JPH06158125A - 原料切出し秤量制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 種々のデータ管理を増加させることなく、最
終的に切り出される原料分量の精度をより向上させ、
又、比較的短時間に秤量する。 【構成】 符号４〜７にて、原料の切出し速度の変化の
変化速度が、これを制御する電動機系及び機械系の切出
し速度変化速度の許容範囲内となり、且つ、切出し速度
制御の制御系の安定制御範囲内となる、切出し残量Ｓf
と切出し速度Ｖfとの制御関数Ｆを実現する。又、これ
ら符号４〜７にて、実績切出し残量s から目標切出し速
度Ｖを求める。この後は、実績切出し速度v が前記目標
切出し速度Ｖとなるように、符号９や１０などにて閉ル
ープ制御を行い、該実績切出し速度v を連続的に制御す
る。従って、秤量精度の向上や、秤量時間の短縮を図る
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、既に切り出された原料
を秤量しながら、目標原料分量となる時点で、この切り
出しを停止する原料切出し秤量制御方法に係り、特に、
種々のデータ管理を増加させることなく、最終的に切り
出される原料分量の精度をより向上させ、又、比較的短
時間に所望の分量の原料を切り出すことができる原料切
出し秤量制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉へ装入する原料、例えば鉱石やコー
クス、又、副原料などは、例えば秤量ホッパに取り付け
られたロードセルにて、既に切り出された原料を秤量し
ながら、例えば所定のストッカから目標原料分量だけ切
り出すようにしている。又、このように目標原料分量だ
け切り出された原料は、所定のコンベアなどにて輸送さ
れ、高炉へと装入される。これは、既に切り出された原
料を秤量しながら、目標原料分量となる時点で、この切
出しを停止するというものである（以降、原料切出し秤
量制御と称する）。このような原料切出し秤量制御とし
て、様々な技術が開示されている。

【０００３】例えば、特開昭４８−５１６１では、制御
可能な供給装置を備えたそれぞれ異なる貯鉱槽から供給
される異なる原料を、全ての貯鉱槽に共通な連続的に走
行するコンベアを介して、重量測定装置を備えた容器に
導くようにし、重量測定装置によって求められた重量実
績値を、重量の変化に関係する量と合せて和の実績値と
して重量目標値と所定の比較装置において比較するよう
にし、和の実績値が重量目標値に到達した際に、前記供
給装置を停止させるようにした各種原料の高炉への自動
装入装置に関する技術が開示されている。該特開昭４８
−５１６１は、特に、重量測定装置によって測定された
重量実績値と、貯鉱槽と重量測定装置との間のコンベア
の長さ及び積載物に関連して予め与えられる付加的実績
値との和が重量目標値に達した際、供給装置の供給量が
大から小に切替え可能にする。又、これと同時に、負荷
的実績値の代わりに、単位行程当りの重量変化と原料の
走行距離とから形成される重量の変化に関係する量が、
重量測定装置により測定された重量実績値と共に前記和
の実績値として比較装置に導かれるようにしている。該
特開昭４８−５１６１で開示されている技術によれば、
前記コンベアのコンベア速度が変動してしまったり、該
コンベアの原料が載せられたコンベアベルトが一度停止
して再び動かされたような場合における、測定誤差を減
少することができる。

【０００４】又、特開昭５７−１１７４２２では、複数
のビンからコンベアなどの輸送手段を介してホッパに粉
粒物を装入する工程に係る粉粒物の切出し制御方法に関
する技術が開示されている。該特開昭５７−１１７４２
２では、切出しビンの今回のフィーダ停止時期を、前記
ホッパ内秤量設定値（Ｗ）、ホッパ内中間秤量値（Ｗo
）とそれを得た時刻（Ｔo ）、フィーダ切出し重量速
度（Ｆi ）、切出しビンとホッパ間のコンベア長さ（Ｌ
bi）及びコンベア速度（Ｖb ）から演算して決定するよ
うにしている。又、切出しビンの次回のフィーダ起動時
期を、前記Ｗ、Ｗo 、Ｔo 、Ｆi 、Ｖb 、及び次回切出
しビンとホッパ間のコンベア長さから演算決定して操作
を行う。又、今回切出し粉粒物が前記ホッパ内で秤量設
定値（Ｗ）に達し、前記コンベアを停止した時期には、
次回切出し粉粒物のみをコンベア上に残留せしめるとい
うものである。該特開昭５７−１１７４２２によれば、
バッチ毎に一定の粉粒物性状とすることができると共
に、的確な水分測定により所望重量を安定的に供給する
ことができる。

