JPH0418187A - 抄紙機のシステム同定装置，制御装置並びにその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は抄紙機のシステム同定装置に係り、特にスライ
スなどの操作端と坪量プロフィル等の検出器との間の位
置対応をオンラインで定める装置に関する。

〈従来の技術〉 抄紙機の制御装置は、例えば本出願人の提案に係る特開
昭６３−７５１９７号公報等で公知である。第８図は抄
紙機全体の構成斜視図である０図において、ヘッドボッ
クス５から吐き出された原料は、ワイヤパート８を通過
することにより搾水され、プレスパート９で圧縮されて
所定の紙厚になり、ドライパート１５を通過することに
よって乾燥され、カレンダ１１を通過することによって
紙の表面に光沢を付けられて、リール１２に巻取られる
。ヘッドボックス５には原料液を吐き出すスライスリッ
プ６と、このスライスリップ６の開度を調節するスライ
スボルト７が紙の幅方向に一定間隔で設けられている。

白水サイｏ３はワイヤパート３の搾水による白水を受は
取るもので、ポンプ４によりヘッドボックス５に帰還さ
れている。ポンプ４の入り口においては、種口弁２によ
り種箱１中の原料（種）が注入される。

紙の坪量や水分率を測定するセンサ１４は、カレンダ１
１とリール１２の間に設置されたフレーム１３に添って
往復運動をして紙幅方向の測定をしている。この紙幅方
向のデータをプロフィルと呼ぶ０坪量プロフィルコント
ローラ１５は、センサ１４の測定した坪量プロフィルを
入力して目標の坪量となるようにスライスボルト７を操
作して、スライスリップ６の開度を制御している。尚、
水分率については水分率プロフィルを入力して目標の水
分率となるようにドライパート１５のスチーム量を制御
し、坪量平均値の目標値との黍離は種口弁２の弁開度を
制御して行なっている。

この坪量プロフィル制御において、スライスボルト７を
操作したときにどの測定点に一番応答が強く現れるのか
を、スライスボルト７毎に予め設定しておく必要がある
。この操作を「位置対応ｊの決定とよんでいる。

次に位置対応を決める抄紙ｍ側の要因として、次の二つ
が存在している。

（イ）　ワイヤパートにおける流れ 原料はスライスリップ６から高圧でワイヤ上に噴射され
、高速で動くワイヤ上を流れていく、この部分では紙が
濃度１％弱の流体であり、インレット（原料を整流して
スライスリッ１６から出す場所を言う）やワイヤの状態
により、真っ直ぐに流れないで斜流を起こすことがある
。

（ロ）　ドライパートにおける流れ ワイヤパートを通過した紙は、蒸気熱によって乾煉され
水分率数％まで落とされる。その際に、幅方向に３〜５
％程度の収縮を起こし、これによって位置対応は中心に
向かってずれることになる。

そこで、従来より位置対応の決定には次の二つの手法が
併用されていた。

■　収縮率による位置対応 収縮率を実測し、それから位置対応を計算する。

このとき、ワイヤ上では真っ直ぐに流れていると仮定す
る。第９図はスライスボルト（操作端）とプロフィルデ
ータ（測定点）との位置関係を収縮率を用いて説明する
概念図である０図中、スライスボルトの本数を３７本で
間隔を１００ｍｍとし、測定点の点数を３６１点で間隔
を１０ｍｍとする。

紙の収縮率を３％とすると、紙の中心である第１９番ス
ライスボルトに対応する測定点は第１８０番測定点とな
る。そして、一般に第１番スライスボルトに対応する測
定点Ｐ１は次の関係を充足している。

