DE102010036112A1

DE102010036112A1 - Verfahren zur automatisierten Steuerung und/oder Regelung einer hüttenmännischen Anlage und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102010036112A1
Application number: DE201010036112
Authority: DE
Inventors: Dieter Heesen; Martin Becker; Dr. Hovestädt Erich; Dr. Reifferscheid Markus; Ronald Wilmes
Original assignee: SMS Siemag AG
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2010-09-01
Filing date: 2010-09-01
Publication date: 2012-03-01
Also published as: WO2012028422A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Steuerung oder Regelung einer hüttentechnischen Anlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage in einem Sparmodus abweichend von dem regulären Anlagen-Betriebsmodus betrieben werden kann, in dem der Verbrauch an elektrischer Energie und/oder an Medien gegenüber dem regulären Anlagen-Betriebsmodus vermindert wird, sowie eine Vorrichtung oder ein Softwaremodul zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Steuerung und/oder Regelung einer hüttentechnischen Anlage.
Aus der JP 2009 292 066 A ist eine Spritzmaschine als hüttentechnische Anlage bekannt, die mit einer Steuereinrichtung für eine energiesparende Funktionsweise in einer vorherbestimmten Standard-Funktionsweise ausgestattet ist.
In der EP 0 683 593 A2 wird eine Telekommunikationsanlage mit einem Energiesparmodus offenbart. Mit Hilfe einer Steuereinrichtung und zusätzlicher Steuermittel werden bei Vorliegen von Energiesparinformationen zumindest Teilbereiche in einem energieverbrauchreduzierten gesteuert. Die Energiesparinformationen werden beispielsweise mit Hilfe einer in der Telekommunikationsanlage vorhandenen Zeiteinrichtung und einer implementierten Energiesparroutine gebildet. Dadurch soll eine derartige Telekommunikationsanlage in den Nachtstunden oder an Wochenenden in einem Energiesparmodus betrieben werden können.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reduzieren des Energieverbrauchs einer Maschine oder einer Anlage, insbesondere in der Automatisierungstechnik, werden in der EP 2 149 828 A2 beschrieben. Dabei wird davon ausgegangen, dass eingeschaltete Maschinen auch dann Energie vorbrauchen, wenn sie keine Aktion ausführen. Um dann den Energieverbrauch zu senken, besteht für einen Bediener der Maschine die einzige Möglichkeit darin, die gesamte Maschine oder nur den Leistungsteil der Maschine auszuschalten. Beim Ausschalten der gesamten Maschine können jedoch wichtige Informationen verloren gehen. Dies betrifft insbesondere Informationen, die in einem flüchtigen Speicher gespeichert sind. Um einen Informationsverlust zu vermeiden, kann die Maschine daher nicht in jeder Situation ausgeschaltet werden. Zudem dauert ein Wiederanlauf der Maschine sehr lange, und häufig stehen nicht mehr alle erforderlichen Daten für die betreffende Situation an der Maschine zur Verfügung. Ferner kann es in der spezifischen Situation beim Abschalten zu unzuverlässigen Reaktionen der Aktoren der Maschine kommen.
Gemäß der EP 2 149 828 A2 wird eine Vorrichtung offenbart, die eine Deaktivierungseinrichtung umfasst. Diese spricht auf ein vorbestimmtes Deaktivierungssignal an, um eine Deaktivierungsroutine bereitzustellen. Eine Überwachungseinrichtung ist vorgesehen, um die Maschine gemäß einer vorbestimmten Deaktivierungsvorschrift in einen Energiesparmodus zu überführen.
