열간 압연기에서 정밀 두께 제어를 위한 고급 자동화

금속 압연 공정의 경제적 효율성은 최종 압연 제품의 품질 수준과 밀접한 관련이 있습니다. 평판 강재 압연은 제품 품질이 입측 소재, 기계 및 전기 설비, 운전 파라미터, 윤활, 자동화 및 제어 전략 등 다양한 요인의 영향을 받는 복잡한 공정입니다. 중요한 품질 매개변수는 소재 두께, 소재 형상 및 표면, 응력 분포의 균질성입니다. 최적의 비용 효율성과 소재 사용량 극대화를 위해 엄격한 두께 공차가 필수적이며, 이를 통해 스트립을 최소 허용 두께에 최대한 가깝게 압연할 수 있습니다. 제품 품질은 기계, 전기, 계측 설비 및 제어 전략 솔루션이 잘 결합될 때만 효과적으로 최적화될 수 있습니다.

열간 압연기(HSM) 공정 개요

열간 압연기(HSM) 공정은 직사각형 단면을 가진 연속 주조 슬래브(두께 250~350mm)를 압축하여 원하는 두께에 도달할 때까지 평판 강재 스트립으로 만듭니다. 일부 HSM은 최소 1mm 두께의 스트립 생산이 가능합니다. 일반적인 HSM의 공정 단계는 (i) 푸셔형 또는 워킹 빔형 재가열로에서 슬래브를 재가열하여 최적 온도 도달, (ii) 조압연기(리버싱 밀 또는 다수 스탠드로 구성된 연속 밀)에서 예비 두께 감소, (iii) 5~7개의 연속 압연 스탠드로 구성된 피니싱 밀에서 원하는 두께로 감소, (iv) 코일러에서 긴 스트립을 코일링하는 것입니다.

HSM의 피니싱 밀에서 두 개의 연속 스탠드 사이에 배치된 유압 암인 루퍼가 중요한 역할을 수행합니다. 루퍼의 목적은 스트립 장력을 일정한 값으로 유지하는 것입니다. 이 기계 시스템은 특히 불안정한 동역학을 가지므로 HSM에서 제어 문제가 까다롭습니다.

자동화 시스템 구조

슬래브에서 열간 압연 스트립으로의 가공은 기계 및 자동화 기술이 관여하는 여러 공정 단계를 통해 이루어집니다. HSM에서의 열간 압연은 기계적 솔루션뿐만 아니라 적절한 제어 기술도 필요합니다. HSM의 압연 공정은 4단계 자동화 레벨을 포함하는 표준 소프트웨어 및 자동화 아키텍처로 제어할 수 있습니다.

자동화 시스템이 열간 압연기 성능의 유일한 결정 요인은 아닙니다. 그러나 주어진 기계 및 전기 설비 구성에서 밀의 잠재적 성능은 고성능 제어와 자동화를 통해서만 달성할 수 있습니다. 처리량과 품질에 초점을 맞출 필요가 있으며, 제어는 좋은 성능 달성에 특히 중요합니다. 일반적으로 처리량과 품질은 긍정적, 부정적 양방향으로 상호작용하며 이러한 상호작용은 제어 시스템 정의 시 고려해야 합니다.

처리량(Throughput)

밀에서 달성 가능한 궁극적 처리량은 기계 및 전기 하드웨어의 능력에 의해 제한됩니다. 이 한계에 지속적으로 근접한 처리량을 달성하려면 고품질 제어와 자동화가 필요합니다. 높은 처리량에서는 세 개 이상의 공작물이 밀의 다른 처리 단계에 동시에 있을 수 있습니다. 밀에서 치명적인 충돌을 방지하려면 정확한 추적이 필수적입니다. 추적 시스템은 밀 계장 신호와 공정 정보(예: 공작물이 압연되면 길이가 증가함)를 사용하여 밀의 동적 맵을 유지합니다. 당연히 개별 밀 계기의 손실에도 강건해야 합니다.

