DE102007049775B3

DE102007049775B3 - Control device and method for basis weight control and paper machine equipped therewith

Info

Publication number: DE102007049775B3
Application number: DE200710049775
Authority: DE
Inventors: Christian Dr. Fricke; Herbert Dr. Furumoto
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-10-17
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2027-10-18
Also published as: ES2714551T3; EP2050868A3; EP2050868A2; EP2050868B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung zur Flächengewichtsregelung einer Papierbahn mit einem Betriebsregler zur Regelung des Stoffstromes zum Stoffauflauf auf einen Sollwert als Grundregelkreis, wobei der Sollwert mit einer Vorsteuereinrichtung bestimmbar ist, wobei der Vorsteuereinrichtung zumindest die Konsistenz des Stoffes und die Sollgeschwindigkeit der Papiermaschine als Eingangsgrößen zur Bestimmung des Sollwertes verfügbar sind. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Flächengewichtsregelung einer Papierbahn in einer Papiermaschine, bei welchem zunächst aus der Konsistenz des Stoffes und der Geschwindigkeit der Papiermaschine ein Sollwert für den Stoffstrom zum Stoffauflauf bestimmt wird und der tatsächliche Stoffstrom auf diesem Sollwert geregelt wird.The invention relates to a control device for the basis weight control of a paper web with an operating controller for controlling the flow to the headbox to a target value as a basic control loop, wherein the desired value can be determined with a pilot control device, wherein the pilot control device at least the consistency of the substance and the desired speed of the paper machine as input to determine of the setpoint are available. Furthermore, the invention relates to a method for the basis weight control of a paper web in a paper machine, in which first from the consistency of the material and the speed of the paper machine, a target value for the flow to the headbox is determined and the actual material flow is controlled to this target value.

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung zur Flächengewichtsregelung einer Papierbahn mit einem Betriebsregler zur Regelung des Stoffauflaufs auf einen Sollwert. Solche Regeleinrichtungen werden zur Einhaltung eines Sollwertes des Flächengewichtes in Längsrichtung verwendet. Daneben sind weitere Regeleinrichtungen zur Einhaltung eines Sollwertes des Flächengewichtes in Querrichtung vorhanden, welche nicht Gegenstand dieser Erfindung sind.The The invention relates to a control device for the basis weight control of a Paper web with an operating controller for controlling the headbox a setpoint. Such control devices are for compliance a target value of the basis weight longitudinal used. In addition, other control devices for compliance a target value of the basis weight in the transverse direction, which is not the subject of this invention are.

Grundstoff zur Herstellung einer Papierbahn ist eine Fasersuspension, der sogenannte Stoff. Dieser besteht zu etwa 0,1% bis 1% aus festen Fasern in wässriger Lösung. Fallweise können noch weitere chemische Zusätze und Füllstoffe enthalten sein. Der Stoff wird über den Stoffauflauf auf ein Sieb aufgebracht und nachfolgend einem mehrstufigen Trocknungsprozess unterworfen. Die Menge bzw. die Schichtdicke des auf das Sieb aufgebrachten Stoffes bestimmt maßgeblich das Flächengewicht der fertigen Papierbahn. Die nachfolgend angeordneten Pressen und Glättwerke beeinflussen nur noch deren Dicke und Dichte bei gleichbleibendem Flächengewicht.raw material for producing a paper web is a fiber suspension, the so-called Material. This consists of about 0.1% to 1% of solid fibers in aqueous Solution. Case by case even more chemical additives and fillers be included. The fabric is over The headbox is applied to a sieve and then one subjected to multi-stage drying process. The quantity or the layer thickness the applied to the screen substance determines significantly the basis weight the finished paper web. The subsequently arranged presses and calenders affect only their thickness and density at constant Grammage.

Um ein konstantes Flächengewicht der hergestellten Papierbahn über deren Länge zu ermöglichen, wird eine Regeleinrichtung verwendet, welche den Stoffauflauf auf einen vorgebbaren Sollwert einregelt. Bei diesem Regelungsvorgang kann der Sollwert, nämlich das Flächengewicht der Papierbahn, erst am Ende der Papiermaschine, also nach dem Trocknungsprozess gemessen werden. Die Regelstrecke weist somit eine große Todzeit auf, welche durch die Durchlaufzeit der Papierbahn durch die Papiermaschine gegeben ist. Diese kann bis zu mehrere Minuten betragen.Around a constant basis weight the produced paper web over their length to enable a control device is used, which the headbox on regulates a predefinable setpoint. In this regulatory process can the setpoint, namely the basis weight the paper web, only at the end of the paper machine, ie after the drying process be measured. The controlled system thus has a large dead time due to the throughput time of the paper web through the paper machine given is. This can take up to several minutes.

