特許 7574969 圧延エミュレーション装置、圧延エミュレーションプログラム、及び圧延制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-21

(45)【発行日】2024-10-29

(54)【発明の名称】圧延エミュレーション装置、圧延エミュレーションプログラム、及び圧延制御システム

(51)【国際特許分類】

   B21B 38/00 20060101AFI20241022BHJP

   B21B 37/00 20060101ALI20241022BHJP

   B21B 38/04 20060101ALI20241022BHJP

   B21C 51/00 20060101ALI20241022BHJP

   G05B 23/02 20060101ALI20241022BHJP

【ＦＩ】

B21B38/00 E

B21B37/00 240

B21B37/00 300

B21B38/04 B

B21C51/00 Q

G05B23/02 302V

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024522682

(86)(22)【出願日】2023-09-04

(86)【国際出願番号】 JP2023032229

【審査請求日】2024-04-16

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】株式会社ＴＭＥＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長尾 英紀

【審査官】中西 哲也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０４３５６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０５６６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１９２７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－１０２３１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－２３１６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０１０００５０１（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｂ １／００－９９／００

Ｇ０５Ｂ ２３／００－２３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の圧延機が上流側から順々に並んだ圧延ラインを模擬した圧延エミュレーション装置であって、
通信インタフェースを介して前記複数の圧延機を制御するコントローラに接続されたプロセッサと、
前記圧延ラインにおける被圧延材の搬送を模擬した圧延搬送モデルを格納した記憶装置と、を備え、
前記プロセッサは、
前記コントローラから前記複数の圧延機の制御に用いられる制御信号を取得する処理と、
前記制御信号を前記圧延搬送モデルに入力して前記被圧延材の搬送をエミュレーションする処理と、
前記圧延搬送モデルによるエミュレーション結果に基づき前記圧延ラインに設けられた複数のセンサから出力されるセンサ信号を模擬した模擬センサ信号を生成する処理と、
前記複数のセンサから出力される実センサ信号を取得する処理と、
前記模擬センサ信号と前記実センサ信号との差を小さくするためのモデル補正値を前記圧延搬送モデルに反映させる学習処理と、
前記差が第１閾値以上の場合、前記複数の圧延機のうち、いずれかの圧延機で異変が生じていると判定する異常判定処理と、
を実行するように構成されたことを特徴とする圧延エミュレーション装置。

【請求項2】

請求項１に記載の圧延エミュレーション装置であって、
前記プロセッサは、更に、
前記差が前記第１閾値以上の場合、前記圧延機の異変であることを前記コントローラの上流に接続された上位装置に対して通知する処理、
を実行するように構成されたことを特徴とする圧延エミュレーション装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の圧延エミュレーション装置であって、
前記プロセッサは、前記学習処理において、
前記差が第１閾値未満、且つ、前記第１閾値よりも小さい第２閾値以上の場合、前記モデル補正値を前記圧延搬送モデルに反映させるように構成されたことを特徴とする圧延エミュレーション装置。

【請求項4】

複数の圧延機が上流側から順々に並んだ圧延ラインを模擬した圧延エミュレーションプログラムであって、
通信インタフェースを介して前記複数の圧延機を制御するコントローラから前記複数の圧延機の制御に用いられる制御信号を取得する処理と、
前記圧延ラインにおける被圧延材の搬送を模擬した圧延搬送モデルに前記制御信号を入力して前記被圧延材の搬送をエミュレーションする処理と、
前記圧延搬送モデルによるエミュレーション結果に基づき前記圧延ラインに設けられた複数のセンサから出力されるセンサ信号を模擬した模擬センサ信号を生成する処理と、
前記複数のセンサから出力される実センサ信号を取得する処理と、
前記模擬センサ信号と前記実センサ信号との差を小さくするためのモデル補正値を前記圧延搬送モデルに反映させる学習処理と、
前記差が第１閾値以上の場合、前記複数の圧延機のうち、いずれかの圧延機で異変が生じていると判定する異常判定処理と、
をコンピュータに実行させるように構成されている、
ことを特徴とする圧延エミュレーションプログラム。

