DE19513951A1 - Verfahren für das Kalibrieren und/oder Überwachen einer temperaturgeregelten Heizvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das Kalibrieren und Überwachen einer temperaturgeregelten Heizvorrichtung, insbe­ sondere einer beheizten Galette von Spinnereimaschinen zur Her­ stellung von Kunstfasern, sowie eine temperaturgeregelte Heiz­ vorrichtung, insbesondere beheizte Galette einer Spinnereima­ schine, bei welcher das Verfahren durchführbar ist.

Bei Spinnereimaschinen zur Herstellung von Kunstfasern, bei­ spielsweise Streck-Spulmaschinen, ist es erforderlich, die Tem­ peratur der mit den Fäden in Kontakt stehenden Oberfläche der Galette innerhalb gewisser Toleranzen konstant zu halten. Hierzu wird in der Regel wenigstens ein Temperatursensor für das Fühlen der Temperatur der Galettenoberfläche verwendet, dessen Signal einer Regelschaltung zugeführt ist, welche ein Heizelement an der Galette oder die Wärmeübertragung von einem Heizelement bzw. einer Heizeinheit außerhalb der Galette auf diese so steuert, daß die gewünschte Solltemperatur innerhalb der geforderten Grenzen konstant gehalten wird.

Für die Anordnung des Temperatursensors sind verschiedene Mög­ lichkeiten bekannt. So kann der Temperatursensor in dem Mantel der Galette eingebettet sein (DE-OS 21 08 825). Hierbei wird je­ doch nur eine Stelle des Umfangs der Galette abgetastet, so daß Flecken unterschiedlicher Temperatur auf der Galettenoberfläche nicht erkannt werden.

Ebenfalls bekannte ringförmige Temperatursensoren, welche in einer Nut in der Innenfläche des Galettenmantels integriert sind (DE-OS 19 901 902) beseitigen zwar diesen Nachteil, weisen je­ doch ebenso wie in den Galettenmantel eingebettete Temperatur­ sensoren den Nachteil auf, daß das Sensorsignal von einem mit der Galette Umlaufenden Temperatursensoren auf die ortsfeste Ma­ schine übertragen werden muß.

Aus Gründen eines geringeren schaltungstechnischen bzw. kon­ struktiven Aufwands ist es daher vorteilhaft, ortsfest angeord­ nete Temperatursensoren zu verwenden, die beispielsweise in eine zur Drehachse der Galette konzentrische Nut ragen oder in einer achsparallelen Nut der im Inneren der Galette angeordneten Heiz­ einheit liegen. Hierbei besteht jedoch zwischen dem Bereich des Galettenmantels, auf dem die Fäden laufen und dessen Temperatur gemessen werden soll, und der im allgemeinen am Rande der Galet­ te angeordneten Nut ein Abstand. Infolge des Temperaturabfalls im Galettenmantel gegen den Rand und infolge der Trägheit der Wärmeleitung im Mantel der Galette vom Arbeitsbereich zum Meßbe­ reich entstehen Fehler, die die Messung verfälschen. Ein weite­ rer Nachteil besteht darin, daß zwischen den Galettenkörpern und dem Temperatursensor notwendigerweise ein mit Luft gefüllter Abstand vorhanden ist, wobei die Luft als Isolator zwischen Galette und Temperatursensor wirkt.

All diese Einflüsse bewirken, daß der Temperatursensor letzt­ endlich eine von der Galettenoberfläche im Bereich des Fadens abweichende Temperatur detektiert.

Zwar kann der Einfluß eines Luftspalts durch das Füllen des Spalts mit einem zumindest im Betriebszustand der Galette flüs­ sigen Wärmeträgers beseitigt werden (DE-OS 25 17 731). Die übri­ gen Einflüsse lassen sich hierdurch jedoch nicht beseitigen Darüber hinaus ergeben sich bei der Verwendung eines flüssigen Wärmeträgers im Spalt konstruktive Schwierigkeiten.

Zur Kompensation dieser vorgenannten Einflüsse ist es bekannt, in bestimmten Zeitlichen Abständen - beispielsweise einmal täg­ lich - bei geschlossener Regelschleife die vom Temperatursensor tatsächlich gefühlte Temperatur mit der gemessenen Oberflächen­ temperatur der Galette zu vergleichen und die Abweichung (vor­ zeichenrichtig) als Korrekturwert in der geschlossenen Regel­ schleife zu berücksichtigen.

Problematisch hierbei ist jedoch die Messung der Oberflächentem­ peratur der Galette. Denn dies muß aus Gründen einer gesteiger­ ten Meßgenauigkeit bei rotierender Galette erfolgen, da Messun­ gen bei stillstehender Galette aufgrund möglicherweise unter­ schiedlicher Umgebungstemperaturen, unterschiedlicher Wärmeab­ leitung bzw. durch das Aufsteigen von der Galette erwärmter Luft zu nicht-tolerierbaren Meßungenauigkeiten führen würden.

