(57)【要約】【課題】制御に用いるプログラマブルコントローラの処理能力の高速化を抑えながらも、処理可能な制御のプログラムを増加することができる。【解決手段】マスタタイマをカウントアップ処理するプログラム（計数処理部６１〜６４）と、マスタタイマにより動作する該炉頂機器の処理プログラム（プラント処理部７１〜７４）を、それぞれのマスタタイマ毎のプログラムとに分け、複数のマスタタイマのカウントアップするタイミングを相互に時間差を持たせ、カウントアップのタイミングのみ、前述マスタタイマ毎のプログラムを処理する構成とした。【選択図】図３
2008163356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉頂タイムスケジュールに従って炉頂機器の動作が開始された後に周期的に加算される実計数値と、予め設定してある動作予定計数値とを比較して、該炉頂機器に対する動作指令を出力するマスタタイマ式の、プログラマブルコントローラを用いた高炉原料装入制御装置において、
互いに連動して動作すると共に、互いに異なるタイミングでカウントアップする、複数のマスタタイマと、
少なくとも１つの該マスタタイマのカウントアップ時に、そのマスタタイマに従った前記炉頂機器の制御を行う機能部が配分され構成されている、複数のプラント処理部と、を備え、
単一のプログラマブルコントローラ内において、これらプラント処理部が構成されていることを特徴とする高炉原料装入制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉頂タイムスケジュールに従って炉頂機器の動作が開始された後に周期的に加算される実計数値と、予め設定してある動作予定計数値とを比較して、該炉頂機器に対する動作指令を出力するマスタタイマ式の、プログラマブルコントローラを用いた高炉原料装入制御装置に係り、特に、制御に用いるプログラマブルコントローラの処理能力の高速化を抑えながらも、処理可能な制御のプログラムを増加することができる高炉原料装入制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高炉への原料装入は、後述する公報等にも記載されているように、以下のように行なわれている。
【０００３】
高炉へ装入する原料は、予め秤量ホッパで秤量した後、コンベヤ等の輸送装置により炉頂まで輸送され、一旦ベルホッパ又は炉頂ホッパに貯留される。その後、原料をベル式炉頂装入装置又はベルレス式炉頂装入装置等を用いて炉内へ装入し、その後空になったこのホッパヘ次に装入するための原料を受け入れるために待機する。このようにして１回分の原料を炉内へ装入する一連のシーケンスのことを１ダンプと呼ぶ。
【０００４】
炉頂の各機器の動作タイミングは、予め１ダンプ内の経過時間に対応させた炉頂タイムスケジュールにより設定され、該スケジュールにより規定される動作順序と時間差に従って各機器を動作させることにより、上記の原料の炉内装入と次に装入するための原料の受入とを行なっている。この１ダンプに要する時間は、高炉へ装入する原料の種類や量等により影響を受ける変動部と、それを受けない固定部に分けることができる。
【０００５】
従来、炉頂タイムスケジュールに従って炉頂機器へ指令を与える方法には、マスタシーケンシャル方式と呼ばれる制御装置が採用されてきた。この制御装置としては、１ダンプの間、１秒の周期で発生するパルスを計数する計数回路を持ち、炉頂タイムスケジュールに従って予め設定されている機器別の動作予定計数値と計数回路により実際に計数された現在値（以下、実計数値ともいう）を比較し、両者が一致した時点で当該機器の動作指令を与える比較・指令出力回路で構成されたものが知られている。
【０００６】
このマスタシーケンシャル方式は、計数回路の実計数値を監視することにより１ダンプの炉頂タイムスケジュールの進捗状況を直接に知ることができること、又設備の変更や操業方法の変更等に応じて炉頂タイムスケジュールを改める場合に、炉頂機器の動作タイミングや動作順序を変更することが容易である等の特徴を有し、炉頂タイムスケジュールの制御装置として長い間使用されてきた。しかしながら、この方式は、前記のように高炉操業の方法の差によって様々であるべき炉頂タイムスケジュールを数種類に集約したものであり、集約の過程で一定の無駄時間は容認されてきた。
【０００７】
