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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aussteuern und/oder Ausregeln
einer Rutschbewegung einer Rolle relativ zu einem Band. Ferner betrifft
die Erfindung eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung, einen maschinenlesbaren
Programmcode, ein Speichermedium und eine Industrieanlage zur Durchführung des
Verfahrens.
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Rollenverbunde,
auch Spannrollensatz genannt, wie sie für die Erfindung zum Einsatz
kommen, werden bspw. beim Walzen von Metallband, insbesondere beim
Kaltwalzen, und bei Behandlungslinien, wie z. B. beim Beschichten,
Beizen, Erwärmen
oder ähnlichen
Prozessen von Metallbändern,
eingesetzt. Diese Rollenverbunde werden dazu verwendet, um die Bandspannung
für ein
zu bearbeitendes Metallband einzustellen. Die Bandspannung beeinflusst
bspw. wesentlich den Bearbeitungsprozess, etwa die Dickenabnahme
beim Walzen eines Walzguts.
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Jedoch
können
diese Rollenverbunde ebenfalls in der Textilindustrie bspw. für Textilbänder oder in
der Kunststoffindustrie oder sonstigen Branchen, in welchen bandförmiges Gut
bearbeitet wird, zum Einsatz kommen und damit auch das im Rahmen
dieser Anmeldung offenbarte Verfahren.
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Durch
Verschmutzung der Rollenoberflächen
der Rollen des Rollenverbunds, durch Überlast oder durch ungünstige Lastverteilungen
der Antriebe des Rollenverbunds können bspw. einzelne oder mehrere
Rollen dieses Rollenverbunds unter dem Band hindurchrutschen. Es
kommt somit zu einer unerwünschten
Relativbewegung zwischen der Rollenoberfläche einer oder mehrerer Rollen
und dem vom Rollenverbund bzw. von den Rollen des Rollenverbunds
geführten
Band.
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Im
Falle von Bandrutschen bei Metallbänder bearbeitenden Anlagen,
etwa einer Walzstraße
oder Behandlungslinie, sind die Bediener der Walzstraße und Wartungspersonal
erfahrungsgemäß nicht
in der Lage, ein Bandrutschen anhand entsprechender Meldungen seitens
der Anlage zu erkennen und die dadurch auftretenden Effekte, z.
B. rückwärts laufende
Anlage, Metallbandrissmeldung oder hohe Überzüge im Metallband, in der Walzstraße zu erklären. Auch
optisch vor Ort am Rollenverbund ist für das Personal eine rutschende
Rolle nur sehr schwer zu erkennen.
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Das
Rutschen des Metallbandes bei dessen Bearbeitung bringt jedoch neben
den auftretenden Prozessfehlern beim Walzen weitere Nachteile mit sich.
Rutscht etwa ein Metallband unentdeckt für einen längeren Zeitraum über eine
Rolle, kann es zu einem Abschleifen der in der Regel vorhandenen
Spezialbeschichtung der Rolle kommen. Dadurch wird der Reibungskoeffizient
der Rollenmantelfläche
reduziert und die auftretenden Probleme im Walzprozess werden noch
verstärkt.
Ferner muss die beschädigte
Rolle – nach
Entdeckung – ausgetauscht werden.
Dies führt
zu zusätzlichen
Kosten, da ggf. zum Wechsel der beschädigten Rolle ein Anlagenstillstand
erforderlich ist.
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Auch
können
rutschende Rollen zu starken Qualitätseinbußen beim hergestellten oder
behandelten bzw. zu behandelnden Metallband führen. Durch das Rutschen des
Metallbandes über
eine Rolle, kann bspw. dessen Oberfläche beschädigt werden, was ggf. zu Produktionsausschuss
führt.
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All
diese Effekte sind für
einen wirtschaftlichen Betrieb einer Anlage zum Bearbeiten von Band, insbesondere
Metallband, unerwünscht.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Rutschen eines Bandes
relativ zu einer Rolle in einer Anlage zu erkennen und dieses, insbesondere
während
des Betriebs der Anlage, zu verringern bzw. zu beheben.
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Die
Aufgabe wird gelöst
mittels eines Verfahrens zum Aussteuern und/oder Ausregeln einer Rutschbewegung
einer Rolle relativ zu einem Band, insbesondere einem zu bearbeitenden
Kaltband in einer Metallbearbeitungseinrichtung, welches mit einer
einstellbaren Bandgeschwindigkeit durch einen die Rolle und wenigstens
eine weitere Rolle aufweisenden Rollenverbund geführt wird,
wobei ein Auftreten der Rutschbewegung durch Erfassen wenigstens einer
technischen Betriebsgröße der Rolle überwacht wird,
und dass bei auftretender Rutschbewegung der Rolle eine Ist-Umfangsgeschwindigkeit
der Rolle und/oder mindestens einer der wenigstens einen weiteren
Rolle und/oder die Bandgeschwindigkeit derart geändert werden, dass die Ist-Umfangsgeschwindigkeit
der rutschenden Rolle und die Bandgeschwindigkeit einander angenähert werden.
Hierdurch kann ein auftretendes Bandrutschen verringert bzw. beseitigt
werden.
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Insbesondere
kann zur Überwachung
des Auftretens von Bandrutschen ein Verfahren zur Erfassung einer
Rutschbewegung einer Rolle relativ zu einem Band, insbesondere Metallband,
genutzt werden. Die Überwachung
findet vorzugsweise ständig beim
Betrieb des Rollenverbunds statt, auch während ggf. erforderlicher Steuereingriffe
zum Beheben von ermitteltem Bandrutschen.
