DE3901378A1

DE3901378A1 - Verfahren zur regelung, steuerung und/oder ueberwachung einer bahnbeschichtungstrocknung

Info

Publication number: DE3901378A1
Application number: DE3901378A
Authority: DE
Inventors: Esko Lalli
Original assignee: Valmet Paper Machinery Inc
Current assignee: Valmet Paper Machinery Inc
Priority date: 1988-02-02
Filing date: 1989-01-19
Publication date: 1989-08-10
Also published as: FI880459A; JPH01229891A; SE8900286A0; FI81627C; SE8900286D0; FI880459A0; FI81627B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung, Steuerung und/oder Überwachung der Beschichtungstrocknung ei ner Bahn, wobei in dem Verfahren eine endlose Papier- oder Kartonbahn durch ein oder mehr Streichwerke geführt wird, in welchen auf eine oder beide Seiten der Bahn Streichmasse aufgetragen wird, mit welcher behandelt die Bahn zur Beschich tungstrocknung durch einen oder mehrere Trockner geführt wird, in dem/denen Mehrzylindertrocknung und/oder berührungs lose Luftschwebetrocknung und/oder Infrastrahlungstrocknung angewendet wird, und in dem Verfahren ein Computer zur Pro zeßsteuerung eingesetzt wird.

Papierbahnen werden in an sich bekannter Weise entweder mit separaten Streichvorrichtungen oder mit der Papiermaschi ne integrierten On-machine-Vorrichtungen oder Oberflächen leimvorrichtungen beschichtet, die hinter der Trockenpartie der Papiermaschine arbeiten derart, daß die zu streichende Bahn vom Mehrzylindertrockner in die Streichvorrichtung ge führt wird, auf welche ein oder mehr Luftschwebe- und/oder Infrastrahlentrockner und schließlich z.B. eine Trockenzylin dergruppe als Nachtrockner folgen. Ein typischer Anwendungs bereich des Verfahrens dieser Erfindung ist die genannte Trockenpartie, die nach der Streichvorrichtung folgt.

Es sind sog. Schwebetrockner bekannt, in denen Papier bahnen, Kartonbahnen oder dergleichen berührungslos getrock net werden. Schwebetrockner werden z.B. in Papierstreich vorrichtungen hinter dem Walzen- oder Düsenstreichwerk zum berührungslosen Tragen und Trocknen der gestrichenen nassen Bahn eingesetzt. In Schwebetrocknern werden verschiedene Trocknungs- und Tragluftblasdüsen und deren Kombinationen angewendet.

Es sind auch verschiedene Trockner bekannt, die auf Strahlungswirkung, speziell auf Infrarotstrahlungswirkung, beruhen. Beim Einsatz von Infrarotstrahlung besteht der Vor teil darin, daß schnell ein großer Wärmestrom in die Bahn geleitet werden kann, weil die Strahlung eine verhältnismäßig große Eindringtiefe hat, die mit kleiner werdender Strahlungs wellenlänge wächst.

Der Beschichtungstrocknungsprozeß ist sehr kompliziert und zu dessen Steuerung und Überwachung ist erforderlich, mehrere verschiedene Prozeßparameter zu kennen. Die Überwa chung und Regelung der Trocknung in Streichmaschinen erfolgt in an sich bekannter Weise mit Hilfe folgender Meßdaten: Temperaturen der Trocknungsluft des Schwebetrockners, Kammer drücke der Trocknungsluft des Schwebetrockners, Feuchtigkeits gehalt der gestrichenen Bahn nach der Trocknung, Dampfdrücke der Zylinder des als Nachtrockner dienenden Mehrzylindertrock ners und el. Stromverbrauch des Infrarottrockners. Die genann ten Daten sagen dem Bediener u.a. jedoch noch nichts darüber aus, wie sich die Verdampfung unter den einzelnen Trocknungs einheiten verteilt und wie effektiv diese Einheiten sowohl energiewirtschaftlich als auch qualitativ beim Fahren ver schiedener Papiersorten arbeiten.

Bei bekannten Steuerungs- und Überwachungssystemen des Streichvorgangs und der Strichtrocknung von Papierbahnen haben sich u.a. folgende Schwächen gezeigt. Nach einem Bahn riß oder Sortenwechsel war eine verhältnismäßig lange "Ein stellzeit" nötig, während der die Bahn in den Ausschuß geht, bevor wieder eine zufriedenstellende Qualität gefahren werden kann. Auch das Qualität/Produktionskosten-Verhältnis ließ zu wünschen übrig, insbesondere bezüglich der Energiekosten. Die bekannten Systeme erfordern verhältnismäßig viel Überwachung und besonders fachkundiges Überwachungspersonal. Alles in allem haben die bekannten Systeme dem Bedienungspersonal nicht genügend Daten aus dem Streichprozeß geliefert und das Personal beim Suchen von Funktionsstörungen und beim Optimie ren der Qualität des Produktionsprozesses und des Papieres nicht genügend unterstützt. Weiter haben die heute betriebe nen Systeme z.B. für die Bemühungen, die Papierqualität durch Forschungstätigkeit zu verbessern, nicht genügend Informati onen geboten.