【０００５】一方、特開昭６１−４７５３５では、複数
の貯鉱槽と、各貯鉱槽に対応して設けられた複数の切出
し装置と、ベルトコンベアと、秤量ホッパとを有する高
炉コークス切出し秤量設備に係る高炉コークス切出し制
御装置に関する技術が開示されている。該特開昭６１−
４７５３５では、秤量速度から求められた切出し速度
と、切出し開始から現時点までの経過時間の積と、秤量
ホッパの現時点の秤量値とからベルトコンベア上のコー
クス搭載量を演算する原料搭載量演算手段を備えてい
る。又、秤量目標値に対する秤量残量値からこの原料搭
載量演算手段で演算したコークス搭載量を減算し、この
減算結果が所定量以下になったときに、当該切出し装置
に切出し停止信号を出力する切出し停止タイミング制御
手段を備えている。該特開昭６１−４７５３５によれ
ば、秤量したコークスに混在する前回のバッチのコーク
スの量を削減して、コークスの正確な水分測定、コーク
スの必要量の正確な秤量及びバッチ毎の炉内への粒度別
の装入を可能とすることができる。

【０００６】図４は、従来の原料切出し秤量制御方法が
適用された秤量制御装置の構成を示すブロック図であ
る。

【０００７】この図４において、秤量制御装置８０は、
秤量ホッパ１へと既に切り出された原料を秤量しなが
ら、秤量対象となる原料が蓄えられたストッカ１３の下
方に配置された切出しフィーダ１２によって、その原料
の切出し速度を制御する。又、該秤量制御装置８０は、
目標原料分量となる時点で、前記切出しフィーダ１２に
よってその切出しを停止する。

【０００８】このような秤量制御装置８０において、前
記秤量ホッパ１に既に切り出された原料の分量は、ロー
ドセル２a 及び秤量演算器２b にて測定される。該秤量
演算器２b の出力は、現場指示計７１及び秤量信号Ａ／
Ｄ変換器７０に入力される。又、前記秤量ホッパ１に既
に切り出された原料の水分含有量は、中性子水分計６０
にて測定される。該測定結果は、その値を逐次印字する
記録計６１と、水分信号Ａ／Ｄ変換器６２へと入力され
る。

【０００９】この図４の前記秤量制御装置８０におい
て、まず、秤量スケジュール装置７２にて、前記ストッ
カ１３に蓄えられた原料の、今回切り出して秤量するそ
の秤量設定値、即ち目標原料分量を求め、これを秤量設
定値メモリ７４へと書き込む。

【００１０】一方、前記秤量信号Ａ／Ｄ変換器７０にて
Ａ／Ｄ変換された実績切出し済み原料分量は、切出し実
績値演算器４０及びＷＥＴ／ＤＲＹ変換器４２にて、実
績切出し量Ｗ_FEDiに変換される。累積誤差値演算器４４
は、前記ＷＥＴ／ＤＲＹ変換器４２の出力から、累積誤
差値Σⁱ Ｄj を求める。ここで、該ＷＥＴ／ＤＲＹ変換
器４２は、前記水分信号Ａ／Ｄ変換器６２にてＡ／Ｄ変
換された前記水分含有量に基づいて、乾燥時に換算した
切出し量を求めるものである。

【００１１】切出し目標値演算器４６及びＤＲＹ／ＷＥ
Ｔ変換器４８は、前記秤量設定値メモリ７４に書き込ま
れた値と、前記累積誤差値演算器４４で求められた前記
累積誤差値Σⁱ Ｄj とに従って、切出し目標値Ｗ_TGTiを
求める。該切出し目標値Ｗ_{TG Ti}は、実際に切り出してい
る原料の水分含有量を配慮したものである。この実際の
水分含有量を配慮した値は、前記ＤＲＹ／ＷＥＴ変換器
４８によって得られる。

【００１２】切出し停止値演算器５０は、前記ＤＲＹ／
ＷＥＴ変換器４８で求められた前記切出し目標値Ｗ_TGTi
により、切出し停止値Ｗ_STを求める。比較装置５２は、
主として前記切出し停止値Ｗ_STに従って、定量前検出の
判定、定量検出の判定、及び空量検出の判定を行う。前
記定量前検出は、前記秤量ホッパ１に切出し中の原料
が、前記目標原料分量に接近しているという判定であ
る。前記定量検出は、該目標原料分量に達しているか否
かの判定である。前記空量検出とは、既に秤量された前
記秤量ホッパ１中の原料が、全て払い出されたか否かを
判定するものである。

【００１３】このような判定結果に基づき、シーケンス
制御装置５４は、切出し制御回路５６へと、運転指令あ
るいは低速指令を出力する。該運転指令は、前記ストッ
カ１３から前記秤量ホッパ１へと前記切出しフィーダ１
２にて原料を切出すというものである。前記低速指令
は、このような切出しを低速にて行うというものであ
る。前記切出し制御回路５６は、このような運転指令や
低速指令に基づいて、実際に前記切出しフィーダ１２の
制御を行う。

