DE102012222996A1 - Method for operating a rolling mill - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Walzanlage (1), umfassend die Schritte des Erfassens zumindest eines Betriebsparameters als gemessener Istwert sowie des Identifizierens mindestens eines Massen- oder Volumensegmentes eines durchlaufenden Walzgutes unter Verwendung von gemessenen Betriebsparametern und / oder weiterer Betriebsparameter durch Integration, wobei an einer gegebenen Messstelle (MO, M1, M2, ..., Mn) zumindest einer der Betriebsparameter aus der Gruppe Banddicke, Bandbreite, Bandgeschwindigkeit, Banddichte und Querschnittsfläche des Bandes stammt und als ein nicht gemessener Sollwert in die Identifizierung eingeht.The invention relates to a method for operating a rolling mill (1), comprising the steps of detecting at least one operating parameter as the measured actual value and identifying at least one mass or volume segment of a continuous rolling stock by using measured operating parameters and / or further operating parameters by integration , where at a given measuring point (MO, M1, M2, ..., Mn) at least one of the operating parameters from the group strip thickness, bandwidth, belt speed, band density and cross-sectional area of the tape comes and enters as an un-measured setpoint in the identification.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer vorzugsweise mehrgerüstigen Walzanlage, insbesondere zur Materialverfolgung eines durch die Anlage transportierten Walzgutes.The invention relates to a method for operating a preferably multi-stand rolling mill, in particular for tracking material transported through the plant rolling stock.
Stand der TechnikState of the art
Beim Betrieb von Walzanlagen werden oftmals Eigenschaften des Walzgutes an verschiedenen Stellen mit Messsensoren erfasst. Um die gemessenen Größen einzelnen physikalischen Bereichen des Walzgutes zuordnen zu können, kann eine zeitbezogene Segmentierung des Walzgutes erfolgen. Dabei werden die Messdaten zeitgesteuert sortiert, das heißt die Messdatenerfassung wird in einem fest vorgegebenen Zeitraster vorgenommen. Bei dieser Methode ist eine korrekte Zuordnung zu physikalischen Segmenten nicht allen Betriebszuständen gegeben. Insbesondere wenn sich Geschwindigkeitsänderungen oder geometrische Änderungen wie zum Beispiel eine Banddickenänderung ergeben, ist die korrekte physikalische Zuordnung mit dieser Methode nicht gegeben.In the operation of rolling mills, properties of the rolling stock are often recorded at different locations with measuring sensors. In order to be able to assign the measured variables to individual physical regions of the rolling stock, a time-related segmentation of the rolling stock can take place. The measurement data are sorted by time, that is, the measurement data acquisition is performed in a fixed time grid. In this method, correct assignment to physical segments is not given to all operating states. In particular, when speed changes or geometric changes such as a band thickness change, the correct physical assignment is not given with this method.
Aufgabe der Erfindung ist es ein effizientes Verfahren zur Verfolgung von wählbaren Abschnitten (Segmente) eines Walzgutes, wie z.B. eines Bandes, während des Durchlaufs durch eine Walzstraße bezüglich Zeit und Ort eines Segmentes in der Walzstraße, bereitzustellen. Die Begriffe Walzgut und Band werden im Folgenden synonym für das zu walzende Material verwendet.The object of the invention is an efficient method for tracking selectable sections (segments) of a rolling stock, such as e.g. of a belt during passage through a rolling line with respect to time and location of a segment in the rolling train. The terms rolling stock and strip are used interchangeably below for the material to be rolled.
Bevorzugt soll das Verfahren für unterschiedliche messtechnische Ausstattungen von Walzanlagen anwendbar sein, insbesondere zur Kostenreduzierung bei steigenden Effizienzanforderungen. Preferably, the method for different metrological equipment of rolling mills should be applicable, in particular for cost reduction with increasing efficiency requirements.
Ferner ist es vorteilhaft, die Exaktheit der Verfolgung der Bandabschnitte / Bandsegmente an die jeweils gewünschte bzw. benötigte Genauigkeit anzupassen, auch unter Berücksichtigung der nachträglichen Ergänzung von Betriebsparametern. Die Identifizierung der Bandsegmente wird unterstützt durch ein mathematisches Verfahren, das Messgrößen und / oder Sollwerte auswertet.Furthermore, it is advantageous to adapt the exactness of the tracking of the band sections / band segments to the particular desired or required accuracy, also taking into account the subsequent addition of operating parameters. The identification of the band segments is supported by a mathematical method that evaluates measured variables and / or setpoints.
