける注水制御装置の冷却水使用状況予測部の構成例を示すブロック図である。
【図１３】本発明に係る第５の実施形態の冷却ラインにおける注水制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図１４】本発明に係る第５の実施形態の冷却ラインにおける注水制御装置による目標値の修正の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明に係る第１の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置について図面を参照して説明する。なお、下記に説明する実施形態は、あくまで本発明を実施するための一形態であり、本発明が下記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態を適宜変更することが可能である。
【００２６】
まず、本発明に係る圧延ラインにおける注水制御装置の冷却対象となる、圧延ラインの一例から説明する。
【００２７】
《圧延ラインの一例》
図１は、圧延ラインの一例として、熱間薄板圧延ラインの概略の構成と、そこで使用される冷却水の流れを示す説明図である。
【００２８】
本実施形態では、圧延ラインとして、熱間薄板圧延ラインを一例に説明するが、本発明では、これに限定されるものではなく、タンクに貯蔵された冷却水を圧延ラインにおける圧延材の冷却に使用し、使用後の前記冷却水を回収しポンプ部により前記タンクに戻す圧延ラインであれば、厚板圧延ラインや、冷間圧延ライン等の圧延ラインを対象にしても勿論よい。
【００２９】
まず、熱間薄板圧延ラインの概略の構成を説明する。
【００３０】
図１に示す熱間薄板圧延ラインは、スラブと呼ばれる直方体状の鉄鋼材料等である圧延材を加熱炉１で１２００℃程度に熱し、粗圧延機２で数パスの圧延を施して、厚み３０〜４０ｍｍ程度のバーとする。その後、仕上圧延機３にて、そのバーを、製品厚み１．２〜１２ｍｍ程度に圧延する。その後、Ｒｕｎ ｏｕｔ Ｔａｂｌｅ (以下、ＲＯＴと略す。)４において、巻取機５の前で５００〜７００℃くらいの巻取り温度になるように冷却され、最終的に巻取機５で巻き取られ、製品コイルとなる。なお、スラブと呼ばれる鉄鋼材料は、圧延の各工程を経る度に、バー、コイルなどと呼び方が変わるが、ここでは圧延材という呼称で統一するものとする。
【００３１】
熱間薄板圧延ラインは、大きく分けると、前記のように、加熱炉１、粗圧延機２、仕上圧延機３、ＲＯＴ４、巻取機５という設備で構成される。もちろんその他の設備もあるが、冷却水の流れの量を考慮する上では、これらの重要な設備のみを対象としてかまわない。
【００３２】
次に、熱間薄板圧延ラインにおいて使用される冷却水の流れ等を説明する。
【００３３】
図１において、粗圧延機２、仕上圧延機３では、それぞれ、ロール２ａ，３ａの冷却のために圧延機用タンク６ａの冷却水（間接水）が使用され、また圧延材の表面の酸化膜を除去するスケールブレーカ６でも、冷却水が使われる。また、仕上圧延機３では、圧延スタンド３ｂ間に圧延材に冷却水（直接水）を噴射して冷却するスプレー３ｃが設置されている。
【００３４】
また、仕上圧延機３の最終圧延スタンド３ｂを出た圧延材は、ＲＯＴ４に運ばれる。ＲＯＴ４では、ＲＯＴ用タンク６ｂからの冷却水により、巻取機５にて所望の巻取り温度になるように制御される。
【００３５】
このように、ロール２ａ，３ａや圧延材等の冷却のため、圧延機用タンク６ａや、ＲＯＴ用タンク６ｂに蓄えられた冷却水が使用される。
【００３６】
ロール２ａ，３ａや圧延材等の冷却に使われた冷却水は、鉄粉や油、ごみ等が含まれるおそれがあり、また温度が高くなっているため、蒸発分を除き、配管（図示せず。）等を経由して回収され、周知の浄化・冷却プロセスが行われる浄化・冷却装置７ａに送られる。その際、必要あれば、冷却塔（図示せず。）等を経て常温に戻される。
【００３７】
そして、回収された使用後の冷却水は、浄化・冷却装置７ａから電動機８ｂにより駆動されるポンプ８ａにより冷却水ピット７ｂにて集められる。この冷却水の経路は、長く、時間もかかり、また浄化・冷却装置７ａや冷却塔（図示せず。）の容量は、非常に大きい。そのため、浄化・冷却装置７ａから冷却水ピット７ｂへ十分な冷却水が供給されていると考えることができる。
【００３８】
ところで、熱間薄板圧延ラインにおいては、ＲＯＴ４にて注水される冷却水が最も多いため、図１に示すように、ＲＯＴ４で使う冷却水専用のＲＯＴ用タンク６ｂを、圧延機用タンク６ａとは独立して設けることが一般的である。
【００３９】
このため、圧延ラインにおける注水制御装置の省エネを検討する上では、ＲＯＴ４回りの冷却水系を最適化することが重要であり、本実施形態では、ＲＯＴ４回りの冷却水系を最適化する例について説明する。なお、ＲＯＴ４以外の、粗圧延機２、仕上圧延機３、スケールブレーカ６についても同様に考えることができる。
【００４０】
図２は、図１に示すＲＯＴ４回りの冷却水の流れを概略的に示す説明図である。
【００４１】
なお、浄化・冷却装置７ａや冷却塔（図示せず。）の容量は、非常に大きく、また、浄化・冷却装置７ａと冷却水ピット７ｂとの間では、それほど高低差もなく、ポンプ８ａを駆動する電動機８ｂの電力や負荷は考慮する必要がないので、図２では、浄化・冷却装置７ａ等を省略して示している。
【００４２】
図２では、ＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量は、ＣW［ｍ３］、単位時間当たりのオーバーフロー流量は、QOVF[m3/h]としている。
【００４３】
また、ＲＯＴ用タンク６ｂにおける単位時間当たりの吐出流量は、ＱOT[m3/h]である。また、流単位時間当たりの流入流量は、QIT[m3/h]である。これらの流量に、時間をかければ、ＲＯＴ用タンク６ｂにおける冷却水の吐出水量（使用水量）や流入水量（注水水量）が計算できる。
【００４４】
同様に、図２において、ポンプ９ａの単位時間当たりの吐出流量は、QOPP[m3/h]である。吐出流量QOPP[m3/h]に時間をかければ、ポンプ９ａにおける冷却水の吐出水量が計算できる。
【００４５】
図１でも説明したように、ＲＯＴ４にて使用された冷却水は、回収され、最終的に冷却水ピット７ｂに集められ、電動機９ｂにより駆動されるポンプ９ａにより、冷却水ピット７ｂから汲み上げられ、ＲＯＴ用タンク６ｂに流入流量QIT[m3/h]で戻される。そして、ＲＯＴ用タンク６ｂに蓄えられた冷却水は、必要に応じて、吐出流量ＱOT[m3/h]で、ＲＯＴ４へ供給され、圧延材等の冷却に使用され、使用後に再度回収され、冷却水ピット７ｂに集められる、という一連のプロセスを繰り返す。
【００４６】
なお、ポンプ９ａは、大きな流量が必要な場合は、図２に示すように並列に複数台並べられて、電動機９ｂにより並列運転される。また、大きな揚程Ｈが必要な場合は、図示はしないが、ポンプ９ａを直列に並べ、電動機９ｂにより直列運転する。
【００４７】
また、本実施形態では、ポンプ９ａと、電動機９ｂ等の冷却水をタンクに戻すための注水設備をまとめてポンプ部９と総称することとする。
【００４８】
≪第１の実施形態の構成≫
次に、本発明の第１の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置１０を、図面を参照して説明する。なお、以後の説明の対象は、図１および図２に示す熱間薄板圧延ラインとするが、厚板圧延ライン、冷間圧延のライン、またアルミや銅の圧延ライン等、他の形態の圧延ラインにおいても同様に適用することができる。
【００４９】
図３は、本発明に係る第１の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置１０の構成例を、温度制御装置１００と共に示すブロック図である。
【００５０】
図３において、この実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置１０は、冷却水使用状況予測部１１と、制約内運転条件予測部１２と、使用エネルギー量計算部１３と、最適化部１４と、ポンプ部運転制御部１５とを有し、温度制御装置１００からの圧延材の冷却に関連する操作情報等の情報に基づいて、最適な運転条件でポンプ部９を構成する、ポンプ９ａや電動機９ｂの運転を制御し、ＲＯＴ用タンク６ｂに冷却水を戻すように構成されている。
【００５１】
ここで、冷却水使用状況予測部１１は、温度制御装置１００からの圧延材の冷却に関連する情報に基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内におけるＲＯＴ４にて使用される冷却水の使用状況を予測するもので、直接的使用状況予測部１１１を有する。
【００５２】
直接的使用状況予測部１１１は、圧延材の冷却に関連する情報として、後述するように、例えば、温度制御装置１００から現在、ＲＯＴ４において現在冷却している圧延材に使用している冷却水の実際の単位時間当たりの使用水量（実績値）[m3/h]や、その使用タイミングや使用時間等の時間変化の操作情報（直接情報）を受け取り、その操作情報（直接情報）に基づいて所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内におけるＲＯＴ４にて使用される冷却水の使用状況、すなわちＲＯＴ用タンク６ｂへ戻す冷却水の注水状況を予測している。
【００５３】
つまり、冷却水使用状況予測部１１は、例えば、所定の予測対象期間Ｔ２内におけるＲＯＴ用タンク６ｂから吐出される冷却水の単位時間当たりの吐出水量や、その使用タイミングや使用時間等の時間変化等の冷却水の使用状況でも良いし、所定の予測対象期間Ｔ２内におけるポンプ９ａによりＲＯＴ用タンク６ｂに戻される冷却水の単位時間当たりの流入水量（注水量）や、その使用タイミングや使用時間等の時間変化の冷却水の使用状況のどちらを予測するようにしてもよい。
【００５４】
これは、ＲＯＴ用タンク６ｂにおける冷却水の貯蔵容量を一定に保つという観点からすれば、ＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量と、ポンプ部によりタンクに戻す冷却水の流入流量とは等しく、あるいは安全の点から多少のオーバーフローを考慮して、ＲＯＴ用タンク６ｂへの冷却水の流入流量はＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量以上の関係を保つとしても、ＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量か、ポンプ部９により、ＲＯＴ用タンク６ｂに戻す冷却水の流入流量のいずれか一方を予測すれば、他方を簡単に求めることができるからである。