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Für eine Überwachung
des Auftretens von Bandrutschen wird bspw. wenigstens eine erste
Betriebsgröße einer
ersten Rolle des Rollenverbunds ermittelt. Ferner wird wenigstens
eine zweite Betriebsgröße wenigstens
einer der weiteren Rollen des Rollenverbunds ermittelt. Auf Grundlage
einer ermittelten Abweichung der ersten von der zweiten Betriebsgröße kann
eine Rutschbewegung frühzeitig und
sicher erkannt werden. Als Betriebsgröße kann vorteilhaft ein Moment
des die überwachte
Rollen antreibenden Motors und/oder die Umfangsgeschwindigkeit der
Rolle verwendet werden.
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Werden
insbesondere Master-Slave-Regelkonzepte für die Rollen des Rollenverbunds
verwendet, so kann eine Erfassung einer Rutschbewegung bspw. wie
folgt durchgeführt
werden:
Für
eine Slawe-Rolle eines Rollenverbunds wird eine Rutschbewegung relativ
zum Metallband bspw. dann erkannt, wenn die Slawe-Rolle bei einem
motorischen bzw. generatorischen Drehmoment des die Master-Rolle
antreibenden Motors für
ein vorgebbares Zeitintervall eine Umfangsgeschwindigkeit aufweist,
die höher
bzw. niedriger ist, als die Umfangsgeschwindigkeit einer Vergleichsrolle,
welche ebenfalls von dem Rollenverbund umfasst wird.
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In
Form eines konkreten, nicht beschränkenden Beispiels wird eine
Slawe-Rolle als rutschend angesehen, wenn diese bei motorischem
Moment des die Master-Rolle antreibenden Motors eine Umlaufgeschwindigkeit
aufweist, welche um mehr als 0,015 m/s für eine Zeitspanne von mehr
als zwei Sekunden höher
als die Umlaufgeschwindigkeit der Master-Rolle ist, oder bei generatorischem
Moment des die Master-Rolle antreibenden Motors eine Umlaufgeschwindigkeit
aufweist, die um mehr als 0,015 m/s für eine Zeitspanne von mehr
als 2 Sekunden langsamer läuft,
als die Umlaufgeschwindigkeit der Master-Rolle.
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Für eine Master-Rolle
eines Rollenverbunds wird eine Rutschbewegung relativ zum Metallband bspw.
dann erkannt, wenn die Slawe-Rollen bei einem motorischen bzw. generatorischen
Drehmoment des die Master-Rolle antreibenden Motors für ein vorgebbares
Zeitintervall jeweils eine Umlaufgeschwindigkeit aufweisen, die
niedriger bzw. höher
ist, als die Umlaufgeschwindigkeit der Master-Rolle.
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In
Form eines konkreten, nicht beschränkenden Beispiels wird eine
Master-Rolle dann als rutschend erkannt, wenn bspw. bei motorischem
Drehmoment des die führende
Rolle antreibenden Motors, alle folgenden Rollen eine Umlaufgeschwindigkeit aufweisen,
die um mehr als 0,015 m/s für
eine Zeitspanne von mehr als zwei Sekunden betragsmäßig geringer
als die Umlaufgeschwindigkeit der führenden Rolle ist oder bei
generatorischem Drehmoment des die führenden Rolle antreibenden
Motors die Umfangsgeschwindigkeiten aller folgenden Rollen um mehr
als 0,015 m/s für
eine Zeitspanne von mehr als 2 Sekunden be tragsmäßig höher als die Umlaufgeschwindigkeit
der führenden
Rolle ist.
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Unter
einem motorischen Drehmoment wird ein Drehmoment verstanden, bei
welchem der die Rolle antreibende Motor das Band antreibt. Unter
einem generatorischen Motor wird ein Drehmoment verstanden, bei
welchem das Band den die Rolle antreibenden Motor antreibt.
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Als
Master-Rolle wird eine Rolle eines Rollenverbunds bezeichnet, wenn
diese im Normalbetrieb, d. h bei nicht auftretendem Bandrutschen
im Rollenverbund, die führende
Rolle ist, welche insbesondere PI-geregelt ist. Als Slave-Rolle
wird eine Rolle eines Rollenverbunds bezeichnet, wenn diese im Normalbetrieb,
eine folgende Rolle ist, welche insbesondere P-geregelt ist. In
der Regel ist diejenige Rolle die Master-Rolle in einem Rollenverbund, an welcher
die größte Zugübersetzung
auftritt bzw. an welcher die aufgrund von Zugspannungsänderungen bewirkte
größte Kraft
im Rollenverbund wirkt.
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Dem
Fachmann steht es jedoch frei beliebige andere Verfahren zum Erfassen
einer Rutschbewegung einzusetzen und diese für die Überwachung des Auftretens einer
Rutschbewegung erfindungsgemäß heranzuziehen.
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Unter
Rollenverbunde werden Spannrollensätze verstanden, welche zur
gezielten Einstellung einer Bandspannung, insbesondere Zugspannung, eines
Bandes ausgebildet sind und welche wenigstens zwei Rollen aufweisen.
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Durch Änderung
der Ist-Umfangsgeschwindigkeit der Rolle und/oder mindestens einer
der wenigstens einen weiteren Rolle und/oder die Bandgeschwindigkeit
wird erreicht, dass sich die Relativgeschwindigkeit von Band und
Umfang der Rolle einander annähern.
Durch Verringerung der Relativgeschwindigkeit wird die Wahrscheinlichkeit
erhöht, dass
die als rutschend erkannte Rolle das Band wieder greift und somit
das Rutschen behoben, jedoch zumindest verringert, wird. Dieser
Eingriff er folgt während
des Betriebs der Anlage. Ein Abschalten der Anlage kann dadurch
vermieden werden.
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Dieses
Verfahren hat insbesondere den Vorteil, dass es während des
Betriebs der Anlage automatisiert, d. h. ohne Eingriff von Bedienpersonal, ausgeführt werden
kann, wodurch einerseits Ressourcen eingespart werden, die Betriebssicherheit der
Anlage durch schnelles Eingreifen erhöht wird und der Betrieb der
Anlage als solche, z. B. Hinblick auf Durchsatz, verbessert wird.