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, ein neues Steuerungs- und Überwachungssystem für den Streichprozeß, speziell den Beschichtungstrocknungsprozeß, mit Hilfe von On-line-Simulation zu schaffen. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Steuerungs- und Überwachungssystem zu schaffen, durch dessen Anwendung bessere Papierqualität und effektivere Trocknung sowohl bezüglich des Energieverbrauchs als auch der Qualität erzielt wird.

Die vorliegende Erfindung soll das in der FI-Patent anmeldung 8 65 199 der Anmelderin beschriebene Steuerungs- und Überwachungsverfahren des Streichtrocknungsprozesses weiter entwickeln, speziell bezüglich dessen Regelungsversion.

Zur Erreichung der im vorstehenden genannten und weiter unten deutlich werdenden Ziele ist für die Erfindung im we sentlichen charakteristisch,
daß in dem Verfahren ein Prozeßmodell angewendet wird, das aufgrund von Probeläufen, On-line-Messungen und/oder der Trocknungstheorie des zu steuernden Prozesses oder dessen Äquivalents erstellt ist,
daß aufgrund des genannten Prozeßmodells wenigstens die Feuch tigkeit, Temperatur und/oder der Trockengehalt der Streich beschichtung der zu streichenden Papierbahn nach jedem der genannten Trockner berechnet werden,
daß aus einer sog. Sorten- und Rezeptkarte sortenspezifische Sollwertparameter, die der zu fahrenden Bahnsorte entspre chen, in das Trocknungsmodell gegeben werden,
daß in bestimmten Zeitabständen in das Simulationsprogramm neue Ausgangswerte eingegeben werden, als welche die von den verschiedenen Meßgebern des Beschichtungstrocknungsprozesses erhaltenen Meßwerte der Prozeßparameter und möglicherweise im Labor analysierte Bahn- und Beschichtungsproben verwendet werden,
daß zur Minimierung der Ungenauigkeiten des Prozeßmodells in dem Verfahren ein adaptierendes Prozeßmodell angewendet wird, zu welchem Zweck im Prozeßmodell ein oder mehr bestimmte Parameter als Veränderliche gehalten werden, die von den neuen Prozeß-Ausgangswerten ausgehend in der richtigen Rich tung adaptiert werden derart, daß das Prozeßmodell als Er gebnis für die gemessenen Parameter Werte gibt, die den Meß ergebnissen entsprechen, und
daß als letztgenannte Parameter die Feuchtigkeit Temperatur und/oder der Trockengehalt der Streichschicht gemessen wer den.

Das in der Erfindung angewendete adaptierte und mit Hilfe von Simulationstechnik geschaffene Prozeßmodell beruht auf Messungen, Probeläufen und der Trocknungstheorie. Zweck mäßig berechnet das in der Erfindung anzuwendende Simulations programm aus den Ausgangsdaten die Verdampfung aus der ge strichenen Bahn, die Feuchtigkeit und Temperatur der Bahn, sowie den Trockengehalt der Streichschicht nach jeder Trock nungseinheit, die Lage und Temperatur des Erstarrungsbereichs sowie den Energieverbrauch der einzelnen Trocknungseinheiten.

Das in der Erfindung genutzte Simulationsprogramm ent hält ein oder mehr offene Parameter, zweckmäßig Wärme- und Stoffübertragungskoeffizient zwischen der zu trocknenden Bahn und der Umgebungsluft unter Berücksichtigung der Feuchtig keitsleitfähigkeitseigenschaften von Bahn und Beschichtung. Genannter oder genannte Parameter werden überschlagsweise aus dem Prozeß bestimmt derart, daß der gemessene und der simu lierte Feuchtigkeitswert und/oder andere Werte der Bahn ein ander gegenseitig entsprechen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl zur Regelung als auch zur Optimierung des Prozesses angewendet werden.