처리량 제어는 압연 스케줄을 미리 보고 용해로, 조압연기, 피니싱 밀, 코일러 중 어느 부분이 처리량을 제한할 수 있는지 결정합니다. 제한 공정을 제어하여 최대 처리량을 달성하고 다른 공정 부분은 이 처리량에 맞춰 제어합니다. 이는 에너지 효율 개선과 설비 마모 감소로 이어져 비용을 절감합니다.

처리량과 품질도 상호작용합니다. 처리량이 증가하면 제어가 더 어려워지며, 필요한 품질과 수율 수준을 유지하려면 제어 시스템의 신중한 설계가 필요합니다. 품질과 처리량 제어는 긍정적으로도 상호작용합니다. 예를 들어 피니싱 밀 출구에서 더 넓은 범위와 정확도의 온도 제어를 위해 스탠드 간 냉각 스프레이를 일반적으로 설치합니다. 이는 밀 출구에서 스트립 온도를 목표로 유지하지만, 추가로 목표 출구 온도를 유지하면서 피니싱 밀에서 공작물 압연 속도를 높이는 데도 사용할 수 있습니다.

품질(Quality)

자동화 시스템의 주요 목적은 밀 설비를 제어하여 압연 코일이 사양 요구사항에 따라 치수(게이지, 폭, 프로파일, 평탄도) 및 소재 특성을 충족하도록 하는 것입니다. 품질 매개변수 제어에는 두 가지 측면이 있습니다. (i) 공작물 선단부가 밀에 스레딩될 때의 제어, (ii) 코일 압연 동안 원하는 품질 매개변수를 유지하기 위한 밀 설비 제어.

두 가지 제어 모드가 있습니다. (i) 밀 세트업, (ii) 동적 제어. 측정값의 가용성에 따라 두 모드에 근본적으로 다른 제어 전략이 적용됩니다. 스트립이 밀에 스레딩될 때는 최종 품질 매개변수 측정이 불가능합니다(스트립이 측정 기기에 도달하지 않았으므로). 제어는 피드포워드 및 모델 기반 제어로 달성됩니다. 밀이 가득 차면 (일부) 최종 품질 매개변수의 직접 측정이 가능해지며 동적 피드백 제어가 작동합니다. 두 모드 모두에서 정확성이 중요하며, 좋은 선단부 품질 매개변수는 높은 수율로 이어집니다. HSM에서 폭 제어도 중요합니다. 코일은 중량이 아닌 길이 단위로 거래되는 경우가 많으므로 초과 폭은 수율 손실을 의미합니다.

스트립 형상은 상호작용하는 두 매개변수로 정의됩니다. (i) 프로파일, (ii) 평탄도. 프로파일은 스트립 폭 방향의 두께 변화이며, 후공정에서 제어되어야 합니다. 스트립 길이 방향과 폭 방향 모두에서 균일한 두께가 필요합니다. 평탄도는 외부 힘을 가하지 않고 스트립이 평평하게 놓일 수 있는 능력이며 스트립 후공정에도 중요합니다. 평탄도 결함은 밀을 통과하는 비례 프로파일(프로파일/두께)의 불량 제어로 유도되므로 프로파일과 평탄도 제어 간에 상호작용이 있습니다.

평탄도 제어 문제는 프로파일과도 다릅니다. 평탄도는 밀 출구뿐만 아니라 피니싱 밀 스탠드 사이의 스탠드 간 간격에서도 중요합니다. 스탠드 사이의 불량 평탄도 결함은 피니싱 밀에서 압연 공정의 불안정을 초래하여 제어 완전 상실과 코일 파괴(코블)로 이어질 수 있습니다. 이는 수율 손실을 나타내며 밀이 코블을 제거하는 동안 공정이 중단되므로 밀 가용성에도 영향을 미칩니다.

치수 매개변수 외에도 다른 중요한 품질 매개변수가 있습니다. 특히 중요한 목표는 마감 스트립의 기계적 특성 제어입니다. 기계적 특성은 주로 미세조직에 의해 결정되며, 미세조직은 어느 정도 변형에 의해, 크게는 압연 코일의 온도 이력에 의해 결정됩니다. 현재 제어 및 자동화 시스템에서는 런아웃 테이블에서 스트립이 냉각되는 동안 온도 변화를 제어함으로써 미세조직을 간접적으로 제어합니다. 밀 야금학자는 목표 냉각 궤적을 정의하고, 제어 시스템은 런아웃 테이블의 냉각 스프레이와 피니싱 밀 속도를 조정하여 원하는 온도 궤적을 가능한 한 정확하게 맞춥니다.