【００５５】
なお、冷却水の使用状況として、さらに、冷却水の単位時間当たりの吐出水量や流入水量（注水量）の使用時間の変化の傾きや変化率等を予測するようにしても勿論よい。
【００５６】
また、制約内運転条件予測部１２は、冷却水使用状況予測部１１により予測された冷却水の使用状況に基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、予測対象期間Ｔ２内におけるポンプ部９の運転条件を、所定の制約条件を満たすように予測するもので、ここでは、運転条件予測部１２１と、運転条件修正部１２２とを有する。
【００５７】
運転条件予測部１２１は、冷却水使用状況予測部１１により予測されたＲＯＴ４にて使用される冷却水の使用状況に基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、予測対象期間Ｔ２内に必要とされるポンプ部９の運転条件、例えば、ポンプ部９を構成する１または複数台のポンプ９ａを駆動する電動機９ｂの運転台数や運転出力等を予測するものである。
【００５８】
運転条件修正部１２２は、運転条件予測部１２１により予測されたポンプ部９の運転条件が、圧延ラインにおける所定の制約条件を満たすか否かを判定し、ポンプ部９の運転条件がその制約条件を外れた場合のみ、その制約条件を満たすようにポンプ部９の運転条件を修正するものである。なお、圧延ラインにおける所定の制約条件について後述する。
【００５９】
なお、本実施形態では、制約内運転条件予測部１２を前記のように運転条件予測部１２１と運転条件修正部１２２とに分けているが、本発明では、制約内運転条件予測部１２を運転条件予測部１２１と運転条件修正部１２２とに分けず、制約内運転条件予測部１２が、冷却水使用状況予測部１１により予測された冷却水の使用状況に基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、予測対象期間Ｔ２内におけるポンプ部９の運転条件を、所定の制約条件を満たすように予測するようにしても勿論よい。
【００６０】
使用エネルギー量計算部１３は、運転条件修正部１２２を介したポンプ部９の運転条件に基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内にポンプ部９にて使用される使用エネルギー量、例えば、ポンプ部９を構成する１または複数台のポンプ９ａの台数や、そのポンプ９ａを駆動する電動機９ｂの運転台数や運転出力等を実現するために必要な使用エネルギー量を計算するものである。
【００６１】
最適化部１４は、所定の予測サイクルＴ１毎に、運転条件予測部１２１により予測された上述のようなポンプ部９の運転条件を変更して運転条件修正部１２２を介し使用エネルギー量計算部１３に与え、使用エネルギー量計算部１３に複数の使用エネルギー量を計算させ、計算された複数の使用エネルギー量のうち、最適な、例えば、使用エネルギー量が最少となる使用エネルギー量を求めるものである。
【００６２】
ポンプ部運転制御部１５は、最適化部１４によって求められた所定の制約条件を満たす最適なポンプ部９の運転条件を目標値として、ポンプ部９の運転を制御するものである。
【００６３】
なお、本実施形態では、温度制御装置１００は、巻取機５の温度を制御対象として、ＲＯＴ用タンク６ｂにおける吐出バルブ（図示せず）等の開閉等を操作して、ＲＯＴ４における冷却水の使用状況を調整する装置としている。このため、この第１の実施形態では、温度制御装置１００は、圧延材の冷却に関連する情報として、例えば、ＲＯＴ４において現在冷却している圧延材に使用している冷却水の単位時間当たりの使用水量と、その使用タイミング、使用時間等を含む使用水量の時間変化等の操作情報を、第１の実施形態の注水制御装置１０に出力する。なお、操作情報としては、巻取機５の温度に基づいて、時々刻々と変化する、ＲＯＴ４における冷却水の使用状況が予測できるものであれば、ＲＯＴ４において現在冷却している圧延材に使用している冷却水の単位時間当たりの使用水量と、その使用タイミング、使用時間等を含む時間変化等の操作情報に限らず、これら以外の操作情報でも良い。
【００６４】
《第１の実施形態の動作》
次に、前記のように構成された第１の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置１０の動作について、フローチャートを参照して説明する。
【００６５】
図４Ａ，図４Ｂは、第１の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。
【００６６】
図４Ａ，図４Ｂに示すように、第１の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置１０では、所定の予測サイクルＴ１毎に、ステップ４２０〜５００の処理を繰り返し行う。
【００６７】
（１）所定の予測サイクルＴ１と、所定の予測対象期間Ｔ２の設定（ステップ４１０）
まず、最適化部１４は、所定の予測サイクルＴ１と、所定の予測対象期間Ｔ２とを、冷却水使用状況予測部１１や運転条件予測部１２１等に対し設定する（ステップ４１０）。
【００６８】
なお、所定の予測サイクルＴ１と、所定の予測対象期間Ｔ２とが固定値の場合には、このステップ４１０の処理は省略して、予め冷却水使用状況予測部１１や運転条件予測部１２１等に設定されているものとしても良い。また、最適化部１４自身ではなく、他の冷却水使用状況予測部１１や運転条件予測部１２１が独自に設定するようにしても勿論よい。
【００６９】
ここで、所定の予測サイクルＴ１とは、使用水量や運転条件の予測を繰り返す時間間隔（周期）のことであり、例えば、０．５時間とする。また、所定の予測対象期間Ｔ２とは、使用水量や運転条件の予測を行う対象期間のことであり、例えば、２時間や３時間とする。なお、これらは一例であり、これに限定されるものではない。
【００７０】
また、第１の実施形態では、予測対象期間Ｔ２をずらす所定の予測サイクルＴ１と、予測対象期間Ｔ２との関係は、T１≦Ｔ２、すなわち予測対象期間Ｔ２を所定の予測サイクルＴ１以上としている。
【００７１】
これは、T１≦Ｔ２とすることにより、予測をしない期間がなくなるばかりでなく、予測対象期間Ｔ２というより長い予測対象期間で予測しながら、予測対象期間Ｔ２より短い予測サイクルＴ１毎に計算することにより、予測結果を最新情報により更新しやすくするためである。ただし、本発明では、予測サイクルＴ１と予測対象期間Ｔ２とは、T１≦Ｔ２の関係に限定されることはなく、T１＞Ｔ２であっても良いし、さらに、双方とも、所定の固定値でなく、適応的な可変な設定値としても良い。
【００７２】
なお、所定の予測サイクルＴ１と、所定の予測対象期間Ｔ２とは、固定値でも、適応的な可変値でもどちらでも良い。つまり、所定の予測サイクルＴ１および予測対象期間Ｔ２の設定方法は、本発明を実施する計算機等のハードウェアの処理能力や、圧延操業の態様にも依存するので、本実施形態では、最適化部１４等が、例えば、以下の（i）〜（iv）のような設定方法の中から１つを選ぶものとする。
【００７３】
（i）所定の予測サイクルＴ１および予測対象期間Ｔ２を一定値として設定する。
【００７４】
（ii）所定の予測サイクルＴ１を可変として、温度制御装置１００からの情報が更新されるたびに直接的使用状況予測部１２１が起動されるので、所定の予測サイクルＴ１の上下限値を設けその範囲内で予測サイクルＴ１を設定するとともに、所定の予測対象期間Ｔ２は一定値として設定する。
【００７５】
（iii）所定の予測サイクルＴ１を可変として、温度制御装置１００からの情報が更新されるたびに直接的使用状況予測部１２１が起動されるので、所定の予測サイクルＴ１の上下限値を設け、その範囲内で予測サイクルＴ１を設定するとともに、所定の予測対象期間Ｔ２も可変として、所定の予測サイクルＴ１の値の大小に応じて変えるが、所定の予測対象期間Ｔ２の上下限値を設けその範囲内で設定する。
【００７６】
（iv）所定の予測サイクルＴ１および予測対象期間Ｔ２を可変とし、圧延の間隔または注水制御装置の稼動間隔が長いときは、それに応じて所定の予測サイクルＴ１および予測対象期間Ｔ２も長く設定し、圧延の間隔または注水制御装置の稼動間隔が短いときは、それに応じて所定の予測サイクルＴ１および予測対象期間Ｔ２も短く設定する。ただし、所定の予測サイクルＴ１および予測対象期間Ｔ２に、それぞれの上下限値を設け、その範囲内で所定の予測サイクルＴ１および予測対象期間Ｔ２を設定する。
【００７７】
ここで、所定の予測サイクルＴ１を可変にすることが有利な理由について説明する。例えば、所定の予測サイクルＴ１の時間を一定値に固定することなく、直接的使用状況予測部１１１には、温度制御装置１００から数回の制御演算毎に使用水量等の操作情報が更新されて入力しているので、その操作情報の入力タイミングを所定の予測サイクルＴ１とする。すると、本実施形態では、使用水量等の操作情報の入力毎に予測対象期間Ｔ２をずらして予測を行うことになるので、最新の使用水量等の操作情報に基づいて常に最適な予測を実行できるからである。
【００７８】
また、所定の予測対象期間Ｔ２を可変にすることが有利な理由についても説明する。圧延の間隔や注水制御装置の稼動間隔が大きく開いているときに、所定の予測対象期間Ｔ２を一定の細かい値とすることは、予測計算負荷をいたずらに増やすことになりかねないので、圧延の間隔や注水制御装置の稼動間隔に応じて所定の予測対象期間Ｔ２を可変にすることにより、予測計算負荷を軽くすることができる。
【００７９】
さらに、所定の予測対象期間Ｔ２を一定値とすることが有利な理由すると、予測計算機能力が限られている場合に、所定の予測対象期間Ｔ２を可変とすると、演算処理時間が長くなり、処理能力が追いつかないことがあり、かかる事態を避けるためである。なお、連続鋳造設備と直結した圧延ラインの場合、スラブが供給される時間間隔がほぼ一定であるので、所定の予測サイクルＴ１や所定の予測対象期間Ｔ２を可変にするメリットは少ないので、このような場合には、所定の予測サイクルＴ１や所定の予測対象期間Ｔ２を固定値とする。
【００８０】
このように、種々の条件により、最適な、所定の予測サイクルＴ１および予測対象期間Ｔ２の選び方は異なるので、最適化部１４等は、種々の条件に基づいて最適な予測サイクルＴ１および予測対象期間Ｔ２を選ぶ。その際、所定の予測サイクルＴ１または所定の予測対象期間Ｔ２を可変とする場合には、上下限値を設けるようにすると良い。
【００８１】
（２）使用状況の予測（ステップ４２０）。
【００８２】
