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Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zum Beschichten eines Metallbandes mit einem Beschichtungsmetall, insbesondere zum Beschichten eines Stahlbandes mit Zink oder einer Zink-Nickel-Verbindung.
Eine Beschichtungsanlage weist üblicherweise eine oder mehrere Galvanisierungszellen auf, in denen sich ein Elektrolyt befindet, der die Metalle für die Beschichtung des Metallbandes enthält.
Das Metallband wird durch die Elektrolytflüssigkeit hindurch geführt. Im Elektrolyten sind ausserdem Anoden angeordnet. Durch einen elektrischen Strom zwischen den Anoden und dem als Kathode wirkenden Metallband wird das Metallband beschichtet. Dabei wird der Strom so geregelt, dass sich eine Schicht einer gewünschten Solldicke auf dem Metallband ablagert.
Bei der industriellen Beschichtung von Metallbändern gibt es jedoch zwei sich widersprechende Forderungen. Zum einen soll ein vorgegebener Beschichtungssollwert möglichst nicht überschritten werden, da eine zu dicke Beschichtung unnötig viel Material verbraucht und zu höheren Kosten führt. Um jedoch die gewünschten Eigenschaften des Metallbandes garantieren zu können, muss sichergestellt sein, dass an keiner Stelle des Bandes eine bestimmte Mindestbeschichtung unterschritten wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zur Beschichtung eines Metallbandes mit Beschichtungsmetall anzugeben, die es ermöglicht, einen vorgegebenen Beschichtungssollwert möglichst genau einzuhalten. Dabei soll insbesondere das Einhalten einer bestimmten Mindestbeschichtung garantiert werden, ohne dass es zu einer unnötig hohen Beschichtung des Metallbandes kommt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren gemäss Anspruch 1 bzw. eine Einrichtung gemäss Anspruch 15 gelöst. Dabei wird der Strom durch die galvanische Zelle in Abhängigkeit der Eigenschaften der galvanischen Zelle mittels eines ein Prozessmodell und einen Regierteil aufweisenden Monitorreglers derart geregelt, dass sich eine Schicht einer gewünschten Solldicke auf dem Metallband ablagert, wobei Zeitkonstanten des Reglerteils bei Änderungen des Zustands der Beschichtungsanlage, insbesondere bei Einlauf eines neuen Metallbandes oder bei Unterschreiten einer minimalen Sollschichtdicke, an den geänderten Zustand der Beschichtungsanlage angepasst werden.
Auf diese Weise ist es möglich, das Messrauschen zu unterdrücken und grosse Reglerbewegungen, die dadurch verursacht werden können, dass das Prozessmodell kein exaktes Abbild der Beschichtungsanlage ist, ausreichend geglättet werden und gleichzeitig schnell auf externe Ereignisse, wie z. B. den Einlauf eines neuen Bandes oder das Auftreten kritischer Zustände, wie z. B. das Unterschreiten eines minimalen Beschichtungswertes, zu reagieren.
Dazu wird in besonders vorteilhafter Weise der Strom mittels eines dynamischen Tiefpasses in Abhängigkeit des Beschichtungsmittelwertes, insbesondere in Abhängigkeit des Verhältnisses von Beschichtungsmittelwert und vom Prozessmodell ermittelte Beschichtungswert geregelt, wobei die Zeitkonstante des dynamischen Tiefpasses zur Regelung in Abhängigkeit des Beschichtungsmittelwertes bei Einlauf eines neuen Metallbandes in die Beschichtungsanlage verkleinert und anschliessend vergrössert wird. Bei einem einfachen Tiefpass wäre die einmal eingestellte Zeitkonstante von Anfang an wirksam. Demgegenüber arbeitet der erfindungsgemäss eingesetzte dynamische Tiefpass derart, dass er bei jedem Bandanfang zunächst einen direkten Durchgriff darstellt. Danach wird eine Zeitkonstante eingestellt, die langsam auf einen bestimmten, eine ausreichende Glättung garantierenden Wert ansteigt.
