DE10146984A1

DE10146984A1 - Verfahren zur Steuerung der Geschwindigkeit einer Warenbahn

Info

Publication number: DE10146984A1
Application number: DE10146984A
Authority: DE
Inventors: Ralf Neumann; Alexander Winkler; Peter Protzel; Juergen Gottlebe; Alexander Galle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-19
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2003-04-24
Anticipated expiration: 2021-09-20
Also published as: DE10146984B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Bahngeschwindigkeit in einer Einrichtung für den Transport und die Behandlung einer Warenbahn, wie insbesondere einer Rollen-Rotations-Druckmaschine, mit mehreren aufeinanderfolgenden Bahnabschnitten, die durch jeweils zwei Klemmstellen begrenzt sind, wobei jeder Klemmstelle ein drehzahlregelbarer elektrischer Antrieb zugeordnet ist und dessen Drehzahl in Abhängigkeit von der Bahnspannung bzw. Bahndehnung geregelt wird.
Bei einer Vielzahl technischer Prozesse werden Warenbahnen mittels einer Anzahl motorisch angetriebener Rollen gefördert. Zwischen den Rollen oder Rollengruppen werden bestimmte Zugspannungen in der Warenbahn erzeugt, die trotz des Einflusses von Störgrößen in bestimmten Bereichen bleiben müssen. Die Drehzahldifferenz zwischen zu- und abfördernder Rolle bzw. Rollengruppe bewirkt die Zugspannung im jeweiligen Abschnitt.
Anordnungen dieser Art werden beispielsweise an Rollenrotationsdruckmaschinen, Folienmaschinen und dgl. eingesetzt. Derartige Maschinen weisen Mehrmotorenantriebssysteme auf, bei denen jeder Einzelantrieb einer vom Prozeß vorgegebenen Geschwindigkeit folgen muß.
Beim Mehrmotorenantrieben mit drehzahlgeregelten Einzelantrieben werden diese mittels einer Sollwertkaskade gekoppelt. Dabei wird jedem Antriebsregler ein vom Drehzahlleitsollwert abgeleiteter Sollwert für die Einzeldrehzahl zugeführt.
Den verschiedenen Lösungen ist gemeinsam, daß Störgrößen und Bedieneingriffe in einem Bahnabschnitt stark auf die Regelung in wenigstens einem benachbarten Bahnabschnitt einwirken.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Regelung anzugeben, mit der der Einfluß von Störgrößen und Bedieneingriffen auf die Regelung benachbarter Bahnabschnitte minimiert wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den in den Ansprüchen genannten und in den Ausführungsbeispielen näher erläuterten Mitteln gelöst.
Insbesondere wird das in Abhängigkeit von der Änderung der Bahnspannung bzw. -dehnung ermittelte Ausgangssignal des Reglers eines Antriebes an wenigstens eine der benachbarten Schaltungen zur Ermittlung der Antriebsdrehzahlen in Abhängigkeit von der Leitdrehzahl der anderen Antriebe angelegt. Dadurch ist es möglich, Drehzahländerungen in einem Abschnitt vorzunehmen, ohne die Spannungs-/Dehnungsverhältnisse in benachbarten Abschnitten zu stören.
Die vorgeschlagene Art der Regelung hat mehrere Vorteile. Sie ermöglicht eine verbesserte Güte von Erzeugnissen, bei deren Herstellung eine bestimmte oder gleichbleibende Bahnspannung oder ein ebensolches Bahnspannungsprofil über mehrere freie Bahnabschnitte erforderlich ist und vermeidet zuverlässig Risse der Warenbahn, die durch zu hohe Bahnspannungen entstehen können. Eine erfindungsgemäße Regeleinrichtung sichert eine sehr schnelle und besonders hochwertige Regelung, wobei besonders enge Grenzwerte eingehalten werden. Die Geschwindigkeit des Regelvorganges kann in weiten Grenzen frei vorgegeben werden. Das Überschwingen der Bahnspannung nach Auftreten einer Störung ist gering. Für alle Betriebszustände der Maschine wird eine gleichbleibend hohe Regelgüte durch Umschaltung der Reglerstruktur erreicht. Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung verkürzt ganz allgemein jene Einschwingzeit, welche nach Bedienereingriffen in den Bahnlauf immer auftritt. Sie läßt weiterhin sehr schnelle Veränderungen der Maschinengeschwindigkeit, wie sie bei An- und Abfahrvorgängen auftreten, zu, ohne das vorgegebene Bahnspannungsprofil zu verlassen, verbessert also deutlich das Führungsverhalten. Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung erhöht somit auf zweierlei Weise die Maschinenproduktivität. Auch an Maschinen, an welchen sich die freie Weglänge zwischen Klemmstellen während des Betriebes deutlich und sehr schnell ändern kann, bringt der Einsatz der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung eine gleichbleibende Bahnspannung.
Die Erfindung wird nachfolgend in mehreren Beispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 ein Signalflußbild der erfindungsgemäßen Bahnspannungsregeleinrichtung mit Stellgrößenaufschaltung an mehreren aufeinanderfolgenden Bahnabschnitten,
Fig. 2 ein Signalflußbild der erfindungsgemäßen Bahnspannungsregeleinrichtung in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung der Bahngeschwindigkeit wie in Fig. 1 dargestellt, angewendet:
Die Stellgrößenaufschaltung an einer mehrfach eingespannten Warenbahn dient zur regelungstechnischen Entkopplung der einzelnen Regelkreise. Zu der mit c_nn gewichteten Stellgröße u_n, die der Regler R_n eines Abschnittes n bildet, addiert man die mit c_nx gewichteten Stellgrößen u_x aller anderen x Abschnitte mit x ≠ n und erhält so die resultierende Stellgröße u *|n des Reglers R_n im n-ten Abschnitt:
Die resultierenden Stellgrößen der Reglergruppe m berechnen sich also beispielsweise bei drei Abschnitten folgendermaßen:
Allgemein ergibt sich bei der Betrachtung aller Regler eine Entkopplungsmatrix c, deren Elemente im allgemeinen Fall statische und/oder dynamische Übertragungsfunktionen sind:

