(57)【要約】【課題】対象プラントの生産性を低下させることなく、モータの過熱保護による操業停止を確実に防止できるプラント制御装置を提供する。【解決手段】モータ２を駆動するドライブ装置３と、モータ２の速度基準を生成し、その生成した速度基準をドライブ装置３に送信するコントローラ４とを有するプラント制御装置１において、ＲＭＳ値計算手段６及び加減速レート調整手段９を備える。ＲＭＳ値計算手段６は、モータ２のトルク電流の実効値を計算する。加減速レート調整手段９は、ＲＭＳ値計算手段６によって計算された実効値が所定の規定値を超えている場合に、上記速度基準の加減速レートを調整し、モータ２の過熱保護による操業停止を防止する。【選択図】図１
2012182901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動するドライブ装置と、
前記モータの速度基準を生成し、その生成した速度基準を前記ドライブ装置に送信するコントローラと、
を備えたプラント制御装置であって、
前記モータのトルク電流の実効値を計算する実効値計算手段と、
前記実効値計算手段によって計算された実効値が所定の規定値を超えているか否かを判定する比較手段と、
前記実効値計算手段によって計算された実効値が前記規定値を超えていると前記比較手段によって判定された場合に、前記速度基準の加減速レートを調整し、前記モータの過熱保護による操業停止を防止する加減速レート調整手段と、
を備えたことを特徴とするプラント制御装置。
【請求項２】
前記加減速レート調整手段は、前記モータが一定速度で運転する時の速度基準を変更することなく、加速及び減速する時の速度基準のみを変更して、前記モータの過熱保護による操業停止を防止することを特徴とする請求項１に記載のプラント制御装置。
【請求項３】
前記実効値計算手段、前記比較手段及び前記加減速レート調整手段は、前記ドライブ装置に備えられたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプラント制御装置。
【請求項４】
前記実効値計算手段、前記比較手段及び前記加減速レート調整手段は、前記コントローラに備えられたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプラント制御装置。
【請求項５】
厚板工場に備えられた、材料を圧延するための圧延機と、
前記材料を搬送する搬送テーブルと、
前記搬送テーブルのローラを駆動するためのモータと、
前記モータを駆動するドライブ装置、及び、前記モータの速度基準を生成し、その生成した速度基準を前記ドライブ装置に送信するコントローラを有するプラント制御装置と、
を備え、
前記プラント制御装置は、
前記モータのトルク電流の実効値を計算する実効値計算手段と、
前記実効値計算手段によって計算された実効値が所定の規定値を超えているか否かを判定する比較手段と、
前記実効値計算手段によって計算された実効値が前記規定値を超えていると前記比較手段によって判定された場合に、前記速度基準の加減速レートを調整し、前記モータの過熱保護による操業停止を防止する加減速レート調整手段と、
を備えたことを特徴とする厚板圧延システム。
【請求項６】
前記加減速レート調整手段は、前記モータが一定速度で運転する時の速度基準を変更することなく、加速及び減速する時の速度基準のみを変更して、前記モータの過熱保護による操業停止を防止することを特徴とする請求項５に記載の厚板圧延システム。
【請求項７】
前記実効値計算手段、前記比較手段及び前記加減速レート調整手段は、前記ドライブ装置に備えられたことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の厚板圧延システム。
【請求項８】
前記実効値計算手段、前記比較手段及び前記加減速レート調整手段は、前記コントローラに備えられたことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の厚板圧延システム。
【請求項９】
前記プラント制御装置は、圧延ラインの所定のエリア毎に対応して設けられ、
各プラント制御装置のドライブ装置は、対応のエリアに存在するローラを駆動するためのモータを制御し、
各プラント制御装置のコントローラは、対応のエリアに存在する単数又は複数のドライブ装置の速度基準を生成し、
各プラント制御装置に備えられた実効値計算手段は、対応のドライブ装置が制御するモータのトルク電流の実効値を演算する