Weitere Vorteile der Erfindung liegen in der Möglichkeit einer Initiierung von Betriebsparametern, einer Schaffung eines Warnsystems für Folgeaggregate, d.h. einer Adaption der Anlagensetzung, ferner in der Erleichterung des Auffindens von Fehlstellen und der Analyse von Prozessfehlern in einem Voraggregat, sowie in der Unterstützung des adaptiven Lernens einer Übergeordneten Programmeinheit, die für die Setzung der Walzanlage zuständig ist.Further advantages of the invention lie in the possibility of initiating operating parameters, creating a warning system for follower units, i. an adaptation of the plant setting, further facilitating the finding of defects and the analysis of process errors in a pre-aggregate, as well as in the support of the adaptive learning of a parent program unit, which is responsible for the setting of the rolling mill.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die genannte Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Dieses Verfahren zum Betrieb einer Walzanlage umfasst die Schritte des Erfassens zumindest eines Betriebsparameters als gemessener Istwert sowie des Identifizierens eines Volumen- oder Massensegmentes eines durchlaufenden Bandes unter Verwendung des gemessenen Betriebsparameters und weiterer Betriebsparameter durch Integration. Dabei stammt an einer gegebenen Messstelle zumindest einer der weiteren Betriebsparameter aus der Gruppe Banddicke, Bandbreite, Bandgeschwindigkeit, Banddichte und Querschnittsfläche des Bandes, der als ein nicht gemessener Sollwert bzw. als vorgegebener Betriebsparameter in die Identifizierung eingeht.The stated object is achieved by the method according to
Unter Identifizieren im Sinne der Erfindung ist die zeitliche Zuordnung eines Bandsegmentes zu einem Ort der Anlage zu verstehen; Unter Erfassung im Sinne der Erfindung ist die zeitliche Zuordnung einer Messung oder eines Sollwertes zu einer Messstelle der Anlage zu verstehenFor the purposes of the invention, identification means the time assignment of a band segment to a location of the plant; Under detection within the meaning of the invention, the temporal assignment of a measurement or a desired value to a measuring point of the system to understand
Durch die Verwendung zumindest eines nicht gemessenen Sollwertes an einer gegebenen Messstelle kann auf eine entsprechende Messung dieses Wertes verzichtet werden. Dabei haben Versuche gezeigt, dass die Volumen- bzw. Massensegmentierung bei Verwendung solcher Sollwerte oder Referenzwerte weiterhin mit ausreichender Genauigkeit erfolgt. By using at least one unmeasured nominal value at a given measuring point, a corresponding measurement of this value can be dispensed with. Experiments have shown that the volume or mass segmentation continues to be carried out with sufficient accuracy when using such desired values or reference values.
Unter einem Sollwert im Sinne der Erfindung wird dabei jeder in die Identifizierung des Volumensegmentes eingehende Wert verstanden, der kein unmittelbarer Messwert ist, zum Beispiel unveränderliche Parameter der Anlage oder auch je nach Arbeitsvorgang vorwählbare Sollwerte oder berechnete Sollwerte wie zum Beispiel Walzdicke. Insbesondere kann ein Sollwert an einer Messstelle im Sinne der Erfindung ein Wert sein, der an einer vorhergehenden Messstelle gemessen wurde. Der Begriff Sollwert kann gleichwertig zu einem vorgegebenen Wert oder weiterem Betriebsparameter angesehen werden.In this context, a setpoint value in the sense of the invention is understood to mean any value entering the identification of the volume segment which is not an immediate measured value, for example invariable parameters of the system or preselectable setpoint values or calculated setpoint values, such as roll thickness. In particular, a desired value at a measuring point in the sense of the invention may be a value which has been measured at a preceding measuring point. The term setpoint may be considered equivalent to a predetermined value or other operating parameter.
Die Erfindung kann auf die folgenden Merkmale eines Verfahrens zum Betrieb einer Walzanlage wie folgt gerichtet sein: The invention may be directed to the following features of a method of operating a rolling mill as follows:
Identifizieren eines Volumensegmentes an mindestens einer Messstelle durch Erfassen und Integrieren mindestens einer der folgenden Kombinationen von gemessenen und / oder vorgegebenen Betriebsparametern i) bis v2):
- i) Gemessene Querschnittsfläche des Bandes, gemessene Bandgeschwindigkeit;
- ii) Sollwert für die Querschnittsfläche des Bandes, gemessene Bandgeschwindigkeit;
- iii) Sollwert für die Querschnittsfläche des Bandes, Sollwert Bandgeschwindigkeit;
- iv1) Sollwert Bandbreite, gemessene Banddicke, gemessene Bandgeschwindigkeit;
- iv2) Sollwert Bandbreite, gemessene Banddicke, Sollwert Bandgeschwindigkeit;
- v1) Sollwert Banddicke, gemessene Bandbreite, gemessene Bandgeschwindigkeit.
- v2) Sollwert Banddicke, gemessene Bandbreite, Sollwert Bandgeschwindigkeit.
- i) measured cross-sectional area of the belt, measured belt speed;
- ii) nominal value for the cross-sectional area of the belt, measured belt speed;
- iii) nominal value for the cross-sectional area of the belt, nominal value belt speed;
- iv 1 ) setpoint bandwidth, measured strip thickness, measured strip speed;
- iv 2 ) setpoint bandwidth, measured strip thickness, setpoint strip speed;
- v 1 ) Setpoint strip thickness, measured bandwidth, measured strip speed.
- v 2 ) Setpoint strip thickness, measured bandwidth, belt speed setpoint.
Dieses Verfahren kann somit entweder für sich ausgeführt werden oder als bevorzugte Ausführungsform zu dem erstgenannten Verfahren verstanden werden.Thus, this process can be carried out either alone or as a preferred embodiment of the former method.
Die genannten Methoden i)–v2) unterscheiden sich im Wesentlichen in der Anzahl der für die Segmentierung erforderlichen Signale bzw. Messwerte.The methods i) -v 2 ) mentioned differ essentially in the number of signals or measured values required for the segmentation.
Werden die Betriebsparameter an mehreren Messstellen gemessen, steigt zwar die Genauigkeit der Segmentverfolgung, jedoch auf Kosten eines hohen gerätetechnischen Aufwandes.If the operating parameters are measured at several measuring points, the accuracy of the segment tracking increases, but at the cost of a high level of equipment complexity.
So kann gemäß einer Ausführungsform, die Messung eines Bandquerschnitts und der Bandgeschwindigkeit an einer ersten Messstelle erfolgen und zusätzlich die Geschwindigkeit des Bandes an weiteren durch das Band zu einem späteren Zeitpunkt passierten Messstellen gemessen werden. Wahlweise kann die Querschnittsfläche auch nur durch Multiplikation der Materialdicke mit einer als konstant festgesetzten Breite des Bandes berechnet werden.Thus, according to one embodiment, the measurement of a strip cross-section and the strip speed can take place at a first measuring point and, in addition, the speed of the strip can be measured at further measuring points passed through the strip at a later time. Optionally, the cross-sectional area can also be calculated only by multiplying the material thickness with a belt width determined to be constant.
In einer weiteren Ausführungsform sind zusätzlich zu den Geschwindigkeitsmesswerten auch die Messwerte aller Querschnittsflächen an den nachfolgenden Messstellen erforderlich.In a further embodiment, the measured values of all cross-sectional areas at the subsequent measuring points are required in addition to the speed measured values.
Die beiden letztgenannten Ausführungsformen bedingen einen entsprechenden gerätetechnischen Aufwand. Wenn nicht zu jeder Messstelle Geschwindigkeitsmesswerte gegeben sind bzw. verwendet werden sollen, können Messwerte durch Sollwerte ersetzt werden.The latter two embodiments require a corresponding equipment expense. If speed measuring values are not given or should be used for each measuring point, measured values can be replaced by setpoints.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden zur Identifizierung eines Volumen- bzw. Massensegmentes mehrere der genannten Kombinationen i)–v2) verwendet. Dadurch entsteht eine Redundanz, welche zum Beispiel zur Kontrolle der Güte der Segmentierung durch einen Vergleich der Identifizierung durch die verschiedenen Methoden dienen kann.According to a further embodiment, a plurality of said combinations i) -v 2 ) are used to identify a volume or mass segment. This creates a redundancy which, for example, can serve to control the quality of the segmentation by comparing the identification by the various methods.
Alternativ oder zusätzlich kann bei einem Ausfall einer der Methoden i)–v2) automatisch auf eine andere dieser Methoden umgeschaltet werden, um die Verfolgung des Segmentes zu gewährleisten.Alternatively or additionally, if one of the methods i) -v 2 ) fails, it can be automatically switched over to another of these methods in order to ensure the tracking of the segment.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird an einer ersten Messstelle der Walzanlage durch Integration eine Segmentierung des Bandes in mehrere Massen- oder Volumensegmente vorgenommen, wobei die Segmentdaten lediglich durch ein Automatisierungssystem, insbesondere mittels Schieberegistern, durch die Walzstraße geschoben werden. Durch eine derartige Vorgehensweise mittels eines Automatisierungssystems kann die Anzahl der benötigten Messwerte bzw. Messstellen erheblich reduziert werden. Diese Ausführungsform kann auch unabhängig vom oben genannten Verfahren zum Betrieb einer bzw. der Walzanlage verstanden werden.According to a further embodiment, a segmentation of the strip into a plurality of mass or volume segments is performed at a first measuring point of the rolling mill by integration, wherein the segment data are pushed through the rolling train only by an automation system, in particular by means of shift registers. By means of such an approach by means of an automation system, the number of required measured values or measuring points can be considerably reduced. This embodiment can also be understood independently of the above-mentioned method for operating a rolling mill.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine Segmentierung in Massen- oder Volumensegmente durch Integration an mehreren Messstellen vorgenommen und die der ersten Messstelle in Bandlaufrichtung nachfolgenden Messstellen werden durch die erste Messstelle synchronisiert. Die Synchronisation kann durch Schieberegister an die nachfolgenden Messstellen weitergeleitet werden. Synchronisation oder Erstsynchronisation bedeutet insbesondere, dass ein Startsignal bzw. der Startzeitpunkt zum Beginn der Integration an einer Messstelle gegeben wird.According to a further embodiment of the method, segmentation into mass or volume segments is performed by integration at a plurality of measuring points, and the measuring points following the first measuring point in the strip running direction are synchronized by the first measuring point. The synchronization can be forwarded to the subsequent measuring points by shift registers. Synchronization or initial synchronization means in particular that a start signal or the start time is given at the beginning of the integration at a measuring point.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine Segmentierung in Massen- oder Volumensegmente durch Integration an mehreren Messstellen vorgenommen und als Betriebsparameter an einer der Messstellen werden entsprechende gemessene oder weitere Betriebsparameter einer der vorhergehenden oder nachfolgenden Messstellen verwendet.According to a further embodiment of the method, segmentation into mass or volume segments is performed by integration at a plurality of measuring points, and corresponding measured or further operating parameters of one of the preceding or following measuring points are used as operating parameters at one of the measuring points.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt eine Erstsynchronisation an einer Messstelle durch Erfassen (der Position bzw. der Anwesenheit) des Bandkopfes und/oder durch Erfassen eines dem Bandkopf folgenden Teils des Bandes. Die Erfassung des Bandkopfes muss dabei nicht zwingend an jeder Messstelle erfolgen. Andere Teile des Bandes, die zum Beispiel ebenfalls zur Synchronisation verwendet werden können, sind Walzgutoberflächenmerkmale, oder beispielsweise Schweißnähte.According to a further embodiment of the method, a first synchronization takes place at a measuring point by detecting (the position or the presence) of the tape head and / or by detecting a part of the tape following the tape head. The detection of the tape head does not necessarily have to be done at each measuring point. Other parts of the belt that may also be used for synchronization, for example, are rolling stock features, or, for example, welds.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird nach Durchlauf eines Segmentes durch mindestens ein Walzgerüst der Walzstraße und Verfolgen des Segmentes mittels einer dem Gerüst in Bandlaufrichtung nachgeordneten Messstelle, die Wirkung des Walzgerüsts auf das Segment durch Überprüfung von mindestens einem der gemessenen oder weiteren Betriebsparameter festgestellt. Mit anderen Worten kann die Wirkung der Setzung des Gerüsts auf das Walzgut festgestellt werden beziehungsweise die Wirkung der gesamten Anlage auf das Walzgut. Somit kann die Wirkung des Walzgerüstes für ein nachfolgend zu walzendes Walzgutsegment oder ein nachfolgend zu walzendes Walzgut berücksichtigt werden.According to a further embodiment, after passing through a segment by at least one rolling stand of the rolling train and following the segment by means of a measuring point downstream of the scaffold in the strip running direction, the effect of the rolling stand on the segment is determined by checking at least one of the measured or further operating parameters. In other words, the effect of setting the framework on the rolling stock can be determined or the effect of the entire system on the rolling stock. Thus, the effect of the rolling stand for a rolling stock to be rolled subsequently or a rolling stock to be subsequently rolled are taken into account.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Bandkopf-Einlaufsignal als gemessener Betriebsparameter erfasst. Dieses Signal kann als Startsignal für die Integration der Volumensegmente an der jeweiligen Messstelle fungieren. Da das Bandkopf-Einlaufsignal regelmäßig aus Sicherheitsgründen und für andere Funktionen der Walzanlage erfasst wird, eignet es sich besonders gut zur Vereinfachung der Identifizierung von Volumensegmenten. Bei Verwendung des Bandkopf-Einlaufsignals segmentiert das erfindungsgemäße Verfahren mit sehr hoher Genauigkeit. In a further embodiment of the invention, a tape head run-in signal is detected as a measured operating parameter. This signal can act as a start signal for the integration of the volume segments at the respective measuring point. Since the tape head run-in signal is regularly collected for safety and other functions of the rolling mill, it is particularly well suited to simplifying the identification of volume segments. When using the tape head inlet signal, the inventive method segments with very high accuracy.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung geht eine einlaufseitige Bandgeschwindigkeit als gemessener Betriebsparameter in die Identifizierung ein. Auch hierbei handelt es sich um eine häufig erfasste Messgröße, die ebenfalls für andere Funktionen der Walzanlage benötigt wird. Bei einer besonders einfachen und ausreichend genauen Identifizierung von Volumensegmenten kann es zum Beispiel vorgesehen sein, dass ausschließlich als gemessene Größen die Bandkopfsignale und eine Bandgeschwindigkeit für die Identifizierung der Volumensegmente vorgesehen werden, wobei bei der Identifizierung bzw. Berechnung der Volumensegmente an verschiedenen Messstellen im Zuge der Walzanlage die Erhaltung der Bandmasse berücksichtigt wird. Die einlaufseitige Bandgeschwindigkeit kann auf eine oder mehrere Arten bestimmt werden, z.B. durch einen Laserstrahl, durch einen Sensor einer eingangsseitigen Umlenkrolle und/oder durch Messung des Abrollvorgangs eines Abhaspels. Bei der Messung des Abrollvorgangs eines Abhaspels können zum Beispiel Durchmesser und Winkelgeschwindigkeit des Haspels kontinuierlich bestimmt werden, um die einlaufseitige Bandgeschwindigkeit zu berechnen.In a further embodiment of the invention, an inlet-side belt speed enters the identification as a measured operating parameter. Again, this is a frequently detected measure that is also needed for other functions of the rolling mill. In a particularly simple and sufficiently accurate identification of volume segments, it may be provided, for example, that the tape head signals and a tape speed for the identification of the volume segments are provided exclusively as measured quantities, wherein in the identification or calculation of the volume segments at different measuring points in the course of Rolling mill the conservation of the strip mass is taken into account. The inlet side belt speed can be determined in one or more ways, e.g. by a laser beam, by a sensor of an input-side deflection roller and / or by measuring the unwinding action of an uncoiler. For example, in the measurement of the unwinding operation of a reel, the diameter and angular velocity of the reel can be continuously determined to calculate the in-feed belt speed.
Zur weiteren Vereinfachung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Bandbreite nur vor dem ersten Walzgerüst gemessen wird. To further simplify a method according to the invention, it is provided that the bandwidth is measured only in front of the first roll stand.
Alternativ hierzu kann es zur weiteren Vereinfachungen auch vorgesehen sein, dass die Bandbreite als nicht gemessener Sollwert in die Identifizierung der Volumensegmente eingeht.Alternatively, it may also be provided for further simplifications that the bandwidth is received as an unmeasured setpoint in the identification of the volume segments.
Vorteilhaft ist eine Reduzierung von Messstellen und Sensoren, dass zum Beispiel die Banddicke an beispielsweise nicht mehr als drei Messstellen gemessen wird. Eine erste Messstelle kann vor einem ersten Walzgerüst vorgesehen sein, eine zweite unmittelbar nach dem ersten Walzgerüst und eine dritte nach dem letzten Walzgerüst. Die Lage der Messstellen ist dabei nicht auf die Bereiche vor oder nach einem Gerüst beschränkt, eine Messstelle oder mehrere Messstellen kann oder können sich auch an einem Gerüst oder mehreren Gerüsten befinden. Insgesamt lässt sich hierdurch eine sehr genaue Identifizierung der Volumensegmente sicherstellen, ohne dass zu viele Messsensoren hierfür verwendet werden.A reduction of measuring points and sensors is advantageous in that, for example, the strip thickness is measured at, for example, not more than three measuring points. A first measuring point may be provided in front of a first rolling stand, a second immediately after the first rolling stand and a third after the last rolling stand. The location of the measuring points is not limited to the areas in front of or behind a scaffold, a measuring point or several measuring points may or may also be located on a scaffold or more scaffolding. Overall, this makes it possible to ensure a very accurate identification of the volume segments, without too many measuring sensors being used for this purpose.
Die oben genannten Ausführungsformen oder Methoden können beliebig miteinander kombiniert werden, sodass eine variable Optimierung zwischen hohen Genauigkeitsanforderungen verbunden mit einem geringerem Messaufwand erzielt werden kann.The abovementioned embodiments or methods can be combined with one another as desired, so that a variable optimization between high accuracy requirements combined with a lower measurement effort can be achieved.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Identifizierung der Volumensegmente in einer übergeordneten Programmeinheit, die für die Setzung der Walzanlage zuständig ist, erfolgt. Dies kann unter Zuordnung von weiteren Messdaten zu den Volumensegmenten erfolgen.In one embodiment of the invention, it is provided that the identification of the volume segments in a parent program unit, which is responsible for the setting of the rolling mill, takes place. This can be done by assigning further measurement data to the volume segments.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängigen Ansprüchen.Further advantages and features of the invention will become apparent from the embodiments described below and from the dependent claims.
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
Die Figuren der Anmeldung beziehen sich auf die Ausführungsbeispiele der Erfindung und sind nicht einschränkend zu verstehen. Weitere sind in der anschließenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele offenbart. Es zeigen:The figures of the application relate to the embodiments of the invention and are not intended to be limiting. Further are disclosed in the subsequent detailed description of the embodiments. Show it:
Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description of the embodiments
Bei einer Ausführungsform des erfindungsmäßigen Verfahrens liegt die in
Im Allgemeinen wird davon ausgegangen, dass die Erhaltung des Massenflusses des Bandes
Anders ausgedrückt gilt für jedes der einzelnen Segmente i an jeder Messstelle:
Dabei wird die Masse jedes Segmentes i des Bandes
Die Dichte p kann für das Walzgut und alle Segmente i als konstant angenommen werden. Somit kann die obige Gleichung in eine Gleichung zur Volumenerhaltung umgeformt werden, sodass gilt:
Das bedeutet, dass jedes Volumensegment Vi durch zeitliche Integration über das Produkt seiner Querschnittsfläche Ai und seiner Geschwindigkeit vi bestimmbar ist.This means that each volume segment V i can be determined by temporal integration via the product of its cross-sectional area A i and its velocity v i .
Im Falle einer Walzanlage
Durch Integration der gemessenen Dicke d multipliziert mit der als konstant betrachteten Sollbandbreite b und der gemessenen Materialgeschwindigkeit wird der Volumenfluss an einer möglichen Messstelle MO, M1, M2, M3, M4 ... Mn als Betriebsparameter bestimmt. Die Integration wird zum Beispiel gestartet, wenn der Bandkopf an der jeweiligen Messstelle erfasst wird.By integrating the measured thickness d multiplied by the reference bandwidth b considered as constant and the measured material speed, the volume flow at a possible measuring point M O , M 1 , M 2 , M 3 , M 4 ... M n is determined as the operating parameter. The integration is started, for example, when the tape head is detected at the respective measuring point.
Die oben genannten Integrationen können an jeder Messstelle MO, M1, M2, M3, M4 ... Mn durchgeführt werden. Welche der Größen Querschnitt A, Dicke d, Breite b, Geschwindigkeit v, Dichte p als Messwerte oder als Sollwerte (vorgegebene Betriebsparameter bzw. an anderer Stelle gemessene Betriebsparameter) verwendet werden, hängt vom gewünschten Genauigkeitsgrad des Verfahrens, einer möglicherweise gewünschten Redundanz oder von der gerätetechnischen Ausstattung der Walzanlage
Der Volumenfluss kann durch Integration der gemessenen Dicke d multipliziert mit der als konstant betrachteten Sollbandbreite b und der gemessenen Materialgeschwindigkeit an einer ersten Messstelle MO als Betriebsparameter bestimmt werden. Die Integration wird zum Beispiel gestartet, wenn der Bandkopf an der ersten Messstelle MO detektiert wird (s. auch
Hinter dem ersten Walzgerüst
Hinter dem zweiten Walzgerüst
Wenn eine in M2 gebildete Segmentgrenze und/oder der Bandkopf an Messstelle M4 erfasst wird, startet die Integration in M4. Zur Berechnung des Volumens an dieser Stelle wird die als konstant betrachtete Bandbreite, die gemessene Dicke hinter dem ersten Gerüst
Wie in
Jede Methode zur Bandsegmentierung liefert einen Zählerwert Z für das aktuell vermessene Bandsegment und ein Signal für die zugeordnete Messstelle z.B. MO, M2, M4. Die Volumensegmentgröße kann im laufenden Walzbetrieb verändert werden. Eine Anpassung des Segmentvolumens kann unmittelbar hinter einer Segmentgrenze erfolgen. Der Zählwert des ersten Segmentes mit der neuen Segmentierungsgröße Volumensegment V‘ wird an alle anderen Messstellen gesendet.Each band segmentation method provides a counter value Z for the currently measured band segment and a signal for the associated measurement site, eg M O , M 2 , M 4 . The volume segment size can be changed during ongoing rolling operation. An adjustment of the segment volume can take place immediately behind a segment boundary. The count value of the first segment with the new segmentation size volume segment V 'is sent to all other measuring points.