【００１４】又、以上説明した従来の前記秤量制御装置
は、具体的には次の通りの演算を行う。

【００１５】即ち、まず、次式によって、又、前記切出
し実績値演算器４０及び前記ＷＥＴ／ＤＲＹ変換器４２
において、既に切り出された原料の実績切出し量Ｗ_FEDi
を求める。

【００１６】 Ｗ_FEDi＝（Ｗ_100i−Ｗ_0i）×（１−α_i ） …（１）

【００１７】又、このときの累積誤差値Σⁱ Ｄj は、前
記累積誤差値演算器４４において、次式により求めるこ
とができる。

【００１８】 Σⁱ Ｄj ＝Σ^i-1 Ｄj ＋（ＷFEDi−Ｗ_SETi） …（２）

【００１９】又、この時点において、更に切り出さなけ
ればならない切出し目標値Ｗ_TGTiは、次式により、前記
切出し目標値演算器４６において求められる。

【００２０】 Ｗ_TGTi＝Ｗ_SETi+1−Σⁱ Ｄj …（３）

【００２１】更に、切出し停止値Ｗ_ST、即ち秤量しなが
ら行っていた切出しの停止の判定値を、前記ＤＲＹ／Ｗ
ＥＴ変換器４８及び前記切出し停止値演算器５０におい
て、次式により求める。

【００２２】 Ｗ_STi+1 ＝Ｗ_oi+1＋Ｗ_TGTi+1／（１−α_i ）−Ｗ_OVF …（４）

【００２３】このようにして前記切出し停止値Ｗ_STが求
められると、定量前検出の判定、定量検出の判定、及
び、空量検出の判定は、前記比較装置５２において、そ
れぞれ次に列挙する３つの式にて行う。

【００２４】 Ｗ_IN≧Ｗ_ST−Ｗ_L → 定量前 …（５a ） Ｗ_IN≧Ｗ_ST → 定量（１００％） …（５b ） Ｗ_IN≦Ｗ_E → 空量（０％） …（５c ）

【００２５】なお、上記（１）式〜（５c ）式における
諸定数及び諸変数は次の通りである。

【００２６】 Ｗ₁₀₀ ： 満量読込値 （ＷＥＴ値） …（６a ） Ｗ₀ ： 空量読込値 （ＷＥＴ値） …（６b ） Ｗ_FED ： 実績切出量 （ＤＲＹ値） …（６c ） ΣＤj ： 累積誤差値 （ＤＲＹ値） …（６d ） Ｗ_SET ： 秤量設定値 （ＤＲＹ値）＊ …（６e ） Ｗ_TGT ： 切出目標値 （ＤＲＹ値） …（６f ） Ｗ_OVF ： 流れ込み量 （ＷＥＴ値） …（６g ） Ｗ_ST ： 切出停止値 （ＷＥＴ値） …（６h ） Ｗ_IN ： 秤量読込値 （ＷＥＴ値） …（６i ） Ｗ_L ： 定量前設定値（ＷＥＴ値）＊ …（６j ） Ｗ_E ： 空量設定値 （ＷＥＴ値）＊ …（６k ） α ： 水分値 …（６l ）

【００２７】ここで、＊印は、プリセットデータであ
る。

【００２８】図５は、前記従来の秤量制御装置における
切出し速度指令電圧と実績切出し速度とを示すグラフで
ある。

【００２９】この図５においては、前記切出しフィーダ
１２の制御中に前記切出し制御回路５６中で用いられる
切出し速度指令電圧Ｅと、前記秤量演算器２b から得ら
れる実績切出し済み原料分量に基づいた実績切出し速度
v とのグラフが示されている。該実績切出し速度v は、
前記実績切出し済み原料分量を微分したものである。

【００３０】この図５のグラフにおいて、まず時刻 t₀
にて秤量すべき原料の切出しの開始時には、前記切出し
制御回路５６の前記切出し速度指令電圧Ｅは、大旨定格
電圧となり、そのときの切出し速度はほぼ最大とするよ
うにする。該時刻 t₀ 以降、切り出される原料の実績切
出し速度v には、切出し中に、この図５の破線で示され
るように、種々の外的要因にて変動が見られる。

【００３１】この後、実績切出し済み原料分量が８０〜
９０％となった時点、即ち時刻 t₁において、前記比較
装置５２は前記定量前検出の判定を行い、これを前記シ
ーケンス制御装置５４へと出力する。これにより、該シ
ーケンス制御装置５４及び前記切出し制御回路５６は、
前記ストッカ１３から切り出される原料の切出し速度を
低下させる。これによって、前記切出し速度指令電圧Ｅ
も低下される。

【００３２】この後、前記比較装置５２にて、前記定量
検出の判定がなされると、時刻 t₂にて、原料の切出し
の停止を行う。このとき、前記切出し速度指令電圧Ｅは
０となる。なお、該時刻 t₂ 以降でも、この図５の斜線
で示される流れ込み量Ｗ_OVFが加えられてしまってい
る。このため、本秤量制御装置８０では、この流れ込み
量Ｗ_OVF の、過去の実績値に従った予測制御を行ってい
る。これは、該流れ込み量Ｗ_OVF を見込んで、少し早い
時期で切出しの停止を行うというものである。

