DE3242131A1

DE3242131A1 - Control arrangement for a metal rolling mill and a method for compensating shock loading

Info

Publication number: DE3242131A1
Application number: DE19823242131
Authority: DE
Inventors: Donald John Salem Va. Fapiano; Norman Albert Schenectady N.Y. Prince
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1981-11-18
Filing date: 1982-11-13
Publication date: 1983-05-26
Also published as: JPS58108988A

Abstract

A speed control arrangement for a motor drive used for driving a work roll (14) of a metal rolling mill, in which a metallic workpiece (10) is passed between two work rolls (12, 14) in order to deform the workpiece, contains a first and a second feedback path, which supplies signals which are proportional to the speed of rotation of the rolls or to the motor current and are combined in order to ensure basic speed control for the motor (20). Speed changes due to abrupt changes in the loading of the rolls (12, 14) caused by irregularities in the workpiece (10) entering between the rolls are compensated by the production of an advance or forward compensation signal which is combined with the basic speed signal in order to produce a final control signal for the motor. The advance or forward compensation signal is produced as a function of the force tending to separate the rolls due to the presence of the workpiece (10) between the work rolls (12, 14). <IMAGE>

Description

Regelanordnung für ein Metallwalzwerk und Control arrangement for a metal rolling mill and

Verfahren zur Stoßbelastungskompensation Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Drehzahlregelung der Arbeitswalzen eines Metallwalzwerkes und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Anordnung zum Kompensieren von im voraus erwarteten Drehzahländerungen der Arbeitswalzen, die durch abrupte Unregelmäßigkeiten in dem Werkstück zwischen den Walzen auf treten Es ist üblich, in einem Metallwalzwerk die Drehzahl mit Hilfe von zwei Regelkreisen zu regeln. Der erste oder äußere Regelkreis regelt die Drehzahl direkt in Abhängigkeit von der Walzendrehzahl, beispielsweise mit Hilfe eines Tachometers, der eine direkte Rückführung liefert, die zu der Walzendrehzahl proportional ist und mit einer Führungsgröße verglichen wird. Ein zweiter oder innerer Regelkreis regelt den Strom des Motors1 der die Arbeitswalze antreibt, und dient als ein Regelkreis, der schneller anspricht um eine Feineinstellwirkung für den äußeren Regelkreis zu schaffen. Ziel der Stromregelung ist es, das auf die Walzen ausgeübte Drehmoment zu regeln. Da jedoch das direkte Abfühlen des Drehmoments bislang aus Kostengründen oder technologischen Gründen (letztere hauptsächlich aufgrund von Drehmomentschwankungen, die in mechanischen Systemen auftreten) praktisch nicht möglich ist, ist die Synthese des Drehmoments unter Verwendung des Stroms die allein angewandte Methode. Method of Shock Compensation The invention relates to generally on the speed control of the work rolls of a metal rolling mill and particularly relates to a method and arrangement for compensating for in advance expected speed changes of the work rolls caused by abrupt irregularities Occur in the workpiece between the rolls It is common in a metal rolling mill to regulate the speed with the help of two control loops. The first or outer control loop regulates the speed directly depending on the roller speed, for example with the help of a tachometer that provides a direct feedback on the roll speed is proportional and is compared with a reference variable. A second or inner one Control loop regulates the current of the motor1 that drives the work roll and is used as a control loop, which responds more quickly to a fine-tuning effect for the outer control loop. The aim of the current control is to apply this to the Rollers to regulate the torque exerted. However, there is direct torque sensing so far for cost reasons or technological reasons (the latter mainly due to torque fluctuations that occur in mechanical systems) practically none is possible, the synthesis of the torque using the current is the only one applied method.

Ein übliches bekanntes Problem in dieser Drehzahlregelung mit zwei Regelkreisen stellt sich ein, wenn bezüglich des Werkstückes abrupte Veränderungen auftreten. Das wird manchmal als Stoßbelastung bezeichnet. Meistens kommt es zu einer solchen Stoßbelastung, wenn ein Werkstück in ein Walzwerk eintritt. Die Gründe für diese abrupten Veränderungen sind jedoch vielfältig und können, beispielsweise, in einem Bandwalzwerk das Ergebnis eines Bereiches innerhalb des Bandes sein, das gerade gewalzt wird, der wegen metallurgischer Unterschiede härter oder weicher als das übrige Band ist. Ein weiteres Beispiel einer abrupten Veränderung ergibt sich, wenn Bänder zusammengeschweißt sind. Das Vorhandensein der Schweißstelle zwischen den Arbeitswalzen verursacht eine Veränderung in der Belastung der Walzen. Weitere Beispiele sind Änderungen in der Breite oder der Dicke des Werkstückes, wenn es in die Walzen eintritt. In einem Stab- oder Stangenwalzwerk ist es üblich, mehr als einen Stab oder mehr als eine Stange gleichzeitig zu walzen. Da die Stäbe oder Stangen nicht notwendigerweise gleichzeitig in die Arbeitswalzen eintreten oder diese verlassen, ist es ohne weiteres einzusehen, daB,wenn ein einzelner Stab in einem Walzwerk, das mehrere Stäbe gleichzeitig walzt, die Walzen verläßt, es zu einer abrupten Veränderung in der Belastung dieser Walzen kommt. Dieses allgemeine Problem ist ziemlich ausführlich in dem Aufsatz "Electric Drive Systems for Rod and Bar Mills" von D. J. Fapiano und R. M. Sils bebeschrieben, der im Dezember 9973 in der Zeitschrift Eron & Steel Engineer veröffentlicht wurde und auf den bezüglich weiterer Einzelheiten Bezug genommen wird.A common known problem with this two speed control Control loops are set up when there are abrupt changes in relation to the workpiece appear. This is sometimes referred to as shock loading. Most of the time it comes to such shock loading when a workpiece enters a rolling mill. The reasons for these abrupt changes are diverse and can, for example, in a strip rolling mill be the result of an area within the strip that is being rolled, which is harder or softer due to metallurgical differences than the rest of the band is. Another example of an abrupt change gives when tapes are welded together. The presence of the weld between the work rolls causes a change in the load on the rolls. Further Examples are changes in the width or the thickness of the workpiece if there is enters the reels. In a bar or bar mill it is common to have more than rolling one bar or more than one bar at a time. Since the bars or Bars do not necessarily enter the work rolls or at the same time leave these, it is readily apparent that if a single rod is in a rolling mill that rolls several bars at the same time leaves the rolls to close it there is an abrupt change in the load on these rollers. This general Problem is detailed in the article "Electric Drive Systems for Rod and Bar Mills "described by D. J. Fapiano and R. M. Sils, the published in December 9973 in Eron & Steel Engineer magazine and to which reference is made for further details.

Das grundlegende Probleme das in dem oben zitierten Aufsatz eRPEUteEt ist, besteht darin, daß bei einer abrupten Änderung der Belastung die Drehzahlregelung, insbesondere der Stromregeikreis, bestrebt ist, in einer Richtung zu reagieren, die zu der gewünschten entgegengesetzt ist. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß eine harte Stelle in dem Band die Walzen erreicht, so ist die erhöhte Belastung der Walzen b2strfbt, den Motorstrom zu vergrößern. Der Stromregelkreis wird den erhöhlen Strom als eine Zunahme der Notordrehzahl interpretieren, während in Wirklichkeit die Erhöhung der Walzenbelastung zu einer Abnahme der EJalzendrehzahl führen wird. Die erste Reaktion der Regelanordnung auf die Erhöhung des Stroms besteht darin, die Klemmenspannung des Notors zu verringern, was wiederum zu einer Verringerung der Motordrehzahl führen wird.The fundamental problem in the above-cited article eRPEUteEt is, is that in the event of an abrupt change in the load, the speed control, in particular the power circuit, seeks to react in one direction, which is opposite to the desired one. For example, if it is assumed that a hard point in the belt reaches the rollers is the increased stress the rollers b2strfbt to increase the motor current. The current control loop is the interpret increase current as an increase in the emergency engine speed, while in reality the increase in the roller load will lead to a decrease in the roller speed. The first response of the control arrangement to the increase in current is to reduce the terminal voltage of the notor, which in turn leads to a reduction the engine speed will lead.