Ein Abschalten der Anlage zur Behebung des Bandrutschens ist nicht
erforderlich.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens
eine der Rollen des Rollenverbunds als führende Rolle zur Vorgabe eines Betriebsparameters
und wenigstens eine der Rollen als eine den vorgegebenen Betriebparameter
verwendende folgende Rolle ausgebildet ist, wobei eine Regelung
der Umfangsgeschwindigkeit der wenigstens einen führenden
Rolle mittels einer PI-Regelung erfolgt, wobei eine Regelung der
Umfangsgeschwindigkeit wenigstens einer der folgenden Rollen mittels einer
P-Regelung erfolgt, wobei bei auftretender Rutschbewegung einer
der Rollen die Regelung wenigstens einer folgenden Rolle von einer
P-Regelung auf eine PI-Regelung geändert bzw. umgeschaltet wird.
Häufig
werden folgende Rollen, d. h. Slave-Rollen, im P-Regelbetrieb betrieben,
wobei diese einen I-Anteil vom PI-Regler der führenden Rolle, d. h. Master-Rolle, übernehmen.
In diesem Falle wäre
der Betriebsparameter somit der I-Anteil des PI-Reglers der führenden
Rolle. Unter Betriebsparameter können
alle Steuer/Regelparameter verstanden werden, welche den Betrieb
einer Rolle beeinflussen. Bspw. können dies Regelanteile sein,
etwa ein I-Anteil einer PI-geregelten Umfanggeschwindigkeit einer
führenden
Rolle, welcher für
eine P-Regelung der Umfangsgeschwindigkeit einer folgenden Rolle
herangezogen wird. Auch kommen als Betriebsparameter Betriebsgrößen, wie
etwa Umlaufgeschwindigkeit, Moment, Drehzahl, usw. in Betracht gezogen
werden. Darüber hinaus
stehen dem Fachmann weitere Betriebsparameter in Form diverser Soll-
und Ist-Werte zur Verfügung.
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Die
führende
Rolle und die folgende Rolle stehen hierbei untereinander in einer
Wechselwirkung, wobei Betriebsparameter der führenden Rolle Einfluss auf
die Betriebsparameter der folgenden Rolle nehmen. Durch die Änderung
der Regelung für eine
bestimmte Rolle von P-Regelbetrieb auf PI-Regelbetrieb wird erreicht,
dass insbesondere die Regeltodzeit für diese Rolle verringert wird.
Dadurch kann besonders schnell nach erkanntem Auftreten von Bandrutschen
auf die Situation reagiert werden. Insbesondere wird dadurch die
Ist-Umfangsgeschwindigkeit mindestens einer der wenigstens einen folgenden
Rolle angepasst, so dass das Rutschen einer der Rollen im Rollenverbund
behoben wird. Insbesondere können
durch die Änderung
von P-Regelbetrieb auf PI-Regelbetrieb, bspw. durch Umstellung eines
der bestimmten Rolle zugeordneten Umfangsgeschwindigkeitsreglers,
signifikante Einbußen
im Durchsatz der Anlage vermieden werden, da die Bandgeschwindigkeit
im Rollenverbund vorzugsweise beibehalten werden kann. P-Regler
und PI-Regler sind aus der Regelungstechnik hinreichend bekannt und
werden an dieser Stelle nicht weiter erläutert.
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Vorteilhaft
ist es, dass bei auftretender Rutschbewegung mindestens einer der
wenigstens einen folgenden Rolle die Regelung der wenigstens einen
folgenden Rolle von einer P-Regelung auf eine PI-Regelung umgeschaltet
bzw. geändert
wird. Dadurch wird bewirkt, dass die rutschende(n) folgende(n) Rolle(n),
d. h. Slave-Rolle(n,) wieder der Bandgeschwindigkeit folgt bzw.
folgen. Solange die Master-Rolle das Band greift, tritt kein bzw.
ein vernachlässigbarer
Poliereffekt an wenigstens einen rutschenden folgenden Rolle, d.
h. Slave-Rolle, auf.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei
auftretender Rutschbewegung der führenden Rolle die Regelung
aller folgenden Rollen von einer P-Regelung auf eine PI-Regelung geändert bzw.
umgeschaltet. In anderen Worten bedeutet dies, dass vorzugsweise
alle im Normalbetrieb, d. h. einem für alle Rollen des Rollenverbunds rutschfreien
Betrieb, als Slave-Rollen betriebenen Rollen des Rollenverbunds bei
rutschender Master-Rolle als Master-Rollen betrieben werden. Dadurch
kann sichergestellt werden, dass bei rutschender führender
Rolle kein Anlagenstopp erforderlich ist, um die vorliegende Rutschbewegung
zu beheben. Das Umschalten des Regelbetriebs erfolgt vorzugsweise
in einem Zeitraum nach Eintritt der Rutschbewegung, in welchem die
folgenden Rollen noch festen Bandkontakt haben, d. h. ein Moment
der die folgenden Rollen antreibenden Motoren einen vorgebbaren
Schwellwert noch nicht unterschritten hat, so dass der Bandzug des
geführten
Bandes erhalten bleibt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt
ein Zurückschalten
der Regelung von einer PI-Regelung auf eine P-Regelung mindestens
einer der wenigstens einen folgenden Rolle in Abhängigkeit
von einem Maß für einen
Momentenbetrag des diese Rolle antreibenden Motors und/oder in Abhängigkeit
von der Soll-Umfangsgeschwindigkeit der führenden Rolle und/oder in Abhängigkeit
von der Bandgeschwindigkeit. Ein Zurückschalten des Reglers erfolgt
dann, wenn die als rutschend erkannte Rolle das Band wieder greift.