【請求項5】

複数の圧延機が上流側から順々に並んだ圧延ラインを制御する圧延制御システムであって、
通信インタフェースを介して前記複数の圧延機を制御するコントローラと、
前記コントローラの上流に接続され、前記コントローラを介して前記複数の圧延機に入力される制御信号の設定値を生成する上位装置と、
前記複数の圧延機と前記コントローラとの間に並列して設けられ、前記圧延ラインにおける被圧延材の搬送を模擬した圧延搬送モデルを用いて、前記被圧延材の搬送をエミュレーションする圧延エミュレーション装置と、
を備え、
前記圧延エミュレーション装置は、前記複数の圧延機と前記コントローラとの間が非接続状態、且つ、前記圧延ラインに設けられた複数のセンサと前記コントローラとの間が非接続状態の場合、
前記コントローラから前記複数の圧延機の制御に用いられる制御信号を取得する処理と、
前記制御信号を前記圧延搬送モデルに入力して前記被圧延材の搬送をエミュレーションする処理と、
前記圧延搬送モデルによるエミュレーション結果に基づき前記複数のセンサから出力されるセンサ信号を模擬した模擬センサ信号を生成する処理と、
前記模擬センサ信号を前記コントローラに出力する処理と、
を実行するように構成され、
前記上位装置は、前記模擬センサ信号に基づいて、前記圧延ラインの圧延状態が適正範囲内かどうかを判定する判定処理を実行するように構成されたことを特徴とする圧延制御システム。

【請求項6】

請求項５に記載の圧延制御システムであって、
前記上位装置は、前記判定処理において、前記圧延状態が前記適正範囲内でない場合、前記制御信号の前記設定値を変更するように構成されたことを特徴とする圧延制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、圧延ラインを模擬する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、圧延ラインの状態をシミュレーションする圧延シミュレーション装置を開示している。具体的には、圧延シミュレーション装置は、圧延ラインにおける各プロセスを模擬したモデル式を用いて、金属材料の圧延の目標値及びプロセスを変更した場合の被圧延材の状態予測値を算出する。更に、圧延シミュレーション装置は、被圧延材の状態予測値と圧延ラインの駆動に用いられるアクチュエータの制御目標値とを比較した比較値に基づいて、モデル式のパラメータを更新する。これにより、経年変化によって変化するパラメータ等が更新され、モデル式の予測精度を高めることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１６／０３８７０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

圧延ラインの圧延状態は圧延ラインに設けられるセンサの実測値に表れる。圧延状態の実測値が不適正となる原因の一つとして圧延ラインを構成するいずれかの圧延機で異変が生じていることが考えられる。その場合、圧延ラインを模擬したモデルの変更を行わずに、圧延機で異変が生じていることを作業者に通知すればよい。しかし、特許文献１に示す圧延シミュレーション装置では、圧延機の経年劣化による変化と判定され、モデル式の更新が行われてしまう。これにより、異常が生じているにもかかわらず圧延ラインの稼働が中断されずに継続するおそれがある。

【0005】

更に、圧延機に入力される制御信号の設定値が適切でないことも、圧延状態の実測値が不適正となる原因になりうる。この場合においても、特許文献１に示す圧延シミュレーション装置では、圧延ラインの圧延状態の異常が検知されることなく、モデル式の更新が行われてしまう。

【0006】

本開示の一つの目的は、圧延ラインを模擬したモデルの精度を向上させつつ、圧延ラインの圧延状態の異常を検知することのできる技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の第１の観点は、複数の圧延機が上流側から順々に並んだ圧延ラインを模擬した圧延エミュレーション装置に関連する。圧延エミュレーション装置は、通信インタフェースを介して複数の圧延機を制御するコントローラに接続されたプロセッサと、圧延ラインにおける被圧延材の搬送を模擬した圧延搬送モデルを格納した記憶装置と、を備えている。プロセッサは、コントローラから複数の圧延機の制御に用いられる制御信号を取得する処理と、制御信号を圧延搬送モデルに入力して被圧延材の搬送をエミュレーションする処理と、圧延搬送モデルによるエミュレーション結果に基づき圧延ラインに設けられた複数のセンサから出力されるセンサ信号を模擬した模擬センサ信号を生成する処理と、複数のセンサから出力される実センサ信号を取得する処理と、模擬センサ信号と実センサ信号との差を小さくするためのモデル補正値を圧延搬送モデルに反映させる学習処理と、当該差が第１閾値以上の場合、複数の圧延機のうち、いずれかの圧延機で異変が生じていると判定する異常判定処理と、を実行する。

