DD144011A1

DD144011A1 - Einrichtung fuer eine minimalzugregelung

Info

Publication number: DD144011A1
Application number: DD21327379A
Authority: DD
Inventors: Hans-Dietrich Waehnelt
Original assignee: Waehnelt Hans Dietrich
Priority date: 1979-05-30
Filing date: 1979-05-30
Publication date: 1980-09-24

Abstract

) Einrichtung für eine Minimalzugregelung in einem mehrgerüstigen kontinuierlichen Walzwerk zur Einhaltung eines kontinuierlichen Längszuges des Walzgutes zwischen den Gerüsten durch Verstellung der Drehzahlen der Hauptantriebe. Zur Realisierung einer Minimalzugregelung, die ein Walzen mit hoher Walzgeschwindigkeit bei gleichzeitig geringem Abstand der Walzgerüste gestattet, ist für die .Zugistwertermittlung eine Entkopplung der einzelnen Gerüste gegenüber allen vorgeordneten Antrieben vorzunehmen, wodurch ein Ausregein auf den gewünschten Mini.maizug über die gesamte Knüppeilänge ohne Verfälschung-der Zugmeßwerte möglich wird. Zu diesem Zweck wird für jeden Walzgutknüppei das Verhältnis des der Verformung des Walzgutes dienenden Ankerstroms lw mit der aus der Verformung im Walzspait resultierenden Walzkraft Fw mit Hilfe eines Vergleichsgiiedes 4 gebildet, dem außerdem der invertierte Zugmeßwert aus der vorgelagerten Zugmeßstrecke zugeführt wird. Der am Ausgang der Zugistwsrtermittlungsanordnung anstehende dem Zugmoment proportionale Zugistwert Zj („) wird mit einem Minimaizugsollwert Zg verglichen und die Abweichung ΔΖ als Regelgröße auf eine Drehzahlverstelieinrichtung 6 geschaltet. — Figur —

Description

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Titel der Erfindung

Einrichtung für eine Minimalzugregelung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für eine Minimal zugregelung in einem mehrgerüstigen kontinuierlichen Walzwerk unter Erfassung der Walzkraft und des Motorankerstromes· Wobei die Einhaltung eines kontinuierlichen Längszuges des Walzgutes zwischen den Gerüsten durch Verstellung der Drehzahlen der Hauptantriebe unter Zugrundelegung eines Verhältnisses aus das Antriebsmoment und das Verformungsmoment repräsentierende Größen erfolgt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum kontinuierlichen Walzen mit einem m-gerüstigen Walzwerk (DE-OS 25 41 071) bekannt. Darin werden die Drehzahlrelationen von in Walzrichtung aufeinanderfolgenden Walzmotoren unter Erfassung der Walzkraft zwecks Einhaltung eines kontinuierlichen Längszuges des Walzgutes dadurch korrigiert» daß bei m-1 Walzen nach deren Anstichphase ständig die Differenz der Walz-

- L-

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gutZugspannungen vor und hinter ^eder Walze ermittelt und als Istwert für eine Zugspannungsdifferenzregelung verwendet wird. Die Ermittlung der Zuga-pannungsdifferenz erfolgt mittels eines Summiergliedes, dem additiv eine dem Antriebamoment der Walze entsprechende Größe und subtraktiv eine dem Beschleunigungs- moment sowie eine dem Verformungsmoment der Walze entsprechende Größe zugeführt ist. Der Ausgang des Summiergliedes ist .über einen Proportionalverstärker einstellbaren Verstärkungsgrades mit dem Istwerteingang eines Zugspannungsdifferenzreglers verbunden, dessen Ausgangsgröße auf den Sollwert eines der benachbarten Walze zugeordneten Drehzahlreglers oder auf den Sollwerteingang eines dem eigenen Antrieb zugeordneten Drehzahlreglers schaltbar ist» Zur selbsttätigen Ermittlung des nicht bekannten Walzkrafthebelarms, welcher neben der Walzkraft zur Verformungsmoment enbildung benötigt wird, ist ein Integrator (Speicher) vorgesehen, an dessen Eingang während der Anstichphase subtraktiv die während des Anstichs einzuhaltende Zugspannungsdifferenz und additiv die Ausgangsgröße des Proportionalverstärkers anschaltbar ist, wobei das Ausgangssignal des Integrators, welcher nach seiner eingangsseitigen Abschaltung seinen Integrationswert speichert, den einen Eingang eines ausgangsseitig mit dem Eingang des Summiergliedes verbundenen Multiplizierers beaufschlagt, dessen anderer Fingang mit einer walzkraftproportionalen Größe beaufschlagt ist* Die Zugrundelegung der Differenz der Walzgutzugspannungen vor und hinter jeder Walze als Regelgröße für ein kontinuierliches Walzen setzt aber voraus, daß bis zum Anstich im dem betrachteten . Walzgerüst folgenden Gerüst in der vorhergehenden Zugregelstrecke eine Ausregelung auf den gewünschten