【００３３】

【発明が達成しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の原料払い出し秤量制御方法では、以下に
列挙するような問題があった。

【００３４】１．秤量制御精度の問題：従来の原料切出
し秤量制御は、予測制御的要素が多く、その秤量制御精
度が低下してしまうことがある。予測制御は、累積誤差
値を順次補正していくというものである。従って、多く
のバッチ数での平均値の誤差は一定となるが、しかしな
がら、１バッチ当りの絶対的な秤量制御精度が悪化して
しまう傾向がある。特に、高炉に装入する原料の場合に
は、１バッチ中での鉱石とコークスとの比の制御が重要
な管理指標である。従って、このような１バッチ中での
秤量制御精度の悪化は問題となってしまう。

【００３５】２．種々のデータ管理が多くなってしま
う：前述の従来の原料切出し秤量制御では、予測制御的
要素が多く、このための種々のデータが増加してしま
い、データ管理の問題が生じてしまう。前述のような累
積誤差値などは、多くのバッチ数で蓄積していく必要が
あり、そのデータ管理及びそのリセット処理など、複雑
な制御構成となってしまう。

【００３６】３．秤量時間が長くなってしまう：秤量制
御精度を確保するため、ある程度の分量が切り出される
と、前述のようにその切出し速度を低速にしてしまうた
め、秤量時間が長くなってしまう。

【００３７】４．秤量中の実績切出し速度が変動してし
まう：前記図５の破線で示される如く、前記切出し速度
指令電圧Ｅが一定であるにも拘らず、前記実績切出し速
度v が変動してしまっていた。このような変動は、前記
ストッカ１３や前記切出しフィーダ１２などの特性や、
切出し中の原料の銘柄及び水分含有量などによるもので
ある。このような前記実績切出し速度v の変動は、秤量
制御精度を悪化させてしまう要因となってしまう。

【００３８】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
く成されたもので、種々のデータ管理を増加させること
なく、最終的に切り出される原料分量の精度をより向上
させ、又、比較的短時間に所定の分量の原料を切り出す
ことができる原料切出し秤量制御方法を提供することを
目的とする。

【００３９】

【課題を達成するための手段】本発明は、既に切り出さ
れた原料を秤量しながら、目標原料分量となる時点で、
この切り出しを停止する原料切出し秤量制御方法におい
て、原料の切出し速度の変化の変化速度が、これを制御
する電動機系及び機械系の切出し速度変化速度の許容範
囲内となり、且つ、切出し速度制御の制御系の安定制御
範囲内となる、切出し残量Ｓf と切出し速度Ｖf との制
御関数Ｆを予め求めておき、実際の原料切出し中には、
実績切出し残量s 及び実績切出し速度v を測定し、前記
実績切出し残量s を前記制御関数Ｆに照合し、対応する
前記切出し速度Ｖf から目標切出し速度Ｖを求め、前記
実績切出し速度v が前記目標切出し速度Ｖとなるよう
に、閉ループ制御を行い、該実績切出し速度v を連続的
に制御することにより、前記課題を達成したものであ
る。

【００４０】又、前記原料切出し秤量制御方法におい
て、まず、経過時間Ｔf と前記切出し速度Ｖf との制御
関数Ｆ１を求めることで、この際に、前記切出し速度の
変化速度の許容範囲を配慮し、該制御関数Ｆ１から前記
制御関数Ｆを求める際に、前記制御系の安定制御範囲を
配慮するようにしたことにより、前記課題を達成すると
共に、前記制御関数Ｆをより能率良く求められるように
したものである。

【００４１】

【作用】本発明は、最終的に切り出される原料分量の精
度をより向上させると共に、同時に、原料の秤量時間の
短縮を図るために、秤量中の実績切出し速度v を連続的
に、且つ、その変動を少なくするように制御することが
できる、より効果的な方法を見出して成されたものであ
る。

【００４２】本発明においては、まず、予め切出し残量
Ｓf と切出し速度Ｖf との制御関数Ｆを求めるようにし
ている。該制御関数Ｆは、既に切り出された原料の秤量
結果に基づいて得られた、これから切り出さなければな
らない残量、即ち前記切出し残量ＳＦが求められると、
これに対する目標切出し速度Ｖを求めるための基準とな
る、前記切出し速度Ｖf を得るための関数である。

【００４３】又、本発明においては、前記目標切出し速
度Ｖが求められると、所定の方法にて実績切出し速度v
を求めながら、閉ループ制御によって、該実績切出し速
度vを連続的に制御するようにしている。従って、本発
明によれば、最終的に切り出される原料分量の精度の向
上と、原料の秤量時間の短縮とを図ることが可能であ
る。