【0008】

本開示の第２の観点は、複数の圧延機が上流側から順々に並んだ圧延ラインを制御する圧延制御システムに関連する。圧延制御システムは、通信インタフェースを介して複数の圧延機を制御するコントローラと、コントローラの上流に接続され、コントローラを介して複数の圧延機に入力される制御信号の設定値を生成する上位装置と、複数の圧延機とコントローラとの間に並列して設けられ、圧延ラインにおける被圧延材の搬送を模擬した圧延搬送モデルを用いて、被圧延材の搬送をエミュレーションする圧延エミュレーション装置と、を備えている。圧延エミュレーション装置は、複数の圧延機とコントローラとの間が非接続状態、且つ、圧延ラインに設けられた複数のセンサとコントローラとの間が非接続状態の場合、コントローラから複数の圧延機の制御に用いられる制御信号を取得する処理と、制御信号を圧延搬送モデルに入力して被圧延材の搬送をエミュレーションする処理と、圧延搬送モデルによるエミュレーション結果に基づき複数のセンサから出力されるセンサ信号を模擬した模擬センサ信号を生成する処理と、模擬センサ信号をコントローラに出力する処理と、を実行する。また、上位装置は、模擬センサ信号に基づいて、圧延ラインの圧延状態が適正範囲内かどうかを判定する判定処理を実行する。

【0009】

上記プロセッサの動作は、圧延エミュレーションプログラムがプロセッサによって実行されることにより実現されてもよい。

【発明の効果】

【0010】

本開示の第１の観点によれば、圧延ラインにおいて上流側から順々に並べられた複数の圧延機を制御するコントローラから複数の圧延機の制御に用いられる制御信号が取得される。制御信号は圧延ラインにおける被圧延材の搬送を模擬した圧延搬送モデルに入力され、被圧延材の搬送がエミュレーションされる。そして、圧延搬送モデルによるエミュレーション結果に基づき圧延ラインに設けられた複数のセンサから出力されるセンサ信号を模擬した模擬センサ信号が生成される。また、模擬センサ信号の生成と並行して、複数のセンサから出力される実センサ信号が取得される。そして、模擬センサ信号と実センサ信号との差を小さくするためのモデル補正値が圧延搬送モデルに反映されることによって圧延搬送モデルが学習される。ただし、当該差が第１閾値以上の場合、複数の圧延機のうち、いずれかの圧延機で異変が生じていると判定される。これにより、模擬センサ信号と実センサ信号との差に基づく学習によって圧延搬送モデルの精度を更に向上させつつ、圧延ラインの圧延状態の異常を検知することができる。

【0011】

本開示の第２の観点によれば、複数の圧延機とコントローラとの間が非接続状態、且つ、圧延ラインに設けられた複数のセンサとコントローラとの間が非接続状態の場合、コントローラから複数の圧延機の制御に用いられる制御信号が取得される。制御信号は圧延ラインにおける被圧延材の搬送を模擬した圧延搬送モデルに入力され、被圧延材の搬送がエミュレーションされる。そして、圧延搬送モデルによるエミュレーション結果に基づき複数のセンサから出力されるセンサ信号を模擬した模擬センサ信号が生成される。その後、模擬センサ信号に基づいて、圧延ラインの圧延状態が適正範囲内か否かが判定される。これにより、圧延ライン２の圧延状態が不適正となった場合、圧延ラインの圧延状態の異常を検知するとともに、制御信号の設定値が適切かどうかを確認することができる。更に、圧延ラインの一部を変更する場合や新たに圧延ラインを設置する場合、制御信号の設定値が適切であることを確認した上で、圧延ラインの稼働が開始される。従って、圧延ラインの稼働中において、複数の圧延機に入力される制御信号の設定値を調整する頻度が低減され、被圧延材の仕上げ精度の向上が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施の形態１に係る圧延制御システムの概要を説明するための図である。

【図2】実施の形態１に係る圧延エミュレーション装置の構成例を示すブロック図である。

【図3】実施の形態１に係る圧延エミュレーション装置の処理例を示すブロック図である。

【図4】実施の形態１に係る圧延エミュレーション装置の処理例を示すフローチャートである。

【図5】実施の形態２に係る圧延制御システムの概要を説明するための図である。

【図6】実施の形態２に係る圧延制御システムの処理例を示すブロック図である。

【図7】実施の形態２に係る圧延制御システムの処理例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

添付図面を参照して、本開示の実施の形態に係る圧延制御システム、圧延エミュレーション装置、及び圧延エミュレーションプログラムについて説明する。また、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

【0014】

１．実施の形態１
１－１．圧延制御システムの概要
図１は、実施の形態１に係る圧延制御システム１Ａの概要を説明するための図である。圧延制御システム１Ａは、圧延ライン２を制御する。圧延ライン２は、例えば、熱間圧延ラインあるいは冷間圧延ラインである。圧延ライン２は、被圧延材３の搬送方向に沿って並設される複数の圧延機４を備える。つまり、圧延ライン２は、複数の圧延機４を上流側から順々に配置したものである。