次に、冷却水使用状況予測部１１は、温度制御装置１００から与えられる圧延材の冷却に関連する情報に基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内にＲＯＴ用タンク６ｂから吐出されて使用される冷却水の使用状況を予測する（ステップ４２０）。
【００８３】
ここで、ＲＯＴ用タンク６ｂにおいて冷却水のオーバーフローが発生しないとすれば、所定の予測対象期間Ｔ２内にＲＯＴ用タンク６ｂから吐出されて使用される冷却水の使用状況を予測することは、所定の予測対象期間Ｔ２内にポンプ９ａによりＲＯＴ用タンク６ｂに注水される冷却水の使用状況を予測することと同じになる。
【００８４】
ここで、温度制御装置１００は、例えば、図１に示すＲＯＴ４での冷却を想定しており、巻取機５の温度を制御対象にしている。そのため、温度制御装置１００は、巻取機５の前に設定された温度計（図示せず）の測定値が所望の目標温度になるように、ＲＯＴ用タンク６ｂの吐出バルブ（図示せず）等の開閉を操作して、ＲＯＴ４における冷却水の使用状況を調整している。なお、温度制御装置１００は、図１に示す仕上圧延機３の温度を制御対象とする場合には、仕上圧延機３の仕上出側に設置された温度計（図示せず）の測定値が所望の目標温度とするように仕上圧延機３内のスタンド間冷却水や圧延速度を調整することになる。
【００８５】
よって、本実施形態では、説明の便宜上、一例として、温度制御装置１００は、図２に示すＲＯＴ４での冷却を想定し、巻取機５の温度を制御対象として、ＲＯＴ４における冷却水の使用状況を制御するものとして説明する。
【００８６】
ここで、この温度制御装置１００は、ＲＯＴ４上に次々に運ばれ冷却される圧延材毎に、単位時間当たりどれくらいの使用水量の冷却水を、どのタイミングで、どのくらいの時間使用するのか等の直接的な操作情報が事前に分かっており、これらの直接的な操作情報を、圧延材の冷却に関連する情報として、冷却水使用状況予測部１１へ出力する。
【００８７】
ここで、本実施形態では、温度制御装置１００は、冷却対象の圧延材に対して、数回、使用水量の計算を行っており、その都度、冷却水の使用状況の計算（予測）結果を、冷却水使用状況予測部１１へ出力するものとする。
【００８８】
例えば、温度制御装置１００は、冷却対象である圧延材がまだ加熱炉１（図１参照）の中にある場合にＲＯＴ４における冷却水の使用水量を計算し（１回目）、仕上圧延機３（図１参照）の入り側に設置された温度計（図示せず）で圧延材の温度を測定したときにもＲＯＴ４における冷却水の使用水量を計算し（２回目）、さらに仕上圧延機３（図1参照）の最上流スタンドに圧延材が噛み込まれたときにもＲＯＴ４における冷却水の使用水量を計算し（３回目）、最終的には、仕上圧延機３の出側に設けられた温度計で全長にわたり温度を測定し、その測定温度をもとに、ＲＯＴ４における冷却水の使用水量を計算して求めている（最終回）。
【００８９】
温度制御装置１００は、１回目から回数を経るごとに、より高精度にＲＯＴ４における冷却水の使用水量を計算して求めている。
【００９０】
そのため、本実施形態の冷却水使用状況予測部１１では、温度制御装置１００が各計算タイミングにおいて計算したＲＯＴ４における冷却水の使用水量やその時間変化等の操作情報を、各計算回毎に出力する場合には、最も高精度となる計算回数の遅いときの操作情報に基づいて、所定の予測対象期間Ｔ２内におけるＲＯＴ４での冷却水の使用状況を予測する。
【００９１】
（３）ポンプ部９の運転条件の予測（ステップ４３０）。
【００９２】
ステップ４２０の処理により、冷却水使用状況予測部１１により所定の予測対象期間Ｔ２内におけるＲＯＴ４での冷却水の使用状況が予測されると、次に、運転条件予測部１２１は、冷却水使用状況予測部１１によって予測された所定の予測対象期間Ｔ２内におけるＲＯＴ４での冷却水の使用状況に基づいて、予測対象期間Ｔ２内で必要なポンプ部９の運転条件を予測し、その予測結果を運転条件修正部１２２へ出力する（ステップ４３０）。
【００９３】
ここで、ポンプ部９の運転条件とは、ＲＯＴ用タンク６ｂの注水に必要なポンプ９ａの台数や、ポンプ９ａを運転する電動機９ｂの運転台数、その電動機９ｂの運転出力（消費電力）のことである。
【００９４】
なお、運転条件予測部１２１による、所定の予測サイクルＴ１毎の、所定の予測対象期間Ｔ２内における、ＲＯＴ４での冷却水の使用状況に基づくポンプ部９の運転条件の予測方法については、後述する。
【００９５】
（４）ポンプ部９の運転条件の修正（ステップ４４０）。
【００９６】
運転条件予測部１２１により、所定の予測対象期間Ｔ２内における、ＲＯＴ４での冷却水の使用状況に基づくポンプ部９の運転条件が予測されると、運転条件修正部１２２は、運転条件予測部１２１により予測されたポンプ部９の運転条件が所定の制約条件を満たすか否かを判定し、ポンプ部９の運転条件が制約条件を外れた場合のみ、当該制約条件を満たすようにポンプ部９の運転条件を修正し、使用エネルギー量計算部１３へ出力する（ステップ４４０）。
【００９７】
これは、ポンプ９ａや、ポンプ９ａを駆動する電動機９ｂ等のポンプ部９を含む注水設備には、多くの制約条件があり、運転条件予測部１２１が予測したポンプ部９の運転条件が制約条件を外れていた場合には、制約条件内に入るようにポンプ部９の運転条件を修正しないと、注水設備が故障したり、注水に支障をきたすからである。
【００９８】
ここで、制約条件としては、例えば、ＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量または水位レベルが下限値より下がらないことがある。これは，高所にあるＲＯＴ用タンク６ｂから冷却水をＲＯＴ４に供給する場合、ある程度の圧力を持って冷却水を圧延材に注水する必要があるからである。つまり、数１００℃から１０００℃近くの圧延材の表面に注水すると、いわゆる沸騰膜ができ、冷却を阻害するため、ある程度の圧力を持ってこの沸騰膜を破り、冷却能力を高めることが必要であり、圧力を維持するためには、ＲＯＴ用タンク６ｂ内の水位を一定以上確保しておく必要があるからである。
【００９９】
また、ポンプ９ａに求められることは、図２に示すように、吐出流量ＱＯＰＰ[m3/h]だけでなく、高所に冷却水を持ち上げる揚程Ｈの性能もある。そのため、制約条件の一つとして、必要な揚程Ｈを確保するために、ポンプ９ａの運転台数の最小値や、ポンプ９ａを運転する電動機９ｂの出力の最小値を制約条件としても良い。
【０１００】
さらに、ポンプ９ａの運転台数を０にしてしまうと、配管（図示せず）やポンプ９ａ中に冷却水が全くなくなってしまい、ポンプ９ａを再起動するときに、空転し、ポンプ９ａや電動機９ｂを壊したり、異音を発生するおそれがある。そのため、制約条件の一つとして、例えば、常に1台のポンプ９ａは運転しておき、配管（図示せず）やポンプ内に水を確保することを制約条件にしても良い。
【０１０１】
運転条件修正部１２２では、これらの制約条件を考慮して、運転条件予測部１２１が所定の予測サイクルＴ１毎に予測した所定の予測対象期間Ｔ２内に必要とされるポンプ部９の運転条件がこれらの制約条件を外れないように制約をかけ、外れた場合には制約条件内に納まるように適宜修正する。
【０１０２】
その一方、運転条件予測部１２１によって予測されたポンプ部９の運転条件が制約条件を外れなかった場合は、運転条件修正部１２２は、運転条件予測部１２１によって予測された所定の予測対象期間Ｔ２内に要求されるポンプ部９の運転条件である、ポンプ９ａの運転台数やポンプ９ａを駆動する電動機９ｂの運転出力（消費電力）等を、修正せずそのまま使用エネルギー量計算部１３へ出力する。
【０１０３】
なお、制約内運転条件予測部１２を運転条件予測部１２１と運転条件修正部１２２とに分けず、制約内運転条件予測部１２が、冷却水使用状況予測部１１により予測された冷却水の使用状況に基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、予測対象期間Ｔ２内におけるポンプ部９の運転条件を、所定の制約条件を満たすように予測するようにした場合には、ステップ４３０のポンプ部の運転条件予測処理と、ステップ４４０のポンプ部の運転条件の修正処理とは、一つのステップで実行されることになる。
【０１０４】
（５）使用エネルギー量が最適となるポンプ部の運転条件の選択（ステップ４５０〜４９５）。
【０１０５】
そして、使用エネルギー量計算部１３は、運転条件修正部１２２を介して、運転条件予測部１２１から所定の予測対象期間Ｔ２内に必要とされるポンプ部９の運転条件である、ポンプ９ａの運転台数やポンプ９ａを駆動する電動機９ｂの運転出力（消費電力）の予測結果を入力すると、その予測結果であるポンプ部９の運転条件を実現するために必要な所定の予測対象期間Ｔ２内における使用エネルギー量を計算し、最適化部１４へ出力する（ステップ４５０）。
【０１０６】
ここで、使用エネルギー量計算部１３は、使用エネルギー量計算の際、ポンプ９ａを駆動する電動機９ｂの効率や、インバータ駆動が可能であるか否か等も考慮した上で、電源側から与える使用エネルギー量、すなわち電力量を計算する。
【０１０７】
すると、最適化部１４は、まず、ポンプ部９の運転条件の変更回数を確認し、ポンプ部９の運転条件の変更回数が所定回数以内であるか否かを判定する（ステップ４６０）。なお、変更回数は、本装置の処理能力、計算能力、さらには、所定の予測サイクルＴ１や予測対象期間Ｔ２等も考慮して、５回や、１０回等と任意の値を設定できる。
【０１０８】
ここで、最適化部１４は、ポンプ部９の運転条件の変更回数が所定回数を超えた場合には（ステップ４６０“Ｙｅｓ”）、今までポンプ部９の運転条件を変更させて使用エネルギー量計算部１３に計算させた使用エネルギー量のうち、最適、すなわち最小の使用エネルギー量となるポンプ部９の運転条件を、目標値として、ポンプ部運転制御部１５に与える（ステップ４９０）。
【０１０９】
これに対し、最適化部１４は、ポンプ部９の運転条件の変更回数が所定回数以内である場合には（ステップ４６０“Ｙｅｓ”）、ステップ４７０以降の処理により、使用エネルギー量計算部１３における今回の使用エネルギー量の計算結果と、前回の使用エネルギー量の計算結果との比較処理に移行する。
【０１１０】
つまり、最適化部１４は、使用エネルギー量計算部１３によって今回計算された使用エネルギー量を記憶し、まずは、今回計算した使用エネルギー量と、前回計算し記憶したポンプ部９の運転条件が若干異なる使用エネルギー量とを比較し、今回計算した使用エネルギー量が前回計算した使用エネルギー量より減少したか否かを判定する（ステップ４７０）。
【０１１１】