【００４４】更に、本発明では、前記制御関数Ｆが、原
料の切出し速度の変化の変化速度が、これを制御する電
動機系及び機械系の切出し速度変化速度の許容範囲内と
なり、且つ、切出し速度制御の制御系の安定制御範囲内
となるような、前記切出し残量Ｓf と前記切出し速度Ｖ
f との関数となっている。

【００４５】原料切出し秤量制御に際し、原料の切出し
速度を変化させる、例えば切出しフィーダや該切出しフ
ィーダ用の電動機には、それぞれの制限トルクなどによ
って、その応答速度に上限が必ずある。従って、本発明
では、この点に着目し、原料の切出し速度の変化の変化
速度が、これを制御する電動機系及び機械系の切出し速
度変化速度の許容範囲内となるようにしている。例え
ば、後述する実施例の如く、原料の切出し速度の変化、
即ち切出し速度の加速度を所定以上に制御することが困
難であるため、該切出し速度の加速度が許容範囲内とな
るように、前述のような制御関数Ｆを求めるようにして
いる。

【００４６】又、本発明では、前述のようにまず切出
し残量Ｓf を求め、これと前記制御関数Ｆとにより、
前記目標切出し速度Ｖを求め、前記実績切出し速度v
の閉ループ制御を行うという、いくつかの制御系が組合
わさったものである。又、それぞれの制御系には、特有
の安定制御範囲がある。例えば、前記切出し残量Ｓfを
求める際には、測定誤差などがある。又、前記制御関数
Ｆについても、例えばデータテーブルなどを用いる場合
には、離散的な誤差が生じる恐れがある。又、前記実績
切出し速度v に関する閉ループ制御についても、閉ルー
プ制御特有の安定制御範囲というものがある。本発明に
おいては、このような切出し速度制御の制御系の安定制
御範囲を考慮し、前記制御関数Ｆを求めるようにしてい
る。

【００４７】従って、本発明によれば、前記制御関数Ｆ
は前述のような切出し速度変化速度の許容範囲内とな
り、且つ、前述のような制御系の安定制御範囲内となる
ように配慮されているので、最終的に切り出される原料
分量の精度をより向上させることができるだけでなく、
その原料の秤量中における前記実績切出し速度v の変動
をも低減することが可能である。

【００４８】なお、本発明は、前記制御関数Ｆを具体的
に限定するものではなく、求められた切出し残量Ｓf に
従って、前述のように前記目標切出し速度Ｖを求める基
準となる、前記切出し速度Ｖf を得ることができる関数
であればよい。

【００４９】該制御関数Ｆは、例えば後述する実施例の
如く、経過時間Ｔf と前記切出し速度Ｖf との関係、即
ち制御関数Ｆ１を求めることで、この際に、前述のよう
に前記切出し速度変化速度の許容範囲を考慮するように
してもよい。又、該制御関数Ｆ１から前記制御関数Ｆを
求める際に、前記制御系の安定制御範囲を配慮するよう
にしてもよい。このように、いくつかの関数を補助的に
求めることによって、前述のような前記制御関数Ｆに関
する条件を配慮することができる。又、得られる制御関
数Ｆも、前記切出し速度の変化速度の許容範囲や前記制
御系の安定制御範囲について、余裕をもったものとする
ことも容易にできる。このように余裕のある前記制御関
数Ｆによれば、種々の外乱があっても、最終的に切り出
される原料分量の精度を確保することができ、又、原料
秤量中の前記実績切出し速度v の変動をも低減すること
が可能である。

【００５０】なお、本発明においては、そのデータ管理
は、基本的には前記制御関数Ｆに関するものだけであ
る。例えば、従来の如く、多数のバッチそれぞれに関す
る実績データを管理する必要は基本的にない。この点で
データ管理上の種々の問題を低減することが可能であ
る。しかしながら、本発明は、このような多数のバッチ
に関する実績データを用いないことに限定するものでは
なく、種々のデータを保存し、これを制御パラメータな
どに用いるようにしてもよい。

【００５１】又、本発明の原料切出し秤量制御は、他の
制御方法と併用することを限定するものではない。例え
ば、前記図４や前記図５を用いて前述した従来例の如
く、前記中性子水分計６０にて原料の水分含有量を測定
し、原料の切出し時あるいは原料の秤量時などに、この
ようにして測定された水分含有量を配慮するようにして
もよい。

【００５２】

【実施例】以下、図を用いて本発明の実施例を詳細に説
明する。

【００５３】図１は、本発明が適用された原料切出し秤
量制御装置の構成を示すブロック図である。

【００５４】この図１において、本実施例の原料切出し
秤量制御装置は、秤量ホッパ１にて、既に切り出された
原料を秤量しながら、目標原料分量Ｗとなる時点で、ス
トッカ１３から切出しフィーダ１２を経て行われる切出
しを停止するというものである。該切出しフィーダ１２
において、切出し中の実績切出し速度v の制御、及び該
切出しの停止は、切出しフィーダ電動機１１にて駆動さ
れることにより行われる。又、前記秤量ホッパ１での既
に切り出された原料の秤量は、該秤量ホッパ１に取り付
けられたロードセル２a 及びこれが接続された秤量演算
器２b を用いて行われる。該秤量演算器２b からは、前
記秤量ホッパ１に既に蓄えられている原料の分量に従っ
た出力 w_L が成される。

【００５５】このような前記原料切出し秤量制御装置
は、主として、零規正演算器３と、微分演算器８と、第
１目標切出し速度演算器４と、目標切出し速度リミッタ
５と、第２目標切出し速度演算器７と、ハイセレクタ６
と、加算器１４a 及び１４b と、ＰＩＤ演算器９と、サ
イリスタ１次電圧制御装置１０（以降、ＳＣＲ１０と称
する）とにより構成されている。

【００５６】前記秤量演算器２b から出力される前記ロ
ードセル出力 w_L には、前記秤量ホッパ１内の固着物な
どの重量誤差があるので、前記零規正演算器３にて補
正、即ち零規正を行う。該零規正は、原料切出し中の前
記ロードセル出力 w_L から、前記秤量ホッパ１が空のと
きの該ロードセル出力 w_L を減算するというものであ
る。又、前記微分演算器８は、前記ロードセル出力 w_L
を微分することによって、前記実績切出し速度v を求め
る。

【００５７】前記加算器１４a は、前記目標原料分量Ｗ
から前記実績切出し済原料分量w を減算することで、実
績切出し残量s を求める。該実績切出し残量s は、その
時点における、更に切り出さなければならない原料の分
量である。該実績切出し残量s は、時間経過に従って少
なくなっていくものである。

【００５８】前記第１目標切出し速度演算器４と、前記
目標切出し速度リミッタ５と、前記第２目標切出し速度
演算器７と、前記ハイセレクタ６とによって、切出し残
量Ｓf と、切出し速度Ｖf との制御関数Ｆが形成されて
いる。又、これら構成は、前記実績切出し残量s を該制
御関数Ｆに照合し、対応する前記切出し速度Ｖf から、
目標切出し速度Ｖを求める。これらの構成については、
図２及び図３を用いて詳しく後述する。

【００５９】前記加算器１４b と、前記ＰＩＤ演算器９
と、前記ＳＣＲ１０とによって、前記実績切出し速度v
が前記目標切出し速度Ｖとなるように、閉ループ制御を
行う。

【００６０】前記加算器１４b は、前記ハイセレクタ６
から出力される前記目標切出し速度Ｖから、前記微分演
算器８から出力される前記実績切出し速度v を減算す
る。これによって、該加算器１４b は、前記目標切出し
速度Ｖと前記実績切出し速度vとの偏差を求める。

【００６１】前記ＰＩＤ演算器９は、入力される前記偏
差に対して、閉ループ制御に係るＰＩＤ（proportional
integral and derivatine）演算を行い、該偏差に従っ
た切出し速度指令電圧Ｅを求める。該切出し速度指令電
圧Ｅは、前記切出しフィーダ１２と前記切出しフィーダ
電動機１１とにて制御される原料の切出し速度に比例し
たものである。

【００６２】前記ＳＣＲ１０は、入力された前記切出し
速度指令電圧Ｅに従って、前記切出しフィーダ電動機１
１に供給される切出しフィーダ電動機電力Ｐを制御す
る。該ＳＣＲ１０は、前記切出しフィーダ電動機１１に
取り付けられたパルス発生器にて、前記切出しフィーダ
１２の動作位置を測定しながら、該切出しフィーダ電動
機１１及び該切出しフィーダ１２の前記切出し速度指令
電圧Ｅに従った位置制御を行う。又、該ＳＣＲ１０は、
この際、前記パルス発生器にて前記切出しフィーダ電動
機１１の回転速度を検出しながら、該回転速度の閉ルー
プ制御によって、前記切出しフィーダ電動機電力Ｐを制
御している。

【００６３】図２は、本実施例で用いられる経過時間と
切出し速度との制御関数を示すグラフである。

【００６４】この図２においては、前記制御関数Ｆを求
める際に用いられる、経過時間Ｔfと切出し速度Ｖf と
の制御関数Ｆ１が実線で示されている。このグラフで
は、所望の目標原料分量Ｗとなる時点までの残時間t が
示されている。該残時間t は、経過時間Ｔf に従って減
少する。即ち、該経過時間Ｔf は、このグラフでは右方
から左方へと進行する。又、前記経過時間Ｔf が進行す
るに連れ、又、前記残時間t が減少するに連れ、実績切
出し残量s が減少する。