Dadurch wird erreicht, dass der Monitorregler am Bandanfang so schnell wie überhaupt möglich, also ohne irgendeine Glättung, den vorgegebenen Beschichtungssollwert einstellt. Mit Zunahme von Messwerten geht der dynamische Tiefpass dann in eine Arbeitsweise über, die grosse Regelbewegungen, insbesondere verursacht durch Messrauschen und Abweichungen zwischen Prozessmodell und realen Prozess, glättet.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Strom mittels eines dynamischen Tiefpasses in Abhängigkeit des minimalen Beschichtungswertes, insbesondere in Abhängigkeit des Verhältnisses von minimalem Beschichtungswert und vom Prozessmodell ermittelte Beschichtungswert geregelt, wobei die Zeitkonstante des dynamischen Tiefpasses bei Unterschreiten des minimalen Beschichtungswertes auf einen sehr kleinen Wert verkleinert und oberhalb des minimalen Beschichtungswertes auf einen grossen, eine ausreichende Glättung gewährleistenden Wert eingestellt wird.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, bei Überschreiten des minimalen Beschichtungswertes den Ausgang des dynamischen Tiefpasses zunächst eine bestimmte Wartezeit lang konstant zu halten, und ihn nach Ablauf dieser Wartezeit in Abhängigkeit des minimalen
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Beschichtungswertes, insbesondere in Abhängigkeit des Verhältnisses vom minimalen Beschichtungswert und vom Prozessmodell ermittelten Beschichtungswert zu regeln, wobei die Zeitkonstante des dynamischen Tiefpasses auf einen eine ausreichende Glättung gewährleistenden Wert eingestellt wird.
Weitere Vorteile und erfinderische Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, anhand der Zeichnungen und in Verbindung mit den Unteransprüchen. Im einzelnen zeigen:
FIG eine Beschichtungsanlage,
FIG 2 eine Beschichtungsregelung mit erfindungsgemässer Monitorregelung,
FIG 3 die Struktur eines erfindungsgemässen Monitorreglers.
FIG 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Beschichtungsanlage, in der gewalzte Stahlbänder 2 mit Zink oder Zink-Nickel beschichtet werden können. In der Beschichtungsanlage sind mehrere, z. B. 10, Galvanisierungszellen 1 vorhanden, in denen sich ein Elektrolyt 12 befindet, der die Metalle für die Beschichtung enthält Für die Beschichtung mit Zink (Zn-Mode) wird ein anderer Elektrolyt verwendet als für die Beschichtung mit Zink-Nickel (ZnNi-Mode). Eine nicht gezeigte Elektrolytregelung sorgt dafür, dass die Zusammensetzung und die Parameter des jeweiligen Elektrolyten konstant bleiben, so dass stets eine gute Qualität der Galvanisierung sichergestellt ist.
Das Stahlband 2, das beschichtet werden soll, wird durch Rollen 6,7, 8,9, 10 geführt und läuft mit einer bestimmten Geschwindigkeit in Richtung des mit Bezugszeichen 13 bezeichneten Pfeils durch die einzelnen Galvanisierungszellen 1. In jeder Zelle sind je 4 Anoden 4,5 angebracht, 2 Anoden 5 für die Oberseite und 2 Anoden 4 für die Unterseite des Bandes 2. Die Stromrollen 8,9 oberhalb der Zellen 1 übertragen den negativen Pol auf das Band, das auf diese Weise zur Kathode wird. Die Beschichtung des Bandes erfolgt elektrolytisch, indem in die Anoden 4,5 mit Hilfe von Gleichrichtern ein bestimmter Strom eingeprägt wird. Dieser Strom bewirkt, dass das im Elektrolyten enthaltene Zink bzw. Zink-Nickel sich auf der Bandoberfläche ablagert.
Für die Anoden der Oberseite und der Unterseite des Bandes 2 werden die Ströme getrennt eingestellt. Dadurch lassen sich die Dicken der Beschichtungen für die Oberseite und die Unterseite separat festlegen. Ein Band 2 kann also nicht nur mit gleichen Dicken auf beiden Seiten beschichtet werden, sondern es ist auch möglich, durch unterschiedlich eingestellte Ströme die Oberseite und die Unterseite unabhängig voneinander mit verschiedenen Dicken zu beschichten.
Ebenso besteht die Möglichkeit, nur eine Seite des Bandes zu beschichten. Indiesem Falle wird der ersten Galvanisierungszelle ein sogenannter Flash-Strom für die Seite zugeführt, die nicht beschichtet, werden soll. So entsteht auf dieser Seite eine minimale Beschichtung, die so bemessen wird, dass sie in den übrigen Zeilen gerade wieder durch die Säure des Elektrolyten abgebeizt wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Säure des Elektrolyten aus der nicht beschichteten
Seite des Bandes Eisen herauslöst.