近年の高炉操業は、合理化を目指して、より多くの種類の操業方法を持つと同時に、効率化のため無駄時間は極力排除したいという要求が強まっており、これに応えて前記のマスタシーケンシャル方式の内容は以下のように改善されてきた。
【０００８】
第１の改善例は、炉頂タイムスケジュールの種類を増やし、無駄時間を本質的に除去しようとしたものであったが、特定の炉頂機器の動作予定計数値が何通りもあり、炉頂タイムスケジュールの進捗状況を監視する者の負担が大きくなる欠点があった。第２の改善例は、炉頂タイムスケジュールの変動部を実行している間は計数回路による加算を中断し、変動部の実行が完了して固定部に移った時点で再び加算を行なうものである。
【０００９】
この場合に変動部の制御は計数回路と連動した専用タイマを設け、これにより指令が与えられる。このように変動部のタイマを独立させることで、固定部の機器動作予定計数値は１種類で済み、その点では監視し易いという長所がある。しかしながら、変動部の機器毎に、又、変動する時間別に専用のタイマが設けられるため、炉頂タイムスケジュール全体の進捗状況の監視ではなお問題があった。
【００１０】
そこで、特許文献１では、複数の周期が設定可能で、外部信号により選択された周期のパルスを発生する回路と、１パルス当たりの加算量が設定可能で、パルスを入力する度に外部信号により選択された加算量を加算し、その結果の計数値を保持すると同時に外部へ出力する計数回路と、炉頂機器の動作予定計数値等を設定可能で、この設定値と前記計数回路からの計数値とを比較して一致すれば機器動作指令等を出力する比較回路と、計数値を入力し、その値によりその時点で使用すべきパルス周期と１パルス当たりの加算量を判断し、その結果を出力する判定回路と、計数値を表示する表示回路及び表示器とを有する高炉原料装入制御装置を提案し、これにより、無駄時間を含まない最短のもので制御することが可能であり、しかも炉頂タイムスケジュールの進捗状況を単一の表示器で固定部、変動部双方を直接に示すことが可能となり、又固定部の機器動作予定計数値は変動部の影響を受けず常に同一の設定値でよく、前記の効果と併せて監視を非常に容易に行なうことができるようにしている。
【００１１】
更に、安定的な操業を維持するために、該炉頂機器の動作履歴を時系列的に管理することが一般的に取り入れられており、そのためにマスタタイマのカウントアップに合わせて、各機器の動作状態（運転／停止、弁の開／閉など）、動作時間、異常動作発生の有無を検知し、データとして残す仕組みが行われている。又、特許文献２では、異常動作を検出する技術が開示されている。
【００１２】
以上の高炉原料装入制御装置の特徴は、無駄時間を極力排除するために考案されており、その結果、１ダンプに要する平均的な時間は短縮され 炉頂装入装置の装入能力は相対的に向上してきている。
【００１３】
【特許文献１】特開平５−６５５１４号公報
【特許文献２】特開２００３−２３１９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記の高炉原料装入制御装置では、マスタタイマのカウントアップのタイミングで、プログラマブルコントローラ内の大量のプログラムが処理されることになり、全体のプログラム処理時間が延びることになる。
【００１５】
高炉原料装入装置でのマスタタイマは、一般的には１秒周期でカウントアップし、該炉頂機器の制御・動作履歴管理処理等のプログラムを処理するが、特許文献１では、１秒未満の周期でカウントアップする方法が提案されている。又一般的に、プログラマブルコントローラの１スキャンの処理時間および周期は、１０〜数１００ミリ秒である。
【００１６】
スキャン周期の長大化は、炉頂機器の動作異常（停止精度の悪化）や、炉頂タイムスケジュール全体の遅延となる。
【００１７】
反対に、スキャン周期の短縮は、プログラマブルコントローラなどのハードウェアの処理能力（性能）に依存するほか、ソフトウェア量（プログラム量）にも依存する。近年の高炉操業・設備管理の高度化・炉頂機器数の増大に伴い、プログラム量は増大の一途をたどっている。特許文献２のような異常動作検出の処理なども加えられると、処理すべきプログラムが更に増大することになる。プログラム量が増大するとスキャン周期は延長せざるをえなくなる。