제어 시스템 구조

HSM의 제어 목표는 처리량과 제품 품질 매개변수 측면에서 표현됩니다. 그러나 제어의 실제 범위는 밀리초 또는 서브 밀리초 수준의 작동 속도를 가진 개별 로컬 고속 위치 제어 루프부터 시간 단위 이상의 더 긴 시간 스케일에서 작동하는 전체 공작물 스케줄링 작업까지 매우 넓은 범위의 응용을 다룹니다. 이러한 모든 제어는 자동화 시스템에 필요한 전반적인 성능에 기여하지만 목표는 특정 컨트롤러의 시간 스케일에 더 적합한 하위 목표로 표현되는 경우가 많습니다. 예를 들어 위치 루프의 목표는 요구 위치 변경에 대한 변화율과 오버슈트 측면에서 표현될 수 있는 반면, 밀을 통한 전체 제품 스케줄링은 생산 계획 충족 속도 측면에서 표현될 수 있습니다.

열간 압연기에 적용되는 자동화 기술은 일반적으로 레벨 0, 1, 2, 3의 4단계로 나뉩니다(각각 레벨 0, 1, 2, 3이라고 함). 이 모든 자동화 레벨은 최상의 성능과 최고 생산성 수준을 달성하기 위해 계층적으로 협력해야 하며, 여러 제어 기술, 물리적 현상의 수학적 모델, 최적화 알고리즘이 구현됩니다. 열간 압연기에 일반적으로 채택되는 제어 자동화 시스템의 계층 구조는 그림 1에 나와 있습니다.

개별 제어의 시간 스케일과 범위 차이는 현재 압연기에 널리 사용되는 제어 시스템의 다단계 구조에 반영됩니다. 그림 1에는 이러한 다단계 시스템의 블록 다이어그램이 나와 있습니다. 다양한 레벨 간의 기능 분리가 명확하지 않으며, 특정 기능이 레벨 1 또는 레벨 2 중 어디에 구현되는지는 설치마다 다를 수 있고 더 나은 제어 방법과 설비 개발에 따라 달라질 수 있습니다.

그림 1 열간 압연기 공정용 일반적인 자동화 시스템 구조

레벨 0

최하위 제어 레벨로, 압연기의 롤 위치를 제어하는 유압 캡슐 제어 루프와 밀을 구동하는 메인 전기 모터 등이 포함됩니다.

레벨 1

주로 피스 내 제어(in-piece control)를 담당합니다. 이 레벨에서 스트립 두께, 온도 등의 품질 매개변수가 나타나기 시작합니다. 그러나 레벨 1 루프의 목표는 주로 레벨 2에서 제공하는 하위 목표입니다. 예를 들어 레벨 1 제어 루프는 피니싱 밀 중간 스탠드의 출구 두께를 제어하는 기능을 하며, 이 스탠드 간 출구 두께 패턴은 레벨 2에서 설정하여 기계 및 공정 제약 조건 내에서 요구되는 밀 출구 두께를 달성합니다.

레벨 1 자동화는 로우 레벨 장치(액추에이터 및 트랜스듀서)와 직접 상호작용합니다. 실시간 제어 루프와 로직 시퀀스가 여기에서 구현됩니다. 빠른 샘플링(1밀리초)과 높은 컴퓨팅 파워는 예를 들어 VME(Versa Module European) 아키텍처 기술을 통해 달성됩니다. 기존 PLC는 최소 10밀리초의 샘플 시간을 보장합니다. HMI(Human-Machine Interface)는 운영자에게 공정의 실시간 뷰를 제공합니다.

