DE4128860C2 - Regelanordnung für Abwickeleinrichtungen für Bahnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelanordnung für Abwickeleinrichtungen für Bahnen, beispielsweise an Rollenrotationsdruckmaschinen.

An Abwickeleinrichtungen für Bahnen kommen Regelanordnungen zur Anwendung, die eine gewünschte Bahnspannung in der von der Wickelrolle abgezogenen Bahn realisieren. Hierzu fungiert eine von der Bahn teilweise umschlungene Pendelwalze als Meßwertgeber für die Bahnspannung. Je nach der Bewegung der Pendelwalze regelt ein Regelkreis das Bremsmoment einer am Umfang oder Zentrum der Wickelrolle angreifenden Bremse. Dabei werden Störungen durch den sich ändernden Durchmesser der Wickelrolle, Rollenschlag u. a. ausgeregelt. Bei extremen Störgrößen, z. B. bei einem Notstopp, sind einfache Regelungen überfordert. Gemäß der CH-PS 5 96 604, die eine Regelanordnung für eine Abwickeleinrichtung für Bahnen zeigt, wird deshalb im Falle des Notstopps eine Störgrößenaufschaltung vorgenommen. Hierzu wird zunächst von einer Schaltung der momentane Durchmesser der Wickelrolle als Digitalwert geliefert. Letzterer wird von einem Digital-Analog- Wandler in einen Analogwert umgewandelt. Dieser analoge Durchmesserwert wird in einer analogen Multiplizierschaltung mit sich multipliziert. Das Ergebnis wird in einer weiteren analogen Multiplizierschaltung nochmals mit dem Durchmesserwert multipliziert, wobei ein der 3. Potenz des Durchmessers proportionales Signal gewonnen wird. Dieses Signal wird in einer weiteren Multiplizierschaltung mit einem der Bahngeschwindigkeit proportionalen Signal multipliziert, ehe es bei einem Notstopp die pneumatische Beaufschlagung der Rollenbremse steuert.

Diese Einrichtung ist infolge des großen Schaltungsaufwandes teuer. Dafür ist maßgeblich ursächlich, daß der Durchmesser der Wickelrolle laufend ermittelt und der Regeleinrichtung zugeführt werden muß. Nachteilig ist weiterhin, daß die Regelanordnung nicht an die variablen Prozeßbedingungen Rollendichte und -breite sowie Reibwert der Bremse der Abwickelrolle anpaßbar ist, wodurch die Regelgüte beeinträchtigt wird.

Es wurde auch schon vorgeschlagen (DE-OS 41 03 477), das Signal der Pendelwalze in einem Vergleichsglied mit einem Sollwert zu vergleichen, das dabei erhaltene Differenzsignal in einem Integrator zu integrieren und anschließend mit dem Signal der Pendelwalze multipliziert einem PD-Regler zuzuführen. Letzterer steuert die Bremse einer Abwickeleinrichtung. Diese Regelung braucht nicht an die Kreisverstärkung beeinflussende Parameter, wie Durchmesser und Breite der Abwickelrolle, Dichte der Bahn oder Reibwert der Bremse der Wickelrolle angepaßt zu werden und weist dennoch eine gute Regeldynamik und -güte auf. Die Regelanordnung ist aber nicht in der Lage, extreme Störgrößen bei einem Notstopp auszuregeln. In diesem Fall bringt die Rollenbremse nicht das erforderliche Bremsmoment auf. Die Folge ist ein Bahnspannungsabfall mit der Gefahr eines Bahnrisses und Maschinenstillstandes der die Bahn verarbeitenden Maschine.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Regelanordnung für Abwickeleinrichtungen für Bahnen mit einem PD-Regler, der ausgangsseitig mit einer Bremseinrichtung der Wickelrolle in Verbindung steht, sowie mit einem Meßwertgeber für die Lage der Pendelwalze, der sowohl auf ein Multiplizierglied als auch auf den Istwerteingang eines Vergleichsgliedes geschaltet ist, das mit seinem Sollwerteingang mit einem Sollwertgeber und mit seinem Ausgang unter Zwischenschaltung eines Integrators mit dem weiteren Eingang des Multipliziergliedes verbunden ist, zu schaffen, die ohne das Erfordernis von Anpaßmaßnahmen an variable, die Kreisverstärkung beeinflussende Parameter auch extreme Störgrößen des Notstopps zuverlässig ausregelt. Die Aufgabe wird durch die Anwendung der Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs gelöst. Das im Integrator gebildete Signal enthält die notwendigen Informationen für eine ständige Verstärkungsadaption an die sich ändernden Streckendaten Durchmesser und Breite der Wickelrolle, Dichte der Bahn und Reibwert der Bremse der Wickelrolle. Es ist somit ohne Anpaßmaßnahmen an diese Parameter auch zur Gewinnung des Signals zur Störgrößenkompensation beim Notstopp geeignet. Entsprechend erübrigen sich kostspielige Meßvorrichtungen für diese Parameter, abgesehen davon, daß z. B. eine Reibwertänderung schwierig erfaßbar ist.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt eine Abwickeleinrichtung mit der erfindungsgemäßen Regelanordnung im Blockschaltbild.

Die nicht im Detail dargestellte Abwickeleinrichtung enthält eine Wickelrolle 1, von der die Bahn 2 abgezogen wird. Letztere passiert anschließend eine Pendelwalze 3, die mit einem Meßwertgeber 4 für deren Lage gekoppelt ist. Der Meßwertgeber 4 ist sowohl auf ein Multiplizierglied 5 als auch auf den Istwerteingang eines Vergleichsgliedes 6 geschaltet. Am Sollwerteingang des Vergleichsgliedes 6 liegt ein Sollwertgeber 7 an, und der Ausgang ist auf den Eingang eines Integrators 8 geschaltet, dessen Ausgang mit dem weiteren Eingang des Multipliziergliedes 5 verbunden ist. Der Ausgang des Multipliziergliedes 5 ist unter Zwischenschaltung eines Addiergliedes 9 auf einen PD-Regler 10 geführt, der ausgangsseitig mit einer Bremse 11 der Wickelrolle 1 in Verbindung steht. Der Ausgang des Integrators 8 ist außerdem über die Reihenschaltung eines Schalters 12, eines Tiefpasses mit Sample and Hold 13, eines Funktionsbildners 14 und noch eines Schalters 15 mit dem weiteren Eingang des Addiergliedes 9 verbunden.

Beim Abwickeln der Bahn 2 von der Wickelrolle 1 wird die Bahnspannung mittels der Regelanordnung konstant gehalten. Die gewünschte Sollage der Pendelwalze 3 wird am Sollwertgeber 7 eingestellt. Auf die Kreisverstärkung beeinflussende Parameteränderungen, wie z. B. die Abnahme des Durchmessers und damit die Abnahme des Massenträgheitsmomentes der Wickelrolle 1, reagiert die Pendelwalze 3 mit einer Auslenkung aus der Sollage. Das der Lage der Pendelwalze 3 entsprechende Signal wird vom Meßwertgeber 4 erzeugt und dem Multiplizierglied 5 zugeführt. Das Signal wird weiterhin im Vergleichsglied 6 mit dem Sollwert verglichen. Das dabei erhaltene Differenzsignal wird im Integrator 8 integriert. Das integrierte Signal wird dem Multiplizierglied 5 zugeführt und mit dem Signal für die Lage der Pendelwalze 3 multipliziert. Das Ausgangssignal des Multipliziergliedes 5 passiert bei geöffnetem Schalter 15 ohne Beeinflussung das Addierglied 9 und gelangt auf den Eingang des PD-Reglers 10. Dieser steuert hierauf mit einem durch Änderung seiner Verstärkung entsprechend geregelten Ausgangssignal die Bremse 11 an, die daraufhin mit dem zugehörigen Bremsmoment an der Wickelrolle 1 die Bahnspannung konstant hält.

