DE3511219C2

DE3511219C2 -

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Publication number: DE3511219C2
Application number: DE19853511219
Authority: DE
Inventors: Gerald Dr. 6904 Eppelheim De Krueger; Hans-Dieter Dipl.-Ing. 6800 Mannheim De Grote
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1985-03-28
Filing date: 1985-03-28
Publication date: 1990-02-08
Also published as: DE3511219A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Prozeßüberwachung und -diagnose bei Kontiwalzwerken mit einer Wegverfolgung des in der Bearbeitung befindlichen Materials, bei dem für den Walzprozeß charakteristische Prozeßgrößen erfaßt und ausgewertet werden. Ferner be trifft die Erfindung eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for automatic Process monitoring and diagnosis in continuous rolling mills with a tracking of the work in progress Material that is characteristic of the rolling process Process variables are recorded and evaluated. Furthermore be the invention meets an arrangement for performing the Procedure.

Ein derartiges Verfahren ist aus "Fachberichte Hütten praxis Metallweiterverarbeitung", Vol. 22, Nr. 2, 1984, Seiten 100 bis 105 bekannt.Such a procedure is from "Technical reports Hütten practice metal processing ", Vol. 22, No. 2, 1984, Pages 100 to 105 known.

Der Walzprozeß bei Kontiwalzwerken wird durch einen Steuermann überwacht, der gegebenenfalls auch Eingriffe in den Walzprozeß vornimmt. Für die Überwachung stehen dem Steuermann neben den Meßwerten und Kenndaten des Einsatzmaterials und des Produktes (bei Rohrkontiwalz werken sind dies beispielsweise: Hohlblockgewicht, Hohl blocklänge, Dornstangendurchmesser, Hohlblockaußendurch messer, Hohlblocktemperatur; Kontirohrdurchmesser, Kon tirohrlänge; Materialkenndaten) Prozeßgrößenmeßwerte zur Verfügung, aus denen der Steuermann Rückschlüsse auf Störungen im Fertigungsablauf (z. B. Walzenbruch, falsche Walzendrehzahleinstellung, falsche Materialabmessungen und bei Rohrkontiwalzwerken: falsche Dornstangendurch messer, rauhe Dornstangenoberfläche und schlechte Dorn stangenschmierung) und auf die Produktqualität ziehen kann. Derartige Prozeßgrößenmeßwerte sind beispielsweise die Ankerströme der Walzenantriebs-Gleichstrommaschinen, die Walzendrehzahlen und die Walzguttemperaturwerte.The rolling process in continuous rolling mills is carried out by a Helmsman monitors who may also intervene in the rolling process. Stand for surveillance the helmsman in addition to the measured values and characteristics of the Feed material and the product (for continuous tube rolling for example: hollow block weight, hollow block length, mandrel diameter, hollow block outer diameter knife, hollow block temperature; Conti pipe diameter, con tube length; Material characteristic data) Process size measurements for Available, from which the helmsman draws conclusions Disruptions in the production process (e.g. roll break, incorrect Roller speed setting, wrong material dimensions and in continuous tube rolling mills: wrong mandrel bars knife, rough mandrel surface and bad mandrel rod lubrication) and pull on the product quality can. Such process variable measurements are, for example the armature currents of the roller drive DC machines, the roll speeds and the rolling stock temperature values.

Zur Zeit werden, um die Vielzahl der Kenndaten und Meß größen überschaubar zu halten, kurzzeitige Schwankungen der Prozeßgrößenmeßwerte, insbesondere der Walzenan triebsströme, z. B. durch Mittelwertbildung über den ge samten Meßverlauf eliminiert. Durch diese Mittelwertbil dung wird jedoch die Aussagekraft der Meßdaten drastisch vermindert, da prozeßbedingte Meßwertschwankungen sich im Mittelwert aufheben können und somit nicht erkennbar und auswertbar sind. Ferner wird unterschiedlichen, zeitlich aufeinanderfolgenden Prozeßzuständen, die sich auch im zeitlichen Meßwertverlauf auswirken, nicht durch getrennte Erfassung Rechnung getragen, d. h. Störungen, die nur während eines Prozeßzustandes vorhanden sind, können nicht oder nicht eindeutig erkannt werden.Currently, the variety of characteristics and measurement keep sizes manageable, short-term fluctuations the process variable measurements, especially the rolls drive currents, e.g. B. by averaging over the ge entire measurement process eliminated. Through this mean value calculation However, the meaningfulness of the measurement data becomes drastic reduced because process-related fluctuations in measured values can cancel out in the mean and therefore not recognizable and are evaluable. Furthermore, different temporally successive process states that are also affect the temporal course of the measured value, not by separate account taken into account, d. H. Disorders, that only exist during a process state, cannot be recognized or cannot be clearly identified.