레벨 2

품질과 처리량 매개변수 제어를 직접 다룹니다. 그 작동 영역은 레벨 1보다 훨씬 넓으며, 잘 개발된 시스템에서는 재가열로, 조압연기, 피니싱 밀, 런아웃 테이블의 통합 제어를 다룹니다. 공작물별 밀 세트업 제어에 매우 관심이 많지만, 종종 피스 내 동적 제어의 일부도 포함합니다. 일반적으로 레벨 2의 동적 제어는 피니싱 밀의 전체 조정 제어와 관련이 있습니다. 로컬 제어 루프는 레벨 1에 더 적합합니다. 레벨 2의 많은 제어는 피드포워드 성격을 띠며 모델 기반입니다. 좋은 제어 성능을 위해서는 공정 예측 모델(예: 변형 및 온도 모델)과 밀 기계 및 센서의 동적 모델이 필요합니다. 압연기 최첨단 제어에 필요한 대부분의 공정 모델이 여기에 있습니다.

레벨 2 자동화는 최적 플랜트 세트업 계산, 생산 리포트 생성, 제품 품질 통계 분석과 같은 고수준 제어 기능과 유틸리티를 제공합니다. 특히 기술 공정의 수학적 모델을 사용하여 적절한 플랜트 세트업을 생성합니다. 플랜트 피드백 기반의 식별 기술인 자기 적응을 통해 서로 다르고 심지어 시간 가변적인 운전 조건에서도 물리적 모델의 신뢰성을 달성하며, 이는 모델 예측의 신뢰성을 재귀적으로 개선합니다. 기술 정보와 생산 이력 아카이브는 데이터베이스(DB)에 저장되며, 공정 워크스테이션(PWS)은 레벨 2 유틸리티에 대한 그래픽 인터페이스를 제공합니다.

레벨 3

레벨 3 자동화 시스템은 최상위 생산 감독(MES(Manufacturing Execution System) 기능으로도 알려짐), 야드 관리, 동일한 플랜트에 속한 다른 공정의 레벨 2 간 조정을 위한 추가 유틸리티를 제공하기 위해 구현됩니다. 레벨 3 자동화 시스템은 HSM 생산 공정과 업스트림 및 다운스트림 단위의 생산 공정 간 생산 스케줄링 조정을 담당합니다.

레벨 3은 주로 열간 압연기의 스케줄러 역할을 합니다. 밀의 주문 장부를 가져와 일반적으로 100~200개 공작물로 구성된 라운드로 구성하며, 이는 밀에 개발된 스케줄링 규칙을 준수합니다. HSM 자체뿐만 아니라 업스트림 및 다운스트림 공정과 재고 구역도 고려합니다. 사용되는 스케줄링 규칙은 본질적으로 압연기의 글로벌 모델로, 스케줄러가 밀 설비 제약 조건 내에서 요구 품질 매개변수를 달성할 수 있도록 라운드를 구성할 수 있게 합니다. 전통적으로 가장 중요한 요소는 마모와 열팽창으로 인한 밀 내 롤 프로파일의 변화입니다. 이로 인해 '관짝(coffin) 스케줄'이 도출되는데, 이는 좁은 것부터 시작하여 롤의 열 크라운이 증가함에 따라 빠르게 넓은 소재로 늘리고, 롤이 마모됨에 따라 점차 다시 좁은 것으로 돌아가는 것을 의미합니다.

HSM에 적용되는 제어 기술

HSM을 위한 고급 제어 및 모델링 솔루션의 사용은 지난 40~50년간 다양한 방향으로 발전해 왔습니다. 이에는 (i) 1970년대부터 피니싱 밀에 제안되어 이제 일반 압연 스탠드와 하류 루퍼 또는 하류 코일러를 함께 제어하는 통합 도구로 간주되는 다변수 제어 기술 사용, (ii) 소재 온도와 압연 공정에 따른 소재 특성 예측을 위한 다양한 모델 개발 및 코일링 온도 조절을 위한 제어 적용, (iii) 마찰 현상 보상을 위한 고급 제어 기술 개발, (iv) 소재 평탄도와 프로파일 개선을 위한 모델 및 컨트롤러 개발, (v) 코블 발생 확률을 줄여 생산성 수준을 높이기 위해 최근 도입된 스티어링 제어 기술 개발 등이 포함됩니다. 그림 2는 레벨 1 제어가 적용된 열간 압연기의 일반적인 레이아웃을 보여줍니다.

