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Verfahren zur Dickenregelung von Walzgut in Walzwerken
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Fig. 2 nähere Einzelheiten einer Dickenregelung für eine Tandemstrasse nach Fig. l ; die Fig. 3 eine Einrichtung zur Dickenregelung bzw. -steuerung von Aluminiumblech.
In der Fig. l ist schematisch die Dickenregelung von Walzgut W in einer Tandemstrasse veran. schaulicht. Die Walzrichtung verläuft von links nach rechts. Jedes Walzgerüst I -IV hat eine eigene Drehzahlregelung DrR. Die Drehzahlsollwerte der einzelnen Gerüste können von einer gemeinsamer Leitspannung über nicht dargestellte Spannungsteiler vorgegeben werden. Benachbarte GerUstesindjewei1 : über eine in ihrer Neigung einstellbare Drehzahl-Last-Kennlinie miteinander verknüpft. Diese Koppluni wirkt innerhalb der eingestellten Statik einer Dickenänderung des Materials entgegen. Einzelheiten hiezt sind nicht näher veranschaulicht.
Die Abweichung von der Solldicke des Walzgutes W wird über Dickenmessgeräte DM an zwe Stellen erfasst, u. zw. in Walzrichtung hinter dem ersten (1) und hinter dem letzten (IV) Walzgerüst.
Der Abstand der Dickenmessstelle DM zum ersten bzw. vierten Walzgerust, genauer zu dem Walzspalt des entsprechenden Gerüstes, ist konstruktiv bedingt, weil manWalzgerüst undDickenmessstelle prak- tisch nicht vereinigen kann. Daraus resultiert eine Transportzeit des Walzgutes W vom Walzgerüst zum Dickenmessgerät. Diese Transportzeit muss bei der Stabilitätsbetrachtung eines geschlossenenDickenregel-
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Messstellen vorgesehen, die sich zwischen dem ersten Walzgerüst I und dem zweiten Walzgerüst II sowie zwischen dem vorletzten Walzgerüst III und dem letzten Walzgerüst IV befinden. Der ZugIst-Wert Zi sowie der Zug-Soll-Wert Z* beaufschlagen einen Zugregelverstärker ZR.
Wenn eine über DM gemessene Dickenabweichung Ad vorliegt, wird zunächst der Zugregelverstärker ZR durch einen der Dickenabweichung entsprechenden Zugzusatz-Soll-Wert Zz"beauf- schlagt. Erst wenn der Zugzusatz-Soll-Wert Zz* einen Grenzwert nach oben oder unten überschrit- ten hat, dann wirkt die Dickenabweichung Ad zusätzlich auf die Anstellung des Walzgerüstes I bzw.
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entgegen der Walzrichtung des betreffenden Gerüstes gegeben werden. Bei dem Gerüst I ist zwangsläufig der Vorwärtszug (Zug zwischen Gerüst I und II), bei Gerüst IV der Rückwärtszug (ZuE zwischen Gerüst III und IV) vorgesehen.
Es sei zunächst kurz ein Regelvorgang beschrieben :
Beim Überschreiten einer bestimmten einstellbaren Dickenabweichung Ad wird die als analogel Wert vorliegendeDickenabweichung in einen digitalen Wert umgeformt und hiebei in einem Zähler Z] gespeichert. Aus diesem Zähler ZI wird jenach eingestellter Betriebsartein Zugzusatzwert und/oder eine Wegvorgabe für die Anstellung abgeleitet. Nach Beendigung der Ausregelung der gespeicherten Dickenabweichung wird eine digitale Einrichtung mit dem Impulsgeber IG1 zur Erfassung der geschwindigkeitsabhängigen Totzeit freigegeben (Wegmessung).
Nach Ablauf der Totzeit, d. h. wenn das in seiner Dicke korrigierte Walzgut die Dickenmesseinrichtung erreicht hat, wird der Analog-Digital-Wandler ADW füi eine Verarbeitung eines neuen analogen Dickenfehlers wieder freigegeben. Hat die Auswertung der vorangehenden Messung nicht den gesamten Dickenfehler beseitigen können oder steht ein neuer Dickenfehlel Ad 6. d an, so erfolgt eine weitere Auswertung der Abweichung und damit eine weitere Erhöhung bzw. Erniedrigung des Zuges bzw. eine Verstellung der Anstellung oder beides. Diese schrittweise Regelung in Verbindung mit einer exakten Erfassung der Totzeit über eine Wegmessung hat den Vorteil, dass sie auch bei kleiner werdender Bandgeschwindigkeit nicht instabil wird.