Die angesprochenen Prozeßzustände liegen in Zeitberei chen vor, in denen keine Änderungen der Prozeßbedingun gen erfolgen. So tritt beispielsweise bei Kontiwalzwer ken, bei denen das Walzgut gleichzeitig von mehreren Walzgerüsten gewalzt werden kann, mit jedem Anstich oder Auslauf aus einem Walzgerüst ein Übergang in einen neuen Prozeßzustand ein.The process states mentioned are in time range in which there are no changes to the process conditions gene. For example, at Kontiwalzwer ken, where the rolling stock of several Roll stands can be rolled with every tap or Outlet from a rolling stand a transition into a new one Process state.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur automa tischen Prozeßüberwachung und -diagnose bei Kontiwalz werken anzugeben, das der Auswertung einer Vielzahl cha rakteristischer Meßgrößen (z. B. Ströme, Momente, Tempe raturen, Drehzahlen), die sich in ihrem zeitlichen Ver lauf abhängig von Prozeßeinstellungen oder Prozeßstörun gen ändern können, dient. Das Verfahren soll frühzeitig Rückschlüsse auf die aktuellen Bedingungen des Prozesses (Prozeßdiagnose), den Fertigungsablauf und die Produkt qualität zulassen. Ferner soll eine Anordnung zur Durch führung des Verfahrens angegeben werden.The object of the invention is a method of the type mentioned for automa table process monitoring and diagnosis at continuous rolling works to indicate that the evaluation of a large number of cha characteristic parameters (e.g. currents, moments, temp ratures, speeds), which change in their temporal ver run depending on process settings or process failure can change, serves. The process should be early Conclusions about the current conditions of the process (Process diagnosis), the manufacturing process and the product allow quality. Furthermore, an arrangement for through management of the procedure.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1 gelöst. Durch die Wegverfolgung läßt sich jedem Prozeßzustand ein Zeitbereich seiner Wirksamkeit zuordnen. Es werden Prozeßzustände (Ortsbereiche, die bei bekannten Walzge schwindigkeiten in Zeitbereiche umrechenbar sind) ausge wählt, bei denen erfahrungsgemäß ein für die Qualität des Fertigungsablaufes typisches Verhalten charakteri stischer Prozeßgrößen beobachtet werden kann. Innerhalb der den prozeßspezifischen Prozeßzuständen zugeordneten Zeitbereichen werden die charakteristischen Prozeßgrößen erfaßt und gemittelt. Es ist dabei möglich, entweder nur während des Vorliegens jeweils eines Prozeßzustandes oder während mehrerer aufeinanderfolgender Prozeßzustände die Mittelwertbildung der Prozeßgröße durchzuführen. Die so gewonnenen Meßmittelwerte (Prozeßgrößenmittelwerte) wer den dem jeweiligen Prozeßzustand zugeordnet und können abgespeichert werden.The object is achieved by the features of characterizing part of claim 1 solved. By tracing every process state assign a time range to its effectiveness. It will Process states (local areas, the known rolling mill speeds can be converted into time ranges) chooses where experience has shown a quality typical behavior of the production process process variables can be observed. Within the assigned to the process-specific process states Time ranges become the characteristic process variables recorded and averaged. It is possible to either during the presence of a process state or during several successive process states Averaging the process variable. The so obtained measurement mean values (process variable mean values) who assigned to the respective process state and can can be saved.

Als charakteristische Prozeßgrößen werden vorzugsweise die Antriebsmomente der Walzgerüste und/oder Temperatur werte des in der Bearbeitung befindlichen Blocks oder Knüppels gemessen, die dieser beim Passieren zwischen den Walzgerüsten und/oder unmittelbar hinter dem letzten Walzgerüst innehat. Preferred process variables are preferred the driving torques of the roll stands and / or temperature values of the block being processed or Bludgeons measured when passing between the rolling stands and / or immediately behind the last one Roll stand is in place.

Einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zufolge wird ein während eines Fertigungsablaufes auftretender Satz von Prozeßgrößenmittelwerten mit einem Satz vorgeb barer Sollwerte verglichen. Die Sollwertsätze können durch Erfahrung gewonnen werden, indem für Fertigungsab läufe mit unterschiedlichen Prozeßrandbedingungen und zufriedenstellenden Endprodukten die gemessenen Prozeß größenmittelwerte abgespeichert werden.According to an advantageous embodiment of the invention becomes a occurring during a manufacturing process Set of process size averages with one set comparable target values. The setpoint sets can gained through experience by manufacturing for runs with different process boundary conditions and satisfactory end products the measured process size averages can be saved.

Die Sollwertvorgabe wird vorzugsweise automatisch an sich im Fertigungsablauf ändernde Prozeßbedingungen an gepaßt. Eine Adaption der Sollwertvorgabe ist durch Be rücksichtigung der Walzgeschwindigkeit, z. B. der Walzge schwindigkeit am ersten Walzgerüst, und der Walzguttem peratur am Einlauf in das erste Walzgerüst möglich. Die Sollwerte sind vorzugsweise mit vorgebbaren Toleranzbe reichen behaftet. Liegen die Meßwerte nicht innerhalb der Toleranzbereiche, so werden die Über- oder Unter schreitungen registriert und mit einer Zuordnung zu den entsprechenden Meßmittelwerten und einer laufenden Num mer des Produktes (z. B. Rohr) für Vergleich mit Kunden reklamationen, Stichproben etc. abgespeichert.The setpoint is preferably switched on automatically changing process conditions in the manufacturing process fit. An adaptation of the setpoint specification is possible through Be taking into account the rolling speed, e.g. B. the roller speed on the first roll stand, and the rolling stock temperature at the inlet into the first roll stand possible. The Setpoints are preferably with predeterminable tolerance values rich afflicted. If the measured values are not within the tolerance ranges, so the over or under registered and with an assignment to the corresponding measurement mean values and a running num product (e.g. pipe) for comparison with customers complaints, random samples etc. saved.