Das ist, wie dargelegt, eine Korrektur in der falschen Richtung. Der Drehzahlregelkreis, der die Drehzahl direkt regelt, beispielsweise aufgrund der von dem Tachometer gelieferten Signale, wie weiter oben erwähnt, wird schließlich diese Situation korrigieren; während der Zwischenperiode, bis diese korrektur durchgeführt ist, ist aber die Walzgeschwindigkeit falsch, was im allgemeinen zu einem schlechten Produkt führt.As stated, this is a correction in the wrong direction. Of the Speed control loop that regulates the speed directly, for example due to the signals provided by the tachometer, as mentioned above, will eventually correct this situation; during the intermediate period until this correction is made is, but the rolling speed is wrong, which is generally poor Product leads.

Selbstverständlich wird sich, wenn die Walzen eine geringere Belastung erfahren, die umgekehrte Situation einstellen.It goes without saying that if the rollers have a lower load experienced, adjust the opposite situation.

Eine bekannte Lösung dieses Problems, wie es in dem oben zitierten Aufsatz erläutert und graphisch in der im folgenden näher beschriebenen Fig. 2 dargestellt ist, besteht darin, Regler zu bauen, die eine kürzere Ansprechzeit haben. Das ist aus einer Anzahl von Gründen nicht immer praktisch, und zwar wegen der Kosten von solchen schneller ansprechenden Reglern plus der Tatsache, daß diese schneller ansprechenden Regler im allgemeinen heikler sind und eine zusätzliche Wartung und häufige Abstimmung wegen des Alterns der Bauelemente, wegen Veränderungen aufgrund von Temperaturänderungen, usw. erfordern.A known solution to this problem, as cited in the above The essay is explained and shown graphically in FIG. 2, which is described in more detail below is to build regulators that have a faster response time. That is not always practical for a number of reasons, namely the cost of such faster responsive controls plus the fact that these faster responsive controls are generally trickier and an additional one Maintenance and frequent tuning due to the aging of the components, due to changes due to temperature changes, etc.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung und ein Verfahren zur besseren Drehzahlregelung in einem Metallwalzwerk zu schaffen.The object of the invention is to provide an arrangement and a method for to create better speed control in a metal rolling mill.

Die Anordnung und das Verfahren sollen erwartete Drehzahlanderungen der Arbeitswalzen eines Metallwalzwerkes kompensieren, die aufgrund von abrupten Änderungen der Belastung der Walzen auftreten.The arrangement and method are intended to anticipate changes in speed of the work rolls of a metal rolling mill to compensate for the abrupt Changes in the load on the rollers occur.

Es sollen erwartete Drehzahländerungen aufgrund von abrupten Änderungen der Belastung in einem Metallwalzwerk kompensiert werden.It should be expected speed changes due to abrupt changes the load in a metal rolling mill can be compensated.

Erfindungsgemäß werden erwartete Drehzah1änderunen in einem Metallwalzwerk, die durch abrupte Änderungen der Belastung der Walzwerkswalzen verursacht werden, durch die Verwendung und in Abhängigkeit von der Trennkraft, die durch das Werkstück auf die Walzen ausgeübt wird, kompensiert.According to the invention, expected speed changes in a metal rolling mill, caused by abrupt changes in the load on the rolling mill rolls, through the use and depending on the separation force exerted by the workpiece is exerted on the rollers, compensated.

Weiter werden gemäß der Erflnd erwartete Drehzahländerungen in einem Metallwalzwerk, die durch abrupte Änderungen der Belastung der Walzwerkswalzen verursacht werden, durch die Verwendung und in Abhängigkeit von der Trennkraft, die durch das Werkstück auf die Arbeitswalzen ausgeübt wird, in Verbindung mit dem vorhandenen MotorfluB kompensiert.Furthermore, according to the invention, expected speed changes are in one Metal rolling mill caused by abrupt changes in the load on the rolling mill rolls through the use and depending on the separation force caused by the Workpiece exerted on the work rolls, in conjunction with the existing one Motor flow compensated.

Gemäß der Erfindung beinhalten die Anordnung und das Verfahren in einem Metallwalzwerk, das Arbeitswalzen hat, die durch einen Elektromotor angetrieben werden, und in dem ein Drehzahlregelkreis und ein Motorstromregelkreis zur grundsätzlichen DrehzAhlregelung des Motors verwendet, daß ein Vorwärts-Kompensationsschema benutzt wird, bei welchem die Walzentrennkraft, die durch das Vorhandensein des Werkstückes zwischen den Walzen auftritt, abgeführt wird, um ein Kraftsignal zu erzeugen, das zu dieser Kraft proportional ist. Dieses Kraftsignal wird in Abhängigkeit von den Notorbetriebsparametern modifiziert, um ein Vor wärtsStromkorrektur- oder -kompensationssignal zu erzeugen, welch letzteres dann in den grundlegenden Regelkreisen benutzt wird, um die Walzendrehzahlfehler wesentlich zu verringern, die durch die Änderungen in der Belastung verursacht werden.According to the invention, the arrangement and method include in FIG a metal rolling mill that has work rolls driven by an electric motor are, and in which a speed control loop and a motor current control loop for the basic Speed control of the motor that a forward compensation scheme is used in which the roll separation force created by the presence of the workpiece between the rolls occurs, is dissipated to generate a force signal that is proportional to this force is. This force signal is modified depending on the notor operating parameters, to generate a forward current correction or compensation signal, the latter then used in the basic control loops to correct the roll speed error to decrease significantly caused by the changes in stress.

mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines typischen Metallwalzwerkes, die die Funktion zeigt und Signale veranschaulicht, die normalerweise in bezug auf das Walzwerk direkt oder indirekt verfügbar und zum Verständnis des Problems, das die Erfindung korrigiert, von Nutzen sind, Figur 2 ein Diagramm, welches das Problem veranschaulicht, auf das die Erfindung gerichtet ist, sowie ein bekanntes Rompensationsverfahren, Figur 3 ein Übergangsfunktionsblockschaltbild einer typischen Metallwalzwerkdrehzahlregelanordnung, das außerdem in Blockform das Vorsehen des Kompensationsmerkmals der Erfindung zeigt, Figur a ein Schaltbild, das eine mögliche Methode der Implementierung des Kompensationsmerkmals der Erfindung in dessen allgemeiner Form veranschaulicht, Figur 5 ein Schaltbild, das einen speziellen Fall der Implementierung des Kompensationsmerkmals der Erfindung für den Fall zeigt, in welchem die Werkstückbreite als konstant angenommen wird, und die Figuren 6 und 7 mögliche Implentierungen zum Erzeugen des Flußsignals, das in der Implentierung der Erfindung in einer Ausführungsform benutzt wird.several embodiments of the invention are discussed below Described in more detail with reference to the accompanying drawings. They show: FIG. 1 a schematic representation of a typical metal rolling mill showing the function shows and illustrates signals normally related to the rolling mill directly or indirectly available and for understanding the problem that the invention corrects, Figure 2 is a diagram illustrating the problem to which the invention is directed, as well as a known compensation method, FIG 3 is a transition functional block diagram of a typical metal mill speed control arrangement; which also shows in block form the provision of the compensation feature of the invention, Figure a is a circuit diagram showing one possible method of implementing the compensation feature illustrates the invention in its general form, Figure 5 is a circuit diagram, that is a special case of implementing the compensation feature of the invention shows for the case in which the workpiece width is considered constant accepted is, and Figures 6 and 7 possible implementations for generating the flow signal, which is used in implementing the invention in one embodiment.