Weil im Streichtrocknungsprozeß im allgemeinen bis zu drei verschiedene Heizenergien verwendet werden, nämlich Dampf in den Trockenzylindern, el. Strom im Infratrockner und Erdgas im Schwebetrockner, und deren Preisverhältnisse vari ieren, ist erforderlich, die Verhältnisse der einzelnen Ener gieformen zu optimieren, um ein möglichst günstiges Qualität- Trocknungsenergieverbrauch-Verhältnis zu erzielen. Auch diese Optimierung kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren reali siert werden, beispielsweise indem der Prozeß unter Betonung der einzelnen Trocknungsformen gefahren wird, wobei die ein zelnen Energieverbräuche, die das System für die verschiede nen Fahrweisen angibt, unter Berücksichtigung der Qualitäts eigenschaften der Bahn miteinander verglichen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient auch als indirek tes Meßsystem, mit dem sogar in großer Menge sortenspezifi sche Meßparameter und simulierte Werte gesammelt und in den Speicher des Computers eingespeichert werden können und diese Daten für die Weiterentwicklung des Streichprozesses und zur weiteren Präzisierung des in der Erfindung anzuwendenden Pro zeßmodells und Simulationsprogramms genutzt werden können. Dabei kann in der Erfindung von einem sehr grob gefaßten Pro zeßmodell ausgegangen werden, das mit der Zeit präzisiert und gerade dem zu steuernden Streichprozeß und den variierenden Betriebsverhältnissen entsprechend weiterentwickelt werden kann. Zur genannten Entwicklungstätigkeit gehören in Labor tests gesammelte Qualitätsdaten, die mit den aus den Fahrpa rametern und Simulationsergebnissen gesammelten Daten zusam men zur Erstellung der Sortenkarten der verschiedenen zu streichenden Sorten benutzt werden, welche Sortenkarten im Regelungsverfahren der Erfindung als sortenspezifische Soll wertparameterserien verwendet werden.

In dem erfindungsgemäßen System hat der Bediener die Möglichkeit, die Sortenkarte zu datieren, wobei die Werte der Fahrsituation im Speicher des Computers als Richtwerte eingespeichert werden. Auf diese Weise können für jede Sorte die optimalen Fahrzustände bezüglich der Qualität und/oder des Energieverbrauchs gesammelt werden.

Das erfindungsgemäße System kann zur Regelung und/oder Steuerung der einzelnen Parameter der Beschichtungstrocknung einer Bahn wie folgt benutzt werden:
Endfeuchtigkeit der Beschichtung/des Papieres;

- das Prozeßmodell errechnet Richtwerte für die einzel nen Trockner des Prozesses, mit denen die gewünschte Endfeuchtigkeit erzielt wird oder
- die Fahrwerte des Trockners werden derart geändert, daß das Verdampfungsprofil in Maschinenrichtung dem im Speicher des Computers eingespeicherten optimalen Fahrzustand entspricht.

Erstarrungsbereich der Beschichtung;

- es wurde festgestellt, daß die Trocknung bei einem Trockengehalt der Streichschicht im sog. kritischen Bereich (ca. 75-80%) zumindest bei bestimmten Pasten sorten vorsichtig erfolgen muß. Mit dem erfindungs gemäßen System läßt sich der Erstarrungsbereich der Streichpaste an eine gewünschte oder eine in der Sortenkarte gespeicherte, dem optimalen Fahrzustand entsprechende Stelle steuern/regeln.
- im Labor kann für jeden Pastentyp der Immobilisations punkt bzw. Trockengehalt bestimmt werden, bei dem die Viskosität der Paste ins Unendliche wächst. Wenn der Trockengehalt im erfindungsgemäßen System den entspre chenden Wert des Immobilisationspunktes erreicht, erscheint auf dem Computerbildschirm die Erstarrungs punktmarke am entsprechenden Platz des Trocknungspro zeßbildes.

Mit dem erfindungsgemäßen System können vorteilhaft einige Regelungsmaßnahmen verbunden werden, wie z.B. die Feuchtigkeitsregelung der Abluft der Schwebetrockner. Die Abluftmenge des Trocknungsprozesses wird im allgemeinen kon stant gehalten und sie ist derart bemessen, daß sie die den maximalen Verdampfungswerten entsprechende Feuchtigkeit abführt.

Mit der Hauptversion der Erfindung lassen sich bedeuten de Energieeinsparungen erzielen, wenn die Abluftfeuchtigkeit bei variierenden Fahrzuständen durch Regelung der Abluft- und Ersatzluftmengen mit dem erfindungsgemäßen Regelungssystem im wesentlichen konstant gehalten wird. Auch die Bahntemperatur kann vor dem Streichwerk geregelt werden. Bei bestimmten Pastentypen darf die Bahn beim Auftreffen der Streichmasse nicht zu heiß sein.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf eini ge in den Abbildungen der beigefügten Zeichnung schematisch dargestellte Ausführungsbeispiele, auf deren Einzelheiten die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, ausführlich beschrie ben.

Fig. 1 zeigt schematisch und zum Teil als Blocksche ma die Erfindung im ganzen, d.h. ein erfin dungsgemäßes Steuerungs- und Überwachungssy stem und den mit diesem zu steuernden und zu überwachenden Streichprozeß.