Die Grenzwertüber- bzw. -unterschreitungen können in vorteilhafter Weise für Prozeßdiagnosezwecke ausgewertet werden. Werden beispielsweise als Prozeßgrößen die An kerströme der Walzgerüste gemessen, so können einerseits die Antriebsstromgrenzwertabweichungen, die für ein Walzgerüst für verschiedene Prozeßzustände gebildet wur den untereinander verglichen werden und andererseits die Antriebsstromgrenzwertabweichungen eines Walzgerüstes mit denen der benachbarten Gerüste in gleichen Prozeßzu ständen verglichen werden. Die Kombination von Grenzwer tüber- oder -unterschreitungen werden jeweils mit abge speicherten Kombinationen verglichen, bei denen die Ur sache (Prozeßstörung, Fehleinstellung, fehlerhaftes Walzmaterial) bekannt ist. Stimmt die ermittelte Gren zwertkombination mit einer der abgespeicherten überein, so können mit großer Treffsicherheit Rückschlüsse auf die Ursache gezogen und dem Produkt zugeordnet werden.The limits can be exceeded or undershot in advantageously evaluated for process diagnosis purposes will. For example, if the process variables are the An core currents measured on the rolling stands, on the one hand the drive current limit deviations for a Roll stand was formed for different process states which are compared with each other and on the other hand the Drive current limit value deviations of a roll stand with those of the neighboring scaffolds in the same process be compared. The combination of Grenzwer Exceedings or shortfalls are always stored combinations compared, in which the original thing (process failure, incorrect setting, faulty Rolled material) is known. Is the determined size correct combination with one of the saved ones, conclusions can be drawn with great accuracy the cause can be drawn and assigned to the product.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gibt die Erfindung eine Anordnung an, bei der eine Positions verfolgungseinrichtung vorgesehen ist, die laufend die Position des in der Bearbeitung befindlichen Materials (z. B. Block oder Knüppel) während des Fertigungsablaufes erfaßt. Dies erfolgt beispielsweise durch Messung des Eintrittszeitpunktes des Materials in das erste Walzge rüst und durch Messung der Winkelgeschwindigkeit der ersten und wenn erforderlich, auch weiterer Walzen. Die Positionsverfolgungseinrichtung gibt am Beginn und Ende vorgebbarer Ortsintervalle Schaltsignale ab und steuert wenigstens einen Mittelwertbildner, so daß dieser bei Vorliegen eines ausgewählten Prozeßzustandes (Ortsinter vall) eine Mittelwertbildung des Prozeßgrößenmeßwertes vornimmt.To carry out the method according to the invention the invention relates to an arrangement in which a position tracking device is provided, which continuously the Position of the material being processed (e.g. block or billet) during the production process detected. This is done, for example, by measuring the The material enters the first roller ready and by measuring the angular velocity of the first and, if necessary, further rollers. The Position tracking facility gives at the beginning and end Predeterminable local intervals switching signals and controls at least one averager, so that this at Presence of a selected process status (local inter vall) averaging of the process variable measured value makes.

Die erfindungsgemäße Anordnung wird vorzugsweise durch einen programmierbaren Sollwertspeicher ergänzt, indem unterschiedliche Sätze von Prozeßgrößensollwerten spei cherbar sind. Wie schon erwähnt wurde, werden solche Sätze für unterschiedliche Prozeßrandbedingungen (Walz material, Einlaufquerschnitt, Auslaufquerschnitt usw.) vorgegeben. Die Sollwertsätze werden in einer Auswerte einheit mit dem während eines Fertigungsablaufs anfal lenden Satz von Prozeßgrößenmittelwerten verglichen und es wird eine Kombination von Sollwertüber- und -unter schreitungen gebildet.The arrangement according to the invention is preferably by complements a programmable setpoint memory by save different sets of process variable setpoints are searchable. As already mentioned, such Sets for different process boundary conditions (rolling material, inlet cross-section, outlet cross-section etc.) given. The setpoint records are in an evaluation unit with the one that arises during a production process compared the set of process size averages and it becomes a combination of setpoint over and under riots formed.