An Hand der Fig. 2 sei ein Regelvorgang im einzelnen beschrieben :
Die Fig. 2 zeigt nähere Einzelheiten der Regeleinrichtung nach Fig. 1. Beim Überschreiten einer bestimmten einstellbaren Dickenabweichung Ad wird die als analoger Wert vorliegende'Dickenabwei-
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ve Eingangssignale. Dem Verstärker V ist ein Gedächtnis GD zur Speicherung des Vorzeichens der Eingangssignale nachgeschaltet. Steht am Eingang des Verstärkers V ein Signal an, das den Ansprechwert überschreitet, so erscheint am Ausgang des Verstärkers ein Signal. Dieses bewirkt die Freigabe eines Oszillators G, dessen Impulse in einen Zähler Z1 eingezählt werden.
Derjeweilige Zählerstand wird über einen Digital-Analog-Wandler DAW* l in einen analogen Wert Ad* umgesetzt, dem über das Gedächtnis Gd ein Vorzeichen gegeben wird, das demjenigen der analogenDickenabweichung Ad entgegengerichtet ist. Wie in der Zeichnung schematisch angedeutet ist, steht somit am Eingang des
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Übersteuerverstärkers V ausser der analogen Dickenabweichung Ad der Analogwert Ad* mit um- gekehrtem Vorzeichen an. Sind die analoge Dickenabweichung und der Analogwert dem Betrag nach gleich, d. h. die Differenz beider gleich Null, dann verschwindet das Ausgangssignal des Verstärkers V und der Oszillator G wird gesperrt. Im Zähler Z1 steht nunmehr eine Zahl, die der analogen Dik- kenabweichung 6. d, verhälmisgleich ist.
Durch geeignete Massnahmen wird nun zunächst verhindert, dass ein weiteres Ausgangssignal des Ver- stärkers V den Generator G zur weiteren Impulsgabe veranlassen kann. Sodann wird die im Zähler
Z1 stehende Zahl aus diesem heraus und in einen Zähler Z2 hineingezählt. Dies kann mit dem Oszil- lator G geschehen.
Dem Zähler Z2 ist ein Digital-Analog-Wandler DAW2 nachgeschaltet, der den digitalen Soll- wert für den Zugzusatz Zz* in einen analogen Wert umsetzt. Um diesen Wert wird der Zug-Soll-Wert
Z* korrigiert. Die vorzeichen-richtige Einzählung des Inhaltes von Z1 in Z2 geschieht durch eine entsprechende Steuerung des Zählers Z2 durch das Gedächtnis Gd.
Innerhalb eines Regelvorganges bestehend aus der Dickenmessung, der Dickenfehlerbildung, der Diigital-Analog-Wandlung des Dickenfehlers sowie der Übertragung des Inhaltes des Zählers Zl in den
Zähler Z2 und der anschliessenden Ausregelung des Dickenfehlers über den Zug bzw. die Anstellung wird der Zähler Zl bei Digital-Analog-Wandlung herauf und anschliessend bei der Übertragung seines
Inhaltes in Z2 wieder herunter bis Null gezählt. Demgegenüber steht im Zähler Z2 für den Zugzu- satz-Soll-Wert im allgemeinen bereits eine Zahl zu der je nach Dickenfehler eine weitere Zahl hinzuge- zählt oder abgezogen wird.
Der Zähler. Z2 arbeitet also im Gegensatz zum Zähler Z1 als schrittwei- ser Integrator.
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ge, dass auf Grund eines Kriteriums"Begrenzung"der Oszillator G gesperrt wird und der im Zähler Z1 verbliebene Rest nun zur Korrektur der Anstellung benutzt wird. Zu diesem Zweck ist dem Zähler Z1 ein weiterer Digital-Analog-Wandler DAW1 nachgeschaltet, der die im Zähler Z1 stehende Zahl in ein analoges Signal umsetzt, das als Drehzahl-Soll-Wert n* einen Drehzahlverstärker DrR für den Anstellmotor MA zugeführt wird. Mit dem Anstellmotor MA sind eine Tachometermaschine TD2 zur Erfassung der Motordrehzahl und ein Impulsgeber IG2 zur Erfassung des Anstellweges gekuppelt.
Dem Impulsgeber IG2 ist eine Impulsauswertung IA nachgeschaltet, in deren Steuerabhängigkeit eine Zählrichtungssteuerung ZSt für den Zähler Zl und ein Frequenzteiler FT mit variab-
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Teilerverhältnis sieht. Mit der Impulsauswertunglung nach Betrag und Vorzeichen ausgewertet. Über die Zählrichtungssteuerung ZSt wird der Zähler Z1 veranlasst, dass die über den Frequenzteiler FT vom Impulsgeber IG2 eintreffenden Zählim- pulse den Zähler Z1 leerzählen.