Fig. 2 zeigt das Funktionsprinzip des erfindungsge mäßen Systems als Ablaufdiagramm.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines Computerüberwachungs bildes des erfindungsgemäßen Systems.

Fig. 4 zeigt grafisch die Korrekturkonstante des in der Erfindung verwendeten offenen Parameters als Funktion der Zeit.

In Fig. 1 ist ein Beispiel eines mit dem erfindungsge mäßen Verfahren überwachten und gesteuerten Prozesses ge zeigt, das im folgenden beschrieben wird. Die zu beschich tende Papierbahn W _in kommt in das Streichwerk 30, das aus übereinanderliegenden Streichwalzen 31 und 32 besteht. Die Streichwalzen 31 und 32 bilden zwischen sich einen Streich spalt N, in dem das ein- oder beidseitig an die Walzen oder die Bahn gespeiste Streichmittel, wie z.B. Leim oder Paste, an die Bahn W gepreßt wird. Nach dem Streichspalt N ist die Bahn W vom Streichmittel befeuchtet und sie wird in vertika lem Zug W₁ zur Beschichtungstrocknung überführt.

Die Beschichtungstrocknereinheit besteht in Laufrich tung der Bahn W aus einem ersten Infratrockner 44, in dem ein- oder beidseitig Infrastrahlung R auf die Bahn W ₁ ge richtet wird.

Nach der Infraeinheit 44 wird die Bahn W ₂ in drei auf einander folgende Schwebetrocknereinheiten 40, 50 und 55 geführt. Die Schwebetrocknereinheiten 40, 50 und 55 bestehen aus oberseitigen Gehäuseteilen 41, 51 und 56 und unterseiti gen Gehäuseteilen 42, 52 und 57, die untereinander Behand lungszwischenräume 43, 53 und 58 eingrenzen, in denen die Bahn W in an sich bekannter Weise mit heißen Luftstrahlen, zweckmäßig beidseitig, berührungslos getrocknet und getragen wird. Nach der letzten Schwebetrocknereinheit 55 wird die Bahn W ₃ in teilweise getrocknetem Zustand in eine Nachtrock nungseinheit 60 überführt, die aus einem kurzen Mehrzylin dertrockner besteht, der aus Trockenzylindern 61, 62, 63, 64 und 65 gebildet wird. Die vollständig getrocknete Bahn W ₄ wird danach als Zug W _out z.B. zum Aufroller oder dergleichen geführt.

Der Streich- und Trocknungsprozeß ist im vorstehenden sehr schematisch dargestellt. Ein genaueres Beispiel des Prozesses, an dem das erfindungsgemäße Steuerungs- und Über wachungssystem verwendet werden kann, ist in der FI-Anmeldung Nr. 862427 (eingereicht am 6.6.1986) gezeigt. In genannter Anmeldung sind sowohl ein kombinierter Infrarot-Schwebetrock ner als auch die Konstruktionen und die Funktion des Schwebe trockners genauer beschrieben.

In Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Überwachungssystem schematisch als Einheit 100 dargestellt, die mit dem Pro zeßcomputer 110 zusammenarbeitet. Weil das erfindungsgemäße System in der im vorstehenden beschriebenen Weise auch zur Regelung einsetzbar ist, ist in Fig. 1 schematisch eine Rege lungseinheit 150 gezeigt, die den Prozeß steuert, der in Ab bildung 1 außerdem schematisch als Block 200 dargestellt ist.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden beim Strei chen und bei der Beschichtungstrocknung eine große Anzahl ver schiedener Prozeßparametermessungen durchgeführt, die in Fig. 1 durch eingekreiste Bezugsnummern 1-25 gekennzeichnet sind. Es folgt eine Liste der einzelnen, die Messungen bezeichnen den Bezugsnummern 1-25.

1, 19 Flächengewicht (g/m²) der Bahn
2, 20 Feuchtigkeitsgehalt (%) der Bahn
3, 21 Temperatur (°C) der Bahn
4 el. Speiseleistung (kW) des Infratrockners
5, 6, 7 Temperatur (°C) der Blasluft
8, 9, 10 Druck (Pa) im Obergehäuse
11, 12, 13 Heizleistung (dampfbeheizter Schwebetrockner: bar oder gasbeheizter Schwebetrockner: kg/h)
14, 15, 16 Druck (Pa) im Untergehäuse
17 Dampfdruck (bar) der Zylinder
18 Dampfmenge (t/h) zu den Zylindern
22 Temperatur (°C) der Beschichtung
23 Maschinengeschwindigkeit (m/min)
24 Feuchtigkeit, Temperatur und Trockengehalt der Streichschicht der Bahn nach dem ersten Trockner 40
25 Feuchtigkeit, Temperatur und Trockengehalt der Streichschicht der Bahn nach dem zweiten Trockner 50

