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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung von Qualitätseigenschaften einer Faserstoffbahn, wie einer Papier-, Tissue- oder Kartonbahn, durch die Beeinflussung des Herstellungsprozesses.
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Zur Verbesserung von Qualitätseigenschaften einer Faserstoffbahn sind in einer Maschine zur Herstellung dieser Quer- und/oder Längsprofilregelvorrichtungen vorhanden. Die Quer- und/oder Längsprofilregelvorrichtungen umfassen jeweils mehrere Stellglieder, wobei die Stellsignale, zur Verstellung der Stellglieder, von einem Regler übermittelt werden, der die Messsignale von einem Scanner verarbeitet und daraus die Stellsignale generiert.
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In Bahnlaufrichtung gesehen können mehrere Quer- und/oder Längsprofilregelvorrichtungen und Scanner hintereinander angeordnet sein.
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So besteht eine Querprofilregelung, in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, im Wesentlichen aus einem Messrahmen (Scanner), einer Regelung und den Stellgliedern sowie der Regelstrecke selbst.
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Zur Querprofilregelung können verschiedene Qualitätseigenschaften z. B. Flächengewicht, Feuchte, Dicke, Glanz oder Füllstoffgehalt der Faserstoffbahn zugrunde gelegt werden. Diese werden mit dem Scanner in CD Richtung ortsgenau erfasst und an die Reglung weitergegeben. Diese errechnet daraus neue Positionen für die Stellglieder mit dem Ziel, ein möglichst flaches Querprofil, bzw. eine möglichst geringe Qualitätsschwankung am Scanner zu erzeugen.
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Nachteilig ist, dass durch die meist sehr langen Regelstrecken große Totzeiten entstehen, die eine Qualitätsregelung erschweren. Weiterhin wird die eindeutige Ortsbestimmung, in CD-Richtung und/oder MD-Richtung, aufgrund von Bahnschrumpfung und Bahnverlauf zwischen Mess-Ort und Stell-Ort gestört. Dies führt zu einer falschen Positionsberechnung für den nächsten Regelschritt. Derartige Fehler werden auch Mapping-Fehler genannt.
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Zur Kompensation oder Verringerung von Mapping-Fehlern ist ein Verfahren bekannt, das bei einem System mit einer Querprofilregeleinrichtung bzw. CD-Regelung sehr gut funktioniert.
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Wird allerdings ein System mit zwei unabhängigen Querprofilregeleinrichtungen und einem Scannerrahmen eingesetzt, kommt es zu einem Problem, da beide Regelungen auf dasselbe Messsignal regeln müssen. Die Regelungen können dann nicht mehr unterscheiden, durch welche Verstellung die Profiländerung hervorgerufen wurde.
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Eine der Aufgaben der Erfindung ist es, ein geeignetes Verfahren vorzuschlagen, mittels dem unter anderem der Mapping-Fehler verringert werden kann.
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Die Aufgabe wird mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Dabei wird der Herstellungsprozess mittels mind. zweier Querprofilregelvorrichtungen beeinflusst, die jeweils mehrere Stellglieder umfassen, und die im Herstellungsprozess, in Bahnlaufrichtung gesehen, hintereinander angeordnet sind.
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Die Stellsignale zur Ansteuerung der Stellglieder werden dabei von jeweils einem jeweils einer Querprofilregelvorrichtung zugeordneten Regler generiert, wobei jeder Regler dasselbe, von einem Scanner kommende, Messsignal verarbeitet.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die in einem Bahnbreitenbereich hintereinander angeordnete Stellglieder zumindest zeitweise asynchron anzusteuern, sodass am Scanner gemessene Veränderungen der Qualitätseigenschaften einem Stellglied eindeutig zugeordnet werden können.
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Insbesondere wenn die Querprofilregelvorrichtungen einen größeren Abstand untereinander, wie auch zum Scanner, aufweisen, ist es vorteilhaft, wenn die Regler bei der Ansteuerung die Totzeit berücksichtigen.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die, in einem Bahnbreitenbereich, hintereinander angeordneten Stellglieder der beiden Querprofilregelvorrichtungen abwechselnd angesteuert werden.