【００１８】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、制御に用いるプログラマブルコントローラの処理能力の高速化を抑えながらも、処理可能な制御のプログラムを増加することができる高炉原料装入制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、炉頂タイムスケジュールに従って炉頂機器の動作が開始された後に周期的に加算される実計数値と、予め設定してある動作予定計数値とを比較して、該炉頂機器に対する動作指令を出力するマスタタイマ式の、プログラマブルコントローラを用いた高炉原料装入制御装置において、互いに連動して動作すると共に、互いに異なるタイミングでカウントアップする、複数のマスタタイマと、少なくとも１つの該マスタタイマのカウントアップ時に、そのマスタタイマに従った前記炉頂機器の制御を行う、複数のプラント処理部とを、単一のプログラマブルコントローラ内において構成したことにより、前記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、マスタタイマ方式の高炉原料装入制御装置のプログラム処理時間を短縮するようにしたので、プログラマブルローラの処理能力が同じでも、マスタタイマのカウントアップ周期を短くすることができ、又、プログラマブルコントローラの処理周期を短くすることができるにようになる。又、マスタタイマのカウントアップ周期を短くできれば、炉頂タイムスケジュール全体を短縮でき、高炉の生産性の向上などが図れる。そして、プログラマブルコントローラの処理周期を短くできれば、炉頂機器の停止精度の向上が得られ、高炉内原料分布制御の精度向上・高炉操業の安定化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
炉頂タイムスケジュールに従って炉頂機器の動作が開始された後に周期的に加算される実計数値と、予め設定してある動作予定計数値とを比較して、該炉頂機器に対する動作指令を出力するマスタタイマ式の高炉原料装入制御装置において、一つのプログラマブルコントローラ内で、複数のマスタタイマを使用する場合、マスタタイマをカウントアップ処理するプログラムと、マスタタイマにより動作する該炉頂機器の処理プログラムをそれぞれのマスタタイマ毎のプログラムとに分け、複数のマスタタイマのカウントアップするタイミングを相互に時間差を持たせ、カウントアップのタイミングのみ、前述マスタタイマ毎のプログラムを処理することとしたから、プログラマブルローラの処理能力が同じでも、マスタタイマのカウントアップ周期を短くすることができ、又、プログラマブルコントローラの処理周期を短くすることができるにようになる。
【実施例１】
【００２２】
以下、図を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明が適用された実施例の高炉原料装入設備を示す概要図である。
【００２４】
まず、３つのホッパ１１は、異種のコークスを受け入れ可能である。左端及び中央のホッパ１１には高品位のコークスが、右端のホッパ１１には低品位のコークスが貯蔵され、下部に位置しているフィーダから切り出せるようになっている。又、切出されたコークスは、搬送コンベア１２を経由して、２つの秤量ホッパ１３のいずれか選択されたものに移送され、その秤量機１５によって計量される。計量済みのコークスは、搬送コンベア１７によって炉頂部の炉内装入のためのバンカ１９へ運ばれる。
【００２５】
他方、鉱石原料槽２０に蓄えられている鉱石は、搬送コンベア２２によって２つの秤量ホッパ２３のいずれか選択されたものに移送され、その秤量機２５によって計量される。そして、該計量後に秤量ホッパ２３の下部から払い出された鉱石は、搬送コンベア１７によって炉頂部の炉内装入のためのバンカ１９へ運搬される。該運搬の過程において、適宜、秤量ホッパ１３から払い出される計量済みのコークスが加えられ混合される。
【００２６】
バンカ１９へ運ばれた鉱石、コークス、又これら混合のものは、高炉炉内１８へ装入される。該装入の量、又タイミングは、以上に説明の高炉原料装入設備において、各装置の運転開始／停止タイミングや、搬送コンベアの速度の制御によるものである。
【００２７】
図２は、本実施例における高炉原料装入制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【００２８】