Zur Lösung dieses Problems wurde im Stand der Technik vorgeschlagen, den Stoffauflauf mittels einer Steuerung durch die Geschwindigkeit der Papiermaschine mit verzögertem Ansprechen der Antriebe zu steuern. Nachteilig an dieser Lösung ist jedoch, dass Fehler in der Konsistenzmessung des Stoffes oder unterschiedliche effektive Konsistenzen bei gleichen Konsistenzmesswerten aber unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung des Stoffes Fehler im Flächengewicht zur Folge haben. Ebenso werden nach dem Stand der Technik keine Einflüsse des Rückwassersystems auf das Flächengewicht berücksichtigt. Die Steuerung gemäß dem Stand der Technik ist somit fehlerbehaftet. Da der Einfluss der Todzeit auf den Stoffauflauf weiterhin groß bleibt, ergibt sich ein erhöhter Aufwand bei der Einstellung der Steuerung. Während dieser Einstellzeit kann in der Regel kein verkaufsfähiges Papier hergestellt werden.to solution This problem has been proposed in the prior art, the headbox by means of a control by the speed of the paper machine with delayed To control the response of the drives. The disadvantage of this solution however, that error in the consistency measurement of the substance or different effective consistencies with the same consistency measured values but different chemical composition of the substance Error in basis weight have as a consequence. Likewise, no influences of the Water circulation on the basis weight considered. The control according to the state The technique is thus subject to errors. Because the influence of the time of death on the headbox remains large, resulting in an increased effort when setting the controller. During this adjustment time can usually not salable Paper to be made.

Aus der DE 197 36 047 A1 ist bekannt, zur Längsregelung des Flächengewichtes einer Papierbahn zwei von einander unabhängige Regelkreise einzusetzen. Dabei wird das Flächengewicht sowohl vor dem Aufroller als auch im Nassbereich der Papiermaschine bestimmt. Festgestellte Abweichungen werden dann durch Nachführen der aufgebrachten Stoffmenge und der Stoffkonzentration ausgeregelt. Nachteilig an dieser Lösung ist jedoch die Tatsache, dass eine fehleranfällige Messwerterfassung im Nassbereich der Papiermaschine erforderlich ist.From the DE 197 36 047 A1 It is known to use for longitudinal regulation of the basis weight of a paper web two independent control loops. The basis weight is determined both before the reel and in the wet area of the paper machine. Detected deviations are then corrected by tracking the applied amount of substance and the substance concentration. A disadvantage of this solution, however, is the fact that an error-prone measured value detection in the wet area of the paper machine is required.

Aus der DE 698 18 982 T2 ist eine Vorrichtung zur Regelung eines Querprofiles einer Papierbahn bekannt. Auch diese Vorrichtung verwendet zumindest einen Messwertaufnehmer im Nassbereich der Maschine unmittelbar hinter dem Stoffauflauf, um das Trockengewicht der Papierbahn zu bestimmen. Eine solche Bestimmung des Trockengewichtes durch eine Messung im Nassbereich ist jedoch gegenüber einer Messung des Trockengewichtes am Maschinenauslauf fehlerbehaftet. Weiterhin werden auch bei dieser Vorrichtung fehleranfällige Sensoren im Nassbereich benötigt.From the DE 698 18 982 T2 a device for controlling a cross profile of a paper web is known. This device also uses at least one sensor in the wet area of the machine immediately behind the headbox to determine the dry weight of the paper web. However, such a determination of the dry weight by a measurement in the wet area is subject to error compared to a measurement of the dry weight at the machine outlet. Furthermore, even in this device error-prone sensors in the wet area are needed.

Die EP 10 42 553 B1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung einer aufzubringenden Stoffmenge, bei welchem der Einfluss der Stoffkonzentration und der Stoffmenge auf das Flächengewicht der Papierbahn in einem theoretischen Modell hinterlegt wird. Die so bestimmten Sollwerte für verschiedene Betriebsparameter können dann an ein Automatisierungssystem weitergegeben werden.The EP 10 42 553 B1 discloses a method for determining a quantity of substance to be applied, in which the influence of the substance concentration and the amount of substance on the basis weight of the paper web is stored in a theoretical model. The setpoint values for various operating parameters thus determined can then be forwarded to an automation system.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, eine Regelung des Flächengewichtes einer Papierbahn anzugeben, welche auf anfällige Sensorik im Nassbereich der Papiermaschine verzichtet und trotz der großen Todzeit des Regelkreises schnell einschwingt und Abweichungen mit hoher Genauigkeit regelt. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Regeleinrichtung zur Flächengewichtsregelung einer Papierbahn gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zur Flächengewichtsregelung gemäß Anspruch 12 sowie eine Papiermaschine gemäß Anspruch 11.outgoing From the prior art, the invention is therefore based on the object a regulation of basis weight specify a paper web, which on susceptible sensors in the wet area of Paper machine dispensed and despite the large dead time of the control loop settles quickly and regulates deviations with high accuracy. The object is achieved by a control device for basis weight control a paper web according to claim 1, a method for basis weight control according to claim 12 and a paper machine according to claim 11th