Gemäß dem Stand der Technik auf dem Gebiet der hüttentechnischen Anlagen laufen die Antriebe für Versorgungssysteme wie Antriebssysteme, Hydraulikpumpen, Wasserpumpen, Drucklufterzeugung, Fettpumpen, etc. sowie die Ventilatoren, die beispielsweise für die Dampfabsaugung oder die Kokillenrandabsaugung eingesetzt werden, auch bei verminderter oder unterbrochener Produktion unreduziert im regulären Anlagen-Betriebsmodus weiter. Dies gilt sowohl für geplante Stillstände als auch für ungeplante Stillstände. Während dieser Stillstandszeiten laufen die Versorgungssysteme und Ventilatoren im Leerlauf ohne Last und verbrauchen unnötig Energie. Dabei ist der reguläre Anlagen-Betriebsmodus generell auf die Volllast der Anlage ausgelegt. Ausschließlich für Wartungsarbeiten werden die Versorgungssysteme abgeschaltet. Je nach Betreiber erfolgt die Abschaltung für Wartungsarbeiten auf Anwahl durch eine Gruppenabschaltung von einer Leitstelle aus oder direkt manuell durch Einzelabschaltung. In diesem Fall setzt ein Bediener die erforderlichen Aggregate und Komponenten außer Betrieb. Nach erfolgter Wartungstätigkeit werden die abgeschalteten Aggregate und Komponenten entweder von einer Leitstelle aus oder manuell durch das Wartungspersonal wieder eingeschaltet.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, den Verbrauch unnötiger Energie während geplanter oder ungeplanter Stillstände in hüttenmännischen Anlagen zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Anlage in einem Sparmodus betrieben werden kann, in dem der Verbrauch an elektrischer Energie und/oder an Medien vermindert ist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reduzierung oder zur Minimierung von Verbräuchen an elektrischer Energie und/oder von Medien wie Gase, Wasser, Schmiermittel, etc. zur Herstellung und Verarbeitung metallischer Werkstoffe in hüttentechnischen Anlagen, wie Stahlwerken, Gießanlagen, Walzanlagen oder Bandbehandlungsanlagen. Die Erfindung betrifft vor allem die Reduzierung oder Minimierung von Verbräuchen an elektrischer Energie und der Medien wie Gase, Wasser, Schmiermittel insbesondere bei Stillständen, d. h. Produktionspausen, sowie bei verminderter Produktion der jeweiligen Anlagen, Unteranlagen und Maschinenaggregaten mittels der auszuwählenden Funktion der jeweiligen Anlagen mit dem Schwerpunkt der automatisierten Anlagensteuerung oder -regelung zum energiesparenden Modus.
Die Erfindung ist sowohl durch ein gezieltes und automatisch kontrolliertes Abschalten der Versorgungssysteme und Ventilatoren in Abhängigkeit von der Länge der Stillstandszeiten als auch durch ein automatisch kontrolliertes Einschalten der Versorgungssysteme und Ventilatoren am Ende der Stillstandszeiten auf der Basis einer im Leitstand der Anlage angewählten Betriebsart zur Energiereduzierung unter Berücksichtigung der Länge von geplanten und ungeplanten Stillstandszeiten und einer damit einhergehenden gezielten Abschaltung von Versorgungssystemen und Ventilatoren gekennzeichnet. Die Erfindung berücksichtigt ferner verschiedene Ausschalt- und Einschaltprogramme in Abhängigkeit der verschiedenen Arten oder Stufen der Stillstandszeiten.
Mit der erfindungsgemäßen Betriebsart „Sparmodus” ist es vorteilhafterweise möglich, die Verbräuche an elektrischen Energie und/oder an Medien, wie der Gase, Wasser, Schmiermittel, Kühlflüssigkeiten etc. durch Abschalten der Versorgungssysteme wie der Antriebssysteme, Hydraulikpumpen, Wasserpumpen, Drucklufterzeugung oder der Fettpumpen sowie der Ventilatoren, insbesondere zur Dampfabsaugung oder zur Kokillenrandabsaugung, zu reduzieren, um damit Energiekosten zu sparen. Die Verminderung der Verbräuche beträgt dabei, verglichen mit dem regulären Anlagen-Betriebsmodus, vorzugsweise bis zu 10%, insbesondere bis zu 20%, ganz besonders bevorzugt bis zu 30% zumindest einzelner Medien.
Durch gezieltes und kontrolliertes automatisches Abschalten und Wiedereinschalten entweder der hüttenmännischen Anlage oder von einzelnen Komponenten derselben wird eine optimierte und gesicherte Betriebsart erreicht, die die Risiken von Ausfällen von Komponenten und Komponententeilen minimiert.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorteilhaft ist auch, dass das Verfahren automatisch oder manuell eingeleitet wird und/oder dass während des Verfahrensablaufs manuelle Eingriffe zugelassen werden.
Vorzugsweise wird das Verfahren mittels einer Funktion zur Energieeinsparung, zum Beispiel als Softwaremodul, innerhalb eines vorhandenen Automatisierungssystems vollzogen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden Abschalt- oder Wiedereinschaltvorgänge von Aggregaten oder Komponenten von in der Anlage integrierten Versorgungssystemen sowie von Ventilatoren automatisiert gesteuert oder geregelt.