Hierzu werden in der Regel externe Meßgeräte verwendet, deren Temperatursensor in Kontakt mit der rotierenden Galettenober­ fläche gebracht wird, wodurch der Temperatursensor einem mecha­ nischen Verschleiß unterworfen ist. Üblicherweise verwendete externe Temperatursensoren müssen daher in der Regel nach ca. 1.000 bis 1.500 Messungen ausgetauscht werden. Neben diesem Kostennachteil erfordert diese externe Temperaturmessung zusätz­ lich einen entsprechenden Zeitaufwand. Insbesondere bei Spinne­ reimaschinen mit einer Vielzahl von Arbeitsstellen (beispiels­ weise 150 Arbeitsstellen mit je 3 Galetten), wird hierdurch die Produktivität in einer Spinnerei negativ beeinflußt.

Selbstverständlich wirkt sich dieser Nachteil auch negativ bei der Herstellung derartiger Spinnereimaschinen aus, da diese vor der Auslieferung an den Kunden zumindest einmalig kalibriert werden müssen. Für dieses Kalibrieren bzw. das in der Regel gleichzeitige Überprüfen der korrekten Funktion wird bisher ebenfalls das vorgenannte Verfahren unter Verwendung externer Temperaturmeßgeräte verwendet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für das Kalibrieren und Überwachen einer temperaturgeregelten Heizvorrichtung, insbesondere einer beheizten Galette von Spin­ nereimaschinen zur Herstellung von Kunstfasern, zu schaffen, welches die Verwendung externer Temperaturmeßgeräte bzw. -senso­ ren vermeidet und dennoch eine ausreichende Genauigkeit für das Kalibrieren bzw. Überwachen der Heizvorrichtung ermöglicht. Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine temperaturgeregelte Heizvorrichtung, insbesondere beheizte Ga­ lette für eine Spinnereimaschine zu schaffen, welche die Durch­ führung des Verfahrens ermöglicht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der Patent­ ansprüche 1 bzw. 10.

Die Erfindung geht zunächst von der Erkenntnis aus, daß mit gro­ ßer Sicherheit und Wahrscheinlichkeit bei der Beaufschlagung einer in einer Heizvorrichtung integrierten Heizeinheit mit einem konstanten Stellgrad nach Erreichen eines Gleichgewichts­ zustandes - zumindest bei gleicher Konstruktion der Galette bzw. der betreffenden Umgebung der Maschine - immer dieselbe ge­ wünschte Temperatur erreicht wird. Um einen konstanten Stellgrad s zu gewährleisten, muß hierzu selbstverständlich der während des normalen Betriebs der Vorrichtung geschlossene Regelkreis aufgetrennt sein.

Der Stellgrad s sei in diesem Zusammenhang als Quotient des Werts der momentan wirksamen Stellgröße S und des Maximalwerts der Stellgröße S_max, ausgedrückt in Prozent, definiert.

Der tatsächliche Zusammenhang zwischen Stellgrad und Oberflä­ chentemperatur der Heizvorrichtung, beispielsweise der Oberflä­ che der Galette, kann durch die einmalige Messung in der oben erläuterten Weise erfolgen oder, falls möglich, theoretisch bestimmt werden. Die Aufnahme dieser Oberflächentemperatur - Stellgrad-Kennlinie ist jedoch für jeden Typ der Heizvorrichtung bzw. für den Typ der Spinnereimaschine nur ein einziges Mal er­ forderlich.

Die korrekte Funktion der Heizeinheit der Heizvorrichtung vor­ ausgesetzt, kann dann für jedes Exemplar dieses Typs Heizvor­ richtung bzw. Spinnereimaschine bei einem ersten bestimmten Stellgrad s_o die Abweichung ΔT der von wenigstens einem inte­ grierten Temperatursensor gefühlten Temperatur von der aus der Kennlinie (für diesen Stellgrad) ermittelten Solltemperatur bestimmt und hiervon ein Signal abgeleitet werden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann bei Detektieren einer unzulässig hohen Abweichung ΔT ein Fehlersignal erzeugt werden, da, beispielsweise bei defektem Temperatursensor, eine Kompensation der Abweichung im geregelten Betrieb der Vorrich­ tung nicht mehr möglich bzw. sinnvoll ist. Das Fehlersignal kann somit einer Bedienperson bzw. einem Konstrukteur den erforderli­ chen Austausch des Temperatursensors anzeigen.

