(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機に与える電圧、電流あるいは周波数を変化させることによって電動機の速度あるいはトルクを調節する電動機制御装置が複数台設置される電動機制御システムであって、
各電動機制御装置が、
複数台の電動機制御装置間で相互に情報を伝達するための情報伝達手段と、
当該情報伝達手段によって複数台の電動機制御装置それぞれの内部時刻を同期させる同期手段と、
自装置の制御データを順次保存する制御データ記憶手段と、
自装置の停止時間を保存する時刻記憶手段とを備えたことを特徴とする電動機制御システム。
【請求項２】
電動機に与える電圧、電流あるいは周波数を変化させることによって電動機の速度あるいはトルクを調節する電動機制御装置が複数台設置される電動機制御システムであって、
各電動機制御装置が、
隣接する電動機制御装置との間でデータ通信するためのデータ伝送手段と、
前記データ伝送手段を介して隣接する電動機制御装置の内部時刻を問い合わせる時刻問合せ手段と、
自装置の制御データを順次保存する制御データ記憶手段と、
自装置の停止時に、前記データ伝送手段を通じて隣接する電動機制御装置に現在時刻を問い合わせる時刻問合せ手段とを備えたことを特徴とする電動機制御システム。
【請求項３】
各電動機制御装置が、自装置の停止時に、隣接する電動機制御装置の制御データを一括的に読み込んで自装置の制御データ記憶手段に記憶する隣接機データ読込手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動機制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機制御装置の停止原因を解析する場合、一般には、停止前後の電動機電流や電動機速度のような制御量を観測することにより解析を行っている。例えば、電動機の過電流を検出し、電動機制御装置が停止した場合、過電流を検出した前後の電動機電流の挙動において、電流が急激に増加していれば回路の短絡やノイズによる誤動作により過電流となったと推定できる。また過電流を検出した前後の電動機電流の挙動において、電動機電流が緩やかに増加し、さらに電流指令値も大きい場合、電動機電流が指令値に向かって増加し、制御の行き過ぎによって過電流を検出したことが推定できる。そして後者の場合、さらに、電流指令値がなぜ過大になったかの原因を究明する必要があり、電流指令値を演算するもとになる電動機速度や速度指令値の挙動を追求することになる。
【０００３】
そこで、従来の電動機制御システムでは、電動機制御装置の停止前後の制御量を保持して故障、異常停止の原因究明に利用するため、図５に示す一定容量のリングバッファ１にＮ個の制御データを時系列に順次保存するようにしている。つまり、最初は＃１のメモリエリアに制御データを書き込み、一定時間後の制御データを＃２のメモリエリアに書き込み、次は＃３のメモリエリアに書き込むという形で一定時間毎の制御データを順繰りにリングバッファ１の各メモリエリアに書き込んでいく。そして＃Ｎのメモリエリアに制御データが書き込まれると、次にはまた、＃１のメモリエリアに戻って、制御データを順次更新しつつ書き込んでいくのである。この動作により、リングバッファ１には常に最新の制御データがＮ個分残されることになる。そして、電動機制御装置が停止したときにはリングバッファ１への書き込みを停止する。これにより、リングバッファ１には電動機制御装置の停止時のデータがＮ個分保持され、停止原因究明の必要のために後にこのリングバッファ１から制御データを読み出すことができるのである。
【０００４】
さらに、電動機制御装置の停止時よりもリングバッファ１へのデータ書き込み停止のタイミングを遅らせれば、電動機制御装置停止後の制御データについても遅れ時間内の分については保持することができるようになる。
【０００５】
なお、複数種の制御データを保存する必要がある場合には、複数のリングバッファを予め用意することで対応している。なお、リングバッファ１に対する制御データの書き込み禁止は、故障検出を条件とすることにより、電動機制御装置の停止時あるいは停止後の一定時間後までの制御データＮ個分を保持できるようにしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図６は、製鉄所の連続圧延設備の構成を示している。この連続圧延設備は、＃１電動機２で駆動される＃１圧延機３と、＃２電動機４で駆動される＃２圧延機５を備えている。これら＃１圧延機３と＃２圧延機５とは圧延材料６でつながっているが、圧延材料６の速度は一定ではない。なぜならば、圧延機により圧延されているために圧延材料６が伸び、圧延機３，５に入る側よりも圧延機３，５から出る側の方が材料速度が速くなる。したがって、＃２電動機４の速度は＃１電動機２よりも速くなる。
