DE4322991C2

DE4322991C2 - Steuerschaltung für eine Anordnung mit mehreren Motoren

Info

Publication number: DE4322991C2
Application number: DE4322991A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Tobise
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-07-10
Filing date: 1993-07-09
Publication date: 2001-02-01
Anticipated expiration: 2013-07-10
Also published as: TW262609B; DE4322991A1; KR940006333A; KR100311539B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für eine Anordnung mit mehreren Moto ren für ein kontinuierliches Gut transportierende Einrichtungen, insbesondere zum Antrieb von Walzen, die mit dem kontinuierlichen Gut in einer Bearbeitungsstraße in Berührung stehen. Beispiele einer solchen Bearbeitungsstraße sind eine Walzstraße, eine Glühstraße, eine Plattierstraße, eine Beizstraße, Bearbeitungsstraßen für Papier, Film oder Magnetband.

Bei derartigen Bearbeitungsstraßen kommt es darauf an, abrupte Geschwindigkeits änderungen zu vermeiden und die Antriebe so zu steuern, daß alle treibenden Walzen gleichzeitig zum Stillstand kommen.

Eine Steuerschaltung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merk malen ist aus DE 89 13 194 U1 bekannt. Dort dienen zum Anhalten den einzelnen Walzen zugeordnete Druckluftbremsen, die so betätigt werden, daß alle Walzen gleichzeitig zum Stillstand kommen. Jede Druckluftbremse muß entsprechend dem Walzendurchmesser betä tigt werden und weist daher ein individuelles Regelventil auf. Die Regelventile werden ihrer seits von der zentralen Steuerung angesteuert. Fällt die zentrale Steuerung aus, so ist nicht mehr gewährleistet, daß alle Antriebswalzen gleichzeitig anhalten. In einem derartigen Fall besteht die Gefahr, daß das transportierte Gut reißt oder sonstigen Schaden nimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nothalt gestatten, bei dem sämtli che Antriebseinrichtungen auch bei ausfallender Zentralsteuerung gleichzeitig zum Stillstand kommen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet. Danach weisen die den einzelnen Antriebsmotoren zugeordneten Sollwertbildner eine Einrichtung auf die eine der Antriebs-Sollgeschwindigkeit entsprechende normierte Bezugsgröße erzeugt, deren Än derungsrate von einer Begrenzerstufe begrenzt wird, wobei im Falle eines Nothalt die Ein gangssignale der Begrenzerstufen aller Sollwertbildner auf Null gesetzt werden. Die be schriebene Nothalt-Maßnahme, bei der die Eingänge sämtlicher Begrenzerstufen auf Null gesetzt werden, läßt sich auch bei Ausfall der zentralen Steuerung erreichen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das schematisch den Aufbau eines ersten Ausfüh rungsbeispiels der erfindungsgemäßen Motorsteuereinrichtung veran schaulicht,

Fig. 2 schematisch den Gesamtaufbau eines Motorsteuersystems bei einer Glühstraße für Walzgut mit der erfindungsgemäßen Motorsteuereinrich tung,

Fig. 3(A) ein Blockschaltbild eines Hauptteils der Anlagensteuerung in dem Mo torsteuersystem nach Fig. 2,

Fig. 3(B) ein Blockschaltbild eines Hauptteils eines Motorreglers in dem Motor steuersystem der Fig. 2,

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines in Fig. 3(A) und 3(B) enthaltenen Sollwertbild ners,

Fig. 5 Drehzahl-Umwandlungskonstanten der in Fig. 4 gezeigten Blöcke,

Fig. 6 den Aufbau eines Serienübertragungsrahmens,

Fig. 7 das Format der Übertragungsdaten,

Fig. 8 eine Begrenzerstufe,

Fig. 9 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wirkungsweise einer Be grenzerstufe,

Fig. 10 ein Diagramm, das die Wirkungsweise zeigt, bei der die Walzen zu un terschiedlichen Zeiten einen Nothalt durchführen,

Fig. 11(a) und 11(b) Diagramme, die die Wirkungsweise des Sollwertbildners nach Fig. 4 zeigen,

Fig. 12 ein Blockschaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels des Sollwertbild ners,

Fig. 13(A) und Fig. 13(B) Blockschaltbilder ähnlich Fig. 3(A) und 3(B) unter Ver wendung des in Fig. 12 gezeigten Sollwertbildners,

Fig. 14 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wirkungsweise des Soll wertbildners nach Fig. 12, und

Fig. 15(A) und Fig. 15(B) Blockschaltbilder des Hauptteils einer modifizierten Aus führung der Anlagensteuerung bzw. des Motorreglers ähnlich Fig. 13(A) und 13(B).