Wird - wie eingangs beschrieben - ein in einem Luftspalt ange­ ordneter Temperatursensor verwendet, so kann eine unzulässige Abweichung dann angenommen werden, wenn die tatsächlich detek­ tierte Abweichung größer ist als eine theoretisch oder empirisch für die betreffende Maschine bzw. für den betreffenden Maschi­ nentyp ermittelte maximale Abweichung infolge maximal zulässiger Toleranzen der Kennlinie des Temperatursensors und/oder infolge maximal zulässiger konstruktiver Toleranzen und/oder infolge zulässiger Toleranzen bei der Montage des Temperatursensors.

In einer Ausbildung der Erfindung kann auch die maximal zulässi­ ge Abweichung von einem über mehrere, vorzugsweise sämtliche Arbeitsstellen einer Maschine gebildeten Mittelwert der aktuell detektierten Temperaturen festgelegt werden. Dies bietet den Vorteil, daß Einflüsse der Umgebung minimiert werden können.

Wenn also beispielsweise bei einem bestimmten Maschinentyp bei einem konstanten Stellgrad von s=50% eine Oberflächentemperatur der Galette von 220° erreicht wird und der Temperatursensor, abhängig von zulässigen Schwankungen in der Einbauposition, in zulässiger Weise Ist-Temperaturen von 210° C bis 230°C anzeigen kann, so deutet ein vom Temperatursensor gefühlter Temperatur­ wert außerhalb dieses Toleranzbereichs auf einen Defekt des Sensors hin.

Dieses Verfahren eignet sich insbesondere für eine erstmalige Überprüfung der Heizvorrichtung bzw. der Spinnereimaschine nach deren Montage, da die Wahrscheinlichkeit des Vorliegens einer defekten Heizvorrichtung gegenüber der Wahrscheinlichkeit des Vorliegens eines defekten Temperatursensors bzw. eines bei der Montage der Galette beschädigten Temperatursensors vernachläs­ sigbar ist. Selbstverständlich kann die Überprüfung der Funktion des Sensors bzw. der Funktion des Systems Sensor/Heizeinheit auch zu beliebigen Zeiten auf eine Anforderung hin oder in vor­ bestimmten zeitlichen Abständen erfolgen.

Fühlt jedoch der Temperatursensor bei Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens einen Temperaturwert innerhalb zulässi­ ger Toleranzen, so kann während des normalen geregelten Betriebs der Vorrichtung die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren be­ stimmte Temperaturabweichung als Korrekturwert für die gemesse­ nen Istwerte verwendet werden.

Bei diesen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich somit der Vorteil, daß durch die Bestimmung eines einzigen Parameters, nämlich der Temperaturabweichung bei offe­ ner Regelschleife, sowohl eine Aussage über die korrekte Funk­ tion bzw. den erforderlichen Austausch einer Komponente getrof­ fen werden als auch eine Korrektur des späteren geregelten Be­ triebs bewirkt werden kann.

Wie bereits erwähnt, eignet sich das Verfahren in dieser ein­ fachen Ausgestaltung insbesondere zur erstmaligen Überprüfung bzw. Kalibrierung der Heizvorrichtung bzw. der Spinnereimaschi­ ne. Denn neben einem Defekt des Temperatursensors bzw. einer unzulässigen Einbauposition könnte theoretisch selbstverständ­ lich auch ein Defekt der Heizeinheit der Heizvorrichtung vor­ liegen. Ob ein Defekt der Heizeinheit und/oder ein Defekt des Temperatursensors vorliegt, kann jedoch mit den bisher darge­ stellten Ausführungsformen der Erfindung nicht unterschieden werden.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher bei Feststellen einer unzulässigen Temperaturabweichung bzw. bei Vorliegen eines Fehlersignals, der Stellgrad auf einen zweiten konstanten Wert, vorzugsweise auf Null, geändert und abhängig von einem Vergleich der Steigungen des nach der Stell­ gradänderung gemessen Verlaufs der Ist-Temperatur (T_mt(t)) und dem Soll-Temperaturverlauf (T_st₁)) in wenigstens einem Punkt oder abhängig von einem Vergleich mittlerer Steigungen in einem bestimmten Zeitintervall entschieden, ob ein Defekt der Heiz­ einheit oder ein Defekt des Temperatursensors vorliegt.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird hierzu nach einer bestimmten Zeitspanne nach der Stellgradände­ rung erneut der von dem integrierten Temperatursensor gefühlte Temperatur-Istwert gemessen. Anschließend wird die Differenz zwischen dem ersten Temperatur-Istwert (Gleichgewichtszustand bei dem ersten konstanten Stellgrad s₀) und dem zweiten Tempera­ tur-Istwert (gemessen nach einer bestimmten Zeitspanne bei An­ liegen des zweiten konstanten Stellgrads) bestimmt. Dieser Ist- Differenzbetrag wird sodann mit einem Soll-Differenzbetrag ver­ glichen und abhängig von der Abweichung auf das Vorliegen eines Fehlers in der Heizeinheit (Heizeinheit-Fehlersignal) bzw. auf das Vorliegen eines Fehlers des Temperatursensors (Temperatur­ sensor-Fehlersignal) geschlossen.