【０００７】
ここで、＃１電動機２と＃２電動機４とのそれぞれは＃１電動機制御装置７と＃２電動機制御装置８とのそれぞれにより速度制御されているため、電動機制御装置７，８に設定される速度は異なった速度となる。加えて、圧延機３，５のロールの直径も、圧延による摩耗等で変化する。そのため、電動機２，４に対する速度設定には、これらの要素を考慮に入れて決定する必要がある。
【０００８】
これらの要素により設定速度を決定することができるが、設定速度に誤差があると次のような問題が起こる。例えば、＃１電動機２の設定速度が遅い場合、圧延材料６の速度も遅くなる。したがって、＃２電動機４の遅くなる。しかし、＃２電動機４の速度設定が正常であれば、＃２電動機４の実速度よりも高く設定されていると考えられる。このため、電動機制御装置８は電動機４の速度を増加させようとする。すなわち、＃２電動機４のトルクが増加し、＃２電動機４の出力エネルギ（トルク×速度）が増加する。これに伴い、圧延材料６の速度が増加する。したがって、＃１電動機２の実速度も圧延材料６により引っ張られて増加するが、＃１電動機２の速度設定は、＃１電動機２の実速度よりも低くなるため、＃１電動機２の速度制御装置７は＃１電動機２の速度を減少させようとする。この結果、＃１電動機２の実速度は設定された速度よりも大きくなり、発電機モードとなって回転エネルギを電源へ回生させようとし、＃２電動機４は設定された速度よりも実速度が小さく力行モードとなり、エネルギを発生している。すなわち、エネルギだけが電源、＃２電動機４、圧延材料６、＃１電動機２、電源と動くだけである。
【０００９】
この状態が続くと、まず、設定速度と電動機速度が一致していないため、正常な圧延ができない。すなわち、圧延での厚さの精度が出せない、あるいは圧延材料６が波打ってくる。さらに、＃１電動機２あるいは＃２電動機４は、圧延に必要なエネルギ以上のエネルギを発生するため、過負荷を検出して停止したり、圧延材料６が破断して圧延が続けられなくなったりする。
【００１０】
この状況では、複数台の電動機と圧延材料とが密接に関係しているため、電動機１台の停止原因を解析しようとしても原因の特定が難しく、隣接した電動機の状態の解析も必要となる。その上、図６に示したような２台の電動機の場合にはその解析はある程度容易であるが、実際の圧延設備では、電動機が７台以上ある場合も珍しくなく、それらの動作が密接に関係するために解析が困難となる。また、この解析のために別のデータ収集装置を設けることも可能ではあるが、別のデータ収集装置を設けることはプラント全体のコストを増加させる原因となってしまう。
【００１１】
なお、このような圧延設備では、１台の電動機制御装置が停止した場合、圧延が続けられなくなるため、主幹制御装置によりすべての電動機制御装置を停止させる。そのため、すべての電動機制御装置に停止時の制御データが保持されるが、現状の制御データの停止条件では、自身の電動機制御装置の停止を条件としているため、隣接する電動機制御装置間の同期が必ずしも保たれていない。この結果、各電動機制御装置に保存されている制御データを観察しても、２台の電動機制御装置の間での制御データの推移がわかりにくく、停止原因の解析を困難にしていた。
【００１２】
本発明はこのような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、特別なハードウェアの追加なしに、複数台にわたる停止原因解析を容易に行うことができる電動機制御システムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、電動機に与える電圧、電流あるいは周波数を変化させることによって電動機の速度あるいはトルクを調節する電動機制御装置が複数台設置される電動機制御システムであって、各電動機制御装置が、複数台の電動機制御装置間で相互に情報を伝達するための情報伝達手段と、当該情報伝達手段によって複数台の電動機制御装置それぞれの内部時刻を同期させる同期手段と、自装置の制御データを順次保存する制御データ記憶手段と、自装置の停止時間を保存する時刻記憶手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項１の発明の電動機制御システムでは、同期手段が、電動機制御装置間で相互に情報を伝達するための情報伝達手段を用いて複数台の電動機制御装置それぞれの内部時刻を同期させておき、制御データ記憶手段が複数台の電動機制御装置各々の制御データを順次保存していくと共に時刻記憶手段が電動機制御装置各々の停止時間を保存していく。