c_nν = f(p).
Die Regeleinrichtung eines Abschnittes beeinflußt die Geschwindigkeit der abfördernden Klemmstelle. Diese Klemmstelle ist aber auch gleichzeitig die zufördernde Klemmstelle für den nächsten Abschnitt. Hier stellt eine derart entstandene Geschwindigkeitsdifferenz zwischen zu- und abfördernder Klemmstelle eine Störung dar. Die Elemente der oberen Dreiecksmatrix c_nv mit ν ≥ n sind beispielsweise konstant 1, um die weiter hinten gelegenen Abschnitte nicht durch Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen zu- und abfördernder Klemmstelle zu beeinflussen, die durch die Regeleinrichtung weiter vorn gelegener Abschnitte entstehen.
In einer Bahnspannungsregelung mit einer erfindungsgemäßen Bahnspannungsregeleinrichtung gemäß Fig. 2 ist die Messung der Bandzugkraft F_ist bzw. der Bahnspannung Ausgangspunkt für die Bahnspannungsregelung. Die Bandzugkraft F_ist wird vom Sollwert F_soll abgezogen. Die verbleibende Regelabweichung ΔF wird den Bahnspannungsreglern R₁₁ und R₁₂ zugeführt. Die Ausgangsgröße U₁₁ des ersten Reglers R₁₁ wird zum Drehzahlleitsollwert N_soll addiert, zur Ausgangsgröße des zweiten Reglers U₁₂ wird Eins addiert. Die so entstandene Größe U₁₂ wird anschließend mit dem modifizierten Drehzahlleitsollwert N_soll1 multipliziert. Die Regler R₁₁ und R₁₂ sind vorzugsweise abwechselnd wirksam. Die Wirksamkeit eines Reglers ist vom Betriebszustand der Maschine abhängig. Der Regler R₁₁ ist vorzugsweise ein P-Regler, der Regler R₁₂ ist vorzugsweise ein PI-Regler. Die entstandene Größe N_soll1 dient jetzt als Sollwert für die Drehzahlregelung. Die Arbeitsweise des Drehzahlreglers R₁₃ sowie des Stromreglers R₁₄ (im Bild nicht dargestellt) werden durch die erfindungsgemäße Bahnspannungsregelung nicht beeinflußt.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung der Bahngeschwindigkeit in einer Einrichtung für den Transport und die Behandlung einer Materialbahn, wie insbesondere einer Rollen- Rotations-Druckmaschine, mit mehreren aufeinanderfolgenden Bahnabschnitten, die durch jeweils zwei Klemmstellen begrenzt sind, wobei jeder Klemmstelle ein drehzahlregelbarer elektrischer Antrieb zugeordnet ist und der Drehzahlunterschied zweier benachbarter Klemmstellen auf die Bahnspannung bzw. Bahndehnung in dem von ihnen geklemmten Bahnabschnitt geregelt wird, gekennzeichnet dadurch, dass das in Abhängigkeit von der Änderung der Bahnspannung bzw. -dehnung ermittelte Ausgangssignal des Reglers eines Antriebes an wenigstens einer der benachbarten Schaltungen zur Ermittlung der Antriebsdrehzahlen in Abhängigkeit von der Leitdrehzahl der anderen Antriebe anliegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass für den Normalbetrieb eine Schaltung und für das An- bzw. das Abfahren eine zweite Schaltung vorgesehen ist.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, dass für den Normalbetrieb in der Schaltung zur Ermittlung der Drehzahl eines Antriebes das in Abhängigkeit von der Änderung der Bahnspannung bzw. -dehnung ermittelte Ausgangssignal seines Reglers und das Ausgangssignal des Reglers wenigstens eines benachbarten Antriebes zusammen mit dem Wert 1 addiert und das Summensignal multiplikativ mit dem Signal für die Leitdrehzahl verknüpft wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, dass für das An- bzw. Abfahren in der Schaltung zur Ermittlung der Drehzahl eines Antriebes das in Abhängigkeit von der Änderung der Bahnspannung bzw. -dehnung ermittelte Ausgangssignal seines Reglers und das Ausgangssignal des Reglers wenigstens eines benachbarten Antriebes addiert und das Summensignal additiv mit dem Signal für die Leitdrehzahl verknüpft wird.