Fig. 1 zeigt in schematischer Form ein typisches Gerüst eines Walzwerkes sowie einen Teil der Steuerschaltung und def Signale, die in bezug auf das Walzen eines metallischen Werkstückes erzeugt werden. Ein Werkstück 10 (ein Band) wird, wie dargestellt, zwischen zwei Arbeitswalzen 12 und 14 hindurchgeführt, um zwischen diesen verfo M zu wen. Die vorgenommene Verformung ist, wie dargestellt, eine Dickenverringerung, denn das Werkstück wird von einer ursprünglichen Dicke h1 auf eine End-oder Austrittsdicke h2 verringert. Die Arbeitswalzen 12 und 14 werden durch Spindelvorrichtungen (nicht dargestellt) auf Abstand und in Stellung gehalten. Die Arbeitswalze 12 wird durch einen Motor 16 angetrieben, während die Arbeitswalze 14 durch einen Motor angetrieben wird, der insgesamt mit 18 bezeichnet ist und eine Ankerwicklung 20 sowie eine Feldwicklung 22 hat.Fig. 1 shows in schematic form a typical frame of a rolling mill as well as part of the control circuit and def signals relating to the rolling of a metallic workpiece. A workpiece 10 (a belt) is as shown, passed between two work rolls 12 and 14 to between this has M to whom. The deformation carried out is, as shown, a reduction in thickness, because the workpiece is changed from an original thickness h1 to a final or exit thickness h2 decreased. The work rolls 12 and 14 are driven by spindle devices (not shown) at a distance and held in position. The work roll 12 is through a motor 16 is driven while the work roll 14 is through a Motor is driven, which is designated as a whole with 18 and an armature winding 20 and a field winding 22 has.

Auf übliche und bekannte Weise wird die Kraft, die durch das Werkstück 10 zwischen den Arbeitswalzen 12 und 14 verursacht uird, durch eine geeignete Belastungszelle 24 abgefühlt, die einer der Arbeitswalzen zugeordnet ist und ein Signal F erzeugt, das zu der Walzentrennkraft proportional ist. Ein zusätzliches Signalw, das zu der Werkstückbreite proportional ist, wird in der dargestellten Ausführungsform ebenfalls geliefert.In the usual and known way, the force exerted by the workpiece 10 between the work rolls 12 and 14 is caused by a suitable load cell 24 sensed, which is assigned to one of the work rolls and generates a signal F, which is proportional to the roll separation force. An additional signal that goes with the Workpiece width is proportional, is also in the illustrated embodiment delivered.

Gemäß der Darstellung wird das Signal W von einem geeigneten reitenmesser 26 geliefert, obgleich, wie ebenfalls bekannt, das Breitensignal die Funktion eines Benutzereingangssignals sein kann, wenn die Breite des Werkstückes bekannt ist Es sei deshalb ausdrücklich festgehalten, daß der Breitenmesser 26, der in Fig 1 gezeigt ist, lediglich zu veranschaulichung zwecken angegeben ist.As shown, the signal W is obtained from a suitable horsemeter 26, although, as is also known, the latitude signal has the function of a User input if the width of the workpiece is known It it is therefore expressly stated that the width knife 26 shown in FIG is given for illustrative purposes only.

Ein weiteres Signal, das zu der Drehzahl der Walze proportional ist, nämlich das Signal N, wird von einem geeigneten Tachometer 28 geliefert, der mit dem Motor 18 in Wirkverbindung steht, was durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Ein weiteres Signal, das Signal #, das in dieser Einrichtung benutzt wird, ist das zu dem NotorfluB proportionale Signal. Zu Veranschaulichungszwecken wird in dem dargestellten Fall das Flußsignal zwei Flußspulen 30 entnommen, die dem Anker zugeordnet sind und ein Ausgangssignal an eine geeignete Skalierschaltung 32 abgeben,welche eine Ubergangsfunktion K hat, was alles bekannt ist. Mit fortschreitender Beschreibung wird weiter deutlich werden, daß die Erzeugung des Flußsignals auf verschiedenen Wegen erfolgen kann, und es sei erneut darauf hingewiesen, daß die dargestellte besondere Art der Erzeugung des Flußsignals lediglich zu Veranschaulichungszwecken dient. Insbesondere ist weiter unten in der Beschreibung und im Zusammenhang mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung angegeben, daß das Flußsignal vorzugsweise aus Motorbetriebsparametern gewonnen wird, statt daß Flußspulen benutzt werden.Another signal proportional to the speed of the roller, namely the signal N, is supplied by a suitable tachometer 28 which is connected to the motor 18 is in operative connection, which is shown by the dashed line is. Another signal, the # signal used in this facility, is the signal proportional to the emergency flow. For illustration purposes In the illustrated case, the flux signal is taken from two flux coils 30, which are attached to the armature are assigned and emit an output signal to a suitable scaling circuit 32, which has a transition function K, which is all known. As the description progresses It will also become clear that the generation of the flow signal is based on different Because can be done, and it should be noted again that the illustrated particular way of generating the flow signal for illustrative purposes only serves. In particular is further below in the description and in connection with the description of the preferred embodiment of the invention indicated that the Flow signal is preferably derived from engine operating parameters rather than using flux coils will.

Gemäß Fig. 1 ist der Motor 18 ein Gleichstrom-NebenschluBmotor. Die Feldspule 22 wird über einen Felderreger 34 gemäß einer Stromführungsgröße IF'ref erregt, die dem Felderreger 34 über eine Leitung 36 zugeführt wird. Die Ankerwicklung 20 emempfängt Strom aus einer geeigneten Stromquelle 38, die den Anker auf ein Steuersignal hin mit Strom versorgt, das an die Stromquelle über eine Leitung 40 angelegt wird. Typjscherweise wird die Stromquelle 38 eine phasenanschnittgesteuerte Festkörperbrückenschaltung sein, die eine Spannung VT an den Motoranker anlegt. Ein Signal IA, das zu der Größe des Motorstroms proportional ist, wird aus Veranschaulichungsgründen einem geeigneten Shunt 42 entnommen, der in einer der Leitungen angeordnet ist, die die Stromquelle 38 mit dem Anker 20 verbinden. Der Motor 16 würde normalerweise auf die gleiche Weise wie der Motor 18 gesteuert.Referring to Fig. 1, motor 18 is a DC shunt motor. the Field coil 22 is via a field exciter 34 in accordance with a current command variable IF'ref excited, which is fed to the field exciter 34 via a line 36. The armature winding 20 receives power from a suitable power source 38, which reacts the armature to a control signal is supplied with power which is applied to the power source via a line 40. Typically, the power source 38 will be a phase gating solid state bridge circuit which applies a voltage VT to the motor armature. A signal IA corresponding to the size is proportional to the motor current, a suitable one is used for illustrative purposes Shunt 42 is taken, which is arranged in one of the lines that the current source Connect 38 to anchor 20. The engine 16 would normally be on the same Way controlled by the motor 18.