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Minimalzug erfolgt ist, da anson'aten beim Setzen des Speichers falsche Zugspannungsverhältnisse auftreten. Das heißt, daß bei den Forderungen nach hohen Walzgeschwindigkeit en und bei geringem Abstand der Walzgerüste die zur Verfügung stehende Zeit nicht ausreicht, um den Minimalzug herzustellen. Ferner erfordert eine solche Zugspannungsdifferenzbildung eine Ermittlung des Verformungsmoments, des Antriebsmoments und des Beschleunigungsmoments, bevor ein Momentenabgleich erfolgen kann.

Dadurch, daß in der bekannten Einrichtung die Stellgröße der einer Walze zugeordneten Zugspannungs-. differenzregelung zur Drehzahlkorrektur auf den Antrieb der ihr in Walzrichtung benachbarten Walze für die Dauer von deren Anstichphase und nach dem Anstich der nächsten Walze zur Drehzahlkorrektur auf ihren eigenen Antrieb zur Wirkung gebracht wird, erfolgt bei Veränderungen des Zuges, z.B, durch kalte Stellen im Material aufgrund von Temperaturschwankungen über die Walzgutlänge, zwar ein Nachstellen der jeweiligen Antriebe in der Form, daß die Differenz aus dem Rückwärts- und dem Vorwärtszug zu Null wird, der Zug selbst wird damit aber nicht abgebaut.

Weiter bedingt der Regelungsaufbau der bekannten Einrichtung ein Umschalten der Stellgröße vom Drehsahlregler des folgenden Antriebs auf den Drehzahlregler des eigenen Antriebs, was ein zwischenzeitliches Nullsetzen des Ausgangssignals des Zugspannungsdifferenzreglers und ein Invertieren des AusgangssignaIs verlangt.

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.Ziel der Erfindung

Die Erfindung stellt sich das Ziel, bei gleichzeitig verringertem Aufwand eine Einrichtung für eine Minimalzugregelung zu schaffen, die für ein Walzen mit höheren Walzgeschwindigkeiten bei Beibehaltung eines geringen Abstandes der Walzgerüste geeignet ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

-Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung für eine Minimalzugregelung zu schaffen, die ein Setzen des Speichers der nachfolgenden Zugmeßstrecke im zuglosen Zustand gestattet, wenn in der vorgelagerten Zugmeßstrecke der Zugabbau noch nicht abgeschlossen ist, ohne daß Veränderungen des Zuges der vorgelagerten Meßstrecke den Zugmeßwert der nachfolgenden MeBstrecke verfälschen, wobei die Ermittlung der Regelgröße für die Minimalzugregelung ohne eine vorherige Momentenbildung erfolgen soll,

- Merkmale der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem Ausgang des als Speicher dienenden Integrators und dem ersten Eingang des Multiplizierers eine Summiersteile angeordnet ist, der eine der Änderung des magnetischen Flusses entsprechende Größe des der Einrichtung zugeordneten Antriebs zugeführt wird, und daß dem zweiten Ein-

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gang des Multiplizierers eine urn den Beschleunigungsstrom- und den Leerlaufstromanteil kompensierte matorankerstromproportionale Größe aufgeschaltet wird, und daß die zur Verhältnisbildung erforderliche zweite das Verformungsmoment repräsentierende Größe durch Aufschaltung der Walzkraft auf das Vergleichsglied bereitgestellt wird, welchem außerdem ein invertierter Zugmeßwert der vorgelagerten Zugmeßatrecke zugeführt wird, und daß der am Ausgang des Proportionalverstärkers anliegende dem Zugmoment proportionale Zugistwert zusammen mit einem Minimalzugeollwert auf einen Summierpunkt geschaltet ist, und die gebildete Regelabweichung über einen Schalter als Regelgröße auf eine Drehzahlverstelleinrichtung geführt ist.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung besteht die Drehzahlverstelleinrichtung aus einem Dreipunktregler, einem diesen nachgeschalteten logischen Steuerbaustein, zwei für die Drehzahlverstellung "höher" und "tiefer" erforderliche Schaltglieder, welche vom Ausgang des logischen Steuerbausteins angesteuert werden und einem Integrator, welcher einen Entladekreis mit einem vom Ausgang des logischen Steuerbaueteins ansteuerbaren Schalter enthält, wobei der Ausgang des . Integrators, der eingangeseitig durch die jeweiligen Verstellsignale vom Ausgang der Schaltglieder beaufschlagt wird, auf einen dem Dreipunktregler vorgeschalteten Summierpunkt geführt ist, auf dem außerdem die Regelgröße aufgeschaltet ist»

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausführungsbeispiel an Hand einer Zeichnung näher erläutert werden.