Dann wird der Regler der jeweiligen Rolle wieder von einem PI-Regelbetrieb in einen
P-Regelbetrieb umgeschaltet. Als Kriterium, unter welchen Umständen eine
derartige Umschaltung bzw. ein Zurückschalten des Regelbetriebs
des Reglers erfolgt, kann bspw. ein Schwellwert für einen
Betrag eines durch den die als rutschend erkannte Rolle antreibenden
Motor erreichten relativen Ist-Motormoments genutzt werden. Dieses
bestimmt sich aus dem erforderlichen Moment für die Rolle, an welcher eine
bestimmte Kraft aufgrund des Abfalls der Zugspannung über der
Rolle angreift. Ggf. ist hier zusätzlich ein Getriebefaktor zu
berücksichtigen.
Dieses erforderliche Moment wird in Bezug gesetzt, bspw. in Form
eines Quotienten, mit einem Normierungsmoment, welches bspw. das
an der Motorwelle maximal zulässige
Drehmoment ist. Daraus wird das relative Soll-Moment des Motors
gebildet. Überschreitet
das relative Ist-Moment einen bestimmten Teilbetrag des relativen Soll-Moments,
etwa 50 Prozent, so wird die Rolle wieder als greifend erkannt und
es erfolgt ein Zurückschalten
des Reglers von PI-Regelbetrieb in den P-Regelbetrieb.
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Alternativ
kann eine Grenz-Soll-Umlaufgeschwindigkeit der führenden Rolle, d. h. Master-Rolle,
und/oder eine Grenz-Bandgeschwindigkeit vorgesehen werden, bei deren
Unterschreiten ein Umschalten bzw. Zurückschalten des Reglers erfolgt. Bei
niedriger Bandgeschwindigkeit und somit auch bei niedriger Soll-Umlaufgeschwindigkeit
der Master-Rolle bzw. führenden
Rolle und damit auch bei niedriger Soll-Umlaufgeschwindigkeit der
wenigstens einen Slave-Rolle bzw. folgenden Rolle ist die Wahrscheinlichkeit
eines Auftretens von Bandrutschen signifikant verringert, so dass
in der Regel kein Bedarf vorhanden ist, den Regelbetrieb des Reglers
von einem P-Regelbetrieb in einem PI-Regelbetrieb zu ändern und
damit auch kein Bedarf von einem PI-Regelbetrieb in einen P-Regelbetrieb
zu ändern.
Dies hat jedoch den Nachteil, dass der Durchsatz durch die Band
bearbeitende Anlage aufgrund der verringerten Bandgeschwindigkeit
verringert wird.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei
einem Umschalten und/oder Zurückschalten
der Regelung ein Moment des die Rolle antreibenden Motors im Wesentlichen
sprungfrei geändert.
Dadurch wird erreicht, dass die Umlaufgeschwindigkeit der aus dem
rutschenden Zustand in den greifenden Zustand überführten Rolle nicht abrupt geändert wird.
Eine abrupte Änderung
der Umlaufgeschwindigkeit der Rolle kann dazu führen, dass erneut ein dadurch
verursachtes Bandrutschen auftritt. Dies wird vermieden, indem ein
Moment des die Rolle antreibenden Motors im Wesentlichen sprungfrei
geändert
wird.
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Die
Aufgabe wird ebenfalls gelöst
durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung für einen Rollenverbund einer
Anlage zum Bearbeiten von Metallband, insbesondere Kaltwalzwerk
und/oder Behandlungslinie, mit einem maschinenlesbaren Programmcode,
welcher Steuerbefehle aufweist, die bei deren Ausführung die Steuer-
und/oder Regeleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche
1 bis 6 veranlassen.
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Die
Aufgabe wird ebenfalls gelöst
durch maschinenlesbaren Programmcode für eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung
für einen
Rollenverbund einer Anlage zum Bearbeiten von Metallband, insbesondere
Kaltwalzwerk und/oder einer Behandlungslinie, wobei der Programmcode
Steuerbefehle aufweist, die die Steuer- und/oder Regeleinrichtung
zur Durchführung
des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 veranlassen.
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Ferner
wird die Aufgabe gelöst
durch ein Speichermedium mit einem darauf gespeicherten maschinenlesbaren
Programmcode gemäß Anspruch
8.
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Schließlich wird
die Aufgabe gelöst
durch eine Industrieanlage, insbesondere Kaltwalzwerk und/oder Behandlungslinie,
zum Bearbeiten von Band, insbesondere Metallband, mit wenigstens
einem wenigstens zwei Rollen umfassenden Rollenverbund zur Einstellung
einer Bandspannung des Metallbands und mit einer Steuer- und/oder
Regeleinrichtung nach Anspruch 7, welche mit wenigstens einer Einrichtung
zum Betrieb der Rollen wirkverbunden ist.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche anhand
der nachfolgenden schematischen Zeichnungen nachfolgend genauer
erläutert
werden. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Industrieanlage
umfassend einen Rollenverbund,
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2 ein
schematisches Ablaufdiagramm zur Darstellung eines beispielhaften
Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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3 ein
schematisches Ablaufdiagramm zur Darstellung einer alternativen
Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die
in 1 dargestellte Industrieanlage ist als Behandlungslinie 1 zur
Behandlung von metallischen Bändern
B, insbesondere Kaltband, ausgebildet. Die Behandlungslinie 1 kann
mehrere Bereiche zum Bearbeiten des Metallbandes B umfassen, beispielsweise
einen Walzbereich, einen Bereich zur Beschichtung des Metallbands,
einen Bereich zum Reinigen des Metallbands, einen Bereich zur thermischen
Konditionierung des Kaltbands, und weitere. Diese sind in 1 nicht
dargestellt.