Bei einem Notstopp werden der Schalter 12 geöffnet und der Schalter 15 geschlossen. Das Signal hierfür kann beispielsweise beim Überwachen der Halteschleife des Antriebes der die Bahn 2 verarbeitenden Maschine gewonnen werden. Das bis zum Öffnen des Schalters 12 am Tiefpaß mit Sample and Hold 13 anliegende Ausgangssignal des Integrators 8 wird in ersterem geglättet, so daß schnelle Signaländerungen keinen nachteiligen Einfluß auf die Regelgüte nehmen können. Und der Einfluß unrealistischer Signalwerte infolge des Notstopps wird durch das rechtzeitige Öffnen des Schalters 12 ausgeschlossen. Die sich an den Tiefpaß anschließende Sample-and-Hold-Schaltung speichert den geglätteten Signalwert und garantiert, daß dieser auch bei geöffnetem Schalter 12 am Funktionsbildner 14 anliegt. Letzterer verformt das Signal näherungsweise nach der Funktion Konstante mal 3. Potenz des Signalwertes, wobei die genauen, den Funktionsbildner 14 verlassenden Signalwerte experimentell für den jeweiligen Abrollungstyp festgelegt werden müssen. Das Ausgangssignal des Funktionsbildners 14 passiert den Schalter 15 und wird anschließend im Addierglied 9 zum Signal des Multipliziergliedes 5 hinzuaddiert. Das so gewonnene Signal wird dem PD-Regler 10 zugeführt, der mit einer entsprechenden Verstärkungsänderung das Bremsmoment der Bremse 11 der Wickelrolle 1 variiert und so die extreme Störgröße ausregelt.

Der Schalter 12 wird auch während eines Hoch- bzw. Herunterfahrens der Bahngeschwindigkeit geöffnet, um dabei auftretende Auslenkungen der Pendelwalze, die nicht auf Parameter-, wie z. B. Durchmesseränderungen zurückzuführen sind, zu eliminieren. Der Schalter 15 bleibt bei solchen Übergangsvorgängen geöffnet, er wird erst beim Eintreten eines Notstopps geschlossen.

Der Funktionsbildner kann dem Stand der Technik entnommen und beispielsweise in Form einer Komparatorschaltung erstellt werden. Auch ist die Erfindung in einem Rechner realisierbar, was besonders vorteilhaft ist, wenn die Abwickeleinrichtung an sich bereits mit einem solchen ausgestattet ist. Im Ausführungsbeispiel greift die Bremse an der Spindel der Wickelrolle an. Die Erfindung ist ebenso anwendbar, wenn die Bremskraft am Umfang der Wickelrolle wirkt. Auch kann die Bremsfunktion z. B. in einem im Vierquadrantenbetrieb arbeitenden Antrieb der Wickelrolle integriert sein.

Claims (1)

1. Regelanordnung für Wickeleinrichtungen für Bahnen mit einem PD- Regler, der ausgangsseitig mit einer Bremseinrichtung der Wickelrolle in Verbindung steht, sowie mit einem Meßwertgeber für die Lage der Pendelwalze, der sowohl auf ein Multiplizierglied als auch auf den Istwerteingang eines Vergleichsgliedes geschaltet ist, das mit seinem Sollwerteingang mit einem Sollwertgeber und mit seinem Ausgang unter Zwischenschaltung eines Integrators mit dem weiteren Eingang des Multipliziergliedes verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Multipliziergliedes (5) auf ein Addierglied (9) geführt ist, das ausgangsseitig auf den Eingang des PD-Reglers (10) gelegt ist, und weiterhin der Ausgang des Integrators (8) über die Reihenschaltung eines Schalters (12), eines Tiefpasses mit Sample and Hold (13), eines Funktionsbildners (14) und eines weiteren Schalters (15) mit dem weiteren Eingang des Addiergliedes (9) verbunden ist.