Wie im vorstehenden gesagt, wird vor dem Streichwerk und dessen Steichpressenspalt N das Flächengewicht der Bahn W (Messung 1), der Feuchtigkeitsgehalt (Messung 2) der Bahn und die Temperatur (Messung 3) der Bahn W gemessen, und die auf diese Weise erzeugten Meßsignale werden über den Anschluß a in die Zentraleinheit 100 geleitet. Am Streichwerk wird z. B. die Temperatur der zu streichenden Streichmasse gemessen und das Meßsignal wird über den Anschluß k zur Zentraleinheit 100 übertragen. An den Schwebetrocknereinheiten 40, 50, 55 werden die Temperaturen der in die oberseitigen Einheiten 41, 51 und 56 zu speisenden Blasluftströme als Messungen 8, 9 und 10 gemessen und die Meßergebnisse werden über die Anschlüsse c und d zur Zentraleinheit 100 geleitet. An der Infraeinheit 44 wird die el. Stromleistungsmessung 4 durchgeführt, welches Meßergebnis über den Anschluß b zur Zentraleinheit 100 gelei tet wird. Auf gleiche Weise werden die Heizleistungsmessung 11 der ersten Schwebeeinheit 40, die Heizleistungsmessung 12 der zweiten Schwebeeinheit 50 und die Heizleistungsmessung 13 der dritten Schwebeeinheit 55 sowie die Druckmessungen 14, 15 und 16 der Untergehäuse 42, 52 und 57 durchgeführt und die genannten Meßergebnisse werden über die Anschlüsse e, f und g zur Zentraleinheit 100 geleitet. An der Zylindergruppe 60 wird die Dampfdruckmessung 17 und Dampfmengenmessung 18 der Zylinder 61-65 durchgeführt, welche Meßergebnisse über den Anschluß h zur Zentraleinheit 100 geleitet werden. Außerdem werden die Flächengewichtsmessung 19 der Bahn W, die Feuch tigkeitsgehaltsmessung 20 der Bahn und die Bahntemperatur messung 21 sowie die Geschwindigkeitsmessung 23 der Bahn W hinter dem Nachtrockner 60 an der getrockneten Bahn W _out durchgeführt, deren Meßergebnisse über die Anschlüsse i und j zur Zentraleinheit 100 geleitet werden.

Nach Fig. 1 wird zwischen der ersten und zweiten Trockeneinheit 40 und 50 die Meßgeberanordnung 26, Feuchtig keit, Temperatur und der Trockengehalt der Streichschicht der Bahn W, gemessen und die so erhaltenen Meßdaten werden zu einem Meßumformer 24 geführt, der eine Meßsignalserie weiter gibt, die über die Anschlüsse c, d in die Zentraleinheit 100 des Meß- und Regelungssystems geleitet wird. Dementsprechend befindet sich im System zwischen der zweiten Trockeneinheit 50 und der dritten Trockeneinheit 55 an der Bahn W eine Meß geberanordnung 27, von der eine erhältliche Meßsignalserie zu einem Meßumformer 25 geführt wird, der eine Meßsignalserie weitergibt, die ebenfalls über die Anschlüsse c, d in die Zen traleinheit 100 geleitet wird. Von der Zentraleinheit 100 ist eine Reihe Regelungssignale erhältlich, mit der die Trocken einheiten 40, 50 und 55 derart gesteuert werden, daß zwischen diesen die im voraus eingestellten und vom Regelungs- und Steuerungssystem des erfindungsgemäßen Verfahrens auf weiter unten beschriebene Weise optimierten und adaptierten Werte der Feuchtigkeit, Temperatur und/oder des Trockengehalts der Streichschicht der zu streichenden Papierbahn W beherrscht werden können.

Zu den Meßgeberanordnungen 26 und 27 gehören über der Bahn W quer zu dieser verlaufende Meßbalken, in denen ein Meßgeber für die Feuchtigkeit und ein Meßgeber für den Trockengehalt der Beschichtung der Bahn W und möglicherweise auch ein Temperaturgeber angebracht sind.