ことを特徴とする請求項５乃至請求項８の何れかに記載の厚板圧延システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄鋼プラント等の産業分野で用いられるプラント制御装置、及び厚板を圧延する厚板圧延システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータは、過熱状態になると絶縁が劣化し、その寿命が短くなる。このため、鉄鋼プラント等では、モータの温度を監視しており、モータが過熱状態になった場合は、所定の停止指令を出力してモータを停止させている。しかし、モータを停止させた場合はプラント自体の操業も停止してしまうため、大きな損失となってしまう。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、このような理由によって操業停止に至る頻度を低減させるための技術が開示されている。具体的に、特許文献１に記載のものでは、インバータのトルク電流を検出してモータの負荷率を求め、その負荷率が所定の規定値より大きい場合に、負荷率が上記規定値以内となるように速度の調整を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８６７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のものでは、モータの負荷率が所定の規定値よりも大きい場合には、モータの速度を低減させて、モータの過熱保護による操業停止を防止している。このため、速度低下による遅延が生じ、対象プラントの生産性が損なわれるといった問題があった。例えば、このモータが鉄鋼プラント等の材料搬送用の搬送テーブルを駆動するために用いられている場合、材料の搬送速度の低下によってプラントの生産性が著しく低下してしまう。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、対象プラントの生産性を低下させることなく、モータの過熱保護による操業停止を確実に防止できるプラント制御装置と厚板圧延システムとを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るプラント制御装置は、モータを駆動するドライブ装置と、モータの速度基準を生成し、その生成した速度基準をドライブ装置に送信するコントローラと、を備えたプラント制御装置であって、モータのトルク電流の実効値を計算する実効値計算手段と、実効値計算手段によって計算された実効値が所定の規定値を超えているか否かを判定する比較手段と、実効値計算手段によって計算された実効値が規定値を超えていると比較手段によって判定された場合に、速度基準の加減速レートを調整し、モータの過熱保護による操業停止を防止する加減速レート調整手段と、を備えたものである。
【０００８】
この発明に係る厚板圧延システムは、厚板工場に備えられた、材料を圧延するための圧延機と、材料を搬送する搬送テーブルと、搬送テーブルのローラを駆動するためのモータと、モータを駆動するドライブ装置、及び、モータの速度基準を生成し、その生成した速度基準をドライブ装置に送信するコントローラを有するプラント制御装置と、を備え、プラント制御装置は、モータのトルク電流の実効値を計算する実効値計算手段と、実効値計算手段によって計算された実効値が所定の規定値を超えているか否かを判定する比較手段と、実効値計算手段によって計算された実効値が規定値を超えていると比較手段によって判定された場合に、速度基準の加減速レートを調整し、モータの過熱保護による操業停止を防止する加減速レート調整手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係るプラント制御装置によれば、対象プラントの生産性を低下させることなく、モータの過熱保護による操業停止を確実に防止できるようになる。
また、上記効果を厚板圧延システムにおいて実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１におけるプラント制御装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるプラント制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１におけるプラント制御装置の機能を説明するための図である。
【図４】従来のプラント制御装置の機能を説明するための図である。
【図５】図１に示すプラント制御装置を厚板圧延設備に適用した時の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
この発明をより詳細に説明するため、添付の図面に従ってこれを説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるプラント制御装置を示す構成図である。
図１に示すプラント制御装置１は、鉄鋼プラント等の産業分野で用いられるものである。プラント制御装置１は、プラントにおいて使用されるモータ２、例えば、搬送テーブルを駆動するためのモータや、圧延ロールを駆動するためのモータを制御する。
【００１３】
プラント制御装置１には、ドライブ装置３とコントローラ４とが備えられている。