Der Soll-Differenzbetrag entspricht dabei der für einen bestimm­ ten Maschinentyp lediglich einmalig zu bestimmenden Differenz zwischen dem mit dem ersten Stellgrad s₀ korrespondierenden Temperatur-Sollwert und dem sich nach der vorbestimmten Zeit­ spanne einstellenden Temperatur-Sollwert. Mit anderen Worten:
Für einen bestimmten Maschinentyp wird einmalig gemessen, auf welchen Wert sich die tatsächlich gemessene Oberflächentempera­ tur erniedrigt, wenn nach Erreichen einer Gleichgewichtstempera­ tur bei einem konstanten ersten Stellgrad die Heizeinheit mit einem konstanten niedrigeren zweiten Stellgrad beaufschlagt (vorzugsweise ausgeschaltet) wird und nach einer vorbestimmten Zeitspanne nach der Stellgradänderung die Ist-Temperatur erneut gemessen wird.

Selbstverständlich kann die Bestimmung des Soll-Differenzbetrags auch individuell je Arbeitsstelle bzw. Position einer Maschine erfolgen. Des weiteren kann auch über mehrere oder sämtliche Positionen einer Maschine eine Mittelwertbildung über aktuell gemessene Soll-Differenzbeträge erfolgen und die Abweichung der Ist-Differenzbeträge von diesem mittleren Soll-Differenzbetrag ausgewertet werden.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß sich für den Fall, daß bei einem konstanten bestimmten Stellgrad eine höhere Temperatur erreicht wird, als dies für den betreffenden Typ der Vorrichtung zu erwarten wäre, eine stärkere Abkühlung, d. h. eine größere Temperaturdifferenz, ergeben wird, da zum Zeitpunkt der Stellgradänderung ein größerer Temperaturgradient zwischen der beheizten Oberfläche und der Umgebung besteht.

Wenn daher mittels des integrierten Temperatursensors ein Ist- Differenzbetrag bestimmt wird, der dem zu erwartenden Soll-Dif­ ferenzbetrag entspricht bzw. nur innerhalb zulässiger Toleranzen von diesem abweicht, s₀ kann mit hoher Sicherheit geschlossen werden, daß keine defekte Heizeinheit sondern ein Defekt des Temperatursensors vorliegt.

Wenn dagegen der Ist-Differenzbetrag außerhalb der zulässigen Toleranzen liegt, kann mit großer Wahrscheinlichkeit davon aus­ gegangen werden, daß die Heizeinheit defekt ist, da aufgrund der abweichenden Ist-Temperatur-Differenz mit hoher Sicherheit zu vermuten ist, daß die Heizoberfläche bei dem bestimmten konstan­ ten Stellgrad die damit korrespondierende korrekte Temperatur nicht erreicht hat.

Ganz allgemein kann auf einen defekten Temperatursensor ge­ schlossen werden, wenn die Steigung des nach der Stellgrader­ niedrigung bzw. -erhöhung abfallenden bzw. ansteigenden Tempera­ tur-Istverlaufs (beispielsweise in einem bestimmten Punkt oder Bereich bzw. die mittlere Steigung in einem bestimmten Bereich) nicht oder nur innerhalb zulässiger Toleranzen von einem für den betreffenden Vorrichtungstyp einmalig bestimmten Temperatur- Sollverlauf abweicht. Andernfalls muß auf eine defekte Heizein­ heit geschlossen werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Un­ teransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung darge­ stellter Ausführungsformen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung eines beheizten Galetten­ aggregats einer nicht näher dargestellten Spinnereima­ schine mit einer Steuervorrichtung zur Realisierung des Verfahrens nach der Erfindung und

Fig. 2 ein Diagramm mit dem Verlauf des Stellgrads und dem Ver­ lauf der Soll- und Ist-Temperaturen bei der Durchführung des Verfahrens.

Fig. 1 zeigt ein beheizbares Galettenagreggat 1 einer im übrigen nicht näher dargestellten Spinnereimaschine, insbesondere zur Herstellung synthetischer Fäden, welches eine beheizbare Galette 3 aufweist, die von einem Antrieb 4 rotierend angetrieben wird. In der Galette 3 ist eine gestrichelt angedeutete Heizeinheit 5 vorgesehen, welche beispielsweise als Heizwicklung ausgebildet sein kann. Die Heizwicklung 5 ist von einer Steuereinheit 7 mit einer Stellgröße S beaufschlagbar, welche die Wärmeabgabe bzw. die Heizleistung der Heizeinheit 5 bestimmt. Die Stellgröße S wird dabei üblicherweise in Form des Stellgrads s = S/_max angege­ ben, wobei mit S_max der maximale Wert der Stellgröße bezeichnet ist, der auch zur höchsten Temperatur auf der Oberfläche 3a der Galette 3 führt.