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Insbesondere
weist die Behandlungslinie 1 wenigstens einen Rollenverbund 2 auf.
Der Rollenverbund 2 umfasst im Ausführungsbeispiel vier Rollen 3,
welche das Kaltband führen.
Der Rollenverbund 2 dient zur Einstellung der Bandspannung
des Metallbands B in der Behandlungslinie 1. Insbesondere
ist der Rollenverbund 2 zwischen Bereichen der Behandlungslinie 1 angeordnet,
in welchen unterschiedliche Bandspannungen zum Zwecke des Bearbeitens
des Metallbands B einzustellen sind.
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Es
können
auch Rollenverbunde mit mehr oder weniger Rollen als vier in einer
Industrieanlage, insbesondere für
die oben erwähnte
Behandlungslinie 1, verwendet werden. Ein Rollenverbund
weist jedoch wenigstens zwei Rollen auf.
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Der
Rollenverbund 2 umfasst im Ausführungsbeispiel eine führende Rolle 3-1,
welche einer vorgebbaren Soll-Umfangsgeschwindigkeit folgt. Ferner
umfasst der Rollenverbund 2 drei folgende Rollen 3-2.
Die folgenden Rollen 3-2 und die führende Rolle 3-1 weisen
dieselbe Soll-Umfangsgeschwindigkeit auf. Jedoch werden die folgenden
Rollen 3-2 mit einer P-Regelung betrieben, während die
führende
Rolle 3-1 mit einer PI-Regelung betrieben wird. Es müssen nicht
alle Rollen 3-1 bzw. 3-2 ständig angetrieben sein, jedoch
zumindest die führende
Rolle 3-1.
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In
der Regel ist diejenige Rolle die führende Rolle 3-1,
bei welcher die größte absolute
Zugübersetzung
innerhalb des Rollenverbunds 2 auftritt. Unter absoluter
Zugübersetzung
wird der Quotient aus höherer
an der Rolle anliegender Ist- bzw. Soll-Zugspannung und niedrigerer
an der Rolle anliegender Ist- bzw. Soll-Zugspannung verstanden.
Ggf. kann die Master-Funktion
einer Rolle während
eines rutschfreien Normalbetriebs von einer ersten Rolle zu einer
weiteren Rolle gewechselt werden.
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In
einem Rollenverbund 2 für
eine Industrieanlage 1 ist vorzugweise somit wenigstens
eine Rolle 3 des Rollenverbunds 2 als führende Rolle 3-1 ausgebildet.
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Den
jeweiligen Rollen 3 des Rollenverbunds 2 sind
jeweils Antriebe 4 zugeordnet, welche die jeweilige Rolle 3 antreiben.
Die jeweilige Antriebseinheit 4 umfasst zumindest einen
Motor, sowie gegebenenfalls ein Getriebe zur Übertragung mechanischer Energie
auf die jeweilige Rolle 3 des Rollenverbundes 2.
Insbesondere wird mit den Antriebseinheiten 4 die Umfangsgeschwindigkeit
der Rollen 3 eingestellt.
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Die
Antriebseinheiten 4 sowie gegebenenfalls die von den Antriebseinheiten 4 angetriebenen Rollen 3 sind
jeweils mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung 5 ansteuerbar
wirkverbunden.
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Durch
Hinterlegung eines maschinenlesbaren Programmcodes 7, welcher
mittels eins Speichermediums 6, auf welchem dieser maschinenlesbare
Programmcode 7 gespeichert ist, der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 5 zugeführt wird,
wird die Steuer- und/oder
Regeleinrichtung 5 derart ausgebildet, dass diese bei Ausführung des
hinterlegten Programmcodes 7 die Durchführung einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
veranlassen kann. Vorzugsweise wird der Programmcode 7 auf
der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 5 speicherprogrammiert
hinterlegt.
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Der
Steuer- und/oder Regeleinrichtung 5 werden Betriebsgrößen der
Rollen 3 des Rollenverbundes 2 zugeführt, anhand
welcher die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 5 ein Auftreten
von Bandrutschen im Rollenverbund 2 für eine jeweilige Rolle 3 überwacht.
Tritt Bandrutschen für
eine Rolle 3 auf, so wird durch Ausführen des in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 5 hinterlegten
Programmcodes 7 das Bandrutschen für die jeweilig als rutschend
erkannte Rolle 3 verringert bzw. behoben.
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2 zeigt
ein schematisches, beispielhaftes Ablaufdiagramm zur Durchführung eines
Verfahrens zum Aussteuern und/oder Ausregeln einer Rutschbewegung
einer Rolle, welches in Form eines maschinenlesbaren Programmcodes
beispielhaft auf der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 5 der 1 hinterlegt
sein kann.
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Das
Ablaufdiagramm in 2 geht davon aus, dass beim
Start des Verfahrens das Band bereits in den Rollenverbund eingefädelt ist.
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In
einem ersten Verfahrensschritt 20 wird das Band durch den
Rollenverbund geführt,
wie dies üblicherweise
bei Betrieb einer Behandlungslinie 1 aus 1 der
Fall ist.
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In
einem Verfahrensschritt 21 erfolgt eine kontinuierliche Überwachung
der Rollen des Rollenverbundes auf einer Rutschbewegung. Die Überwachung
findet vorzugsweise permanent statt, solange der Rollenverbund betrieben
wird. Zum Zweck der Überwachung
des Auftretens von Rutschbewegungen werden Betriebsgrößen der
Rollen, vorzugweise aller Rollen, beispielsweise deren Umfangsgeschwindigkeit
und/oder deren Ist-Drehmomente
einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung zugeführt. Ferner kann ebenfalls
die Bandgeschwindigkeit des Metallbandes erfasst werden und der
Steuer- und/oder Regeleinrichtung 5 zugeführt werden.