In
Daraus ist ersichtlich, dass bei Geschwindigkeitsänderungen die zeitbasierte Segmentierung nicht mehr mit der physikalisch korrekten Segmentierung übereinstimmt. So verschiebt sich beispielsweise die Bandposition von Segment
Durch Simulation wurde herausgefunden, dass die Segmentierung je nach Verfahren der vorliegenden Erfindung unterschiedlich kleine Diskretisierungsfehler aufweist. Je nach Kombination kann sich dieser zum Beispiel in der Größenordnung der Basiszykluszeit des Automatisierungssystems und ist in diesem Fall für alle Messstellen gleich.By simulation, it has been found that the segmentation has different small discretization errors depending on the method of the present invention. Depending on the combination, this can be, for example, of the order of magnitude of the basic cycle time of the automation system and in this case is the same for all measuring points.
Zur Berechnung der Volumensegmentierung wird ein Integrator verwendet. Dieser bestimmt über eine der vorangegangenen Gleichungen die Segmentgrenzen für die Größe eines vorgegebenen Volumens. Ist die entsprechende Segmentgröße erreicht, wird der Integrator zurückgesetzt. Der Ausgang eines solchen Bausteins weist zum Beispiel einen wie in
Die Volumensegmentierung kann insbesondere an einer ersten Messstelle bzw. Messposition MO erfolgen. Eingangswert für die Segmentierung wäre dabei die Materialgeschwindigkeit, die Querschnittsfläche, die Materialdichte und insbesondere die zu unterteilende Volumensegmentgröße, welche variabel vorgebbar ist. Die Materialgeschwindigkeit kann dabei auf eine oder mehrere Arten, wie im Vorwege beschrieben, bestimmt werden. Für sämtliche gemessene Betriebsparameter können auch Sollwerte verwendet werden.The volume segmentation can be carried out in particular at a first measuring point or measuring position M O. Input value for the segmentation would be the material speed, the cross-sectional area, the material density and in particular the volume segment size to be subdivided, which can be variably specified. The material speed can be determined in one or more ways, as described in advance. Setpoint values can also be used for all measured operating parameters.
Die Volumensegmentierung kann hinter der ersten Messstelle MO zum Beispiel funktional wie an der ersten Messposition erfolgen. Auch hier können gemessene Betriebsparameter durch Sollwerte ersetzt werden. Unter der Voraussetzung der Massenerhaltung bzw. Volumenerhaltung (unter Annahme einer konstanten Dichte) können auch die gemessenen Betriebsparameter von anderen Messstellen als vorgegebene Betriebsparameter verwendet werden. Die Zählung kann über die Verschiebung der Segmentgrenzen synchronisiert werden, sobald die erforderlichen Betriebsparameter erfüllt sind, oder durch die Erkennung des Walzgutes an der Messstelle. Das Soll-Segmentvolumen oder -die Soll-Segmentmasse wird zusammen mit dem zugehörigen Segmentzählwert Z zum Beispiel von der ersten Messposition MO oder aber auch von einer anderen vorhergehenden Messposition geliefert.The volume segmentation can take place behind the first measuring point M O, for example functionally as at the first measuring position. Again, measured operating parameters can be replaced by setpoints. On the assumption of mass conservation or volume conservation (assuming a constant density), the measured operating parameters of other measuring points can also be used as predetermined operating parameters. The count can be synchronized via the shift of the segment boundaries as soon as the required operating parameters are met, or by the recognition of the rolling stock at the measuring point. The desired segment volume or target segment mass is supplied together with the associated segment count Z, for example, from the first measurement position M O or else from another previous measurement position.
Der Ausgang der Volumensegmentierung an der ersten Messstelle kann an eine Kaskade bzw. Reihe von Verschieberegistern zwischen den nachfolgenden Messstellen weitergereicht werden. Als gemessener Betriebsparameter kann dabei die Messung der Materialgeschwindigkeit vorliegen.The output of the volume segmentation at the first measuring point can be passed on to a cascade or series of shift registers between the subsequent measuring points. The measured operating parameter may be the measurement of the material speed.
Die Segmentierung ist abhängig von den zur Segmentierung erforderlichen Betriebsparametern. Sind einzelne der erforderlichen Betriebsparameter ungültig, zum Beispiel durch fehlerhafte oder ausgefallene Messsignale, dann kann die Segmentierung an der entsprechenden Messstelle entweder über eine andere Methode erfolgen oder die betreffenden Betriebsparameter können durch die zugehörigen Sollwerte ersetzt werden.The segmentation depends on the operating parameters required for the segmentation. If some of the required operating parameters are invalid, for example due to erroneous or failed measuring signals, the segmentation can be carried out at the corresponding measuring point either by another method or the relevant operating parameters can be replaced by the associated setpoints.
Es können mehrere Segmentierungsmethoden gleichzeitig verwendet werden, wodurch eine Redundanz erreicht wird. Auf eine solche Redundanz wird im Folgenden eingegangen.Multiple segmentation methods can be used simultaneously, providing redundancy. Such redundancy will be discussed below.