Um die Beschichtungsanlage kontinuierlich betreiben zu können, werden die einzelnen Bänder vor der Anlage aneinandergeschweisst. Die dadurch entstehenden Schweissnähte werden verfolgt, so dass jederzeit bekannt ist, in welchem Teil der Anlage sich noch das alte Band befindet und wo bereits das neue Band anzutreffen ist. Hinter der Anlage werden die Bänder wieder getrennt.
Jedes Band wird entweder auf ein Coil gewickelt oder weiter unterteilt und auf mehrere Coils gewickelt.
Die Beschichtungsanlage soll auf die Oberseite und die Unterseite des Bandes jeweils eine
Beschichtung mit einer genau festgelegten Dicke aufbringen. Diese Sollwerte sind möglichst genau einzuhalten. Insbesondere darf an keiner Stelle des Bandes eine bestimmte Mindestdicke unter- schritten werden, da sonst die geforderten Eigenschaften des Bandes nicht garantiert werden können. Andererseits ist eine zu grosse Dicke nicht erwünscht, weil sie unnötig Material verbraucht und zu höheren Kosten führt.
Für die Einhaltung dieser Vorgaben sorgt eine Beschichtungsregelung. Daher befindet sich in einem bestimmten Abstand hinter den Galvanisierungszellen 1 ein Beschichtungsmessgerät 3, das die Dicken der Beschichtungen der Oberseite und der Unterseite des Bandes 2 erfasst Ausgehend von diesen Messwerten beeinflusst die Beschichtungsregelung die Beschichtung, indem sie für die
Anoden 4,5 der Galvanisierungszellen 1 die erforderlichen Strome berechnet, die dann als Stell- grössen den entsprechenden Gleichrichtern zugeführt werden.
Die Beschichtungsregelung regelt die Beschichtung der Oberseite und der Unterseite des
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Bandes 2 getrennt. Ausserdem muss sie, wenn sich eine Schweissnaht in der Anlage befindet, das alte und das neue Band separat regeln. Daher muss die Beschichtungsregelung insgesamt viermal vorhanden sein.
Die Beschichtungsregelung hat die Aufgabe, die Ströme für die Anoden 4,5 der Galvanisierungszellen 1 fortlaufend so einzustellen, dass stets die gewünschte Beschichtung des Bandes 1 erreicht wird, und zwar unabhängig davon, welche Betriebsbedingungen gerade vorliegen. Die Menge an Zink bzw. Zink-Nickel, die aus dem Elektrolyten ausfällt und das Band 1 beschichtet, ist dem Produkt aus Strom und Zeit proportional. Die pro Zeit beschichtete Bandfläche ist das Produkt aus Bandbreite und Bandgeschwindigkeit. Will man also die Beschichtung, gemessen in g/m2, berechnen, so müssen der Strom, die Bandbreite und die Bandgeschwindigkeit berücksichtigt werden.
Die Beschichtungsregelung hat die umgekehrte Aufgabe, nämlich für einen vorgegebenen Beschichtungssollwert den erforderlichen Strom zu berechnen. Dies geschieht durch folgende Gleichung :
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wobei
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G*mean der Beschichtungssollwert [g/m2] bstnp die Bandbreite [m] Vstnp die Bandgeschwindigkeit [m/min] Cs das Ablagerungsäquivalent [g/Ah]
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ist.
Die wesentlichen Einflussgrössen der Stromberechnung sind also der Beschichtungssollwert, die Bandbreite und die Bandgeschwindigkeit. Der Faktor 60 ergibt sich aus den verwendeten Einheiten durch die Umrechnung min/ h. Das Ablagerungsäquivalent cs beträgt für Zink 1,2193 g / Ah. Da
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Band ablöst, ist die tatsächliche Beschichtung etwas geringer als die theoretisch berechnete.
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Strom und damit die Beschichtung so einzustellen, dass der vorgegebene Beschichtungssollwert erreicht wird. Wie dies prinzipiell geschieht, zeigt FIG 2.
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stellt am Eingang der Beschichtungsanlage über den Strom die Beschichtung ein. Am Ausgang erfasst ein Beschichtungsmessgerät 22 die tatsächliche Beschichtung und stellt die Messwerte Gmin und Gmean zur Verfügung, wobei Gmin die minimale Beschichtung und Gmean die mittlere Beschichtung ist.