Die Temperatur der Oberfläche 3a ist dabei maßgebend für die Erwärmung bzw. Behandlung eines Fadens 9, welcher die Galette 3 umschlingt.

Des weiteren ist in dem Galettenaggregat 1 ein Temperatursensor 11 angeordnet, welcher ortsfest im Gehäuse 13 des Galettenaggre­ gats 1 gehalten ist. Der Temperatursensor 11 kann dabei in an sich bekannter Weise in einer konzentrischen Nut im rückwärtigen Ende der Galette 3 positioniert sein.

Das Sensorsignal ist wiederum der Steuereinheit 7 zugeführt, so daß diese im normalen Betrieb des Galettenaggregats eine Rege­ lung der Temperatur der Oberfläche 3a der Galette 3 in der Weise durchführen kann, daß die Stellgröße S bzw. der Stellgrad s in Abhängigkeit vom gemessenen Wert der Ist-Temperatur so variiert wird, daß die Temperaturdifferenz zwischen dem Temperatur-Soll­ wert T_s, welcher ebenfalls der Steuereinheit 7 zugeführt wird, und dem Temperatur-Istwert T_m gegen Null geht.

Nachdem die Temperatur T_m, welche vom Temperatursensor 11 detek­ tiert wird, in der Regel geringfügig unterhalb der Temperatur T_s der Oberfläche 3a der Galette 3 liegen wird, führt die Steuer­ einheit 7 in an sich bekannter Weise eine entsprechende Korrek­ tur der gemessenen Istwerte durch. Hierzu kann beispielsweise ein Korrekturwert (vorzeichenrichtig) zu der gemessenen Ist- Temperatur addiert werden, bevor der Vergleich zwischen der Ist- Temperatur T_m und der Soll-Temperatur T_s durchgeführt wird.

Das von der Steuereinheit 7 durchgeführte Verfahren für das Kalibrieren und/oder Überwachen der in Fig. 1 dargestellten temperaturgeregelten Heizvorrichtung wird im folgenden anhand der in Fig. 2 dargestellten Diagramme erläutert.

Zum Zeitpunkt t₀ beaufschlagt die Steuereinheit 7 die Heizeinheit 5 mit einem konstanten Stellgrad s₀ von beispielsweise 50%. Dabei ist es für die Funktion der Erfindung unwesentlich, ob der Stellgrad s₀, wie in Fig. 2 dargestellt, zum Zeitpunkt t₀ sprung­ haft von 0 auf 50% erhöht oder von einem beliebigen anderen Wert (ggf. auch langsam steigend) auf den gewünschten konstanten Sollwert s₀ erhöht wird.

Allein maßgebend ist, daß der Stellgrad (ggf. nach einer Über­ gangszeit) den konstanten Wert s₀ erreicht und die geschlossene Regelschleife aufgetrennt ist, d. h. der Stellgrad s₀ unabhängig von dem vom Temperatursensor 11 gemessenen Temperatur-Istwert konstant gehalten wird.

Des weiteren wird vorzugsweise der Antrieb 4 aktiviert, um die vorstehend erwähnten negativen Einflüsse einer Messung bei ste­ hender Galette auszuschalten.

Nach Erreichen eines Gleichgewichtszustandes wird zur Zeit t_m der Temperatur-Istwert T_m(t_m) gemessen und der Steuereinheit 7 zu­ geführt.

Wie aus dem in Fig. 2 dargestellten Diagramm ersichtlich, kann der Verlauf der vom Fühler 11 detektierten Ist-Temperatur T_m unterhalb der wahren, auf der Oberfläche 3a der Galette vorhan­ denen Solltemperatur T_s liegen. Dabei ist in Fig. 2 der Verlauf der Solltemperatur mit einer ausgezogenen Linie und der Verlauf der Ist-Temperatur gestrichelt dargestellt.

Da sich in der Praxis herausgestellt hat, daß sich für einen bestimmten Typ eines Galettenaggregats bzw. einer Spinnereima­ schine bei der Beaufschlagung der Heizeinheit 5 mit einem kon­ stanten Stellgrad auf der Oberfläche 3a jeder Galette 3 nur sehr geringe Abweichungen in der Temperatur ergeben, s₀ kann für eine bestimmte Maschine durch eine einmalige Messung der Oberflächen­ temperatur T_s als Funktion des Stellgrads s eine für sämtliche Maschinen dieses Typs gültige Kennlinie bestimmt werden. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Bestimmung der Kennlinie und die Durchführung des Verfahrens entweder ohne Faden bzw. bei glei­ chem Faden (bzw. gleicher Wärmeabgabe der Galette) erfolgt.