Die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet einen sogenannten Betriebsregler, welcher die pro Zeiteinheit aus der Bütte auf das Sieb gelieferte Stoffmenge auf einem vorgegebenen Sollwert regelt. Als Betriebsregler kann beispielsweise ein PI-Regler oder ein PID-Regler verwendet werden. Dieser Betriebsregler stellt den Grundregelkreis dar. Um den Einfluss der Todzeit zu minimieren, wird der Sollwert des Betriebsreglers dynamisch an die Betriebsbedingungen angepasst. Hierzu steht erfindungsgemäß eine Vorsteuereinrichtung zur Verfügung, welche eine Auflaufmenge berechnet.The inventive device uses a so-called operation controller, which per unit time from the chest amount of substance delivered to the sieve at a predetermined target value regulates. As a controller, for example, a PI controller or a PID controller be used. This operating controller sets the basic control loop In order to minimize the influence of the dead time, the setpoint of the Operating controller dynamically adapted to the operating conditions. For this purpose, according to the invention is a pilot control device to disposal, which calculates a run-up quantity.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird eine Regeleinrichtung zur Flächengewichtsregelung einer Papierbahn mit einem Betriebsregler zur Regelung des Stoffstromes zum Stoffauflauf auf einen Sollwert, wobei der Sollwert mit einer Vorsteuereinrichtung bestimmbar ist, wobei der Vorsteuereinrichtung zumindest die Konsistenz des Stoffes und die Sollgeschwindigkeit der Papiermaschine als Eingangsgrößen zur Bestimmung des Sollwertes verfügbar gemacht werden.In a development of the invention is a control device for Basis weight control of a Paper web with an operating controller for regulating the material flow to the headbox to a setpoint, the setpoint with a Pilot control device can be determined, wherein the pilot control device at least the consistency of the substance and the target speed the paper machine as input to determine the setpoint available be made.

Da sich eine Änderung der Sollgeschwindigkeit nur verzögert auf das Flächengewicht der produzierten Papierbahn auswirkt, werden die Antriebe der Papiermaschine verzögert angesteuert. Eine geplante Änderung der Sollgeschwindigkeit wird jedoch bereits vorher von der Vorsteuereinrichtung zur Neubemessung des Sollwertes des Stoffauflaufs berücksichtigt.There a change the target speed only delayed on the basis weight the paper web produced are the drives of the paper machine delayed driven. A planned change However, the target speed is already before by the pilot control device to re-measure the setpoint of the headbox.

Weiterhin berücksichtigt die Vorsteuereinrichtung die Konsistenz des Stoffes. Unter Konsistenz wird dabei der Fasergehalt im Vergleich zum Wassergehalt des Stoffes verstanden. Der Fasergehalt beträgt typischerweise 0,1 bis 1%. Somit kann die Vorsteuereinrichtung bei niedrigerer Konsistenz einen erhöhten Sollwert für den Stoffauflauf vorgeben und umgekehrt.Farther considered the pilot control device the consistency of the substance. Under consistency is the fiber content compared to the water content of the substance Understood. The fiber content is typically 0.1 to 1%. Thus, the pilot control device at lower consistency increased Setpoint for specify the headbox and vice versa.

Weiterhin berücksichtigt die Vorsteuereinrichtung einen Datensatz aus einer Sortendatei, welche die herzustellende Papiersorte und insbesondere deren Flächengewicht angibt. Somit können aus dem identischen Stoff verschiedene Papiersorten hergestellt werden.Farther considered the feedforward control a record from a sort file, which the type of paper to be produced and in particular their basis weight indicates. Thus, you can made of the same material different types of paper become.

In einer Weiterbildung der Erfindung berücksichtigt die Vorsteuereinrichtung auch, dass bei identischer gemessener Konsistenz eine unterschiedliche effektive Konsistenz vorliegen kann. Hierzu wird ein Datensatz der Stoffaufbereitung zur weiteren Optimierung der aufgebrachten Stoffmenge herangezogen. Dieser Datensatz kann Änderungen der effektiven Konsistenz durch andere chemische Zusammensetzung, insbesondere Füllmittel, berücksichtigen. Weiterhin kann ein Datensatz vom Rückführwassersystem in der Vorsteuereinrichtung mitberücksichtigt werden.In a development of the invention takes into account the pilot control device also that with identical measured consistency a different effective consistency may be present. For this a data record of the Stock preparation to further optimize the applied amount of substance used. This record can be changes of effective consistency by other chemical composition, in particular filler, consider. Furthermore, a record of the return water system in the pilot control device taken into account become.