Zu diesen Messwerten gehören die folgenden Sollwerte.
G*m,n Mindestbeschichtung
G*mean Beschichtungssollwert
Ausgehend von diesen Messwerten und Sollwerten regelt die Beschichtungsregelung die Be-
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Bei der Erstellung des Regelkonzepts der Beschichtungsregelung hat sich herausgestellt, dass es zweckmässig ist, eine Unterteilung In die folgenden 3 Komponenten vorzunehmen: - Monitorregler 27 - Fuzzy-System 28 - Online-Training 29 des Fuzzy-Systems
Der Monitorregler regelt die Beschichtung. Dazu wertet er die Messwerte Gmin und Gmean sowie
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dass die Bedingungen
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möglichst gut eingehalten werden. Die erste Bedingung besagt, dass die Mindestbeschichtung nicht unterschritten werden darf. Die zweite Bedingung drückt aus, dass der vorgegebene Beschichtungssollwert einzuhalten ist.
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Die zu dessen Berechnung berücksichtigten Grössen sind hierbei: - Stromdichte der Anoden - pH-Wert des Elektrolyten - Temperatur des Elektrolyten
Diese 3 Grössen werden als Eingangsgrössen eines Fuzzy-Systems 28 verwendet, das an sei-
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sierungsebene, die in FIG 2 nicht dargestellt ist, berechnet für jedes Band einen Zellenwirkungsgrad, der mit #Level2 bezeichnet wird. Bei jedem Bandanfang wird die Differenz dieser beiden Zellenwirkungsgrade
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gespeichert und anschliessend bei der Beschichtung des Bandes zum Zellenwirkungsgrad des Fuzzy-Systems addiert :
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Auf diese Weise wird erreicht, dass jedes Band mit dem vom übergeordneten Automatisie-
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System 28 diesen Zellenwirkungsgrad #cells ändern kann.
Das Fuzzy-System 28 wird zu Beginn mit einfachem verbal formulierten Expertenwissen vorbesetzt.
Das Online-Training 29 sorgt beim Betrieb der Anlage für eine automatische Adaption des Fuzzy-Systems 28 an das tatsächliche Anlagenverhalten. Dazu wird dem Online-Training 29 die aktuelle Situation im vorliegenden Beispiel in Form der Grösse iFuzzy des Fuzzy-Systems 28 zugeführt.
Ausserdem wird der aktuelle in der Stromberechnung verwendete Zellenwirkungsgrad berücksich-
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falls zugeführt werden. Um das Beschichtungsverhalten der Anlage beurteilen zu können, werden dem Online-Training noch der Beschichtungssollwert G*mean und die gemessene Beschichtung Gmean zugeführt.
Aus all diesen Grössen wird der tatsächliche Zellenwirkungsgrad der Anlage berechnet. Dieser wird herangezogen, um das Fuzzy-System schrittweise zu adaptieren, so dass es das tatsächliche Anlagenverhalten immer besser repräsentiert Dadurch ist das Fuzzy-System in der Lage, stets einen optimaler Zellenwirkungsgrad zu bestimmen.
Der vorliegende Beschichtungsprozess erstreckt sich von den Galvanisierungszellen bis zum Beschichtungsmessgerät 22. In den Galvanisierungszellen wird das durchlaufende Band 20 beschichtet. Der Monitorregler 27 beeinflusst die Beschichtung durch Stelleingriffe, die In der Stromberechnung umgesetzt werden. Die Auswirkungen dieser Stelleingriffe werden jedoch erst registriert, wenn der betreffende Bandabschnitt bis zum Messgerät transportiert worden ist. Je nach Anordnung des Messgerätes und abhängig von der Bandgeschwindigkeit können sich relativ grosse Transportzeiten ergeben. Der verwendete Monitorregler 27 ist so ausgelegt, dass er auch bei gro- #en Transportzeiten eine gute Regeldynamik besitzt. Seine Struktur zeigt FIG 3.
Das Band 30 läuft in Richtung des Pfeils 33 durch die Beschichtungsanlage. Das Beschichtungsmessgerat 31 erfasst die tatsächliche Beschichtung und stellt die Messwerte Gmin und Gmean bereit.
