DE19905543A1

DE19905543A1 - Control system for a multi-layer headbox

Info

Publication number: DE19905543A1
Application number: DE1999105543
Authority: DE
Inventors: Risto Kuusisto; Harri Mustonen; Antti Nissinen; Kristiina Wallenius
Original assignee: Valmet Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1998-02-12
Filing date: 1999-02-10
Publication date: 1999-09-30
Also published as: DE19905543A8; FI980319A0; FI112813B; FI980319A

Abstract

Rückgekoppeltes Regelungssystem für einen Mehrschichtstoffauflauf (10) einer Papier oder Kartonmaschine. Der Mehrschichtstoffauflauf (10) weist N Stück, N >= 2, übereinanderliegende Stoffsuspensionsströmungskanäle auf, die sich voneinander getrennt zumindest bis nahe an den Lippenspalt (16) des Lippenkanals (14) des Mehrschichtstoffauflaufs (10) erstrecken. Aus diesem tritt der Stoffsuspensionsstrahl (J), der sich aus Teilstoffströmungen F¶1¶...F¶N¶) zusammensetzt, auf das Formationssieb oder in einen zwischen Formationssieben gebildeten Formationsspalt aus. Das Regelungssystem weist eine Regeleinheit (30) und eine Sollwerteinheit (50) auf, wobei Meßwerte (MV) von dem Stoffauflaufsystem in die Reglereinheit (30) geleitet werden. Von der Reglereinheit (30) sind Steuerungswerte (CV) erhältlich, mit denen die Stellvorrichtungen (20¶1¶...20¶N¶) des Stoffauflaufsystems gesteuert werden. Zu den Meßwerten (MV) gehören der Meßwert des durchschnittlichen Druckes (P¶t¶) des Lippenkanals (14) des Stoffauflaufs und ein/mehrere Meßwert/e (MV) der einzelnen Teilstoffströmungen (F¶1¶...F¶N¶) der Zulaufleitungen des Stoffauflaufsystems oder deren Strömungsgeschwindigkeiten und/oder das Verhältnis/die Verhältnisse der genannten Meßwerte und der Gesamtstoffströmung (F¶t¶) oder deren Geschwindigkeit und/oder entsprechende Meßwerte (MV). Der durchschnittlich Druck (P¶t¶) wird an einer Stelle des mit Barten (15¶1¶...15¶N-1¶) ausgerüsteten Lippenteils (14) des Lippenkanals (14) des ...Feedback control system for a multi-layer headbox (10) of a paper or board machine. The multi-layer headbox (N) has N pieces, N> = 2, of material suspension flow channels lying one above the other, which, separated from one another, extend at least up to the lip gap (16) of the lip channel (14) of the multi-layer headbox (10). From this the material suspension jet (J), which is made up of partial material flows F¶1¶ ... F¶N¶), exits the formation sieve or into a formation gap formed between formation sieves. The control system has a control unit (30) and a setpoint unit (50), measured values (MV) being fed from the headbox system into the control unit (30). Control values (CV) are available from the control unit (30) with which the adjusting devices (20¶1¶ ... 20¶N¶) of the headbox system are controlled. The measured values (MV) include the measured value of the average pressure (P¶t¶) of the lip channel (14) of the headbox and one / several measured value (s) (MV) of the individual component flows (F¶1¶ ... F¶N¶ ) of the feed lines of the headbox system or their flow velocities and / or the ratio of the mentioned measured values and the total material flow (F¶t¶) or their speed and / or corresponding measured values (MV). The average pressure (P¶t¶) is measured at a point on the lip part (14) of the lip channel (14) of the ...

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein rückgekoppeltes Regelungs system für den Mehrschichtstoffauflauf einer Papier- oder Kartonmaschine, wobei der Mehrschichtstoffauflauf N Stück, N ≧ 2, übereinander liegende Stoffsuspensionsströmungskanäle aufweist, die sich voneinander getrennt zumindest bis nahe an den Lippenspalt des Lippenkanals des Mehrschichtstoffauf laufs erstrecken, aus dem der Stoffsuspensionsstrahl, der sich aus Teilstoffströmungen zusammensetzt, auf das Forma tionssieb oder in einen zwischen Formationssieben gebildeten Formationsspalt austritt, wobei das Regelungssystem eine Reglereinheit und eine Sollwerteinheit aufweist, wobei Meß werte von dem Stoffauflaufsystem in die Reglereinheit gelei tet werden und von der Reglereinheit Steuerungswerte erhält lich sind, mit denen die Stellvorrichtungen des Stoffauf laufsystems gesteuert werden.The invention relates to a feedback control system for the multilayer headbox of a paper or Carton machine, the multi-layer headbox N pieces, N ≧ 2, superimposed material suspension flow channels has, which are separated from each other at least to close to the lip gap of the lip channel of the multilayer material extend from which the stock suspension jet, the is made up of partial material flows to the forma tion sieve or in one formed between formation sieves Formation gap emerges, the control system a Has controller unit and a setpoint unit, wherein measuring values from the headbox system to the controller unit be obtained and receive control values from the controller unit are with which the adjusting devices of the stock running system can be controlled.

In an sich bekannter Weise wird der Stoffsuspensions strahl durch den Lippenkanal des Stoffauflaufs auf das For mationssieb oder in Zweisiebformern in den Formationsspalt zwischen den Sieben gespeist. Ein wichtiger Parameter für die Kontrolle der Papierherstellung ist das sog. Strahlver hältnis bzw. das Verhältnis der Geschwindigkeit des aus dem Lippenspalt des Stoffauflaufs austretenden Stoffstrahls zur Geschwindigkeit des Siebes/der Siebe. Anstelle des Verhält nisses der genannten Geschwindigkeiten kann als betreffender Kontrollparameter auch die absolute Differenz dieser Ge schwindigkeiten benutzt werden. Mit diesem Parameter kann für seinen Teil die Formation der entstehenden Bahn kontrol liert werden, in gewissem Maße auch in deren z-Richtung.In a manner known per se, the stock suspension jet through the lip channel of the headbox onto the for Mation sieve or in two sieve formers in the formation gap fed between the seven. An important parameter for the control of paper production is the so-called blasting process Ratio or the ratio of the speed of the Lip gap of the headbox emerging material jet to Speed of the sieve / sieves. Instead of the ratio nisse of the speeds mentioned can be considered as relevant Control parameters also the absolute difference of this Ge speeds are used. With this parameter you can for its part, the formation of the resulting path control be lined, to a certain extent also in their z direction.

In an sich bekannter Weise werden in der Papier- und Kartonherstellung sog. Mehrschichttechnik und bei dieser Mehrschichtstoffaufläufe eingesetzt. In Mehrschichtstoffauf läufen befinden sich zwei oder mehr übereinander liegende Stoffsuspensionsspeisekanäle, die sich voneinander getrennt bis zur Lippenöffnung oder sogar bis zum Formationsspaltbe reich erstrecken können. In die genannten Speisekanäle kann verschiedenes Rohmaterial gespeist werden. In Mehrschicht stoffaufläufen kann auch eine Technik eingesetzt werden, bei der aus demselben Grundstoff mit Hilfe verschiedener Zu satz- und Füllstoffergänzungen unterschiedliche Stoffe für die Oberflächen- und Mittelschichten der Bahn hergestellt wer den.In a manner known per se, paper and Carton production so-called multi-layer technology and in this Multi-layer headboxes used. In multi-layer material runs are two or more superimposed Stock suspension feed channels that are separate from each other to the lip opening or even to the formation gap can extend richly. In the feed channels mentioned can various raw materials can be fed. In multi-shift Headboxes can also be used with a technology that from the same raw material with the help of different accessories set and filler supplements different fabrics for the Surface and middle layers of the web who are manufactured the.

Zu dieser Technik wird als Beispiel auf die Patent schrift 92 729 (entpsr. EP-Anm. 94 115 765 und US-Anm. 08/323 839) hingewiesen.This technique is exemplified by the patent publication 92 729 (corresponding to EP application 94 115 765 and U.S. note 08/323 839).