그림 2 레벨 1 제어가 적용된 열간 압연기 일반적인 레이아웃

두께 조절을 위한 제어 기술

그림 3은 HSM에 일반적으로 적용되는 두께 조절 예로, 다음 센서가 제공됩니다. 두께 조절에 필요한 기기와 센서는 다음과 같습니다.

두께 및 프로파일 게이지

이 게이지는 X선 기술을 기반으로 하며 공작물 중심선의 두께를 측정하는 것을 목표로 합니다. 게이지는 이동 캐리지에 장착되는 경우가 드물며 코일 폭 전체의 두께 프로파일을 측정할 수 있습니다. 일반적으로 하나의 두께/프로파일 측정 시스템이 밀의 마지막 스탠드 끝에 설치됩니다.

로드 셀

압연 힘을 측정하기 위해 제공되며, 이는 HSM 두께 조절의 기본 측정 신호를 나타냅니다. 로드 셀이 제공되지 않는 경우 메인 실린더에 설치된 압력 트랜스듀서에서 생성되는 유압 힘 신호 측정을 대체 측정으로 사용할 수 있습니다.

어떤 경우 로드 셀은 루퍼에 장착되어 스탠드 간 스트립 장력을 직접 측정합니다. 이 경우도 루퍼에 작용하는 유압 실린더에 장착된 압력 트랜스듀서에서 생성되는 힘 신호를 대체 측정으로 사용할 수 있습니다.

그림 3 열간 압연기의 두께 제어

기본 컨트롤러와 외부 컨트롤러를 구별하는 특정 특징이 있습니다. 기본 컨트롤러는 물리적 액추에이터에 대한 레퍼런스를 구현하는 역할을 하는 컨트롤러입니다. 반면 외부 컨트롤러는 원하는 목표에 도달하기 위해 기본 컨트롤러에 대한 레퍼런스를 생성하는 컨트롤러입니다. 두께 제어는 다음 기본 컨트롤러를 통해 달성됩니다.

유압 갭 제어(HGC)

HGC는 갭 레퍼런스를 수신하고 유압 실린더에 설치된 위치 엔코더에서 오는 갭을 측정하여 서보 밸브 명령을 생성하는 컨트롤러에 의해 수행됩니다. 이 명령은 실린더 움직임을 생성하는 오일 질량 유량을 제어합니다. 당연히 측정된 갭은 스탠드 탄성 신축으로 인해 스탠드의 물리적 갭과 크게 다를 수 있습니다.

토크 컨트롤러(TC)

토크 컨트롤러는 두 릴에서 생성되는 토크를 제어합니다. 이 컨트롤러는 코일링/언코일링 장력을 일정하게 유지하는 것을 목표로 하는 '토크에 의한 장력 제어(TCT) 컨트롤러'가 생성하는 토크 레퍼런스를 수신합니다.

속도 컨트롤러(SC)

속도 컨트롤러는 스탠드 속도 조절을 담당합니다. 압연 안정성을 달성하기 위해 속도 레퍼런스는 압연기의 다른 작업과 조정되어야 합니다.

유압 토크 컨트롤러(HTC)

유압 토크 컨트롤러는 루퍼에서 생성되는 토크를 제어하는 역할을 합니다.

자동 게이지 제어(AGC)

자동 게이지 제어(AGC) 시스템은 HSM에서 원하는 열간 스트립 두께를 달성하기 위해 제공됩니다. 이는 두께 조절을 위한 시스템입니다. HSM에서의 적용을 위해 AGC는 각 스탠드의 신축 획득을 엄격히 요구합니다. 스탠드 신축 획득은 HSM의 경우 매우 중요하지만 냉간 압연기의 경우 훨씬 덜 중요합니다.

스탠드 신축은 메인 유압 실린더(즉, HGC 실린더)에 의해 압축력이 생성될 때 스탠드 기계 구조의 탄성 거동을 나타냅니다. 이 특성은 HSM에서 AGC를 구현하기 위해 미리 알려져 있어야 하며, 이를 위해 '신축 획득 시퀀스(SAS)'로 알려진 적절한 제어 시퀀스가 압연 전 오프라인으로 구현되고 실행됩니다.