Der Monitorregler legt die Stelleingriffe kcontrol fest, die in der Stromberechnung verwendet werden. Parallel zur Beschichtungsanlage arbeitet ein Anlagenmodell 38. Dieses wird an seinem Eingang mit dem Quotienten G mean kcontrol versorgt. Dieser Quotient ist auch in der Stromberechnung enthalten. Er ist ein Mass für die momentan aufgebrachte Beschichtung.
Das Anlagenmodell bildet das Verhalten der Beschichtungsanlage nach. Es berechnet fortlaufend die in den Galvanisierungszellen aufgebrachte Beschichtung des Bandes und verfolgt diese
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bis zum Beschichtungsmessgerät. Am Ausgang des Anlagenmodells wird dann die Beschichtung GM ausgegeben.
Durch das Anlagenmodell 38 werden die beiden Beschichtungen Gmean und GM synchronisiert, so dass sie in Beziehung zueinander gesetzt werden können Wenn der in der Stromberechnung verwendete Zellenwirkungsgrad korrekt ist, dann gilt Gmean = GM. Ansonsten muss der Zellenwirkungsgrad mit
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korrigiert werden. Dieser Wert kmean könnte im Prinzip direkt als Stellgrösse kcontrol ausgegeben werden. Es ist jedoch besonders vorteilhaft, eine Glättung vorzunehmen, was durch den dynamischen Tiefpass 39 geschieht. Dessen Ausgangsgrösse kLP1 ist die Stellgrösse, die zur Regelung der mittleren Beschichtung Gmean notwendig ist, um Gmean = G*mean zu erreichen.
Vom Beschichtungsmessgerät kommt noch ein weiterer Messwert, nämlich die minimale Beschichtung Gmm. Mit diesem Messwert wird genauso verfahren wie mit der mittleren Beschichtung Gmean. Es wird also der Wert kmin = G@/@ min GM berechnet und in besonders vorteilhafter Weise mit dem dynamischen Tiefpass 40 geglättet Des-
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Messwert Gmin nicht mit dem Sollwert G*mean der in GM enthalten ist, sondern mit G*m,n verglichen wird.
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Dieser Wert ist die Stellgrösse, die zur Regelung der minimalen Beschichtung Gmin notwendig ist, um Gmin = G*m,n zu erreichen.
Das Minimum dieser Stellgrösse und der oben genannten Stellgrösse kLP1 ist die Stellgrösse kcontrol@ die der Monitorregler ausgibt'
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Der Monitorregler regelt also sowohl die mittlere Beschichtung Gmean als auch die minimale Beschichtung Gmm. Er enthalt somit zwei Regelungen. Von den beiden Stellgrössen wird die kleinere ausgegeben, da diese zu einer höheren Beschichtung führt. Dadurch wird erreicht, dass der Monitorregler im Normalfall die mittlere Beschichtung regelt, um Gmean = G*mean zu erreichen. Wenn dabei jedoch die minimale Beschichtung unterhalb der Mindestbeschichtung liegen würde, dann regelt der Monitorregler die minimale Beschichtung, um Gm,n = G*min zu erreichen. Dabei wird allerdings Gmean > G*mean.
Das Anlagenmodell 38 bildet das Verhalten der Beschichtungsanlage nach. Es besteht aus den folgenden drei Teilmodellen: - Beschichtungsmodell 35 - Transportmodell 36 - Mittelwertbildung 37
Das Beschichtungsmodell berechnet die in den Galvanisierungszellen aufgebrachte Beschichtung des Bandes.
Das Transportmodell verfolgt die Beschichtung des Bandes von den Galvanisierungszellen bis zum Beschichtungsmessgerät.
Wie bereits ausgeführt, enthält der Monitorregler zwei Regelungen, eine für die mittlere Beschichtung Gmean und eine zweite für die minimale Beschichtung Gmin. Die Dynamik der ersten Regelung wird durch den dynamischen Tiefpass 39 und die Dynamik der zweiten Regelung durch den dynamischen Tiefpass 40 eingestellt. Diese beiden dynamischen Tiefpässe erfüllen folgende Funktionen :
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- Fehler und Rauschen der Messwerte werden geglättet.