Es ist von Vorteil, der Auswerteeinheit eine Prozeßdia gnoseeinrichtung nachzuschalten. In der Prozeßdiagnose einrichtung sind Kombinationen von Sollwertüber- und -unterschreitungen abgespeichert, denen verschiedene, bekannte Störursachen zugrundeliegen. Diese Kombinatio nen werden mit denen von der Auswerteeinheit ermittelten Kombinationen verglichen, wodurch eine Fehlerortung un mittelbar nach einem Fertigungsablauf möglich ist. Das Fehleranalyseergebnis kann optisch oder akustisch ange zeigt und protokolliert werden.It is advantageous to have a process slide in the evaluation unit connect gnose device. In process diagnosis are combinations of setpoint excess and -Stored underruns, which different, based on known causes of interference. This combination are determined with those of the evaluation unit Combinations compared, making a fault location un indirectly after a manufacturing process is possible. The Fault analysis results can be optically or acoustically indicated shows and be logged.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechende Anordnung zur Durchführung des Verfahrens lassen sich leicht an gegebene Walzprozesse anpassen. Die Meßbe reichsgrenzen (Beginn und Dauer der Meßintervalle) sind verschiebbar. Die Toleranzbereiche und die Referenzwerte (Sollwerte) können frei vorgegeben und jederzeit geän dert werden. Sie können ständig an Prozeßbedingungen angepaßt werden (Adaption). Es ist eine gezielte Erfas sung von Prozeßgrößen zu allen besonders aussagekräfti gen Ortsintervallen (Zeitintervallen) mittels einer be liebigen Anzahl und örtlichen (zeitlichen) Anordnung von Bereichen bezüglich der Meßkurve einer Prozeßgröße mög lich. Es ist eine automatische Auswertung der Meßgrößen und eine Prozeßdiagnose der Auswerteergebnisse möglich. Das Auswerte- und Diagnoseverfahren liefert eine über schaubare Anzahl sehr aussagekräftiger Daten, die eine schnelle Beurteilung der Prozeßsituation zulassen, so daß Anlagestörungen und deren Ursache frühzeitig erkannt werden können.The method according to the invention and the corresponding one Arrangement for performing the method can be easily adapt to existing rolling processes. The measuring area limits (beginning and duration of the measuring intervals) slidable. The tolerance ranges and the reference values (Setpoints) can be freely specified and changed at any time be changed. You can constantly look at process conditions be adapted (adaptation). It is a targeted capture Solution of process variables for all particularly meaningful towards local intervals (time intervals) using a be any number and local (temporal) arrangement of Areas with respect to the measurement curve of a process variable are possible Lich. It is an automatic evaluation of the measured variables and a process diagnosis of the evaluation results possible. The evaluation and diagnostic procedure delivers one manageable number of very meaningful data, one allow quick assessment of the process situation, so that system failures and their causes are recognized early can be.

An Hand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt ist, sollen die Erfindung sowie weite re vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen und weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden. Es zeigtBased on the drawing, in which an embodiment of the Invention is shown, the invention as well as broad re advantageous refinements and developments and further advantages are explained and described in more detail. It shows

Fig. 1 ein Strukturdiagramm der erfindungsgemäßen Anordnung und Fig. 1 is a structural diagram of the arrangement according to the invention and

Fig. 2 den Walzenantriebsstromverlauf von sechs An trieben eines Kontiwalzwerkes. Fig. 2, the roller drive current curve of six to drive a continuous rolling mill.

In Fig. 1 ist ein Kontiwalzwerk mit sechs Walzgerüsten 11, 12, 13, 14, 15, 16, mit einem einlaufenden Hohlblock 17, der in seinem Inneren eine Dornstange 18 aufnimmt, und einem auslaufenden Rohr, dem sogenannten Kontirohr 19, mit Dornstange 20 skizziert. Die Walzrichtung ist durch einen Pfeil 21 angedeutet.In Fig. 1 is a continuous rolling mill with six rolling mill stands 11, 12, 13, 14, 15, 16, with an incoming hollow block 17 which has a mandrel rod 18 accommodates in its interior, and an outgoing pipe, the so-called Kontirohr 19, with mandrel 20 outlined. The rolling direction is indicated by an arrow 21 .

Zur Erfassung von Meßdaten des in das erste Walzgerüst 11 einlaufenden Hohlblocks 17 ist ein Durchmessermeßge rät 22, ein Längenmeßgerät 23 und ein Temperaturmeßgerät 24 vorgesehen, deren Durchmessersensor 25, Längensensor 26 und Temperatursensor 27 auf den einlaufenden Hohl block 17 gerichtet sind. Die Hohlblockaußendurchmesser, Hohlblocklänge, Hohlblockeintrittstemperatur aber auch das Hohlblockgewicht und der Dornstangendurchmesser, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht erfaßt werden, und die Materialeigenschaften des Walzgutes legen Pro zeßbedingungen fest, die sich auf den Walzprozeß auswir ken. Derartige Größen sollen vor jeder Walzung auf Ein haltung ihrer Toleranzgrenzen geprüft werden.To detect measurement data of the incoming into the first roll stand 11 hollow block 17 , a diameter 22 , a length measuring device 23 and a temperature measuring device 24 are provided, whose diameter sensor 25 , length sensor 26 and temperature sensor 27 are directed towards the incoming hollow block 17 . The hollow block outer diameter, hollow block length, hollow block inlet temperature but also the hollow block weight and the mandrel rod diameter, which are not recorded in the present exemplary embodiment, and the material properties of the rolling stock define process conditions which affect the rolling process. Such sizes should be checked before each rolling for compliance with their tolerance limits.