SAS는 작업 롤을 접촉시키고 HGC 위치 레퍼런스를 최소값에서 최대값으로 선형적으로 변경하여 얻습니다. 각 위치 레퍼런스에 대해 로드 셀(또는 HGC 유압 힘 측정)로 측정된 힘을 기록하여 그림 4와 유사한 신축 특성을 구축합니다. 기록은 일반적으로 두 번 수행됩니다. 첫 번째 기록은 증가하는 HGC 위치 레퍼런스(업 리딩)로, 두 번째 기록은 감소하는 HGC 위치 레퍼런스(다운 리딩)로 수행됩니다.

업 리딩과 다운 리딩의 차이는 스탠드 탄성 거동의 무시할 수 없는 히스테리시스와 관련이 있습니다. 마지막으로 다음 방정식을 만족하는 최적 피팅 다항식 커브가 저장되어 AGC 작업을 수행합니다. 방정식에서 F는 측정된 힘입니다.

그림 4 열간 압연기의 신축 특성

'신축'(F) 특성 획득은 압연 중 간접적으로 공작물 출구 두께 h를 도출하는 데 충분히 활용될 수 있습니다. 방정식 h' = S + F(신축)에서 h는 고려 중인 스탠드의 스트립 출구 두께, h'은 위 방정식에서 도출된 추정치, S는 유압 실린더에 장착된 엔코더에서 유도된 고려 중인 스탠드의 측정된 갭, F는 측정된 압연 힘(로드 셀 또는 HGC 압력에서)입니다. 이 방정식은 일반적으로 '게이지 미터 방정식'으로 불리며, 소위 스탠드의 '밀 모듈러스(Mm)', 즉 스탠드의 탄성 상수를 도입하여 자주 단순화됩니다. 단순화된 방정식은 h' = S + F/Mm입니다. 일반적으로 기존 AGC의 실제 구현은 첫 번째 방정식을 기반으로 하며, 모델 기반의 고급 컨트롤러 합성은 두 번째 방정식으로 표현되는 선형 버전을 활용할 수 있습니다.

HSM의 AGC는 여러 현상(예: 스탠드 신축의 히스테리시스, 소재 온도 변동에 따른 소재 경도 변화 등)을 보상하여 모든 HGC의 위치 레퍼런스에 작용함으로써 스트립 두께를 일정하게 유지하는 것을 목적으로 합니다. 이를 위해서는 한 스탠드와 다음 스탠드 사이에 루퍼가 존재한다는 사실이 한 스탠드의 조절이 루퍼에 의한 효과적인 스탠드 간 장력 제어가 보장되는 인접 스탠드의 조절에 영향을 미치지 않는다는 것을 의미한다는 점을 고려해야 합니다. 이 사실이 열간 압연기와 냉간 압연기의 AGC 제어 아키텍처가 크게 다른 주된 이유입니다.

HSM의 AGC는 압연 중 협력하는 일부 외부 컨트롤러에 의해 달성됩니다. 특히 두 개의 레귤레이터가 루퍼 제어를 담당합니다. 이들은 아래에 설명되어 있습니다.

토크에 의한 루퍼 제어(LCT)

LCT는 HTC가 사용하는 토크 레퍼런스에 작용하여 스탠드 간 장력을 조절합니다. 일반적으로 LCT는 루퍼에 장착된 로드 셀에서 생성된 장력 오차 또는 루퍼 유압 힘에서 유도된 스탠드 간 장력 추정에 의해 공급됩니다.

속도에 의한 루퍼 제어(LCS)

LCS는 상류 스탠드(즉, 상류 스탠드에 작용하는 SC의 레퍼런스)의 속도 레퍼런스에 작용하여 루퍼 각도 위치를 조절하는 것을 목표로 합니다. 이 레귤레이터는 질량 유량 레귤레이터라고도 합니다.