Wie in Fig. 1 gezeigt, wird von einer übergeordneten (nicht gezeigten) Steuerung ei ne Strang-Sollgeschwindigkeit v eines Motors 12 in einen Sollwertbildner 100 zum Erzeu gen von Solldrehzahlen eingegeben. Der Sollwertbildner 100 begrenzt die Änderungen in der Strang-Sollgeschwindigkeit v auf eine vorbestimmte Änderungsrate, wandelt die Strang- Sollgeschwindigkeit v in eine Motor-Solldrehzahl ω (oder normierte Solldrehzahl ω') des Motors 12 aufgrund einer vorher festgesetzten Drehzahlumwandlungskonstanten um und gibt die erzeugte Motor-Solldrehzahl ω an eine Subtrahiereinrichtung 26 ab. Die Subtrahier einrichtung 26 bildet eine Drehzahlabweichung zwischen der Motor-Solldrehzahl ω und der Motor-Istdrehzahl ω_a des Motors 12. Die Motor-Istdrehzahl ω_a wird durch einen Drehzahl fühler 16 ermittelt. Die Drehzahlabweichung, die von der Subtrahiereinrichtung 26 gebildet wurde, wird in eine Drehzahlregeleinrichtung (ASR) 27 eingegeben. Die Drehzahlregelein richtung 27 gibt an einen Motorantrieb 28 einen Steuerbefehl ab, der die Drehzahlabwei chung beispielsweise proportional/integral verringert. Die Einrichtung 28 treibt den Motor 12 entsprechend des eingegebenen Steuerbefehls an. Falls erforderlich, kann in der Schleife des Drehzahlregelsystems ein Stromregelsystem in untergeordneter Schleife vorgesehen sein.

Ferner empfängt der Sollwertbildner 100 von einer (nicht gezeigten) Nothalteinrich tung einen Nothaltbefehl 62. In Abhängigkeit von diesem Nothaltbefehl 62 setzt der Soll wertbildner 100 die Solldrehzahl, deren Änderungsrate noch nicht begrenzt wurde, auf ei nen vorher festgesetzten Wert (der in diesem Ausführungsbeispiel Null ist). Wenn somit der Nothaltbefehl 62 eingegeben wird, nimmt die abgegebene Motor-Solldrehzahl ω aus dem Sollwertbildner 100 in einem Verzögerungsmuster auf Null ab, das einen der Änderungsra ten-Begrenzungsfunktion entsprechenden Gradient aufweist. Insbesondere ist der Soll wertbildner 100 so aufgebaut, daß er den Gradient der Motor-Solldrehzahl ω entsprechend den Änderungen in den Drehzahlumwandlungskonstanten ändern kann, um die Zeit, die er forderlich ist, um die Motor-Solldrehzahl ω auf Null zu reduzieren, nachdem die Nothalt einrichtung betätigt wurde, auf einen gewünschten festen Zeitraum einzustellen.

Somit kann die Zeit, die der Motor 12 für einen Nothalt benötigt, auf einen ge wünschten, festen Zeitraum festgesetzt werden. Als Ergebnis kann beispielsweise in einer Bearbeitungsstraße, bei der eine Anzahl von Walzen in Berührung mit einem kontinuierli chen Material stehen, die für einen Nothalt erforderliche Zeit für alle Walzen gleich gemacht und ein Bruch des Materials aufgrund einer Abweichung der Zeiten, innerhalb der die Wal zen zum Stillstand gelangen, verhindert werden.