Neben den die Prozeßbedingungen festlegenden Größen wer den am Einlauf durch eine Fotozelle oder einen IR-Sensor 28 und eine nachgeordnete Schaltung 29 die Zeitpunkte des Anstiches und des Auslaufes (aus dem ersten Walzge rüst 11) des Hohlblockes 17 erfaßt. Ferner wird durch ein Drehzahlmeßgerät 30, 31 die Winkelgeschwindigkeit der Walzen des ersten Walzgerüstes 11 gemessen. Aus der Mes sung der Winkelgeschwindigkeit und des Eintrittszeit punktes in das erste Walzgerüst 11 wird in der Positi onsverfolgungseinrichtung 32 eine Wegverfolgung des Hohlblockes durchgeführt. Auch wenn dies hier der besse ren Übersicht halber nicht dargestellt wurde, läßt sich durch Messen der Winkelgeschwindigkeiten der Walzen weiterer Walzgerüste 12, 13, 14, 15, 16 und durch Auswertung der Meßergebnisse mittels der Positionsverfolgungsein richtung 32 die Aussagekraft und Genauigkeit der Wegver folgung verbessern.In addition to the process conditions determining the who at the inlet by a photo cell or an IR sensor 28 and a downstream circuit 29, the times of the tapping and the outlet (from the first Walzge stand 11 ) of the hollow block 17 is detected. Furthermore, the angular velocity of the rolls of the first roll stand 11 is measured by a speed measuring device 30 , 31 . From the measurement of the angular velocity and the point of entry into the first roll stand 11 , a path tracking of the hollow block is carried out in the position tracking device 32 . Although this is not represented here the Besse ren sake of clarity, can be determined by measuring the angular speeds of the rolls of further rolling stands 12, 13, 14, 15, 16, and direction by analyzing the measurement results by means of the Positionsverfolgungsein persecution improve 32 the validity and accuracy of the Wegver .

Die Positionsverfolgungseinrichtung 32 gibt zu jedem Zeitpunkt an, wo sich der Hohlblock 17 befindet, d. h. von welchem Walzgerüst 11, 12, 13, 14, 15, 16 er zum jeweili gen Zeitpunkt erfaßt ist. Durch die Positionsverfol gungseinrichtung 32 läßt sich somit der jeweilige Pro zeßzustand feststellen. Unter Prozeßzustand wird hier ein Walzzustand verstanden, bei dem alle Walzparameter gleich sind. Läuft beispielsweise die Hohlblockspitze in ein (weiteres) Walzgerüst ein oder das Hohlblockende aus einem Walzgerüst aus, so findet ein Wechsel zwischen zwei Prozeßzuständen statt.The position tracking device 32 indicates at every point in time where the hollow block 17 is located, ie from which roll stand 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 it is detected at the respective point in time. By the position tracking device 32 , the respective process condition can thus be determined. Process state is understood here to mean a rolling state in which all rolling parameters are the same. For example, if the hollow block tip runs into a (further) roll stand or the end of the hollow block runs out of a roll stand, there is a change between two process states.

Bei einem Kontiwalzwerk, bei dem das Walzgut gleichzei tig von mehreren Walzgerüsten gewalzt werden kann, tre ten gewöhnlich drei Zustandsbereiche auf:In a continuous rolling mill, in which the rolling stock at the same time can be rolled by several roll stands, tre usually had three status areas:

- Filling the rolling mill (successive start in the rolling mills). The number of rolling conditions The process status is equal to the number of roll stands.
- Filled rolling mill (all rolling stands are in one Handle). The process state is the same as the last one Process status after filling.
- Emptying the rolling mill (successive Aus runs from the rolling stands). The number of rollers The process conditions are the same as the roll stand number minus 1.

Der Zustandsbereich "gefülltes Walzwerk" ist nicht vor handen, wenn die Walzgutlänge hierfür nicht ausreicht. Dann können in einem mittleren Zustandsbereich Anstiche und Ausläufe alternieren. Die unterschiedlichen Prozeß zustände, insbesondere Wechsel zwischen Prozeßzuständen, können z. B. im Antriebsstromverlauf der Walzgerüste er kannt werden. Hierauf wird später noch eingegangen wer den.The status area "filled rolling mill" is not available act if the rolling stock length is not sufficient for this. In this case, taps can be made in a medium state and spouts alternate. The different process states, especially changes between process states, can e.g. B. in the drive current course of the rolling stands be known. This will be discussed later the.

Neben der Erfassung der Prozeßbedingungen werden gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Strukturdiagramm charakteri stische Prozeßgrößen laufend erfaßt:In addition to the detection of the process conditions, characteristic process variables are continuously recorded according to the structure diagram shown in FIG. 1:

a) Roll drive currents.
The roller drive machines are often DC machines 33 , the armature current of which is mostly proportional to the torque output. The armature current values determined by current measuring devices 34 are processed in detection devices 35 for further processing. (If synchronous machines are used instead of direct current machines, then instead of the armature current measured values, arithmetic variables are determined, which are determined from measured operating variables and characterize the drive torques or the associated work that flows into the rolling stock.)
b) outlet temperature.
The temperature of the contour tube surface immediately behind the last rolling stand depends on the previous rolling process. It is continuously measured by a temperature measuring device 36 with a temperature sensor 37 .
c) Contour tube diameter.
The outer diameter of the contour pipe at the outlet of the last rolling stand is also dependent on the previous rolling process and is continuously detected by a diameter measuring device 38 with a diameter sensor 39 .
d) Contour tube length.
The length of the continuous tube at the end of the rolling train is determined by a length measuring device 40 with a length sensor 41 .

