JPH0246490B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、例えば圧延材を圧延、切断、また
は搬送等処理する設備において用いられるシミユ
レーシヨン装置に関するものである。

以下、上記設備の一例として、熱間圧延設備の
場合について説明する。

〔従来技術〕

一般的な熱間圧延設備の概略構成を第１図に示
す。同図において、圧延材（スラブ）は加熱炉装
入テーブル１上を搬送され、加熱炉２に挿入さ
れ、この加熱炉２で加熱される。加熱された圧延
材は加熱炉出側テーブル３上に抽出され、前記テ
ーブル３上を搬送されて複数台の圧延機とこれら
圧延機間の搬送テーブルで構成される粗圧延設備
４で圧延され、さらにデイレーテーブル５上の搬
送を経て複数台の圧延機と付属設備で構成される
仕上圧延設備６で圧延され、さらにランアウトテ
ーブル７上の搬送を経て巻取設備８においてコイ
ル状に巻き取られる。さらにこの巻取られたコイ
ルはコイルコンベア設備９を介して他設備、例え
ば冷間圧延設備（図示せず）等へ搬送される。

近年の熱間圧延設備においては例えば以下の様
な運転が大幅に自動化されており、計算機とプラ
ント・コントローラ類の自動制御装置とにより、
自動運転が実行されている。

(1) 各テーブルの自動起動、自動停止、及びテー
ブル間の連動運転 (2) 圧延機の自動起動、自動停止、加速−減速運
転 (3) 圧延機付属圧下装置の自動運転（特に圧下開
度の制御） (4) 圧延機付属サイドガイド装置の自動運転（特
にサイドガイド開度の制御） (5) 巻取装置の自動起動、自動停止、加速−減速
運転 (6) コイルコンベア設備の自動運転 これらの自動運転は、基本的には、圧延材があ
らかじめ定められた位置に到達したタイミングを
もつて計算機が自動運転のための各種目標値（以
下、設定値の場合を含む）を計算の上、自動制御
装置に前記目標値を設定し、自動制御装置は圧延
材があらかじめ定められた位置に到達したタイミ
ングをもつて各設備の自動運転を開始及び終了す
る。従つて自動運転を実行するに当たつては、圧
延材が所定の位置へ到達したことを検知すること
が非常に重要なこととなり、所定の位置に圧延材
検知器、例えばHMD（Hot Metal Detector）や
圧延機への噛み込みを検出する検出器等を設けて
その出力信号を必要とする計算機や自動制御装置
に入力している。 また近年の熱間圧延設備にお
いては、自動運転項目の増大化、制御機能の高
度・精密化、制御対象設備の増大化等によつて、
計算機や自動制御装置の台数も大幅に増大の傾向
にあり、複合的な制御システムとなつている。

以上のような制御システムにおいては、各制御
装置毎の機能の高度・複雑化、及び複合システム
としての全体システムの複雑化等に伴い、各制御
機能の動作の確認と併せて、全体システムとして
の動作の確認が必要不可欠となつており、特に効
率的かつ効果的な動作確認の方法として、架空ス
ラブを想定して圧延・制御状態を模擬（以下、シ
ミユレーシヨンという）することができるシミユ
レーシヨン装置が欠かせないものとなつてきてい
る。

従来この種のシミユレーシヨン装置を用いたシ
ミユレーシヨン方法としては、第２図の概念図に
示すように各制御装置単体毎に圧延材検知器等の
模擬信号を人為的に入力して例えば自動制御装置
１乃至２０の各単体毎の制御機能を確認する方法
や、第３図の概念図に示すようにHMD信号例え
ば１乃至１００とシミユレーシヨン用の押釦PS
とのOR信号１乃至１００を計算機１乃至３や自
動制御装置１乃至２０に結合して制御機能を確認
する方法があつた。

しかし従来の上記シミユレーシヨン方法におい
ては、次のような欠点があつた。すなわち例えば
第２図の方法においては自動制御装置単体毎の制
御機能の確認のみにとどまり、各自動制御装置間
又は計算機との微妙なタイミングを伴なつた連結
機能の確認が実施できない。また第３図の方法に
おいては、数十個以上のシミユレーシヨン用押釦
PSを人為的に押す必要があり、その押釦PSを押
す順序、タイミング等が複雑かつ操作が煩雑であ
り、また任意に想定された複数個の圧延材の圧
延・搬送状態に見合つて適正なタイミングで押釦
PSをオン・オフさせることは実際上不可能であ
り、従来は単一的かつ単純なシミユレーシヨンし
か実施できない欠点があつた。