ここで、最適化部１４は、今回計算した使用エネルギー量が前回計算した使用エネルギー量より減少していないと判定した場合（ステップ４７０“Ｎｏ”）、さらにポンプ部９の運転条件である、ポンプ９ａの運転台数やポンプ９ａを駆動する電動機９ｂの運転出力（消費電力）を若干変えて（ステップ４７５）、再度、使用エネルギー量計算部１３にそのポンプ部９の運転条件に必要な使用エネルギー量を計算させ（ステップ４５０）、それ以降の処理を実行する。
【０１１２】
その一方、最適化部１４は、今回計算した使用エネルギー量が前回計算した使用エネルギー量より減少していると判定した場合（ステップ４７０“Ｙｅｓ”）、さらに、今回計算した使用エネルギー量から前回計算した使用エネルギー量を減算した減少量が十分小さいか否かを判定する（ステップ４８０）。
【０１１３】
ここで、最適化部１４は、前回計算した使用エネルギー量からの減少量が十分小さいくないと判定した場合は（ステップ４８０“Ｎｏ”）、ステップ４７０にて“Ｎｏ”と判定した場合と同様に、さらにポンプ部９の運転条件を若干変えて（ステップ４７５）、ステップ４５０の処理に戻り、これ以降の処理を実行する。
【０１１４】
これに対し、最適化部１４は、今回計算した使用エネルギー量が前回計算した使用エネルギー量より減少しており（ステップ４７０“Ｙｅｓ”）、かつ、今回計算した使用エネルギー量から前回計算した使用エネルギー量を減算した減少量が十分小さいと判定した場合には（ステップ４８０“Ｙｅｓ”）、今回計算した使用エネルギー量となるポンプ部９の運転条件を、目標値としてポンプ部運転制御部１５に与える（ステップ４８５）。
【０１１５】
（６）目標値に基づくポンプ部９の運転（ステップ４９５）。
【０１１６】
ポンプ部運転制御部１５は、最適化部１４におけるステップ４８５またはステップ４９０の処理により、使用エネルギー量が最少等の最適なポンプ部９の運転条件が目標値として与えられると、この目標値に従ってポンプ９ａや電動機９ｂを選択して制御し、ポンプ９ａを運転する（ステップ４９５）。
【０１１７】
（７）所定の予測サイクルＴ１が経過したの判定（ステップ５００）。
【０１１８】
そして、最適化部１４は、所定の予測サイクルＴ１が経過するか否かを判定し（ステップ５００）、所定の予測サイクルＴ１が経過した場合には（ステップ５００“Ｙｅｓ”）、ステップ４２０の処理に戻り、ステップ４２０〜ステップ５００の処理を繰り返させる。
【０１１９】
以上のように、第１の実施形態の圧延ラインにおけるポンプ駆動装置では、所定の予測サイクルＴ１毎に、以上説明したステップ４２０〜５００の処理を繰り返すことにより、所定の予測対象期間Ｔ２内にＲＯＴ４にて使用される冷却水の使用状況や、ポンプ部の運転条件を予測して、予測した運転条件が制約条件を外れれば修正し、予測したポンプ部の運転条件を少しずつ変更しながら使用エネルギー量が最小になる等の最適なポンプ部の運転条件を目標値として設定して、ポンプ部９の運転を制御している。
【０１２０】
これにより、第１の実施形態の圧延ラインにおけるポンプ駆動装置では、ポンプ部９を構成するポンプ９ａや、ポンプ９ａを駆動する電動機９ｂ等を、圧延ラインにおける所定の制約条件を満たした上で、効率良く運転することができる。
【０１２１】
その結果、圧延ラインにおけるポンプ部９の省エネ、省コストを直接的に図ることが可能になり、圧延ラインの環境負荷を低減することができる。
【０１２２】
《ポンプ部９の運転条件の予測方法の一例》
次に、運転条件予測部１２１におけるポンプ部９の運転条件の予測方法の一例を、図面を参照して説明する。
【０１２３】
図５は、ポンプ９ａを１台〜５台並列運転する場合におけるポンプ９ａの吐出流量ＱＯＰＰ[m3/h]と、ポンプ９ａの揚程［m］との関係を示す特性曲線と、ポンプ９ａにつながる配管（図示せず）の抵抗曲線とを示す説明図である。
【０１２４】
図５では、横軸にポンプ９ａの吐出流量ＱＯＰＰ[m3/h]をとり、縦軸にポンプ９ａの揚程［m］をとっている。
【０１２５】
ポンプ９ａの運転を台数ごとに行う場合は、ポンプ１台、２台、・・・、５台運転の特性曲線５１０〜５５０と、配管抵抗曲線５６０の交点が運転点となる。
【０１２６】
例えば、ポンプ９ａを４台で運転する場合、図５に示すように、４台で運転の場合の特性曲線５４０と、配管抵抗曲線５６０との交点が運転点となり、吐出流量ＱＯＰＰ[m3/h]は約９２００［m3/h］、揚程は約２５［m］となる。
【０１２７】
ここで、ポンプ９ａを駆動する電動機９ｂをインバータ駆動する場合は、配管抵抗曲線上で連続的な吐出流量、揚程の変更が可能になる。例えば、４台のポンプ９ａにプラスして、５台目のポンプ９ａのみを９５％出力でインバータ駆動により運転する場合には、図５に示すように、４台＋９５％運転の特性曲線５７０と、配管抵抗曲線５６０との交点が運転点となり、吐出流量は約９６００［m3/h］、揚程は２６[ｍ]となる。
【０１２８】
このように、ポンプ９ａを複数台並列運転する場合には、ポンプ９ａの吐出流量ＱＯＰＰ[m3/h]と、ポンプ９ａの揚程［m］とは、配管抵抗曲線５６０により定まる。
【０１２９】
図６は、１台のポンプ９ａのポンプ特性と、ポンプ９ａを駆動する電動機９ｂの出力の関係を示す説明図である。
【０１３０】
図６では、横軸にポンプ９ａの吐出流量ＱＯＰＰ［m3/h］をとり、縦軸にポンプ９ａの全揚程［m］をとっており、電動機出力−吐出流量曲線６１０と、全揚程−吐出流量曲線６２０とを示している。
【０１３１】
図６に示すように、ポンプ９ａの1台当たりが負担すべき吐出流量ＱＯＰＰ［m3/h］が決まれば、電動機出力−吐出流量曲線６１０に従い、それを駆動する電動機９ｂの出力［ｋＷ］を求めることができる。
【０１３２】
そして、電動機９ｂの出力が決まると、その出力を得るためのインバータ出力、インバータへの入力電力が求められる。なお、インバータ駆動でない場合には、電動機９ｂの出力を決めると、電動機９ｂへの入力電力が求められる。
【０１３３】
例えば、４台のポンプ９ａで吐出流量を約９２００［m3/h］、揚程を約２５［m］とした場合、１台のポンプ９ａが負担すべき吐出流量ＱＯＰＰ［m3/h］は、９２００［m3/h］÷4［台］=２３００［m3/h］となる。
【０１３４】
そして、この図６より、ポンプ1台あたりで負担すべき吐出流量が２３００［m3/h］ということは、インバータ駆動なしとした場合、電動機９ｂの出力は、電動機出力−吐出流量曲線６１０に従い、約２５２［ｋＷ］となる。また、ポンプ９ａの1台当たりの全揚程［m］は、全揚程−吐出流量曲線６２０に従い、吐出流量［m3/h］が２３００［m3/h］のときの、約２４［m］となる。
【０１３５】
このように、１台のポンプ９ａが負担する吐出流量ＱＯＰＰ［m3/h］が決まれば、そのポンプ９ａの全揚程［m］と、１台のポンプ９ａを駆動する電動機９ｂの出力とが決まり、また、１台のポンプ９ａの全揚程［m］を決めれば、１台のポンプ９ａが負担する吐出流量ＱＯＰＰ［m3/h］と、１台のポンプ９ａを駆動する電動機９ｂの出力とが決まり、さらに、１台のポンプ９ａを駆動する電動機９ｂの出力が決まれば、１台のポンプ９ａが負担する吐出流量ＱＯＰＰ［m3/h］と、そのポンプ９ａの全揚程［m］とが決まることになる。
【０１３６】
そのため、図２に示すように、冷却水ピット７ｂからＲＯＴ用タンク６ｂまでの揚程Ｈ［m］や、冷却水ピット７ｂからＲＯＴ用タンク６ｂまでの配管（図示せず。）の管径等が、固定で決まっている場合には、運転条件予測部１２１は、所定の予測サイクルＴ１毎に、図５に示すポンプ特定曲線と配管抵抗曲線との関係図や、図６に示すポンプ特性と電動機出力との関係図等に従って、何台のポンプ９ａにより運転する必要があるか、その場合にポンプ９ａを直列接続するか、並列接続するか、電動機９ｂの出力がどれくらいになるか等のポンプ部９の運転条件を予測することができる。
【０１３７】
《所定の予測サイクルＴ１毎にポンプ９ａの運転台数の予測を変更する一例》
次に、運転条件予測部１２１が、所定の予測サイクルＴ１毎に、図５に示すポンプ特定曲線（１〜５台運転）と配管抵抗曲線との関係図や、図６に示すポンプ特性と電動機出力との関係図等に従って、ポンプ９ａの運転台数の予測を変更した一例を、図面を参照して説明する。
【０１３８】
図７は、図２に示すＲＯＴ４における冷却水の循環において、運転条件予測部１２１が、所定の予測サイクルＴ１毎に、ポンプ９ａの運転台数の予測を変更した一例を示す説明図である。
【０１３９】
図７では、横軸に時間time[s]をとり、縦軸には、
（i）ＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量値ＣW[m3]の上限値ＣWＵＬ[m3]、
（ii）ＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量ＣW[m3]の下限値ＣWＬＬ[m3]、
（iii）ポンプ部９の運転条件の指令値（ポンプ９ａの運転台数の指令値ＰＲＥＦ[台数]）、
（iv）ＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量ＱOT[m3/h]の予測値ＱOTＰＲＤ[m3/h]、
（v）ＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量ＱOT[m3/h]の実績値ＱOTＡＣＴ[m3/h]、
をとっている。
【０１４０】
そして、図７において、折れ線７１０は、ＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量値ＣW[m3]、折れ線７２０は、ポンプ部９の運転条件の指令値（ポンプ９ａの運転台数の指令値ＰＲＥＦ[台数]）、折れ線７３０は、ＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量ＱOT[m3/h]の予測値ＱOTＰＲＤ[m3/h]、折れ線７４０は、ＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量ＱOT[m3/h]の実績値ＱOTＡＣＴ[m3/h]の変化を示している。
【０１４１】
ここで、前記（iii）に示す最適化部１４がポンプ部運転制御部１５に対し指示するポンプ部９の運転条件の指令値（目標値）は、説明をわかりやすくするため、ポンプ９ａの運転台数の指令値ＰＲＥＦ[台数]としているが、ポンプ９ａを駆動する電動機９ｂの運転出力等を入れても勿論よい。
【０１４２】
また、前記（iｖ）に示すＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量ＱOT[m3/h]の予測値ＱOTＰＲＤ[m3/h]は、運転条件予測部１２１が、所定の予測サイクルＴ１毎に所定の予測対象期間Ｔ２内で予測する値である。
【０１４３】