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Durch
die entsprechende Verarbeitung derartiger Betriebsgrößen der
Rollen des Rollenverbunds kann eine Rutschbewegung einer Rolle relativ zum
Band des Rollenverbunds zuverlässig
erkannt werden.
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So
wird etwa für
eine folgende Rolle eines Rollenverbunds eine Rutschbewegung relativ
zum Metallband bspw. dann erkannt, wenn die Rolle bei einem motorischen
bzw. generatorischen Drehmoment des die führende Rolle antreibenden Motors
für ein
vorgebbares Zeitintervall eine Umfangsgeschwindigkeit aufweist,
die höher
bzw. niedriger ist, als die Umfangsgeschwindigkeit einer Vergleichsrolle,
welche ebenfalls von dem Rollenverbund umfasst wird.
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Eine
folgende Rolle 3-2 aus 1 wird bspw. als
rutschend angesehen, wenn diese bei motorischem Moment des die folgende
Rolle antreibenden Motors eine Umlaufgeschwindigkeit aufweist, welche um
mehr als 0,015 m/s für
eine Zeitspanne von mehr als zwei Sekunden höher als die Umlaufgeschwindigkeit
der führenden
Rolle ist, oder bei generatorischem Moment des die führende Rolle
antreibenden Motors eine Umlaufgeschwindigkeit aufweist, die um mehr
als 0,015 m/s für
eine Zeitspanne von mehr als 2 Sekunden langsamer läuft, als
die Umlaufgeschwindigkeit der führenden
Rolle.
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Bspw.
wird die führende
Rolle 3-1 aus 1 als rutschend erkannt, wenn
bspw. bei motorischem Drehmoment des die führende Rolle antreibenden Motors,
alle folgenden Rollen eine Umlaufgeschwindigkeit aufweisen, die
um mehr als 0,015 m/s für
eine Zeitspanne von mehr als zwei Sekunden betragsmäßig geringer
als die Umlaufgeschwindigkeit der führenden Rolle ist oder bei
generatorischem Drehmoment des die führenden Rolle antreibenden
Motors die Umfangsgeschwindigkeiten aller folgenden Rollen um mehr
als 0,015 m/s für
eine Zeitspanne von mehr als 2 Sekunden betragsmäßig höher als die Umlaufgeschwindigkeit
der führenden
Rolle sind.
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Unter
einem motorischen Drehmoment wird ein Drehmoment verstanden, bei
welchem der die Rolle antreibende Motor das Band antreibt. Unter
einem generatorischen Motor wird ein Drehmoment verstanden, bei
welchem das Band den die Rolle antreibenden Motor antreibt.
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Tritt
eine Relativbewegung des Bandes zu einem Umfang einer Rolle des
Rollenverbundes auf, so wird gemäß 2 in
einem Verfahrensschritt 22 abgefragt, ob die Rutschbewegung
bei einer führenden
Rolle vorliegt.
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Unter
einer führenden
Rolle wird im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels
eine Rolle verstanden, deren Umfangsgeschwindigkeitsregelung mittels
einer PI-Regelung erfolgt und deren Soll-Umfangsgeschwindigkeit
beliebig vorgebbar ist. Häufig
wird eine derartige führende
Rolle auch als Master-Rolle bzw. Speedmaster bezeichnet.
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Unabhängig davon
ob eine führende
Rolle als rutschend erkannt wird, wird gemäß 2 in einem
Verfahrensschritt 23 abgefragt, ob gegebenenfalls zusätzlich eine
folgende Rolle des Rollenverbundes rutscht.
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Unter
folgender Rolle wird im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels eine Rolle
verstanden, deren Umlaufgeschwindigkeitsregelung im Normalbetrieb,
d. h. in einem das Metallband greifenden Betriebszustand, über eine
P-Regelung erfolgt, wobei ein I-Anteil des PI-Reglers der führenden
Rolle für den
P-Regler der folgenden
Rolle übernommen
wird. Dieser für
die folgende Rolle übernommene
I-Anteil kann ggf. mit einem Wichtungsfaktor beaufschlagt werden.
Die Soll-Umfangsgeschwindigkeit einer folgenden Rolle und die Soll-Umfangsgeschwindigkeit der
führenden
Rolle sind in der Regel identisch.
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Tritt
weder ein Rutschen der führenden
noch der folgenden Rolle auf, so wird die Überwachung des Auftretens von
Bandrutschen fortgesetzt. Ein Eingreifen in den Betrieb wenigstens
einer Rolle aufgrund einer Rutschbewegung ist nicht erforderlich.
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Wird
die führende
Rolle im Verfahrensschritt 22 als rutschend erkannt, erfolgt
in einem Verfahrensschritt 25 ein Umschalten des Regelbetriebs
des Umfangsgeschwindigkeitsreglers aller folgenden Rollen von einem
P-Regelbetrieb auf einen PI-Regel betrieb. Dadurch wird eine möglichst
schnelle Anpassung der Umfangsgeschwindigkeiten der folgenden Rollen
an die Bandgeschwindigkeit sichergestellt, wodurch in der Folge
ein Abschalten der Anlage, hier etwa einer Behandlungslinie, bei
rutschender führender
Rolle vermieden werden kann. Ein Kontrollverlust über die
Bandspannung des Bandes kann ebenfalls vermieden werden.
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In
einem Verfahrensschritt 26 werden zur Überwachung des Bandrutschens
der führenden Rolle
erneut entsprechende Betriebsgrößen von
dieser erfasst. Aus diesen wird ermittelt, ob weiterhin, d. h. nach Änderung
des Regelbetriebs von P-Regelung
auf PI-Regelung, für
alle folgenden Rollen, weiterhin ein Rutschen vorliegt.