Das erfindungsgemäße System umfaßt vorteilhaft auch die Messung der Feuchtigkeit, Temperatur und/oder des Trockenge haltes der Bahn. Zur Präzisierung des Prozeßmodells können an das System eine oder mehrere der genannten Messungen an ge eigneten Stellen angeschlossen werden, wie z.B. eine Trocken gehaltsmessung zweckmäßig für den angenommenen Erstarrungsbe reich. Die erfindungsgemäße Simulation nutzt genannte Messun gen zum Adaptieren. Außerdem ist vorteilhaft, an das System eine Dichtemessung der Streichpaste anzuschließen. Die On line-Messung des Trockengehalts der Paste ist noch ungenau, aber die Dichtemessung ist genauer. Durch laborante Bestim mung des Trockengehaltes der Paste als Funktion der Dichte kann das System die vorherige Größe aus dem letzteren Meßergeb nis errechnen. In dem System kann die Feuchtigkeit der Abluft des Schwebetrockners gemessen werden. Wenn mit dem System die Feuchtigkeit der Abluft des Schwebetrockners auf vorstehend beschriebene Weise geregelt wird, kann diese Größe mit einer an sich bekannten Vorrichtung gemessen werden.

Im folgenden werden zunächst unter Hinweis auf Fig. 1 und 2 die einzelnen Phasen und die wesentlichen Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein weiter unten genauer beschriebenes Prozeßmodell angewendet, das auf grund der im vorstehenden unter Hinweis auf Fig. 1 beschrie benen Messungen 1-25, von Probeläufen des zu steuernden Pro zesses 200 oder dessen Aquivalents und der Trocknungstheorie erstellt worden ist. Aufgrund des genannten Prozesses wird ein weiter unten genauer beschriebenes Computersimulations programm erstellt, das programmiert ist, wenigstens die Ver dampfungsleistungen der einzelnen Trocknungseinheiten 44, 40, 50, 55 und 60 und die Feuchtigkeit, Temperatur und den Troc kengehalt der Streichschicht der zu streichenden Papierbahn W nach jeder Trockeneinheit 44, 40, 50, 55 und 60 sowie auch die Lage des Erstarrungsbereiches der Streichmasse zu errech nen. In genanntes Simulationsprogramm werden aus der weiter unten genauer beschriebenen Sortenkarte die sortenbezogenen Werte der zu fahrenden Bahnsorte eingegeben, die die Sollwert parameterserie des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens bilden. In das Simulationsprogramm werden in bestimmten Zeit intervallen automatisch neue Ausgangswerte eingegeben, als welche die von den einzelnen Meßgebern 1-25 des Prozesses erhaltenen Meßwerte der Prozeßparameter des Prozesses und außerdem im Labor analysierte Bahn- und Streichmassenproben dienen. Erfindungsgemäß werden die Ungenauigkeiten des genann ten Prozeßmodells unter Anwendung eines adaptierenden Pro zeßmodells minimiert, in dem ein oder mehr bestimmte Para meter als Veränderliche gelassen sind und/oder die von den neuen Ausgangswerten des Prozesses 200 ausgehend in der rich tigen Richtung adaptiert werden derart, daß das Prozeßmodell als Ergebnis für die gemessenen Parameter Werte gibt, die den Meßergebnissen entsprechen. Als genannter offener Prozeßpara meter wird zweckmäßig der Wärme- und Stoffübertragungskoeffi zient zwischen der zu trocknenden Bahn und der Umgebungsluft verwendet.

Der allgemeine Aufbau des erfindungsgemäßen Verfahrens geht aus Fig. 2 hervor.

Im folgenden wird der Anschluß des Prozeßcomputers 110 an den Prozeß beschrieben.

Der Prozeßcomputer 110 kommuniziert mit dem Prozeß über die I/0-Programme der SIP-Station (SIPS = Serial Interface Process Station). Basisprogramme betreiben das Betriebssystem der SIPS, während die Anwendungsprogramme die Datenübertra gung vom Prozeß zum Prozeßcomputer 110 übernehmen.

Das Betriebssystem des Prozeßcomputers wird im folgen den genauer beschrieben. Es enthält außerdem Programme zum Empfang und zur Bearbeitung der von der SIP-Station kommenden Daten, zur Realisierung der grafischen Bildschirmdarstellung (Fig. 3), für Trendanzeigen (Fig. 4), zum Speichern sowie zur Simulation der Daten.

Im folgenden wird ein Beispiel für das in der Erfindung anzuwendende Betriebssystem beschrieben.