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Die abwechselnde Ansteuerung der in einem Bahnbreitenbereich hintereinander angeordneten Stellglieder kann bevorzugt zur Ermittlung und Korrektur von Mapping-Fehlern erfolgen.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass jeder Regler abwechselnd aufgrund eines ersten Messsignals ein Stellsignal generiert und aufgrund eines zweiten Messsignals eine Automapping Kalkulation durchführt. Bei der Automapping Kalkulation können weiterhin die generierten Stellsignale aufgrund des ersten Messsignals berücksichtigt werden.
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Um eine noch größere Genauigkeit bei der Zuordnung der Messsignale zu erhalten, können die Regler zudem unterschiedliche Messsignalanteile berücksichtigen. So können die Messsignale in niedrigfrequente und hochfrequente Anteile zerlegt werden.
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Die niedrigfrequenten Anteile könnten zur Generierung der Stellsignale für eine Grobregelung und die hochfrequenten Anteile zur Generierung der Stellsignale für eine Feinregelung verwendet werden.
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Hintereinander angeordnete Querprofilregelvorrichtungen können beispielsweise ein Dampfblaskasten und ein Nachbefeuchter sein.
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In einer bevorzugten Ausführung wird der Dampfblaskasten, mit vorzugsweise 4 Stellglieder pro m Bahnbreite, zur Grobregelung und der Nachbefeuchter, mit vorzugsweise 20 Stellglieder pro m Bahnbreite, zur Feinregelung verwendet.
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Durch das beschriebene Verfahren wird eine optimale Entkoppelung der Regelungen erreicht, was zu einer optimalen Profilgüte führt.
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Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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In diesen zeigen:
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1 Querprofilregelung entsprechend dem StdT mit einer Querprofilregelvorrichtung
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2 Querprofilregelung mit zwei Querprofilregelvorrichtungen, die mit dem gleichen Messsignal angesteuert werden
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3 Funktionsschema der erfindungsgemäßen CD-Regelung
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4 Messsignal
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1 zeigt eine Querprofilregelung bzw. CD Regeleinrichtung, entsprechend dem Stand der Technik in der Übersicht schematisch dargestellt. Die CD-Regeleinrichtung besteht aus einer Querprofilregelvorrichtung 2, einer CD-Regelung 5 sowie einem Scanner 6, mit dem das Flächengewichts- und Feuchtequerprofil gemessen wird. Die Querprofilregelvorrichtung 2 kann dabei aus bis zu 200 Ventileinheiten besteht, mit denen das Flächengewicht, in Querrichtung (CD), durch Zugabe von Verdünnungswasser 9 geregelt wird. Jede Ventileinheit besteht aus einem Ventil 7 welches von einem Positionierantrieb bzw. Stellglied 4 angesteuert wird. Jedem Messort in CD-Richtung kann so ein Stellort, also eine Ventileinheit, eindeutig zugeordnet werden bzw. Mapping-Fehler können einfach erfasst werden, indem ein automatisches Mapping (dynamischer Bump-Test) durchgeführt wird.
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In 2 ist eine entsprechende Querprofilregelung mit zwei Querprofilregelvorrichtungen 2, 3 gezeigt, die jeweils mit dem gleichen Messsignal angesteuert werden. Der Einfachheit sind nur zwei Ventileinheiten 4, 7 je Querprofilregelvorrichtung 2, 3 dargestellt. Jede dieser Querprofilregelvorrichtungen 2, 3 wird von einem Regler 5.1, 5.2 angesteuert. Beide Regler erhalten aber das gleiche Messsignal vom Scanner 6 und müssen somit auf dasselbe Profil regeln. Da das Scannersignal an die Regelungen 5.1, 5.2 gleich ist, kann in den Reglern nicht mehr unterschieden werden, ob ein Mapping-Fehler aufgrund der eigenen Verstellung der Stellglieder der Querprofilregelvorrichtung oder durch den anderen Regler bzw. die andere Querprofilregelvorrichtung verursacht wurde. Führen also beide Regler gleichzeitig eine Auto-Mappingkorrektur durch, so ergibt sich eine falsche Positionierung der Stellglieder und somit eine wesentliche Verschlechterung des Querprofils.
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In 3 ist das Funktionsschema der erfindungsgemäßen CD-Regelung schematisch dargestellt. Wobei im oberen Teil des Schemas die Querprofilregelung für beispielsweise einen Dampfblaskasten 2 und in unteren Teil für eine Nachbefeuchtung 3 dargestellt ist. Der Dampfblaskasten 2 kann z. B. vier Stellglieder pro m Bahnbreite und der Nachbefeuchter 3, kann z. B. zwanzig Stellglieder pro m Bahnbreite aufweisen. Um nun ein Messwert des Scanners 6 bzw. eine Profilschwankung eindeutig einem Stellglied 4.1, 4.2 des Dampfblaskasten 2 oder des Nachbefeuchters 3 zuordnen zu können, wird folgendes Verfahren angewendet.