【0015】

圧延ライン２は、更に、複数のセンサ６を備える。複数のセンサ６は、被圧延材３の圧延状態を計測する。複数のセンサ６は、例えば、被圧延材３の搬送方向の最初（最上流側）の圧延機４の入力側に設けられてもよいし、被圧延材３の搬送方向の最後（最下流側）の圧延機４の出力側に設けられてもよいし、圧延機４間に設けられてもよい。つまり、複数のセンサ６が配置される場所は様々である。複数のセンサ６としては、板速度計、板厚計、等が例示される。尚、複数のセンサ６により取得された情報は、コントローラ８に入力される。また、センサ６により取得された情報は、実センサ信号とも称される。

【0016】

複数の圧延機４のそれぞれは、アクチュエータ７を含んでおり、アクチュエータ７により駆動される。アクチュエータ７は、圧延機４ごとに設けられている。アクチュエータ７は、コントローラ８から出力される制御信号に従って駆動制御を行う。コントローラ８から出力される制御信号は、例えば、アクチュエータ７に入力されるパラメータである。パラメータとしては、圧延機４に含まれるロールの回転速度、当該ロールの開度等が例示される。アクチュエータ７に入力されるパラメータは、コントローラ８で生成されてもよいし、上位装置５０で生成されてもよい。

【0017】

圧延記録システム１は、上述した圧延ライン２と、コントローラ８と、圧延エミュレーション装置１０と、上位装置５０とを備えている。

【0018】

コントローラ８は、通信インタフェースを介して複数の圧延機４を制御する。具体的には、コントローラ８は、アクチュエータ７に入力される制御信号のシーケンス制御と、所定の情報を上位装置５０に送信する制御と、を実行する。所定の情報は、センサ６で取得された実センサ信号（圧延状態の実測値等）を含んでいる。更に、所定の情報には、制御信号の関連情報（アクチュエータ７に入力される制御信号の情報等）を含んでいてもよい。

【0019】

コントローラ８は、例えば、１又は複数のプロセッサ（不図示）と１又は複数の記憶装置（不図示）を備えていてもよいし、１又は複数の専用のハードウェア（不図示）を備えていてもよい。具体例として、コントローラ８は、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）である。

【0020】

上位装置５０は、圧延ライン２の圧延状態を管理する。具体的には、上位装置５０は、圧延機４（アクチュエータ７）に入力される制御信号の設定値（パラメータ）を生成する。制御信号の設定値は、圧延ライン２の圧延状態をシミュレーションするための専用ツールにより解析されたシミュレーション結果に基づいて生成されてもよいし、シミュレーション結果による圧延状態の予測値と実センサ信号との差分値に基づいて生成されてもよい。尚、制御信号の設定値は、単に制御信号とも称される。

【0021】

上位装置５０は、コントローラ８の上流に接続されている。また、上位装置５０は、例えば、１又は複数のプロセッサ（不図示）と１又は複数の記憶装置（不図示）を備えている。

【0022】

圧延エミュレーション装置１０は、圧延ライン２における被圧延材３の搬送をエミュレーションする。被圧延材３の搬送のエミュレーションには、被圧延材３の搬送を模擬した圧延搬送モデル（不図示）が用いられる。ここでの圧延搬送モデルは、一定以上の学習を経たモデルを前提とする。これを踏まえ、例えば、圧延搬送モデルから得られる圧延状態が実際の圧延状態と異なる場合、圧延エミュレーション装置１０は、圧延搬送モデルの精度を更に向上させる必要があるか否か、圧延機４に異常がないか等を判定する。これにより、圧延搬送モデルの精度を更に向上させつつ、圧延ライン２の圧延状態の異常を検知することができる。

【0023】

圧延エミュレーション装置１０による処理の概要は次のとおりである。圧延エミュレーション装置１０は、圧延ライン２において上流側から順々に並べられた複数の圧延機４を制御するコントローラ８から複数の圧延機４の制御に用いられる制御信号を取得する処理と、圧延搬送モデルに制御信号を入力して被圧延材３の搬送をエミュレーションする処理と、圧延搬送モデルによるエミュレーション結果に基づき圧延ライン２に設けられた複数のセンサ６から出力されるセンサ信号を模擬した模擬センサ信号を生成する処理と、複数のセンサ６から出力される実センサ信号を取得する処理と、模擬センサ信号と実センサ信号との差を小さくするためのモデル補正値を圧延搬送モデルに反映させる学習処理と、当該差が第１閾値以上の場合、複数の圧延機のうち、いずれかの圧延機で異変が生じていると判定する異常判定処理と、を実行する。圧延エミュレーション装置１０による処理の詳細については後述される。