Bei der Herstellung von Druck- und Schreibpapier hat sich in letzter Zeit als besonders interessante Papierher stellungstechnik ein Verfahren herausgebildet, bei dem die Mittelschicht des Papiers aus einem anderen Stoff herge stellt wird als die Oberflächenschichten. Diese Fertigungs technik bietet dem Papierhersteller ein Werkzeug, mit dem er das Endprodukt derart maßschneidern kann, daß das geeignet ste Fasermaterial in die richtige Schicht des Papiers einge bracht werden kann, so daß die Oberflächenschichten und die Innenschicht unabhängig voneinander optimiert werden können. Auf diese Weise kann z. B. Druck- und Schreibpapier aus drei Schichten hergestellt werden, wobei die Oberflächenschichten aus chemischen Fasern und die Mittelschicht aus mechanischem Halbstoff und/oder Altfaserstoff gebildet werden. Auch bei dieser Technik wird ein Mehrschichtstoffauflauf angewendet, der z. B. drei übereinander liegende Schichten aufweist.Has in the manufacture of printing and writing paper turned out to be a particularly interesting paperwork lately position technology developed a procedure in which the The middle layer of the paper is made of a different material is represented as the surface layers. This manufacturing technik offers the paper manufacturer a tool with which he can can tailor the end product to suit that fiber material into the right layer of paper can be brought so that the surface layers and the Inner layer can be optimized independently. In this way, e.g. B. Printing and writing paper from three Layers are made, the surface layers from chemical fibers and the middle layer from mechanical Pulp and / or waste fiber are formed. Also at this technique uses a multilayer headbox the z. B. has three superimposed layers.

Der Mehrschichtstoffauflauf ist ein schwieriges Rege lungsobjekt, weil der Mehrschichtprozeß viele verschiedene Parameter beinhaltet, die verschiedene Überkreuzwirkungen haben, die noch von den verwendeten Rohmaterialien, der herzustellenden Papierqualität und/oder der Geometrie des Stoffauflaufs und von der Fahrweise abhängig sein können. Jedoch müssen zur Erzielung eines einwandfreien Papierpro dukts, insbesondere bei der Herstellung von Druck- und Schreibpapier, unter Einsatz von Mehrschichttechnik die Ge schwindigkeits- und Durchflußmengenverhältnisse der einzel nen Schichten sowie die Einstellung deren Parameter hin sichtlich der Siebgeschwindigkeit ausreichend genau kontrol lierbar sein.The multi-layer headbox is a difficult act object because the multi-layer process is many different Includes parameters that different cross-effects have the raw materials used, the to produce paper quality and / or the geometry of the Headbox and may depend on the driving style. However, to achieve a perfect paper pro ducts, especially in the manufacture of printing and Writing paper, using multi-layer technology the Ge speed and flow rate ratios of the individual layers and the setting of their parameters visually control the screen speed with sufficient accuracy be able to be.

Zum Stand der die vorliegende Erfindung betreffenden, der Anmelderin bekannten Technik wird auf die US-Patente 4 764 253 und 4 526 653 sowie die DE-Patente 38 35 903 und 44 23 695 hingewiesen. State of the art relating to the present invention the applicant's known technique is based on U.S. patents 4,764,253 and 4,526,653 as well as DE patents 38 35 903 and 44 23 695.

Zum Stand der die vorliegende Erfindung am nächsten be treffenden Technik wird noch auf den Zeitungsartikel Tappi Journal, September 1987, Seiten 49-52, Gunnar Stenberg: "A new headbox for multilayered printing paper" hingewiesen. Von der vorliegenden Erfindung wesentlich abweichend behan delt dieser Artikel ausdrücklich einen Mehrschichtstoffauf lauf, bei dem die einzelnen Schichten des Lippenkanals durch feste Zwischenwände voneinander getrennt sind und die Bahn aus drei separaten Strahlen gebildet wird, die mit Hilfe von Luftkeilen bis tief in den Formationsspalt hinein voneinan der getrennt gehalten werden. Die in dem Zeitungsartikel aufgezeigten Untersuchungsergebnisse und Gedanken können zu bestimmten Teilen auch in dem Regelungssystem der vorliegen den Erfindung zur Anwendung kommen.As of the closest to the present invention technology is still on the newspaper article Tappi Journal, September 1987, pages 49-52, Gunnar Stenberg: "A new headbox for multilayered printing paper ". Different from the present invention this article expressly applies to a multilayer run, through which the individual layers of the lip canal fixed partitions are separated from each other and the web is formed from three separate beams, which are created using Air wedges deep into the formation gap which are kept separate. The in the newspaper article The results of the research and the ideas shown can be too certain parts also in the regulatory system of the present the invention apply.

Der Erfindung liegt daher als Hauptaufgabe zugrunde, ein neues Regelungssystem zu schaffen, mit dem der Mehr schichtstoffauflauf besser als bisher kontrolliert werden kann, um ein besseres und die ständig strenger werdenden Qualitätsanforderungen besser als bisher erfüllendes Karton- und Papierprodukt, insbesondere Druck- und Schreibpapier, unter wirtschaftlicher Nutzung der Rohstoffe zu erzeugen.The invention is therefore based on the main task, to create a new control system with which the more laminate headbox can be controlled better than before can to get a better and the ever stricter Quality requirements better than previously fulfilled cardboard and Paper product, especially printing and writing paper, to produce using the raw materials economically.

Eine spezielle Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Mehrschichtstoffauflauf-Regelungssystem zu schaffen, bei dessen Anwendung das Papierprodukt, insbesondere Druck- und Schreibpapier, wirtschaftlicher als bisher unter Ausnutzung verschiedener Rohmaterialien z. B. derart hergestellt werden kann, daß die Mittelschicht des Papiers aus mechanischem Halbstoff und/oder Altfaserstoff und die Oberflächenschich ten aus teurerem Zellstoff hergestellt werden. A specific object of the invention is a To create multilayer headbox control system at its application the paper product, especially printing and Writing paper, more economical than before using various raw materials e.g. B. are produced in this way can that the middle layer of the paper from mechanical Pulp and / or waste fiber and the surface layer ten are made from more expensive pulp.

Eine weitere spezielle Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein die weiter oben erläuterten Aufgaben erfüllendes Mehrschichtstoffauflauf-Regelungssystem zu schaffen, das die Möglichkeit bietet, in die verschiedenen Stoffschichten von einander abweichende Mengen zu fahren, wobei jedoch die Ge samtstoffmenge der Bahn, d. h. das Flächengewicht des herzu stellenden Produkts konstant bleibt.Another specific object of the invention is in fulfilling the tasks explained above Multilayer headbox control system to create the Offers opportunity in the different layers of fabric to drive different amounts, but the Ge total amount of web material, d. H. the weight per unit area product remains constant.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ef fektiver als bisher physikalische Modelle anzuwenden, die aufgrund von vorliegenden Forschungsergebnissen für die Mehrschichtbahnformation entwickelt worden sind oder ent wickelt werden.Another object of the invention is to ef to apply physical models more effectively than before, which based on available research results for the Multi-layer web formation have been developed or ent be wrapped.

Zur Lösung dieser Aufgaben geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß zu den genannten Meßwerten der Meßwert des durchschnittlichen Druckes des Lippenkanals des Stoff auflaufs und ein/mehrere Meßwert/e der einzelnen Teilstoff strömungen der Zulaufleitungen des Stoffauflaufsystems oder deren Strömungsgeschwindigkeiten und/oder das Verhältnis/die Verhältnisse der genannten Meßwerte und der Gesamtstoffströ mung oder deren Geschwindigkeit und/oder entsprechende Meß werte gehören- und daß der genannte durchschnittliche Druck an einer Stelle des mit Barten ausgerüsteten Lippenteils des Lippenkanals des Stoffauflaufs gemessen wird, an der die Indikation des durchschnittlichen Druckes erhältlich ist.To achieve these objects, the invention proceeds from Recognition that the measured value for the named measured values the average pressure of the lip channel of the fabric and one / more measured value (s) of the individual sub-substance flows of the feed lines of the headbox system or their flow velocities and / or the ratio / the Ratios of the measured values mentioned and the total material flows tion or their speed and / or corresponding measurement values include - and that the average pressure mentioned at a point on the lip part of the Lip channel of the headbox is measured at which the Indication of the average pressure is available.

Wenn bei der bevorzugten Ausführungsform der durch schnittliche Druck der einzelnen Teilkanäle gemessen wird, kann dadurch erreicht werden, daß die durchschnittliche Geschwindigkeit des Lippenstrahls kontrolliert werden kann, obwohl sich die Drücke zwischen den Teilkanälen durch die elastischen Barten nicht unbedingt ausgleichen. Die Messung des durchschnittlichen Druckes kann bei Anwendung eines Druckgebers ausgeführt werden, dessen Meßfläche bis in den Bereich ausreichend vieler Teilkanäle reicht.If, in the preferred embodiment, by average pressure of the individual subchannels is measured, can be achieved if the average Speed of the lip jet can be controlled although the pressures between the subchannels differ through the do not necessarily compensate for elastic beards. The measurement of the average pressure can be Pressure transducer are executed, the measuring surface up to A sufficient number of subchannels is sufficient.

Das erfindungsgemäße Regelungssystem wird synergisch ausdrücklich bei einem Bartenstoffauflauf angewendet, in dem die Barten des Lippenkanals des Stoffauflaufs sich verstel len und/oder biegen können. Die Drücke der durch die Barten im Bartenstoffauflauf getrennten einzelnen Kanäle, gemessen an der gleichen Stelle in Strömungsrichtung, können aufgrund der Strömungsverhältnisse, der Steifigkeit und der Länge der Barten voneinander abweichen.The control system according to the invention becomes synergistic expressly applied to a bartender headbox in which the baleens of the lip channel of the headbox are adjusting len and / or bend. The pressures of through the beards separate channels measured in the bartender headbox at the same point in the flow direction, due to the flow conditions, the rigidity and the length of the Beards differ from each other.

Mit dem erfindungsgemäßen Regelungssystem können z. B. der statische Druck des Mittelkanals und die Strömungsver hältnisse zwischen den einzelnen Kanälen kontrolliert wer den. Das erfindungsgemäße Regelungssystem bietet die Mög lichkeit, in den einzelnen Schichten der Mehrschichtbahn variierende Stoffmengen zu fahren und trotzdem die Gesamt stoffmenge, d. h. das Flächengewicht, konstant zu halten.With the control system according to the invention, for. B. the static pressure of the central channel and the flow ver who controls the relationships between the individual channels the. The control system according to the invention offers the poss in the individual layers of the multilayer web to drive varying amounts of material and still the total amount of substance, d. H. to keep the basis weight constant.

Weil mit der Erfindung zusätzlich ermöglicht wird, die Geschwindigkeitsverhältnisse der einzelnen Schichten der entstehenden Bahn und dadurch die Geschwindigkeitsdifferen zen zu kontrollieren, kann auch die gegenseitige Vermischung der einzelnen Schichten und somit auch die Formation in z-Richtung der Bahn beeinflußt werden, damit ein optimales Papierprodukt aus wirtschaftlichen Rohmaterialien erzeugt werden kann. Because the invention also enables the Speed ratios of the individual layers of the emerging path and thereby the speed differences Controlling zen can also be mixed of the individual layers and thus also the formation in z direction of the path can be influenced, so that an optimal Paper product made from economical raw materials can be.

In der Erfindung kann vorzugsweise eine sog. Multiva riablenregelung angewendet werden, die auf einem Multiva riablenprozeßmodell beruht. Das in der Erfindung anzuwen dende Multivariablenprozeßmodell kann vorzugsweise Matrix format haben. Die Elemente des Modells bestehen z. B. aus Sprungantworten, Impulsantworten, Übertragungsfunktionspara metern oder bei Anwendung von sog. Zustandsregelung aus Fak toren der das betreffende System darstellenden Differential- oder Differenzgleichungsgruppe, die als Matrix zusammenge stellt sind. In der Multivariablentechnik kann auch modell prädiktive Regelung verwendet werden.A so-called multiva can preferably be used in the invention Variable rules are applied to a Multiva Variable process model is based. To apply that in the invention The multivariable process model can preferably be a matrix format. The elements of the model are e.g. B. from Step responses, impulse responses, transfer function pair meters or when using so-called condition control from fac gates of the differential or representing the system in question Difference equation group that merged as a matrix represents are. In multivariable technology, model can also be used predictive control can be used.

In das erfindungsgemäße Regelungssystem können auch andere Regelungen der Papiermaschine, wie z. B. Verdünnungs regelung des CD-Flächengewichtsprofils der Papierbahn inte griert werden, für deren Teil als Beispiel auf die FI-Anmel dung 970140 der Anmelderin und die beigefügte Fig. A hin gewiesen wird.In the control system according to the invention, other controls of the paper machine, such as. B. thinning regulation of the CD basis weight profile of the paper web are inte grated, for the part of which reference is made to the FI application 970140 by the applicant and the attached FIG. A as an example.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf eini ge in den Figuren der beigefügten Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung ausführlich beschrieben, auf deren Einzelheiten die Erfindung jedoch nicht begrenzt wird.In the following the invention with reference to a ge shown in the figures of the accompanying drawing Exemplary embodiments of the invention are described in detail, however the invention is not limited to the details thereof becomes.

Fig. 1 zeigt einen in Maschinenrichtung gelegten Verti kalquerschnitt durch einen Dreischichtstoffauflauf, an dem das erfindungsgemäße Regelungssystem vorzugsweise anwendbar ist. Fig. 1 shows a vertical cross-section in the machine direction through a three-layer headbox to which the control system according to the invention is preferably applicable.

Fig. 2 zeigt den mit drei übereinander gelenkig ange brachten Barten ausgerüsteten Lippenteil eines Vierschicht stoffauflaufs als Vertikalquerschnitt in Maschinenrichtung. Fig. 2 shows the lip part of a four-layer headbox equipped with three articulated baleen attached baleen as a vertical cross-section in the machine direction.

Fig. 3 zeigt schematisch und zum Teil als Blockschema ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rege lungssystems. Fig. 3 shows schematically and partly as a block diagram a first embodiment of the control system according to the invention.

Fig. 4 zeigt in entsprechender Weise wie Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Regelungs systems. Fig. 4 shows in a manner corresponding to Fig. 3, a second embodiment of the control system according to the invention.

Fig. 5 zeigt in entsprechender Weise wie Fig. 3 und 4 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rege lungssystems. Fig. 5 shows in a manner corresponding to Figs. 3 and 4, a third embodiment of the control system according to the invention.

Fig. 6 zeigt als prinzipielles Blockschema ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Regelungssystems. Fig. 6 shows a schematic block diagram of another embodiment of the control system according to the invention.

Fig. 7 zeigt schematisch als Hintergrund und als Anwen dungsumgebung der Erfindung ein an sich bekanntes mit Ver dünnungsregelung des CD-Flächengewichtsprofils des Stoff auflaufs ausgerüstetes Stoffspeisesystem und dessen Steue rungssystem. Fig. 7 shows schematically as a background and application environment of the invention, a known with Ver thinning control of the CD basis weight profile of the headbox equipped material feed system and its control system.

In Fig. 7 ist ein Stoffsystem eines Stoffauflaufs sowie das den Stoffauflaufsteuernde Regelungssystem sehr schema tisch dargestellt. Der in Fig. 7 gezeigte Stoffauflauf ist ein sog. Einschichtstoffauflauf und Fig. 7 dient auch nur dem Zweck, die Anwendungsumgebung der vorliegenden Erfindung umfassender zu verdeutlichen als die übrigen Figuren. In Fig. 7, a headbox material system and the headbox control system is shown very schematically. The headbox shown in FIG. 7 is a so-called single-layer headbox and FIG. 7 also only serves the purpose of clarifying the application environment of the present invention more comprehensively than the other figures.

Aus Fig. 7 ist auch das Stoffauflauf-Regelungssystem 100 ersichtlich, mit dem die Profile in CD-Richtung der Papiermaschine, das Verdünnungsverhältnis und die Geschwin digkeit des Lippenstrahls J des Stoffauflaufs 10 kontrol liert werden. Der Lippenstrahl J des Stoffauflaufs 10 läuft in den von Bildungssieben (nicht gezeigt) begrenzten Forma tionsspalt. Ein wichtiger Kontrollparameter in der Papier herstellung ist das Verhältnis der Geschwindigkeit des Lip penstrahls J zur Geschwindigkeit der Bildungssiebe (nicht gezeigt). Zu dem in Fig. 7 gezeigten Stoffspeisesystem ge hört ein Siebwasserbehälter 61, der über eine Pumpe 62 mit dem kurzen Kreislauf 70 der Papiermaschine verbunden ist, von dem der Hauptstoffstrom FM erhältlich ist, der durch das Hauptstoffrohr 67 in den Verteiler 11 des Stoffauflaufs 10 geleitet wird. An den Siebwasserbehälter 61 ist eine erste Speisepumpe 63 für Verdünnungsflüssigkeit angeschlossen, die die Verdünnungsflüssigkeit in den Entlüftungsbehälter 65 fördert. Die Verdünnungsflüssigkeit wird von dem Entlüf tungsbehälter 65 mit einer Pumpe 64 durch einen Druckfilter 66 in den Verdünnungsverteiler 72 gespeist, der hinsichtlich des Verteilers des Stoffauflaufs 11 separat oder z. B. in der in der o.g. FI-Anmeldung 970140 dargestellten Weise in diesen integriert sein kann, wobei er auch Randspeiserege lungsanordnungen aufweist, die in beiden Randbereichen des Stoffauflaufs in erster Linie zur Kontrolle des Faserorien tierungsprofils ausgeführt sind. Vom Verteiler 72 werden die Verdünnungsströmungen FD₁ . . . FD_N über eine Regelventilreihe 71 _{1. . .N} in das Verteilerrohrsystem 13 des Turbulenzgenerators 12 des Stoffauflaufs 10 und weiter als Stoffstrahl J durch den Lippenkanal 14 gespeist. From Fig. 7 and the headbox control system 100 is seen with the profile in the CD direction of the paper machine, the dilution ratio and the speed of the lip Geschwin jet J of the headbox are profiled CONTROL 10th The lip jet J of the headbox 10 runs in the formation gap defined by educational sieves (not shown). An important control parameter in paper production is the ratio of the speed of the lip jet J to the speed of the forming sieves (not shown). To the stock feed system shown in FIG. 7, a white water tank 61 is heard, which is connected via a pump 62 to the short circuit 70 of the paper machine, from which the main stream FM is available, which flows through the main pipe 67 into the distributor 11 of the headbox 10 becomes. A first feed pump 63 for dilution liquid is connected to the white water tank 61 and conveys the dilution liquid into the ventilation tank 65 . The dilution liquid is fed from the breather processing tank 65 with a pump 64 through a pressure filter 66 to the dilution manifold 72, the separately with respect to the distributor of the headbox 11 or z. B. in the way shown in the above FI application 970140 can be integrated in this, it also has edge feed regulation arrangements that are designed in both edge areas of the headbox primarily to control the fiber orientation profile. From the manifold 72 the dilution flows FD ₁ are. . . FD _N via a control valve series 71 ₁ .. _{.N fed} into the distribution pipe system 13 of the turbulence generator 12 of the headbox 10 and further as a material jet J through the lip channel 14 .

In dem Stoffauflauf 10 nach Fig. 1 wird die Stoffauf laufströmung, wie Strömung FM nach Fig. 7, in drei verschie dene Schichtströmungen F₁, F₂, F₃ geteilt, die bis zum Ende der Barten 15 ₁, 15 ₂ des Lippenkanals 14 voneinander getrennt sind. Die Schichtströmungen F₁, F₂, F₃ können im Prinzip nach Art der in Fig. A dargestellten Strömung FM aus sich aus verschiedenen Rohmaterialien zusammensetzenden Strömungen oder aus aus demselben Grundrohmaterial mit verschiedenen Zusatz- und Füllstoffen gebildeten Teilströmungen bestehen, wie dies z. B. genauer in dem o.g. FI-Patent 92 729 der An melderin erläutert ist. Jede der übereinander liegenden Schichten des Stoffauflaufs 10 hat ihren eigenen Verteiler 11 ₁, 11 ₂, 11 ₃, aus welchen die Strömung in den Turbulenzgene rator 13 und weiter in das Verteilerrohrsystem 13 geleitet wird. Die Strömungen werden aus dem Verteilerrohrsystem 13 in den Lippenkanal 14 geführt. Im Lippenkanal 14 werden die Strömungen durch die Barten 15 ₁, 15 ₂ voneinander getrennt, deren Anfangsenden 15a gelenkig drehbar am Ende des Vertei lerrohrsystems 13 angebracht sind. Die Barten 15 ₁, 15 ₂ kön nen sich in verschiedene Stellungen schwenken. Die Barten 15 ₁, 15 ₂ sind aus in gewissem Maße elastischem Material, und sie können sich auch biegen. Insbesondere aufgrund der Bieg samkeit der Barten 15 ₁, 15 ₂ können sich die Drücke der Teil stoffströmungen zumindest in gewissem Maße ausgleichen. Die Erfindung kommt vorzugsweise ausdrücklich in einem Stoffauf lauf zur Anwendung, der im Lippenkanal übereinander liegende Barten hat, mit deren Hilfe der Lippenkanal bis hin zum Lip penspalt oder bis nahe an den Lippenspalt in Teilkanäle auf geteilt ist, in denen die Strömungen sich nicht vermischen können, aber der Druck aufgrund der Beweglichkeit der Bar tenkonstruktion sich ausgleichen kann. In the headbox 10 of FIG. 1, the headbox flow, like flow FM according to FIG. 7, is divided into three different layer flows F ₁ , F ₂ , F ₃ , which up to the end of the beards 15 ₁ , 15 _{2 of} the lip channel 14 are separated from each other. The layer flows F ₁ , F ₂ , F ₃ can, in principle, in the manner of the flow FM shown in FIG. A, consist of flows composed of different raw materials or of partial flows formed from the same basic raw material with different additives and fillers, as is the case, for. B. is explained in more detail in the above FI patent 92 729 to the notifier. Each of the superimposed layers of the headbox 10 has its own manifold 11 _1, 11 _2, 11 _3, from which the flow in the turbulence rator Gene 13 and is passed into the manifold system. 13 The flows are led from the distribution pipe system 13 into the lip channel 14 . In the lip channel 14 , the flows are separated from each other by the beards 15 ₁ , 15 ₂ , the beginning ends 15 a of which are articulated and rotatably attached to the end of the distributor pipe system 13 . The beards 15 ₁ , 15 _{2 can} pivot into different positions. The beards 15 ₁ , 15 ₂ are made to some extent from elastic material, and they can also bend. In particular, due to the flexibility of the beards 15 ₁ , 15 ₂ , the pressures of the partial material flows can at least compensate to a certain extent. The invention is preferably used expressly in a headbox which has bale lying on top of one another in the lip canal, with the aid of which the lip canal is divided into subchannels or even close to the lip gap into subchannels in which the currents cannot mix , but the pressure can even out due to the flexibility of the bar construction.

Das erfindungsgemäße Regelungssystem kann in Stoffauf läufen angewendet werden, in denen zwei oder mehr übereinan der liegende Schichten sind, und im folgenden wird auch ein allgemeiner Fall erläutert, in dem N (N ≧ 2) übereinander liegende Schichten angewendet werden, womit sich im Lippen kanal 14 N-1 übereinander liegende Barten 15 befinden.The control system according to the invention can be used in headboxes in which two or more layers lie one on top of the other, and the following also explains a general case in which N (N ≧ 2) layers lying one on top of the other are used, thus channeling in the lips 14 N-1 bale 15 lying one above the other.

Der Stoffauflauf 10 nach Fig. 1 hat keine sog. Aus gleichskammer, aber die Erfindung kann genauso gut auch in solchen Stoffaufläufen angewendet werden, in denen auf den Verteiler 11 ₁ . . . 11 _N Verteilerrohre, auf diese Ausgleichs kammern (N Stück), und auf diese Turbulenzgeneratoren und der Lippenkanal 14 folgen, der mit Barten 15 ₁ . . . 5 _N-1 in Teilkanäle aufgeteilt ist.The headbox 10 according to FIG. 1 does not have a so-called equalizing chamber, but the invention can equally well be used in headboxes in which the distributor 11 ₁ . . . 11 _N distribution pipes, on these equalization chambers (N pieces), and on these turbulence generators and the lip channel 14 , which with beards 15 ₁ . . . 5 _{N-1 is divided} into subchannels.

Nach Fig. 3 bis 5 wird der Stoffauflauf 10 mit drei se paraten Speisepumpen 20 ₁, 20 ₂ und 20 ₃ gespeist. Die Stoff strömung wird durch Maschinenfilter (nicht gezeigt) zu den die verschiedenen Schichten speisenden Verteilern 11 ₁, 11 ₂, 11 ₃ des Stoffauflaufs 10 geleitet (Fig. 1).According to FIGS. 3 to 5 of the headbox 10 having three se Paraten feed pumps 20 _1, 20 ₂ and 20 ₃ fed. The material flow is passed through machine filters (not shown) to the distributors 11 ₁ , 11 ₂ , 11 _{3 of} the headbox 10 that feed the various layers ( FIG. 1).

In Fig. 2 ist schematisch der Lippenteil 14 eines Vier schichtstoffauflaufs gezeigt, dem z. B. ein dem in Fig. 1 gezeigten ähnlicher Stoffauflauf 10 vorausgehen kann, in dem sich vier übereinander liegende Verteiler 11 ₁ . . . 11 ₄ befinden und der auch mit Ausgleichskammern ausgerüstet sein kann. Nach Fig. 2 befinden sich im Lippenkanal 14 drei übereinan der liegende Barten 15 ₁, 15 ₂ und 15 ₃, die zusammen mit der oberen Wand 14a und der unteren Wand 14b des Lippenkanals 14 vier übereinander liegende Strömungskanäle begrenzen, in denen die Stoffsuspensionsteilströmungen F₁, F₂, F₃ und F₄ fließen. Die Barten 15 ₁ bis 15 ₃ sind aus relativ dünnem, in gewissem Maße biegsamem Material. Zusätzlich sind die Barten 15 ₁ bis 15 ₃ an dem Ende auf der Seite der oberen Strömung mit Gelenkteilen 15a am Turbulenzgenerator oder dem Vertei lerrohrsystem 13 drehbar befestigt, so daß die Barten 15 ₁ bis 15 ₃ sich frei verstellen und biegen können, was bedeu tet, daß die in den übereinander liegenden Strömungskanälen herrschenden Drücke sich zumindest in gewissem Maße ausglei chen können. Die Barten 15 ₁ bis 15 ₃ weisen flächenförmige Stücke auf, die die übereinander liegenden Strömungskanäle begrenzen. In dem in Maschinenrichtung verlaufenden Verti kalquerschnitt verjüngen sich die Barten 15 ₁ bis 15 ₃ vor zugsweise in Strömungsrichtung leicht keilförmig und weisen eine abgerundete Endkante 15c auf. Die Länge L₁ der Barten 15 ₁ bis 15 ₃ in Maschinenrichtung oder Strömungsrichtung wird im wesentlichen gleich groß oder etwas kleiner als die Länge L₀ des Lippenkanals 14 dimensioniert. In einigen Sonderfäl len können die Barten 15 sich bis nach außerhalb der Lippen öffnung 16 in den Formationsspaltbereich erstrecken. Die Barten 15 ₁ . . . 15 _N-1 sind plattenförmig und sie erstrecken sich über die ganze Breite des Lippenkanals 14, so daß zwi schen den Innenflächen der vertikalen Seitenwände des Lip penkanals und den in Maschinenrichtung verlaufenden Kanten der Barten ein kleiner Spalt verbleibt derart, daß die Bar ten sich dank ihrer gelenkigen 15a und/oder biegsamen Kon struktion im Lippenkanal 14 frei verstellen und biegen kön nen. Die Bartenanordnung kann auch wesentlich von den in Fig. 1 und 2 nur schematisch und als Beispiel dargestellten abweichen. Die Bartenkonstruktion kann auch z. B. derart aus geführt sein, daß zu ihr zwei lange Barten gehören, die sich sogar bis außerhalb der Lippenöffnung 16 erstrecken, und sich am Anfangs ende der von ihnen begrenzten Teilkanäle drei kurze Zwischenbarten befinden, deren Länge beispielsweise ungefähr 5-30%, vorzugsweise 10-15% der in Maschinen richtung verlaufenden Gesamtlänge der langen Barten beträgt.In Fig. 2, the lip part 14 of a four-layer headbox is shown schematically, the z. B. may precede a similar headbox 10 shown in FIG. 1, in which there are four superimposed distributors 11 ₁ . . . 11 ₄ are located and which can also be equipped with compensation chambers. According to FIG. 2 14 three are located in the lip channel übereinan the lying Barten 15 _1, limit 15 ₂ and 15 ₃ which, together with the top wall 14 a and the lower wall 14 b of the lip channel 14, four superimposed flow channels in which the pulp suspension flow components F ₁ , F ₂ , F ₃ and F ₄ flow. The baleen 15 ₁ to 15 ₃ are made of relatively thin, to a certain extent flexible material. In addition, the beards 15 ₁ to 15 ₃ at the end on the side of upper stream with hinge parts 15 a on the turbulence generator or the distri lerrohrsystem 13 are rotatably mounted so that the Barten 15 ₁ to 15 ₃ can be adjusted freely and turn, which signified tet that the pressures prevailing in the superimposed flow channels can compensate for one another at least to a certain extent. The baleen 15 ₁ to 15 ₃ have sheet-like pieces that limit the flow channels lying one above the other. In the vertical cross-section extending in the machine direction, the baleen 15 ₁ to 15 ₃ taper slightly wedge-shaped, preferably in the direction of flow, and have a rounded end edge 15 c. The length L _{1 of} the baleen 15 ₁ to 15 ₃ in the machine direction or flow direction is dimensioned essentially the same size or slightly smaller than the length L _{0 of} the lip channel 14 . In some special cases, the beards 15 can extend outside the lip opening 16 into the formation gap area. The beards 15 ₁ . . . 15 _N-1 are plate-shaped and they extend over the entire width of the lip channel 14 , so that between the inner surfaces of the vertical side walls of the lip channel and the machine-extending edges of the baleen a small gap remains such that the bar th thanks their articulated 15 a and / or flexible construction in lip channel 14 freely adjust and bend NEN. The baleen arrangement can also differ significantly from that shown in FIGS . 1 and 2 only schematically and as an example. The baleen construction can also, for. B. be performed such that two long beards belong to it, which even extend to the outside of the lip opening 16 , and at the beginning end of the subchannels delimited by them are three short intermediates, the length of which is, for example, approximately 5-30%, preferably 10-15% of the total length of the long beards running in the machine direction.

Im folgenden wird die in der Erfindung anzuwendende Multivariablenregelung auf allgemeinem Niveau erläutert und diese Erläuterung bezieht sich auf die in Fig. 3, 4 und 5 gezeigten verschiedenen Ausführungsbeispiele der Erfindung, in denen allen die Meßwerte MV und die diesen entsprechen den Sollwerte SV je nach den einzelnen Anwendungen variie ren. Ebenso ist das in der Regelung benutzte Modell 40 zwi schen diesen Größen gebildet. Das in Fig. 3, 4 und 5 gezeig te Regelungssystem weist einen Multivariablenregler 30 auf, dem vom Stoffauflauf 10 Meß- bzw. Istwerte MV zugeführt wer den und von dem die die Stellvorrichtungen 20 steuernden Re gelungswerte CV ausgehen. Der Multivariablenregler 30 wird mit Signalen PM aus der Multivariablenprozeßmodelleinheit 40 gesteuert und modifiziert. Der Multivariablenregler 30 er hält die Sollwerte SV von der Sollwerteinheit 50.In the following, the multi-variable control to be used in the invention is explained on a general level and this explanation relates to the various exemplary embodiments of the invention shown in FIGS. 3, 4 and 5, in which all the measured values MV and these correspond to the desired values SV depending on the individual applications vary. Likewise, the model 40 used in the control is formed between these quantities. The control system shown in FIGS . 3, 4 and 5 has a multivariable controller 30 , to which 10 measured or actual values MV are supplied from the headbox 10 and from which the control devices 20 controlling control values CV start. The multivariable controller 30 is controlled and modified with signals PM from the multivariable process model unit 40 . The multivariable controller 30 holds the setpoints SV from the setpoint unit 50 .

Das Multivariablenprozeßmodell 40 besteht aus Elementen R_ij, von denen jedes die Wirkung der betreffenden zu steu ernden Größe CV, z. B. die Wirkung der Drehzahl der Speise pumpe 20 _i auf die betreffende zu messende Größe darstellt, die die gewünschten Sollwerte SV von der Einheit 50 erhält. In den von den Elemente R_ij dargestellten Wirkungen sind sowohl die Stärke bzw. Verstärkung der Wirkung als auch die zeitliche Abhängigkeit der Wirkung, d. h. die Zeitkonstanten und Verzögerungen berücksichtigt. The multivariable process model 40 consists of elements R _ij , each of which affects the effect of the relevant variable CV, e.g. B. represents the effect of the speed of the feed pump 20 _i on the relevant size to be measured, which receives the desired setpoints SV from the unit 50 . The effects represented by the elements R _ij take into account both the strength or amplification of the effect and the temporal dependence of the effect, ie the time constants and delays.

Das in der Erfindung anzuwendende Regelungssystem kann für seinen Teil auch durch folgende Gleichung dargestellt werden (1).The control system to be used in the invention can for its part also represented by the following equation be (1).

Die Modellmatrix R_ij der Gleichung (2) ist eine (1×k) große Matrix, deren Reihe i die Wirkung der einzelnen zu steuernden Größen U_j (j = 1 . . . k) auf die zu messende Größe Y_i (i = 1 . . . 1) ausdrückt.The model matrix R _ij of equation (2) is a (1 × k) large matrix, the row i of which affects the effect of the individual variables U _j (j = 1... K) on the variable Y _i (i = 1... 1) expresses.

Die Elemente R_ij des Modells 40 können sog. Sprungant worten, Impulsantworten, Übertragungsfunktionen oder im Falle einer sog. Zustandsregelung Faktoren der das zu re gelnde System darstellenden Differential- oder Differenz gleichungsgruppe sein, die als Matrix zusammengestellt sind. Die Form des Modells 40 ergibt sich aufgrund der angewandten Multivariablentechnik, z. B. sind bei Anwendung einer modell prädiktiven Regelung die Elemente R_ij typischerweise entwe der Sprung- oder Impulsantworten. The elements R _{ij of} the model 40 can be so-called step responses, impulse responses, transfer functions or, in the case of a so-called state control, factors of the differential or difference equation group representing the system to be controlled, which are put together as a matrix. The shape of the model 40 results from the applied multivariable technology, e.g. B. when using a model predictive control, the elements R _{ij are} typically either the step or impulse responses.

Die Werte der Elemente R_ij des Modells 40 können ver suchsmäßig z. B. mit Hilfe von Sprungantwortversuchen ermit telt werden, oder das Modell kann bei ausreichend vorhande nen physikalischen Daten aus dem Prozeß erstellt und gegebe nenfalls aufgrund von Versuchen präzisiert werden. Das Mo dell 40 kann auch anpassungsfähig ausgeführt werden derart, daß in dem Modell 40 z. B. bei einem Sortenwechsel oder einer anderen ähnlichen Änderung über eine ausreichend lange Zeit Daten aus dem Prozeß gesammelt werden. Dabei kann z. B. so verfahren werden, daß im Modell 40 bestimmte Parameter als Variable gelassen werden, die zur besseren Darstellung des Prozesses präzisiert werden, sobald Daten aus dem Prozeß ge sammelt worden sind. Das Prozeßmodell 40 kann außer oder an stelle von on-line-Messungen auch mit im Labor ermittelten Meßergebnissen präzisiert werden, die in das Modell 40 gege ben werden.The values of the elements R _{ij of} the model 40 can be experimentally ver. B. be determined with the help of step response tests, or the model can be created with sufficient physical data from the process and, if necessary, be specified based on tests. The Mo model 40 can also be made adaptable such that in the model 40 z. B. with a change of type or other similar change over a sufficiently long time data from the process. Here, for. B. be operated in such a way that certain parameters are left as variables in the model 40 , which are specified for better representation of the process as soon as data from the process has been collected ge. The process model 40 can be specified except or in place of on-line measurements with measurement results obtained in the laboratory that are ben gege in the model 40th

Es können auch mehrere Modelle 40 vorhanden sein der art, daß jedes Modell nur für einen begrenzten Funktionsbe reich bestimmt ist. Bei ausreichender Entfernung des Be triebspunktes von dem Betriebspunkt, in dem das Modell defi niert ist, kommt ein den neuen Betriebspunkt darstellendes Modell 40 oder kommen die neuen Parameter des Modells zur Anwendung.There may also be several models 40 such that each model is only intended for a limited range of functions. If the operating point is sufficiently distant from the operating point in which the model is defined, a model 40 representing the new operating point is used or the new parameters of the model are used.

Im erfindungsgemäßen Regelungssystem werden z. B. fol gende Größen gemessen: Drehzahlen der Speisepumpen 20 ₁ . . . 20 _N, Steuerungen s₁ . . . s₃ (Grobsteuerung und Feinsteuerung) der Speisepumpen 20, Druckdifferenzen über die Maschinen filter, Stoffvolumenteilströme F₁ . . . F_N in den einzelnen Zu laufleitungen nach den Filtern, Drücke der Ausgleichskammern (nicht gezeigt), durchschnittlicher Druck P_t im Bartenteil 15 ₁ . . . 15 _N-1 im Mittelkanal des Lippenkanals 14 und die Größe A der Lippenöffnung 16.In the control system according to the invention, for. B. following sizes measured: speeds of the feed pumps 20 ₁ . . . 20 _N , controls s ₁ . . . s ₃ (rough control and fine control) of the feed pumps 20 , pressure differences across the machine filter, partial volume flows F ₁ . . . F _N in the individual feed lines after the filters, pressures of the compensation chambers (not shown), average pressure P _t in the beard part 15 ₁ . . . 15 _N-1 in the central channel of the lip channel 14 and the size A of the lip opening 16 .

In dem Regelungssystem nach Fig. 3 beruht die Regelung auf separaten Regelungen des durchschnittlichen Druckes P_t und der Strömungsverhältnisse F₃/F_t und F₁/F_t (F_t = F₁ + F₂ + F₃). Aufgrund der Geometrie des Strahlenverhältnisses (Ge schwindigkeit des Lippenstrahls J/Geschwindigkeit der Sie be) und des Lippenkanals 14 wird der Sollwert für den durch schnittlichen Druck P_t (Druckmessung 24 in der Mittelschicht des Lippenkanals 14) des Stoffauflaufs 10 berechnet. Aus der Differenzgröße zwischen dem Sollwert des durchschnittlichen Druckes P_t und der Messung wird die Steuerungsgröße CV des Reglers des durchschnittlichen Druckes P_t errechnet, die die Grundsteuerung für alle Speisepumpen 20 ₁, 20 ₂ und 20 ₃ ist.In the control system according to FIG. 3, the control is based on separate controls of the average pressure P _t and the flow conditions F ₃ / F _t and F ₁ / F _t (F _t = F ₁ + F ₂ + F ₃ ). Based on the geometry of the radiation ratio (Ge speed of the lip jet J / speed of you be) and the lip channel 14 , the target value for the average pressure P _t (pressure measurement 24 in the middle layer of the lip channel 14 ) of the headbox 10 is calculated. From the difference between the target value of the average pressure P _t and the measurement, the control variable CV of the regulator of the average pressure P _{t is} calculated, which is the basic control for all feed pumps 20 ₁ , 20 ₂ and 20 ₃ .