- Im allgemeinen stimmt das Verhalten des Anlagenmodells nicht exakt mit dem Verhalten der
Beschichtungsanlage überein. Insbesondere können sich leicht Ungenauigkeiten in der
Transportzeit ergeben. Wenn sich dann die Beschichtung ändert, ändern sich die Grössen
Gmean und Gmin einerseits und die Grösse GM andererseits nicht synchron. Dadurch treten Im- pulse in den Grössen kmean und kmin auf. Diese Impulse werden durch die Tiefpässe geglättet und damit verkleinert - Änderungen der Stellgrösse kcontrol erfolgen geglättet.
Der dynamische Tiefpass 39 wird durch die Glättungszahl nLP1, parametriert. Diese Glättungszahl entspricht einer Zeitkonstanten. Sie gibt an, über wieviel Messwerte die Glättung sich erstreckt.
Wenn z.B. das Beschichtungsmessgerät jeweils nach 1 min neue Messwerte liefert und nLP1 = 3 ist, so arbeitet der Tiefpass mit einer Zeitkonstanten von 3 min.
Bei einem einfachen Tiefpass wäre die parametrierte Glättungszahl nLP1 von Anfang an jederzeit wirksam. Demgegenüber arbeitet der erfindungsgemäss eingesetzte dynamische Tiefpass 39 so, dass er bei jedem Bandanfang zunächst einen direkten Durchgriff zulässt. Danach wird eine Glättungszahl verwendet, die langsam von 1 auf nLP1 ansteigt. Dieser Anstieg wird durch einen weiteren Tiefpass mit der Glättungszahl nLP1 realisiert.
Das bedeutet, dass bei jedem Bandanfang, sobald die ersten Messwerte eingetroffen sind, wegen des direkten Durchgriffs kLP1 = kmean ist. Dadurch wird erreicht, dass der Monitorregler am Bandanfang so schnell wie überhaupt möglich, also ohne irgendeine Glättung, den vorgegebenen Beschichtungssollwert einstellt. Danach erhöht sich langsam die Glättungswirkung des Tiefpasses.
Der dynamische Tiefpass 40 wird durch die folgenden Werte parametriert: nLP2 down Glättungszahl abwärts nLP2 up Glättungszahl aufwärts nLP2 walt Wartezahl nach einer Abwärtsbewegung, bis wieder eine Aufwärts- bewegung möglich ist.
Die Glättungszahl abwärts nLP2 down wird verwendet, wenn die Ausgangsgrösse kLP2 des Tiefpasses kleiner wird. Dies ist z. B. dann gegeben, wenn die minimale Beschichtung Gmin plötzlich die Mindestbeschichtung G*m,n unterschreitet. Damit in diesem Falle kLP2 und damit kcontrol schnell verkleinert wird, wodurch die Beschichtung sich erhöht, sollte die Glättungszahl abwärts nLP2 down relativ klein gewählt werden.
Die Glättungszahl aufwärts nLP2 up wird verwendet, wenn die Ausgangsgrösse kLP2 des Tiefpasses grösser wird. Diese Glättungszahl kann so parametriert werden, dass eine ausreichende Glättung erreicht wird.
Damit bei einer Erhöhung des Messwertes Gmin nicht sofort wieder die Beschichtung verringert
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Messwerte eingetroffen sind.
Eine wesentliche Eigenschaft des Monitorreglers ist, dass er ohne bleibende Regelabweichung arbeitet, was sich durch folgende Überlegung nachvollziehen lässt. Es wird zunächst davon ausgegangen, dass kcontrol = k1 ist. Dann gibt das Anlagenmodell den Wert
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aus. Wenn nun in der Anlage die Beschichtung
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berechnet, der nach dem Einschwingen des dynamischen Tiefpasses als Stellgrösse kcontrol = k1. k2
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ausgegeben wird Kconrol wird also gegenüber dem ursprünglichen Wert mit dem Faktor k2 multipliziert. Dadurch verringern sich sowohl die Beschichtung in den Galvanisierungszellen der Anlage als auch die Eingangsgrösse des Anlagenmodells um den Faktor k2.
Nach dem Transport des Bandes durch die Anlage erfasst das Beschichtungsmessgerät diese Verringerung und stellt den Messwert
Gmean = G * mean zur Verfügung. Gleichzeitig gibt auch das Anlagenmodell den verringerten Wert
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berechnet und als Stellgrösse kcontrol = k1.k2 ausgegeben. Der Monitorregler regelt also Abweichungen vom Sollwert ohne bleibende Regelabweichung aus. Er besitzt somit ein integrierendes Verhalten. Dabei verwendet er gewissermassen das Anlagenmodell als Speicher für die bisherigen Stelleingriffe, um davon ausgehend neue Stelleingriffe zu berechnen.