Die Walzenantriebsströme, die Auslauftemperatur und der Kontirohrdurchmesser sind laufenden Schwankungen während des Walzens unterworfen. Beispielsweise können die Strö me von starken Störfrequenzen überlagert sein, die ins besondere durch defekte Tachomaschinen aber auch durch die Getriebe entstehen. Diese Schwankungen der Meßsigna le erschwert die Beurteilung der Meßergebnisse.The roller drive currents, the outlet temperature and the Contour tube diameters are fluctuations during subjected to rolling. For example, the currents me be superimposed by strong interference frequencies, which ins especially due to defective speedometer machines but also due to the gears are created. These fluctuations in the measurement signal le complicates the assessment of the measurement results.

In Fig. 2 sind die Antriebsströme I ₁₁ bis I ₁₆ für die Walzgerüste 11 bis 16 einer Walzstraße über der Zeit t dargestellt. Trotz der Schwankungen sind aus den Strom verläufen Zeitbereiche entnehmbar, die unterschiedlichen Prozeßzuständen zugeordnet werden können.In FIG. 2, the driving currents I ₁₁ to I ₁₆ shown for the rolling mills 11 to 16 of a rolling mill to the time t. Despite the fluctuations, time ranges can be deduced from the current curves, which can be assigned to different process states.

Der Strommeßwert I ₁₁ für das erste Walzgerüst 11 steigt beim Anstich sprunghaft an und fällt dann auf einen in etwa konstanten Wert ab. Beim Anstich im zweiten Walzge rüst 12 (sprunghafter Anstieg von I ₁₂) sinkt der Strom I ₁₁ auf einen tieferen Wert ab, da jetzt auch das zweite Walzgerüst 12 Zugarbeit zum Transport und in diesem Fall (Kontirohr) zur Umformung des Walzgutes übernommen hat. Beim Anstich im dritten Walzgerüst 13 fällt der Strom I ₁₁ abermals ab.The current measured value I ₁₁ for the first roll stand 11 rises abruptly when tapped and then drops to an approximately constant value. When tapping in the second roll stand 12 (abrupt increase in I ₁₂ ), the current I ₁₁ drops to a lower value, since the second roll stand 12 has now also taken over tensile work for transport and in this case (continuous tube) for forming the rolling stock. When tapping in the third roll stand 13 , the current I ₁₁ drops again.

Desgleichen ergeben sich charakteristische Stromänderun gen für bestimmte Prozeßzustände, wenn Störungen im Fer tigungsablauf auftreten. Um durch Auswertung der Strom änderungen auf Störungsursachen schließen zu können, werden die Antriebsstrommeßwerte (und ebenso die Meßwer te der Auslauftemperatur und des Kontirohrdurchmessers) einem Mittelwertbildner 42 zugeführt (siehe Fig. 1). Likewise, there are characteristic current changes for certain process states when there are faults in the production process. In order to be able to deduce the causes of malfunctions by evaluating the current changes, the drive current measured values (and likewise the measured values of the outlet temperature and the tube diameter) are fed to an averager 42 (see FIG. 1).

Es werden für jede charakteristische Prozeßgröße Berei che (Ortsbereiche des Walzgutes, die bei bekannter Walz geschwindigkeit in Zeitbereiche umrechenbar sind) fest gelegt, innerhalb derer eine Meßwertmittelung erfolgt. Die Festlegung ausgewählter Bereiche wird aufgrund von Erfahrung vorgenommen und erfolgt durch Eingabe 43 ent sprechender Daten in die Positionsverfolgungseinrichtung 32. Die Positionsverfolgungseinrichtung 32 steuert Schaltelemente 44, die sich im Mittelwertbildner 42 be finden, an. Jedem Meßzweig (Ströme, Temperatur, Durch messer) kann ein Schaltelement 44 zugeordnet sein. Die Schaltelemente 44 aktivieren die den Meßzweigen zugeord neten Einzelmittelwertbildner während der ausgewählten Bereiche.There are areas for each characteristic process variable (local areas of the rolling stock which can be converted into time areas with known rolling speed) within which a measurement is averaged. The selection of selected areas is made on the basis of experience and is carried out by entering 43 corresponding data into the position tracking device 32 . The position tracking device 32 controls switching elements 44 , which are located in the averager 42 be. A switching element 44 can be assigned to each measuring branch (currents, temperature, diameter). The switching elements 44 activate the individual averaging devices assigned to the measuring branches during the selected ranges.