〔発明の概要〕

この発明はかかる欠点を除去するためになされ
たもので、任意の架空の圧延材の状態を自動的に
模擬し、得られた模擬信号によつて計算機又は自
動制御装置を動作させ、これによつて前記計算機
又は自動制御装置の制御動作を実時間で模擬さ
せ、これらの全システムの機能確認を実施するこ
とができるシミユレーシヨン装置を提供すること
を目的とする。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面を参照して説
明する。第４図において、シミユレーシヨン装置
１０は基本的に、接点出力タイミング制御装置１
１と、接点出力１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…１２
ｎと、目標値設定装置１３とで構成される。接点
出力タイミング制御装置１１は後述の方法で各
HMD類を模擬する信号のオン・オフのタイミン
グを決定し接点出力１２ａ…１２ｎを自動的にオ
ン・オフさせる。接点出力１２ａ…１２ｎは各々
該当する本来のHMD類の信号例えば１乃至１０
０とのOR信号例えば１乃至１００とされて、こ
の出力信号を計算機例えば１乃至３及び自動制御
装置１乃至２０の内、必要なものに入力される。
すなわち、シミユレーシヨン装置１０がHMD類
の模擬信号である接点１２ａ…１２ｎをオン・オ
フさせることにより、計算機１乃至３及び自動制
御装置１乃至２０はあたかも該当する本来の
HMD類がオン・オフしたのと同等に制御動作を
実行し、制御動作のシミユレーシヨンを実施する
ことができる。

一方各自動制御装置１乃至２０に対する目標値
は、通常は前記の通り所定のタイミングをもつて
計算機１乃至３から各自動制御装置１乃至２０へ
設定されるが、一般的にはプラントコントローラ
類の自動制御装置と計算機とでは、メーカ側にお
ける製作・試験時期やユーザ側における搬入・試
験調整時期が異なり、自動制御装置側の試験調整
が先行することが通例である。この場合、計算機
から自動制御装置への目標値の設定が実施でき
ず、完全自動運転の機能確認が実施できなくな
る。この欠点を除去する目的で、シミユレーシヨ
ン装置１０に目標値設定装置１３を設け、接点出
力タイミング制御装置１１と連結して、所定のタ
イミングをもつて各自動制御装置１乃至２０へ、
計算機１乃至３の代替として目標値を設定するこ
とにより、かかる計算機を用いずに、全システム
の自動運転機能をシミユレーシヨンすることが可
能となる。

尚、この場合、目標値設定装置１３が各自動制
御装置１乃至２０に対して設定する目標値が毎回
同じ値であると、例えば圧延機付属の圧下装置の
圧下開度設定動作のようなものは、同一目標値が
設定されるために同一位置に停止したままとな
り、圧下装置が動作しないという不都合を有し、
自動運転機能の動作確認ができないため、かかる
目標値は複数有するものとし、それらの目標値を
交互に又は任意に組み合せて使用すれば、より効
果的なシミユレーシヨンが実施できる。

また、当然のことながら、計算機側が試験調整
可能となれば、この目標値設定装置１３の機能は
停止させ、計算機から各自動制御装置に対しての
本来の設定形態にてシミユレーシヨンを継続する
こともできる。