Die Vorsteuereinrichtung, welche einen theoretischen Wert für die aufgebrachte Stoffmenge und/oder Korrekturwerte zur Verfügung stellt, kann beispielsweise durch ein lineares Modell realisiert werden. Mittels dieses Modells kann aus den Eingangsgrößen, beispielsweise dem verwendeten Stoff, der herzustellenden Sorte, den verwendeten Sieben oder den Daten des Rückführwassersystems analytisch eine benötigte Stoffmenge berechnet werden.The Piloting device, which has a theoretical value for the applied Substance amount and / or correction values provides, for example be realized by a linear model. By means of this model can from the input variables, for example the substance used, the variety to be produced, the sieves used or the data of the return water system analytically one needed Amount of substance to be calculated.

In einer anderen Ausführungsform kann die Vorsteuerung durch eine numerische Kennfeldmatrix realisiert werden. Diese Matrix besteht aus diskreten, in einem Speicher abgelegten Werten. Aus einem solchen vieldimensionalen Wertefeld kann die Vorsteuereinrichtung in Abhängigkeit der Eingangsgröße einen benötigten Wert für die Stoffmenge auslesen.In another embodiment can the feedforward realized by a numeric map matrix become. This matrix consists of discrete, stored in a memory Values. From such a multi-dimensional value field, the pilot control device dependent on the input size one required Value for read the amount of substance.

Eine weitere Alternative zur Realisierung der Vorsteuereinrichtung besteht in einem neuronalen Netz. Ein solches Netz besteht aus einer Vielzahl von Eingangsneuronen, welche jeweils einen Eingangswert entgegennehmen und einer Vielzahl von versteckten Hidden-Neuronen, welche mit den Eingangsneuronen verbunden sind und je eine mathematische Operation auf die Eingangswerte durchführen. Die so berechneten Ausgangswerte der versteckten Neuronen werden einem Ausgang zugeführt. Die mathematischen Operationen, die Anzahl der Neuronen und die Verknüpfungen sind dabei so gewählt, dass das neuronale Netz zu jedem n-Tupel von Eingangswerten eine auf zubringende Stoffmenge als Ausgangswert bereitstellt. Sofern die Kennfeldmatrix als neuronales Netz realisiert ist, handelt es sich besonders bevorzugt um ein lernfähiges neuronales Netz. Dieses ist in der Lage, aus langfristigen Regelabweichungen, welche die benötigte Stoffmenge verändern, selbsttätig neue Sollwerte zu generieren, welche dann im weiteren Betrieb keiner oder geringerer Korrekturen bedürfen.A further alternative to the realization of the pilot control device exists in a neural network. Such a network consists of a multitude of input neurons, each receiving an input value and a multitude of hidden hidden neurons, which interact with the Input neurons are connected and each have a mathematical operation to the input values. The thus calculated initial values of the hidden neurons become fed to an output. The mathematical operations, the number of neurons and the connections are so chosen that the neural network assigns to each n-tuple of input values provides the amount of substance to be delivered as the initial value. Provided the map matrix is realized as a neural network, it is most preferably an adaptive neural network. This is able to derive from long - term deviations, which the needed Change amount of substance, automatic generate new setpoints, which then no further in the operation or minor corrections.

Schließlich kann die Vorsteuereinrichtung in Fuzzy-Logik realisiert werden. Eine solche Realisierung ermöglicht zuverlässige Aussagen über die benötigte Stoffmenge, auch wenn die zugeordneten Eingangsgrößen unscharf und fehlerbehaftet sind.Finally, can the pilot control device can be realized in fuzzy logic. A allows such realization reliable Statements about the needed Quantity of substance, even if the assigned input variables are out of focus and are flawed.