In der Zeichnung ist die Einrichtung zur Minimalzugregelung in Form eines Blockschaltbildes dargestellt, Ihr liegt der Gedanke zugrunde, für jeden Walzknüppel das Verhältnis des der Verformung des Walzmaterials dienenden Ankerstromanteils I™. mit der aus der Verformung im Walzspalt resultierenden Walzkraft F^ zu bilden. Einem Vergleichsglied 4 wird dazu eine der Walzkraft F„, proportionale Spannung zugeführt. Wobei die Walzkraft F^ über Druckmeßdosen erfaßt und, da es sich bei den Walzgerüsten meist um vorgespannte Gerüste handelt, um den Grunddruck kompensiert ist. Am Vergleichsglied 4 liegt damit einmal ein Druckmeßvjert an, der der Verformungskraft des Walzgutes entspricht. Des weiteren wird das Vergleichsglied 4 von einem Wert beaufschlagt, der vom um den Beschleunigungsstrom- und Leerlaufstromanteil Xg, Iq kompensierten Motorankerstrora I. des betrachteten Walzenantriebsmotora η durch Multiplikation mit dem Proportionalitätsfaktor K im Multiplizierer 2 gebildet wird. Das Multiplizieren mit dem K-Faktor ist erforderlich, damit die kompensierte Stromgröße I,„ in ein richtiges Verhältnis zur Walzkraft F,^ gesetzt werden kann« Der K-Faktor wird aus dem Feldschwächwert C .γ des Antriebsmotors, dem Übersetzungsverhältnis ü von Motor<3rehzahl zur Walzendrehzahl und vom Walzkrafthebelarm a

nach der Beziehung " _

_xr 1,03 . C '. 0 . ü

gebildet, wobei der Wert 1,03 den Umrechnungsfaktor

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-von mech./elektr. beinhaltet.

Die Ermittlung dea K-Paktors erfolgt durch selbsttätigen Abgleich über einen Integrator 1 durch Zuschalten des Ausgangswertes des eingangsseitig vom Vergleichsglied 4 beaufschlagten ProportionalVerstärkers 5 über den Schalter S1 auf den Integrator 1. Die Zuschaltung erfolgt sobald der Anstich im betrachteten Walzgerüst erfolgt ist und die Übergangsvorgänge abgeklungen sind. Der Abgleich erfolgt dergestalt, daß nach Anstich, d.h. wenn sich die Materialspitze zwischen dem betrachteten Gerüst η und dem folgenden Gerüst η -Jr 1 befindet, durch Schließen des Schalters S1 über den Integrator 1 jede Abweichung am Ausgang des Proportionalverstärkers 5 vom Spannungswert Null solange eine Veränderung der Ausgangsgröße des Integrators 1, und damit eine Verstellung des K-Faktors zur Folge hat, bis im abgeglichenen Zustand der Spannungswert Null Volt eingetreten ist.

Der Schalter S1 öffnet vor Anstich des Walzgutes in dem betrachteten Gerüst η nachfolgenden Gerüst η + 1 wieder. Auf Grund seiner Speicherfähigkeit behält der Integrator 1 aeinen Ausgangswert bei (der Speicher wird gesetzt). Das Setzen des Speichers zum entsprechenden Zeitpunkt erfolgt durch aen Vergleich des der Walzkraft entsprechenden Druckmeßwertes M,_rf=F,., . a

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mit dem dem Y/alsmoment entsprechenden Motorankerotrom Ly, Da mittels des K-Faktors nicht der Druck beeinflußt wird, sondern das Verhältnis des Stromes, vgird erreicht, daß,.da ja der Druck durch die Feldschwächung nicht beeinflußt wird, automatisch bei diesem Abgleich der PeIdSchwächeinfluß berücksichtigt ist« Zum anderen wird durch den Abgleich im Stromkreis die Momentenbildung überflüssig. Geht man davon aus, daß auf Grund der hohen Walzgeschwindigkeit und des geringen Gerüstabstandes zum