Vorzugsweise wird vorgesehen, dass als Versorgungssysteme Antriebssysteme, Hydraulikpumpen, Wasserpumpen, Aggregate zur Drucklufterzeugung oder Fettpumpen oder Ventilatoren, insbesondere zur Dampfabsaugung oder zur Kokillenrandabsaugung, automatisiert gesteuert oder geregelt werden.
Mit Vorteil werden in Abhängigkeit vom Betriebszustand oder dem Prozessgeschehen bei Bedarf Komponenten und/oder Aggregate der Anlage abgeschaltet, leistungsreduziert betrieben oder eingeschaltet.
Ebenfalls als vorteilhaft erweist es sich, wenn Steuerungs- oder Regelungsprogramme zum Betreiben sowie zum Ein- oder Ausschalten der Komponenten und/oder Aggregate eingesetzt werden.
Von Vorteil ist eine Funktion, die zwischen einem Anlagenstillstand, insbesondere einer Pause, und dem Produktionsbetrieb unterscheidet. Der Sparmodus kann nicht nur während des Anlagenstillstandes, sondern auch während des Produktionsbetriebs gefahren werden. Somit umfasst der Sparmodus vorzugsweise sämtliche Betriebsmodi, die von dem regulären Anlagen-Betriebsmodus abweichen.
Vorzugsweise ist das Verfahren dadurch ausgestaltet, dass im Produktionsbetrieb unter Berücksichtigung anlagenspezifischer Zustände und sicherheitstechnischer Aspekte nicht ausgelastete Komponenten und/oder Aggregate abgeschaltet oder leistungsreduziert betrieben werden oder bei Bedarf wieder aufgeschaltet werden. In vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass die Funktion während des Stillstands der Anlage und/oder während des Produktionsbetriebs eine verbrauchsminimierende Betriebsweise für elektrische Energie und Medien automatisch ermittelt, auswählt, vorgibt und/oder durch die Steuerung ausführt.
Mit Vorteil fährt die Funktion die Komponenten und/oder Aggregate nach vorgegebenen Schritten und Parametern in Form von Programmabläufen herunter, reduziert sie in ihrer Leistung oder schaltet sie ab.
Vorzugsweise wird ebenfalls vorgesehen, dass die Funktion beim Wiederaufschalten der Komponenten und/oder Aggregate eine definierte Einschaltreihenfolge berücksichtigt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung werden die Komponenten und/oder Aggregate nach vorgegebenen Schritten und Parametern in Form von Programmabläufen hochgefahren oder eingeschaltet.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung eines der oben aufgeführten Verfahren. Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Funktion zur Energieeinsparung umfasst.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige eines Mensch-Maschine-Dialogs über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle, auf der sich die Zustände der Aggregate und/oder Komponenten und zugehörige Informationen gemäß dem Prozessgeschehen aktualisieren lassen.
Mit Vorteil ist die Vorrichtung so ausgestaltet, dass die Informationen unmittelbar oder durch Bedieneranwahl abrufbar sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass sie, z. B. als Software-Modul, in einer Steuerung eines anlagenspezifischen Automatisierungssystems integriert oder in einem übergeordneten Prozessrechner integriert ist. Dabei kann es sich um einen separaten Prozessrechner handeln, der als Leitstandssystem fungiert.
Das oben beschriebene Verfahren und die Vorrichtung lassen sich in einem komplexen Automatisierungssystem in Anlagen der Hüttentechnik wie Hochofen- oder Stahlwerksanlagen, Stranggießanlagen, Tunnel- oder Wärmeöfen, Walzwerken einsetzen, wobei diese Anlagen entweder jeweils Einzelanlagen sind oder in Anlagelinien in verschiedenen Kombinationen integriert sind.
Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ein beispielsweise in einem Leitstandsrechner integriertes Automatisierungssystem 1 (Figur) ist mit dem „Sparmodus” 2 ausgestattet, vorzugsweise in Form einer Funktion.