Wie im folgenden noch deutlicher werden wird, und wie insbesondere die Beschreibung des Ubergangsfunktionsblockschaltbildes von Fig. 3 zeigen wird, werden die Motoren 16 und 18 drehzahlgeregelt, um den Betrieb oder die Drehzahl der beiden Walzen zu regeln. Bevor Fig. 1 verlassen wird, muß jedoch noch eine zusätzliche Darstellung erläutert werden. Ein schattierter Bereich 44 innerhalb des Werkstückes 10 stellt irgendeine Unstetigkeit dar, die zu einer abrupten Änderung in der Belastung der Arbeitswalzen führen wird. Diese Unstetigkeit kann, wie weiter oben angegeben, beispielsweise eine harte oder weiche Stelle in dem Werkstück selbst darstellen, die von metallurgischen Eigenschaften des Werkstoffes herrührt, oder es kann sich um eine Schweißstelle oder eine Änderung in der Breite oder Dicke des Werkstückes handeln. Im Falle eines Stab- oder Stangenwalzwerks kann die Unstetigkeit den Eintritt oder den Austritt eines Stabes oder einer Stange in die Arbeitewalzen oder aus denselben darstellen. In jedem Fall wird die Unstetigkeit und die dieser zugeordnet Belastung der Walzen zu einer Änderung in den Steuersignalen führen. Eine Erhöhung der Arbeitswalzenbelastung wird eine Erhöhung des Motorstroms und des diesem zugeordneten Rückführungssignals erzeugen.As will become clearer in the following, and how in particular the description of the transition function block diagram of Fig. 3 will show, the motors 16 and 18 are speed controlled to the operation or the speed to regulate the two reels. Before leaving FIG. 1, however, an additional one must be made Representation are explained. A shaded area 44 within the workpiece 10 represents some discontinuity leading to an abrupt change in stress the work rolls will lead. As stated above, this discontinuity can for example represent a hard or soft point in the workpiece itself, which results from the metallurgical properties of the material, or it can a weld or a change in the width or thickness of the workpiece Act. In the case of a bar or bar mill, the discontinuity can be the entrance or the exit of a rod or rod into or out of the work rolls represent. In each case, the discontinuity and the load associated with it are used of the rollers lead to a change in the control signals. An increase in the work roll load becomes an increase in the motor current and the feedback signal associated with it produce.

Umgekehrt wird eine Verringerung der Walzenbelastung zu einer Verringerung des Stromrückführungssignals führen.Conversely, a decrease in roll load becomes a decrease of the current feedback signal.

Fig. 2, die im wesentlichen Fig. 1 des vorgenannten Auf satzes von D. J. Fapiano und R. M. Sils ist, veranschaulicht die Probleme, die mit langsam ansprechenden bekannten Reglern und ußerdem mit der bekannten Methode der Rompensation durch die Verwendung von schneller ansprechenden Reglern verbunden sind.Fig. 2, essentially Fig. 1 of the aforementioned on set of D. J. Fapiano and R. M. Sils illustrated the problems that come with being slow appealing well-known controllers and also with the well-known method of compensation connected through the use of faster responsive controls.

In Figo 2 ist auf der Ordinate die Motorklemmenspannung VT ber der Zeit ab einem Stoß auf der Abszisse aufgetragen. Die StoSzeit ist hier in der Beschreibung diejenige Zeit, zu der die Unstetigkeit die Arbeitswalzen erreicht. Die Kurve 46 zeigt das typische langsame Ansprechen einer Einrichtung, in welcher es einen Drehzahlregelkreis direkt proportional zur Drehzahl und einen Stromregelkreis proportional zum Anker strom gibt. Es ist zu erkennen, daß bei dieser Regeleinrichtung bei einem plötzlichen Anstieg der Walzenbelastung unmittelbar nach einem Stoß (Zeit null) die Klemmenspannung auf die Zunahme des Stromrückführungssignals hin abnehmen wird. Infolgedessen wird, wie durch die Kurve 46 dargestellt, der Regelkreis zur direkten Drehzahlregelung übernehmen, und die Klemmenspannung wird auf den geeigneten Wert erhöht. Bei einer Regelung mit kürzerer Ansprechzeit wird, wie durch die Kurve 48 in Fig. 2 dargestellt, die Abnahme der Klemmenspannung nicht auftreten, sondern vielmehr wird die Klemmenspannung erhöht, um die Zunahme der Walzenbelastungskraft zu kompensieren.In FIG. 2, the motor terminal voltage VT is above the ordinate Time from an impact is plotted on the abscissa. The rush time is here in the description the time at which the discontinuity reaches the work rolls. The curve 46 shows the typical slow response of a device in which there is a speed control loop directly proportional to the speed and a current control loop proportional to the armature electricity there. It can be seen that in this control device with a sudden Roll load increase immediately after impact (zero time) the nip tension will decrease in response to the increase in the current feedback signal. As a result, as shown by curve 46, the control loop for direct speed control take over and the terminal voltage is increased to the appropriate value. At a Control with a shorter response time is, as shown by curve 48 in Fig. 2, the decrease in terminal voltage does not occur, but rather the terminal voltage increased to compensate for the increase in the roll loading force.

Fig. 3 ist ein Übergangsfunktionsblockschaltbild einer Drehzahlregelanordnung des hier beschriebenen Typs, wobei der in dem gestrichelten Block 50 dargestellte Teil eine vereinfachte Darstellung der Fig. 3 des vorgenannten Aufsatzes ist. Eine Stoßdrehzahländerungskompensationsschaltung 100 empfängt das Kraftsignal F und bildet in Verbindung mit der grundlegenden Drehzahlregelanordnung, die in dem Block 50 gezeigt ist, den Kern der Erfindung. Wird zuerst der in dem gestrichelten Block 50 dargestellte Teil der Schaltungsanordnung betrachtet und beachtet, daß die Schaltung in ihrer Übergangsfunktionsform beschrieben wird, so ist zu erkennen, daß ein einer Drehzahlführungsgröße entsprechendes Signal einer geeigneten Quelle 52 entnommen wird, die aus Veranschaulichungsgründen als eine von einer Bedienungsperson gesteuerte Vorrichtung dargestellt ist. Das der Drehzahlführungsgröße entsprechende Signal aus der Quelle 52 wird an einen Summierpunkt 54 angelegt, der weiter ein Signal N über eine Leitung 57 empfängt, das zu der Drehzahl proportional ist. Die beiden an den Summierpunkt 54 angelegten Signale sind von relativ entgegengesetzter Polarität, so daß an dem Ausgang des Summierpunktes 54 ein Signal NE erscheint, das zu dem Drehzahlfehler proportional ist. Dieses Drehzahlfehlersignal wird an einen geeigneten Skalierverstärker 56 angelegt, dessen Ausgangssignal an eine Begrenzungsschaltung58 angelegt wird, welche den maximalen Fehler begrenzt, der augenblicklich durchgelassen werden kann. Das Ausgangssignal der Begrenzungsschaltung 58 dient als ein Eingangssignal eines weiteren Summierpunktes 60, der außerdem ein Signal aus einer Stromregelkreisrückführung 62 über eine Leitung 63 empfängt. Das Rückführungssignal auf der Leitung 63 stellt den Motorankerstrom dar. Der Summierpunkt 60 empfängt außerdem ein drittes Eingangssignal, das in entgegengesetzter Richtung zu dem Signal auf der Leitung 63 von der Stoßdrehzahländerungskompensationsschaltung 100 her angelegt wird. Das Ausgangssignal des Summierpunktes 60 ist ein Stromfehlersignal IE, das über einen geeigneten Skalierverstärker 64 und eine zweite Brenzungsschaltung 66 an einen Summierpunkt 68 angelegt wird, der über eine Stromgeschwindigkeitsregelkreisrückführung 70 und eine leitung 72 ein zusätzliches Signal empfängt, das in der entgegengesetzten Richtung angelegt wird. Die Stromgeschwindigeitsregelkreisrückführung 70 dient lediglich zum Begrenzen der Geschwindigkeit, mit der dem Strom anzusteigen gestattet wird. Das Ausgangssignal des Summierpunktes 68 wird über einen geeigneten Skalierverstärker 74 an eine Stromquelle oder einen Stromrichter 76 angelegt und dient als Steuersignal für den Stromrichter, um die Motorklemmenspannung VT zu steuern.Figure 3 is a transitional functional block diagram of a speed control arrangement of the type described here, the one shown in the dashed block 50 Part is a simplified representation of Fig. 3 of the aforementioned article. One Shock speed change compensation circuit 100 receives the force signal F and forms in connection with the basic speed control arrangement which is contained in block 50 is shown the gist of the invention. Will be the one in the dashed block first 50 considered part of the circuit arrangement and notes that the circuit is described in its transition functional form, it can be seen that a one A signal corresponding to the speed command variable is taken from a suitable source 52 is, for the sake of illustration, as one controlled by an operator Device is shown. The signal corresponding to the speed reference variable from the source 52 is applied to a summing point 54, which further a signal N over a line 57 which is proportional to the speed. The two signals applied to summing point 54 are of relatively opposite polarity, so that a signal NE appears at the output of the summing point 54, which corresponds to the Speed error is proportional. This speed error signal is sent to an appropriate Scaling amplifier 56 applied, the output signal to a limiting circuit 58 which limits the maximum error that can be passed through at the moment can be. The output of the clip circuit 58 serves as an input another summing point 60, which is also a signal from a current control loop feedback 62 over a line 63 receives. The feedback signal on line 63 is set represents the motor armature current. The summing point 60 also receives a third input signal, that in the opposite direction to the signal on line 63 from the surge speed change compensation circuit 100 ago is created. The output of summing point 60 is a current error signal IE, this via a suitable scaling amplifier 64 and a second limiting circuit 66 is applied to a summing point 68 which is fed through a current rate control loop feedback 70 and a line 72 receives an additional signal in the opposite Direction is applied. The current rate loop feedback 70 is for use only to limit the rate at which the current is allowed to rise. The output signal of the summing point 68 is via a suitable scaling amplifier 74 is applied to a current source or a converter 76 and serves as a control signal for the converter to control the motor terminal voltage VT.