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Über die Bahnbreite der Faserstoffbahn hinweg gesehen, werden mittels dem Scanner Messungen durchgeführt, wobei die Messwerte (Mess1 bis Mess4) Messwerte von ein und derselben CD-Scannerposition darstellen.
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Die Messwerte werden von den Reglern 5.1, 5.2 aber asynchron genutzt. Während der Regler 5.1 das Messsignal bzw. den Messwert (Mess1) vom Scanner 6 zur Durchführung eines Automappings 9 nutzt und daraus ein Stellsignal, Output 10.1, an ein Stellglied 4 generiert, nutzt der Regler 5.2 das gleiche Messsignal (Mess1), um eine Automapping Kalkulation 8 durchzuführen. Von Regler 5.2 aus erfolgt kein Output 10 bzw. Stellsignal an ein Stellglied 4.
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Beim nächsten Messsignal (Mess2) erfolgt die Nutzung genau umgedreht, Regler 5.1 nutzt dies zur Automapping-Kalkulation 8 und Regler 5.2 generiert daraus ein Stellsignal 10.4, 10.4.
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Bei der jeweiligen Automapping-Kalkulation 8 wird zudem noch das vorausgegangene Stellsignal 10, das aufgrund des ersten Messsignals (Mess1) erzeugt wurde, berücksichtigt. Die Automapping-Kalkulation 8 kann weiterhin auch zur Durchführung des nachfolgenden Automappings 9 genutzt werden, die aufgrund des nachfolgenden Messsignals (Mess3) zur Generierung eines neuen Stellsignals 10 erfolgt.
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Hintereinander in Bahnlaufrichtung positionierte Stellglieder 4.1, 4.2 werden so abwechselnd oder auch asynchron angesteuert, sodass am Scanner 6 gemessene Veränderungen der Qualitätseigenschaften exakt einem Stellglied 4.1, 4.2 zugeordnet werden können.
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Zur Berücksichtigung der unterschiedlichen Abstände von Scanner 6 und Querprofilregelvorrichtungen 2, 3 sollte für die Durchführung des Automappings wie auch zur Automapping-Kalkulation 8 die Totzeit berücksichtigt werden.
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In 4 wird der Verlauf des Messwertes in Bahnquerrichtung CD gezeigt. Dabei sei angemerkt, dass die Faserstoffbahn während der Messung in MD-Richtung und der Messkopf des Scanners gleichzeitig in CD-Richtung bewegt werden. Dadurch ist das gemessene Querprofil eigentlich eine im Zickzack über die Faserstoffbahn verlaufende Messspur. Das gezeigte Querprofil vernachlässigt sozusagen die MD-Bewegung der Faserstoffbahn.
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Deutlich ist zu erkennen, dass das Profil in niedrigfrequente und hochfrequente Anteile 13, 14 zerlegt werden kann. Die niedrigfrequenten Anteile 13 werden durch den grob verstellbaren Dampfblaskasten 3 und die hochfrequenten Anteile 14 durch den fein verstellbaren Nachbefeuchter 2 korrigiert.
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Jeder Querprofilregelvorrichtung 2, 3 kann nun ein Messsignalanteil 13, 14 eindeutig zugeordnet werden. Wird dieser Ansatz zusätzlich zur Berechnung des Outputs 10.1 bis 10.4 bei der asynchronen Ansteuerung genutzt, würde dies zu einer weiteren Verbesserung der eindeutigen Zuordnung von Störungen zu einem bestimmten Stellglied führen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Faserstoffbahn
- 2, 3
- Querprofilregelvorrichtungen
- 4, 4.1, 4.2
- Stellglieder
- 5, 5,1, 5.2
- Regler
- 6
- Scanner
- 7
- Ventil
- 8
- Automapping Kalkulation
- 9
- Automapping
- 10
- Output
- 11
- Verdünnungswasser
- 12
- Stoffsuspension
- 13
- niedrigfrequente Anteile
- 14
- hochfrequente Anteile
- 15
- Bahnbreitenbereich