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Zeitpunkt des Setzens des Speichers die vorhergehende Zugregelstrecke noch keine stationären Verhältnisse erreicht hat, da noch ein Abbau des Zuges erfolgt, so beinhaltet der am Eingang des Multiplizierers 2 anliegende Stromwert I₁^, der den Ho tor ankers tr om I. kompensiert um den Beschleunigungsstrom- und Leerlaufstromanteil Ig, Iq darstellt, nicht nur den Anteil den der Antrieb zur Verformung des Walzmaterials aufbringen muß, sondern auch einen Stromanteil, den der Antrieb für den noch nicht abgebauten Zug aus der vorhergehenden Zugregelstrecke aufbringen muß. Angenommen, daß der vorhergehende Antrieb n-1 vom betrachteten Antrieb η gezogen wird, so muß der Zugmeßwert Zj/„ *\ des vorhergehenden Antriebs n-1 bezogen auf den betrachteten Antrieb η dort in Abzug gebracht den Stromanteil kompensieren, den der Antrieb η zum Aufbringen des Zuges benötigt· Dazu wird der Zugmeßwert Zj/_n--1 \ des vorhergehenden Antriebs n-1 über einen Proportionalverstärker 13 mit einstellbarem Korrekturwert K⁺ invertiert und auf das Vergleichsglied 4 aufgeschaltet. Der Korrekturwert K⁺ wird auf Grund der für jedes Gerüst unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse und Walzenradien entsprechend eingestellt· Am Ausgang des Proportionalverstärkers 5 liegt somit ein Zugmeßwert Zj/ \ an, der dem Zugverhältnis zwischen dem betrachteten Antrieb η und dem nachfolgenden Antrieb n-ä-1 proportional ist. Ba die vorliegende Lösung eine Drehzahlverstellung über die gesamte Knüppellänge ermöglicht, muß der K-Faktor um die jeweilige Feldschwächänderung λ^^ des Motors des betrachteten Antriebs η korrigiert werden. Die Berücksichtigung der 'FeldSchwächänderung erfolgt durch Aufschaltung einer der Änderung des magnetischen Flusses δ\ μ entsprechenden Größe auf einen zwischen dem Ausgang des Integrators 1 und dem

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-Eingang des Multiplizierers 2 angeordneten Summierpunkt 3·

Der gewonnene Zugmeßwert Z_T/„\ wird einmal der Ein-

±\&) zuger LÜirt richtung des nachfolgenden Antriebs n+1/~sowie durch Aufschaltung als Zugistwert auf einen Summierpunkt mit einem vorgegebenen Sollwert Zg, der dem gewünschten Minimalzug entspricht, verglichen· Über den Schalter S2 wird die Regelung zugeschaltet, sobald die Materialspitze das nachfolgende Gerüst passiert hat und damit die Drehzahlverstellung freigeben. Damit wird die Regelabweichung, die der Zugdifferenz δ Ζ entspricht, mit der Größe δ Za, welche bei Einschaltung der Regelung auf Grund des über den Schalter S3 entladenen Integrators 11 den Wert Null hat, am Summierpunkt 12 verglichen. Erreicht die Zugdifferenz δ Z einen Wert, der die Ansprechschwelle des Dreipunktreglers 7 überschreitet, so wird über den logischen Steuerbartein 8 der Schalter S3 geöffnet und Se nach Polarität der Abweichung eines der Schaltglieder 9 oder 10 angeregt und ein Verstel!impuls ausgegeben, der unabhängig von der Höhe der Drehzahlverstellung eine einmalige Verstellung über eine digitale Sollwertvorgabe einleiten kann. Mit der Einschaltung der Drehzahlverstellung wird gleichzeitig ein positiver oder negativer Spannungswert ^e nach Richtung der Verstellung auf den Integrator 11 geschaltet. Dadurch tritt eine Verkleinerung der Regelabweichung λ Z ein· Wird die Ansprechschwelle des Dreipunktreglers 7 wieder unterschritten, so wird über den logischen Steuerbaustein 8 die Drehsahlverstellung abgeschaltet und durch gleichzeitiges öffnen des Schalters S3 die Entladung des Integrators 11 eingeleitet. Die Zeitkonstanten des Integrators 11 bilden das Zeitverhalten der Zugregelstrecke bei Drehzahlverstellung nach» Die Aufladezeit ist so