Das Signal VT wird in einem Summierpunkt 78 mit einem Signal auf einer Leitung 80 verknüpft, das zu der Gegen-ERK des Motors proportional ist. An dem Motorankerausgang 82 wird ein Signal 1A abgegeben, das zu dem Ankerstrom proportional ist und als ein Einqangssignal der Stromgeschwindigkeitsregelkreisrückführung und der weiter oben beschriebenen Stromregelkreisrückiuhrung dient.The signal VT is at a summing point 78 with a signal on a Connected line 80, which is proportional to the counter-ERK of the engine. At the engine anchor exit 82, a signal 1A is output which is proportional to the armature current and as an input signal of the current rate loop feedback and the further Current control loop feedback described above is used.

Das Signal 1A wird außerdem an einen geeigneten Ubergangsfunktionsblock 84 angelegt, der eine Ubergangsfunktion KT hat, die als Drehmoment pro Ampere ausgedrückt wird, so daß das Ausgangssignal dieses Blockes, das an einem Summierpunkt 86 erscheint, ein vereinheitlichter oder bezogener Wert in Einheiten von Neterkilopond x 0,13 (foot-pounds) ist. Der Summierpunkt 86 empfängt außerdem ein Rückführungssignal über eine Leitung 96 aus einer Drehzahlregelkreisrückführung 94 zur Einstellung für das Tachometerdrehmoment und ein weiteres Signal, das zu dem Lastdrehmoment proportional ist.Signal 1A is also passed to an appropriate transition function block 84 is applied, which has a transition function KT expressed as torque per ampere so that the output of this block, which appears at a summing point 86, a unified or referenced value in units of Neterkilopond x 0.13 (foot-pounds) is. The summing point 86 also receives a feedback signal via a line 96 from a speed control loop feedback 94 for setting for the tachometer torque and another signal related to the load torque is proportional.

Das Ausgangssignal des Summierpunktes 86 wird an einen geeigneten Ubergangsfunktionsblock 88 angelegt, der die Funktion 9 liefert, wobei gilt.The output of the summing point 86 is sent to a suitable Transition function block 88 is applied, which supplies function 9, where applies.

p - d und P = dt' und J = Trägheit des Motors und des Walzwerks.p - d and P = dt 'and J = inertia of the motor and the rolling mill.

Das Ausgangssignal des Ubergangsfunktionsblockes 88 an einem Schaltungspunkt 90 wird deshalb die Motordrehzahl darstellen, dient als Eingangssignal für die weiter oben erwähnte Drehzahlregelkreisrückführung 94 und wird außerdem an einen über gangsfunktionsblock 92 angelegt. Die Ausgangsgröße des Blockes 88 wird auch dem Übergangsfunktionsblock 92 zugeführt. Der Block 92 hat eine Übergangs funktion, die in Volt pro Einheit der Drehzahl ausgedrückt wird, um dadurch das weiter oben beschriebene Gegen-EMK-Signal darzustellen. Es sei insbesandere angemerkt, daß die Beschreibung des Blockes 50, wie weiter oben erwähnt, eine Übergangsfunktionsbeschreibung ist und nicht notXendigerweise direkt einer physikalischen Implementierung entspricht.The output of transition function block 88 at a node 90 will therefore represent the engine speed, serves as an input signal for the next Above-mentioned speed control loop feedback 94 and is also to a transition function block 92 created. The output of block 88 also becomes the transition function block 92 supplied. The block 92 has a transition function that is in volts per unit the speed is expressed, thereby producing the back EMF signal described above to represent. It should be noted in particular that the description of block 50, as mentioned above, is a transition function description and not necessarily corresponds directly to a physical implementation.

In der tatsächlichen physikalischen Implementierung der Anordnung nach der Erfindung würde beispielsweise das Drehzahlsignal wahrscheinlich einem Tachometer entnommen, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, und die Ankerstrom- und Klemmenspannungssignale würden ebenfalls auf direktere Weise gewonnen werden, wie es dort ebenfalls angegeben ist.In the actual physical implementation of the arrangement according to the invention, for example, the speed signal would probably be a Tachometer taken, as shown in Fig. 1, and the armature current and Terminal voltage signals would also be obtained in a more direct manner, such as it is also stated there.

Die Beschreibung bis hierher und die Anordnung innerhalb des Blockes 50 sind bekannt und ohne weiteres verständlich. Wenn angenommen wird, daß die Regelkreise für den Strom und die Drehzahl relativ langsam ansprechen, so würde das Gesamtansprechen dem durch die Kurve 46 in Fig. 2 dargestellten entsprechen. Das Vorsehen der Stoßdrehzahländerungskompensationsschaltung 100, die mit dem Ergebnis der Strom- und Drehzahlregelkreise kombiniert wird, bildet das wesentliche Merkmal der Erfindung und dient, wie weiter oben erwähnt, zum Erzielen einer im wesentlichen augenblicklichen Kompensation von im voraus erwartete Arbeitswalzendrehzahländerungen aufgrund von Unstetigkeiten in dem bearbeiteten Werkstück.The description up to this point and the arrangement within the block 50 are known and easily understandable. If it is assumed that the control loops respond relatively slowly for the current and the speed, the overall response would be correspond to that represented by curve 46 in FIG. The provision of the surge speed change compensation circuit 100, which is combined with the result of the current and speed control loops the essential feature of the invention and serves, as mentioned above, to achieve an essentially instantaneous compensation for anticipated work roll speed changes due to discontinuities in the machined workpiece.

Die erfindungsgemäße Voraus- oder Vorwärts-Kompensation erfolgt, wie weiter oben angegeben, in Abhängigkeit von der Walzentrennkraft, die durch das Vorhandensein des Werkstückes zwischen den Arbeitswalzen verursacht wird (Signal F in Fig. 1). Das setzt selbstverständlich voraus, daß es eine direkte Beziehung zwischen der Kraft F und dem Motorstrom IA gibt. Vor einer Beschreibung einer wirklichen Implementierung der Schaltung 100 und ihrer Arbeitsweise ist es hilfreich, diese Beziehung darzulegen.The forward or forward compensation according to the invention takes place as indicated above, depending on the roll separation force caused by the presence of the workpiece is caused between the work rolls (signal F in Fig. 1). That sets of course presupposes that there is a direct relationship between the force F and the motor current IA. Before a description of a real one Implementation of the circuit 100 and its operation, it is helpful to this Explain relationship.

Es ist in modernen Walzwerken üblich, Prozeßrechner zu verwenden, um Werstück-Dickenverminderungspläne zu berechnen. Wo derartige Prozeßrechner zur Verfügung stehen, können sie verwendet werden, um die Beziehung zwischen der Kraft F und dem Ankerstrom IA zu berechnen und die Stoßdrehzahländerungs-Kompensationsschaltung 100 mit der richtigen Beziehung im voraus einzustellen.It is common in modern rolling mills to use process computers, to calculate workpiece thickness reduction plans. Where such process computers for Are available, they can be used to establish the relationship between the force F and the armature current IA and the surge speed change compensation circuit 100 with the right relationship in advance.

Beispielsweise: 2.F2 . K1 . K3 IA = # . W . # . K2 wobei 1A = Notorankerstrom, F = Walzentrennkraft, W = Werkstückbreite, = = Motorfeldfluß, J = Streckspannung des Werkstücks in ebener Beanspruchung, K2 = Faktor zur Berücksichtigung der Reibung in dem Walzstich, K1 = Dremomentaxmvervielfacher (beispielsweise 0,42 bis 0,48 für Warmwalzen) und K3 = Motorparameter, Strom pro Drehmomenteinheit.For example: 2.F2. K1. K3 IA = #. W. #. K2 where 1A = emergency anchor current, F = roll separation force, W = workpiece width, = = motor field flux, J = yield stress of the workpiece in plane loading, K2 = factor for taking friction into account in the rolling pass, K1 = torque maxm multiplier (for example 0.42 to 0.48 for Hot rolling) and K3 = motor parameters, current per torque unit.

Die resultierende Übertragungsfunktion wird dann in die Schaltungsanordnung 100 im voraus eingegeben von einem geeigneten Prozeßrechner, wie er beispielsweise in Figur 3 durch den strichpunktierten Block 101 dargestellt ist, wo er dazu dient, das Kraftsignal F in ein Signal umzuwandeln, das dem Ankerstrom IA proportinal ist.The resulting transfer function is then used in the circuitry 100 entered in advance by a suitable process computer such as, for example is represented in Figure 3 by the dash-dotted block 101, where it is used to to convert the force signal F into a signal that is proportional to the armature current IA.

Für Systeme ohne Prozeßrechner sind geeignete Näherungsverfahren möglich, von denen einige als Beispiel erläutert werden.Suitable approximation methods are possible for systems without a process computer, some of which are explained as an example.

Da es eine extrem große Anzahl von Variablen in einem Metallwalzwerk gibt und da die Schaltungsanordnung, die bei der "normalen" Regelung benutzt wird, eine begrenzte Genauigkeit hat, kann die Übergangsfunktion von der Kraft auf den Strom relativ einfach gemacht werden, wenn Näherungswerte benutzt werden. Durch Computersimulation ist herausgefunden worden, daß die Verwendung von Näherungswerten eine beträchtlNiche Verbesserung gegenüber bekannten Regelanordnungen ergibt, die nicht die Merkmale der Erfindung aufweisen. Eine erste Annäherung, bei der dem Walzwerkssystem zugeordnete Begriffe verwendet werden,ist: 1) Drehmoment = Kraft Berührungsbogen K1 2) Strom (IA) Drehmoment/Feldstrom = (Drehmoment/Fluß) K3 3) Kraft = Berührungsbogen . Streckspannung K2 Breite 4) ## Strom (iA) = Kraft K Kraft K3 Strom (IA) = Fluß 1 Streckspannung K2 Breite ~ Kraft2 . K4K4 Fluß Breite Streckspannung' wobei gilt: K1 = Drehmomentarmmultiplikator, K2 = Faktor zur Berücksichtigung der Reibung in dem Walzstich, K3 = Motorparameter, K1 . K3 K4 = K2 , Berührungsbogen ist der Bogen der Berührung der Walze mit dem Werkstück, und die Streckspannung ist die des Werkstoffes des Werkstückes.Because there is an extremely large number of variables in a metal rolling mill there and since the circuit arrangement that is used in the "normal" control, has a limited accuracy, the transition function from the force to the Electricity can be made relatively easy if approximations are used. By Computer simulation has found that the use of approximations results in a considerable improvement over known control arrangements which do not have the features of the invention. A first approximation where the rolling mill system Associated terms used is: 1) Torque = force of contact arc K1 2) current (IA) torque / field current = (torque / flux) K3 3) force = contact arc . Yield stress K2 width 4) ## current (iA) = force K force K3 current (IA) = flux 1 Yield stress K2 width ~ force2. K4K4 flux width yield stress' where: K1 = torque arm multiplier, K2 = factor for taking friction into account in the roll pass, K3 = motor parameters, K1. K3 K4 = K2, the arc of contact is the arc the contact of the roller with the workpiece, and the yield stress is that of the material of the workpiece.

Für einen begrenzten Bereich von Walzbedingungen, wie sie in einem bestimmten Walzwerk vorhanden sind, ist die Streckspannung praktisch konstant. Es gilt daher Kraft² . K5 5) Strom = Fluß . Breite' wobei gilt: K4 5 Streckspannung Fig 4 zeigt eine Möglichkeit der Implementierung der Gleichung 65), In Fig. 4 sind die Begrenzungsschaltung 58 und der Summierpunkt 68 von Fig. 3 als Bezugspunkte eingezeichnet worden Innerhalb des gestrichelten Blockes, der mit 60, 64 und 66 bezeichnet ist, ist eine mögliche Implementierung des Summierpunktes 60 des Verstärkers 64 und der Begrenzungsschaltung 66 gezeigt. Fig. 4 zeigt drei Multiplizierer 102, 104 und 106, bei denen es sich um Standardanalogmultiplizierer handeln kann, die bekannt sind. Jeder Multiplizierer hat einen X- und einen Y-Eingang. Der X-Eingang des Multiplizierers 102 empfängt das Signal W, das zu der Werkstückbreite proportional ist, während der Eingang Y dieses Multiplizierers das Signal W empfängt, das zu dem Motorfluß proportional ist. Das Ausgangssignal des Multiplizierers 102 ist deshalb das Produkt dieser beiden Eingangssignale und dient als Y-Eingangssignal des Multiplizierers 104. Das Walzentrennkraftsignal F wird sowohl an den X- als auch an den Y-Eingang des Multiplizierers 106 angelegt, so daß dessen Ausgangssignal proportional zu dem Quadrat der Kraft (F2) ist. Das F2-Signalwird über einen geeigneten Eingangswiderstand 108 an einen Summierverstärker 110 angelegt. Das Ausgangssignal des Summierverstärkers 110 bildet das X-Eingangssignal des Multiplizierers 104, dessen Ausgangssignal an den Summierverstärker 110 über einen Eingangswiderstand 111 angelegt wird. Das Ausgangssignal des Summierverstärkers 110 ist deshalb ungefähr gleich der Größe -F² W# . (In Wirklichkeit ist das Ausgangssignal des Verstärkers F2 110 gleich 1 - W #' da aber "1" im Vergleich zu dem Glied W W sehr klein ist, ist die angegebene Näherung gerechtfertigt.) Das Ausgangssignal des Summierverstärkers 110 wird über einen Widerstand 112 an den Eingang eines Summierverstärkers 114 angelegt, zwischen dessen Ausgang und Eingang ein Rückkopplungswiderstand 116 geschaltet ist. Das Signal aus der Begrenzungsschaltung 58 wird außerdem über einen Widerstand 118 an den Eingang des Verstärkers 114 angelegt.For a limited range of rolling conditions such as those in one specific rolling mill are present, the yield stress is practically constant. It therefore force² applies. K5 5) current = flow. Width 'where: K4 5 yield stress Fig. 4 shows one way of implementing equation 65), in Fig. 4 are limit circuit 58 and summing point 68 of FIG. 3 as reference points been drawn within the dashed block, the 60, 64 and 66 is one possible implementation of the amplifier's summing point 60 64 and the limiting circuit 66 are shown. Fig. 4 shows three multipliers 102, 104 and 106, which can be standard analog multipliers that are known. Each multiplier has an X and a Y input. The X input of the multiplier 102 receives the signal W proportional to the workpiece width is, while the input Y of this multiplier receives the signal W that to is proportional to the motor flux. The output of multiplier 102 is therefore is the product of these two input signals and serves as the Y input signal of the multiplier 104. The roller separation force signal F is applied to both the X and Y inputs of the multiplier 106 is applied so that its output is proportional to the Is the square of the force (F2). The F2 signal is passed through a suitable input resistor 108 is applied to a summing amplifier 110. The output of the summing amplifier 110 forms the X input signal of the multiplier 104, its output signal the summing amplifier 110 is applied via an input resistor 111. The output signal of summing amplifier 110 is therefore approximately equal to -F² W #. (In reality is the output signal of the amplifier F2 110 equals 1 - W # 'there but "1" is very small compared to the term W W is the given approximation Justified.) The output of summing amplifier 110 is passed through a resistor 112 applied to the input of a summing amplifier 114, between its output and a feedback resistor 116 is connected to the input. The signal from the limiting circuit 58 is also applied to the input of amplifier 114 through a resistor 118.