Der im Leitwartenraum untergebrachte Computer 110 ist mit einem menüartigen Betriebssystem versehen, bei dem sich der Bediener aus der Menüauswahl die gewünschten Funktionen auswählen kann. Das Hauptmenü kann aus folgender Liste beste hen:

1. Überwachen
2. Sorte wählen
3. Fahrparameter ändern
4. Sortenkarte datieren

Vom Hauptmenü wird auf die einzelnen Untermenüs über gegangen, aus denen Zusatzfunktionen für jede Hauptgruppe wählbar sind. Z.B. wird durch die Wahl "Überwachen" auf dem Bildschirm folgendes Untermenü eingeblendet:

1.1 Überwachungsbilder der Stationen
1.2 Zielbilder der Stationen
1.3 Fahrschemata der Stationen
1.4 Fahrschema der Maschine
1.5 Trendanzeigen
1.6 Balkendiagramme

Zu den Fahrparametern sei festgestellt, daß das Anwen derprogramm derart aufgebaut ist, daß bestimmte feststehende Fahrparameter über das Betriebssystem geändert werden können. Solche Parameter sind:

- Trockengehalt der Paste
- Anzahl der betriebenen Zylinder
- Trockengehalt der immobilen Paste bzw. sog. Erstarrungspunkt

Im folgenden werden die Monitorbilder beschrieben. Hauptbild für jedes Streichwerk im Überwachungssystem ist das in Fig. 3 gezeigte Überwachungsbild, aus dem die für die Trocknung wichtigen Daten ersichtlich sind.

Außerdem können verschiedene Trendbilder wiedergegeben werden. Z.B. gibt der im Simulationsprogramm enthaltene offe ne Parameter als Funktion der Zeit dem Bediener Informationen aus erster Hand über eine mögliche Störung oder einen Fehler im Prozeß: wenn sich im Parameterwert eine plötzliche Niveau änderung einstellt, zeigt das eine Veränderung im Prozeß an. Fig. 4 zeigt ein Beispiel für diesen Bildtyp, wobei als offe ner Parameter der genannte Wärme- und Stoffübertragungskoeffi zient zwischen Trocknungsluft, zu trocknender Bahn und deren Umgebungsluft dient.

Außer dem offenen Parameter ist vorteilhaft, z.B. Trendbilder von folgenden Größen anzuzeigen:

- Temperatur der Blasluft der Schwebetrockner
- Gesamtenergieverbrauch
- Gesamtverdampfung
- Gesamtgas-/dampfmenge

Im folgenden werden die Unterbrechungen und Alarme des Systems beschrieben. Die Meldung über den Beginn einer Unter brechung ist als Binärinformation über die SIPS-Einheit er hältlich. Wenn die Unterbrechungsinformation eintrifft, stop pen die Simulationsprogramme, womit u.a. auf den Überwachungs bildern der Zustand vor der Unterbrechung verbleibt. Mit Hilfe dieser Information kann der Prozeß schnell wieder auf seinen vorherigen Status gefahren werden. Nach Eingang der Information über das Ende der Unterbrechung startet das Sy stem seine Funktion automatisch.

Mit dem erfindungsgemäßen System läßt sich klären, wie sich die Verdampfung unter den Trocknungseinheiten verteilt. Die erhaltenen Verdampfungswerte gleichen sich an die manuell genommenen Feuchtigkeitsproben an.

Mit dem erfindungsgemäßen System kann die gleiche Ver dampfung für bestimmte Sorten in verschiedenen Fahrabschnit ten wiederholt werden. Mit dem erfindungsgemäßen System sind für das Bestreben, die Trocknung zu optimieren, zusätzliche Daten über Qualität, Leistung und/oder Energieverbrauch er hältlich. Die Zusatzinformationen sind erhältlich dadurch, daß die optimalen Fahrzustände im Speicher der Anlage unter verschiedenen Verdampfungsbedingungen datiert werden. Gleich zeitig werden Qualitätsdaten durch Labortests sowie Messun gen an der Streichmaschine gesammelt. Aufgrund dieser Daten läßt sich ein Qualitätskartensystem erstellen, das Auskunft darüber gibt, wie die einzelnen Papiersorten getrocknet wer den müssen.

