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Steuerschaltung zur Drehzahleinstellung der Antriebe kontinuierlicher
Walzwerke Die einzelnen Antriebe für die Gerüste kontinuierlicher Walzenstraßen
werden heute normalerweise mit Gleichstrommotoren ausgerüstet, die durch Wahl der
Ankerspannung oder des Feldstromes über einen weiten Bereich in der Drehzahl eingestellt
werden können, so daß mit den Gerüsten eine vielfältige Drehzahl und damit eine
große Zahl von Walzprogrammen gefahren werden kann. Die Regelung richtet sich hierbei
auf eine genaue Einhaltung einer eingestellten Drehzahl und eine schnelle Ausregelung
von Abweichungen, die durch Änderung der Belastung der Gerüste eintreten. Die Regelung
erfolgt im allgemeinen dadurch, daß die Ankerspannung oder der Feldstrom, gegebenenfalls
auch beide, verändert werden, wenn der Istwert der Drehzahl oder eine von ihm abgeleitete
Größe gegenüber einer einstellbaren, den gewünschten Sollwert kennzeichnenden Größe
Änderungen unterworfen ist.
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Zur Durchführung der gestellten Regelaufgabe wird bei einem bekannten
Verfahren die Drehzahl jedes Antriebes mit einem unabhängig einstellbaren Sollwert
verglichen, so daß jeder Antrieb für sich einen geschlossenen Regelkreis bildet.
Hierdurch wird indirekt erreicht, daß die Drehzahlverhältnisse aufeinanderfolgender
Gerüste konstant bleiben, worauf es beim Walzen im wesentlichen ankommt.
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Bei einem anderen Regelverfahren wird nur dem ersten der in Walzrichtung
aufeinanderfolgenden Antriebe ein fester Sollwert für die Drehzahl vorgesehen, während
der Sollwert für das jeweils folgende Gerüst durch den Istwert des vorhergehenden
Gerüstes gebildet wird. Es ist offenbar, daß auch auf diese Weise eine Konstanz
der Drehzahlverhältnisse der aufeinanderfolgenden Gerüste erreicht werden kann.
Dieses als Folgeregelung bezeichnete Verfahren hat den Vorteil, daß ein Eingriff
in das Drehzahlverhältnis zweier Antriebe, dessen Notwendigkeit durch eine zu große
Schlingenbildung oder einen zu großen Zug zwischen zwei Gerüsten entstehen kann,
keinen Einfluß auf die Drehzahlverhältnisse der weiter nachfolgenden Antriebe hat,
also auf eine Stelle beschränkt bleibt.
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Ist dagegen ein derartiger Eingriff bei der erstgenannten Einzelregelung
erforderlich, so muß von der Eingriffstelle ausgehend die Drehzahl jedes nachfolgenden
Gerüstes verändert werden, weil jede Drehzahl sowohl in das vorhergehende wie in
das nachgeordnete Drehzahlverhältnis eingeht. Die Einzelregelung wird jedoch trotz
dieses Nachteils überwiegend verwendet, insbesondere deshalb, weil die Drehzahlverhältnisse
bei einem bestimmten Walzprogramm durch Festlegung der Einstellung der Sollwertgeber
und damit der absoluten Drehzahl eindeutig reproduzierbar sind, so daß, wenn ein
Walzprogramm nach längerem Fahren anderer Programme erneut zu fahren ist, die Wiedereinstellung
leicht durchzuführen ist. Die Folgeregelung legt demgegenüber nur Drehzahlverhältnisse
fest und hat den weiteren wesentlichen Nachteil, daß durch Laständerungen verursachte
Regelvorgänge sich jeweils durch alle angehängten Regelkreise fortpflanzen, also
eine unerwünschte Unruhe in den Betrieb bringen. Weiterhin werden Oberwellen der
Istwertanzeige, die nicht tatsächlich Änderungen des Istwertes entsprechen, als
Sollwerte auf den nachfolgenden Regelkreis übertragen.
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Es ist auch noch ein anderes Regelverfahren bekannt, das gleichfalls
die Einstellschwierigkeiten der Einzelregelung bei Korrekturen vermeidet. Dieses
besteht darin, daß man grundsätzlich Sollwertgeber für die Regelung jeder einzelnen
Gerüstdrehzahl vorsieht, die von einer gemeinsamen Leitspannung gespeist werden.
Ist die Straße eingestellt und im Betrieb, so kann man durch Einführung einer positiven
oder negativen Zusatzspannung zur Leitspannung, durch die nur die der Eingriffsstelle
nachgeordneten Gerüste betroffen werden, erreichen, daß die nachgeordneten Sollwertgeber
eine um einen wählbaren Prozentsatz höhere oder niedere Leitspannung erhalten, so
daß unter Wahrung der Drehzahlverhältnisse der nachgeordneten Gerüste nur das Drehzahlniveau
in diesem Teil der Straße verändert wird. Auch hier genügt also ein Eingriff an
einer Stelle, wobei Regelvorgänge nicht auf nachgeordnete Gerüste übertragen werden.
Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, daß die Reproduzierbarkeit der Einstellung
dadurch leidet, daß die tatsächliche Drehzahl eines Antriebes nicht nur durch die
Einstellung des zugehörigen Sollwertgebers, sondern auch durch die Einstellung aller
vorgeordneten Leitspannungskorrekturglieder also sehr umständlich definiert ist.
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Diese bekannten Verfahren zur Einstellung der Drehzahl der Einzelantriebe
besitzen auch noch den Nachteil, daß ihr technischer Aufwand verhältnismäßig groß
ist.
So werden bei einer bekannten Regeleinrichtung der in Rede
stehenden Art zur Erreichung der gestellten Anforderungen Differentialgetriebe,
Leitwellen, mehrere Hilfsmaschinen u. dgl. benötigt.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerschaltung zur Drehzahleinstellung
der Antriebe kontinuierlicher Walzwerke, deren Teilmotoren von je einer unabhängigen,
einen Sollwertgeber aufweisenden Regeleinrichtung überwacht werden. Sie macht sich
zur Aufgabe, die vorstehend erwähnten :Nachteile der bisherigen Regelverfahren ähnlicher
Art weitgehend zu beseitigen, was erfindungsgemäß dadurch erreicht wird, daß die
Sollwertgeber jedes Teilmotors von je einem Verstellmotor verstellt werden, dessen
Versteligeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Drehzahl bzw. dem Sollwert des zugehörigen
Teilmotors steht und dem je ein Tastschalter zugeordnet ist, durch den bei Abgabe
eines Steuerkommandos nicht nur der zugehörige, sondern auch die folgenden Verstellmotoren
eingeschaltet werden.
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Als Verstellmotoren können entweder Gleichstrommotoren oder Kurzschlußläufermotoren
mit Stoppbremse dienen. Bei Verwendung von Gleichstrommotoren werden die Anker über
je einen von der Sollwertspannung des zugehörigen Sollwertgebers gesteuerten Magnetverstärker
gespeist. Werden als Verstellmotoren Kurzschlußläufermotoren mit Stoppbremse verwendet,
dann können diese entweder von je einem von dem zugehörigen Teilmotor angetriebenen
kleinen Drehstromgenerator frequenzabhängig oder unmittelbar von je einer über Schleifringe
der zugehörigen Teilmotoren entnommenen Frequenz gesteuert werden.
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Bei dieser Steuerschaltung wird demnach nicht wie bei der Folgeregelung
der Sollwert für einen Teilmotor von dem Istwert des vorangehenden Teilmotors gebildet,
sondern jedem Teilmotor ein Sollwert einer von den Regeleinrichtungen der anderen
Teilmotoren unabhängigen Regeleinrichtung zugeordnet, so daß Ausgleichsvorgänge
bei Belastungsänderungen nicht mehr über die Regeleinrichtungen der folgenden Teilmotoren
fortgepflanzt werden, jedoch im Gegensatz zur Einzelregelung bei Einstellung eines
Sollwertes eines Teilmotors auch die Sollwerte der nachfolgenden Teilmotoren entsprechend
dem geänderten Drehzahlverhältnis selbsttätig geändert werden.
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Diese Steuerschaltung ist ferner wesentlich einfacher aufgebaut als
die bekannten Anordnungen zur Einstellung der Drehzahl der Teilmotoren, da bei ihr
beispielsweise Differentialgetriebe, Leitwellen und mehrere zusätzliche Hilfsmaschinen
nicht vorhanden sind. Die Mittel für die Sollwerteinstellung der Teilmotoren bestehen
beispielsweise lediglich aus kleinen Gleichstromverstellmotoren bekannter Bauart
und handelsüblichen einfachen Tastschaltern. Sie besitzt auch noch den Vorteil,
daß die Drehzahlverhältnisse durch Festlegung der Einstellung der Soliwertgeber
und damit der absoluten Drehzahl eindeutig reproduzierbar sind, so daß, wenn ein
Programm nach längerem Fahren anderer Programme erneut zu fahren ist, die Wiedereinstellung
leicht durchgeführt werden kann.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem
es sich um einen Mehrmotorenantrieb mit drei Teilmotoren handelt.
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Die drei Sollwertgeber S1, S2, S3 weisen je ein Potentiometer R1 bzw.
R2 bzw. R3 auf, die an die feste Leitspannung U0 angeschlossen sind und von denen
je eine Steuerspannung UI bzw. U2 bzw. U3 für die Regelung der Drehzahlen der Teilmotoren
M11, M21, M31 abgegriffen wird.