Der Bediener kann die Sollwerte der Strömungsverhält nisse zwischen den einzelnen Kanälen des Lippenkanals 14 in der Einheit 50 einstellen. Die Strömungsverhältnisse werden für die Durchflußmengen F₁ und F₃ der äußersten Kanäle 14a-15 ₁ und 14b-15 ₂ eingegeben und der übrige Anteil bleibt für den mittleren Kanal 15 ₁-15 ₂. Aus der Differenzgröße zwi schen dem Sollwert des Strömungsverhältnisses und dem be rechneten Strömungsverhältnis werden die Steuerungsgrößen CV des Strömungsverhältnisreglers berechnet. Diese Steuerungs größen CV werden zu der vom Regler des durchschnittlichen Druckes P_t berechneten Grundsteuerung addiert. Die Strö mungsverhältnisregelung korrigiert auch die bei der Änderung des Betriebspunktes erfolgenden Strömungsverhältnisänderun gen, die auf den variierenden Druckverlusten in den einzel nen Leitungen beruhen, weil die Konstruktion der Leitungen nicht völlig identisch ist. Die o.g. Strömungsverhältnisse haben starke Überkreuzwirkungen, d. h. bei Veränderung eines Strömungsverhältnisses müssen sich alle Volumenströmungen ändern und das stört gleichzeitig ein anderes einzustellen des Strömungsverhältnis. Desgleichen beeinflussen die Ände rungen der Strömungsverhältnisse momentan auch die Regelung des durchschnittlichen Druckes P_t, weil sich die Gesamtströ mung ändert. Diese Überkreuzwirkungen können aufgehoben wer den durch Anwendung von Vorwärtskopplungen und/oder durch die weiter oben erwähnte Multivariablenregelung. Vom Automa tisierungssystem wird die Steuerung in zwei Teilen zu den Motorantrieben übertragen, um die Genauigkeit zu verbessern. Aus der Steuerung wird die sog. Grobsteuerung und die Fein steuerung berechnet. Die Feinsteuerung ist eine Abweichung des Steuerungssignals von der Grobsteuerung. Damit lassen sich die Steuerungsdaten mit angemessener A/D-Wandlungs auflösung exakt zu den Motorantrieben übertragen.The operator can set the desired values of the flow conditions between the individual channels of the lip channel 14 in the unit 50 . The flow conditions are entered for the flow rates F ₁ and F _{3 of} the outermost channels 14 a- 15 ₁ and 14 b- 15 ₂ and the remaining portion remains for the middle channel 15 ₁ - 15 ₂ . The control variables CV of the flow ratio controller are calculated from the difference between the setpoint value of the flow ratio and the calculated flow ratio. These control variables CV are added to the basic control calculated by the regulator of the average pressure P _t . The flow ratio control also corrects the flow ratio changes occurring when the operating point changes, which are based on the varying pressure losses in the individual lines, because the construction of the lines is not completely identical. The above-mentioned flow conditions have strong cross-effects, ie when changing a flow ratio, all volume flows have to change and this also interferes with another setting of the flow ratio. Likewise, the changes in the flow conditions currently influence the regulation of the average pressure P _t because the total flow changes. These cross-over effects can be eliminated by using feedforwards and / or by the multi-variable control mentioned above. The automation system transfers the control in two parts to the motor drives to improve accuracy. The so-called rough control and the fine control are calculated from the control. The fine control is a deviation of the control signal from the rough control. This allows the control data to be transferred exactly to the motor drives with an appropriate A / D conversion resolution.

In dem Fig. 3 entsprechenden allgemeinen Anwendungsbei spiel wird der durchschnittliche Druck P_t des Stoffauflaufs eingestellt und werden die Gesamtströmung F_t = F₁ + F₂ + F₃ + . . . F_N sowie die Strömungsverhältnisse F₁/F_t . . . F_N-1/F_t gere gelt. Somit ist ein Strömungsverhältnis weniger (also N-1 Stück) vorhanden als Strömungen. Die Matrix des Modells 40 hat eine Größe von 3×N.Play in the Fig. 3 corresponding general application examples is the average pressure P _t of the headbox adjusted and the total flow F _t = F ₁ + F ₂ + F ₃ +. . . F _N and the flow conditions F ₁ / F _t . . . F _N-1 / F _t regulated. Thus there is a flow ratio less (ie N-1 piece) than flows. The model 40 matrix has a size of 3 × N.

Das in Fig. 4 dargestellte Anwendungsbeispiel unter scheidet sich von dem in Fig. 3 gezeigten darin, daß neben der Messung des durchschnittlichen Druckes P_t des Stoffauf laufs auch die Strömungsmengen F₁, F₂ und F₃ gemessen werden, die als Meßwerte MV an den Multivariablenregler 30 über tragen werden. Dementsprechend wird an der Sollwerteinheit 50 der Sollwert für den durchschnittlichen Druck P_t und für die einzelnen Strömungsverhältnisse eingegeben und aufgrund dieser werden die Sollwerte s₁, s₂ und s₃ der Speisepumpen 20 ₁, 20 ₂ und 20 ₃ für die eigene Drehzahlregelung der Pumpen gebildet.The application example shown in Fig. 4 differs from that shown in Fig. 3 in that in addition to measuring the average pressure P _{t of} the headbox also the flow rates F ₁ , F ₂ and F _{3 are} measured, which are measured values MV the multivariable controller 30 will carry over. Accordingly, the setpoint for the average pressure P _t and for the individual flow conditions is entered on the setpoint unit 50 and, based on this, the setpoints s ₁ , s ₂ and s _{3 of} the feed pumps 20 ₁ , 20 ₂ and 20 ₃ for the own speed control of the pumps educated.

In dem Regelungssystem nach Fig. 5 werden neben dem durchschnittlichen Druck P_t des Stoffauflaufs 10 die Drücke P₁ und P₃ der Teilströmungen F₁ und F₂ am Anfangs ende des Lippenteils mit Meßgebern 26 ₁ und 26 ₃ gemessen. Die Drücke P₁ und P₃ werden z. B. an den Zwischenkammern vor dem Turbulenz generator gemessen. Die von den genannten Meßgebern 26 ₁ und 26 ₃ erhaltenen Drucksignale werden über die Einheiten 27 ₁ und 27 ₃ an die Differenzelemente 28 ₁ und 28 ₃ übertragen. In den Differenzelementen 28 ₁ und 28 ₃ werden die Differenzen der Drücke der Teilströmungen F₁ und F₂ und der Gesamtdrücke dP₁ = P₁-P_t und dP₃ = P₃-P_t gebildet, die über die Einhei ten 29 ₁ und 29 ₃ als Meßwerte MV an den Multivariablenregler 30 übertragen werden. Damit wird eine Druckdifferenz dP we niger berechnet als gemessene Drücke P_t, P₁ und P₃ vorhanden sind. In der Praxis müssen die Druckdifferenzen dP direkt mit Druckdifferenzmeßgeräten gemessen werden, um eine aus reichend genaue Meßgenauigkeit zu erzielen. Somit ist Fig. 5 hinsichtlich der Druckdifferenzmessung nur als prinzipielle Darstellung zu verstehen. In Fig. 5 hat die Matrix R_ij des Multivariablenmodells 40 ein Größe von 3×n, wobei n die Anzahl der zu messenden Drücke ist.In the control system of FIG. 5 ₃ of the partial flows F ₁ and F ₂ are measured at the initial end of the lip portion with measuring sensors 26 ₁ and 26 ₃ in addition to the average pressure P _t of the headbox 10, the pressures P ₁ and P. The pressures P ₁ and P ₃ are e.g. B. measured on the intermediate chambers before the turbulence generator. The pressure signals obtained from the aforementioned sensors 26 ₁ and 26 ₃ are transmitted to the differential elements 28 ₁ and 28 ₃ via the units 27 ₁ and 27 ₃ . In the differential elements 28 ₁ and 28 ₃ , the differences between the pressures of the partial flows F ₁ and F ₂ and the total pressures dP ₁ = P ₁ -P _t and dP ₃ = P ₃ -P _{t are} formed, which are th e units 29 ₁ and 29 ₃ are transmitted to the multivariable controller 30 as measured values MV. A pressure difference dP is thus calculated less than the measured pressures P _t , P ₁ and P ₃ are present. In practice, the pressure differences dP must be measured directly with pressure difference measuring devices in order to achieve a sufficiently precise measuring accuracy. Thus, Fig. 5 can only be understood as a basic representation in terms of the pressure difference measurement. In FIG. 5, the matrix R _ij of the multivariable model 40, a size of 3 × n, where n is the number of pressures to be measured.

In Fig. 6 ist das Blockschema einer weiteren bevorzug ten Ausführungsform der Erfindung prinzipiell dargestellt. Nach Fig. 6 ist das Regelungsobjekt in einen aktiven Prozeß 80 und einen passiven Prozeß 90 aufgeteilt. Zum passiven Prozeß 90 gehört u. a. der weiter oben erläuterte Lippenteil 14 des Stoffauflaufs 10, der mit Barten 15 ₁ . . . 15 _N-1 ausgerü stet ist. Nach Fig. 6 werden die durchschnittliche Geschwin digkeit v_t des aus der Lippenöffnung 16 austretenden Lippen strahls J, die Geschwindigkeiten v_k der einzelnen Schicht strömungen F₁ . . . F_N in den Teilkanälen sowie die Gesamtdicke h_t des aus der Lippenöffnung 16 austretenden Stoffstrahls J und/oder die Dicken h_k der einzelnen Schichten gemessen. Die genannten Größen v_t, v_k, h_k, h_t bilden Meßwerte MV, die in das Differenzglied 61 geleitet werden. In das Differenzglied 61 werden auch die entsprechenden Sollwerte SV der o.g. Meß werte v_t, v_k, h_k, h_t geleitet. Aus den Differenzgliedern 61 sind Differenzsignale erhältlich, die in die erste Modell-Regler einheit 60 geleitet werden. Von der Einheit 60 sind modellierte Sollwerte Sv_m erhältlich, die zum zweiten Dif ferenzglied 71 geleitet werden. Zum Differenzglied 71 werden auch die Meßwerte MV_m geleitet, die aus der vom aktiven Pro zeß 80 kommenden Gesamtströmung F_t und den Meßwerten F₁, F₂ und F₃ der Teilströmungen bestehen. Die Differenzwerte der genannten Meßwerte Mv_m und Sollwerte Sv_m werden in dem zwei ten Differenzglied 71 gebildet und zur zweiten Modellregler einheit 70 geleitet. Von dieser Einheit 70 sind die Rege lungswerte CV erhältlich, die aus den Regelungssignalen c₁, c₂, c₃ der ersten, zweiten und dritten Stoffpumpe 20 beste hen, die die zum aktiven Prozeß 80 gehörenden Stoffpumpen 20 steuern, die z. B. in gleicher Weise angeordnet sind wie die in Fig. 3, 4 und 5 gezeigten Pumpen 20.In Fig. 6, the block diagram of another preferred embodiment of the invention is shown in principle. According to FIG. 6, the controlled object in an active process 80 and a passive process 90 is divided. The passive process 90 is part of inter alia the above-mentioned lip portion 14 of the headbox 10, the beards 15. ₁ . . 15 _{N-1 is} equipped. According to FIG. 6, the average speed v _t Geschwin be emerging from the lip opening 16 lips jet J, the velocities v _k of each layer flows _F1. . . F _N in the subchannels and the total thickness h _t of the material jet J emerging from the lip opening 16 and / or the thicknesses h _{k of} the individual layers are measured. The quantities v _t , v _k , h _k , h _{t mentioned} form measured values MV which are fed into the differential element 61 . The corresponding setpoints SV of the abovementioned measured values v _t , v _k , h _k , h _t are also fed into the differential element 61 . Differential signals are available from the differential elements 61 , which are passed into the first model controller unit 60 . Modeled setpoints Sv _{m are} available from the unit 60 and are passed to the second differential element 71 . To the differential member 71 and the measured values MV _m are routed from the from the active Pro process 80 coming total flow F _t and the measured values F _1, F ₂ and F ₃ of the part-flows exist. The difference values of the mentioned measurement values Mv _m and setpoint values Sv _m are formed in the second difference element 71 and passed to the second model controller unit 70 . From this unit 70, the control passage are averaging values CV obtainable from the control signals c _1, c _2, c ₃ of the first, second and third fuel pump 20 best hen that control associated with the active process 80 fuel pump 20, the z. B. are arranged in the same way as the pumps 20 shown in FIGS. 3, 4 and 5.

Claims

1. Feedback control system for a multi-layer headbox ( 10 ) of a paper or board machine, the multi-layer headbox ( 10 ) having N pieces, N ≧ 2, overlying material suspension flow channels, which are separated from one another at least up to the lip gap ( 16 ) of the lip channel ( 14 ) of the multilayer headbox ( 10 ), from which the material suspension jet (J), which is composed of partial material flows (F ₁ ... F _N ), exits onto the formation sieve or into a formation gap formed between formation sieves, wherein the control system has a controller unit ( 30 ) and a setpoint unit ( 50 ), wherein measured values (MV) are routed from the headbox system into the controller unit ( 30 ) and from the controller unit ( 30 ) control values (CV) are available with which the actuating devices ( 20 ₁ ... 20 _n ) of the headbox are controlled, characterized in that the said n Measured values (MV) the measured value of the average pressure (P _t ) of the lip channel ( 14 ) of the headbox and one / more measured value (s) (MV) of the individual partial material flows (F ₁ . . . F _N ) the inlet lines of the headbox system or their flow velocities and / or the ratio (s) of the stated measured values and the total material flow (F _t ) or their speed and / or corresponding measured values (MV), and that said average pressure (P _t ) is measured at a point of the bale ( 15 ₁ ... 15 _N-1 ) equipped lip part ( 14 ) of the lip channel ( 14 ) of the headbox at which the indication of the average pressure (P _t ) is available.

2. Control system according to claim 1, characterized in that the control system controls a headbox, the lip part ( 14 ) N-1 piece to a certain extent freely adjusting plate-like baleen ( 15 ₁ ... 15 _N-1 ), which in Direction of flow with the end on the side of the upper flow fixed or articulated ( 15 a) are attached to the headbox structures and / or the baleen ( 15 ₁ ... 15 _N-1 ) consists at least to a certain extent of flexible sheet material.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that serves as a control unit ( 30 ) a Multivariab lenrechner which is controlled with a multivariable process model ( 40 ).

4. Control system according to claim 3, characterized in that the multivariable process model is formed from elements (R _ij ), each of which represents the effect of the control values (CV) on the corresponding measured values (MV).

5. Control system according to claim 3 or 4, characterized in that the multivariable process model ( 40 ) has a matrix format such that each row (i) of the model matrix (R _ij ) affects the effect of the individual variables to be controlled (U _j ) measuring quantities (Y _i ).

6. Control system according to claim 5, characterized in that said elements (R _ij ) of the multi-variable process model ( 40 ) from step responses, impulse words, transfer function parameters and / or factors of the differential or differential equation group representing the system to be controlled, which exist as Matrix are put together.

7. Control system according to claim 1 to 6, characterized characterized that in the control system so-called. Forward coupling is applied.

8. Control system according to patent claims 1 to 6, characterized in that in the control system the average pressure (P _t ) of the lip part of the headbox, preferably the average pressure of the central channel of the lip part, the total material flow (F _t = F ₁ + F ₂ ... F _N ) of the feed lines and the ratios of the flows mentioned (F ₁ ... F _N-1 ) to the total flow (F _t ) are measured, which measured values as measured values (MV) to the controller unit ( 30 ) be carried and that the controller unit ( 30 ) control values (CV) of the headbox system for the Stellvorrichtun conditions, preferably the speed controls (s ₁ ... S _N ) of the feed pumps ( 20 ₁ ... 20 _N ) are available ( Fig. 3).

9. Control system according to patent claims 1 to 8, characterized in that in the control system the average pressure (P _t ) of the headbox, preferably on the central channel of the lip part ( 14 ), and in addition the partial material flows (F ₁ ... F _N ) of the individual feed lines of the headbox system are measured, which measured values (MV) are transmitted to the controller unit ( 30 ) ( FIG. 4).

10. Control system according to claim 1 to 9, characterized in that in the control system, the pressures of the individual flow channels of the lip part ( 14 ) of the headbox, preferably the pressures (P ₁ ... P _N ) of the equalization chamber, which are measured as Measured values (MV) are transmitted to the controller unit ( 30 ) ( Fig. 5).

11. Control system according to claim 10, characterized in that in the control system on the outlet side of the central channel of the lip channel ( 14 ) by the average pressure (P _t ) and the pressures (P ₁ , P ₃ ) of the other channels, at least of the edge channels, on the inlet side, are preferably measured directly as pressure difference measurements, and that the differences (dP ₁ , dP ₂ ) of the pressures mentioned (P _t ; P ₁ , P ₃ ) are transmitted as measured values (MV) to the control unit ( 30 ) ( Fig. 5).

12. Control system according to one of claims 1 to 7, characterized in that in the control system for the quantities to be measured, the average speed (v _t ) of the lip jet (J), the layer speeds (v _k ) of the individual partial flows (F ₁ , F ₂ ... F ₁ ) of the lip part and / or the total thickness (h _t ) of the lip beam and / or the thicknesses (h _k ) of its individual layers.

13. Control system according to one of claims 1 to 12, characterized in that the values of the elements of the multi-variable process model ( 40 ) experimentally, for. B. can be determined with the help of step response tests and / or the model is created on the basis of physical data obtained from the process and / or the model is adaptably carried out in such a way that in the model ( 40 ) based on online measurements data from the Process and / or collected on the basis of laboratory measurement results with which the model is specified.