In Fig. 2 sind ausgewählte Bereiche jeweils als Balken dargestellt. Demzufolge werden die Strommeßwerte I ₁₁, I ₁₂, I ₁₅ und I ₁₆ jeweils innerhalb dreier Zeitbereiche (Zeitfenster) gemittelt. Die Zeitbereiche gehen über die Verknüpfung mit der Walzgeschwindigkeit auf die Festle gung von Ortsbereichen zurück. Das erste Zeitfenster A₁ des Stromes I ₁₁ überdeckt im wesentlichen die ersten beiden Prozeßzustände bis zum Anstich durch das dritte Walzgerüst 11. Das Anschwingverhalten des Stromes I ₁₁ wurde jedoch ausgeklammert. Das zweite Zeitfenster A₂ des Stromes I ₁₁ liegt in einem mittleren Fertigungsbe reich, dessen Prozeßzustand dadurch gekennzeichnet ist, daß alle Walzen im Eingriff sind. Das dritte Zeitfenster A₃ des Stromes I ₁₁ erstreckt sich auf einen Bereich kurz vor dem Zeitpunkt des Auslaufs des Walzgutes aus dem ersten Walzgerüst 11. Entsprechend werden die Zeitberei che B _i, E _i und F _i (i= 1, 2, 3) für die Ströme I ₁₂, I ₁₅ und I ₁₆ festgelegt.In Fig. 2, selected areas are each shown as bars. Accordingly, the current measured values I ₁₁ , I ₁₂ , I ₁₅ and I _{16 are} each averaged over three time ranges (time window). The time ranges go back to the determination of local areas via the link with the rolling speed. The first time window A ₁ of the current I ₁₁ essentially covers the first two process states until tapping through the third roll stand 11 . However, the start-up behavior of the current I ₁₁ has been excluded. The second time window A ₂ of the current I ₁₁ is rich in a medium manufacturing area, the process state of which is characterized in that all the rollers are engaged. The third time window A ₃ of the current I ₁₁ extends to an area shortly before the time at which the rolling stock runs out of the first roll stand 11 . The time ranges B _i , E _i and F _i ( i = 1, 2, 3) for the currents I ₁₂ , I ₁₅ and I _{16 are} determined accordingly.

Der Mittelwertbildner 42 gibt Wertepaare aus, in dem er jedem Bereich A _i, B _i, E _i, F _i einen Strommittelwert zuord net. Entsprechende Wertepaare können auch aus dem Ver lauf der Auslauftemperatur oder des Kontirohrdurchmes sers gebildet werden. Die Wertepaare, die während eines Fertigungsablaufes anfallen, bilden einen Satz von Pro zeßgrößenmittelwerten, dessen Einzelwerte in einer Aus werteeinheit 45 mit Sollwerten eines Sollwertsatzes ver glichen werden.The averager 42 outputs pairs of values by assigning an average current value to each area A _i , B _i , E _i , F _i . Corresponding pairs of values can also be formed from the course of the outlet temperature or the continuous pipe diameter. The pairs of values that arise during a production process form a set of process variable mean values, the individual values of which are compared in an evaluation unit 45 with target values of a target value set.

In einem Sollwertspeicher 46 sind Sollwertsätze von Be reichsmittelwerten für unterschiedliche Prozeßbedingun gen abgespeichert. Bei Vorgabe bestimmter Prozeßbedin gungen durch den Steuermann und/oder durch das Durchmes sermeßgerät 22, das Längenmeßgerät 23, das Tempera turmeßgerät 24 oder das Drehzahlmeßgerät 31 wird der zu gehörige Sollwertsatz ausgewählt und an einen Grenzwert steller 47 ausgegeben. Im Grenzwertsteller 47 werden den einzelnen Sollwerten des Sollwertsatzes obere und/oder untere Sollgrenzwerte zugeordnet. Die Grenzwertbereiche können vom Steuermann vorgegeben werden.In a setpoint memory 46 , setpoint sets of range mean values for different process conditions are stored. Given the specification of certain process conditions by the helmsman and / or by the diameter measuring device 22 , the length measuring device 23 , the temperature measuring device 24 or the speed measuring device 31 , the associated setpoint value set is selected and output to a limit value adjuster 47 . In the limit value adjuster 47 , upper and / or lower target limit values are assigned to the individual target values of the target value set. The limit value ranges can be specified by the helmsman.

Ein derartiger mit Grenzwerten behafteter Sollwertsatz wird in der Auswerteeinheit 45 mit dem bei entsprechen den Prozeßbedingungen ermittelten Satz von Prozeßgrößen mittelwerten ausgewertet, indem jeder Prozeßgrößenmit telwert mit dem zugehörigen Sollwert verglichen wird. Über- und Unterschreitungen der Sollwerttoleranzbereiche werden registriert und es wird ein Satz von Daten gebil det, der nunmehr lediglich die Information enthält, ob in den einzelnen Meßbereichen A _i, B _i, E _i, F _i Über- oder Unterschreitungen der Sollwerttoleranzen eingetreten sind. Dieser Informationssatz wird einer Prozeßdiagnose einheit 48 zugeleitet.Such a setpoint value set with limit values is evaluated in the evaluation unit 45 with the set of process variables average values determined in accordance with the process conditions by comparing each process variable mean value with the associated setpoint value. Exceeding and falling below the setpoint tolerance ranges are registered and a set of data is formed, which now only contains the information as to whether in the individual measuring ranges A _i , B _i , E _i , F _i the setpoint tolerances have been exceeded or fallen short of. This information set is fed to a process diagnosis unit 48 .

In der Prozeßdiagnoseeinheit 48 sind Sätze von Sollwert abweichungen abgespeichert, die bekannten Störungsursa chen beim Walzprozeß entsprechen. Ein Vergleich der er mittelten Sollwertabweichungen mit den abgespeicherten Sollwertabweichungen ermöglicht eine Diagnose des Walz prozesses nach Fertigungsablauf eines Walzgutes.In the process diagnosis unit 48 sets of setpoint deviations are stored which correspond to known causes of disturbance in the rolling process. A comparison of the determined setpoint deviations with the stored setpoint deviations enables a diagnosis of the rolling process after the production process of a rolling stock.