ドライブ装置３は、モータ２を駆動する機能を有している。例えば、ドライブ装置３は、モータ２の速度が速度基準に一致（追従）するように、モータ２を制御する。コントローラ４は、ドライブ装置３がモータ２の制御を行うために必要な情報をドライブ装置３に対して与える。例えば、コントローラ４は、モータ２の速度基準を生成し、その生成した速度基準をドライブ装置３に対して送信する。
【００１４】
また、本願特有の機能を備えるため、ドライブ装置３には、トルク電流検出手段５及びＲＭＳ値計算手段６が、コントローラ４には、比較手段７、速度基準生成手段８及び加減速レート調整手段９が備えられている。
【００１５】
以下に、図２乃至図４も参照し、本プラント制御装置１に特有の機能及び動作について、具体的に説明する。なお、図２はこの発明の実施の形態１におけるプラント制御装置の動作を示すフローチャート、図３はこの発明の実施の形態１におけるプラント制御装置の機能を説明するための図、図４は従来のプラント制御装置の機能を説明するための図である。
【００１６】
トルク電流検出手段５は、モータ２のトルク電流を検出するためのものである。ドライブ装置３では、トルク電流検出手段５によってモータ２のトルク電流を常時検出している（Ｓ１０１）。ＲＭＳ値計算手段６は、モータ２のトルク電流のＲＭＳ値（実効値）を計算する機能を有しており、トルク電流検出手段５によってトルク電流が検出されると、その検出値に基づいてＲＭＳ値を演算する（Ｓ１０２）。そして、ＲＭＳ値計算手段６は、算出したＲＭＳ値をコントローラ４に対して出力する。
【００１７】
コントローラ４では、ドライブ装置３（ＲＭＳ値計算手段６）からＲＭＳ値を受信すると、比較手段７によって、ＲＭＳ値計算手段６によって計算されたＲＭＳ値と所定の規定値との比較を行う（Ｓ１０３）。なお、上記規定値は、コントローラ４内の記憶領域に予め記憶されている。ＲＭＳ値計算手段６によって計算されたＲＭＳ値が上記規定値以内であると比較手段７によって判定された場合（Ｓ１０３のＹｅｓ）、モータ２の過熱保護による操業停止は起きないものと判断され、速度基準生成手段８によって、通常時の加減速レート及び速度レートを用いた速度基準が生成される（Ｓ１０４）。
【００１８】
一方、ＲＭＳ値計算手段６によって計算されたＲＭＳ値が上記規定値を超えると比較手段７によって判定されると（Ｓ１０３のＮｏ）、モータ２の過熱保護による操業停止が起こり得ると判断され、操業停止を防止するための処理が行われる。具体的には、加減速レート調整手段９により、ＲＭＳ値が、上記規定値に収まるように加減速レートが調整される（Ｓ１０５）。この時、加減速レート調整手段９は、モータ２が一定速度で運転する時の速度基準を変更することなく、モータ２が加速及び減速する時の速度基準のみを変更して、上記レート調整を行う。
【００１９】
そして、Ｓ１０５において加減速レートの調整が行われると、速度基準生成手段８は、調整された加減速レートに基づいて一連の速度基準を生成し、ドライブ装置３に送信する（Ｓ１０４）。
【００２０】
なお、上記機能を有するＲＭＳ値計算手段６は、コントローラ４に備えられていても構わない。かかる場合、トルク電流検出手段５によって検出されたトルク電流の情報が、ドライブ装置３からコントローラ４に送信される。
また、上記７及び９に示す各手段は、ドライブ装置３側に備えられていても構わない。かかる場合、加減速レート調整手段９によって調整された加減速レートの情報が、ドライブ装置３からコントローラ４に送信される。
【００２１】
図３は本プラント制御装置１によって加減速レートの調整が行われる前後のトルク電流Ｉとモータ速度Ｎとの波形例を、図４は従来の、即ち、一定速度で運転する時の速度基準の調整のみを行った場合のトルク電流Ｉとモータ速度Ｎとの波形例を示している。
【００２２】
図３に示すように、加減速レート調整手段９によって、加減速レートＲが、通常時の加減速レートＲ１から負荷制限時（図２のＳ１０３においてＮｏと判定された場合の）加減速レートＲ２に調整されると、例えば、調整後の加速時間は、調整前の加速時間と比較して、（Ｎ１／Ｒ２−Ｎ１／Ｒ１）だけ長くなる。なお、Ｎ１はモータ２が一定速度で運転する時のモータ速度である。
【００２３】
ＲＭＳ値計算手段６が算出するＲＭＳ値Ｉｒｍｓは、Ｉｒｍｓ＝√（∫Ｉ２ｄｔ／ｔ）で表すことができる。このため、時間ｔ＝０〜Ｎ１／Ｒ２における通常時のＲＭＳ値Ｉｒｍｓ１は、次式により算出される。
Ｉｒｍｓ１＝√｛（Ｉ１２×Ｎ１／Ｒ１）／（Ｎ１／Ｒ２）｝    …（１）
式（１）より、次式が得られる。
Ｉｒｍｓ１＝√（Ｉ１２×Ｒ２／Ｒ１）    …（２）
【００２４】
トルクＴ及び加速時間ｔは、ｔ＝ＧＤ２×Ｎ／３７５Ｔの関係にある。加減速レートＲ＝Ｎ／ｔであることから、トルクＴは次式を満足する
Ｔ＝ＧＤ２×Ｎ／３７５ｔ＝ＧＤ２×Ｒ／３７５    …（３）
【００２５】
式（３）より、トルクＴと加減速レートＲとは、比例関係にあることが分かる。