Ein Ausführungsbeispiel eines Motorsteuersystems für eine Walzgut-Glühstraße mit einer Motorsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun anhand von Fig. 2 bis 8 beschrieben. Fig. 2 zeigt die Gesamtausbildung des Motorsteuersystems für die Walzgut-Glühstraße, Fig. 3 den Aufbau eines Hauptteils des Motorsteuersystems. Wie in Fig. 2 gezeigt, läuft in dieser Glühstraße das Walzgut 2 von einem Abwickler 1 durch eine einlaßseitige Spannwalzengruppe 3 und wird dann in eine Glüheinrichtung 4 eingeleitet. Nach dem Glühen durchläuft das Walzgut 2 eine auslaßseitige Spannwalzengruppe 5 und wird dann an einem Aufwickler 6 aufgewickelt. Die einlaßseitige Spannwalzengruppe 3 um faßt vier einlaßseitige Spannwalzen 7(1) bis 7(4). Die Glüheinrichtung 4 umfaßt eine Anzahl (J) von Hilfswalzen 7(5) bis 7(n-3). Obwohl nicht gezeigt, ist sowohl an der Einlaßseite als auch der Auslaßseite der Glüheinrichtung 4 ein Schlaufenbildnerabschnitt vorgesehen. Die auslaßseitige Spannwalzengruppe 5 umfaßt drei auslaßseitige Spannwalzen 7(n-2) bis 7(n). Der Abwickler 1 wird von einem Motor 10, die Walzen in der einlaßseitigen Spannwalzen gruppe 3, der Glüheinrichtung 4 und der auslaßseitigen Spannwalzengruppe 5 jeweils von Motoren 12(1) bis 12(n), und der Aufwickler 6 von einem Motor 11 angetrieben.

In einer solchen Glühstraße ist es zum Durchführen der Drehzahlsteuerung des ab schnittweisen Antriebes der Walzen, d. h. zum Durchführen von Änderungen in den Dreh zahlen der Motoren, die miteinander in Übereinstimmung gebracht sind, für die Aufrechter haltung der Produktqualität und den sicheren Betrieb der Anlage wesentlich, die Spannun gen bestimmter Abschnitte des Walzgutes bei einem festen Wert zu halten. Insbesondere müssen in einem Notfall die Motoren 12 der Walzen 7 so angehalten werden, daß ihre Drehzahlen miteinander übereinstimmen. Der Nothalt kann in der gesamten Straße durchge führt werden, wie in Fig. 2 gezeigt. Es kann aber auch die gesamte Straße in eine Anzahl von Abschnitten unterteilt werden, und der Nothalt kann in der Abschnittgruppe getrennt durchgeführt werden, wo die Änderungen in den Drehzahlen der Motoren zur Überein stimmung miteinander gebracht werden müssen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wer den im Notfall alle Walzen der gesamten Straße mit Ausnahme des Abwicklers 1 und des Aufwicklers 6 angehalten. Da die Stromsteuerung am Abwickler 1 und am Aufwickler 6 so durchgeführt wird, daß die Spannung auf einem festen Wert gehalten wird, werden der Abwickler 1 und der Aufwickler 6 im Notfall nicht angehalten.

Die Motoren 10, 11 und 12(1) bis 12(n) werden jeweils durch Motorregler 18, 19 und 20(1) bis 20(n) gesteuert. Um die Darstellung zu vereinfachen, ist nur ein Teil der Motorregler gezeigt. Die Motorregler 18, 19 und 20 empfangen aus einer Anlagensteuerung 30 über Übertragungswege 40 verschiedene Steuerbefehle, zu denen Betriebs-Anhaltbe fehle, Solldrehzahlen und Solldrehmomente sowie Steuerdaten, die Steuerparameter umfas sen, gehören. Die Motorregler 18, 19 und 20 übertragen die benötigten Daten an die Anla gensteuerung 30. Zusätzlich empfängt die Anlagensteuerung 30 Ist-Betriebsdaten 44 von einer Fühlergruppe 45. Die Anlagensteuerung 30 ist über einen Übertragungsweg 42 mit ei nem übergeordneten Prozeßrechner 50 verbunden.

Aufgrund sowohl der Betriebsbedingungen als auch der eingegebenen Ist-Betriebs daten aus der Anlagensteuerung 30 gibt der Prozeßrechner 50 verschiedene Betriebsanwei sungen an die Anlagensteuerung 30 aus. Aufgrund der empfangenen Betriebsanweisungen erzeugt die Anlagensteuerung 30 die gewünschten Steuerwerte, zu denen die Drehzahlen oder Ströme der Motoren 10, 11 und 12 gehören, und gibt diese an die Motorregler 18, 19 und 20 ab. Zu diesem Zeitpunkt bestimmt die Anlagensteuerung 30 die Betriebszustände sowohl aus den tatsächlichen Betriebsdaten 44 aus der Fühlergruppe 45 als auch den Be triebsdaten aus den Motorreglern 18, 19 und 20. Die Motorregler 18, 19 und 20 steuern die Motoren 11, 12 und 13 entsprechend den Betriebsanweisungen, die von der Anlagensteue rung 30 abgegeben werden.