Unter der Voraussetzung einer korrekt funktionierenden Heizein­ heit 5 kann somit durch die Messung der ggf. vorhandenen Tempe­ raturabweichung ΔT = T_m(t_m) - T_s(t_m) ein Korrekturwert ermittelt werden, mit dem im geregelten Betrieb die vom Temperatursensor 11 detektierte Ist-Temperatur T_m (vorzeichenrichtig) korrigiert wird. Auf diese Weise können unvermeidliche Toleranzen bei der Positionierung des Temperatursensors 11 in einem Luftspalt bzw. hieraus resultierende Abweichungen der detektierten Ist-Tempera­ tur von der tatsächlichen Oberflächentemperatur ermittelt und kompensiert werden. Hierzu kann der Korrekturwert in der Steuer­ einheit 7 gespeichert sein.

Wird von vornherein festgelegt, bei welchem konstanten Stellgrad s₀ und damit bei welcher Oberflächentemperatur der Galette 3 diese Messung vorgenommen werden soll, so muß hierfür der Steu­ ereinheit 7 lediglich ein einziger Punkt der Kennlinie T_s(s₀) für den betreffenden Maschinentyp bekannt sein. Die ermittelte Ab­ weichung ΔT kann dann zumindest im Temperaturbereich um den Punkt T_m(s₀) als Korrekturwert verwendet werden. Es empfiehlt sich daher, diese Kalibrierung der Heizvorrichtung bei einer Temperatur T_s vorzunehmen, die im (relativ engem) Bereich der Arbeitstemperatur während des Fertigungsprozesses liegt, bei­ spielsweise bei einer Temperatur T_s von ca. 220°C bzw. einem zugehörigen Stellgrad s₀.

Selbstverständlich kann die Abweichung ΔT jedoch auch an mehre­ ren (Temperatur- bzw. Stellgrad-) Punkten ermittelt und in Form von diskreten Meßpunkten oder einer angenäherten analytischen Funktion in der Steuereinheit 7 abgelegt werden.

Auf diese Weise wird die bisher für jede einzelne Vorrichtung übliche Messung der Oberflächentemperatur der Galette 3 im gere­ gelten Betrieb mittels eines externen Meßgeräts bzw. die Bestim­ mung der Abweichung dieser Oberflächentemperatur von der im geregelten Betrieb durch den Sensor 11 detektierten Ist-Tempera­ tur hinfällig.

Darüber hinaus kann durch die vorstehend beschriebene Messung der Abweichung ΔT - die korrekte Funktion der Heizeinheit 5 vor­ ausgesetzt - die korrekte Funktion bzw. Einbauposition des Tem­ peratursensors 11 überprüft werden. Hierzu kann empirisch oder theoretisch für einen bestimmten Maschinentyp der Bereich zuläs­ siger Abweichungen ΔT, insbesondere abhängig von zulässigen Toleranzen in der Positionierung des Sensors 11 in einem Luft­ spalt, bestimmt werden. Wird für einen bestimmten Maschinentyp beispielsweise festgestellt, daß sich bei korrekt funktionieren­ den Temperatursensoren die detektierte Ist-Temperatur im Bereich von 2 bis 10° um die tatsächliche Oberflächentemperatur der Galette bewegt, so kann bei Feststellen einer Abweichung nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren, welche außerhalb dieses Bereichs liegt, darauf geschlossen werden, daß der in der be­ treffenden Heizvorrichtung verwendete Temperatursensor defekt ist und ausgetauscht werden muß.

Auch ohne die Voraussetzung einer korrekten Funktion der übrigen Elemente (außer dem Sensor) läßt eine derartige unzulässige Ab­ weichung selbstverständlich den Schluß zu, daß ein oder mehrere Elemente des (für die Messung aufgetrennten) Regelkreises nicht korrekt funktionieren.

Da sich in der Praxis herausgestellt hat, daß in der Mehrzahl aller Fälle entweder der Sensor 11 oder die Heizeinheit 5 defekt sind, kann hieraus mit hoher Wahrscheinlichkeit auf einen Defekt einer dieser beiden Komponenten geschlossen werden.

Im folgenden wird daher beschrieben, wie nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung festgestellt werden kann, in wel­ cher der beiden Komponenten der Defekt vorliegt.

Hierzu kann - wie in Fig. 2 dargestellt - nach Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens zur Zeit t₁ der Stellgrad s sprungartig auf den Wert 0% geändert werden. Nach einer be­ stimmten Zeitspanne Δt = t₂ bzw. Zur Zeit t₂ wird wiederum der Temperatur-Istwert T_m(t₂) gemessen und die Temperaturdiffe­ renz ΔT_m12 = T_m(t_m) - T_m(t₂) ermittelt (Dabei kann selbstverständ­ lich zum Zeitpunkt t₁ auch nochmals die Temperatur T_m(t₁) gemessen werden; dies ist wegen des konstanten Stellgrads s₀ jedoch in der Regel unnötig, da dann gilt: T_m(t_m) = T_m(t₁)).