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In
einem Verfahrensschritt 27 wird abgefragt, ob das Rutschen
der führenden
Rolle behoben ist. Ist dies nicht der Fall, so wird der entsprechende
PI-Regelbetrieb für
alle folgenden Rollen beibehalten. Diese vorgenommenen Änderungen
werden solange beibehalten, bis das Rutschen der führenden
Rolle behoben ist.
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Erfolgt
im Verfahrensschritt 27 eine Abfrage mit dem Ergebnis,
dass das Rutschen der führenden Rolle
behoben ist, so wird im Verfahrensschritt 30 der Regelbetrieb
für alle
folgenden Rollen von einem PI-Regelbetrieb in einen P-Regelbetrieb
zurückgeschaltet.
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Das
Zurückschalten
des Betriebs eines Umfangsgeschwindigkeitsreglers von einem PI-Regelbetrieb
in einen P-Regelbetrieb für
die erfolgt im Ausführungsbeispiel
in Abhängigkeit
von einem Maß für einen
Momentenbetrag des die führenden
Rolle antreibenden Motors.
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Dazu
ist bspw. ein Momentengrenzwert vorgegeben, welcher durch den die
Rolle antreibenden Motor erreicht oder überschritten werden muss, damit
die Rolle wieder als greifend und damit als nicht mehr rutschend
erkannt wird. Dies ist bspw. bei 50% des relativen Motormoments
der Fall. Das relative Motormoment wird bspw. gebildet aus dem Soll-Moment,
gebildet aus der an einer Rolle anliegenden Kraft und dem Radius
der Rolle, sowie ggf. einem Getriebefaktor, und dem maximal zulässigen Drehmoment
der Motorwelle. Es kann hierzu auch ein variierter Prozentsatz herangenommen
werden, sofern dieser im Hinblick auf die jeweilige Anlage geeignet erscheint.
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Es
ist nicht zwangsläufig
die Verwendung des hier geschilderten relativen Motormoments erforderlich.
Alternativ kann auch ein anderes Maß für ein zu überschreitenden bzw. ggf. zu
unterschreitenden Grenzmoment genutzt werden, anhand dessen eine Rolle
als rutschend oder greifend erkannt wird.
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Ebenfalls
kann das Vorliegen einer Rutschbewegung dann erkannt bzw. als behoben
gelten, wenn bspw. die Abweichung einer Bandgeschwindigkeit von
einer Ist-Umfangsgeschwindigkeit einer Rolle einen definierbaren,
ggf. aus Versuchen anlagenspezifisch ermittelbaren Grenzwert überschreitet bzw.
unterschreitet.
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Das
Zurückschalten
des Regelbetriebs des Umfangsgeschwindigkeitsreglers vom PI-Regelbetrieb
in den P-Regelbetrieb erfolgt dabei derart, dass die Momente der
die folgenden Rollen antreibenden Motoren nicht sprunghaft geändert werden.
Dadurch wird vermieden, dass durch eine hierdurch verursachte abrupte Änderung
der Umfangsgeschwindigkeit der folgenden Rollen erneut ein Bandrutschen
für eine
der Rollen des Rollenverbunds initiiert wird.
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In
einem Verfahrensschritt 32 wird abgefragt, ob das Verfahren
beendet werden soll. Ist dies nicht der Fall, so wird das Überwachen
aller Rollen des Rollenverbunds auf Vorliegen einer Rutschbewegung
für eine
Rolle relativ zum Band fortgesetzt.
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Wird
im Verfahrensschritt 23 wenigstens eine folgende Rolle
als rutschend erkannt, so erfolgen ähnliche Maßnahmen zum Verringern bzw.
Beheben des Rutschens der wenigstens einen folgenden Rolle wie bei
der führenden
Rolle.
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In
einem Verfahrensschritt 25 erfolgt ein Umschalten des Regelbetriebs
des Umfangsgeschwindigkeitsreglers der rutschenden folgenden Rolle
von einem P-Regelbetrieb in einen PI-Regelbetrieb. Dadurch wird
erreicht, dass sich die Umfangsgeschwindigkeit der folgenden Rolle
wieder möglichst
schnell der Bandgeschwindigkeit annähert.
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In
einem Verfahrensschritt 28 werden Betriebsgrößen der
im Verfahrensschritt 23 als rutschend erkannten folgenden
Rolle erfasst. Aus diesen Betriebsgrößen wird ermittelt, ob die
entsprechende folgende Rolle auch nach Umschalten des Regelbetriebs
des Umfangsgeschwindigkeitsreglers weiterhin rutscht. Dies erfolgt
bspw. gemäß dem eingangs
der Figurenbeschreibung geschilderten Verfahren zum Erfassen von
Bandrutschen von folgenden Rollen.
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Die
im Verfahrensschritt 28 ermittelten Betriebsgrößen werden
vorzugsweise mittels vorgebbarer, gegebenenfalls anlagenspezifischer
Schwellwerte verglichen, deren Über-
bzw. Unterschreiten Aufschluss darüber gibt, ob eine Rutschbewegung
vorliegt oder nicht.
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Im
Verfahrensschritt 29 wird abgefragt, ob das Rutschen der
Rolle behoben ist. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt weiterhin
eine Erfassung der Betriebsgrößen der
entsprechenden Rolle zur Überwachung der
Rutschbewegung. Ferner wird die folgende Rolle weiterhin mit geändertem
Regelbetrieb des Umfangsgeschwindigkeitsreglers betrieben.
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Wird
in dem Verfahrensschritt 29 abgefragt, ob das Rutschen
behoben ist und dieses als behoben erkannt, so wird einerseits der
Regelbetrieb der folgenden Rolle von einem PI-Regelbetrieb in einen P-Regelbetrieb
geändert.