また、トルクＴとトルク電流Ｉとが比例関係であることから、トルク電流Ｉと加減速レートＲも比例関係にあり、次式が成立する。
Ｒ２／Ｒ１＝Ｉ２／Ｉ１    …（４）
【００２６】
式（４）を式（２）に代入すると、通常時のＲＭＳ値Ｉｒｍｓ１は以下のようになる。
Ｉｒｍｓ１＝√（Ｉ１Ｉ２）    …（５）
同様に、負荷制限時のＲＭＳ値Ｉｒｍｓ２を求めると、次式が得られる。
Ｉｒｍｓ２＝Ｉ２    …（６）
【００２７】
式（５）及び式（６）より、負荷制限時は、通常時と比較してＲＭＳ値が｛√（Ｉ１Ｉ２）−Ｉ２｝だけ減少し、負荷率Ｌが低下することが分かる。なお、負荷率Ｌは、定格トルク電流をＩ１００％とすると、Ｌ＝Ｉｒｍｓ／Ｉ１００％で表される。
【００２８】
上記構成を有するプラント制御装置１であれば、図４に示す従来のものとは異なり、モータ２の運転速度を変えず（即ち、対象プラントの生産性を損なうことなく）、モータ２の過熱保護による操業停止を確実に防止することができるようになる。
【００２９】
次に、本プラント制御装置１の適用例について説明する。
図５は図１に示すプラント制御装置を厚板圧延設備に適用した時の構成を模式的に示す図である。図５において、１０は材料１１を圧延するための圧延機、１２は材料１１を搬送する搬送テーブルである。
【００３０】
厚板工場では、例えば、材料１１を加熱炉（図示せず）によって１１００℃程度に加熱した後、材料１１を搬送テーブル１２で搬送しながら圧延機１０によって圧延する。材料１１を、例えば、船舶用或いは橋梁用の製品に仕上げる場合、圧延前の寸法としては、幅２ｍ、長さ４ｍ、厚み３０ｃｍ程度のものが用いられる。厚板工場では、この材料１１を、搬送テーブル１２で搬送しながら圧延機１０によって圧延し、最終的に、長さ２０ｍ程度の製品に仕上げる。
【００３１】
搬送テーブル１２には、多数のローラ１２ａが備えられており、各ローラ１２ａがモータ２によって駆動されている。図５には、複数のローラ１２ａをギア等を介して１台のモータ２で駆動する場合を一例として示している。
【００３２】
プラント制御装置１は、例えば、圧延ラインの所定のエリア毎に対応して設けられている。上記各エリアには、同期させる必要がある複数のローラ１２ａが設けられている。各プラント制御装置１は、対応のエリアに存在するローラ１２ａを駆動するためのモータ２の動作を制御する。例えば、各プラント制御装置１には、各モータ２に対応するドライブ装置３と、生成した速度基準をこれらのドライブ装置３に送信するコントローラ４とが備えられている。各プラント制御装置１では、対応のエリアに材料１１が到着する前に、制御対象となるモータ２の駆動を開始して、ローラ１２ａを加速させる。そして、材料１１が対応のエリアに到着するまでにローラ１２ａの速度を所定の一定速度に保持し、材料１１が通過（材料１１を搬送）した後に、モータ２（ローラ１２ａ）を減速及び停止させる。
【００３３】
上記機能を有する各プラント制御装置１では、トルク電流検出手段５が、対応のドライブ装置３が制御するモータ２のトルク電流を検出する。そして、ＲＭＳ値計算手段６は、トルク電流検出手段５が検出したトルク電流に基づいて、対応のドライブ装置３のＲＭＳ値を演算する。
【００３４】
厚板工場では、冷間圧延工場等とは異なり、材料１１として短いものが使用される。また、厚板工場では、材料１１を往復移動（図５のＡ方向及びＢ方向に交互に移動）させることにより、同じ圧延機１０によって複数回の圧延を行うことが頻繁に行われる。このため、厚板工場では、モータ２の加速、一定速、減速、停止を、運転方向を反転させながら頻繁に繰り返し実施する必要がある。
【００３５】
このような圧延制御が行われる場合、次に材料１１が同じ位置を通過するまでにはある程度の時間が確保されている。即ち、モータ２の過熱保護による操業停止を防止するために、本プラント制御装置１のように加速開始時点を早め、且つ、加速時間を長くしても、プラントの生産性が低下することはない。また、本プラント制御装置１であれば、モータ２の運転速度が遅くなることはないため、加熱炉で加熱された材料１１の温度が低下する前に、必要な圧延処理を迅速に行うことができる。
このため、本プラント制御装置１は、厚板工場で搬送テーブル１２を駆動制御するための装置として好適である。
【符号の説明】
【００３６】
１  プラント制御装置
２  モータ
３  ドライブ装置
４  コントローラ
５  トルク電流検出手段
６  ＲＭＳ値計算手段
７  比較手段
８  速度基準生成手段
９  加減速レート調整手段
１０  圧延機
１１  材料
１２  搬送テーブル
１２ａ  ローラ
【図１】
2012182901.tif 000003
【図２】
2012182901.tif 000004
【図３】
2012182901.tif 000005
【図４】
2012182901.tif 000006
【図５】
2012182901.tif 000007