【００１５】
これにより、いずれかの電動機制御装置が停止し、その原因を解析する際には、隣接する他の電動機制御装置の同時刻の制御データを参照しつつ停止原因究明を実施することができる。
【００１６】
請求項２の発明は、電動機に与える電圧、電流あるいは周波数を変化させることによって電動機の速度あるいはトルクを調節する電動機制御装置が複数台設置される電動機制御システムであって、各電動機制御装置が、隣接する電動機制御装置との間でデータ通信するためのデータ伝送手段と、前記データ伝送手段を介して隣接する電動機制御装置の内部時刻を問い合わせる時刻問合せ手段と、自装置の制御データを順次保存する制御データ記憶手段と、自装置の停止時に、前記データ伝送手段を通じて隣接する電動機制御装置に現在時刻を問い合わせる時刻問合せ手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項２の発明の電動機制御システムでは、制御データ記憶手段が複数台の電動機制御装置各々の制御データを順次保存していく。そして、いずれかの電動機制御装置が停止した時には、時刻問合せ手段が隣接する電動機制御装置に現在時刻を問い合わせる。
【００１８】
これにより、いずれかの電動機制御装置が停止し、その原因を解析する際には、隣接する他の電動機制御装置の現在時刻と自装置の現在時刻とを比較し、時間差を求め、その時間差分だけ時間軸をずらすことにより、自装置と他装置の制御データを同一時間軸上で比較、参照し、原因解析を行うことができる。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項１又は２の電動機制御システムにおいて、各電動機制御装置が、自装置の停止時に、隣接する電動機制御装置の制御データを一括的に読み込んで自装置の制御データ記憶手段に記憶する隣接機データ読込手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項３の発明の電動機制御システムでは、いずれかの電動機制御装置が停止した時には、隣接する他の電動機制御装置の制御データ記憶手段からその他装置の制御データを一括的に読み込んで、自装置内の制御データ記憶手段に記憶する。
【００２１】
これにより、自装置内において、その停止原因を他装置の制御データと比較、照合しながら解析することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は本発明の第１の実施の形態の圧延設備の電動機制御システムを示している。図１は本発明の第１の実施の形態の圧延設備の電動機制御システムの構成を示している。図１において、＃１電動機２、＃２電動機４その他の電動機各々は、＃１電動機制御装置７、＃２電動機制御装置８その他の電動機制御装置各々に接続されている。＃１電動機制御装置７、＃２電動機制御装置８その他の電動機制御装置、そして主幹制御装置１０はすべて伝送装置９によって接続されている。なお、＃１電動機２、＃２電動機４その他の電動機各々は、図６に示した従来例と同様、圧延設備の＃１圧延機３、＃２圧延機５、その他の圧延機各々を駆動するものである。
【００２３】
この実施の形態の電動機制御システムでは、主幹制御装置１０が伝送装置９を通して＃１電動機制御装置７、＃２電動機制御装置８その他の電動機制御装置に速度設定、スタート指令などを送る。また＃１電動機制御装置７、＃２電動機制御装置８その他の電動機制御装置各々は、主幹制御装置１０より伝送装置９を通じて送られてくる時刻同期指令により内部時刻を同期させている。
【００２４】
そして、＃１電動機制御装置７、＃２電動機制御装置８はいずれも＃１電動機２、＃２電動機４に与える電圧、電流あるいは周波数を変化させることによって電動機２，４各々の速度あるいはトルクを調節する。この＃１電動機２、＃２電動機４各々は＃１圧延機３、＃２圧延機５を回転駆動し、圧延材料６を圧延させる。
【００２５】