【0024】

圧延エミュレーション装置１０が設けられる位置について考える。圧延エミュレーション装置１０では、模擬センサ信号と実センサ信号との差を比較する処理が行われる。この場合、圧延エミュレーション装置１０で模擬センサ信号が生成される時間と圧延エミュレーション装置１０が実センサ信号を取得する時間との差が小さいことが望ましい。その一方で、制御信号の設定値が圧延機４に入力されてからセンサ６による実センサ信号が出力されるまでの時間は短いことが想定される。このことから、圧延エミュレーション装置１０は、圧延機４と同様にコントローラ８の下流側に設けられていることが望ましい。ゆえに、圧延エミュレーション装置１０は、複数の圧延機４とコントローラ８との間に並列して設けられている。

【0025】

１－２．圧延エミュレーション装置の例
１－２－１．構成例
図２は、実施の形態１に係る圧延エミュレーション装置１０の構成例を示すブロック図である。

【0026】

圧延エミュレーション装置１０は、１又は複数のプロセッサ２０（以降、単にプロセッサ２０と称す）と、１又は複数の記憶装置３０（以降、単に記憶装置３０と称す）とを備えている。プロセッサ２０は、各種処理を実行する。プロセッサ２０としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が例示される。記憶装置３０は、プロセッサ２０による処理に必要な各種情報を格納する。記憶装置３０としては、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、等が例示される。

【0027】

記憶装置３０に格納される各種情報は、圧延搬送モデル３１と、圧延エミュレーションプログラムとを含んでいる。圧延搬送モデル３１は、上述したとおり、圧延ライン２の被圧延材３の搬送を模擬したモデルである。圧延エミュレーションプログラム（不図示）は、プロセッサ２０によって実行されるコンピュータプログラムである。プロセッサ２０が圧延エミュレーションプログラムを実行することにより、圧延エミュレーション装置１０の各種機能が実現されてもよい。尚、圧延エミュレーションプログラムは、記憶装置３０に限られず、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記録されてもよい。

【0028】

１－２－２．処理例
図３は、実施の形態に係る圧延エミュレーション装置１０の処理例を示すブロック図である。

【0029】

具体的には、圧延エミュレーション装置１０（より具体的には、プロセッサ２０）は、コントローラ８から出力される制御信号を入力する。そして、圧延エミュレーション装置１０は、制御信号に基づいて、被圧延材３の搬送をエミュレーションするエミュレーション処理１１を実行する。エミュレーション処理１１では、記憶装置３０に格納された圧延搬送モデル３１を読み込む処理が行われる。更に、圧延エミュレーション装置１０は、エミュレーション処理１１において、圧延搬送モデル３１によるエミュレーション結果に基づいて、複数のセンサ６から出力されるセンサ信号を模擬した模擬センサ信号を生成する。

【0030】

更に、圧延エミュレーション装置１０は、複数のセンサ６から出力される実センサ信号を取得する。そして、圧延エミュレーション装置１０は、模擬センサ信号と実センサ信号に基づいて、差分判定処理１２を行う。差分判定処理１２において、圧延エミュレーション装置１０は、模擬センサ信号と実センサ信号との差が第１閾値未満か否かを判定する。当該差が第１閾値未満の場合、圧延エミュレーション装置１０は、当該差を小さくするためのモデル補正値を生成するモデル補正値生成処理１３を行う。モデル補正値生成処理１３の実行後、圧延エミュレーション装置１０は、モデル補正値を圧延搬送モデル３１に反映させる学習処理を実行する。これにより、圧延搬送モデル３１の精度を更に向上させることができる。

【0031】

尚、当該差が小さい場合、圧延搬送モデルは一定以上の精度を有していることが考えられる。この場合、圧延エミュレーション装置１０は、当該差を圧延搬送モデルに反映させないようにしてもよい。従って、圧延エミュレーション装置１０は、学習処理において、当該差が第１閾値未満、且つ、第１閾値よりも小さい第２閾値以上の場合、モデル補正値を圧延搬送モデル３１に反映させるようにしてもよい。