次に、接点出力タイミング制御装置１１の機能
について説明する。先ず第５図について説明する
と、同図は一例として圧延材が加熱炉から押出さ
れ（圧延材発生とする）、巻取機で巻き取られる
（圧延材消滅とする）までの２本の圧延材のタイ
ムチヤートを示し、図の横軸に加熱炉から巻取機
までの距離を示し、縦軸に時間を示す。図におい
て斜線部が圧延材を示しこの図では２本の圧延材
を示している。また曲線１Ｔが圧延材１本目の先
端部、曲線１Ｂが同尾端部、曲線２Ｔと２Ｂが
各々圧延材２本目の先端部と尾端部を示す。１本
目の圧延材が加熱炉から抽出されたタイミングを
時間軸の零としている。図中のl₀が加熱炉抽出時
の圧延材長さを表わす。次いで時間の経過と共に
圧延材が粗圧延機Ａ，Ｂ、仕上圧延機Ｃでの圧延
を経ながら巻取機Ｄの方向へ進行することを示
し、途中の圧延機における圧延によつて圧延材の
長さ（図では横軸方向の長さ）が順次l₁，l₂，…
l_oと長くなりつつ進行することを示す。圧延材２
本目についても同様の過程を経て進行する。ここ
でHMD類は加熱炉から巻取機Ｄまでの間の所定
の位置に設置されており、例えばHMD１は圧延
材１本目の先端通過タイミング（図示ａ１）でオ
ンとなり、同尾端通過タイミング（同ｂ１）でオ
フとなる。同様に圧延材２本目に対しても図示タ
イミングａ２，ｂ２でオン・オフとなる。他の
HMD類についても同様である。また第６図に示
すような可変圧延においては、図示のHMD（ｍ）
は、ａ→ｂ，ｃ→ｄ，ｅ→ｆの時間でオン・オフ
を繰り返し、HMD（ｎ）はｇ→ｈ、ｉ→ｊの時
間でオン・オフを繰り返すこととなる。また第７
図に示すような切断機Ｅの位置においては、図示
の圧延材Ａが切断機Ｅで２分割され、図示圧延材
ａ１とａ２とに分割されて進行する一例を示す。

以上のように、HMD類の位置と圧延材の圧延
パターンが定められれば、各HMD類のオン・オ
フのタイミングが決定される。このオン・オフの
タイミングのパターンを予め接点出力タイミング
制御装置１１に設定しておけば、その圧延パター
ンに対応してHMD類の模擬オン・オフ信号を出
力することができ、シミユレーシヨンが自動的に
実施できることとなる。また任意の複数種類の圧
延パターンに対応した各HMD類のオン・オフの
タイミングのパターンを設定しておけば、圧延材
１本目、２本目、３本目…ｎ本目等で任意の圧延
パターンを組み合わせた自動シミユレーシヨンが
実施できる。

上記構成のもので基本的には十分、その機能を
果たすことができるが、上記構成のものはいわゆ
るパターン方式であり、例えば、圧延材を自動搬
送中のテーブルに対してオペレータがテーブルを
停止又は逆転させた場合、すなわち自動運転に対
する手動介入があつた場合には、圧延材の進行が
あらかじめ想定されたパターンから逸脱すること
となるため、以下に述べるようにさらにシミユレ
ーシヨン装置の高度化が必要である。

この方法はいわゆる架空圧延材のトラツキング
（追跡）方式ともいうべき方法で、第８図に示す
ようにシミユレーシヨン装置１０にさらにトラツ
キング装置１４を追加し、テーブルの搬送速度や
圧延機の圧延速度を入力することにより実施でき
る。すなわち、トラツキング装置１４に別途、圧
延材の初期長さや圧延機での圧延による伸び率を
設定し（図示せず）、架空圧延材の発生タイミン
グ以降、架空圧延材の先端位置と尾端位置とを常
時トラツキングするものである。トラツキングに
当たつては、架空圧延材の移動に従つて架空圧延
材が在席するテーブルの速度又は圧延機の圧延速
度を順次切替えてトラツキングすることにより、
通常の自動運転及び自動運転途中のオペレータに
よる手動介入に対しても、実際テーブルや圧延機
の運転に対応して架空圧延材の位置をトラツキン
グすることができる。トラツキング装置１４にお
いて圧延材の先端位置及び尾端位置が判明してい
れば、各HMD類のオン・オフ状態を容規に規定
し接点出力１２ａ…１２ｄをオン・オフさせ得る
ことは第５図又は第６図から明らかであり、オペ
レータの手動介入や変則運転を含めて、実際の圧
延状態を非常に良く模擬したシミユレーシヨンを
実施することが可能である。

尚、前記トラツキング方式においても、架空圧
延材毎に想定する圧延材の初期長さや、途中の圧
延機での圧延による伸び率の設定を変化させるこ
とにより、任意の圧延パターンの組み合わせをし
たシミユレーシヨンが実施できることは、前記パ
ターン方式の場合と同様である。