また、前記（ｖ）に示すＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量ＱOT[m3/h]の実績値ＱOTＡＣＴ[m3/h]は、温度制御装置１００が操作しているＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量ＱOT[m3/h]である。
【０１４４】
また、図７において、ｉ番時間ウインドウとは、時点ｔ１から始まる予測サイクルＴ１とする所定の予測対象期間Ｔ２であり、時点ｔ１〜ｔ７までの期間である。また、ｉ＋１番時間ウインドウは、時点ｔ３から始まる予測サイクルＴ１とする所定の予測対象期間Ｔ２であり、時点ｔ３〜ｔ１１までの期間である。なお、図７では、所定の予測対象期間Ｔ２は、所定の予測サイクルＴ１のおよそ２倍としている。
【０１４５】
次に、図７を参照して、本装置の動作を説明する。時点ｔ２〜ｔ３の区間では、折れ線７１０により示すＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量ＣW[m3]が減っている。これは、温度制御装置１００の操作によって、折れ線７２０により示すＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量ＱOT[m3/h]の実績値ＱOTＡＣＴ[m3/h]が増え、圧延材を冷却しているからである。なお、この吐出流量ＱOT[m3/H]の実績値ＱOTＡＣＴ[m3/h]に応じ、冷却水使用状況予測部１１が予測する、折れ線７３０により示す吐出流量ＱOT[m3/h]の予測値ＱOTＰＲＤ[m3/h]も増えることになる。
【０１４６】
また、図７におけるｔ３〜ｔ５の区間は、圧延材の冷却が終わって、次の圧延材が来るまでの間であり、折れ線７４０により示すＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量ＱOT[m3/h]の実績値ＱOTＡＣＴ[m3/h]が減り、その吐出流量ＱOT[m3/h]に応じ、冷却水使用状況予測部１１が予測する、折れ線７３０により示す吐出流量ＱOT[m3/h]の予測値ＱOTＰＲＤも減少している。
【０１４７】
つまり、図７において、折れ線７１０により示すＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量値ＣW[m3]が下降すると、ＲＯＴ用タンク６ｂからＲＯＴ４に冷却水が供給されているということなので、温度制御装置１００が操作している折れ線７３０により示すＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量ＱOT[m3/h]の実績値ＱOTＡＣＴ[m3/h]は上昇し、運転条件予測部１２１が予測する折れ線７４０により示すＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量ＱOT[m3/h]の予測値ＱOTＰＲＤ[m3/h]もそれに従って上昇し、ＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量値ＣW[m3]が上昇すると、ＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量ＱOT[m3/h]の実績値ＱOTＡＣＴ[m3/]も、その予測値ＱOTＰＲＤ[m3/h]もそれに従って下降する。
【０１４８】
従って、時点ｔ１〜ｔ７の間のｉ番時間ウインドウでは、最適化部１４が、これらの運転条件予測部１２１のＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量ＱOT[m3/h]の予測値ＱOTＰＲＤ[m3/h]に基づいて、ポンプ部９の運転条件として、ポンプ９ａの運転台数の指令値ＰＲＥＦ[台数]を、例えば、２台と予測したものとする。
【０１４９】
次に、時点ｔ１から所定の予測サイクルＴ１が経過して、時点ｔ３になり、ｉ＋１番時間ウインドウの予測タイミングが到来すると、ｉ番時間ウインドウにおける予測の場合と同様に、運転条件予測部１２１は、温度制御装置１００が操作しているＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量ＱOT[m3/h]の実績値ＱOTＡＣＴ[m3/h]に従い、ＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量ＱOT[m3/h]の予測値ＱOTＰＲＤ[m3/h]を予測する。
【０１５０】
その際、例えば、圧延が早まってＲＯＴ４における冷却が早く必要になり、温度制御装置１００は、折れ線７４０により示すＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量ＱOT[m3/h]の実績値ＱOTＡＣＴ[m3/h]を、時点ｔ５のタイミングで急に増加させるものとする。
【０１５１】
すると、運転条件予測部１２１は、ｉ番目の予測対象期間Ｔ２であるｉ番時間ウインドウでは、ＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量ＱOT[m3/h]の予測値ＱOTＰＲＤ[m3/h]を、実線の折れ線７３０に示すように予測していたものの、温度制御装置１００からのＲＯＴ４での使用水量やその時間変化等の操作情報の変更を入力して、ｉ＋１番時間ウインドウでは、ＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量ＱOT[m3/h]の実績値ＱOTＡＣＴ[m3/h]の急増に応じて、破線の折れ線７５０に示すように予測する。
【０１５２】
つまり、運転条件予測部１２１は、ｉ番目の予測対象期間Ｔ２であるｉ番時間ウインドウでは、ＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量ＱOT[m3/h]の予測値ＱOTＰＲＤ[m3/h]を、実線の折れ線７３０に示すように時点ｔ６から増加させようと予測していたが、ｉ＋１番時間ウインドウでは、時点ｔ５におけるＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量ＱOT[m3/h]の実績値ＱOTＡＣＴ[m3/h]の急増に合わせて、破線の折れ線７５０に示すように時点ｔ５から増加させるよう予測を変更する。
【０１５３】
すると、最適化部１４は、これらの運転条件予測部１２１のＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出流量ＱOT[m3/h]の予測値ＱOTＰＲＤ[m3/h]に基づいて、時点ｔ１のタイミングで、ｉ番時間ウインドウにおいてポンプ９ａの運転台数を、実線の折れ線７２０に示すように２台と予測していたもの、時点ｔ３のタイミングでは、ｉ＋１番時間ウインドウにおいてポンプ９ａの運転台数を、破線の折れ線７６０で示すように３台と予測して目標値を変更する。
【０１５４】
これにより、ポンプ部運転制御部１５は、ｉ＋１番時間ウインドウでは、ポンプ９ａの運転台数が３台等の、ポンプ部９の運転条件の目標値に基づいて、ポンプ部９の運転を制御する。
【０１５５】
なお、図２に示すように、ＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量ＣW[m3]には、下限値ＣWＬＬ[m3]と、上限値ＣWＵＬ[m3]とがあり、オーバーフローの仕組み、すなわちオーバーフロー流量ＱOVF[m3/h]の発生により、ＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量ＣW[m3]が上限値ＣWＵＬ[m3]を超えることはない。
【０１５６】
これらの変数の関係を表すと、次の式１で表せる。
【０１５７】
0005492910.tif 000002
・・・（式１）
なお、前記式１において、CW(0)は、ＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量CW(t)の初期値であり、記号（ｔ）は，その変数が時間tの関数、すなわち時間tによって変化する変数であることを示している。
【０１５８】
最適化部１４が実現すべきことは、前記のようなＲＯＴ用タンク６ｂを中心とした冷却水の収支を予測し、ポンプ部９の運転を制御する上で、電動機９ｂの消費エネルギーを最小化することである。
【０１５９】
このとき、最適化部１４は、最小の消費エネルギー量を求める対象期間を非常に長い時間とすると、最小の消費エネルギーを見出すための計算時間が非常に長くかかる。
【０１６０】
このため、最適化部１４は、冷却水使用状況予測部１１や制約内運転条件予測部１２が所定の予測サイクルＴ１毎に予測する予測対象期間Ｔ２の中で消費エネルギーを最小化する。
【０１６１】
これにより、最適化部１４は、この予測対象期間Ｔ２を所定の予測サイクルＴ１ずつずらすことにより、時間変化に対応する。
【０１６２】
このように、第１の実施形態では、冷却水使用状況予測部１１は、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２における冷却水の使用状況である、ＲＯＴ用タンク６ｂからの吐出水量あるいはＲＯＴ用タンク６ｂへの流入水量とその時間変化等を予測し、運転条件予測部１２１は、その所定の予測対象期間Ｔ２における吐出水量あるいはＲＯＴ用タンク６ｂへの流入水量とその時間変化等の予測値に基づいて、ポンプ部９の運転条件を予測し、運転条件修正部１２２は、予測されたポンプ部９の運転条件が所定の制約条件を外れれば、制約条件を満たすように修正し、使用エネルギー量計算部１３が、そのポンプ部９の運転条件に基づいて使用エネルギー量を計算する。
【０１６３】
そして、最適化部１４は、予測したポンプ部の運転条件を若干変更させ、幾つかのポンプ部９の運転条件にて、使用エネルギー量計算部１３に使用エネルギー量を計算させ、最適な、例えば、最小の使用エネルギー量となるときのポンプ部９の運転条件を選び、目標値としてポンプ部運転制御部１５に送る。
【０１６４】
例えば、冷却水ピット７ｂからＲＯＴ用タンク６ｂまで要求される揚程Ｈ（図２参照）と、ＲＯＴ用タンク６ｂへの流入流量QIT[m3/h]またはポンプ９ａの吐出流量ＱＯＰＰ[m3/h]（図２参照）とを一定とすると、図５のところで説明したように、必要となるポンプ９ａの運転台数を連続量ではない離散的な量として求まるので、最適化部１４は、必要となるポンプ９ａの運転台数を、ポンプ部９の運転条件を求めることができる。
【０１６５】
また、ポンプ９ａの吐出流量ＱＯＰＰ[m3/h]（図２参照）が決まれば、図６のところで説明したように，電動機９ｂの出力が求まるので、使用エネルギー量計算部１３は、所定の予測対象期間Ｔ２における消費エネルギー量（電力量）を求めることができる。