Anschließend wird der Ist-Differenzbetrag |ΔT_m₁₂| mit einem Soll- Differenzbetrag |ΔT_s12| verglichen, wobei sich letzterer aus der Differenz |T_s(t₁) - T_s(t₂)| ergibt. Mit anderen Worten: Es wird die mittlere Steigung der abfallenden Ist-Temperaturkurve mit derje­ nigen der abfallenden Soll-Temperaturkurve (ausgehend von dem korrekten Temperatur T_s(t₁)) verglichen.

Ausgehend von der Abweichung der mittleren Steigung kann dann entschieden werden, ob ein Defekt der Heizeinheit 5 oder ein Defekt des Temperatursensor 11 vorliegt.

Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß die mitt­ lere Steigung bei höherer Ausgangstemperatur T_s(t₁) größer ist als bei einer geringeren Ausgangstemperatur. Ursache hierfür ist der größere Temperaturgradient zwischen der Oberfläche 3a der be­ heizten Galette 3 und der (wahren) Temperatur T_u der Umgebung.

Da die Maschinen ohnehin praktisch immer in klimatisierten Räu­ men betrieben werden, um die Produktionsqualität zu optimieren, kann diesbezüglich von einer im wesentlichen konstanten Tempera­ tur T_u ausgegangen werden. Im einfachsten Fall muß der Steuer­ einheit 7 somit lediglich ein einziger Wert für den Soll-Diffe­ renzbetrag |ΔT_s12| für eine bestimmte Ausgangstemperatur T_s(t₁) und eine bestimmte Umgebungstemperatur T_u sowie für die maßgebliche Zeitspanne Δt = t₂ - t₁ für einen bestimmten Maschinentyp bekannt sein.

Liegt der ermittelte Ist-Differenzbetrag z. B. unterhalb des Soll-Differenzbetrags, so kann hieraus geschlossen werden, daß die Temperatur der Oberfläche 3a der Galette 3 bei dem konstan­ ten Stellgrad s₀ kleiner war als der zu erreichende Sollwert. Demnach muß auf einem Defekt in der Heizwicklung geschlossen werden.

Entspricht dagegen der Ist-Differenzbetrag im wesentlichen dem Soll-Differenzbetrag und wurde trotzdem zur Zeit t_m eine unzuläs­ sig hohe Temperatur-Abweichung ΔT ermittelt, so muß auf einen Defekt des Temperatursensors 11 geschlossen werden.

Nachdem für diesen Vergleich im wesentlichen die Steigungen der abfallenden Kurven der vom Sensor 11 gemessenen Ist-Temperatur und der Soll-Temperatur maßgebend sind, kann selbstverständlich anstelle der Bestimmung der Temperaturdifferenzen vor und nach einer Zeitspanne Δt auch ein von beiden Kurven zu erreichender konstanter Temperaturwert vorgegeben werden und diejenige Zeit ermittelt werden, nach der diese Temperatur erreicht wird. In diesem Fall ist die mittlere Steigung umso größer, je geringer die jeweils ermittelte Zeitspanne ist.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann beispiels­ weise auch die maximal auftretende Steigung durch eine fortwäh­ rende Abtastung des Verlaufs der Temperaturkurven nach dem Än­ dern des Stellgrads s₀ bestimmt werden.

Obwohl das Ändern des Stellgrads s₀ auf 0% den einfachsten Fall darstellt, so funktioniert das erfindungsgemäße Verfahren selbstverständlich auch bei einer beliebigen Änderung des bis zur Zeit t₁ konstanten Stellgrads s₀ auf einen beliebig anderen Wert, wobei grundsätzlich auch eine Erhöhung des Stellgrads denkbar wäre. In diesem Fall muß jedoch bei der Auswertung der Steigung des Soll- bzw. Ist-Temperaturverlaufs berücksichtigt werden, daß eine größere Steigung auf einen ursprünglich zu geringen Temperatur-Istwert zur Zeit t₁ hindeutet.