Ist der Regelvorgang Über den Zug und gegebenenfalls durch Leerzählurig des Zählers Z1 die Anstellungsregelung abgeschlossen, dann wird veranlasst, dass bis zur nächsten Dickenmessung gewartet wird bis das in dem beschriebenen Regelvorgang in seiner Dicke korrigierte Walzgut die Dickenmessstelle DM hinter dem Walzgerüst erreicht hat. DieAbwartung dieser Zeit, auch Totzeit genannt, ist aus Stabilitätsgründen notwendig.
Diese Totzeit ist der Entfernung zwischen Walzspalt und Dickenmessstelle direkt und der Walzgeschwindigkeit umgekehrt proportional. Zur Erfassung dieser walzgeschwindigkeitsabhängigen Totzeit ist der Walzmotor des ersten bzw. vierten Gerüstes mit einem Impulsgeber il gekuppelt, in dessen Steuerabhängigkeit ein Zähler Z3 steht. In diesem. Zähler ist eine Zahl voreingestellt, die dem Abstand zwischen dem Walzspalt und der zugeordneten Dickenmessstelle entspricht. Sind die vorbeschriebenen Zugregelungen und gegebenenfalls die Anstellungsregelung beendet, dann wird, durch ein entsprechendes Kommando ausgelöst, der Zähler Z3 mittels des Impulsgebers IGl leergezählt.
Beim Zählerstand Null, d. h. wenn das zuvor in seiner Dicke korrigierte Walzgut die Dickenmessstel- le erreicht, wird über einSteuerwerk StW der Ausgang des Übersteuerverstärkers V wieder freigege- ben. Gleichzeitig wird der mit dem Impulsgeber IGl verbundene Eingang des Zählers Z3 gesperrt und dem Zähler Z3 die Zahl, die dem Abstand des Walzspaltes vom Dickenmessgerät entspricht wieder eingegeben (Voreinstellung). Dies ermöglicht eine neue Analog-Digital-Wandlung des in diesem Augenblick gemessenen Dickenfehlers. Der hiedurch eingeleitete neue Regelvorgang läuft in der beschriebenen Weise ab.
Um unterschiedliche Materialhärten des Walzgutes W berücksichtigen zu können, wird das Tei- lerverhälmis des Frequenzteilers einstellbar gemacht und entweder von Hand oder automatisch nach Ver-
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gleich mehrerer aufeinanderfolgender Dickenfehler eingestellt.
Bei dickem Material ist die richtige Einstellung der Materialhärte bestimmend für die Güte der Regelung. Um eine optimale Einstellung des Frequenzteilers FT zu gewährleisten, ist vorgesehen, jeweils die aufeinanderfolgenden Abweichungen nach Betrag und Vorzeichen miteinander zu vergleichen und daraus ein Kriterium zur automatischen Nachstellung des Teilerverhältnisses entsprechend der Materialhärte abzuleiten. Kriterien für die Nachstellung sind folgende :
1) Alternierende Vorzeichen des Dickenfehlers in Verbindung mit einem geringen Betrag der Abweichung erfordern keine Nachstellung des Frequenzteilers : sie sind durch Schwankungen infolge unrunde Walzen gegeben. Der pulsierende Dickenmesswert Ad kann in einem Messverstärker, z.
B. in dem Mess verstärker MV soweit beruhigt werden, dass der Dickenregelkreis DR hauptsächlich auf den mittlere den mittleren Dickenfehler anspricht.
2) AlernierendeVorzeichen des Dickenfehlers in Verbindung mit einem grossen Betrag bedeuten eine zu grosse Verstärkung ; in diesem Falle muss das Teilerverhältnis des Frequenzteilers entsprechend der geringeren Härte des Materials vergrössert werden.
3) Ergibt der Vergleich mehrerer aufeinanderfolgender Schritte eine grosse Abweichung gleichen Vorzeichens, dann ist anzunehmen, dass ein Schrittablauf nicht in der Lage ist, den Fehler auszuregeln : das bedeutet, dass die Verstärkung der Anstellregelung zu gering ist, und es muss somit das Teilerverhältnis des Frequenzteilers verkleinert werden.
Beim Walzen von Aluminiumblech wird aus technologischen Gründen gefordert, dass die Dickenregelung bei starkem Aluminiumblech allein über die Anstellung eingreifen soll, während die Dicke dünnel Aluminiumbleche nur über die Walzgeschwindigkeit, d. h. den Zug, geregelt werden soll. Eine entsprechend vereinfachte Dickenregelung veranschaulicht die Fig. 3. Gleiche oder einander entsprechende Teile sind ebenso bezeichnet wie in aenFig. 1 und 2. Im Gegensatz zu der Einrichtung nach Fig. 2 ist für die Anstellung einDrehstromasynchronmotor ASM vorgesehen, dessen Steuerung über eine Schtitzensteueruni S erfolgt.