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Hierzu
ist – wie
etwa bei der führenden
Roll auch – bspw.
ein Momentengrenzwert vorgegeben, welcher durch den die folgende
Rolle antreibenden Motor erreicht oder überschritten werden muss, damit
die folgende Rolle wieder als greifend und damit als nicht mehr
rutschend erkannt wird.
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Dies
ist bspw. bei 50% des relativen Motormoments der Fall. Das relative
Motormoment wird bspw. gebildet aus dem Soll-Moment, gebildet aus der an einer Rolle
anliegenden Kraft und dem Radius der Rolle, sowie ggf. einem Getriebefaktor,
und dem maximal zulässigen
Drehmoment der Motorwelle. Es kann hierzu auch ein variierter Prozentsatz
herangenommen werden, sofern dieser im Hinblick auf die jeweilige
Anlage geeignet erscheint. Auch ist nicht zwangsläufig die
Verwendung des hier geschilderten relativen Motormoments des die
folgende Rolle antreibenden Motors erforderlich.
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Das
Zurückschalten
des Regelbetriebs des Umfanggeschwindigkeitsreglers für die folgende
Rolle von PI-Regelbetrieb auf P-Regelbetrieb erfolgt im Verfahrensschritt 31 dabei
derart, dass das Moment des die folgende Rolle antreibenden Motors
nicht sprunghaft geändert
wird. Dadurch wird vermieden, dass durch eine hierdurch verursachte
abrupte Änderung
der Umfangsgeschwindigkeit der folgenden Rolle erneut ein Bandrutschen
initiiert wird.
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Anschließend erfolgt
in einem Verfahrensschritt 32 eine Abfrage, ob das Verfahren
beendet werden soll. Ist dies nicht der Fall, so wird das Verfahren
weiterhin durchgeführt,
um Bandrutschen innerhalb des Rollenverbundes zu identifizieren
sowie zu beheben.
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3 zeigt
ein schematisches Ablaufdiagramm für eine alternative Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bei diesem Verfahren wird ebenfalls in einem Verfahrensschritt 20 zunächst das
Band durch den Rollenverbund geführt.
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In
einem Verfahrensschritt 21 erfolgt ein Erfassen von Betriebsgrößen der
jeweiligen Rollen des Rollenverbundes, um diese im Hinblick auf
eine Rutschbewegung von Band relativ zu einer Rolle des Rollenverbunds
zu überwachen.
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In
einem Verfahrensschritt 33 wird abgefragt, ob eine Rolle
als rutschend erkannt wird. Ist dies nicht der Fall, so wird das
Rutschen weiterhin überwacht
bis eine Rutschbewegung erfasst wird.
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Wird
im Verfahrensschritt 33 das Vorliegen einer Rutschbewegung
bejaht, so erfolgt in einem Verfahrensschritt 34 eine durch
eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung bewirkte Verringerung der Bandgeschwindigkeit
des durch den Rollenverbund geführten
Bandes. Durch die Verringerung der Bandgeschwindigkeit wird die
Wahrscheinlichkeit eines Auftretens von Rutschbewegungen verringert,
so dass davon auszugehen ist, dass ab einer gewissen Grenzbandgeschwindigkeit
die rutschende Rolle von selbst wieder greift. Die Verringerung
der Bandgeschwindigkeit erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von
der Intensität
der erfassten Rutschbewegung, bspw. des Betrags der bei der vorliegenden
Rutschbewegung vorliegenden Momentendifferenz zwischen Soll-Moment
und Ist-Moment.
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Dabei
ist entsprechend die Soll-Umfangsgeschwindigkeit der rutschenden
Rolle bzw. auch der nicht rutschenden Rollen des Rollenverbundes
auf die geänderte
Bandgeschwindigkeit anzupassen.
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In
einem Verfahrensschritt 35 wird erneut eine oder mehrere
Betriebsgrößen der
Rollen des Rollenverbundes erfasst, um das Vorliegen von Bandrutschen
innerhalb des Rollenverbunds zu detektieren.
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Im
Verfahrensschritt 36 wird abgefragt, ob das Rutschen der
Rolle behoben ist. Ist dies nicht der Fall, so wird im Verfahrensschritt 34 die
Bandgeschwindigkeit weiter verringert.
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Die
Verringerung der Bandgeschwindigkeit und die Überprüfung, ob das Rutschen behoben
ist, erfolgt solange, bis im Verfahrensschritt 36 ausgegeben
wird, dass keine Rutschbewegung von Band relativ zu Rolle mehr vorliegt.
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Anschließend kann
gegebenenfalls in einem nicht dargestellten Verfahrensschritt die
Bandgeschwindigkeit des Bandes durch den Rollenverbund wieder erhöht werden,
um den Durchsatz der Behandlungslinie zu steigern. Dies ist jedoch
mit dem Risiko verbunden, dass erneut ein Bandrutschen im Rollenverbund
auftritt.
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In
einem Verfahrensschritt 32 wird abgefragt, ob das Verfahren
beendet werden soll. Ist dies nicht der Fall, erfolgt weiterhin
eine ständige Überwachung des
Führungsprozesses
des Bandes durch den Rollenverbund.
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Das
Verfahren wird solange ausgeführt,
bis kein Band mehr durch den Rollenverbund 2 geführt wird.
In einem derartigen Fall kann die Abfrage im Verfahrensschritt 32 ob
das Verfahren beendet werden soll, bejaht werden. Damit wird das
Verfahren beendet.
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Nachteilig
bei dem gemäß 3 ausgeführten Verfahren
ist es, dass die Anlage zur Vermeidung von Bandrutschen hohen Durchsatzschwankungen unterliegt.
Nichts desto trotz verbessert jedoch auch diese Variante der Erfindung
den Betrieb von Band bearbeitenden Industrieanlagen, insbesondere
Walzwerken und/oder Behandlungslinien für Kaltband, erheblich.