Claims (10)

1. Verfahren für das Kalibrieren und Überwachen einer tempera­ turgeregelten Heizvorrichtung, insbesondere einer beheizten Galette von Spinnereimaschinen zur Herstellung von Kunstfa­ sern, bei dem

• a) zur Durchführung der Überwachung der geschlossene Regel­ kreis aufgetrennt und eine Heizeinheit (5) der Heizvor­ richtung mit einem konstanten Stellgrad (s₀) beaufschlagt wird,
• b) nach Erreichen einer Gleichgewichtstemperatur der mittels der Heizeinheit (5) beheizten Partie (3, 3a) der Heizvor­ richtung ein erster Temperatur-Istwert (T_m(t_m)) der beheiz­ ten Partie mittels eines Temperatursensors (11) gemessen wird.
• c) die Abweichung (ΔT) des gemessenen Temperatur-Istwertes (T_m(t_m)) von einem mit dem konstanten ersten Stellgrad (s₀) korrespondierenden Temperatur-Sollwert (T_s(t_m)) ermittelt und hiervon ein Signal abgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem bei Detektieren einer unzulässigen Abweichung ein Fehlersignal (F) erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem eine unzulässige Abwei­ chung dann angenommen wird, wenn die detektierte Abweichung (ΔT) außerhalb eines theoretisch oder empirisch ermittelten Bereichs zulässiger Abweichungen liegt, welcher sich infolge maximal zulässiger Toleranzen der Kennlinie des Temperatur­ sensors (11) und/oder infolge maximal zulässiger konstrukti­ ver Toleranzen und/oder infolge zulässiger Toleranzen bei der Montage des Temperatursensors ergibt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem, insbesondere für das erstmalige Kalibrieren der Heizvorrich­ tung, das tatsächliche Erreichen des Temperatur-Sollwertes (ΔT_s(t_m)) innerhalb vorbestimmter Toleranzen vorausgesetzt und bei Vorliegen eines Fehlersignals ein erforderlicher Aus­ tausch des Temperatursensors (11) signalisiert wird.

5. Verfahren einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem, ins­ besondere für das erstmalige Kalibrieren der Heizvorrichtung, das tatsächliche Erreichen des Sollwertes (ΔT_s(t_m)) innerhalb vorbestimmter Toleranzen vorausgesetzt und während des gere­ gelten Betriebs eine detektierte zulässige Abweichung (ΔT) als Korrekturwert für die gemessenen Istwerte (ΔT_m(t)) Ver­ wendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem

• a) nach dem Auftreten eines Fehlersignals (F) der Stellgrad (s) auf einen zweiten konstanten Stellgrad geändert wird,
• b) abhängig von einem Vergleich der Steigungen der Verläufe der nach der Stellgradänderung gemessen Ist-Temperatur (T_m(tt₁)) und der Soll-Temperatur (T_s(tt₁)) in wenigstens einem Punkt oder einem Vergleich mittlerer Steigungen in einem bestimmten Zeitintervall entschieden wird, ob ein Defekt der Heizeinheit (5) oder ein Defekt des Temperatur­ sensors (11) vorliegt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der zweite konstante Stellgrad kleiner ist als der erste konstante Stellgrad (s₀).

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der zweite konstante Stellgrad gleich Null Prozent ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem

• a) nach einer vorbestimmten Zeitspanne (Δt) nach der Änderung des Stellgrads erneut mittels des Temperatursensors (11) ein zweiter Temperatur-Istwert (T_m(t₂)) gemessen und der Ist-Differenzbetrag (|ΔT_m12| = |T_m(t_m)-T_m(t₁)|) zwischen dem ersten und zweiten Temperatur-Istwert gebildet wird,
• b) der Ist-Differenzbetrag (|ΔT_m12|) mit einem theoretisch oder empirisch bestimmten Soll-Differenzbetrag (|ΔT_s12←) vergli­ chen wird, welcher der Differenz zwischen dem mit dem er­ sten Stellgrad korrespondierenden Temperatur-Sollwert und dem sich nach der vorbestimmten Zeitspanne einstellenden Temperatur-Sollwert entspricht, und
• c) bei Vorliegen einer unzulässig hohen Abweichung zwischen dem Ist- und Soll-Differenzbetrag ein Heizeinheit-Fehler­ signal (F_H) und/oder bei Vorliegen einer zulässigen oder keiner Abweichung ein Temperatursensor-Fehlersignal (F_T) erzeugt wird.

10. Temperaturgeregelte Heizvorrichtung mit

• a) einer Heizeinheit (5) für das Beheizen einer Partie (3, 3a) der Heizvorrichtung,
• b) einem der beheizten Partie (3, 3a) zugeordneten Tempera­ tursensor (11) zur Messung des Temperatur-Istwertes (T_m(t)) der Partie,
• c) dessen Signal einer Regel- und Steuereinheit (7) zugeführt ist,
• d) welche in Abhängigkeit von einem ihr zugeführten Tempera­ tur-Sollwertsignal (T_s) die Heizeinheit (5) derart mit einem Stellgrad (s) beaufschlagt, daß die Differenz zwi­ schen Temperatur-Istwert und -Sollwert im wesentlichen gleich Null ist, dadurch gekennzeichnet,
• e) daß die Regel- und Steuereinheit (7) so ausgebildet ist, daß auf Anforderung und/oder in vorbestimmten zeitlichen Abständen das Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche durchführbar ist.