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bemessen, daß die Verstellung der Drehzahl nur in dem Maße erfolgt, wie die Zug- oder Druckkomponente es erfordern. Die Entladezeitkonstante des Integrators entspricht dem Zeitverhalten des Zugabbaus der Regelstrecke nach der erfolgten Drehzahlverstellung. Die Drehzahlverstellung erfolgt, wenn ein Ausregeln der Störung in Y/alzrichtung vorgenommen werden soll, durch Einzelverstellung des nachfolgenden Antriebs. Ist ein Ausregeln der Drehzahlabweichung entgegen der Walzrichtung vorgesehen, so sind sequentiell der der Zugmeßstrecke zugeordnete und die vorgelagerten Antriebe in ihrer Drehzahl zu verstellen. Anstelle der beschriebenen digitalen Drehzahlsollwertvorgabe ist auch eine analoge Drehzahlsollwertvorgabe möglich, sofern durch eine von der Abweichung abhängige zeitliche Beaufschlagung eines Speichers mit einem der Drehzahl des Antriebes entsprechenden Spannungswert die Gewinnung eines geschwindigkeitsproportionalen analogen Verstellsignals erfolgt, das als Zusatzsollwert zum eigentlichen Drehzahlsollwert aufgeschaltet wird.

Durch die mit der erfindungsgemäßen Lösung vorgenommenen Entkopplung der einzelnen Gerüstantriebe gegenüber allen vorgeordneten Antrieben ist ein Ausregeln auf den gewünschten Minimalzug über die gesamte Walzgutlänge möglich*

Claims

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Erfindungsanspruch:

Einrichtung für eine Minimalzugregelung in einem mehrgerüstigen kontinuierlichen Walzwerk unter Erfassung der Walzkraft und des Motorankerstromes zur Einhaltung eines kontinuierlichen Längszuges des Walzgutes zwischen den Gerüsten durch Verstellung der Drehzahlen der Hauptantriebe unter Zugrundelegung eines Verhältnisses, welches aus den einem Vergleichsglied zugeführte das Antriebsmoment und das Verformungsmoment repräsentierende Größen gebildet wird, wobei der Ausgang des Vergleichsgliedes über einen Proportionalverstärker einstellbaren Verstärkungsgrades sowohl mit dem Istwerteingang der nachfolgenden Regelung als auch über einen Schalter mit einem Integrator verbunden ist, dessen Aus gangs si-gnal den ersten Eingang eines ^.ausgangsseitig mit einem Eingang des Vergleichsgliedes verbundenen Multiplizierers beaufschlagt, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem Ausgang des Integrators (1) und dem ersten Eingang des Multiplizierers (2) eine Summierstelle (3) angeordnet ist, der eine der Änderung des magnetischen Flusses entsprechende Größe (δΤμ) des der Einrichtung zugeordneten Antriebs (n) zugeführt wird, und daß dem zweiten Eingang des Multiplizierers (2) eine um den Beschleunigungsatrom- und Leerlaufstromanteil (I_ß; 1^) kompen-

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sierte motorankerstromproportionale Größe (I„.) aufgeachaltet wird, und daß die zur Verhältnisbildung erforderliche zweite das Verformungsmoment repräsentierende Größe durch Aufschaltung der Walzkraft (P,,,) auf das Vergleichsglied (4) bereitgestellt wird, welchem außerdem ein invertierter Zugmeßwert der forgelagerten Zugmeßstrecke. (Zj_n*) zugeführt wird, und daß der am Ausgang des Proportionalverstärkers (5) anliegende dem Zugmoment proportionale gugiatwert (Zj_n) zusammen mit einem Minimalzugsollwert (Zg) auf einen Summierpunkt (14) geschaltet ist und die gebildete Regelabweichung (λ Z) über einen Schalter (S2) als Regelgröße auf eine Dr ehsahlverstelleinrichtung (6) geschaltet ist.

Einrichtung, für eine Minimalzugregelung gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Drehzahlverstelleinrichtung (6) aus einem Dreipunktregler (7), einem diesen nachgeschalteten logischen Steuerbaustein (8), zwei für die Drehzahlverstellung "höher" und "tiefer" erforderliche Schaltglieder (9; 10), welche vom Ausgang des logischen Steuerbauateins (8) angesteuert werden,

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und einem/Entladekreis mit einem vom Ausgang des logischen Steuerbausteins (8) ansteuerbaren Schalter (S3) aufweisenden Integrator· (11), der durch die jeweiligen Verstellsignale vom Ausgang der Sehaltglieder (9; 10) beaufschlagt wird, Madaeh dessen Ausgang auf einen dem Dreipunkig^g^er (7) vorgeschalteten Summierpunkt (12)/^ auf dem die Regelgröße (δ Z) aufgeschaltet ist, besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnung