DE19542448A1 - Verfahren und Einrichtung zur Ermittlung der Auswirkung der Verstellung von Stellgliedern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Ein­ richtung zur Ermittlung der Auswirkung der Verstel­ lung von Stellgliedern gemäß der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 19 sowie ein Verfahren zum Herstel­ len einer Materialbahn gemäß Oberbegriff des An­ spruchs 22.

Bei der Herstellung von Materialbahnen, beispiels­ weise von Papier- oder Kartonbahnen, müssen das Querprofil der Materialbahneigenschaften und der Versatz der Materialbahn bestimmt werden, um zur Einstellung eines gewünschten Querprofils bestimmte Stellglieder verstellen zu können, die bei der Her­ stellung der Materialbahn eingesetzt werden, über die Bahnbreite verteilt angeordnet sind und die Ma­ terialbahneigenschaften beeinflussen.

Es ist bekannt, Materialbahnabschnitte der Herstel­ lungsmaschine zu entnehmen und im Labor zu untersu­ chen, um das Querprofil bestimmter Bahneigenschaf­ ten zu ermitteln. Dieses Verfahren ist sehr aufwen­ dig und zeigt den Nachteil, daß unerwünschte Eigen­ schaften erst sehr spät festgestellt werden können. Eine Vermeidung dieser Eigenschaften kann erst sehr viel später erfolgen, so daß häufig große Teile von Materialbahnen Qualitätsmängel aufweisen oder als Ausschuß wieder aufgearbeitet werden müssen.

Es ist außerdem bekannt, zur Ermittlung eines Quer­ schrumpf-Querprofils einer Papierbahn mit geeigne­ ten Vorrichtungen Markierungen auf die Bahn aufzu­ bringen und diese mit Hilfe geeigneter Einrichtun­ gen, beispielsweise Sensoren, zu erfassen (DE 40 08 282 A1). Die Papiermaschine muß also so ausgelegt sein, daß sowohl die Markierungseinrichtung als auch die geeigneten Erfassungseinrichtungen einge­ bracht werden können. Häufig ist der dazu erforder­ liche Bauraum nicht vorhanden oder aus Raumgründen nicht bereitstellbar. Außerdem erhöhen sich die Ko­ sten für eine derartige Papiermaschine. Das Verfah­ ren zur Querschrumpfermittlung ist überdies sehr aufwendig, da zusätzliche Markierungsmittel einge­ setzt werden müssen. Zudem ist eine Markierung un­ erwünscht, da sie die Papierqualität mindert.

Es ist schließlich bekannt, zur Ermittlung der ört­ lichen Zuordnung von Stellgliedpositionen zu Meßpo­ sitionen auf der Papierbahn sogenannte "Bump-Tests" durchzuführen. Es handelt sich dabei um Testver­ stellungen einzelner weit genug auseinanderliegen­ der Stellglieder mit dem Ziel, anhand von Querpro­ filmessungen die Orte und die geometrische Form der Auswirkungen dieser Stellglieder auf Papiereigen­ schaften festzustellen. Derartige Testverstellungen werden dann automatisch zum Beispiel periodisch oder auf Bedienerwunsch ausgeführt, um ein geänder­ tes Prozeßverhalten zu erkennen. Die Testverstel­ lungen müssen so groß gewählt werden, daß sich das Ergebnis der Verstellung im Papier deutlich wieder­ findet und sich nach geeigneter Meßwertfilterung aus dem Prozeßrauschen und Meßrauschen abhebt. Die Tests stören also den Produktionsprozeß. Während der Bump-Tests und ihrer Auswertung kann selbstver­ ständlich nicht gleichzeitig mit Hilfe dieser Stellglieder auf den Prozeß eingewirkt werden, um zum Beispiel aktuelle Prozeßstörungen auszuglei­ chen. Eine eventuelle Bahneigenschafts-Querprofil­ regelung muß während des Tests abgeschaltet werden. Die Genauigkeit mit der die Auswirkungsorte der verstellten Stellglieder bestimmt werden ist be­ stimmt durch die Anzahl von Querprofilmeßwerten die zur Verfügung stehen, beziehungsweise durch den Ab­ stand einzelner Datenwerte. Dieser Abstand beträgt üblicherweise 1 cm bis 10 cm. In jedem Fall ist die erzielte Genauigkeit nicht ausreichend um aus den ermittelten Orten ein genaues Querschrumpf-Quer­ profil zu ermitteln, wie folgende Beispielrechnung zeigt:

Die Orte der Stellelemente sind über die Breite der Produktionsmaschine exakt bekannt. Zwei möglichst weit auseinanderliegende Stellglieder werden ver­ stellt. Der Abstand x_s dieser Stellglieder ist be­ kannt. Der Abstand der Profiländerungen x_p kann ge­ messen werden.

Der prozentuale Querschrumpf beträgt dann:

Schrumpf = ((x_s - x_p)/x_s) · 100%.

Bei einer Papierbahnbreite von beispielsweise 5000 mm, einem typischen Schrumpf von 5% = 250 mm und einem Meßdatenabstand von 25 mm ist so eine Ge­ samt-Schrumpfbestimmung genau genug möglich.

Die Meßaufgabe lautet jedoch, zum Beispiel die Frage zu klären, an welcher Stelle der Papierbahn der Schrumpf minimal ist, ob er symmetrisch ist, wie sich die Ränder der Papierbahn im Vergleich zur Mitte verhalten etc. Der Schrumpf muß also für mög­ lichst kleine Bereiche auf der Papierbahn möglichst genau gemessen werden, um ein aussagefähiges Quer­ schrumpf-Querprofil zu erhalten.

Um beispielsweise in einem 500 mm breiten Bereich den Schrumpf auf 0,5% absolute Genauigkeit bestim­ men zu können, ist eine Meßgenauigkeit im Papier von 500 · 0,005 mm = 2,5 mm erforderlich. Bei einem Meßdatenabstand von 25 mm ist das mit einfachen Bump-Tests bei weitem nicht möglich.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Ermittlung der Auswirkung einer Verstellung von Stellgliedern sowie ein Ver­ fahren zur Herstellung einer Materialbahn zu schaf­ fen, die die genannten Nachteile nicht aufweisen.

Diese Aufgabe wird mit Hilfe eines Verfahrens ge­ löst, das die in Anspruch 1 genannten Schritte um­ faßt und das regelungstechnisch im weiteren Sinne als "Prozeßbeobachter" bezeichnet werden kann. Der Ort an dem sich die Verstellung eines Stellgliedes auswirkt, das bei der Herstellung der Materialbahn eingesetzt wird, kann auf einfache Weise jederzeit bestimmt werden, ohne daß es des Einsatzes besonde­ rer Markierungseinrichtungen oder zusätzlicher Sen­ soren bedürfte, die diese Markierungen erfassen. Die Produktion wird nicht durch Testverstellungen und durch das Abschalten einer eventuell vorhan­ denen Querprofilregelung gestört. Durch das itera­ tive Vorgehen und durch die gleichzeitige Berück­ sichtigung vieler Stellgliedverstellungen und zuge­ höriger Profilmessungen ist eine wesentlich ge­ nauere örtliche Zuordnung der Stellgliedpositionen zu Positionen auf der Materialbahn möglich, so daß eine aussagefähige Schrumpfkurve ermittelt werden kann.

Die rechnerische Bestimmung der Auswirkung erfolgt unter Heranziehung von Erkenntniswerten über das Verhalten der Materialbahneigenschaften. Die rech­ nerische Bestimmung der Auswirkung wird verglichen mit tatsächlich - vor und nach einer Stellgliedver­ stellung - gewonnenen Meßwerten eines Bahneigen­ schafts-Querprofils, um die Erkenntniswerte so ab­ zustimmen, daß die Rechenergebnisse möglichst genau mit den gemessenen Ergebnissen über die Auswirkung übereinstimmen.

Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform des Verfahrens, bei der eine Vorhersage über den Aus­ wirkungsort der Stellgliedverstellung getroffen wird. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß es relativ einfach durchführbar und optimierbar ist.

Bevorzugt wird weiterhin ein Verfahren, das sich dadurch auszeichnet, daß eine Vorhersage über die Form der Auswirkung getroffen wird, beispielsweise über die Weite der Auswirkung am Auswirkungsort oder die Amplitude der Änderung der Materialbahnei­ genschaften am Auswirkungsort. Auch dieses Verfah­ ren ist relativ einfach durchführbar und führt dazu, daß die Vorhersage über den Auswirkungsort sehr gut optimierbar ist.

Besonders bevorzugt wird ein Verfahren, bei dem solche Stellglieder berücksichtigt werden, die oh­ nehin zur Herstellung der Materialbahn verwendet und zur Einstellung des Querprofils der Material­ bahneigenschaften benötigt werden. Ein derartiges Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß es keiner zusätzlicher Einrichtungen beziehungsweise Stell­ glieder bedarf, die den Bauraum der Einrichtung zur Herstellung der Materialbahn vergrößern, die Kon­ struktions- und Produktionskosten erhöhen und gege­ benenfalls auch zusätzlichen Wartungsbedarf erfor­ dern. Außerdem wird die laufende Herstellung der Materialbahn nicht durch eine Stellgliedverstellung gestört, die ausschließlich Meßzwecken dient. Die laufende Produktion bleibt also unbeeinträchtigt.

Besonders bevorzugt wird ein Verfahren, bei dem die Stellglieder nur so viel verstellt werden, wie wäh­ rend der Produktion zur Korrektur der Prozeß-Stö­ rungen durch eine selbsttätige Querprofilregelung erforderlich ist. Größere Verstellungen würden die Produktion stören und die Papierqualität mindern.

Bevorzugt wird ein Verfahren, bei dem die Vorhersa­ gen schrittweise in der Art abgewandelt werden, daß zunächst eine möglichst allgemeine Aussage über das Verhalten der Materialbahneigenschaften getroffen wird, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, daß sie auch bei einem schlechten "Rausch zu Nutz-Signal Verhältnis" noch mit guter Genauigkeit schnell getroffen werden kann.

Eine einfache Aussage könnte zum Beispiel sein: Die Ränder der Papierbahn sind um einen gewissen Betrag verschoben gegenüber der Position die sie in der Maschine an der Meßstelle haben sollten, wenn es keinen Schrumpf und kein seitliches Verlaufen gäbe. Die beiden Beträge der Verschiebung sind zu bestim­ men.

Eine erste Verfeinerung dieser Aussage wäre bei­ spielsweise: Der Querschrumpf ist an den Rändern stärker als in der Mitte und das sich ergebende Querschrumpf-Querprofil hat eine schüsselförmige Kontur, deren Amplitude zu bestimmen ist.

Es zeigt sich also, daß mit diesem Verfahren Hilfs­ einrichtungen zur Messung der Position der Randab­ schnittseinrichtungen und der Papierränder entfal­ len können.

Weiterhin wird ein Verfahren bevorzugt, bei dem die Vorhersage über die Materialbahneigenschaften eine möglichst genaue Bestimmung des Querschrumpfverhal­ tens umfaßt.

Besonders bevorzugt wird schließlich ein Verfahren, bei dem eine Mittelung der Ergebnisse bei der Be­ stimmung des Querschrumpf-Querprofils für eine An­ zahl von Vorhersagen und/oder für eine Anzahl von Stellglied-Verstellungen durchgeführt wird. Eine derartige Mittelung führt dazu, daß der Fehler bei der rechnerischen Bestimmung der Auswirkung auf ein Minimum reduziert wird.

Weitere Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

Die oben genannte Aufgabe wird auch durch eine Ein­ richtung gelöst, die die in Anspruch 19 genannten Merkmale umfaßt. Dadurch, daß die Recheneinheit Vorhersagen beziehungsweise Erkenntniswerte über das Verhalten der Materialbahneigenschaften bei der Verstellung eines Stellglieds verarbeitet und an­ hand dieser Erkenntniswerte und mittels einer Zu­ ordnungsregel die Auswirkung rechnerisch bestimmt, ist es jederzeit möglich, den Ort, der der Verände­ rung eines Stellglieds zuzuordnen ist, on-line vor­ herzusagen und ein exaktes Querprofil einer Materi­ albahneigenschaft zu ermitteln und/oder einen seit­ lichen Versatz der Bahn zu bestimmen.

Die genannte Aufgabe wird schließlich durch ein Verfahren mit den in Anspruch 22 genannten Merkma­ len gelöst.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Einrichtung zur Ermittlung der Auswirkung von Stellgliedverstellungen;

Fig. 2 Diagramme zur Erläuterung des Verfahrens zur Ermittlung eines Querprofils;

Fig. 3 einen schematischen Aufbau einer Papier­ herstellungsmaschine und

Fig. 4 einen Zweischichten-Stoffauflauf zur Er­ zeugung einer Faserstoff-Bahn mit einem schematisch dargestellten Leitungssystem.

Bei einer Materialbahn können verschiedene Materi­ albahneigenschaften erfaßt werden, beispielsweise das Flächengewicht, die Feuchte, der Querschrumpf, die Faserlage, die Rauhigkeit, die Festigkeit, die Elastizität, die Opazität, die Glätte, der Füll­ stoffgehalt, die Dicke, die Formation. Als Querpro­ fil werden die über die Breite der Bahn erfaßten Meßwerte bezeichnet.

Unterstellt wird, daß zur Herstellung einer Materi­ albahn über einen Stoffauflauf eine Wasser-Faser­ stoff-Suspension, die gegebenenfalls auch Füll­ stoffe umfaßt, in eine Siebpartie (Former) einge­ bracht wird und daß die dort gebildete Faserstoff-Bahn - beispielsweise Papier-Bahn - über eine Pres­ senpartie Trockenpartie zugeführt wird. Der Stoff­ auflauf kann so ausgebildet sein, daß Stellglieder zur Beeinflussung der Materialeigenschaften vorge­ sehen sind. Beispielsweise kann der Wasser-Faser­ stoff-Suspension ein sogenannter Neben-Stoffstrom zugeleitet werden, der beispielsweise aus Verdün­ nungswasser oder aus einer zweiten Papier­ stoffsorte, jedoch mit anderer, vorzugsweise gerin­ gerer Stoffdichte besteht. Die Querverteilung im Stoffauflauf wird durch mehrere sektionale Zuführ­ leitungen eingestellt, die jeweils ein als Stell­ glied bezeichnetes Steuerventil aufweisen. An der Zusammenführung der Wasser-Faserstoff-Suspension mit dem Neben-Stoffstrom können wiederum als Stell­ glieder bezeichnete Mischventile vorgesehen sein. Stellglieder der hier angesprochenen Art können auch an anderen Stellen der Papiermaschine, bei­ spielsweise in einem Dampfblaskasten in der Pres­ sen- oder Trockenpartie oder aber in einer Nachbe­ handlungseinrichtung, zum Beispiel in einer Streichmaschine, vorgesehen sein.

In Fig. 1 ist eine Einrichtung 1 zur Ermittlung der Auswirkung von Stellgliedverstellungen darge­ stellt, die hier zusätzlich zur Ermittlung eines Querschrumpf-Querprofils und zur Erfassung des seitlichen Bahnverlaufes dient. Die Materialbahn 3 wird von links nach rechts durch die Darstellung in Fig. 1 geleitet, was durch einen Pfeil angedeutet ist. Links in Fig. 1 ist gestrichelt ein Stoffauf­ lauf 5 eingezeichnet, der zahlreiche quer über die Materialbahn 3 verteilte Stellglieder 7 aufweist, von denen hier lediglich eines dargestellt ist. Die anderen liegen außerhalb der Darstellungsebene von Fig. 1. Die Stellglieder 7 sind über eine Steuer­ leitung 9 mit einer Recheneinheit 11 verbunden. In einem Abstand zum Stoffauflauf 5 ist an einer be­ liebigen Stelle der Vorrichtung zur Herstellung der Materialbahn 3 eine Meßeinrichtung 13 zur Ermitt­ lung von Bahneigenschafts-Querprofilen. Diese kann beispielsweise am Ende einer Papierherstellungsma­ schine jenseits der Trockenpartie angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, mehrere derartige Meß­ einrichtungen innerhalb der Papierherstellungsma­ schine vorzusehen.

Die Meßeinrichtung 13 ist über eine Meßleitung 15 mit der Recheneinheit 11 verbunden. Über eine Ein­ gabeleitung 17 können zusätzliche - unten noch ein­ gehender abgehandelte - Informationen über das Quer­ profil der Materialbahn 3 in die Recheneinheit 11 eingegeben werden. Auf einer Ausgabeleitung 19 wer­ den die Rechenergebnisse der Recheneinheit 11 aus­ gegeben.

In Fig. 1 ist ein schematisches Balkendiagramm 21 eingezeichnet, an Hand dessen angedeutet werden soll, daß die verschiedenen quer über die der Mate­ rialbahn 3 verteilten Stellglieder 7 unterschied­ liche Einstellungen aufweisen.

Neben der Meßeinrichtung 13 ist schematisch ein Diagramm 23 wiedergegeben, das ein von der Meßein­ richtung erfaßtes Meßsignal wiedergibt. Entspre­ chend der verschiedenen Einstellungen der Stell­ glieder 7 und weiterer Prozeßparameter ergeben sich unterschiedliche Meßsignale über die Bahnbreite. Durch die gezackte Linie wird angedeutet, daß das Meßsignal stark von Meßrauschen und Prozeßstörungen überlagert ist.

Anhand von Fig. 2 soll der Zusammenhang zwischen der Einstellung verschiedener Stellglieder 7 und dem Meßsignal im Diagramm 23 näher erläutert wer­ den.

Dazu sind in Fig. 2 mehrere Diagramme übereinander dargestellt. In dem obersten Diagramm 1 ist der Ab­ stand x eines Stellglieds 7 zu einer beispielsweise außerhalb der Papierbahn liegenden, entlang der Pa­ pierherstellungsmaschine verlaufenden, gedachten Bezugslinie 25 angedeutet, die hier gestrichelt eingezeichnet ist. In dem darunterliegenden, zwei­ ten Diagramm von oben ist eine Anzahl von durch Kreuze angedeuteten Stellgliedern dargestellt. Ein Stellglied 7/1 befindet sich beispielsweise in ei­ nem Abstand x₁ zu dieser Bezugslinie 25 und hat hier eine "positive" Einstellung mit einer entspre­ chenden "Breitenwirkung". Ein weiteres Stellglied 7/2 hat einen Abstand x₂ zu der Bezugslinie 25. Es wird hier rein beispielhaft von einer "negativen" Einstellung mit einer entsprechenden "Breitenwir­ kung" dieses Stellglieds ausgegangen. Mit "Breiten­ wirkung" wird hier die Weite der Auswirkung der Stellgliedverstellung am Auswirkungsort bezeichnet.

Unterhalb des zweiten Diagramms, in dem die einzel­ nen Stellglieder durch Kreuze gekennzeichnet sind, ist die erwartete Reaktion im Querprofil der Mate­ rialbahn 3 beziehungsweise die vorausgesagte Aus­ wirkung in dem als Kurve a gekennzeichneten dritten Diagramm wiedergegeben. Aufgrund der "positiven" Einstellungen des Stellglieds 7/1 könnte sich im Querprofil, je nachdem, welche Bahneigenschaft das Stellglied beeinflußt, eine örtlich erhöhte Feuch­ tigkeit oder eine örtlich größere Material stärke einstellen, die zu einem örtlich erhöhten auch als basis weight bezeichneten Flächengewicht führt. Entsprechend würde sich aufgrund der "negativen" Einstellung des Stellglieds 7/2 eine reduzierte Feuchtigkeit beziehungsweise verminderte Material­ stärke an einem Ort einstellen, der diesem zweiten Stellglied zugeordnet ist. In der Kurve a wird im Rahmen einer ersten auf Erkenntniswerten beruhenden Vorhersage beziehungsweise ersten Hypothese davon ausgegangen, daß die der Einstellung der Stellglie­ der 7/1 und 7/2 entsprechenden Orte x′₁ und x′₂ be­ ziehungsweise Positionen der Antworten beziehungs­ weise Auswirkungen in der Materialbahn beziehungs­ weise Papierbahn exakt den Stellgliedpositionen x₁ und x₂ entsprechen. Die erwarteten Antwort-Positio­ nen beziehungsweise Auswirkungsorte liegen also im Abstand x′₁ beziehungsweise x′₂ von der Bezugslinie 25. Dies ist hier durch Pfeile angedeutet.