Eine erhöhte Genauigkeit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung kann in einer Weiterbildung der Erfindung erzielt werden, wenn zusätzlich ein sogenannter Messregler bereitgestellt wird, welcher eine Abweichung zwischen dem am Auslauf der Papiermaschine gemessenen Ist-Wert des Flächengewichtes und dem Sollwert ausgibt. Diese gemessenen Abweichungen werden dazu verwendet, um Abweichungen des Flächengewichtes zu erkennen und die von der Vorsteuereinrichtung ausgegebenen Sollwerte entsprechend zu korrigieren. Der Messregler ist ein Zusatzregler zu dem als Betriebsregler bezeichneten Grundregelkreis.A increased Accuracy of the control device according to the invention can be achieved in a development of the invention, if in addition a so-called measuring controller is provided, which is a deviation between the measured at the outlet of the paper machine actual value of Basis weight and outputs the setpoint. These measured deviations become this used to detect deviations of the basis weight and the corresponding to the setpoint values output by the pilot control device to correct. The measuring controller is an additional controller to which as an operating controller designated basic control loop.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird in der Vorsteuereinrichtung nicht nur ein Sollwert des Stoffauflaufes bestimmt, welcher dann durch gemessene Flächengewichte korrigiert wird, sondern die Vorsteuereinrichtung selbst berechnet Korrekturwerte für die aufzubringende Stoffmenge. Dies können einerseits multiplikative Korrekturen sein, welche die Funktion der aufzubringenden Stoffmenge nach der Zeit strecken oder stauchen, als auch additive Korrekturen, welche die aufzubringende Stoffmenge um einen festen Wert erhöhen oder verringern. Dabei dient die additive Korrektur dem Ausgleich konstanter Faserverluste, beispielsweise bei Veränderungen im Siebrückwasser. Die multiplikative Korrektur berücksichtigt Abweichungen der effektiven Konsistenz von der gemessenen Konsistenz, beispielsweise bei Veränderungen der chemischen Zusammensetzung oder bei der Aufbereitung von Altpapier. Besonders bevorzugt stehen die ausgegebenen Korrekturwerte der Vorsteuerung auch wieder als Eingangswert zur Verfügung. Dadurch kann die Vorsteuerung einen neuen Sollwert bestimmen, welcher in der Folge einer geringeren Korrektur bedarf. Sofern die Vorsteuereinrichtung durch ein selbstlernendes neuronales Netz realisiert ist, können die ausgegebenen Korrekturwerte auch zur Optimierung des Netzes verwendet werden.In a preferred embodiment of the invention, not only a desired value of the headbox is determined in the pilot control device, which is then corrected by measured basis weights, but the pilot control device itself calculates correction values for the amount of substance to be applied. On the one hand, these can be multiplicative corrections, which are the function of the substance to be applied Extend or compress quantity according to time, as well as additive corrections, which increase or decrease the amount of substance to be applied by a fixed value. The additive correction serves to compensate for constant fiber losses, for example in the case of changes in the backwash water. The multiplicative correction takes into account deviations of the effective consistency from the measured consistency, for example in the case of changes in the chemical composition or in the treatment of waste paper. Particularly preferably, the output correction values of the precontrol are also available again as an input value. As a result, the precontrol can determine a new desired value, which requires a smaller correction as a result. If the precontrol device is implemented by a self-learning neural network, the output correction values can also be used to optimize the network.

Um zu vermeiden, dass die Papiermaschine in einen unzulässigen Betriebszustand gelangt, wird der von der Vorsteuereinrichtung bestimmte und mit Messwerten und Korrekturen optimierte Wert der Stoffmenge einem Begrenzer zugeführt. Dieser kann die aufzubringende Stoffmenge auf einen maximal möglichen Wert begrenzen. Weiterhin kann der Begrenzer auch dazu verwendet werden, die Änderungsgeschwindigkeit der Stoffmenge zu limitieren. Dadurch kann die Änderungsgeschwindigkeit der Stoffmenge auf die maximal mögliche Änderungsgeschwindigkeit nachfolgender Anlagenteile begrenzt werden. Es wird beispielsweise vermieden, dass eine Papierbahn mit erhöhter Dicke und erhöhtem Wassergehalt an die Trockenpartie geliefert wird, welche dort nur mit erhöhtem Wärmebedarf getrocknet werden kann. Dadurch würde in den ersten Minuten bis zum Nachregeln der Heizleistung eine zu feuchte und damit unbrauchbare Papierbahn die Maschine verlassen. Wenn die dem Stoffauflauf nach gelagerten Maschinenteile in einen anderen Betriebszustand gebracht werden, kann auch der oder die Grenzwerte im Begrenzer im laufenden Betrieb der Maschine angepasst werden.Around To avoid that the paper machine in an inadmissible operating condition reaches, which is determined by the pilot control device and with measured values and corrections optimized value of the amount of substance supplied to a limiter. This The amount of substance to be applied to a maximum possible Limit value. Furthermore, the limiter can also be used be, the rate of change limit the amount of substance. This allows the rate of change of the amount of substance to the maximum possible rate of change subsequent parts of the plant are limited. It will, for example avoided that a paper web with increased thickness and increased water content is delivered to the dryer section, which there only with increased heat demand can be dried. This would take up to the first minute Readjusting the heat output too damp and thus unusable Paper web leave the machine. If the the headbox after stored machine parts in a different operating condition can also be the one or more limits in the limiter in the current Operation of the machine to be adjusted.

Um ein detaillierteres Verständnis der oben beschriebenen Merkmale der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, wird im Folgenden eine genauere Beschreibung unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel angegeben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die beigefügte Zeichnung lediglich eine typische Ausführungsform der Erfindung zeigt und daher deren Umfang nicht einschränkt. Die Erfindung kann andere, ebenso wirksame Ausführungsformen zulassen. Die Beschreibung erfolgt im Hinblick auf verschiedene funktionale Bauelemente, welche wahlweise durch Hardware- und/oder Software-Elemente umgesetzt werden können.Around a more detailed understanding to enable the above-described features of the present invention The following is a more detailed description with reference to an embodiment specified. It is noted, however, that the attached drawing only a typical embodiment of the invention and therefore does not limit its scope. The The invention may admit to other equally effective embodiments. The Description is made with regard to various functional components, which optionally implemented by hardware and / or software elements can be.