ｐ１＝ｉｓ。

＋１０”ｘ（ｊ−１９）ｘ（１−，０３）　　　（１）
■　ステップ応答による位置対応 スライスボルト操作により実際の応答を計算し、位置対
応を決定する。しかし、スライスボルトの本数が多いと
全スライスボルトについてテストすることが困難である
（スライスボルトの全数ステップ応答操作はシステムの
同定には役立つが、ユーザにとっては不良製品を多く製
造することになるので、受は入れられるものではない）
、そこで、１７３〜１／４の本数だけテストして、残り
のスライスボルトについては推定して位置対応を決定し
ていた。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、上記二つの手法を用いる場合には、いずれも熟
練した専用エンジニアが必要になり、システムの同定作
業における負担が大きいと言う課題があった。即ち、第
１の手法によれば、方法■により基準位置を決定し、そ
の後方法■で大きくずれている場合にはスタートアップ
エンジニアの判断により位置対応を修正していた。また
第２の手法によれば、方法■のステップ応答の結果をそ
のまま位置対応すると、スライスボルト間隔（フレーム
の幅方向における特定のスライスボルトに対応する場所
と、これに隣接するスライスボルトの対応する場所との
間隔をいう）にばらつきが生じるのでこの場合にもエン
ジニアが判断して修正していた。

更に、プロセス条件が変更される度に毎回ステップ応答
テストで位置対応を取らねばならず、位置対応関係を定
めることがはなはだ困難で手間のかかるものになるとい
う課題があった。

本発明はこのような課題を解決したもので、熟練したエ
ンジニアと同程度に一部のスライスボルトに・ついてス
テップ応答を測定することにより全スライスボルトの同
定を行なうと共に、特別にステップ応答テストをするこ
となく位置対応を定めることの出来る抄紙機のシステム
同定装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 第１図はこのような目的を達成する本発明を説明する構
成ブロック図である０図において、抄紙プロセスは、紙
の幅方向に複数配置された操作端（スライスボルト７）
と、この操作端の下流側であって当該紙の幅方向に検出
点を有するセンサ（１４）を有している。

システム同定装置は、特定の操作端が前記検出点のいず
れの場所に対応するか認識するもので、前記操作端から
供給される紙原料の前記センサの地点に於ける紙幅方向
の収縮率に基づいて、当該収縮が紙幅の中心方向に生ず
ると見なして、前記操作端と前記検出点との位置対応を
定める標準位置対応部（１０）と、前記測定点の検出値
を当該標準位置対応部を参照して各操作端に対応付けて
、目標値との制御偏差を求める制御偏差検出部（２０）
と、特定の操作端を操作した場合に検出量に変化の生じ
る検出点に対応する干渉操作端を定める干渉条件部（３
０〉と、この制御偏差検出部から制御偏差の大きな操作
端を選定し、かつ干渉条件部を参照して干渉操作端を除
去して該操作端を動作させる操作端選択部（４０）と、
この操作端選択部で動作させた操作端に標準位置対応部
で対応させている測定点及びこの近傍の測定点に関して
、操作の前後で測定量の変化が最も大きい測定点を抽出
し、当該測定点を当該操作端の位置対応点とする対応点
検出部（５０）と、この対応点検出部で必要と認める数
の操作端について位置対応点を求めたときは、前記標準
位置対応部のデータを参照しつつ全ての測定端について
回帰計算により位置同定を行なう位置対応演算部（６ｏ
）とを具備することを特徴としている。

〈作　用〉 本発明の各構成要素はっぎの作用をする。＊重位置対応
部は理想状態での位置対応を記憶している。制御偏差検
出部は測定データを基礎に操作すべき操作端の候補を挙
げる。干渉条件部は同時に操作すると検出点に干渉を生
ずる虞のある操作端条件を定める。操作端選択部は制御
偏差検出部で挙げられた操作端のうち、干渉条Ｐｌ一部
を参照して干渉の生じない操作端のみ操作する。対応点
検出部は操作した操作端の最も影響を受ける測定点を位
置対応点とする０位置対応演算部は回帰計算に必要な位
置対応点が得られたら、最尤位置対応関係を演算し、シ
ステム同定モードを終了する。

〈実施例〉 以下図面を用いて、本発明を説明する。

第２図は本発明の一実施例を示す抄紙機制御装置の構成
ブロック図である０図において、抄紙機プロセスはスラ
イスボルト等の操作端７とセンサ１４を有しており、セ
ンサ１４の測定点の数は操作端７の数に比教して数倍あ
るものとする。システム同定部Ａは本格的な制御をする
前に動作するもので、標準位置対応部１０、制御偏差検
出部２０、干渉条件部３０、操作端選択部４０、対応点
検出部５０及び位置対応演算部６０を有している。

標準位Ｉ対応部１０は、前述した収縮率による位置対応
を記憶している。制御偏差検出部２０は、測定点の検出
値を標準位置対応部１０を参照して各操作端に対応付け
て、目標値との制御偏差を求めてい、第３図は１ｌｌＪ
　＃　１１差検出ｉ！１２０の説明図で、上段に検出点
、下段に操作端の制御偏差を示している。各検出点で測
定された坪量などの測定値は、各操作端に対応させた領
域内で平均化される。この平均値と目標値との偏差を棒
グラフ状に表示して、操作端７を操作する目安としてい
る０例えば第１番目のスライスボルトに第Ｊ番目の測定
点が標準位置対応部で対応しているものとすると、第ｊ
−２乃至Ｊ＋２番目までの５点の測定値を平均して、第
１番目の操作端の制御偏差とする。

干渉条件部３０は特定の操作端を操作した場合に検出量
に変化の生じる検出点に対応する干渉操作端を定めるも
ので、例゛えば両隣り２本を干渉操作端とする。又、操
作端を操作してがら検出端に影響が現れるまでの時定数
（Ｔ）を演算しており、具体的には操作端と検出端との
距ｌｉｔ　（Ｌ）を抄速（Ｖ）で割って求めている（Ｔ
＝Ｌ／Ｖ）　。

操作端選択部４０は、制御偏差検出部２ｏより制御偏差
の大きな操作端を選定し、干渉条件部３０を参照し干渉
゛操作端を除去して該操作端を動作させるものである。

第４図は操作端選択部４ｏの説明図である。全操作端を
幾つかの領域（ゾーン）に区分し、各ゾーンの中で最大
の制御偏差を与えるものを選ぶ０次に、この選ばれた操
作端に間して干渉操作端の関係にあるものがあれば、制
御偏差のいずれか大きい側を動作させ他方は抑止する。

例えば、図では３７本の操作端を７つのゾーン１〜■に
区分している。そして、このゾーンの中で最大の制御偏
差を与えるものを線で囲っている。

ゾーン■とゾーンＶで選ばれた操作端に関しては、干渉
操作端の関係にあるので制御ｌ偏差の大きなゾーン■側
を動作させるべき操作端とし・て選択し、ゾーンＶ側は
干渉操作端として今回の操作を見送る。

対応点検出部５０は、操作端選択部４０で動作させた操
作端に標準位置対応部１０で対応させている測定点及び
この近傍の測定点に関して、操作の前後で測定量の変化
が最も大きい測定点を抽出し、この測定点を当該操作端
の位置対応点とする。

第５図は対応点検出部５０の説明図である０図示しない
駆動部は、操作端選択部４０で選択した操作端を制御偏
差がなくなる方向に動かしている。

対応点検出部は、時定数経過後の測定値を用いて動かす
前後での測定値の変化量を求める。第１番目の操作端に
対して、測定点χ２ｏが標準位置対応部１０では対応し
ているものとする。測定点χ２０の左右ｎ点について変
化量の大きな測定点はχ、８であるから、この測定点χ
１８を第１番目の操作端に位置対応している点とする。

位置対応演算部６０は、まず対応点検出部５０で必要な
数の操作端について位置対応点を求めたかを判断する。

求めてあれば、標準位置対応Ｍ１０を参照して操作端の
数や測定点の分布状態を知り（不等分間隔になっている
ことがある）、位置対応点を求めた測定端のデータを基
に回帰計算を行ない、全ての測定端について位置同定を
行なう。

数が不足しているときは、位置同定モードを継続するか
ら、制御偏差検出部２０に戻る。ゾーン区分しである場
合には、各ゾーンで少なくとも一操作端について位置対
応点が得られている場合を、必要なデータが得られた場
合と認める。第６図は位置対応演算部６０の回帰計算の
説明図である。

横軸Ｘに操作点の番号及び標準位置対応部１０での位置
対応する検出点、縦軸Ｙに対応点検出部５０で測定した
位置対応点を示している。測定結果をプロットして、所
定次数の曲線により最も確からしい近似を得る関係式を
求める。