Eine Nothalteinrichtung 60 empfängt aus der Anlagensteuerung 30 ein Anomalitäts- Erfassungssignal 43 und aus dem Prozeßrechner 50 ein Anomalitäts-Erfassungssignal 52 und gibt, wenn sie diese Signale 43 und 52 empfängt oder wenn die Bedienungsperson einen Betriebsfehler oder andere Anomalitäten entdeckt und den Nothalt betätigt, an den Motor regler 20 einen Nothaltbefehl 62 ab.

Wie in Fig. 3(A) gezeigt, umfaßt die Anlagensteuerung 30 einen Steuerbefehlerzeu ger 31, eine Umfangsgeschwindigkeits-Umwandlungseinrichtung 32, ein Register 34 zum Speichern von Walzendurchmesserdaten, ein Register 35 zum Speichern von Betriebs-An haltebefehlen sowie eine Übertragungseinrichtung 36. Der Steuerbefehlerzeuger 31 erzeugt Steuerbefehle für die Motoren 12 aufgrund der Betriebsbedingungen oder der Betriebsan weisungen, die vom Prozeßrechner 50 über einen Übertragungsweg 42 eingegeben werden. Die erzeugten Steuerbefehle werden an die entsprechenden Motorregler 20 durch die Über tragungseinrichtung 36 ausgegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Motorbe triebs-Anhaltebefehl D/S durch das Register 35 ausgegeben. Die Strang-Sollgeschwindig keit v, die den Behandlungsbedingungen des Walzgutes entspricht, wird in die Umfangsge schwindigkeits-Umwandlungseinrichtung 32 eingegeben. Die Umfangsgeschwindigkeits- Umwandlungseinrichtung 32 multipliziert die Strang-Sollgeschwindigkeit v mit einer Um fangsgeschwindigkeits-Umwandlungskonstante k_n entsprechend der mit dem betreffenden Motor 12 gekoppelt Walze 7, um die Strang-Sollgeschwindigkeit v in die Umfangs-Sollge schwindigkeit v_n der Walze umzuwandeln. Eine Geschwindigkeits-Umwandlungseinrich tung 33 multipliziert die Umfangs-Sollgeschwindigkeit v_nmit einer Skalierkonstante K_n, um sie in eine allen Motoren gemeinsame feste Umfangs-Sollgeschwindigkeit v'_n umzuwandeln, die später noch beschrieben wird, und gibt die erhaltene Umfangs-Sollgeschwindigkeit v'_n aus. Das Register 34 speichert Daten R_n über den vom Prozeßrechner 50 über den Übertra gungsweg 42 eingegebenen Walzendurchmesser jeder Walzen 7 und gibt sie aus.

Die Übertragungseinrichtung 36 überträgt Daten an jeden Motorregler 18, 19 und 20 über einen sogenannten radialen Übertragungsweg 40. Alternativ die Motorregler 18, 19 und 20 auch über einen Schleifen-Übertragungsweg miteinander verbunden sein. Die Über tragungseinrichtung 36 erzeugt Übertragungsdaten eines einzigen Rahmens für jeden Befehl entsprechend dem in Fig. 6 gezeigten Übertragungsformat und gibt die Übertragungsdaten 38 mit fester Übertragungsperiode laufend an die entsprechenden Regler 18, 19 oder 20 aus. Die Übertragungsdaten 38 des einzelnen Rahmens bestehen aus sechs Worten, wie in Fig. 6 gezeigt. Die Anfangsdaten HEAD und die Enddaten END sind jeweils dem vorder sten und dem hintersten Wort für die Übertragungssteuerung zugeordnet. Die Eingangsda ten HEAD bilden den Kopf der Übertragungsdaten 38. Die Enddaten END umfassen Daten, die das Ende der Übertragungsdaten 38 darstellen, und Fehlerüberprüfungsdaten. Die Steu erdaten DATA1 bis DATA4 sind den mittleren vier Worten zugeordnet. Wie in Fig. 7 ge zeigt, sind den DATA1 bis DATA4 jeweils der Betriebs-Anhaltebefehl D/S, die Umfangs- Sollgeschwindigkeit v'_n, die Walzendurchmesserdaten R_n und andere Steuerdaten zugeord net.