Wird an sämtlichen Messstellen eine Segmentierung über konstante Massen bzw. Volumina mittels Integration vorgenommen, weist diese Methode den kleinsten Diskretisierungsfehler auf (Methode B). Sie erfordert jedoch zusätzliche gemessene und/oder vorgegebene Betriebsparameter. Um eine exakte Erstsynchronisation zu erreichen wird an der ersten Messstelle eine Integration über Massen- bzw. Volumensegmente vorgenommen (Methode B), wobei diese Segmentierung über Schieberegister durch die Walzstraße geschoben wird (Methode A). Fällt die vorgenommene Segmentierung (Methode B) nach der Erstsynchronisation an einer oder mehreren Messstellen aus, kann dort automatisch auf die Methode der Integration über Massen- bzw. Volumensegmente an der ersten Messstelle und der Verschiebung mittels Schieberegister (Methode A) durch die Walzstraße zurückgegriffen werden, sodass die Methode A eine Ablösefunktion darstellt. Sind die erforderlichen Betriebsparameter wieder verfügbar, erfolgt die Zurückschaltung auf die Methode B bei der die Integration wiederum an jeder Messstelle erfolgt. Der neue Zählerstand wird über den entsprechenden Wert aus dem Schieberegister synchronisiert. Bei einem Ausfall von erforderlichen Messungen kann auf eine Verwendung von Sollwerten zurückgegriffen werden.If a segmentation over constant masses or volumes is carried out by integration at all measuring points, this method has the smallest discretization error (method B). However, it requires additional measured and / or predetermined operating parameters. In order to achieve an exact initial synchronization, an integration is carried out at the first measuring point via mass or volume segments (method B), whereby this segmentation is pushed through the rolling train via shift registers (method A). If the segmentation made (Method B) fails at one or more measuring points after the initial synchronization, the method of integration via mass or volume segments at the first measuring point and the shift by means of a shift register (Method A) through the rolling train can be used automatically so that method A represents a detachment function. If the required operating parameters are available again, the system switches back to method B, where the integration is again carried out at each measuring point. The new counter reading is synchronized via the corresponding value from the shift register. In the event of a failure of required measurements, use of setpoint values can be resorted to.
Zur weiteren Validierung der Gültigkeit einer Messstelle kann die Abweichung zwischen den einzelnen Methoden herangezogen werden.For further validation of the validity of a measuring point, the deviation between the individual methods can be used.
Zur Synchronisation können verschiedene Maßnahmen getroffen werden. Zum Beispiel kann die Erstsynchronisation durch das Bandkopf-Einlaufsignal erfolgen. Diese Erkennung kann zum Beispiel mittels Kraftsensoren, optischen Sensoren oder weitere Erkennungsmethoden erfolgen. Die Position des Bandkopfes ist abhängig von der Zeit feststellbar. Dies kann an einer oder mehreren der Messstellen erfolgen. For synchronization, various measures can be taken. For example, the initial synchronization may be by the tape head entry signal. This detection can be done for example by means of force sensors, optical sensors or other detection methods. The position of the tape head can be determined depending on the time. This can be done at one or more of the measuring points.
Nach Feststellung der Bandkopfposition an einer Messstelle kann mittels des Automatisierungssystems die Position des Bandkopfes berechnet werden. Für alle Methoden erhöht die Einbindung zusätzlicher Synchronisationsmessstellen die Lagegenauigkeit des Walzgutes. After determining the tape head position at a measuring point, the position of the tape head can be calculated by means of the automation system. For all methods, the integration of additional synchronization measuring points increases the positional accuracy of the rolling stock.
Alternativ erfolgt die Erstsynchronisation hinter dem Bandkopf. Hierfür stehen bevorzugt Zwischengerüstgeschwindigkeiten als gemessene und/oder vorgegebene Betriebsparameter zur Verfügung. Alternatively, the initial synchronization takes place behind the tape head. For this purpose, intermediate stand speeds are preferably available as measured and / or predetermined operating parameters.
Bevorzugt ist es wie zuvor beschrieben vorgesehen, dass die Identifizierung der Volumensegmente in einer übergeordneten Programmeinheit, die für die Setzung der Walzanlage zuständig ist, erfolgt. Dies kann unter Zuordnung von weiteren Messdaten zu den Massen- bzw. Volumensegmenten erfolgen. Zur Optimierung der Automatisierungsaufgaben kann die identifizierte Volumensegmentierung auch an die übergeordnete Programmeinheit, die für die Setzung der Walzanlage zuständig ist, übergeben werden.As described above, it is preferably provided that the identification of the volume segments takes place in a superordinate program unit which is responsible for setting the rolling mill. This can be done by assigning further measurement data to the mass or volume segments. To optimize the automation tasks, the identified volume segmentation can also be transferred to the higher-level program unit, which is responsible for setting the rolling mill.
Die übergeordnete Programmeinheit, die für die Setzung der Walzanlage zuständig ist kann insbesondere adaptiv lernend ausgebildet sein. The parent program unit, which is responsible for the setting of the rolling mill can be designed in particular adaptive learning.