【０１６６】
なお、図７では、説明の便宜上、ポンプ部９の運転条件として、ポンプ９ａあるいはポンプ９ａを駆動する電動機９ｂの運転台数を変更するものとしているが、電動機９ｂがインバータ等により駆動されている場合には、電動機９ｂの出力を連続的に変更することができるので、ＲＯＴ用タンク６ｂへの流入流量QITREF[m3/h]も連続的に変更することができる。
【０１６７】
この場合、最適化部１４は、試行錯誤的に多くの運転条件にて使用エネルギー量を繰返し計算させても良いし、さらには、周知のニュートンラプソン法や、最急降下法などを適用して、消費エネルギー量が最少となるポンプ９ａを駆動する電動機９ｂの出力を求めることができる。
【０１６８】
従って、第１の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置１０によれば、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における冷却水の使用状況を予測する冷却水使用状況予測部１１と、予測された冷却水の使用状況に基づいて予測対象期間Ｔ２内で必要なポンプ部９の運転条件を予測する運転条件予測部１２１と、予測されたポンプ部９の運転条件が圧延ラインにおける制約条件を外れた場合に修正する運転条件修正部１２２と、運転条件修正部１２２を介したポンプ部９の運転条件に基づいて、予測対象期間Ｔ２内におけるポンプ部９の使用エネルギー量を計算する使用エネルギー量計算部１３と、予測されたポンプ部９の運転条件を変更して計算させた複数の使用エネルギー量のうち最適な使用エネルギー量を求める最適化部１４と、最適化部１４によって求められた最適な使用エネルギー量となるポンプ部９の運転条件を目標値としてポンプ部９の運転を制御するポンプ部運転制御部１５と、を備えたので、所定の予測サイクルＴ１毎に、圧延ラインにおける制約条件を確保しつつ、ポンプ部９を効率良く運転することができる。
【０１６９】
これにより、圧延ラインにおけるポンプ部９の省エネ、省コストを直接的に図ることが可能になり、圧延ラインの環境負荷を低減することができる。
【０１７０】
なお、第１の実施形態の説明では、図４Ａ，図４Ｂに示すフローチャートに従って動作するものとして説明したが、例えば、図４Ｂに示すフローチャートからステップ４７０、ステップ４８０、ステップ４８５の処理を省略した図８に示すフローチャートに従って動作するようにしても良い。
【０１７１】
≪第２の実施形態≫
次に、本発明の第２の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置２０について説明する。
【０１７２】
本発明の第２の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置２０は、温度制御装置１００から、ＲＯＴ４上に運ばれ、これから冷却される圧延材に対する冷却水の使用水量やその時間変化等の直接的な操作情報は得られず、これから冷却される圧延材の厚みや幅などの製品サイズ、鋼種、品種、材料の長さ、圧延材の速度、前段で冷やすのか、後段で冷やすのか等の注水パターン、フィードバック制御を行うか否か等の制御パターン等の属性情報（間接情報）を得て、これらの属性情報（間接情報）に基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における冷却水の使用状況やポンプ部の運転条件を予測して、最適なポンプ部の運転条件を目標として設定して駆動するものである。
【０１７３】
なお、上述した第１の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置１０とは、冷却水使用状況予測部における予測方法が異なるだけであるので、第２の実施形態の冷却水使用状況予測部についてのみ説明する。
【０１７４】
図９は、第２の実施形態の冷却水使用状況予測部２１の構成例を示すブロック図である。
【０１７５】
図９において、第２の実施形態の冷却水使用状況予測部２１は、間接的使用状況予測部２１１を有している。
【０１７６】
間接的使用状況予測部２１１は、温度制御装置１００から圧延材の冷却に関連する情報として、ＲＯＴ４における冷却水の使用水量やその時間変化等の操作情報を得ることができない場合に使用されるものである。
【０１７７】
この場合、温度制御装置１００は、最低限、ＲＯＴ４上に運ばれ冷却される圧延材に対して、圧延材の厚みや幅などの製品サイズ、鋼種、品種、材料の長さ、圧延材の速度、前段で冷やすのか、後段で冷やすのか等の注水パターン、フィードバック制御を行うか否か等の制御パターン等の属性情報（間接情報）を持っており、間接的使用状況予測部２１１は、これらの属性情報を、圧延材の冷却に関連する情報として入手して、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における冷却水の使用状況、すなわち冷却水の使用水量とその時間変化等を予測する。
【０１７８】
具体的には、間接的使用状況予測部２１１は、温度制御装置１００からのこれらの属性情報と、過去に冷却した圧延材についての同様の属性情報や、過去に冷却した圧延材について予測したＲＯＴ用タンク６ｂからの冷却水の吐出水量や実際の使用水量等の情報から、次にＲＯＴ４上に運ばれ冷却される圧延材に対し、また次の次にＲＯＴ４上に運ばれ冷却される圧延材などに対し、どれくらいの使用水量がＲＯＴ用タンク６ｂの注水に必要であるかを予測する。
【０１７９】
そのため、間接的使用状況予測部２１１は、例えば、図１０に示すように、過去に冷却した圧延材等の鋼種毎に、製品板厚や、全量、板幅、目標巻取り温度、圧延材の速度（図示せず）等の属性情報（間接情報）により区分した参照テーブル２１１ｎ（ｎは自然数）を有し、その各参照テーブル２１１ｎの１つ１つの区分に、例えば、使用水量Ｗと、圧延材の全量Ｌ［ｍ］と使用水量Ｗ[m3]とにより正規化した使用パターンｋとを、冷却水の使用状況として記憶している。
【０１８０】
ここで、間接的使用状況予測部２１１は、例えば、図１０に示すように、使用パターンｋとして、横軸を圧延材の全長Ｌ［ｍ］により１．０で正規化し、縦軸を使用水量Ｗの最大値を１．０として正規化し、折れ線で近似している。
【０１８１】
そして、間接的使用状況予測部２１１は、温度制御装置１００から次にＲＯＴ４に運ばれる圧延材の全量や、板厚、板幅、鋼種、目標巻取り温度、圧延材の速度等に属性情報を入手して、記憶している参照テーブル２１１ｎを参照し、次に来る圧延材の属性情報に合致する区分の使用水量Ｗ[m3]と、正規化した使用パターンｋとを取り出し、次に来る圧延材の全量Ｌ［ｍ］も参照して、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における冷却水の実際の使用状況を予測する。
【０１８２】
つまり、間接的使用状況予測部２１１は、圧延材の全長Ｌ［ｍ］の情報は、温度制御装置１００によって与えられるため、正規化された使用パターンｋを参照することにより、横軸を圧延材の全長Ｌ［ｍ］に変換でき、使用パターンの区分に記載された使用水量Ｗ[m3]を、正規化された縦軸の値に掛けることで、使用水量の絶対値がわかる。
【０１８３】
従って、第２の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置２０によれば、第１の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置１０と同様に、圧延ラインにおける制約条件を確保しつつ、ポンプ部９を効率良く運転することができ、圧延ラインにおけるポンプ部９の省エネ、省コストを直接的に図ることが可能になり、圧延ラインの環境負荷を低減することができる。
【０１８４】
特に、第２の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置２０では、間接的使用状況予測部２１１により、圧延材の冷却に関連する情報として、圧延材の厚みや幅などの製品サイズ、鋼種、品種、材料の長さ、制御パターン等の属性情報（間接情報）に基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内に使用される冷却水の使用状況を予測するようにしたので、冷却水の使用水量やその時間変化等の直接的な操作情報（直接情報）が入手できない場合でも、属性情報（間接情報）に基づいて所定の予測対象期間Ｔ２内に使用される冷却水の使用状況を予測することができる。
【０１８５】
≪第３の実施形態≫
次に、本発明の第３の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置３０について説明する。
【０１８６】
本発明の第３の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置３０は、上述した第２の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置２０における間接的使用状況予測部３１１が記憶する各参照テーブル２１１ｎの区分中の使用水量の値を、学習していくようにしたものである。このため、上述した第２の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置２０の構成を前提としているので、第３の実施形態の冷却水使用状況予測部についてのみ説明する。
【０１８７】
図１１は、第３の実施形態の冷却水使用状況予測部３１の構成例を示すブロック図である。
【０１８８】
図１１において、第３の実施形態の冷却水使用状況予測部３１は、第２の実施形態の間接的使用状況予測部２１１と同様の間接的使用状況予測部３１１と、使用状況学習部３１２とを有しており、第２の実施形態の冷却水使用状況予測部２１に対し、使用水量の学習機能を追加したのである。
【０１８９】
つまり、間接的使用状況予測部３１１は、第２の実施形態の間接的使用状況予測部２１１と同様に、温度制御装置１００から圧延材の冷却に関連する情報として、ＲＯＴ４における冷却水の使用水量やその時間変化等の操作情報を得ることができない場合に、温度制御装置１００からの属性情報と、過去に冷却した圧延材についての同様の属性情報や、過去に冷却した圧延材について予測した冷却水の吐出水量や実際の使用水量等の情報から、次にＲＯＴ４上に運ばれ冷却される圧延材に対して、どれくらいの使用水量がＲＯＴ用タンク６ｂの注水に必要であるかを予測する。
【０１９０】
その際、第３の実施形態では、使用状況学習部３１２は、温度制御装置１００から過去に冷却した圧延材に使用した冷却水の使用状況の実績値を入力して学習し、間接的使用状況予測部３１１の該当する参照テーブル２１１ｎの各区分中の使用水量Ｗの値として設定する。