また、前記第５図においては加熱炉抽出から巻
取機までの範囲についての説明であつたが、これ
を加熱炉抽出から粗圧延機Ｂまでの範囲と、粗圧
延機Ｂから巻取機Ｄの範囲とに分割して、前者の
範囲では加熱炉抽出を圧延材の発生位置とし粗圧
延機Ｂでの圧延完了（圧延材尾端抜け）を圧延材
の消滅位置としてシミユレーシヨンを実施し、一
方後者の範囲では粗圧延機Ｂでの圧延開始を圧延
材の発生位置とし巻取機Ｄを圧延材の消滅位置と
して全範囲を２分割し、各々の範囲で分割してシ
ミユレーシヨンを実施することも可能である。

また、巻取機Ｄ以降のコイルコンベア設備の範
囲（図１参照）を連結してシミユレーシヨンする
ことも可能であり、シミユレーシヨン範囲の分割
又は連結により、任意の範囲を単独に又は並行し
てシミユレーシヨンすることにより、効率的なシ
ミユレーシヨンを実施することができる。

さらにシミユレーシヨン上の架空圧延材の進行
をあらかじめ定められた位置又は任意の位置にお
いて、自動的に又は人為的に停止し、次いで再開
（継続）する機能を備えれば、計算機又は自動制
御装置の制御動作を適確に確認できる効果があ
る。例えば第５図において、HMD１がオンとな
つたタイミングで計算機が粗圧延機Ａに対する目
標値を計算の上自動制御装置に前記目標値を設定
するものとし、次いでHMD２がオンとなつたタ
イミングで自動制御装置は前記設定された目標値
に従つて粗圧延機Ａの自動運転を開始するものと
した場合、先ず架空圧延材が加熱炉から抽出され
た後、HMD１がオンした直後に架空圧延材の進
行を停止させれば、計算機の粗圧延機Ａに対する
目標値の計算結果及び前記目標値を自動制御装置
へ設定する機能を十分に確認することができる。
次いで架空圧延材の進行を再開させ次にHMD２
がオンした直後に再度架空圧延材の進行を停止さ
せれば、このときは自動制御装置が前記設定され
た目標値に従つて粗圧延機の自動運転を開始する
機能を確認することができる。この確認作業が完
了すれば架空圧延材の進行を再開させ、以降のシ
ミユレーシヨンを継続させる。尚、圧延機におい
ては一般的に各種の自動運転が連続的に実行され
るため、通常状態においては１つ１つの機能が確
実に実行されているかどうかを短時間で確認する
ことは困難であり、上記のように一旦停止できる
機能を有することは、１つ１つの機能動作の確認
のためには、きわめて効果的である。

また、以上の説明において、使用したHMD類
とは圧延材の在席を検知する検出器類を一般的に
示し、フオトリレー、CMD（Cold Metal
Detector）、レーザーセンサ、コイルタツチセン
サ、圧延機の噛み込み・噛み出し検出装置、板幅
計や板厚計の板オン検出器等いずれであつても良
い。さらにトラツキング装置１４に入力するテー
ブル速度や圧延速度は、ラインのフイードバツク
信号でも良く、又は制御装置類が出力する速度基
準信号であつても良い。