Innerhalb der übergeordneten Programmeinheit können die weiteren Betriebsparameter, die während des Walzvorganges aufgetreten sind, dem jeweiligen identifizierten Volumensegment des Bandes zugeordnet werden, um zum Beispiel eine Optimierung und/oder verbesserte Fehlerkontrolle der Walzanlage zu ermöglichen. Diese weiteren Betriebsparameter können verschiedene Materialeigenschaften sein wie zum Beispiel Planheit, Zugspannungsverteilung, Voreilung (Differenzgeschwindigkeit) während des Walzens etc.. Within the higher-level program unit, the further operating parameters which have occurred during the rolling process can be assigned to the respective identified volume segment of the belt, for example to enable optimization and / or improved error control of the rolling mill. These further operating parameters may be different material properties such as flatness, tensile stress distribution, overfeed (differential speed) during rolling, etc.
Gemäß eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt eine Walzanlage mit mehreren Walzgerüsten vor, wobei eingangsseitig ein Abhaspel und ausgangsseitig ein Aufhaspel angeordnet ist (nicht abgebildet).According to one embodiment of the method according to the invention, there is a rolling mill with a number of rolling stands, wherein an uncoiler is arranged on the input side and a reel on the output side (not shown).
Zwischen dem Abhaspel und dem ersten Walzgerüst ist das einlaufende Band gemäß diesem Ausführungsbeispiel über eine erste Umlenkrolle geführt, deren Drehgeschwindigkeit vorzugsweise kontinuierlich über einen Pulsgeber gemessen wird. Hieraus folgt, vorzugsweise unmittelbar, die einlaufseitige Ist-Bandgeschwindigkeit an einer ersten Messstelle MO als ein erster gemessener Betriebsparameter.Between the uncoiler and the first rolling stand, the incoming strip is guided in accordance with this exemplary embodiment over a first deflection roller whose rotational speed is preferably measured continuously via a pulse transmitter. It follows, preferably immediately, the inlet side actual belt speed at a first measuring point M O as a first measured operating parameters.
Ferner befindet sich vor bzw. an dem ersten Gerüst ein Mittel, das den Einlauf eines Bandkopfes zu Beginn des Walzvorgangs erfasst. Dieser Messwert MISO ist eine boolsche Messgröße einer ersten Messstelle MO und stellt einen zweiten gemessenen Betriebsparameter der Walzanlage dar.Furthermore, there is a means in front of or at the first stand, which detects the entry of a tape head at the beginning of the rolling process. This measured value MIS O is a Boolean measured variable of a first measuring point M O and represents a second measured operating parameter of the rolling mill.
Ferner befinden sich im weiteren Verlauf der Walzanlage gemäß dem Ausführungsbeispiel weitere Mittel zur Erfassung des durchlaufenden Bandkopfes, die als weitere Messstellen M1, M2, ... , Mn boolsche Werte MISM1, MISM2, ... , MISMn für den Durchlauf des Bandkopfes erzeugen.Further, located in the further course of the rolling mill according to the embodiment further means for detection of the passing tape head, as further measuring points M 1, M 2, ..., M n boolean values MIS M1, MIS M2, ..., MIS Mn for create the passage of the tape head.
An jeder der Messstellen MO, M1, M2 ... bewirkt der Durchlauf des Bandkopfes eine Erstsynchronisation, die als Startsignal für einen Integrationsvorgang dient. At each of the measuring points M O , M 1 , M 2 ... the passage of the tape head causes a first synchronization, which serves as a start signal for an integration process.
Wie in
Die Erfassung der einlaufenden Bandgeschwindigkeit M0 ist an jeder Messstelle bekannt, und somit welches Volumensegment zu welchem Zeitpunkt an welcher Messstelle durchläuft.The detection of the incoming belt speed M 0 is known at each measuring point, and thus passes through which volume segment at which point in time at which measuring point.
Hervorzuheben ist, dass die Abweichungen jeweils auf dasselbe Segment begrenzt sind und mit diesem Segment durch die Anlage geschoben werden. Hierdurch ist eine hinreichend genaue Zuordnung von weiteren Betriebsparametern zu einem jeweiligen Volumensegment ermöglicht. Solche weiteren Betriebsparameter können etwa eine lokale Bandzugverteilung oder Messwerte für die Bandplanheit sein. Die Volumensegmente werden bevorzugt von einer übergeordneten Programmeinheit, die für die Setzung der Walzanlage zuständig ist, der Anlage erfasst und mit den weiteren gemessenen und/oder weiteren Betriebsparametern verknüpft.It should be emphasized that the deviations are each limited to the same segment and pushed with this segment through the system. This allows a sufficiently accurate assignment of further operating parameters to a respective volume segment. Such further operating parameters may be, for example, a local band distribution or measured values for the band flatness. The volume segments are preferably detected by a parent program unit, which is responsible for the setting of the rolling mill, the system and linked to the other measured and / or other operating parameters.
Die Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert oder gegeneinander ausgetauscht werden.The features of the described embodiments can be combined or replaced with each other.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Walzanlage rolling plant
- 22
- Walzgerüst rolling mill
- 33
- Band tape
- 44
- Geschwindigkeitsmessgerät velocity meter
- 55
- Dickenmessgerät thickness gauge
- MO M O
- Messstelle measuring point
- M1 M 1
- Messstelle measuring point
- M2 M 2
- Messstelle measuring point
- M3 M 3
- Messstelle measuring point
- M4 M 4
- Messstelle measuring point
- Mn M n
- Messstelle measuring point
- MISMIS
- Bandkopfeinlaufsignal Bandleader lead-in
- VV
- Volumen volume
- tt
- Zeit Time
- ZZ
- Zählerwert der Segmente Counter value of the segments
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