【0032】

一方、当該差が第１閾値以上の場合、圧延エミュレーション装置１０は、差分判定処理１２において、複数の圧延機４のうち、いずれかの圧延機４で異変が生じていると判定する異常判定処理を実行する。この場合、圧延エミュレーション装置１０は、圧延機４の異変であることをコントローラ８を介して上位装置５０に対して通知を行う。これにより、圧延ライン２の圧延状態の異常を検知することができる。尚、圧延機４の異変とは、例えば、圧延機４の状態を示すパラメータの変化量が所定値以上となることを意味する。そのパラメータの変化量が所定値以上となる要因としては、圧延機４の経年劣化、圧延機４の故障、等が例示される。

【0033】

また更に、圧延エミュレーション装置１０は、差分判定処理１２の実行後、模擬センサ信号と実センサ信号との差分値や各種センサ信号の状態を保存する保存処理１４を行ってもよい。これにより、圧延ライン２の圧延状態が不適正となる原因が発生したときの差分値や各種センサ信号の状態の履歴を確認することができる。ゆえに、圧延ラインの圧延状態が不適正となる原因の特定が容易となる。

【0034】

図４は、圧延エミュレーション装置１０の処理例を要約的に示したフローチャートである。

【0035】

ステップＳ１００において、圧延エミュレーション装置１０は、各種情報を取得する。その後、処理はステップＳ１１０に進む。各種情報には、コントローラ８から出力される制御信号と、複数のセンサ６から出力される実センサ信号とが含まれる。

【0036】

ステップＳ１１０において、圧延エミュレーション装置１０は、圧延搬送モデル３１を用いて、被圧延材３の搬送をエミュレーションする。その後、処理はステップＳ１２０に進む。

【0037】

ステップＳ１２０において、圧延エミュレーション装置１０は、圧延搬送モデル３１によるエミュレーション結果に基づいて、複数のセンサ６から出力されるセンサ信号を模擬した模擬センサ信号を生成する。その後、処理はステップＳ１３０に進む。

【0038】

ステップＳ１３０において、圧延エミュレーション装置１０は、模擬センサ信号と実センサ信号との差を算出する。その後、処理はステップＳ１４０に進む。

【0039】

ステップＳ１４０において、圧延エミュレーション装置１０は、模擬センサ信号と実センサ信号との差が閾値未満か否かを判定する。当該差が閾値未満と判定された場合（ステップＳ１４０；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１５０に進む。それ以外の場合（ステップＳ１４０；Ｎｏ）、処理はステップＳ１７０に進む。

【0040】

ステップＳ１５０において、圧延エミュレーション装置１０は、当該差を小さくするためのモデル補正値を生成する。その後、処理はステップＳ１６０に進む。

【0041】

ステップＳ１６０において、圧延エミュレーション装置１０は、モデル補正値を圧延搬送モデル３１に反映させる学習処理を行う。

【0042】

尚、上述したとおり、当該差が第１閾値未満であり、且つ、第１閾値よりも小さい第２閾値以上の場合、圧延エミュレーション装置１０は、モデル補正値を圧延搬送モデル３１に反映させるようにしてもよい。

【0043】

ステップＳ１７０において、圧延エミュレーション装置１０は、複数の圧延機４のうち、いずれかの圧延機４で異変が生じていると判定する。その後、処理はステップＳ１８０に進む。

【0044】

ステップＳ１８０において、圧延エミュレーション装置１０は、圧延機４の異変であることをコントローラ８を介して上位装置５０に通知する。

【0045】

１－３．効果
本実施の形態によれば、圧延ライン２において上流側から順々に並べられた複数の圧延機４を制御するコントローラ８から複数の圧延機４の制御に用いられる制御信号が取得される。制御信号は圧延ライン２における被圧延材３の搬送を模擬した圧延搬送モデル３１に入力され、被圧延材３の搬送がエミュレーションされる。そして、圧延搬送モデル３１によるエミュレーション結果に基づき圧延ライン２に設けられた複数のセンサ６から出力されるセンサ信号を模擬した模擬センサ信号が生成される。また、模擬センサ信号の生成と並行して、複数のセンサ６から出力される実センサ信号が取得される。そして、模擬センサ信号と実センサ信号との差を小さくするためのモデル補正値が圧延搬送モデル３１に反映されることによって圧延搬送モデル３１が学習される。ただし、当該差が第１閾値以上の場合、複数の圧延機４のうち、いずれかの圧延機４で異変が生じていると判定される。これにより、模擬センサ信号と実センサ信号との差に基づく学習によって圧延搬送モデル３１の精度を更に向上させつつ、圧延ライン２の圧延状態の異常を検知することができる。