Ｙ＝ａＸ　　＋ｂＸ’−１＋−＝　　　　　　　　（１
）制御専用部Ｂは、システム同定部Ａの動作が終了した
後抄紙機の制御を担当するもので、位置対応記憶部７０
、制御偏差検出部８０及び操作端選択部９０を有する０
位置対応記憶部７０は、位置対応演算部６０で演算した
操作端と測定点の位置対応データを記憶するもので、（
１）式を用いて各操作端ごとに求める。制御９９ｉ差検
出部８０は、センサ１４の測定した各測定点毎の検出値
をｔｉ１対応記憶部７０を参照して各操作端に対応付け
て、目標値との制御偏差を求めている。操作端選択部９
０は、制御偏差検出部８０から制御偏差の大きな操作端
を選定し、該動作端を操作する。制御偏差検出部２０と
比較すると、干渉条件部３０がないから干渉操作端の関
係にあっても操作を行ない、また−度に操作する操作端
の数にＩＩＪ限を付けなく　・ても差し支えない。

モード切替え部１００は、システム同定中はシステム同
定部Ａを動作させ、位置対応演算部６０が同定完了と認
めたときは制御専用部Ｂに抄紙機の制御権を切替えてい
る。

このように構成された装置の動作を次に説明する。第７
図は抄紙機制御装置としての動作を説明する流れ図であ
る。予め標準位置対応部１０の内容は定めておく０通常
抄紙機の制御は操作端とセンサ１４の遅れ時間τを考慮
して、はぼこの遅れ時間に見合った制御周期ごとにバッ
チ的に行われている。そして、今回の制御周期で制御偏
差検出部２°Ｏは各操作端毎に標準位置対応部１０の対
応点を中心として測定値を平均し、操作端対応の制御偏
差を演算する（Ｓｌｏｐ、次に、操作端選択部４０は操
作端を幾つかのゾーンに分け、各ゾーンで最も制御偏差
の大きい操作端を選び、干渉条件部３０で干渉操作点を
除＜　（Ｓ２０）、更に、対応点検出部５０で、Ｓ２０
で選定した操作端を媚差をなくす方向に動作させ、動作
前後での測定値の変化が対応点近傍で最も大きい点を当
該操作端の位置対応点とする（Ｓ３０）、そして、位１
対応演算部６０で回帰計算をするのに必要な数の位置対
応点が得られたか判断しく５４０）、不足していればＳ
ＩＯに戻る。十分な数だけあれば、位置対応演算部６０
で回帰計算をして全操作端の最尤位置同定を行なう（５
０）、このデータを位置対応記憶部７０に移して、制御
専用部Ｂが抄紙機の制御を実行する（Ｓ６０）。

尚、上記実施例においては操作端の例としてスライスボ
ルト７検出端の例としてセンサ１４を挙げたが、本発明
はこれに限定されるものではなく、要するに紙の幅方向
に離散的に配置された操作端と、同じく紙の幅方向に離
散的に操作端の操作により変動する紙の物性値を測定す
るものであれば良い、また、モード切替え部１００を用
いてオペレータが位置対応記憶部７０の教正をしたいと
考えたときは、マニュアルにより制御専用部Ｂからシス
テム同定部Ａに制御権を移せるようにすると良い。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によればシステム同定部Ａ
により抄紙機の制御をしながらシステム同定を実施して
いるので、プロセス条件の変化に対して容易に位置対応
を決定できるので、抄紙機の稼動率が向上して製造コス
トが低減すると共に、制御性も安定する。