【０１９１】
つまり、使用状況学習部３１２は、図１０に示すように、温度制御装置１００から過去に冷却した圧延材の使用水量と、その圧延材の板厚、板幅、鋼種、目標巻取り温度を入力して、その圧延材の板厚、板幅、鋼種、目標巻取り温度が合致する区分について、例えば、次の式２により使用水量を学習する。
【０１９２】
（学習後の使用水量）＝Ｋ・（使用水量実績値）＋（１−Ｋ）・（学習前の参照テーブル区分格納値）…（式２）
ここで、Ｋは学習ゲインである。
【０１９３】
使用状況学習部３１２は、前記式２により学習後の使用水量を、同じ区分に格納すべき使用水量Ｗの値として、参照テーブル２１１ｎを更新する。さらに、使用状況学習部３１２は、参照テーブル２１１ｎにおける正規化された使用パターンｋも、折れ線の中の各折れ点の横軸、縦軸の位置を、使用水量の実績値を使用して、前記式２と同様に学習して更新するようにしても良い。
【０１９４】
このように、本実施形態の使用状況学習部３１２は、温度制御装置１００から得た過去に冷却した圧延材についての冷却水の実際の使用水量Wや使用パターンｋ等を入力して、間接的使用状況予測部３１１が記憶する参照テーブル２１１ｎの各区分中の使用水量Ｗや使用パターンｋを学習して更新していくことが可能となる。
【０１９５】
従って、第３の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置３０によれば、第１，第２の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置１０，２０と同様に、圧延ラインにおける制約条件を確保しつつ、ポンプ部９を効率良く運転することができ、圧延ラインにおけるポンプ部９の省エネ、省コストを直接的に図ることが可能になる。
【０１９６】
また、第３の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置３０では、第２の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置２０と同様に、間接的使用状況予測部２１１により、圧延材の属性情報に基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内に使用される冷却水の使用状況を予測するようにしたので、現在冷却している圧延材についての冷却水の使用水量やその時間変化等の直接的な操作情報（直接情報）が入手できない場合でも、現在冷却している圧延材についての所定の予測対象期間Ｔ２における冷却水の使用状況を予測することができる。
【０１９７】
特に、第３の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置３０では、冷却水使用状況予測部３１に、使用状況学習部３１２を設けており、使用状況学習部３１２は、温度制御装置１００から得た過去に冷却した圧延材についての冷却水の実際の使用水量や使用パターン等の使用状況を学習して、間接的使用状況予測部３１１の該当する参照テーブル区分の中の使用水量等の値として設定するようにしたので、学習が進むにつれ、より的確な使用水量や使用パターン等が間接的使用状況予測部３１１の該当する参照テーブルの区分の中に設定されていくことになる。これにより、温度制御装置１００から現在冷却している圧延材についての冷却水の使用水量やその時間変化等の操作情報（直接情報）が得られず、間接的使用状況予測部３１１が温度制御装置１００から得た属性情報（間接情報）と参照テーブルとに基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における冷却水の使用水量やその時間変化等の使用状況を予測する場合でも、より正確な使用状況を予測することが可能となる。
【０１９８】
≪第４の実施形態≫
次に、本発明の第の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置について説明する。なお、上述した第１〜第３の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置とは、冷却水使用状況予測部における予測方法が異なるだけであるので、第４の実施形態の冷却水使用状況予測部についてのみ説明する。
【０１９９】
図１２は、第４の実施形態の冷却水使用状況予測部４１の構成例を示すブロック図である。
【０２００】
図１２に示すように、第４の実施形態の冷却水使用状況予測部４１は、図３に示す第４の実施形態の冷却水使用状況予測部１１の直接的使用状況予測部１１１と、図１１に示す第３の実施形態の間接的使用状況予測部３１１と、使用状況学習部３１２とを有するものである。なお、この図１２に示す間接的使用状況予測部３１１は、図９に示す第２の実施形態の間接的使用状況予測部２１１と同様に、使用状況学習部３１２を使用せずに使用状況を予測するようにしても良い。
【０２０１】
そして、本実施形態の冷却水使用状況予測部４１では、温度制御装置１００から現在冷却している圧延材についての使用水量やその時間変化等の操作情報（直接情報）が得られる場合には、直接的使用状況予測部１１１が第１の実施形態と同様に、その操作情報（直接情報）に基づいて所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内における冷却水の使用状況を予測する。
【０２０２】
これに対し、温度制御装置１００から現在冷却している圧延材についての使用水量やその時間変化等の操作情報（直接情報）が得られない場合は、間接的使用状況予測部２１１が第２，第３の実施形態と同様に、温度制御装置１００等から圧延材の厚みや幅などの製品サイズ、鋼種、品種、材料の長さ、制御パターン等の属性情報（間接情報）を入手して、これらの属性情報（間接情報）に基づいて、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内に使用される冷却水の使用状況を予測する。
【０２０３】
従って、第４の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置によれば、第１〜３の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置と同様に、圧延ラインにおける制約条件を確保しつつ、ポンプ部９を効率良く運転することができ、圧延ラインにおけるポンプ部９の省エネ、省コストを直接的に図ることが可能になり、圧延ラインの環境負荷を低減することができる。
【０２０４】
特に、第４の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置４０では、冷却水使用状況予測部４１が第１の実施形態の直接的使用状況予測部１１１と、第３の実施形態の間接的使用状況予測部３１１および使用状況学習部３１２とを有するので、温度制御装置１００等から現在冷却している圧延材についての使用水量やその時間変化等の操作情報（直接情報）が得られる場合でも、あるいはそれらの操作情報（直接情報）が得られず、圧延材の厚みや幅などの製品サイズ、鋼種、品種、材料の長さ、制御パターン等の属性情報（間接情報）しか得られない場合でも、適応的に対応して、所定の予測サイクルＴ１毎に、所定の予測対象期間Ｔ２内に使用される冷却水の使用状況を予測することができる。
【０２０５】
≪第５の実施形態≫
次に、本発明の第５の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置５０について説明する。
【０２０６】
冷却水の使用状況を正確に予測することは非常に難しく、例えば、圧延材がＲＯＴ４上に出てくるタイミングがずれたり、温度制御装置１００における巻取機５の温度制御の際のフィードバック制御によって、冷却水の使用状況が変化する場合がある。そのため、使用状況の予測値と、実績値との間に誤差が生じる場合があり、その誤差によってＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量ＣW［ｍ３］が下限値ＣWＬＬ[m3]を下回り、圧延ラインにおける制約条件を外れる場合が起こりえる。
【０２０７】
そこで、本発明の第５の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置では、ＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量ＣW［ｍ３］が下限値ＣWＬＬ[m3]を下回る等、各種状態量が変化し、圧延ラインにおける所定の制約条件を外れる場合には、最適化部１４がポンプ部運転制御部１５に対し設定したポンプ部９の運転条件の目標値を、直接修正できるようにしたものである。
【０２０８】
図１３は、本発明の第５の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置５０の構成例を示すブロック図である。
【０２０９】
図１３において、第５の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置５０は、図３に示す第１の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置１０の構成に追加して、制約条件監視部１７と、目標値修正部１８とをさらに設けたものである。つまり、それ以外の構成要素は、図３に示す第１の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置１０の構成要素と同じであるので、同一番号を付して、説明は省略し、制約条件監視部１７と、目標値修正部１８とについて説明する。なお、第５の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置５０は、第１の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置１０ではなく、第２〜第４の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置の構成に追加して、制約条件監視部１７と、目標値修正部１８とをさらに設けるようにしても勿論よい。
【０２１０】
ここで、制約条件監視部１７は、リアルタイムでこの圧延ラインにおける所定の制約条件に関係する状態量、例えば、ＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量ＣW［ｍ３］等を検出し、その貯蔵容量ＣW［ｍ３］が下限値ＣWＬＬ[m3]を下回らないか等、状態量が制約条件を外れるか否かを監視するものである。この場合、制約条件としては、例えば、ＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量ＣW［ｍ３］がその下限値ＣWＬＬ[m3]を下回らないことである。