Das Diagnoseergebnis wird durch eine Ausgabeeinheit 50 durch schriftliche, optische oder akustische Mittel aus gegeben und dem Steuermann bekanntgegeben. Dieser kann dann erforderliche Maßnahme 51 zur Steuerung der weite ren Walzprozesse einleiten. Er kann auch die Meßdaten des ausgewerteten Prozesses als vorbildlich einordnen und als Referenzwerte im Sollwertspeicher ablegen.The diagnostic result is output by an output unit 50 by written, optical or acoustic means and announced to the helmsman. This can then initiate the required measure 51 for controlling the further rolling processes. He can also classify the measured data of the evaluated process as exemplary and store them as reference values in the setpoint memory.

Da gewöhnlich nicht für alle möglichen Prozeßbedingungen Sollwerte im Sollwertspeicher 46 abgespeichert sind, kann eine Korrektur der Sollwerte durch Größen, die die Prozeßbedingungen charakterisieren, erfolgen. Zu diesem Zweck werden die Ausgabewerte des Durchmessermeßgerätes 22, des Längenmeßgeräts 23, des Temperaturmeßgeräts 24 und des Drehzahlmeßgerätes 31 der Sollwertspeichereinheit 46 zugeführt. Eine weitere Korrekturmöglichkeit ist durch eine entsprechende Beeinflussung der Prozeßmittelwerte in der Auswerteeinheit 45 gegeben.Since nominal values are not usually stored in the nominal value memory 46 for all possible process conditions, the nominal values can be corrected by means of variables which characterize the process conditions. For this purpose, the output values of the diameter measuring device 22 , the length measuring device 23 , the temperature measuring device 24 and the speed measuring device 31 are supplied to the target value storage unit 46 . Another possibility for correction is given by correspondingly influencing the process mean values in the evaluation unit 45 .

Claims

1. A method for automatic process monitoring and diagnosis in continuous rolling mills with a path tracking of the material being processed, in which characteristic process variables for the rolling process are recorded and evaluated, characterized in that the beginning and end of different process states of a production process by means of path tracking ( 32 ) are determined and that the measured values of the characteristic process variables are averaged within the time ranges of the effectiveness of selectable process states and the mean values obtained are assigned to the corresponding process states.

2. The method according to claim 1, characterized in net that a arise during a manufacturing process the set of process size averages with one set predefinable target values are compared and evaluated.

3. The method according to claim 2, characterized in net that the setpoints with predefined tolerance ranges are afflicted and that exceeding or falling below the Tolerance ranges through the corresponding to the target values Process size averages are registered.

4. The method according to claim 3, characterized in net that the limit values are exceeded or undershot for Diagnostic purposes can be evaluated.

5. The method according to claim 4, characterized in net that the limit values are exceeded and undershot with a predefinable combination of limit value deviations known cause of the fault are compared.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the drive current measured values ( I ₁₁ to I ₁₆ ) of the rolling stand drives ( 33 ) are used as the characteristic process variables.

7. The method according to one of claims 1 to 6, since characterized by that as a characteristic process the measured temperature values in the processing material between the roll stands and / or just behind the last rolling stand be drawn.

8. The method according to any one of claims 2 to 7, there characterized in that an adaptation of the setpoint gave by considering process conditions follows.

9. The method according to any one of claims 2 to 8, there characterized in that an adaptation of the setpoint gave by considering the rolling speed he follows.

10. The method according to any one of claims 2 to 9, characterized in that an adaptation of the setpoint specifications by taking into account the rolling stock temperature on Entry into the first roll stand takes place.

11. The method according to any one of claims 2 to 10, characterized in that an adaptation of the setpoint specifications by taking the rolling speed into account of the first roll stand.

12. An arrangement for automatic process monitoring and diagnosis in continuous rolling mills with transducers and evaluation units for detecting and evaluating process variables characteristic of the rolling process for carrying out the method according to one of claims 1 to 11, characterized in that a device ( 32 ) is provided for tracking , The at least one switching element ( 44 ) is arranged downstream, that the switching element ( 44 ) activates at predeterminable intervals, which correspond to the selected process states, at least one averager ( 42 ) for averaging the measured values, and that a position diagnosis unit ( 48 ) Assignment of the mean values obtained to the associated process states.

13. The arrangement according to claim 12, characterized in that a programmable setpoint memory ( 46 ) is provided in which sets of process variable setpoints can be stored and that the setpoint memory ( 46 ) and the mean value generator ( 42 ) is followed by an evaluation unit ( 45 ) in which a setpoint value set is comparable with the set of process average values occurring during a production process and can be evaluated with regard to deviations.

14. The arrangement according to claim 13, characterized in that a process diagnostic device ( 48 ) of the evaluation unit ( 45 ) is connected downstream, and that in the process diagnostic device ( 48 ) typical setpoint deviations with known cause of failure can be stored.

15. The arrangement according to claim 14, characterized in that the process diagnostic device ( 48 ) is followed by an output unit ( 50 ) for optical and / or acoustic information transmission.