【0046】

２．実施の形態２
２－１．圧延制御システムの概要
図５は、実施の形態２に係る圧延制御システム１Ｂの概要を説明するための図である。例えば、圧延ライン２の圧延状態が不適正となる原因が、圧延搬送モデルの精度でも、圧延機４の異変でもなく、圧延機４に入力される制御信号の設定値にある場合を考える。この場合、上述した実施の形態１に係る圧延制御システム１Ａの圧延エミュレーション装置１０では、その原因を特定することができない。従って、圧延制御システム１Ｂでは、圧延ライン２の圧延状態が不適正の場合、複数の圧延機４に入力される制御信号の設定値が適切であるか否かが判定される。

【0047】

圧延制御システム１Ｂの基本構成は、上述した圧延制御システム１Ａと同じである。圧延制御システム１Ａと異なる点としては、図５に示すように、複数の圧延機４とコントローラ８との間が非接続状態（第１非接続状態）となっている点と、複数のセンサ６とコントローラ８との間が非接続状態（第２非接続状態）となっている点と、圧延エミュレーション装置１０で生成される模擬センサ信号がコントローラ８に出力される点、等が挙げられる。

【0048】

第１非接続状態は、例えば、複数の圧延機４とコントローラ８との間の配線が遮断されている状態、圧延機４（アクチュエータ７）に入力される制御信号を使用しないように制限されている状態、等である。第２非接続状態は、例えば、複数のセンサ６とコントローラ８との間の配線が遮断されている状態、センサ６からのセンサ信号の出力が制限されている状態、等である。

【0049】

尚、圧延制御システム１Ａと圧延制御システム１Ｂとの間の切り替えは、上位装置５０により制御される。例えば、圧延ライン２の動作モードが運用モードの場合、圧延制御システム１Ａが選択され、圧延ライン２の動作モードが点検モードの場合、圧延制御システム１Ｂが選択される。更に、圧延制御システム１Ｂが選択された場合には、第１非接続状態への切り替えと第２非接続状態への切り替えとが行われる。

【0050】

圧延制御システム１Ｂによる処理の概要は次のとおりである。圧延制御システム１Ｂは、複数の圧延機４とコントローラ８との間が非接続状態、且つ、複数のセンサ６とコントローラ８との間が非接続状態の場合、複数の圧延機４を制御するコントローラ８から複数の圧延機４の制御に用いられる制御信号を取得する処理と、圧延搬送モデル３１に制御信号を入力して被圧延材３の搬送をエミュレーションする処理と、圧延搬送モデル３１によるエミュレーション結果に基づき圧延ライン２に設けられた複数のセンサ６から出力されるセンサ信号を模擬した模擬センサ信号を生成する処理と、模擬センサ信号をコントローラ８に出力する処理と、模擬センサ信号に基づいて圧延ライン２の圧延状態が適正範囲内かどうかを判定する処理と、を実行する。圧延制御システム１Ｂによる処理の詳細については後述される。

【0051】

２－２．処理例
図６は、実施の形態２に係る圧延制御システム１Ｂの処理例を示すブロック図である。圧延制御システム１Ｂの処理は、圧延エミュレーション装置１０と上位装置５０のそれぞれの処理を含んでいる。

【0052】

圧延エミュレーション装置１０の処理例について説明する。具体的には、圧延エミュレーション装置１０（プロセッサ２０）は、コントローラ８から出力される制御信号を入力する。そして、圧延エミュレーション装置１０は、制御信号に基づいて、被圧延材３の搬送をエミュレーションするエミュレーション処理１１を実行する。更に、圧延エミュレーション装置１０は、エミュレーション処理１１において、圧延搬送モデル３１によるエミュレーション結果に基づいて、複数のセンサ６から出力されるセンサ信号を模擬した模擬センサ信号を生成する。その後、圧延エミュレーション装置１０は、模擬センサ信号をコントローラ８に出力する。

【0053】

続いて、上位装置５０の処理例について説明する。具体的には、上位装置５０は、制御信号の設定値を生成する処理（制御信号の設定値の生成処理５１）を実行する。制御信号の設定値の生成処理５１の実行後、上位装置５０は、制御信号をコントローラ８を介して圧延エミュレーション装置１０に出力する。更に、上位装置５０は、圧延エミュレーション装置１０から出力される模擬センサ信号をコントローラ８を介して取得する。そして、上位装置５０は、模擬センサ信号に基づいて、圧延ライン２の圧延状態が適正範囲内かどうかを判定する処理（圧延状態の判定処理５２）を実行する。その後、上位装置５０は、圧延ライン２の圧延状態が適正範囲内でないと判定された場合、制御信号の設定値を変更する処理（制御信号の設定値の変更処理５３）を実行する。尚、圧延状態の判定処理５２は、図６に示すように、異常判定処理を含んでいる。異常判定処理とは、圧延ライン２の圧延状態が適正範囲内でないと判定された場合、複数の圧延機４のうち、いずれかの圧延機４で異変が生じていると判定する処理を意味する。これにより、圧延ライン２の圧延状態の異常を検知することができる。