高炉原料装入制御装置１５０は、いわゆるプログラマブルコントローラであり、種々のプログラムを実行するＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１５１と、実行するプログラムなどを記憶する主記憶部となるＲＡＭ（Random  Access  Memory）１５２と、ハードディスク装置などによる大容量の外部記憶装置１５３と、諸装置を接続するＩ／Ｏ（Input  Output）装置１５７とを有している。又、バス１６０により、これらはＣＰＵ１５１からアクセス可能になっている。
【００２９】
該Ｉ／Ｏ装置１５７には、高炉原料装入設備の各装置に配置される諸センサ１６１が出力する、該当装置の状態を示す信号が入力される。又、該Ｉ／Ｏ装置１５７からは、高炉原料装入設備の各装置に配置される、ソレノイド１６２をオン・オフする信号、モータ１６６のモータ駆動回路１６４を制御する信号が出力され、該当装置の運転開始／停止や速度が制御される。
【００３０】
本実施形態の記憶手段であるＲＡＭ１５２や外部記憶装置１５３は、ＣＰＵ１５１で実行されるプログラムや、本実施形態においてアクセスされる諸ファイルやデータが保存され、電子的にアクセスができるようになっている。そうして、プログラマブルコントローラとしての動作を実現するためのプログラムや、該プログラマブルコントローラにおいて実行され高炉原料装入設備を制御するためのプログラム（以下制御プログラムと呼ぶ）は、外部記憶装置１５３に格納されていて、実行時には、ＲＡＭ１５２に読み出されてＣＰＵ１５１によって実行される。
【００３１】
ここで、本実施例では、本発明を適用し、マスタタイマをカウントアップ処理するプログラムと、マスタタイマにより動作する該炉頂機器の処理プログラムを、それぞれのマスタタイマ毎のプログラムとに分け、複数のマスタタイマのカウントアップするタイミングを相互に時間差を持たせ、カウントアップのタイミングのみ、前述マスタタイマ毎のプログラムを処理する構成とした。
【００３２】
マスタタイマの数は４つ（Ａ〜Ｄ計数）、各マスタタイマで制御される炉頂機器の台数は、それぞれ１６台ずつ（合計６４台、機器Ａ−１〜機器Ｄ−１６）、マスタタイマのカウントアップの周期は５００ミリ秒、本発明方法での複数のマスタタイマのカウントアップするタイミングの時間差は１００ミリ秒の例で説明する。
【００３３】
マスタタイマＡ計数で制御される１６台の炉頂機器（Ａ−１〜１６）を制御するためのプログラム処理時間を５ミリ秒とし、同様にＢ〜Ｄ計数で制御される炉頂機器に対しても同様の処理時間とする。
【００３４】
又、マスタタイマ以外で制御される炉頂機器用のプログラム処理や、その他のプログラム処理に必要な時間を、８ミリ秒とする。
【００３５】
図３は、本実施例における高炉原料装入制御装置の構成を示すブロック図である。
【００３６】
この図に示される各処理部は、プログラマブルコントローラにおいて実行される制御プログラムによるものである。本実施例の高炉原料装入制御装置５０は、マスタタイマカウントアップ処理部５２と、高炉原料装入設備の制御をするための４つのプラント処理部８１〜８４と、その他に分類される処理を行う関連処理部５６とを有している。又、マスタタイマカウントアップ処理部５２は、タイマ処理部５４と、４つのマスタタイマ６１〜６４と、４つの計数処理部７１〜７４とを有している。なお、マスタタイマ６１〜６４は、それぞれ前述のマスタタイマＡ計数〜マスタタイマＤ計数である。
【００３７】
タイマ処理部５４は、２０ミリ秒単位で動作し、マスタタイマ６１〜６４を１つずつ順にカウントアップする。即ち、タイマ処理部５４は、マスタタイマ６１をカウントアップしてから２０ミリ秒後にマスタタイマ６２をカウントアップし、更に２０ミリ秒後にマスタタイマ６３をカウントアップし、更に２０ミリ秒後にマスタタイマ６４をカウントアップする。そうして、該マスタタイマ６４をカウントアップしてから２０ミリ秒後にはマスタタイマ６１をカウントアップし、このようにスタタイマ６１〜６４を１つずつ順にカウントアップする。カウントアップによって、そのマスタタイマ６１〜６４は、予め設定された加算値だけ実計数値が増加することになる。但し、該加算値は通常は“１”とされる。
【００３８】
計数処理部７１〜７４は、該当のマスタタイマ６１〜６４がカウントアップすると、該当のプラント処理部８１〜８４を動作させる。なお、プラント処理部８１〜８４からは、該当のマスタタイマ６１〜６４の実計数値を読み取ったり、書き換えたりすることができるようになっている。例えば実計数値を“０”に書き換えることで、該当のマスタタイマ６１〜６４の実計数値をリセットすることも可能である。
【００３９】