Claims

1. Verfahren zur Regelung, Steuerung und/oder Überwa chung der Beschichtungstrocknung einer Bahn (W), wobei in dem Verfahren eine endlose Papier- oder Kartonbahn (W) durch ein oder mehr Streichwerke (30) geführt wird, in welchen auf eine oder beide Seiten der Bahn Streichmasse aufgetragen wird, mit welcher behandelt die Bahn (W ₁) zur Beschichtungstrocknung durch einen oder mehrere Trockner (44, 40, 55, 60) geführt wird, in dem/denen Mehrzylindertrocknung (60) und/oder berüh rungslose Luftschwebetrocknung (40, 50, 55) und/oder Infra strahlungstrocknung (44) angewendet wird, und in dem Verfah ren ein Computer (110) zur Prozeßsteuerung eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Verfahren ein Prozeßmodell angewendet wird, das aufgrund von Probeläufen, On-line-Messungen und/oder der Trocknungstheorie des zu steuernden Prozesses oder dessen Aquivalents erstellt ist,
daß aufgrund des genannten Prozeßmodells wenigstens die Feuch tigkeit, Temperatur der zu streichenden Papierbahn und/oder der Trockengehalt der Streichschicht nach jedem der genannten Trockner berechnet werden,
daß aus einer sog. Sorten- und Rezeptkarte sortenspezifische Sollwertparameter, die der zu fahrenden Bahnsorte entspre chen, in das Trockenmodell gegeben werden,
daß in bestimmten Zeitabständen in das Simulationsprogramm neue Ausgangswerte eingegeben werden, als welche die von den verschiedenen Meßgebern (1-25) des Beschichtungstrocknungs prozesses erhaltenen Meßwerte (a-k) der Prozeßparameter und möglicherweise im Labor analysierte Bahn- und Beschichtungs proben verwendet werden,
daß zur Minimierung der Ungenauigkeiten des Prozeßmodells in dem Verfahren ein adaptierendes Prozeßmodell angewendet wird, zu welchem Zweck im Prozeßmodell ein oder mehr bestimmte Parameter als Veränderliche gehalten werden, die von den neuen Prozeß-Ausgangswerten ausgehend in der richtigen Rich tung adaptiert werden derart, daß das Prozeßmodell als Ergeb nis für die gemessenen Parameter Werte gibt, die den Meßer gebnissen entsprechen, und
daß als letztgenannte Parameter die Feuchtigkeit, Temperatur der Bahn und/oder der Trockengehalt der Streichschicht gemes sen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund des genannten Prozeßmodells zusätzlich die Ver dampfungsleistungen der einzelnen Trocknungseinheiten und/ oder die Trockengehalte und Temperaturen der zu streichenden Papierbahn nach jedem der genannten Trockner berechnet wer den.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich net, daß das Verfahren zur Überwachung des Beschichtungstrock nungsprozesses angewendet wird und daß für den Bediener mit dem Überwachungssystem simulierte Werte für die Verdampfung, Feuchtigkeiten, Temperaturen und Trockengehalte der Papier bahn und/oder entsprechende aus dem Prozeß gemessene direk te Meßwerte und/oder die Lage des Erstarrungsbereiches der Streichpaste angezeigt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Überwachungssystem im Computerspeicher für den Beschichtungs trocknungsprozeß wichtige Fahrparameter gesammelt werden, die im Steuerungs- und Überwachungssystem des Trocknungspro zesses genutzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß das Verfahren zur Optimierung der Beschichtungstrock nung bezüglich der Qualität der zu streichenden Bahn, Trock nungsleistung oder des Energieverbrauchs zwischen den einzel nen Trocknungseinheiten angewendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, daß als offen gelassene Prozeßparameterveränderliche der Wärme- und Stoffübertragungskoeffizient zwischen der zu trocknenden Bahn und der Umgebungsluft verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeich net, daß das Verfahren zur Steuerung des Beschichtungstrock nungsprozesses verwendet wird derart, daß mit dem Verfahren optimale Sollwerte für die Temperatur und Geschwindigkeit der Blasluft des Schwebetrockners und/oder die elektrische Lei stung des einzusetzenden Infratrockners und/oder den Dampf druck der dampfbeheizten Trockenzylinder geregelt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeich net, daß mit dem Verfahren im Computerspeicher der Anlage fahrparametrische Daten und Daten über simulierte Werte für verschiedene Verdampfungsbedingungen gesammelt werden, und daß gleichzeitig in Labortests sowie an der Streichmaschine durchzuführenden Messungen Qualitätsdaten gesammelt werden, und daß aufgrund der im vorstehenden genannten Daten Sorten karten für die verschiedenen zu streichenden Qualitäten auf gestellt werden, die in dem Verfahren als sortenspezifische Sollwertparameterserien genutzt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeich net, daß mit dem Verfahren der Prozeß gesteuert wird, wobei auf dessen verschiedene Trocknungsenergieformen Gewicht ge legt wird, wie z.B. die Anteile des in die Trockenzylinder einzuspeisenden Dampfes, des in die Infratrockner einzuspei senden el. Stroms und des die Schwebetrocknerluft heizenden Erdgases, und daß mit dem Verfahren die bei verschiedenen Fahrweisen entstehenden Energiekosten untereinander vergli chen werden, wobei die Qualitätseigenschaften der Bahn be rücksichtigt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß das Verfahren bei Unterbrechungen des Beschich tungstrocknungsprozesses angewendet wird derart, daß, wenn das System eine Unterbrechungsinformation erhält, das Simulati onsprogrammpaket anhält, wobei der der Unterbrechung vorange gangene Prozeßstatus eingespeichert wird, und daß der Prozeß mit Hilfe der genannten Statusinformation im wesentlichen auf seinen vorherigen Status gefahren wird zweckmäßig derart, daß nach Erhalt der Information über das Ende der Unterbrechung das System automatisch seine Funktion aufnimmt.