Durch eine Änderung der Stellglieder 7/1 und 7/2, die sich gemäß dem ersten Diagramm an den Positio­ nen x₁ und x₂ befinden, ergibt sich eine Änderung des von der in Fig. 1 dargestellten Meßeinrichtung 13 erfaßten Querprofils, das in der Kurve b wieder­ gegeben ist, und das in Fig. 1 im Diagramm 23 dar­ gestellt wurde. Auch in Fig. 2 ist angedeutet, daß das dem Querprofil entsprechende Meßsignal durch Meßrauschen und Prozeßstörungen überlagert ist. Eine örtliche Erhöhung des Querprofils, die auf eine Verstellung des Stellglieds 7/1 zurückzuführen ist, ist erkennbar, ebenso eine örtliche Erniedri­ gung des Querprofils, die auf einer Änderung des Stellglieds 7/2 beruht. Es wird jedoch deutlich, daß zum Beispiel infolge einer beim Trocknen der Bahn erfolgten Querschrumpfung oder eines seitli­ chen Verlaufens der Bahn die Reaktion im Querprofil gegenüber der Bezugslinie 25 - einmal nach rechts und einmal nach links - verschoben ist. Die Verlage­ rung der Reaktion ist hier durch Δx₁ und Δx₂ an­ gedeutet.

Es zeigt sich, daß die in der Kurve a wiedergege­ bene Vorhersage, daß die Reaktion im Querprofil, also der Auswirkungsort exakt den Stellgliedposi­ tionen entspricht, nicht genau zutrifft. Es werden daher mehrere auf abgewandelten Erkenntniswerten beruhende weitere Vorhersage bezüglich der erwarte­ ten Auswirkung im Querprofil getroffen. Die beste Vorhersage ist in der Kurve c wiedergegeben. Es zeigt sich, daß die Antwort des Stellglieds 7/1 nä­ herungsweise an der Stelle x′′₁ erfolgt und daß die Antwort auf eine Verstellung des Stellglieds 7/2 näherungsweise an dem Ort x′′₂ erfolgt. Die zugrun­ deliegenden Erkenntniswerte wurden so optimiert, daß die Übereinstimmung zwischen dem Meßsignal in der Kurve b und dem aufgrund der Vorhersage berech­ neten Ort gemäß der Kurve c optimal ist. Zusätzli­ che Erkenntniswerte beziehungsweise Erkenntniswerte die zur ersten Vorhersage a führten, können dem Rechner 11, beispielsweise über die in Fig. 1 ein­ gezeichnete Leitung 15, eingegeben werden. Der Rechner kann die Erkenntniswerte jedoch auch voll­ ständig automatisch generieren und daraus Voraussa­ gen bezüglich der Auswirkungen berechnen. Für die anfänglichen Erkenntniswerte sowie für die Regeln zur Abstimmung der Erkenntniswerte sind a priori Kenntnisse verwendbar beziehungsweise in den Rech­ ner eingebbar.

Es ist möglich, daß die Erkenntniswerte über die Orte der Auswirkung von Stellgliedverstellung zunächst nur auf folgenden einfachen Aussagen ba­ sieren:

• - Es gibt ein seitliches Verlaufen der Bahn, dessen Amplitude zu bestimmen ist.
• - Es gibt einen Querschrumpf der Bahn während des Fertigungsprozesses, der zunächst an allen Orten der Bahn als gleich groß (prozentual) angenommen wird, und dessen Größe zu bestimmen ist.

Die Erkenntniswerte können in einem fortgeschrit­ tenem Verfahrens schritt schrittweise verfeinert werden beispielsweise durch Aussagen:

• - Der Querschrumpf ist an den Rändern stärker als in der Mitte und das sich ergebende Quer­ schrumpf-Querprofil hat eine schüsselförmige Kontur, deren Amplitude zu bestimmen ist.
• - Der Querschrumpf tritt auf der einen Maschi­ nenhälfte stärker auf als auf der anderen. Die Größe des Unsymmetriefaktors ist zu be­ stimmen.

Aus Fig. 2 wird also das Grundprinzip des hier an­ gesprochenen Verfahrens zur Ermittlung eines Quer­ schrumpf-Querprofils deutlich. Zunächst wird also bei einer Verstellung eines Stellglieds, hier des Stellglieds 7/1 beziehungsweise 7/2, an Hand einer ersten Vorhersage die erwartete Reaktion im Quer­ profil berechnet (siehe Kurve a). In der Kurve a wird beispielsweise die Vorhersage getroffen, daß die Position der Antworten im Querprofil exakt an den Orten erfolgt, die auch den Stellgliedpositio­ nen entspricht. Es zeigt sich, daß hier eine Abwei­ chung zwischen dem berechneten Wert der Kurve a und dem tatsächlichen Meßwert der Kurve b gegeben ist, die durch das Querschrumpfen oder seitliche Verlau­ fen der Bahn hervorgerufen wird.

Es werden daher die Erkenntniswerte beziehungsweise die Vorhersage abgewandelt und die erwartete Reak­ tion neu berechnet. Die unter Heranziehung der be­ sten Vorhersage getroffene Berechnung ist in der Kurve c wiedergegeben. Die hier vorliegende Vorher­ sage geht davon aus, daß die Antwort der Verstel­ lung des Stellglieds 7/1 an der Stelle x′′₁ erfolgt und daß die Antwort von dem Stellglied 7/2 an dem Ort x′′₂ erfolgt. Dabei wird von folgender Beziehung ausgegangen: x′′ = x′ + Δx. Es zeigt sich, daß bei der hier gewählten Vorhersage c die Abweichung zwi­ schen dem in Kurve b gezeigten Meßsignal und dem berechneten Signal der Kurve c sehr gering ist.

Ein Weg, um zu der dieser Vorhersage entsprechenden Kurve c zu gelangen, wäre es, viele Hypothesen über die Orte x′′₁ und x′′₂, die sich nur geringfügig un­ terscheiden, zu prüfen und die Hypothese mit der besten Übereinstimmung zu dem in Kurve b darge­ stellten Meßsignal auszuwählen.

Eine Verfeinerung der Vorgehensweise besteht darin, a priori Kenntnisse zum Beispiel über das Schrumpf­ verhalten und das Bahnverlaufen in die Berechnung der Hypothesen einfließen zu lassen. Dadurch kann die Anzahl der zu untersuchenden Hypothesen deut­ lich reduziert werden.

Aus dem zu Fig. 2 Gesagtem ergibt sich folgendes:
Wenn man an der Stelle x′′₁ eine Abweichung bei­ spielsweise des örtlichen Flächengewichts von einem geforderten Maß feststellt, so muß man die aus der Abweichung resultierende Stellgröße demjenigen Stellglied 7 zuführen, das sich im Abstand x₁ = x′′₁ -Δx₁ von der Bezugslinie 25 befindet. Es ist also auf einfache Weise möglich, eine lokale Material­ bahneigenschaft einem Stellglied zuzuordnen und da­ mit ein Querschrumpf oder auch ein seitliches Ver­ laufen der Bahn zu berücksichtigen.

Es ist offensichtlich, daß sich das beschriebene Verfahren auch zu einer on-line Bestimmung eines seitlichen Verlaufens der Papierbahn eignet.

Als besonders geeignetes Berechnungsverfahren zur rechnerischen Bestimmung des Grades der Überein­ stimmung der Kurven b und c hat sich das Verfahren der Korrelationsrechnung erwiesen. Ein anderes Maß wäre die mittlere quadratische Abweichung der bei­ den Kurven.

Vorzugsweise werden bei dem hier beschriebenen Ver­ fahren lediglich solche Stellglieder berücksich­ tigt, die zur üblichen laufenden Einstellung des Querprofils benötigt werden. Somit kann es sich hier beispielsweise um Stellglieder handeln, die den Stoffauflauf beeinflussen. Es kann also als Stellglied ein Steuerventil oder ein Mischventil in den Zufuhrleitungen des Stoffauflaufs verwendet werden. Denkbar ist aber auch, daß als Stellglieder Einrichtungen verwendet werden, die beispielsweise die Heizleistung der Trockenpartie zonenweise über die Bahnbreite unterschiedlich beeinflussen können. Das hier beschriebene Verfahren beziehungsweise die Einrichtung zur Ermittlung der Auswirkung einer Stellgliedverstellung sind in allen Fällen auf gleiche Weise einsetzbar. Nach dem hier Gesagten können also auch Stellglieder verwendet werden, die das Flächengewicht, die Feuchte, die Dichte oder eine andere Eigenschaft der Material- beziehungs­ weise Papierbahn beeinflussen.

Bei der Wahl der Vorhersagen beziehungsweise Hypo­ thesen zur Bestimmung der verschiedenen Kurven in Fig. 2 wird vorzugsweise schrittweise vorgegangen. Zunächst wird eine Vorhersage getroffen, bei der einerseits nur wenige Größen zu bestimmen sind und andererseits sehr viele Stellwerte und Pro­ filmeßwerte zur Verfügung stehen. Dies gilt bei­ spielsweise für eine Vorhersage über den Gesamt-Querschrumpf der Papierbahn und den - quer zur Pa­ pierbahn gemessenen - Ort im Querprofil, an dem sich die Veränderung eines Stellglieds zeigt. Bei der Berücksichtigung einer derartigen Vorhersage kann eine zuverlässige Bestimmung der Orte sehr schnell geschehen, auch wenn die Stellgrößen sehr klein im Vergleich zum Prozeßrauschen sind.

Bei einer weiteren Vorhersage kann eine etwas ge­ nauere Bestimmung des Schrumpfverhaltens getroffen werden. Beispiel: Angenommen es stehen bei einer Produktionsmaschine 50 Querprofilstellglieder 150 gemessenen Querprofildatenwerten gegenüber. Bei je­ dem Eingriff einer Querprofilregelung werden norma­ lerweise alle Stellglieder um einen kleinen Betrag verstellt, um die Prozeßstörungen auszugleichen. Nach der Verstellung und nach dem Vergleich der Querprofile vor und nach der Verstellung stehen also 150 + 50 Informationen zur Verfügung, die aus­ gewertet werden können. Soll zum Beispiel nur eine Aussage über den Gesamtschrumpf und über den Betrag des seitlichen Verlaufens der Bahn eine Aussage ge­ macht werden, sind nur zwei Informationen bezie­ hungsweise zwei Zahlenwerte aus den zur Verfügung stehenden 200 Informationen zu ermitteln. Das ist auch bei einem sehr großen Prozeß- und Meßrauschen noch gut möglich. Je mehr Aussagen getroffen werden müssen, zum Beispiel zusätzlich über die Weite der Prozeßantwort auf eine Stellgliedverstellung, desto ungünstiger wird das "Rausch zu Nutz-Signal Ver­ hältnis", so daß auch die Informationen beziehungs­ weise Zahlenwerte die ermittelt werden mit einem Fehler behaftet sind.

Vorzugsweise wird, um ein möglichst genaues Quer­ schrumpf-Querprofil berechnen zu können, nach jeder Verstellung eines Stellglieds 7 das Querschrumpf- Querprofil mit Hilfe der Recheneinheit 11 ermit­ telt, indem ein Vergleich der vorhergesagten Aus­ wirkung mit der tatsächlich gemessenen Auswirkung erfolgt und anhand der Abweichungen die Erkenntnis­ werte abgewandelt werden, bis sich eine bessere oder möglichst gute Übereinstimmung zwischen vor­ hergesagter und berechneter Auswirkung ergibt.

Um die Genauigkeit des Verfahrens zusätzlich zu er­ höhen sind spezielle Verfahren zur Aufbereitung der Querprofilmessungen vor und nach der Verstellung denkbar. Gängige Verfahren wären zum Beispiel der Einsatz von Filteralgorithmen um den Rauschanteil zu reduzieren. Wenn eine Aussage über den zeitli­ chen Verlauf des Rauschens oder statistischer Kenn­ größen getroffen werden kann, zum Beispiel unter Verwendung gemessener Größen, die das Rauschen ver­ ursachen, oder die nebenbei entstehen, ist es mög­ lich, das gemessene Querprofil nachträglich teil­ weise vom bekannten Teil des Rauschens wieder zu befreien, oder die Filter optimal darauf abzustim­ men.

Aussichtsreich sind auch örtliche Transformationen und Gewichtungen der gemessenen Profile mit dem Ziel, diejenigen Anteile im gemessenen Profil zu dämpfen, die für die Ermittlung der Auswirkung der Stellglieder wenig gewinnbringend sind.

Um die auf Meßrauschen und Prozeßstörungen beruhen­ den Fehler auf ein Minimum reduzieren zu können, werden die berechneten Ergebnisse x′′_n, wie sie bei­ spielsweise in den Kurven a und c in Fig. 2 darge­ stellt sind, unter Berücksichtigung vieler Stell­ gliedverstellungen ermittelt. Dadurch, daß eine An­ zahl von Vorhersagen und auch eine Vielzahl von Stellgliedverstellungen berücksichtigt werden, ist es möglich, die Meßfehler weitestgehend zu elimi­ nieren, auch wenn die Amplitude der Stellgliedver­ stellungen sehr klein ist.

Im Sinne der vorgeschlagenen Abstufung ist es sinn­ voll nur jeweils so viele zeitlich aufeinanderfol­ gende Stellvorgänge zu benützen, wie nötig sind um für die gewünschte Aussage eine ausreichende Genau­ igkeit zu erzielen.

Beispielsweise sind für die Ermittlung des Gesamt­ schrumpfes nur wenige oder gar keine Mittelungen erforderlich. Der Gesamtschrumpf wird also inner­ halb weniger Verstellungen aller Stellglieder sehr genau ermittelt. Eine feinere Auflösung des Quer­ schrumpf-Querprofils benötigt entsprechend mehr In­ formationen aus mehr Verstellungen. Die Ermittlung dauert also entsprechend länger.

Anstelle von Mittelungen, wie sie hier vorgeschla­ gen wurden, können natürlich auch komplexere Fil­ ter- oder Schätzalgorithmen eingesetzt werden.

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung weist nur eine Meßeinrichtung 13 auf. Es ist jedoch auch mög­ lich, innerhalb einer Herstellungsvorrichtung be­ ziehungsweise Papiermaschine mehrere Meßstellen - in Förderrichtung der Materialbahn gesehen - hinterein­ anderliegend anzuordnen. Es kann dann das Quer­ schrumpf-Querprofil an mehreren Stellen innerhalb der Maschine berechnet werden, so daß sich Rück­ schlüsse darauf ableiten lassen, wie sich der Quer­ schrumpf zwischen verschiedenen Meßstellen verän­ dert hat.

Eine weitere Anwendung der Erfindung besteht darin, den Einfluß einer speziellen Behandlung der Materi­ albahn in einer geeigneten Nachbehandlungseinrich­ tung, beispielsweise die Leimung oder Nachbefeuch­ tung einer Papierbahn, auf den Querschrumpf on-line zu beobachten. Aus der Schrumpfänderung sind dann weitere Prozeßgrößen, beispielsweise die Leimauf­ nahme des Papiers, ableitbar. Diese Prozeßgrößen können dann für die Bestimmung weiterer Stellein­ griffe herangezogen werden.

Aus der Beschreibung der Fig. 1 und 2 ist ohne weiteres ersichtlich, daß sich durch das Verfahren zur Ermittlung eines Querschrumpf-Querprofils einer Materialbahneigenschaft bei der Herstellung einer Faserstoffbahn aus einer Wasser-Faserstoff-Suspen­ sion große Vorteile ergeben: Es ist ohne weiteres möglich, an verschiedenen Punkten einer Papierher­ stellungsmaschine über die Breite einer Material­ bahn verschiedene Eigenschaften zu erfassen und ge­ zielt bestimmte Stellglieder der Papierherstel­ lungsmaschine anzusprechen, um die Materialbahnei­ genschaften gezielt zu beeinflussen. Auf diese Weise können Querprofile für das Flächengewicht, die Feuchte, des Querschrumpfs und/oder der Dicke der Bahn genau eingestellt und beeinflußt werden, beispielsweise kann sogar das Querschrumpf-Querpro­ fil durch örtliches Befeuchten der Bahn gezielt verändert werden.

Andere Einflußgrößen auf den Schrumpf, die gezielt verstellt werden könnten sind beispielsweise Pro­ duktions-Prozeßparameter im Bereich des Naßteils, der Presse, der Trockenpartie. Exemplarisch seien hier genannt: örtliche Temperaturverteilung der Pa­ pierbahn während des Trocknungsprozesses, das Feuchtequerprofil innerhalb des Trocknungsprozesses oder direkt nach der Presse, die Faserorientierung, örtlich unterschiedlich starke Behinderung des Schrumpfvorganges durch geeignete unterschiedlich starke Fixierung der Bahn in Bahn-Querrichtung. Weitere Einflußgrößen sind denkbar. Welche Einfluß­ größen praktisch nutzbar sind, wird sich nach einem längeren Einsatz der vorgestellten Methode zur on­ line Messung des Querschrumpf-Querprofils automa­ tisch herausstellen.

In modernen Papierherstellungsmaschinen sind die Stellglieder, insbesondere die Steuerventile zum Einstellen des spezifischen Flächengewichts in großer Anzahl in sehr geringem Abstand zueinander vorgesehen. Es ist daher überaus wichtig, genau vorhersagen zu können, welches Stellglied zur Be­ einflussung einer lokalen Materialbahneigenschaft angesprochen werden muß. Gerade dies ist mit dem hier beschriebenen Verfahren und der im einzelnen dargestellten Einrichtung ohne weiteres möglich.

Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden im folgenden anhand der Fig. 3 und 4 näher erläu­ tert.

Fig. 3 zeigt eine Papierherstellungsmaschine 31 mit einem Stoffauflauf 33, der mit dem Stoffauflauf 5 gemäß Fig. 1 vergleichbar ist. Darüber hinaus weist die Papierherstellungsmaschine 31 eine auch als Former bezeichnete Siebpartie 35, eine Pressen­ partie 37 sowie eine Trockenpartie 39 auf. Diese ist mit mindestens einem zonenweise regulierbaren Dampfblaskasten 41 versehen, mit dessen Hilfe das Querprofil der Materialbahn 43, beispielsweise das Trockengehalts-Querprofil beeinflußbar ist.

Die Papierherstellungsmaschine 31 weist außerdem eine Recheneinheit 45 auf, die mit der in Fig. 1 dargestellten Recheneinheit 11 vergleichbar ist. Der Stoffauflauf 33 ist mit der Recheneinheit 45 über Signalleitungen 47 und 49 verbunden, über die einerseits beispielsweise die Ist-Stellung ver­ schiedener Stellglieder des Stoffauflaufs 33 erfaßt werden können und die andererseits dazu dienen, Steuersignale an die Stellglieder weiterzuleiten.

Die Papierherstellungsmaschine 31 ist außerdem noch mit einer Meßeinrichtung 51 versehen, die der in Fig. 1 dargestellten Meßeinrichtung 13 entspricht und die über eine Signalleitung 53 Meßsignale an die Recheneinheit 45 abgibt. Diese kann mit einem Monitor 55 versehen sein, auf dem sowohl Meß- als auch Steuersignale darstellbar sind.

Aus Fig. 3 wird deutlich, daß mit Hilfe der Meß­ einrichtung 51 Querprofile der Materialbahn 43 er­ faßt werden können. Ein besonders wichtiges Anwen­ dungsfeld der Erfindung ist die sogenannte Flächen­ gewichts-Querprofilregelung, mit deren Hilfe eine möglichst gleichmäßige flächenbezogene Massevertei­ lung der Materialbahn eingestellt werden soll. Wenn also mit Hilfe der Meßeinrichtung 51 Abweichungen im gewünschten Flächengewicht der Materialbahn, also Abweichungen im Flächengewichts-Querprofil, festgestellt werden, können über die Recheneinheit 45 bestimmte Stellglieder des Stoffauflaufs 33 so angesteuert werden, daß sich die gewünschte Dicke der Materialbahn beziehungsweise das gewünschte Flächengewicht einstellt. Es ist also eine örtliche Beeinflussung der Fasermenge möglich, die über den Stoffauflauf 33 abgegeben wird.

Ebenso ist es mit Hilfe der Recheneinheit 45 mög­ lich, den Dampfblaskasten 41 so anzusteuern, daß einzelne Zonen der Materialbahn 43 mehr oder weni­ ger erwärmt werden. Auf diese Weise läßt sich ein bestimmtes Feuchtigkeits-Querprofil der Material­ bahn 43 einstellen und damit letztlich auch das Querschrumpf-Querprofil gezielt beeinflussen.

Es wird nach allem deutlich, daß mit Hilfe der hier beschriebenen Erfindung ein Querprofil einer Mate­ rialbahn gezielt beeinflußbar ist, weil die örtli­ chen Materialbahneigenschaften durch eine gezielte Verstellung verschiedener Stellglieder, sei es von Stellgliedern im Stoffauflauf oder in einem Dampf­ blaskasten, beeinflußbar sind.

Anhand von Fig. 4 soll noch einmal auf die beson­ ders wichtige Anwendung der Erfindung eingegangen werden, nämlich auf die Flächengewichts-Querprofil­ regelung beziehungsweise auf die Einstellung eines vorbestimmten Flächengewichts-Querprofils einer Ma­ terialbahn an einem Stoffauflauf.

Fig. 4 zeigt rein beispielhaft einen Zweischich­ ten-Stoffauflauf 33, zusammen mit einem schematisch dargestellten Leitungssystem zum Zuführen von ver­ schiedenen Faserstoff-Suspensionen.

Der Stoffauflauf 33 umfaßt eine Düse 57, die in be­ kannter Weise durch zwei sich über die Breite der Papierherstellungsmaschine 31 erstreckende Strom­ führungswände 57a und 57b begrenzt wird. Die Strom­ führungswände 57a, 57b sind über je einen bekannten Turbulenzgenerator 59 mit einer mittleren stationä­ ren Trennwand 61 verbunden. Am auslaufseitigen Ende der Trennwand 61 ist wiederum mittels eines Gelenks 63 eine Lamelle 65 schwenkbar befestigt. Abweichend hiervon kann die Lamelle auch starr an der Trenn­ wand 61 befestigt sein.

Ein erster Hauptstoffstrom, der aus einer ersten Papierstoffsorte besteht, gelangt über eine Quer-Verteilleitung 67 und über eine davon abgezweigte Reihe von sektionalen Zuführleitungen 69 zu einem der beiden Turbulenzgeneratoren 59.

Abweichend von der in Fig. 4 gewählten Darstellung kann in jeder der sektionalen Zuführleitungen 69 ein als Volumenstromregler ausgebildetes Stellglied vorgesehen werden.

Ein zweiter Hauptstoffstrom, bestehend aus einer anderen Papierstoffsorte, gelangt über eine Quer-Verteilleitung 71 und über eine davon abgezweigte Reihe von sektionalen Zuführleitungen 73 zu dem an­ deren Turbulenzgenerator. Damit, falls erforder­ lich, daß Flächengewichts-Querprofil der herzustel­ lenden Papier- beziehungsweise Materialbahn korri­ giert werden kann, ist eine dritte Quer-Verteillei­ tung 75 vorgesehen, über die ein sogenannter Neben-Stoffstrom zugeführt wird. Dieser besteht zum Bei­ spiel aus Verdünnungswasser oder aus einer zweiten Papierstoffsorte, jedoch mit anderer, vorzugsweise geringerer Stoffdichte. Von der Quer-Verteilleitung 75 sind mehrere sektionale Zuführleitungen 77 mit je einem als Steuerventil 79 ausgebildeten Stell­ glied abgezweigt.

Jede der Zuführleitungen 77 führt somit einen steu­ erbaren sektionalen Neben-Stoffstrom zu einer Mischstelle 81, wo er mit einem der sektionalen Hauptstoffströme vermischt wird.

Im Falle eines Dreischicht-Stoffauflaufes wird man das Leitungssystem 71 bis 77 mit dem Steuerventil 79 und den Mischstellen 81 vorzugsweise der mittle­ ren Schicht zuordnen.

Abweichend von der Darstellung in Fig. 4 könnte zusätzlich noch folgendes vorgesehen werden: Wei­ tere Zuführleitungen für einzeln steuerbare sektio­ nale Neben-Stoffströme könnten in die sektionale Zuführleitungen 69 für den ersten Hauptstoffstrom einmünden.

Bereits aus der in Fig. 4 darstellten Prin­ zipskizze wird deutlich, daß die Stellglieder in relativ geringem Abstand zueinander angeordnet sein können. Während bei herkömmlichen Typen eines Stof­ fauflaufs, deren Blendenverstellung insbesondere mit Stellspindeln vorgenommen wird, der Einfluß der Verstellung einer Stellspindel auf das Flächenge­ wichts-Querprofil mehr als den vierfachen Stell­ gliedabstand entspricht, wirkt sich die Verstellung eines den Neben-Stoffstrom beeinflussenden Stell­ glieds auf das Flächengewichts-Querprofil etwa im Bereich des zweieinhalbfachen Stellgliedabstandes aus.

Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, trotz des geringen Abstands der Stellglieder, bei einer ört­ lichen Abweichung des Querprofils der Materialbahn, genau das Stellglied anzusprechen, mit dessen Hilfe sich das gewünschte Querprofil einstellen läßt. Da­ bei kann aufgrund der relativ hohen Dichte der Stellglieder eine wesentlich verbesserte Papierqua­ lität erreicht werden.

Aus der Beschreibung ergibt sich insgesamt, daß das Verfahren zur Ermittlung der Auswirkung einer Stellgliedverstellung einfach durchführbar ist, und daß dabei der Prozeß zur Herstellung einer Materi­ albahn in keiner Weise gestört wird, insbesondere keine allein auf der Messung beruhenden Nachteile für die Bahneigenschaften eintreten. Es bedarf le­ diglich der Vorhersage der erwarteten Auswirkung anhand von Erkenntniswerten. Durch den Vergleich der theoretisch vorhergesagten Auswirkung mit ge­ messenen Bahneigenschafts-Querprofil-Werten kann eine Verbesserung der Erkenntniswerte vorgenommen werden, bis die Vorhersage mit dem gemessenen Wer­ ten weitgehend übereinstimmt.

Das Verfahren eignet sich zur Vorhersage einerseits über den Auswirkungsort einer Stellgliedverstellung aber auch andererseits über den Verlauf der Bahnei­ genschaften in der Nähe des Auswirkungsortes,also über die Form der Auswirkung. Die Vorhersagen über die Form der Auswirkung, also über die Weite der Auswirkung am Auswirkungsort und über die Amplitude der Änderungen der Materialbahneigenschaften am Auswirkungsort, werden durch Vergleich mit gemesse­ nen Werten schrittweise immer weiter verbessert. Auf diese Weise kann auch eine Überlagerung der Auswirkung einer Stellgliedverstellung mit den Aus­ wirkungen benachbarter Stellgliedverstellungen vor­ hergesagt werden. Es zeigt sich nämlich, daß die Weite der Auswirkung der Verstellung eines Stell­ gliedes oft so breit ist, daß sie sich über mehrere Stellglieder hinweg erstreckt.

Mit Hilfe des Verfahrens zur Ermittlung der Auswir­ kung der Stellgliedverstellungen kann, nach dem Obengesagten, sowohl ein Querschrumpf-Querprofil einer Materialbahn exakt bestimmt werden als auch das seitliche Verlaufen der Materialbahn innerhalb der Herstellungsmaschine. Das Querschrumpf-Querpro­ fil ist einerseits als wichtiger Qualitätsparameter der erzeugten Bahn von Interesse, andererseits er­ möglicht es auch Rückschlüsse auf die Funktion der Produktionsmaschine.

Es zeigt sich, daß die Auswirkung anhand von Er­ kenntniswerten zunächst ungefähr vorausgesagt wer­ den kann und daß bei der Verstellung mehrerer Spin­ deln und bei der Ermittlung der Auswirkung der Ver­ stellungen die Vorhersage über die Auswirkung so abgestimmt werden kann, daß sowohl ein Quer­ schrumpf-Querprofil als auch ein seitliches Verlau­ fen der Bahn erfaßt können.

Insbesondere dadurch, daß nach jeder Verstellung eine Stellgliedes die Auswirkung vorherbestimmt und durch Messung geprüft wird, erhält man eine Fülle von Meßwerten, so daß die Erkenntniswerte optimal abgestimmt werden können. Die Vielzahl der Ermitt­ lungen der Auswirkungen läßt sich am besten durch eine automatische Durchführung des Verfahrens re­ alisieren, so daß schließlich auch eine on-line Be­ stimmung der Auswirkungen möglich ist.

Aus dem Obengesagten werden die Ziele der beschrie­ benen Querschrumpfmessung deutlich: Erstens soll eine Querprofilregelung ermöglicht werden, mit de­ ren Hilfe die Zuordnung der Stellgliedpositionen zu den Meßgliedpositionen gegeben ist, so daß die für die optimale Beeinflussung des Querprofils anzusprechenden Stellglieds geortet werden können.

Außerdem soll eine technologische Prozeßbeurteilung möglich sein, beispielsweise in der Trockenpartie eine gleichmäßige Trocknung über die Bahnbreite oder in der Naßpartie eine gleichmäßige Faserorien­ tierung und ein gleichmäßiges Längs- zu Quer-Reiß­ festigkeits-Verhältnis über die Bahnbreite oder dergleichen.

Bei der technologischen Prozeßbeurteilung ist die exakte Kurvenform des Querschrumpf-Querprofils be­ deutsam. Bei der Realisierung einer Querprofilrege­ lung muß der Fehler an jeder Stellgliedposition kleiner als der 0,5-fache Stellgliedabstand sein, damit eine Regelung möglich ist. Bei einem Fehler, der kleiner als der 0,2-fache Stellgliedabstand ist, kann eine sinnvolle Regelung realisiert wer­ den.

Claims (25)

1. Verfahren zur Ermittlung der Auswirkung einer Verstellung von bei der Herstellung einer Material­ bahn eingesetzten, über die Bahnbreite verteilt an­ geordneten, die Materialbahneigenschaften beein­ flussenden Stellgliedern, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verstellung mindestens eines Stellglie­ des eine aus Erkenntniswerten über das Verhalten des Bahneigenschafts-Querprofils bei der Verände­ rung von Stellgliedern abgeleitete Vorhersage über die Auswirkung der Stellgliedverstellung getroffen wird, daß mindestens ein Bahneigenschafts-Querpro­ fil vor und nach der Verstellung der Stellglieder gemessen wird, daß die Vorhersage über die Auswir­ kung der Stellgliedverstellungen mit der gemessenen Auswirkung verglichen wird, daß die bestehenden Erkenntniswerte abgewandelt werden, bis sich eine bessere Übereinstimmung zwischen vorhergesagter und gemessener Auswirkung ergibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Vorhersage über die Auswir­ kungsorte von Stellgliedverstellungen getroffen wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorher­ sage über die geometrische Form der Auswirkungen getroffen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Weite der Auswirkung am jeweili­ gen Auswirkungsort vorhergesagt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Amplitude der Änderung der Materialbahneigenschaften im jeweiligen Auswir­ kungsort vorhergesagt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Quer­ schrumpf-Querprofil aus den Auswirkungsorten ermit­ telt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das seitliche Verlaufen der Materialbahn aus den Auswirkungsorten ermittelt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Ver­ stellung der Stellglieder berücksichtigt wird, die zur laufenden Einstellung der Bahneigenschafts-Quer­ profile benötigt werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstel­ lung der Stellglieder nur so gewählt wird, wie es zur laufenden Einstellung der Bahneigenschafts-Quer­ profile notwendig ist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, daß die Verstellung der Stellglieder durch eine automatische Bahneigenschafts-Querprofilrege­ lung erfolgt.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren durch einen Steuerungsrechner automatisch durchge­ führt wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren on-line durchgeführt wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, daß die Verstellung der Stellglieder zur Beeinflussung von Flächengewicht, Feuchte und/oder Dichte der Materialbahn berücksichtigt wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennt­ niswerte über das Verhalten der Materialbahneigen­ schaften zunächst aufgrund allgemeiner, einfacher Aussagen über das Verhalten der Materialbahneigen­ schaften gewonnen werden.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennt­ niswerte schrittweise abgewandelt werden, wobei zunächst eine möglichst allgemeine, einfache Aus­ sage über das Verhalten der Materialbahneigenschaf­ ten getroffen wird und schließlich eine Voraussage, die das tatsächliche Querprofil der Materialbahn möglichst genau wiedergibt.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß nach jeder Ver­ stellung der Stellglieder das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 durchgeführt wird.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mittelung oder Filterung der Ergebnisse bei der Bestimmung der Auswirkung für eine Anzahl von Vorhersagen, und/oder für eine Anzahl von zeitlich nacheinander­ liegenden Stellgliedverstellungen und/oder für eine Anzahl einzelner Querprofilmessungen durchgeführt wird.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der Übereinstimmung von Messung und Vorhersage rechne­ risch bestimmt wird, vorzugsweise mit mittels einer Korrelationsrechnung oder durch Auswertung der mittleren quadratischen Abweichung.

19. Einrichtung zur Ermittlung der Auswirkung der Verstellung von bei der Herstellung einer Material­ bahn eingesetzten, über die Bahnbreite verteilt an­ geordneten, die Materialbahneigenschaften beein­ flussenden Stellgliedern, insbesondere zur Durch­ führung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 18, mit einer Meßeinrichtung zur Erfassung des Querprofils einer Materialbahneigenschaft, mit Stellgliedern zur Beeinflussung des Querprofils der Materialbahneigenschaft und mit einer Recheneinheit zur Bestimmung der Auswirkung einer Stellgliedver­ stellung, dadurch gekennzeichnet, daß in der Re­ cheneinheit (11) Erkenntniswerte über das Verhal­ ten der Materialbahneigenschaften bei der Verstel­ lung eines Stellgliedes (7) verarbeitet werden.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Recheneinheit (11) die Auswirkung anhand der Erkenntniswerte on-line bestimmt.

21. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere - in Laufrichtung der Mate­ rialbahn hintereinanderliegende - Meßeinrichtungen vorgesehen sind.

22. Verfahren zur Herstellung einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn aus ei­ ner Wasser-Faserstoff-Suspension, bei dem eine An­ zahl über die Bahnbreite verteilt angeordneten und wenigstens eine der Bahn-Eigenschaften (beispiels­ weise das spezifische Flächengewicht) beeinflussen­ den Stellgliedern eingesetzt werden, bei dem man mittels einer Meßeinrichtung das Querprofil der ge­ nannten Bahneigenschaften mißt und aus den Meßwer­ ten Stellgrößen gewinnt, die auf die Stellglieder derart wirken, daß sich das gewünschte Bahneigen­ schafts-Querprofil einstellt, dadurch gekennzeich­ net, daß bei der Verstellung eines Stellgliedes die nach Anspruch 1 bis 18 ermittelten Auswirkungen von Stellgliedverstellungen berücksichtigt werden.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das ermittelte Querschrumpf-Querpro­ fil die Grundlage für eine on-line Überwachung und Beeinflussung des Querschrumpf-Querprofils selbst ist.

24. Verfahren nach Anspruch 21 und 22, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Flächengewichts-Querprofil durch eine sektional einstellbare Faserstoffmenge in einem Stoffauflauf geregelt wird.

25. Vorrichtung zur Herstellung einer Material­ bahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 22 bis 24.