【0054】

図７は、圧延制御システム１Ｂの処理例を要約的に示したフローチャートである。

【0055】

ステップＳ２００において、圧延制御システム１Ｂは、制御信号の設定値を生成する。その後、処理はステップＳ２１０に進む。

【0056】

ステップＳ２１０において、圧延制御システム１Ｂは、圧延搬送モデル３１に制御信号を入力して被圧延材３の搬送をエミュレーションする。その後、処理はステップＳ２２０に進む。

【0057】

ステップＳ２２０において、圧延制御システム１Ｂは、圧延搬送モデル３１によるエミュレーション結果に基づいて、複数のセンサ６から出力されるセンサ信号を模擬した模擬センサ信号を生成する。その後、処理はステップＳ２３０に進む。

【0058】

ステップＳ２３０において、圧延制御システム１Ｂは、圧延ライン２の圧延状態が適正範囲内か否かを判定する。圧延ライン２の圧延状態が適正範囲内であると判定された場合（ステップＳ２３０；Ｙｅｓ）、処理は終了する。それ以外の場合（ステップＳ２３０；Ｎｏ）、処理はステップＳ２４０に進む。

【0059】

ステップＳ２４０において、圧延制御システム１Ｂは、制御信号の設定値を変更する。

【0060】

２－３．効果
本実施の形態によれば、複数の圧延機４とコントローラ８との間が非接続状態、且つ、圧延ライン２に設けられた複数のセンサ６とコントローラ８との間が非接続状態の場合、コントローラ８から複数の圧延機４の制御に用いられる制御信号が取得される。制御信号は圧延ライン２における被圧延材３の搬送を模擬した圧延搬送モデル３１に入力され、被圧延材３の搬送がエミュレーションされる。そして、圧延搬送モデル３１によるエミュレーション結果に基づき複数のセンサ６から出力されるセンサ信号を模擬した模擬センサ信号が生成される。その後、模擬センサ信号に基づいて、圧延ライン２の圧延状態が適正範囲内か否かが判定される。これにより、圧延ライン２の圧延状態が不適正となった場合、圧延ライン２の圧延状態の異常を検知するとともに、制御信号の設定値が適切かどうかを確認することができる。

【0061】

更に、圧延ライン２の一部を変更する場合や新たに圧延ライン２を設置する場合、制御信号の設定値が適切であることを確認した上で、圧延ライン２の稼働が開始される。従って、圧延ライン２の稼働中において、複数の圧延機４に入力される制御信号の設定値を調整する頻度が低減され、被圧延材３の仕上げ精度の向上が期待できる。

【符号の説明】

【0062】

１Ａ，１Ｂ…圧延制御システム、２…圧延ライン、３…被圧延材、４…圧延機、６…センサ、７…アクチュエータ、８…コントローラ、１０…圧延エミュレーション装置、１１…エミュレーション処理、１２…差分判定処理、１３…モデル補正値生成処理、１４…保存処理、２０…プロセッサ、３０…記憶装置、３１…圧延搬送モデル、３２…圧延エミュレーションプログラム、５０…上位装置、５１…制御信号の設定値の生成処理、５２…圧延状態の判定処理、５３…制御信号の設定値の変更処理

【要約】

圧延エミュレーション装置は、通信インタフェースを介して複数の圧延機を制御するコントローラから複数の圧延機の制御に用いられる制御信号を取得する処理と、圧延ラインにおける被圧延材の搬送を模擬した圧延搬送モデルに制御信号を入力して被圧延材の搬送をエミュレーションする処理と、圧延搬送モデルによるエミュレーション結果に基づき圧延ラインに設けられた複数のセンサから出力されるセンサ信号を模擬した模擬センサ信号を生成する処理と、複数のセンサから出力される実センサ信号を取得する処理と、模擬センサ信号と実センサ信号との差を小さくするためのモデル補正値を圧延搬送モデルに反映させる学習処理と、当該差が第１閾値以上の場合、複数の圧延機のうち、いずれかの圧延機で異変が生じていると判定する異常判定処理と、を実行する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】