Die mit dem Dickenmessgerät DM gemessene Dicke des Walzgutes W wird mit der Solldicke d* verglichen und der sich ergebende Dickenfehler einem Messverstärker MV zugeführt, de ! das dem Dickenfehler entsprechende Signal glättet, so dass es dem mittleren Dickenfehler entspricht. Hiedurch wird der Einfluss unrunder Walzen auf den gemessenen Dickenfehler beseitigt. Dem Messverstärkel MV ist ein Spannungsteiler ST nachgeschaltet (Teilerfaktor C). Dieser hat die gleiche Aufgabe
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2.Fig. 2 beschrieben wurde, zugeführt. Der Analog-Digital-Wandler ADW zeigt zur besseren Übersich1 auch den Zähler Z1 und den Oszillator G.
Der Analog-Digital-Wandler ADW formt den anstehenden analogen Dickenfehler in einen Zahlwert um. Handelt es sich um starkes Aluminiumblech, so befindet sich eine Schaltanordnung 51 in der gezeichneten Stellung. Dies hat zur Folge, dass die dem Dickenfehler proportionale Zahl je nach Grösse auf in ihrem Zeitverhalten gestaffelte Impulsgeber Mod einwirken, die aus Kippstufen bestehen können. Bei den kurzen Impulszeiten wird der quadratische Zusammenhang zwischen der Einstellzeit des Anstellmotors ASM und dem zurückgelegten Anstellweg durch eine nichtlineare Staffelung der Verstellimpulse der Impulsgeber Mod berücksichtigt.
Das Vorzeichen des Dickenfehlers wird durch die dem Messverstärker MV nachgeschaltete Vorzeichenauswertung VA festgehalten und bei der Auswertung des Dickenfehlers in der 5chützensteuerung S berücksichtigt.
Der Betrag der erfolgten Änderung im Anstellweg wird nicht zurückgemeldet ; es handelt sich also im Gegensatz zu dem zuvor beschriebenen Verfahren um eine reine Wegsteuerung. Aus diesem Grunde erfolgt die Einstellung der Härte des Materials über den Spannungsteiler ST vor der Analog-Digital-Wandlung des Fehlersignals. Nach Beendigung des Anstellvorganges wird der nächste Messvorgang erst freigegeben, wenn das Material den Weg vom Walzspalt zum Dickenmessgerät zurückgelegt hat. Dies kann mit den gleichen Mitteln wie in Fig. 2 geschehen.
Bei dünner Aluminiumfolie ist eine Dickenregelung über die Anstellung nicht mehr wirksam. Durch Umschalten der Schalteinrichtung S l erreicht man, dass der Dickenfehler in den integrierendenZählei Z2 übertragen wird. Diesem Zähler. ist wieder ein Digital-Analog-Wandler DAW2 nachgeschaltet, de einen Drehzahlzusatz-Soll-Wert nz dem Drehzahlregelverstärker DrR des Walzmotors liefert. Die hat zur Folge, dass je nach Vorzeichen des Dickenfehlers der Zug erhöht bzw. erniedrigt wird. Aus tech- nologischen Gründen ist es jedoch im vorliegenden Falle zweckmässig, direkt auf die Drehzahl des Walzmotors einzuwirken.
Die Drehrichtung (t nwalz) der Walzen wird über die Vorzeichenauswertung VA
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berücksichtigt. Damit ist eine vorzeichenrichtige Zählung des Zählers Z2 gewährleistet.
Ergänzend mag nachgetragen werden, dass in allen in den Fig. 1-3 veranschaulichten Fällen eine digitale Handeingabe des Anstellweges möglich ist, wozu eine Tastatur am Steuerpult vorgesehen sein kann, mit der bestimmte Zahlenwerte in den ersten Zähler ZI eingesetzt werden. Die eingetastete Zahl entspricht dem Differenz-Soll-Wert n* des Anstellweges. Die Ausregelung bzw. Auswertung des von Hand eingegebenen Zahlenwertes erfolgtselbsttätig. Eine weitere Soll-Wert-Vorgabewird erstnach Beendigung des ersten Vorganges freigegeben. Damit kann die digitale Wegregelung bzw. Wegsteuerung des Anstellmotors auch bei Handbetrieb angewendet : werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Dickenregelung von Walzgut in Walzwerken mit einer digitalen Anstellungsregelung, dadurch gekennzeichnet, dass einem Zugregelkreis ein gemessenerDickenfehler als digi- taler Zusatz-Soll-Wert zugeführt wird und wenn der Zugzusatz-Soll-Wert einen Grenzwert überschreitet dem Anstellungsregekreis der den Grenzwert überschreitende als Soll-Wert zugeführt wird.
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dadurch gekennzeichnet, dassderDickenfehler (Ad) ineinen(ZI) anschliessend als Differenzzähler für die digitale Wegregelung des Anstellmotors dient.