また以上の実施例では熱間圧延設備の一例につ
いてのみ説明したが、他の構成の熱間圧延設備、
厚板圧延設備、冷間圧延設備、搬送設備、精整設
備等圧延、処理、切断、搬送等を行なう各種の設
備においても同様に実施することができる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明においては、計算機から
自動制御装置へ目標値を設定する機能の代替機能
の使用の有無、及びHMD類の模擬信号としての
接点出力のタイミング制御に関してのパターン方
式とトラツキング方式との２通りの制御方式によ
り計４通りのシミユレーシヨン形態を実施するこ
とができ、メーカ側での試験段階からユーザ側に
おける総合試運転さらには営業運転以降の日常的
なシミユレーシヨンに到るまで、各段階に応じて
効率的かつ適正・正確なシミユレーシヨンを実施
でき、実際の設備運転に先立ち事前に計算機や自
動制御装置の制御動作を十分に確認することがで
き、また様々な材料の組み合わせに対しても実運
転とほぼ同様な状態を模擬して前記制御動作の確
認を実施できるため、設備の性能試験及び稼動効
率試験等を、より多岐に亘つて行なえることか
ら、設備の運用時には格段の稼動効率を上げるこ
とができる効果がある。また上記４通りのシミユ
レーシヨン形態のうち、いずれか１通りのみの形
態を有するもであつても、十分効果的であること
は、上記の説明から明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱間圧延設備の一例としての構成図、
第２図及び第３図は従来のシミユレーシヨン方法
の概念図、第４図はこの発明の一実施例によるシ
ミユレーシヨン装置の構成図、第５図乃至第７図
は圧延材のタイムチヤート、第８図はこの発明の
他の実施例を示すシミユレーシヨン装置の構成図
である。 １０：シミユレーシヨン装置、１１：接点出力
タイミング制御装置、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ〜
１２ｎ：接点出力、１３：目標値設定装置、１
４：トラツキング装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 材料を処理する設備と、前記材料の在席を検
   知する複数台の材料検知器と、この材料検知器に
   よる前記材料の検知信号に基づきあらかじめ定め
   られた順序に従つて前記設備を制御する計算機又
   は自動制御装置とを備えたものにおいて、架空の
   材料を想定しこの架空材料の処理を実時間で模擬
   する模擬装置と、この模擬装置の模擬結果に基づ
   き前記材料検知器の検知信号を模擬した模擬信号
   を架空材料の処理タイミングで出力する出力装置
   と、材料検知器の検知信号と前記出力装置の模擬
   信号との論理和を取る装置とを備え、前記出力装
   置の模擬信号により前記計算機又は自動制御装置
   を動作させ、前記計算機又は自動制御装置の制御
   動作を実時間で模擬させることを特徴とするシミ
   ユレーシヨン装置。 ２ 前記模擬装置は、材料検知器の位置及び処理
   パターンからあらかじめ定められた１個又は複数
   の模擬パターンを有し、いずれかのパターン又は
   複数のパターンの組み合わせにより前記架空材料
   の処理を模擬することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のシミユレーシヨン装置。 ３ 前記模擬装置は、模擬する前記架空材料の在
   席する処理設備が前記架空材料を処理する速度に
   より前記架空材料の処理を模擬して前記架空材料
   の先端位置及び尾端位置演算し、この演算結果を
   に基づいて模擬することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のシミユレーシヨン装置。 ４ 前記模擬装置は、前記架空材料を処理する設
   備において、前記架空材料の長さの変化又は前記
   架空材料の個数の変化に対応した模擬を行なうこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のシミ
   ユレーシヨン装置。 ５ 前記模擬装置は、あらかじめ定められた位置
   又は任意の位置において前記架空材料を発生又は
   消滅する模擬を行なうことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のシミユレーシヨン装置。 ６ 前記模擬装置は、前記設備上の前記架空材料
   を同一パターンのものについて又は異なるパター
   ンのものについて２個以上の前記架空材料を同時
   に模擬することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のシミユレーシヨン装置。 ７ 前記模擬装置は、模擬する設備において全体
   範囲で一貫して模擬すること若しくは全体範囲を
   ２個以上の範囲に分割し、この分割した範囲毎で
   独立した模擬を行なうこと若しくは分割した範囲
   の中の任意の２個以上の範囲を連結して連結範囲
   を模擬すること又は分割若しくは連結した２個以
   上の範囲を同時に模擬することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のシミユレーシヨン装置。 ８ 前記模擬装置は、前記架空材料の処理進行過
   程を予め定められた位置又は任意の位置において
   自動的に又は人為的に停止し、かつ自動的に又は
   人為的に再開することができることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のシミユレーシヨン装
   置。 ９ 前記模擬装置は、前記設備を制御する前記自
   動制御装置が必要とする前記設備の自動運転のた
   めの目標値を予め定められたタイミングをもつて
   前記自動制御装置に設定する設定装置を有し、こ
   の装置により前記自動制御装置の制御動作を実時
   間で模擬させることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のシミユレーシヨン装置。 １０ 前記設定装置は、この装置により設定する
   目標値のパターンを２個又は３個以上有し、前記
   パターンを交互に又は任意の組み合わせで使用し
   て、前記目標値を前記自動制御装置に設定するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第９項記載のシミ
   ユレーシヨン装置。