Des weiteren ist der erfindungsgemässe vorgestellte Monitorregler durch folgende Eigenschaften und Vorteile gegenüber konventionellen Reglern gekennzeichnet : - Am Bandanfang werden Abweichungen vom Sollwert so schnell wie überhaupt möglich, also ohne irgendeine Glättung, ausgeregelt. Danach setzt langsam die Glättungswirkung der dynamischen Tiefpässe ein.
- Würde als Monitorregler ein einfacher I-Regler verwendet werden, so könnte dieser wegen der Transportzeit in der Beschichtungsanlage nur sehr langsam eingestellt werden. Je grö- #er die Transportzeit ist, desto langsamer müsste ein I-Regler eingestellt sein. Diesen Nach- teil vermeidet der hier vorgestellte Monitorregler Dessen Dynamik kann unabhängig von der
Transportzeit beliebig festgelegt werden, also z. B. nach technologischen Aspekten.
- Durch das im Monitorregler enthaltene Anlagenmodell ergibt sich, dass die berechneten Wer-
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Weise die Messwerte Gmean und Gmin und die Grösse GM beeinflusst und sich diese Einflüsse kompensieren. Damit ist die Stabilität der Monitorregelung sichergestellt. Dies gilt unabhän- gig davon, wie die Dynamik des Monitorreglers durch die dynamischen Tiefpässe 1 und 2 eingestellt ist.
- Änderungen des Sollwertes G*mean werden unmittelbar ohne Zeitverzögerung umgesetzt, da sie direkt in die Stromberechnung eingehen. Parallel dazu liegen sie auch am Eingang des
Anlagenmodells an. Dadurch beeinflussen sie gleichermassen die Werte Gmean, Gmin und GM, so dass auch hier wieder die Werte kmean und kmin nicht beeinflusst werden. Das bedeutet, dass bei Sollwertänderungen keinerlei Emschwingvorgänge auftreten. Dies gilt auch, wenn die
Mindestbeschichtung G*m,n geändert wird.
Für FIG 1 bis FIG 3 gelten folgende Zuordnungen für die Bezugszeichen:
1 galvanische Zellen
2 Stahlband
3 Beschichtungsmessung
4 Anoden für die Beschichtung der Bandunterseite
5 Anoden für die Beschichtung der Bandoberseite
6, 7 Andrückrollen
8, 9 Stromrollen
10 Tauchrollen
12 Elektrolyt
13 Bewegungsrichtung des Bandes
20 Band
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21 Bewegungsrichtung des Bandes 22 Beschichtungsmessgerät 23 Anoden und Stromversorgung 24 Sollwert des Anodenstroms 25 Stromberechnung 26 Speicher 27 Monitorregler 28 Fuzzy-System 29 Online-Training 30 Stahlband 31 Beschichtungsmessgerät 32 Anoden und Anodenstromversorgung 34 Stromberechnung 35 Beschichtungsmodell 36 Transportmodell 37 Mittelwertbildung 38 Anlagenmodell 39, 40 dynamischer Tiefpass
PATENTANSPRÜCHE : 1.
Verfahren zum Beschichten eines Metallbandes (2,20, 30) mit einem Beschichtungs- metall, insbesondere zum Beschichten eines Stahlbandes mit Zink oder einer Zink-Nickel-
Verbindung, mittels zumindest einer stromdurchflossenen galvanischen Zelle (1), die einen
Elektrolyten (12) enthält, durch den das Metallband hindurchgeführt wird, wobei der Strom eine Ablagerung einer Schicht von Beschichtungsmetall auf dem Metallband bewirkt, und wobei der Strom mittels eines sogenannten, ein Prozessmodell und einen Reglerteil aufwei- senden, Monitorreglers (27) derart geregelt wird, dass sich eine Schicht einer gewünschten
Solldicke auf dem Metallband ablagert, dadurch gekennzeichnet, dass der Reglerteil bei Änderungen des Zustands der Beschichtungsanlage, insbesondere bei Einlauf eines neuen Metallbandes (2,20, 30)
oder bei Unterschreiten einer minimalen
Sollschichtdicke, an den geänderten Zustand der Beschichtungsanlage angepasst wird.