Aus der gesamten hüttentechnischen Anlage erhält das Automatisierungssystem 1 Parameter 3, wie beispielsweise Leistungsdaten der Komponenten der Maschinenanlage. Ebenso werden dem Automatisierungssystem 1 Zustände 4 wie der Betriebszustand, der Komponentenzustand oder der Prozessstatus zugeführt. Außerdem werden dem Automatisierungssystem 1 Restriktionen 5, beispielsweise Stillstandszeiten, Mindestanforderungen oder zeitspezifische Unterbrechungsdauern 6 zugeleitet. Mittels der Funktion 2 ist das Automatisierungssystem 1 in der Lage, aus den Parametern 3, den Zuständen 4 und den Restriktionen 5 Daten zu erzeugen, die über Datenleitungen 7, 8, 9 an Leitungssysteme 10 für Fluide wie Druckluft oder Schmier- oder Kühlmittel, an Antriebe 11 für Walzen, Rollen oder dgl. und an Ventilatoren 12 oder andere Einheiten zur Belüftung oder Kühlung weiterzugeben. Aufgrund der Daten, die über die Leitungen 7 bis 9 übermittelt werden, werden die Leitungssysteme 10, die Antriebe 11 und/oder die Ventilatoren 12 ganz oder teilweise abgeschaltet oder in einen Zustand verminderter Energieaufnahme versetzt.
Bezugszeichenliste

1: Automatisierungssystem
2: Betrieb „Sparmodus”
3: Parameter
4: Zustände
5: Restriktionen
6: Unterbrechungsdauern
7: Datenleitung
8: Datenleitung
9: Datenleitung
10: Leitungssysteme
11: Antriebe
12: Ventilatoren

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2009292066 A [0002]
EP 0683593 A2 [0003]
EP 2149828 A2 [0004, 0005]

Claims

Verfahren zur automatisierten Steuerung oder Regelung einer hüttentechnischen Anlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage in einem Sparmodus abweichend von dem regulären Anlagen-Betriebsmodus betrieben werden kann, in dem der Verbrauch an elektrischer Energie und/oder an Medien gegenüber dem regulären Anlagen-Betriebsmodus vermindert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Sparmodus der Verbrauch an Gasen, Wasser und/oder Schmier- und Kühlflüssigkeiten als Medien vermindert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verminderung bis zu 10%, vorzugsweise bis zu 20%, ganz besonders bevorzugt bis zu 30% beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sparmodus automatisch oder manuell eingeleitet wird und/oder dass während des Sparmodus manuelle Eingriffe zugelassen werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sparmodus mittels einer Funktion zur Energieeinsparung innerhalb eines vorhandenen Automatisierungssystems (1) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass während des Sparmodus Abschalt- oder Wiedereinschaltvorgänge von Aggregaten oder Komponenten von in der Anlage integrierten Versorgungssystemen (10, 11) sowie von Ventilatoren (12) automatisiert gesteuert und/oder geregelt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Versorgungssysteme Antriebssysteme, Hydraulikpumpen, Wasserpumpen, Aggregate zur Drucklufterzeugung oder Fettpumpen oder Ventilatoren (12), insbesondere zur Dampfabsaugung oder zur Kokillenrandabsaugung, automatisiert gesteuert und/oder geregelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass während des Sparmodus Steuerungs- oder Regelungsprogramme zum Betreiben sowie zum Ein- oder Ausschalten der Komponenten und/oder Aggregate eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion eine verbrauchsminimierende Betriebsweise und Medien automatisch ermittelt, auswählt, vorgibt und/oder durch die Steuerung/Regelung ausführt und vorzugsweise die Komponenten und/oder Aggregate nach vorgegebenen Schritten und Parametern (3) in Form von Programmabläufen herunterfährt, in ihrer Leistung reduziert oder abschaltet, sowie vorzugsweise beim Wiederaufschalten der Komponenten und/oder Aggregate eine definierte Einschaltreihenfolge berücksichtigt.
Vorrichtung oder Softwaremodul zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Sparmodus zur Energie- und/oder Medieneinsparung bereitstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige eines Mensch-Maschine-Dialogs über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle aufweist, auf der die Zustände (4) der Aggregate und/oder Komponenten und zugehörige Informationen gemäß dem Prozessgeschehen aktualisierbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen unmittelbar oder durch Bedieneranwahl abrufbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einer Steuerung eines anlagenspezifischen Automatisierungssystems integriert oder in einem übergeordneten Prozessrechner integriert ist.