【００６５】この図２のグラフの実線で示されるよう
に、残時間 t_D までは、次式に示されるような目標切出
し速度Ｖにて制御を行う。

【００６６】Ｖ＝Ｖm …（６）

【００６７】又、前記残時間 t_D までは、目標切出し残
量Ｓは、次式のようになる。

【００６８】Ｓ＝Ｖm ・t …（７）

【００６９】ここで、Ｖm は、最大切出し速度（ton ／
秒）である。即ち、残時間 t_D までは、最大切出し速度
Ｖm にて原料を切り出すことにより、原料の秤量時間の
短縮を図っている。該残時間 t_D 以降、目標原料分量Ｗ
が全て切り出される前記残時間t が零となるときまで
は、前記目標切出し速度Ｖは、次式によって求められる
ものとなる。

【００７０】Ｖ＝Ｋm ・t …（８）

【００７１】なお、Ｋm は、前記目標原料分量Ｗとなる
時点で切出しを停止する際、オーバ秤量となってしまわ
ないように配慮された所定の定数である。例えば、該定
数Ｋm は、制御系の遅れや、前記切出しフィーダ１２に
滞留してしまっている原料などを配慮して設定される。
又、該定数Ｋm は、前記残時間 t_D にて、切出し速度の
加速度が、電動機系の制限トルクの許容範囲や機械系の
制限トルクの許容範囲内となるように設定されたもので
ある。又、前記残時間 t_D から残時間が零となるまでの
期間において、前記目標切出し残量Ｓは、次式の通りと
なる。

【００７２】Ｓ＝（Ｋm ・ t² ）／２ …（９）

【００７３】上記（８）式及び上記（９）式より、前記
残時間t を消去すると、次式の通りとなる。

【００７４】 Ｖ＝（２・Ｋm ・Ｓ）^1/2 …（１０）

【００７５】上記（１０）式は、前記経過時間Ｔf と前
記切出し速度Ｖf との制御関数Ｆ１に対応するものであ
る。該（１０）式の関数の演算は、前記第１目標切出し
速度演算器４及び前記目標切出し速度リミッタ５にて演
算される。即ち、上記（１０）式及び前記第１目標切出
し速度演算器４で求められるものは、第１目標切出し速
度Ｖ１となる。又、該第１目標切出し速度Ｖ１は、前記
目標切出し速度リミッタ５にて一定上限値にクランプさ
れる。該クランプは、前記（６）式や前記（７）式に対
応したものである。又、該目標切出し速度リミッタ５に
て、第１目標切出し速度クランプ値Ｖ３が得られる。該
第１目標切出し速度クランプ値Ｖ３によれば、電動機系
及び機械系の切出し速度変化速度の許容範囲内で、最も
短時間に原料の秤量を行うことができる。

【００７６】しかしながら、前記目標切出し残量Ｓが零
となる近傍では、次式に示す通り、その値が無限大とな
ってしまい、秤量制御系のループゲインが非常に高くな
ってしまう。従って、制御安定上好ましくない。

【００７７】 lim _Ｓ→_０（Ｄv ／Ｄs ）→∞ …（１１）

【００７８】従って、本実施例では、前記秤量制御系の
安定限界ゲインをk とすると、次式のように求められる
第２目標切出し速度Ｖ２をも併用するようにしている。

【００７９】 Ｖ２＝k ・Ｓ …（１２）

【００８０】上記（１２）式の演算は、前記第２目標切
出し速度演算器７にて行われる。

【００８１】又、前記ハイセレクタ６は、前記第１目標
切出し速度クランプ値Ｖ３と、前記第２目標切出し速度
Ｖ２のうち、大きな値の方を採用し、これを目標切出し
速度Ｖとして出力する。該ハイセレクタ６のこのような
動作は、前記（１０）式で示されるものと、前記（１
２）式で示されるものとの、次式で示されるような接点
での切替え運転となる。

【００８２】 Ｓ１＝（２・Ｋm ）／ k² …（１３）

【００８３】なお、前記第１目標切出し速度演算器４
と、前記目標切出し速度リミッタ５と、前記第２目標切
出し速度演算器７と、前記ハイセレクタ６とによって定
まる、本実施例で用いられる前記切出し残量Ｓf と、前
記切出し速度Ｖf との制御関数Ｆは、図３のグラフに示
す通りである。

【００８４】この図３のグラフにおいて、前記切出し残
量Ｓf がゼロからＳ１までは、（v＝k ・s ）となる。
Ｓ１から t_D までは（v ＝（２・Ｋm ・Ｓ）^1/2 ）とな
る。

【００８５】t_D 以上は（v ＝Ｖm ）となる。

【００８６】本実施例では、前記加算器１４a などによ
って前記実績切出し残量s が求められると、前記関数Ｆ
によって前記目標切出し速度Ｖを求めることができる。
又、本実施例では、前記目標切出し速度Ｖに従って、前
記実績切出し速度v の閉ループ制御を前述のように行
う。