1 zeigt ein Blockschaltbild mit einem Betriebsregler 1, welcher über ein Ventil 4 den Stoffstrom zum Stoffauflauf aus einem Zulauf 3 regelt. Zur Bestimmung des Ist-Wertes des Stoffstromes ist eine Messeinrichtung 5 vorgesehen. Der Betriebsregler 1 ist beispielsweise ein PID-Regler mit einer Abtastzeit von etwa 2 s. 1 shows a block diagram with an operating controller 1 which has a valve 4 the flow to the headbox from an inlet 3 regulates. To determine the actual value of the material flow is a measuring device 5 intended. The operation controller 1 is for example a PID controller with a sampling time of about 2 s.

Der Sollwert für den Stoffstrom zum Stoffauflauf wird dem PID-Regler 1, dem sogenannten Betriebsregler, über einen Begrenzer 13 zugeführt. Der Betriebsregler 1 stellt den Grundregelkreis dar. Der Sollwert des Stoffstroms zum Stoffauflauf wird über Leitung 23 auch den nachgeordneten Maschinenteilen zugeführt, beispielsweise der Steuerung der Trockenpartie. Der Begrenzer 13 begrenzt den ausgegebenen Sollwert oder dessen erste Ableitung nach der Zeit auf einen Maximalwert, welcher von der Leistungsfähigkeit der nachgeschalteten Anlagenteile abhängig ist. Diese sich ändernden Maximalwerte werden dem Begrenzer 13 über Leitung 14 zugeführt.The setpoint for the flow to the headbox becomes the PID controller 1 , the so-called operating controller, via a limiter 13 fed. The operation controller 1 represents the basic control loop. The setpoint of the flow to the headbox is via line 23 also fed to the downstream machine parts, such as the control of the dryer section. The limiter 13 Limits the output setpoint or its first derivative after the time to a maximum value, which depends on the performance of the downstream system components. These changing maximum values become the delimiter 13 via wire 14 fed.

Zur Vorsteuerung des Sollwertes dient die Vorsteuereinrichtung 2. Diese ist bevorzugt in Form einer numerischen Kennfeldmatrix oder eines neuronalen Netzes realisiert. Fallweise können auch Mischformen zum Einsatz kommen. Dem Kennfeld 2 werden über Leitungen 18, 19 und 20 Datensätze der Stoffaufbereitung, des Rückführwassersystems und der Sortendatei zugeführt. Diese Daten können vom Benutzer manuell eingegeben werden oder aus einer elektronischen Ablaufsteuerung der Produktion ausgelesen werden. Aus der Kenntnis der zu produzierenden Sorte können die Kennfelder in Bezug auf die Übrigen Werte sortenabhängig gestaltet werden. Die Daten der Stoffaufbereitung 18 und des Rückführwassersystems 19 können eben falls statische Daten aus einer Ablaufsteuerung oder aber Messwerte der entsprechenden Anlagenteile sein. Dadurch wird eine dynamische Anpassung des Stoffauflaufs an die Betriebszustände des Rückführwassersystems und des verwendeten Stoffes möglich.For pilot control of the setpoint, the pilot control device is used 2 , This is preferably realized in the form of a numeric map matrix or a neural network. In some cases mixed forms can also be used. The map 2 be over lines 18 . 19 and 20 Supplied records of stock preparation, the return water system and the sort file. This data can be entered manually by the user or read out from an electronic process control of the production. Based on the knowledge of the variety to be produced, the maps can be made sort-dependent with regard to the other values. The data of stock preparation 18 and the return water system 19 may also be static data from a sequential control or measured values of the corresponding system parts. This allows a dynamic adaptation of the headbox to the operating conditions of the return water system and the substance used.

Weiterhin wird dem Kennfeld 2 die vorausbestimmte Sollgeschwindigkeit der Maschine über Leitung 7 etwa alle 2 s zugeführt. Weiterhin wird über Leitung 6 die Konsistenz des Stoffes etwa alle 4 s bereitgestellt. Der Kehrwert der Konsistenz 1/C wird über einen Filter ebenfalls dem Kennfeld 2 zugeführt.Furthermore, the map is 2 the predetermined set speed of the machine via line 7 fed about every 2 s. Furthermore, via line 6 the consistency of the substance is provided about every 4 s. The reciprocal of the consistency 1 / C is also a filter on the map 2 fed.