また実施例のように、操作端選択部でゾーン分けをして
いると、少ないシステム同定回数で必要な位置同定点を
得ることができ、迅速にシステム同定が行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明する構成ブロック図、第２図は本
発明の一実施例を示す抄紙機制御装置の構成ブロック図
、第３図は制御ＸＩ偏差検出部２０の説明図、第４図は
操作端選択ｇ４０の説明図、第５図は対応点検出部５０
の説明図、第６図は位置対応演算部６０の回帰計算の説
明図、第７図は第２図の装置の動作を説明する流れ図で
ある。 第８図は抄紙機全体の構成斜視図、第９図は操作端と測
定点との位置関係を収縮率を用いて説明する概念図であ
る。 １０・・・標準位置対応部、２０・・・副ｍ爛差検出部
、３０・・・干渉条件部、４０・・・操作端選択部、５
０・・・対応点検出部、６０・・・位置対応演算部、７
０・・・位置対応記憶部、８０・・・制御偏差検出部、
９０・・・操第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）紙の幅方向に複数配置された操作端と、この操作
   端の下流側であって当該紙の幅方向に検出点を有するセ
   ンサを有する抄紙プロセスに対して用いられるシステム
   同定装置において、 前記操作端から供給される紙原料の前記センサの地点に
   於ける紙幅方向の収縮率に基づいて、当該収縮が紙幅の
   中心方向に生ずると見なして、前記操作端と前記検出点
   との位置対応を定める標準位置対応部と、 前記測定点の検出値を当該標準位置対応部を参照して各
   操作端に対応付けて、目標値との制御偏差を求める制御
   偏差検出部と、 特定の操作端を操作した場合に検出量に変化の生じる検
   出点に対応する干渉操作端を定める干渉条件部と、 この制御偏差検出部から制御偏差の大きな操作端を選定
   し、かつ干渉条件部を参照して干渉操作端を除去して該
   操作端を動作させる操作端選択部と、 この操作端選択部で動作させた操作端に標準位置対応部
   で対応させている測定点及びこの近傍の測定点に関して
   、操作の前後で測定量の変化が最も大きい測定点を抽出
   し、当該測定点を当該操作端の位置対応点とする対応点
   検出部と、 この対応点検出部で必要と認める数の操作端について位
   置対応点を求めたときは、前記標準位置対応部のデータ
   を参照しつつ全ての測定端について回帰計算により位置
   同定を行なう位置対応演算部と、 を具備することを特徴とする抄紙機のシステム同定装置
   。
2. （２）請求項１記載の標準位置対応部、制御偏差検出部
   、干渉条件部、操作端選択部、対応点検出部並びに位置
   対応演算部を有するシステム同定部、前記位置対応演算
   部で演算した前記操作端と前記測定点との位置対応デー
   タを記憶する位置対応記憶部と、前記測定点の検出値を
   当該位置対応記憶部を参照して各操作端に対応付けて、
   目標値との制御偏差を求める制御偏差検出部と、この制
   御偏差検出部から制御偏差の大きな操作端を選定し、該
   操作端を動作させる操作端選択部とを有する制御専用部
   、 システム同定中はシステム同定装置を動作させ、位置対
   応演算部が同定完了を認めた後は制御専用部に切替える
   モード切替え部、 を具備することを特徴とする抄紙機制御装置。
3. （３）紙の幅方向に複数配置された操作端と、この操作
   端の下流側であつて当該紙の幅方向に検出点を有するセ
   ンサを有する抄紙プロセスに対して用いられるシステム
   同定方法であつて、 前記操作端から供給される紙原料の前記センサの地点に
   於ける紙幅方向の収縮率に基づいて、当該収縮が紙幅の
   中心方向に生ずると見なして、前記操作端と前記検出点
   との位置対応を定める標準位置対応工程と、 前記測定点の検出値を当該標準位置対応工程の結果を参
   照して各操作端に対応付けて、目標値との制御偏差を求
   める制御偏差検出工程と、 特定の操作端を操作した場合に検出量に変化の生じる検
   出点に対応する干渉操作端を定める干渉条件工程と、 この制御偏差検出工程から制御偏差の大きな操作端を選
   定し、かつ干渉条件工程を参照して干渉操作端を除去し
   て該操作端を動作させる操作端選択工程と、 この操作端選択工程で動作させた操作端に標準位置対応
   工程で対応させている測定点及びこの近傍の測定点に関
   して、操作の前後で測定量の変化が最も大きい測定点を
   抽出し、当該測定点を当該操作端の位置対応点とする対
   応点検出工程と、この対応点検出工程で既に求めた位置
   対応点の数が今回の制御周期で必要と認める数に到達し
   たか判断し、未達であれば次回の制御周期はシステム同
   定モードで行なう判断工程と、 この判断工程で必要な数の位置対応点があると認めたと
   きは、前記標準位置対応工程のデータを参照しつつ全て
   の測定端について回帰計算により位置同定を行なう位置
   対応演算工程と、 を具備することを特徴とする抄紙機のシステム同定方法
   。