【００８７】従って、本実施例によれば、前述のように
電動機系や機械系や制御系の種々の状況に適合した前述
のような制御関数Ｆを用い、既に切出された原料を秤量
しながら、この切出しの制御を行うことができる。従っ
て、最終的に切り出される原料分量の精度をより向上で
きるだけでなく、原料の秤量時間の短縮も図ることがで
きる。

【００８８】又、秤量中の前記実績切出し速度v の変動
を減少することができる。これは、該実績切出し速度v
が、前記目標切出し速度Ｖに従って閉ループ制御される
ことによる。

【００８９】又、本実施例では、前記図３に示されるよ
うな前記制御関数Ｆを、前記ハイセレクタ６などを用い
ることによって、比較的簡単な構成にて実現することが
できている。即ち、前記（１０）式で示される関数と、
前記（１２）式で示される関数との切替えを、比較的簡
単な構成にて行えるようにしている。

【００９０】なお、本実施例では、前述の従来例のよう
な予測制御を行わずに、所望の制御精度を確保してい
る。しかしながら、本発明は種々の予測制御と併用して
行うことも可能である。例えば、制御系の遅れ時間は、
前記切出しフィーダ電動機１１や前記切出しフィーダ１
２の動作遅れや、該切出しフィーダ１２、あるいはこれ
以降の部分に滞留している原料の影響などによって、従
来例での流れ込み量Ｗ_{OV F} に相当するオーバ秤量が生じ
る恐れがある。本実施例では、前記目標原料分量Ｗとな
り、その切出しが停止する時点では、前記目標切出し速
度Ｖ及び前記実績切出し速度v が減速されているため、
このようなオーバ秤量は少ないと思われる。しかしなが
ら、このようなオーバ秤量される分を配慮して、予測制
御を本発明と共に適用することも可能である。

【００９１】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、種
々のデータ管理を増加させることなく、最終的に切り出
される原料分量の精度をより向上させ、又、比較的短時
間に所望の分量の原料を秤量することができるという優
れた効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された実施例の原料切出し秤量制
御装置の構成を示すブロック図

【図２】前記実施例で用いられる経過時間Ｔf と切出し
速度Ｖf との制御関数Ｆ１を示すグラフ

【図３】前記実施例で用いられる切出し残量Ｓf と切出
し速度Ｖf との制御関数Ｆを示すグラフ

【図４】従来の秤量制御装置の構成を示すブロック図

【図５】前記従来の秤量制御装置での切出し速度指令電
圧Ｅと実績切出し速度v とを示すグラフ

【符号の説明】

１…秤量ホッパ ２a …ロードセル ２b …秤量演算器 ３…零規正演算器 ４…第１目標切出し速度演算器 ５…第１目標切出し速度リミッタ ６…ハイセレクタ ７…第２目標切出し速度演算器 ８…微分演算器 ９…ＰＩＤ演算器 １０…サイリスタ１次電圧制御装置 １１…切出しフィーダ電動機 １２…切出しフィーダ １３…ストッカ １４a 、１４b …加算器 Ｗ…目標原料分量（単位トン） w …実績切出し済原料分量（単位トン） w_L …ロードセル出力 s …実績切出し残量 Ｖ…目標切出し速度 Ｖ１…第１目標切出し速度 Ｖ２…第２目標切出し速度 Ｖ３…第１目標切出し速度クランプ値 v …実績切出し速度 Ｅ…切出し速度指令電圧 Ｐ…切出しフィーダ電動機電力

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】既に切り出された原料を秤量しながら、目
   標原料分量となる時点で、この切り出しを停止する原料
   切出し秤量制御方法において、 原料の切出し速度の変化の変化速度が、これを制御する
   電動機系及び機械系の切出し速度変化速度の許容範囲内
   となり、且つ、切出し速度制御の制御系の安定制御範囲
   内となる、切出し残量Ｓf と切出し速度Ｖf との制御関
   数Ｆを予め求めておき、 実際の原料切出し中には、実績切出し残量s 及び実績切
   出し速度v を測定し、 前記実績切出し残量s を前記制御関数Ｆに照合し、対応
   する前記切出し速度Ｖf から目標切出し速度Ｖを求め、 前記実績切出し速度v が前記目標切出し速度Ｖとなるよ
   うに、閉ループ制御を行い、該実績切出し速度v を連続
   的に制御することを特徴とする原料切出し秤量制御方
   法。
2. 【請求項２】請求項１において、 まず、経過時間Ｔf と前記切出し速度Ｖf との制御関数
   Ｆ１を求めることで、この際に、前記切出し速度の変化
   速度の許容範囲を配慮し、 該制御関数Ｆ１から前記制御関数Ｆを求める際に、前記
   制御系の安定制御範囲を配慮するようにしたことを特徴
   とする原料切出し秤量制御方法。