＃１電動機制御装置７、＃２電動機制御装置８その他の電動機制御装置各々は図２に示す機能構成であり、＃１電動機２、＃２電動機４その他の電動機各々に与える電圧、電流あるいは周波数を変化させることによって電動機の速度あるいはトルクを調節する電動機制御部１１、伝送装置９を通じて複数台の電動機制御装置７，８，…間で相互に情報を伝達するための情報伝達部１２、この情報伝達部１２によって内部時計１３の時刻を他の電動機制御装置の内部時計のものと同期させる同期調整部１４、図５に示したようなリングバッファ１により制御データを周期的に保存するデータ記憶部１５、そして自装置の停止時にその停止原因を解析する解析部１６を備えている。
【００２６】
このような電動機制御システムにおいて、何らかの原因によって、例えば＃１電動機制御装置７が停止した場合、次の処理によって原因解析が実行される。＃１電動機制御装置７、＃２電動機制御装置８その他の電動機制御装置は共に、制御データをリングバッファで成るデータ記憶部１５に順次記憶している。
【００２７】
いま、＃１電動機制御装置７が停止したとすると、同時に＃１電動機制御装置７では、データ記憶部１５への制御データの書き込みを中止し、内部時計１３による現在時刻をタイムスタンプとして記憶する。
【００２８】
主幹制御装置１０は、伝送装置９に接続されている全ての電動機制御装置７，８，…を監視しており、＃１電動機制御装置７の停止を検出して＃２電動機制御装置８その他の電動機制御装置に停止指令を出力する。
【００２９】
＃２電動機制御装置８その他の電動機制御装置各々は、この停止指令を主幹制御装置１０から受信すると、＃２電動機４その他の電動機各々を停止させ、さらにそのデータ記憶部１５への制御データの書き込みも中止し、内部時計１３による現在時刻をタイムスタンプとして記憶する。
【００３０】
以上により、＃１電動機制御装置７が停止すれば、＃１電動機制御装置７のデータ記憶部１５に停止時点までの制御データが残されると共に、＃２電動機制御装置８その他の電動機制御装置の内部にはそれぞれの電動機制御装置が停止した時点までの制御データが残されることになる。
【００３１】
そこで、＃１電動機制御装置７の解析部１６でデータ記憶部１５の制御データを読み出して自装置７の停止原因を解析する際に、技術者は、＃２電動機制御装置８その他の電動機制御装置の制御データを参照する必要があれば、各電動機制御装置のデータ記憶部１５の制御データをペーパーであるいはオンラインデータとして受け取り、自装置側のデータ記憶部１５の制御データと照らし合わせる。
【００３２】
この際、＃１、＃２、…の各電動機制御装置の内部時計１３はすべて、主幹制御装置１０によって同時刻を刻むように同期がとられているので、停止時間のずれを考慮して、時刻が一致するように制御データの時間軸を合わせることで、同一時刻の制御データを比較することができ、停止原因の究明のための制御データの参照がしやすい利点がある。
【００３３】
次に、本発明の第２の実施の形態の圧延設備における電動機制御システムについて、図１及び図３を用いて説明する。本発明の第２の実施の形態の電動機制御システムの構成は図１に示した第１の実施の形態と共通するが、各電動機制御装置の機能が第１の実施の形態の場合とは異なる。すなわち、第２の実施の形態の電動機制御システムは、伝送装置９によって相互に接続されている複数台の電動機制御装置７，８，…各々が隣接する他の電動機制御装置に現在時刻を問い合わせる機能を備えたことを特徴とし、図３に示す機能構成である。
【００３４】
各電動機制御装置７，８，…は、電動機に与える電圧、電流あるいは周波数を変化させることによって電動機の速度あるいはトルクを調節する電動機制御部１１、伝送装置９を通じて複数台の電動機制御装置７，８，…間で相互に情報を伝達するための情報伝達部１２、隣接する電動機制御装置の内部時計１３の現在時刻を読み出す隣接時計読込部１７、自装置の制御データを保存するデータ記憶部１５、そして自装置の停止時に停止原因を解析する解析部１６を備えている。
【００３５】
上記の構成の第２の実施の形態の電動機制御システムでは、その稼働中に、例えば＃１電動機制御装置７が停止すると、＃２電動機制御装置８その他の電動機制御装置も主幹制御装置１０の指示によって停止する。そして、各電動機制御装置７，８，…のデータ記憶部１５には停止時点までの制御データと停止時刻が保持される。
【００３６】