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An die Sollwertspannungen Ui, U2, U3 sind die zugehörigen Steuerwicklungen
der Magnetverstärker MV 1,
MV 2, MV 3 angeschlossen, die die Ankerkreise
der eine konstante Erregung aufweisenden Gleichstromverstellmotoren M1, M2, M3 speisen.
Die Einschaltung der Verstellmotoren M1, 1V12, M3 erfolgt durch die Tastschalter
T l, T2, T3, durch die die MagnetverstärkerMVl, MV 2, MV 3
mit der Wechselstromquelle Ua und die Erregerwicklungen der Verstellmotoren M1,
M2, M3 mit der Gleichstromquelle Ub verbunden werden. Tastschalter T1,
T2, T3 können wahlweise nach oben oder nach unten Kontakt geben, wodurch
erreicht wird, daß die Drehrichtung der Verstellmotoren M1, M2, M3
wählbar
ist.
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Beim ersten Teilmotor M11 wird die vom Sollwertgeber S 1 abgegriffene
Sollwertspannung in dem Regler 12 mit der dem Istwert entsprechenden Spannung einer
mit dem Teilmotor M11 gekuppelten Tachodynamo TD1 verglichen. Der Regler 12 steuert
eine Ankerstromquelle 13 des Teilmotors M11. In gleicher Weise arbeiten auch bei
den beiden anderen Teilmotoren M21, M31 die Sollwertgeber S2, S3 mit der zugehörigen
Regeleinrichtung 22, 23, TD2 bzw. 32, 33, TD3 zusammen.
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Wenn durch das Einlegen des Tastschalters T1 in der einen Richtung
das Kommando »Langsamer stellen« gegeben wird und sich der Verstellmotor M1 beispielsweise
links herum zu drehen beginnt, dann werden auch die folgenden Verstellmotoren M1,
M2 an Spannung gelegt. Kommt hingegen durch das Einlegen des Tastschalters T1 in
der anderen Richtung das Kommando »Schneller stellen«, so drehen sich die Verstellmotoren1l71,
1V12, M3 rechts herum. Die Drehgeschwindigkeit der Verstellmotoren M1,
M2, 1V13 sind aber dabei voneinander unabhängig und für jeden Teilmotor nur
durch die zugehörige Sollwertspannung gegeben, die der Steuerwicklung des zugehörigen
Magnetverstärkers zugeführt wird. Wird der Tastschalter T2 eingelegt, dann bleibt
der Verstellmotor M1 in Ruhe, während die Verstellmotoren M2, M3 mit entsprechendem
Drehsinn eingeschaltet werden. Beim Einlegen des Tastschalters T3 bleiben dagegen
die Verstellmotoren M1 und M2 in Ruhe. Es läuft dann nur der Verstellmotor
M3 im entsprechenden Drehsinn.
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Durch eine derartige Steuerschaltung können in einfacher Weise die
tatsächlichen Drehzahlen eindeutig durch die auf der Steuerbühne ablesbaren Einstellungen
der Sollwertgeber definiert werden, so daß das Programm reproduzierbar ist.
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Es ist auch denkbar, an Stelle der bei Korrekturen mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten laufenden Regelmotoren, wie Gleichstrommotoren, auch die bisher
verwendeten Kurzschlußläufermotoren mit Stoppbremse zu verwenden. In diesem Falle
können die die Sollwertgeber beeinflussenden Kurzschlußläufermotoren von einem kleinen,
von dem zugehörigen Walzmotor angetriebenen Drehstromgenerator frequenzabhängig
gesteuert werden. Man kann weiterhin die Frequenzregelung auch dadurch herbeiführen,
daß den Kurzschlußläufermotoren unmittelbar die von Schleifringen der zugehörigen
Walzmotoren entnommene Frequenz zugeführt wird.
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Bei der Voreinstellung des Walzprogramms bei stehender Straße können
dann die Verstellmotoren mit 50 Hz, also schnell betrieben werden, während bei Korrekturen
die Sollwertgeber an der Eingriffstelle und alle nachfolgenden an die Frequenzgeber
der Walzmotoren angeschlossen werden.
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Schließlich besteht noch die Möglichkeit, für die Korrektur der Schleifenbildung
statt die einer Schlinge nachgeordneten Motoren die dieser vorgeordneten Motoren
in gleicher Weise, aber in umgekehrter Richtung zu beeinflussen. Bei sehr langen
Straßen empfiehlt es sich dann, im ersten Straßenteil die Drehzahleinstellung nach
vorn
und im zweiten Teil die Drehzahleinstellung in der Walzrichtung vorzunehmen.