図４は、本実施例の処理を示すフローチャートである。
【００４０】
高炉原料装入制御装置５０において、ステップ１００のマスタタイマカウントアップ処理は、１００ミリ秒毎に実行される。
【００４１】
又、該マスタタイマカウントアップ処理において、まずステップ１１１では、タイマ処理部５４がマスタタイマ６１をカウントアップする。そして、該カウントアップ時には、プラント処理部８１によるステップ１２１のプラント処理が動作させられる。
【００４２】
該マスタタイマ６１がカウントアップしてから２０ミリ秒後、ステップ１１２では、タイマ処理部５４がマスタタイマ６２をカウントアップする。そして、該カウントアップ時には、プラント処理部８２によるステップ１２２のプラント処理が動作させられる。
【００４３】
更に、該マスタタイマ６２がカウントアップしてから２０ミリ秒後、ステップ１１３では、タイマ処理部５４がマスタタイマ６３をカウントアップする。そして、該カウントアップ時には、プラント処理部８３によるステップ１２３のプラント処理が動作させられる。
【００４４】
次に、該マスタタイマ６３がカウントアップしてから２０ミリ秒後、ステップ１１４では、タイマ処理部５４がマスタタイマ６４をカウントアップする。そして、該カウントアップ時には、プラント処理部８４によるステップ１２４のプラント処理が動作させられる。
【００４５】
該マスタタイマ６４がカウントアップしてから２０ミリ秒後、ステップ１００のマスタタイマカウントアップ処理が終了する。そして、次には、ステップ１１９において、関連処理部５６により高炉原料装入設備における関連処理が実行される。
【００４６】
図５は、本実施例と比較するための従来方法による高炉原料装入制御のタイムチャートである。
【００４７】
この従来の方法では、全てのマスタタイマを同一スキャンでカウントアップ処理している。この場合、当該スキャンでは８＋５×４＝２８ミリ秒の処理時間となり、それ以外のスキャンでは８ミリ秒となる。
【００４８】
図６は、本実施例による高炉原料装入制御のタイムチャートである。
【００４９】
本発明を適用した高炉原料装入制御装置の制御方法では、マスタタイマのカウントアップするタイミングを、Ａ〜Ｄ計数のそれぞれでずらした。このため、１回のスキャンでは、１つのマスタタイマのみカウントアップ処理されることになり、その時の処理時間は、８＋５×１＝１３ミリ秒となり、それ以外のスキャンでは、８ミリ秒となる。
【００５０】
以上の従来方法との比較から分かるように、プログラマブルコントローラのスキャン周期は、従来方法では２８ミリ秒以上に設定する必要があるのに対し、本発明の方法では１３ミリ秒まで短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上説明したとおり、制御に用いるプログラマブルコントローラの処理能力の高速化を抑えながらも、処理可能な制御のプログラムを増加することができる高炉原料装入制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明が適用された実施例の高炉原料装入設備を示す概要図
【図２】上記実施例における高炉原料装入制御装置のハードウェア構成を示すブロック図
【図３】前記実施例における高炉原料装入制御装置の構成を示すブロック図
【図４】前記実施例の処理を示すフローチャート
【図５】前記実施例と比較するための従来方法による高炉原料装入制御のタイムチャート
【図６】前記実施例による高炉原料装入制御のタイムチャート
【符号の説明】
【００５３】
１１…ホッパ
１２、１７、２２…搬送コンベア
１３、２３…秤量ホッパ
１５、２５…秤量機
１８…高炉炉内
１９…バンカ
２０…鉱石原料槽
５０…高炉原料装入制御装置
５２…マスタタイマカウントアップ処理部
５４…タイマ処理部
５６…関連処理部
６１〜６４…マスタタイマ
７１〜７４…計数処理部
８１〜８４…プラント処理部
１５１…ＣＰＵ
１５２…ＲＡＭ
１５３…外部記憶装置
１５７…Ｉ／Ｏ装置
１６０…バス
１６１…センサ
１６２…ソレノイド
１６４…モータ駆動回路
１６６…モータ
【図１】
2008163356.tif 000003
【図２】
2008163356.tif 000004
【図３】
2008163356.tif 000005
【図４】
2008163356.tif 000006
【図５】
2008163356.tif 000007
【図６】
2008163356.tif 000008