Die Strombegrenzungsfunktion, die durch die Schaltung 66 dargestellt ist (Fig. 3),wird durch die Verwendung von wegen parallel geschalteten Dioden 120 und 122 erreicht, die zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Verstärkers 114 liegen, und zwar über einen Spannungsteiler, der aus Widerständen 124 und 126 besteht, die zwischen den Potentialen +V und -V liegen. Zum Verändern der Grenzwerte der Schaltung können die Diodenverbindungen mit den beiden Widerständen 124 und 126 verstellbar sein. Das Ausgangssignal der Schaltung 60, 64 und 66 wird an den Summierpunkt 68 von Fig. 3 angelegt, wie dargestellt. Es ist somit zu erkennen, daß die gewünschte Beziehung, die durch die Gleichung (5) ausgedrückt wird, zum Erzielen der angegebenen Kompensation durch die Schaltungsanordnung erreicht wird, so daß die Kompensation von plötzlichen Änderungen im Strom aufgrund von Unstetigkeiten im Werkstück, das sich zwischen den Arbeitswalzen befindet, vorausgenommen und durch das Abfühlen der Kraft kompensiert wird.The current limiting function represented by circuit 66 is (Fig. 3), is due to the use of diodes 120 connected in parallel and 122, which are between the output and input of amplifier 114, namely via a voltage divider, which consists of resistors 124 and 126, the lie between the potentials + V and -V. To change the limit values of the circuit the diode connections with the two resistors 124 and 126 can be adjusted be. The output of circuits 60, 64 and 66 is applied to summing point 68 of Fig. 3 as shown. It can thus be seen that the desired Relationship expressed by equation (5) for achieving the specified Compensation is achieved by the circuit arrangement, so that the compensation sudden changes in the current due to discontinuities in the workpiece, the is between the work rolls, anticipated and by sensing the force is compensated.

In vielen Fällen ist die Breite des Werkstoffes ungefähr konstant und braucht somit nicht als Variable in der tatsächlichen Schaltungsanordnung berücksichtigt zu werden, sondern kann stattdessen in der Gesamtverstärkung der Verstärker, usw., die in der Schaltungsanordnung enthalten sind, berücksichtigt werden. Fig. 5 zeigt eine Implementierung, in der die Breite als konstant angesehen wird. Gemäß Fig. 5 wird das Kraftsignal F wieder an den X- und den Y-Eingang eines geeigneten Analogmultiplizierers 130 angelegt, dessen Ausgangssignal das Signal F2 ist, welches das X-Eingangssignal eines geeigneten Analogdividierers 132 bildet. Das Signal W wird an den Y-Eingang dieses Dividierers angelegt, so daß das Ausgangssignal F2 gleich g t, welches an den Summierpunkt 60 (Fig. 1) -angelegt wird, d.h. den, der in Fig. 4 in dem gestrichelten Block 60, 64 und 66 gezeigt ist. Diese vereinfachte Version der Erbindung kann selbstverständlich nur in Fällen konstanter Breite benutzt werden.In many cases the width of the material is roughly constant and therefore does not need to be taken into account as a variable in the actual circuit arrangement but can instead be used in the overall gain of the amplifier, etc., which are contained in the circuit arrangement are taken into account. Fig. 5 shows an implementation in which the width is considered constant. According to Fig. 5, the force signal F is sent back to the X and Y inputs of a suitable one Analog multiplier 130 is applied, the output of which is the signal F2, which is the X input signal a suitable analog divider 132 forms. The signal W is sent to the Y input this divider is applied so that the output signal F2 equals g t, which an summing point 60 (Fig. 1) - i.e. that shown in Fig. 4 in the dashed line Block 60, 64 and 66 is shown. This simplified version of the linkage can of course can only be used in cases of constant width.

Das Signal , das zu dem Motorfluß proportional ist, kann auf verschiedenerlei Weise gewonnen werden. In Fig. 1 wurde das Signal W Flußspulen entnommen. Die Fig. 6 und 7 zeigen weitere Möglichkeiten des Gewinnens des Flußsignals # unter Verwendung von Motorbetriebsparametern. Die Darstellung in Fig. 6 zeigt eine Ausführung, die die Tatsache berücksichtigt,-daß unterhalb der Sättigung des Feldes der Feldstrom zumFluB proportional ist. So wird, wie in Fig. 1, ein einer Feidführungsgröße entsprechendes Signal IF ref einer geeigneten Eingabevorrichtung, wie beispielsweise einer Steuerstation 140, entnommen. Dieses Signal wird an einen Übergangsfunktionsblock 142 angelegt, der Sättigungseffekte der Feldwicklung kompensiert, um so ein Signal IF' ref an dessen Ausgang zu ergeben, das an den Felderreger 34 (Fig. 1) angelegt wird. Dieses Signal steuert die Erregung des Feldes in dem gesamten Motorbetriebsbereich. Da der Block 142 Feldsättigungseffekte kompensiert, kann das Signal IF ref benutzt werden, um den Motonfeldfluß # darzustellen.The signal that is proportional to the motor flux can take several forms Way to be won. In Fig. 1, the signal W has been taken from flux coils. The fig. Figures 6 and 7 show further ways of obtaining the flow signal # using of engine operating parameters. The illustration in Fig. 6 shows an embodiment that takes into account the fact that below the saturation of the field the field current is proportional to the flow. Thus, as in FIG. 1, a field corresponding to a field command variable becomes Signal IF ref from a suitable input device, such as a control station 140, taken. This signal is applied to a transition function block 142, compensates for the saturation effects of the field winding, so a signal IF 'ref to give its output, which is applied to the field exciter 34 (Fig. 1). This Signal controls excitation of the field over the entire engine operating range. There the block 142 compensates for field saturation effects, the signal IF ref can be used to represent the motor field flux #.

Weitere Methoden zum Gewinnen des Flußsignals können angewandt werden. Aus der Standardmotortheorie ist bekannt, daß der Motorfluß zu dem Quotienten aus der Klemmen spannung und der Motordrehzahl proportional ist. So zeigt die in Fig. 7 dargestellte Implementierung zum Gewinnen des Flußsignals, daß die Signale N und VT an einen geeigneten Analogdividierer 146 angelegt werden, dessen Ausgangssignal nach richtiger Skalierung durch einen Verstärker 148 als Flußsignal dient, das zur Verwendung in jeder der Implementierungen von Fig. 4 und 5 geeignet ist.Other methods of obtaining the flow signal can be used. From the standard engine theory it is known that the engine flux is derived from the quotient the terminal voltage and the motor speed is proportional. So shows in Fig. 7th illustrated implementation for obtaining the flow signal that the signals N and VT are applied to a suitable analog divider 146, the Output signal after correct scaling by amplifier 148 as a flow signal that is suitable for use in any of the implementations of FIGS. 4 and 5 is.

Bei einigen Walzwerkanwendungen wird die Dickenverminderung von einem Walzplan zum nächsten relativ konstant gehalten. Dies würde beispielsweise bei einem gegebenen Gerüst eines kontinuierlichen Warmbandwalzwerkes der Fall sein. In diesen Fällen ist das Drehmoment näherungsweise proportional zur KraftNanstelle zum Quadrat der Kraft, und die Stoßdrehzahländerungskompensationsfunktion würde dementsprechend modifiziert.In some rolling mill applications, the reduction in thickness is one Rolling schedule to the next kept relatively constant. For example, this would be a given stand of a continuous hot strip mill be the case. In these Cases, the torque is approximately proportional to the force instead of the square of force, and the shock speed change compensation function would correspond accordingly modified.

In einfachen Ausführungsbeispielen ist es nützlich, für eine Einstellung der Beziehung von Strom zu Kraft als eine Funktion der Walzbedingungen zu sorgen. Beispielsweise: K6 . Fn IA = # . W wobei: n = ein empirisch gewählter, Prozeß-bezogener Exponent in einem Bereich von 1,0 bis 2,0 und K6 = eine Proportionalitätskonstante ist, die empirisch aus Prozeß- und Motorparametern gewählt ist.In simple embodiments it is useful for an adjustment the relationship of current to force as a function of the rolling conditions. For example: K6. Fn IA = #. W where: n = an empirically chosen, process-related Exponent in a range from 1.0 to 2.0 and K6 = a constant of proportionality which is empirically chosen from process and engine parameters.

Es wird jedoch betont, daß die Probleme, die mit der Auswahl von Steuerschaltungen verbunden sind, die für die angenommenen Strom-Kraft-Beziehungen geeignet sind, nur in Systemen bestehen, wo Prozeßregelungsrechner nicht verfügbar sind, um genaue Übertragungsfunktionen zu liefern.It is emphasized, however, that the problems associated with the selection of control circuits are connected that are suitable for the assumed current-force relationships, exist only in systems where process control computers are not available to provide accurate To deliver transfer functions.

Es sind somit ein relativ einfaches Verfahren und eine relativ einfache Anordnung zum Vorwegnehmen und Erzielen der Drehzahländerungskompensation in einem Metallwalzwerk beschrieben worden, bei dem die Drehzahländerungen durch Werkstoffunstetigkeiten verursacht werden, die sich in der Trennkraft der Arbeitswalzen widerspiegeln.It is thus a relatively simple method and a relatively simple one Arrangement for anticipating and achieving speed change compensation in one Metal rolling mill has been described, where the speed changes caused by material discontinuities, which are reflected in the separating force of the Reflect work rolls.

Es ist zwar das gezeigt und beschrieben worden, was gegenwärtig als die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung angesehen wird, Modifizierungen derselben liegen jedoch im Rahmen fachmännischen Könnens. Verschiedene Methoden zum Gewinnen der Breiten- und Flußsignale könnten, wie angegeben, ebenso wie andere Einrichtungen zum Gewinnen der Walzentrennkraft angewandt werden.What has been shown and described is what is currently known as The preferred embodiments of the invention are considered modifications however, these are within the scope of one skilled in the art. Different methods for obtaining the latitude and flow signals could, as indicated, as well as others Means for generating the roll separating force can be applied.

Beispielsweise könnten die digitalen Äquivalente der gezeigten Analogschaltungen genauso einfach benutzt werden.For example, the digital equivalents of the analog circuits shown could be can be used just as easily.

Claims

Control arrangement for a metal rolling mill and method for shock load compensation Claims U speed control arrangement for a metal rolling mill with an electric motor (18) for driving at least one pair of work rolls (12, 14) which are used for deforming a metallic workpiece (10) are used and are exposed to shock loads, g e k e n n n z e i c h n e t d u r c h advance or forward control means for Correct expected motor current changes due to the shock load with: a) a Means (52) for generating a reference variable which defines the setpoint speed of the motor (18) indicates; b) a first feedback circuit for delivering a speed signal (N), which is proportional to the actual engine speed; c) a device (54) for linking the reference variable and the speed signal to generate a speed error signal (NE); d) a second feedback circuit that provides a current signal (IA) related to the motor armature current is proportional; e) means (60) for combining the speed error signal (NE) and the current signal (IA) to form a control signal for controlling the motor current to build; f) a device for generating a force signal that corresponds to the roll separating force is proportional that occurs when the metallic workpiece (10) between the Work rolls (12, 14); and g) a compensation circuit (100) which is based on the The force signal is responsive to generate a forward or forward current correction signal, which is linked with the control signal to compensate for expected speed changes due to abrupt changes in the loading of the rollers (12, 14).

2. Speed control arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e k e n Note that the relationship between the roller separation force and the motor current is defined by the following expression: 2.F2. K1- K3 IA = + -W. y K2 where IA = Motor armature current F = roller separation force W = workpiece width = = motor field flux = = workpiece yield stress with plane load, K 2 = factor to take into account the friction in the rolling pass, K 1 = torque arm multiplier and K3 = motor parameters, current per torque unit, is.

3 speed control arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n Note that the relationship between the roller separation force and the motor current (IA) is approximated by the following expression: K6. Fn A ç a W where F = roll separation force, w = workpiece width, ç = motor field flux, n = an empirically selected, process-related one Exponent in the range from 1.0 to 2.0 and A6 = an empirically chosen constant of proportionality is.

4. Speed control arrangement according to claim 1, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h means (30) for forming a flow signal (Q) which is associated with the Motor flow is proportional, the compensation circuit (100) means (102, 104, 106, 110) responsive to the flow signal and the force signal, to generate the forward or forward current correction signal.

5. Speed control arrangement according to claim 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i h n e t that the devices acting on the flow signal and the force signal respond, circuit means with an analog multiplier (130) and an analog Contains divider (132).

6. Speed control arrangement according to claim 1, g e k e n n - characterized by a) a device (26) which supplies a width signal (W) which corresponds to the width of the metallic workpiece (10) is proportional, b) Means of delivery a flux signal proportional to the motor flux, c) wherein the compensation circuit (100) includes means (102, 104, 106, 110) that respond to the latitude signal that The flow signal and the force signal respond to the forward or forward current correction signal to create.

7. Speed control arrangement according to claim 4, d a d u r c h g e k e n It is noted that the means for developing the flux signal are flux coils that are assigned to the engine.

8. Speed control arrangement according to claim 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the device (32) which forms the flux signal (+) contains: a) a device (140) for forming a field reference variable which defines the setpoint motor field current indicates, and b) a circuit arrangement (144) which is responsive to the field command variable, to generate the flux signal (4>).

9. Speed control arrangement according to claim 4, d a d u r c h g e k e n It should be noted that the device forming the flow signal includes: a) means (94) for providing a speed signal (N) indicative of the engine speed is proportional, b) a device that supplies a voltage signal (VT) that the terminal voltage of the motor (18) is proportional, and c) a divider circuit (146) which divides the flux signal (+) as a function of the voltage signal (VT) by the speed signal (N).

10. Method of forward or forward shock load speed coqmsation in a metal mill drive with a pair of motor-driven, opposed to each other Work rolls, between which a metallic workpiece is passed, around to be deformed, and in what the normal speed control through the use an outer speed feedback path and an inner motor current feedback path which together provide a basic current signal for a motor, that drives a working method, the following steps are taken: a) Generating a force signal proportional to the force resulting from the passage of the metallic workpiece between the rollers results, b) generating a flow signal proportional to the flux of a motor controlled by the control signal, c) generating a forward or forward motor current compensation signal as one Function of the force signal and the flow signal and d) linking the current compensation signal with the basic control signal to form a final control signal for the Controlling the engine speed.

11; Method according to Claim 10, d a d u r c h g e -k e n n n z e i c Note that the forward or forward motor current compensation signal (IA) after the following approximation is generated: K6 Fn I. w where F = roll separation force, W = Workpiece width, ct = motor field flux, n = an empirically selected, process-related one Exponent in the range from 1.0 to 2.0 and K6 = an empirically chosen constant of proportionality is.

12. The method according to claim 10, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that a width signal is developed which is the width of the metallic Workpiece is proportional, and that the current compensation signal as a function of the width signal is generated in addition to the force and flow signals.