적절한 두께 조절은 중간 스탠드와 최종 스탠드에서 각각 다르게 달성됩니다. 실제로 중간 스탠드에서는 직접 두께 측정이 불가능하므로 위에서 주어진 두 방정식의 게이지 미터 원리로부터 간접 두께 측정이 달성됩니다. 따라서 그림 4에 표시된 AGC는 다음 두 레귤레이터로 구성됩니다.

갭을 통한 피드백 절대 게이지 제어(AGBG)

AGBG는 직접 두께 측정 장치가 없는 모든 중간 스탠드에 적용되며 게이지 미터 원리에 기반하여 해당 HGC의 갭 레퍼런스에 대한 트림을 생성합니다. 이 컨트롤러는 백업 롤 베어링 오일 필름 변화, 스트립과의 접촉에 따른 작업 롤 열팽창, 마모에 따른 롤 직경 변화와 관련된 일부 피드포워드 보상도 담당합니다.

갭을 통한 피드백 모니터 게이지 제어(MGBG)

MGBG는 밀 출구에 위치한 X선에서 오는 두께 피드백을 사용하여 피니싱 밀 마지막 스탠드에서 나가는 스트립 두께를 적절한 목표 값으로 유지하는 것을 목표로 합니다. 편차 신호는 모든 스탠드의 HGC 갭 레퍼런스를 수정하는 데 사용됩니다. 전용 알고리즘이 모든 피니싱 스탠드 사이에 수정을 어떻게 분배할지 정의합니다. 그러나 MGBG 구현의 주요 문제는 X선과 필요한 수정을 구현하는 스탠드 사이의 이송 지연을 엄격히 고려해야 한다는 것입니다.

마지막으로 그림 3에 표시된 것처럼 LCT는 AGBG 레귤레이터로부터 트림을 수신하여 LCT와 AGBG 간의 상호작용을 줄일 수 있습니다.

스피드 마스터

스탠드와 코일러의 속도는 밀 안정성을 보장하기 위해 조정되어야 합니다. 이는 '스피드 마스터'로 알려진 피드포워드 컨트롤러에 의해 수행됩니다. 열간 압연 공정의 불안정성 문제를 방지하기 위해 한 스탠드를 '피벗 스탠드'로 선출하고, 피벗 스탠드의 속도 변화를 다른 스탠드에 적절한 속도 변화로 피드포워드 보상합니다. 이를 위해서는 모든 스탠드의 '포워드 슬립(FS)'을 가능한 한 정확히 아는 것이 필수적입니다. 이는 스탠드 모터 '각속도(As)'와 출구 스트립 속도(Vout) 사이의 관계를 나타내는 다음 계수입니다. FS = Vout / RAs로 표현되며, R은 작업 롤 반경입니다. 일반적으로 FS 계수는 레벨 2 자동화 시스템에 설치된 적절한 수학적 모델과 장력 설정점 및 스트립 속도에 대한 민감도와 함께 추정됩니다.

피니싱 밀에 적용되는 다변수 제어

최근 몇 년간 고급 제어 기술이 구현되어 이제 HSM 피니싱 밀의 두께 제어에서 잘 확립된 것으로 간주됩니다. 주된 목적은 HSM 공정에서 작동하는 주요 컨트롤러(정확히는 AGBG, LCT, LCS)를 단일 컨트롤러로 통합하는 다변수 프레임워크를 제공하여 다양한 작업 간 가능한 간섭을 줄이고 성능을 높일 뿐만 아니라 초박 게이지 구현 시 코블 발생 확률을 낮추는 것입니다.

다변수 제어는 따라서 중간 스탠드에 적용되어 특정 (n번째) 스탠드에 의한 AGBG와 하류 루퍼에 적용되는 LCT/LCS를 함께 수행합니다(그림 5). 고급 제어를 사용하는 또 다른 이유는 스탠드 신축 지식과 관련된 가능한 불확실성에 대한 사전 강건성을 도입할 필요성입니다. 실제로 밀 모듈러스 지식의 강한 불확실성이 AGBG 불안정을 유발할 수 있음을 증명할 수 있습니다. 반면 신축 측정은 오프라인으로 수행되며 스탠드 마모와 함께 시간 가변성을 가집니다.

그림 5 열간 압연기에서 다변수 제어 적용