In Abhängigkeit des verwendeten Stoffs, der Sollgeschwindigkeit, der herzustellenden Sorte und dem Betriebszustand des Rückführwassersystems berechnet das Kennfeld eine aufzubringende Stoffmenge und stellt diese auf Leitung 26 bereit. Dieser Wert wird einem PID-Regler 9, dem sogenannten Messregler, zugeführt. Der PID-Regler 9 erhält als Eingangsgröße weiterhin einen Sollwert des Flächengewichtes aus der Sortendatei über Leitung 10. Eine Messeinrichtung 8 bestimmt einen Ist-Wert des Flächengewichtes vor dem Aufroller, d. h. am Auslauf der Papiermaschine, oder zwischen der Vortrockenpartie und der Nachtrockenpartie. Aus diesen Werten bestimmt der PID-Regler 9, welcher synchron zur Messung mit einem Intervall von etwa 32 Sekunden getaktet ist, einen gegenüber Ausgang 26 der Vorsteuerung korrigierten Wert für die aufzubringende Stoffmenge. Dieser Wert wird auch dem Siebmodell 16 zur Verfügung gestellt.Depending on the substance used, the target speed, the grade to be produced and the operating status of the return water system, the map calculates an amount of substance to be applied and places it on line 26 ready. This value becomes a PID controller 9 , the so-called measuring controller supplied. The PID controller 9 receives as input value furthermore a nominal value of the basis weight from the sort file via line 10 , A measuring device 8th determines an actual value of the basis weight before the reel, ie at the outlet the paper machine, or between the pre-dryer section and the after-dryer section. The PID controller determines from these values 9 , which is clocked synchronously to the measurement with an interval of about 32 seconds, one opposite output 26 the precontrol corrected value for the amount of substance to be applied. This value is also the sieve model 16 made available.

Das Siebmodell 16 berechnet aus der Sortendatei 20 und gegebenenfalls Korrekturwerten 18 bis 22 einen Korrekturwert zwischen der effektiven, in der Anlage vorhandenen Konsistenz und der gemessenen Konsistenz. Die dem Siebmodell zur Verfügung gestellten Eingangswerte werden über jeweils etwa 4 Sekunden gemittelt. Da das Siebmodell nur langfristige Abweichungen korrigieren soll, wird der Korrekturwert am Ausgang des Siebmodells im Integrator 17 über etwa 60 Sekunden integriert. Alternativ zum Siebmodell 16 und dem Integrator 17 kann die Korrektur auch unmittelbar in der Vorsteuereinrichtung 2 berücksichtigt werden.The sieve model 16 calculated from the sort file 20 and optionally correction values 18 to 22 a correction value between the actual consistency in the plant and the measured consistency. The input values provided to the screen model are averaged over approximately 4 seconds each. Since the sieve model is only intended to correct long-term deviations, the correction value at the outlet of the sieve model becomes in the integrator 17 integrated over about 60 seconds. Alternative to the sieve model 16 and the integrator 17 The correction can also be made directly in the pilot control device 2 be taken into account.

Die Vorsteuereinrichtung 2 gibt einen multiplikativen Korrekturwert zur Berücksichtigung von Abweichungen der effektiven Konsistenz von der gemessenen Konsistenz auf Leitung 25 aus. Ebenso dient die gemessene Konsistenz auf Leitung 6 der multiplikativen Korrektur des Stoffstromes zum Stoffauflauf. Vor Ausführung der Multiplikation werden alle Korrekturwerte, also der Ausgang des Integrators 17, Leitung 25 und Leitung 6 addiert. Im Multiplizierer 11 wird die multiplikative Korrektur des Steuersignals vorgenommen.The pilot control device 2 gives a multiplicative correction value to account for deviations of the effective consistency from the measured consistency on line 25 out. Similarly, the measured consistency on line 6 the multiplicative correction of the flow to the headbox. Before execution of the multiplication, all correction values, that is, the output of the integrator 17 , Management 25 and direction 6 added. In the multiplier 11 the multiplicative correction of the control signal is made.

Weiterhin kann die Vorsteuereinrichtung 2 einen additiven Korrekturwert auf Leitung 24 ausgeben. Dieser additive Korrekturwert berücksichtigt konstante Faserverluste. Bei Veränderungen im Siebrückwasser können solche Faserverluste auch zeitabhängig variieren. Auch dies kann von der Vorsteuereinrichtung 2 berücksichtigt werden. Der Korrekturwert auf Leitung 24 wird dem Ausgangswert von Multiplizierer 11 addiert. Dieses Ergebnis wird noch in Multiplizierer 12 mit dem Geschwindigkeitssollwert 7 multipliziert. Das Ergebnis dieser Multiplikation wird dann dem oben beschriebenen Begrenzer 13 zugeführt und stellt an dessen Ausgang die Führgröße des Betriebsreglers 1 dar. Die Addition des Korrekturwertes 24 kann aber auch zwischen dem Regler 9 und dem Multiplizierer 11 erfolgen. Der Geschwindigkeitssollwert 7 wird über ein Verzögerungsglied den Antriebseinrichtungen 15 der Papiermaschine zur Verfügung gestellt und steuert deren Geschwindigkeit.Furthermore, the pilot control device 2 an additive correction value on line 24 output. This additive correction value takes into account constant fiber losses. With changes in the backwash water, such fiber losses can also vary over time. This too can be done by the pilot control device 2 be taken into account. The correction value on line 24 is the output value of multiplier 11 added. This result is still in multipliers 12 with the speed setpoint 7 multiplied. The result of this multiplication then becomes the limiter described above 13 supplied and provides at the output of the leading variable of the operating controller 1 dar. The addition of the correction value 24 but it can also be between the controller 9 and the multiplier 11 respectively. The speed setpoint 7 is via a delay element the drive means 15 the paper machine provided and controls their speed.