【０２１１】
目標値修正部１８は、制約条件監視部１７から監視している状態量が制約条件を外れたと監視結果が送られてきた場合、監視している状態量が制約条件内に入るように、直ちにポンプ部９の運転条件の目標値を、直接、ポンプ部運転制御部１５に対し修正するものである。
【０２１２】
そのため、第５の実施形態では、ポンプ部運転制御部１５は、最適化部１４により目標値として設定されたポンプ部９の運転条件に従って、ポンプ部９の運転を制御するだけでなく、目標値修正部１８により直接修正された目標値に従って、ポンプ部９の運転を制御する。
【０２１３】
ここで、第５の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置５０では、圧延ラインにおける所定の制約条件を速やかに達成する観点から、最適化部１４により計算されたポンプ部９の運転条件の目標値よりも、目標値修正部１８により修正された目標値を優先させて修正するものとする。
【０２１４】
次に、その具体例を説明する。
【０２１５】
図１４は、第５の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置５０における目標値修正部１８による目標値の修正の一例を示す図である。
【０２１６】
図１４において、時点ｔ９において、折れ線７１０により示すＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量ＣW［ｍ３］が下限値ＣWＬＬ[m3]を下回ったとする。
【０２１７】
すると、本実施形態では、制約条件監視部１７がリアルタイムにＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量ＣW［ｍ３］等の制約条件に関係する状態量を検出し、貯蔵容量ＣW［ｍ３］がその下限値ＣWＬＬ[m3]を下回らないか等を監視しているので、時点ｔ９においてＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量ＣW［ｍ３］が下限値ＣWＬＬ[m3]を下回ると、リアルタイムにその監視結果を目標値修正部１８へ出力する。
【０２１８】
目標値修正部１８は、制約条件監視部１７からの監視結果に基づいて、監視している状態量が制約条件内に入るように、すなわち、この場合ではＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量ＣW［ｍ３］がその下限値ＣWＬＬ[m3]以上となるように、直ちにポンプ部９の運転条件である、ポンプ９ａの運転台数やポンプ９ａを駆動する電動機９ｂの運転出力（消費電力）の目標値を、直接、ポンプ部運転制御部１５に対し修正する。
【０２１９】
ここで、図１４における折れ線７２０により示すように、時点ｔ１〜ｔ７までのｉ番時間ウインドウ、および時点ｔ３〜ｔ１１までのｉ＋１番時間ウインドウでは、時点ｔ７〜ｔ１２までのｉ＋２番時間ウインドウでは、最適化部１４は、ポンプ９ａの運転台数は２台が最適と判定して目標値ＰＲＥＦ[台数]としてポンプ部運転制御部１５に設定していたものとする。
【０２２０】
しかし、本実施形態では、最適化部１４により設定された目標値よりも、目標値修正部１８により修正された目標値の方を優先させるので、時点ｔ９においてＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量ＣW［ｍ３］が下限値ＣWＬＬ[m3]を下回ると、目標値修正部１８は、時点ｔ３〜ｔ１１までのｉ＋１番時間ウインドウでも、折れ線７３０により示すように、時点ｔ９あるいはその直後からＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量ＣW［ｍ３］がその下限値ＣWＬＬ[m3]以上となるように、目標値（指令値）ＰＲＥＦ[台数]の修正指示として、ポンプ９ａの運転台数を２台から３台に修正する。
【０２２１】
これにより、折れ線７１０により示すＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量ＣW［ｍ３］は、時点ｔ１０から上がり続け、直ぐにその下限値ＣWＬＬ[m3]以上となる。
【０２２２】
なお、制約条件監視部１７と、目標値修正部１８とを備えていない前記第１〜第４の実施形態の注水制御装置１０〜４０では、予測サイクルＴ１毎に使用水量や運転条件を予測しているので、すぐに目標値（指令値）ＰＲＥＦ[台数]を修正することが不可能であり、前記第１〜第４の実施形態では、例えば、ＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量ＣW［ｍ３］が下限値ＣWＬＬ[m3]を下回る影響が出る時点ｔ９以降に予測サイクルＴ１が到来したとき、例えば、ｉ＋４番時間ウインドウの予測サイクルＴ１のタイミングである時点ｔ１１のときに、初めて目標値ＰＲＥＦ[台数]が修正される。
【０２２３】
これに対し、第５の実施形態の注水制御装置５０では、時点ｔ９において直ちに目標値（指令値）ＰＲＥＦ[台数]を修正しており、時点ｔ９以降に次の予測サイクルＴ１が到来したとき初めて目標値ＰＲＥＦ[台数]を修正する前記第１〜第４の実施形態の注水制御装置１０〜４０よりも、迅速に、図１１の例の場合あれば、約（ｔ９−ｔ１１）の分だけ早く制約条件を満たすようにポンプ部９の運転を制御して、ＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量ＣW［ｍ３］を上昇させていることがわかる。
【０２２４】
これにより、第５の実施形態の注水制御装置５０では、図１１の例の場合あれば、約（ｔ１１−ｔ９）の分だけ早くＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量ＣW［ｍ３］が上がることになり、ＲＯＴ用タンク６ｂの貯蔵容量ＣW［ｍ３］がその下限値ＣWＬＬ[m3]を下回るという、制約条件を外れた状態を、迅速に修復することが可能となり、第１〜第４の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置１０〜４０よりも、より安定した注水制御装置とすることができる。
【０２２５】
従って、第５の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置５０によれば、第１〜第４の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置１０〜４０と同様に、圧延ラインにおける制約条件を確保しつつ、ポンプ部９を効率良く運転することができ、圧延ラインにおけるポンプ部９の省エネ、省コストを直接的に図ることが可能になり、圧延ラインの環境負荷を低減することができる。
【０２２６】
特に、第５の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置５０では、第１〜第５の実施形態の圧延ラインにおける注水制御装置１０〜４０の構成に追加して、制約条件監視部１７と、目標値修正部１８とをさらに設け、最適化部１４によりポンプ部運転制御部１５に目標値が設定されていても、その目標値より、制約条件監視部１７と目標値修正部１８とにより修正された目標値の方を優先させるように構成しているので、制約条件を速やかに守り、より安定した注水制御装置とすることができる。
【０２２７】
なお、前記実施形態１〜５では、本発明に係る圧延ラインにおける注水制御装置の構成例を、図３や図１３等に示すようにハードウェア的に説明したが、本発明では、これに限らず、本発明に係る圧延ラインにおける注水制御装置を、ＣＰＵと、前記実施形態と同様の動作を実行させる注水制御プログラムを記憶した記憶部等を設けて、コンピュータ装置や、制御装置により、ソフトウェア的に実行するように構成しても勿論よい。
【０２２８】
また、前記実施形態１〜５では、熱間圧延機を中心に記載したが、本発明に係る圧延ラインにおける注水制御装置、注水制御方法、注水制御プログラムは、これに限らず、同様の注水設備を有する他の態様の圧延プラントでも同様に適用することができる。
【産業上の利用の可能性】
【０２２９】
以上のように、本発明に係る圧延ラインにおける注水制御装置、注水制御方法、注水制御プログラムは、製品品質を確保するための制御機能に対する制約を守りつつ、圧延ラインの注水設備で使われるポンプ部の運転に必要なエネルギーを最小化することが可能になり、省エネ、省コストを図ることが可能になり、圧延ラインの環境負荷を低減することができる、という効果を有し、タンクに貯蔵された冷却水を圧延ラインにおける圧延材の冷却に使用し、使用後の冷却水を回収しポンプ部によりタンクに戻す圧延ラインであれば、熱間薄板圧延ラインや、厚板圧延ラインや、冷間圧延ライン等の圧延ライン全てが対象になり、これらの圧延ラインにおける注水制御装置、注水制御方法、注水制御プログラムに対し産業上の利用の可能性が高くなる。
【符号の説明】
【０２３０】
１０，２０，３０，４０，５０・・・冷却ラインにおける注水制御装置
１１，２１，３１，４１・・・冷却水使用状況予測部
１１１・・・直接的使用状況予測部
２１１，３１１・・・間接的使用状況予測部
３１２・・・使用状況学習部
１２・・・制約内運転条件予測部
１２１・・・運転条件予測部
１２２・・・運転条件修正部
１３・・・使用エネルギー量計算部
１４・・・最適化部
１５・・・ポンプ部運転制御部
１６・・・制約条件監視部
１７・・・目標値修正部
１００・・・温度制御装置
【図１】
0005492910.tif 000003
【図２】
0005492910.tif 000004
【図３】
0005492910.tif 000005
【図４Ａ】
0005492910.tif 000006
【図４Ｂ】
0005492910.tif 000007
【図５】
0005492910.tif 000008
【図６】
0005492910.tif 000009
【図７】
0005492910.tif 000010
【図８】
0005492910.tif 000011
【図９】
0005492910.tif 000012
【図１０】
0005492910.tif 000013
【図１１】
0005492910.tif 000014
【図１２】
0005492910.tif 000015
【図１３】
0005492910.tif 000016
【図１４】
0005492910.tif 000017