この第２の実施の形態の場合、稼働中には電動機制御装置間では内部時計の同期をとっていないので、停止原因の解析の際に隣接する他の電動機制御装置の内部時計の現在時刻を問い合わせし、自装置の内部時計１３の現在時刻と照合して時間差を求める。そして求めた時間差を用いて、制御データの時間軸を合わせ、自装置の停止原因を他装置の制御データと比較、参照しながら解析する。
【００３７】
これにより、複数台の電動機制御装置のうちのいずれかが停止し、その停止原因を解析する際に、隣接する他の電動機制御装置の内部時計の現在時刻を問い合わせ、自装置の内部時計の時刻との差を求めているので、技術者は自装置と隣接する電動機制御装置と間でそれらの制御データを時間軸を合わせて比較、照合することができ、停止原因を解析することができる。
【００３８】
次に、本発明の第３の実施の形態の電動機制御システムについて、図４を用いて説明する。第３の実施の形態の特徴は、図２に示した第１の実施の形態における電動機制御装置の機能構成に対して、図４に示したように隣接機データ読込部１８を付加し、自装置の停止時に隣接する他の電動機制御装置のデータ記憶部１５から制御データを読み込み、自装置のデータ記憶部１５に保存するようにした点にある。
【００３９】
本実施の形態では、通常の運転時には、電動機制御装置７，８，…各々は、自装置のリングバッファであるデータ記憶部１５に制御データを順次記憶していく。そして、自装置が停止した時には、他の電動機制御装置の制御データをそのデータ記憶部１５から一括して読み出し、同期をとりながら自装置のデータ記憶部１５に追加記憶していく。
【００４０】
これにより、電動機制御装置が停止した時には、自装置内のデータ記憶部１５に保存されているデータを読み出すことによって、他装置の制御データと比較、照合しながら原因を解析することができる。
【００４１】
なお、図３に示した第２の実施の形態においても、上記と同様の隣接機データ読込部を設けることにより、同様に原因解析が行える。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、いずれかの電動機制御装置が停止し、その原因を解析する際には、隣接する他の電動機制御装置の同時刻の制御データを参照しつつ停止原因究明を実施することができる。
【００４３】
請求項２の発明によれば、いずれかの電動機制御装置が停止し、その原因を解析する際には、隣接する他の電動機制御装置の現在時刻と自装置の現在時刻とを比較し、時間差を求め、その時間差分だけ時間軸をずらすことにより、自装置と他装置の制御データを同一時間軸上で比較、参照し、原因解析を行うことができる。
【００４４】
請求項３の発明によれば、いずれかの電動機制御装置が停止し、その原因を解析する際には、自装置内において他装置の制御データと自装置の制御データと比較、照合しながら解析することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１〜第３の実施の形態の電動機制御システムの共通の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における電動機制御装置の機能構成を示すブロック図。
【図３】本発明の第２の実施の形態における電動機制御装置の機能構成を示すブロック図。
【図４】本発明の第３の実施の形態における電動機制御装置の機能構成を示すブロック図。
【図５】制御データの格納のために用いられる一般的なリングバッファの説明図。
【図６】一般的な圧延設備の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
２  ＃１電動機
３  ＃１圧延機
４  ＃２電動機
５  ＃２圧延機
６  圧延材料
７  ＃１電動機制御装置
８  ＃２電動機制御装置
９  伝送装置
１０  主幹制御装置
１１  電動機制御部
１２  情報伝達部
１３  内部時計
１４  同期調整部
１５  データ記憶部
１６  解析部
１７  隣接時計読込部
１８  隣接機データ読込部
【図１】
0004177030.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004177030.tif 000004
【図４】
0004177030.tif 000005
【図５】
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【図６】
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