Die Korrekturwerte 24 und 25 der Vorsteuereinrichtung stehen dieser über Eingang 21 und 22 wiederum zur Verfügung. Dadurch kann die Vorsteuereinrichtung einen korrigierten Sollwert auf Anschluss 26 ausgeben, welcher nachfolgend nur noch geringer oder keiner Korrekturen mehr bedarf. Weiterhin können die Korrekturwerte auf Leitung 21 und 22 dazu verwendet werden, eine lernfähige Vorsteuereinrichtung 2 zu trainieren.The correction values 24 and 25 the pilot control device these are on input 21 and 22 turn available. As a result, the pilot control device has a corrected setpoint value at connection 26 spend, which subsequently requires only minor or no corrections. Furthermore, the correction values on line 21 and 22 be used to an adaptive pilot control device 2 to train.

Claims

Regulating device for longitudinal regulation of the basis weight of a paper web with an operating controller ( 1 ) for regulating a flow of material from a headbox ( 3 ), whereby the setpoint for the operating controller ( 1 ) by means of a pilot control device ( 2 ) can be determined, characterized in that for determining the setpoint additionally a measuring controller ( 9 ), to which at least one input value from a measuring device ( 8th ) can be supplied to determine the actual value of the weight per unit area and its initial value with correction values ( 25 . 24 ) from the pilot control ( 2 ) is correctable, the measuring device ( 8th ) is arranged in front of the reel-up or between the pre-drying section and the after-dryer section.

Control device according to claim 1, characterized in that the pilot control device ( 2 ) is designed as a numeric map matrix and / or as a neural network and / or fuzzy logic.

Control device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the pilot control device ( 2 ) at least the consistency of the substance and / or the target speed ( 7 ) are available as input variables.

Control device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pilot control device ( 2 ) is intended to provide a multiplicative correction value ( 25 ) and / or an additive correction value ( 24 ) to the output value of the measuring controller ( 9 ) apply.

Control device according to claim 4, characterized in that the pilot control device ( 2 ) is provided, first the multiplicative correction value ( 25 ) before the additive correction value ( 24 ) apply.

Control device according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one correction value in addition as Input value of the pilot control device is usable.

Control device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a limiter ( 13 ) is provided, which the the operating controller ( 1 ) and / or its derivative is limited in time to a predefinable limit.

Control device according to claim 7, characterized that the limit during the operation of the controller is customizable.

Control device according to one of claims 1 to 8, characterized in that this a sort file ( 20 ) whose data is input to the pilot control device ( 2 ) are usable.

Control device according to one of claims 1 to 9, characterized in that a sieve model ( 16 ), which can provide a multiplicative and / or additive correction value.

Paper machine with a control device after one the claims 1 to 10.

Method for longitudinal control the basis weight a paper web with an operating controller for controlling a material flow from a headbox, wherein the setpoint for the operating controller by means of a Pilot control device is determined, characterized in that a measuring controller is additionally used to determine the setpoint is, with the measuring controller a deviation between a before the Reel or between the pre-dryer and the after-dryer section measured basis weight and evaluates a basis weight setpoint and outputs a material flow setpoint, which subsequently contains correction values is corrected from the feedforward control.

Method according to claim 12, characterized in that that the precontrol outputs a first correction value, which is multiplied by the output signal of the measuring controller and subsequently a second correction value is output, which indicates the product first correction value and output signal is added.

Method according to claim 13, characterized in that that determines a third correction value by means of a screen model which is added to the first correction value.

Method according to one of claims 13 or 14, characterized that determines a third correction value by means of a screen model which is added to the second correction value.

Method according to one of claims 13 to 15, characterized that the sum of the second correction value and the product first correction value and output signal with the value of the setpoint speed is multiplied.

Method according to one of claims 12 to 16, characterized that at least one correction value is used as input value of the precontrol becomes.

Method according to one of claims 12 to 17, characterized that the setpoint supplied to the operation controller and / or its Derivative time limited to a predefinable limit become.

Method according to claim 18, characterized that the limit during the execution of the procedure changed becomes.