Wie in Fig. 3(B) gezeigt, umfaßt jeder Motorregler 20(1) bis 20(n) eine Empfangs einrichtung 21, eine Folgesteuerung 22, eine Nothalteinrichtung 23, eine Begrenzerstufe 24, eine Drehzahlumwandlungseinrichtung 25, eine Drehzahlsteuereinrichtung 27 und einen Motorantrieb 28, der ein Inverter sein kann. Die Empfangseinrichtung 21 decodiert die über den Übertragungsweg 40 eingegebenen Steuerdaten entsprechend dem Übertragungsformat und gibt den Betriebs-Anhaltebefehl D/S an die Folgesteuerung 22, die Umfangs-Sollge schwindigkeit v'_n über die Nothalteinrichtung 23 an die Begrenzerstufe 24 und die Walzen durchmesserdaten R_n an die Drehzahlumwandlungseinrichtung 25 ab. Die Folgesteuerung 22 führt hauptsächlich die Betriebsunterbrechungssteuerung des Motorantriebs 28 entspre chend den Folgesteuerinhalten des Betriebs-Anhaltebefehls D/S durch. Das Ausgangssignal v"_n der Begrenzerstufe 24 wird in die Drehzahlumwandlungseinrichtung 25 eingegeben und in die Motor-Solldrehzahl ω'_n umgewandelt. Die umgewandelte Solldrehzahl ω'_n wird über eine Subtrahiereinrichtung 26 in die Drehzahlsteuereinrichtung 27 eingegeben, um die an hand von Fig. 1 beschriebene Regelung durchzuführen.

Fig. 4 zeigt in äquivalenter Weise die Blöcke in der Anlagensteuerung 30 und im Motorregler 20 entsprechend dem Sollwertbildner 100 gemäß der Erfindung. Fig. 5 zeigt die praktisch verwendeten Inhalte der Umfangsgeschwindigkeits-Umwandlungskonstante k_n, der Skalierkonstante K_n, der Drehzahlumwandlungskonstante N_n und der Walzen durchmesserdaten R_n. Wie in Fig. 5 gezeigt, sind einige wenige Kombinationen bestimmt durch die Bedingungen der Straße, wie etwa einer Glühstraße. (In diesem Ausführungsbei spiel gibt es drei Fälle.)

Entdeckt die Bedienungsperson eine Anomalität, etwa einen fehlerhaften Betrieb der Glühstraße, oder wird von der Anlagensteuerung 30 oder vom Arbeitsrechner 50 ein Anomalitäts-Erfassungssignal abgegeben, so gibt die in Fig. 2 gezeigte Nothalteinrichtung 60 den Nothaltbefehl 62 an den Motorregler 20 ab, wodurch die Fig. 3(B) gezeigte Nothalt einrichtung 23 geöffnet und das Eingangssignal der Begrenzerstufe 24 auf Null gesetzt wird.

Die Begrenzerstufe 24 ist ein Sägezahngenerator, der gemäß Fig. 8 so aufgebaut ist, daß sein Ausgangssignal v"_n gemäß Fig. 9(b) mit festgelegter Änderungsrate ε auf Null ab nimmt, wenn sein Eingangssignal (v'_n) gemäß Fig. 9(a) auf Null bei t₁ gesetzt wird. Mit an deren Worten umfaßt die Begrenzerstufe 24 eine Subtrahiereinrichtung 24a, einen Be grenzer 24b und eine Integriereinrichtung 24c. Das Ausgangssignal v"_n der Begrenzerstufe 24 wird negativ auf die Subtrahiereinrichtung 24a rückgekoppelt. Der Begrenzer 24b nimmt das Ausgangssignal (-v"_n) der Subtrahiereinrichtung 24a mit fester Probenentnahme periode T auf. Ist dieser Wert größer als ein Feinwert ε, so begrenzt der Begrenzer 24b den Wert innerhalb des Feinwerts ε und gibt diesen Wert aus. Die Integriereinrichtung 24c inte griert die Ausgangssignale des Begrenzers 24b, um die Umfangs-Sollgeschwindigkeit v"_n auszugeben, die ein Muster aufweist, bei dem sie mit der festen Änderungsrate ε verzögert wird und bei t₂ auf Null zurückgeht. Die Änderungsraten ε haben für alle Motorregler den selben Wert. Auf diese Weise kann selbst dann, wenn sich die Sollgeschwindigkeit während des Normalbetriebs stark ändert, die Walzgeschwindigkeitssteuerung des Antriebsab schnitts, innerhalb dessen die Änderungen in der Drehzahl jedes Motors auf einen festen Wert begrenzt sind, durchgeführt werden. Somit kann die Drehzahlsteuerung des Antriebs abschnitts selbst dann durchgeführt werden, wenn sich die Solldrehzahl rasch ändert, wie im Fall eines Nothalts. Betragen jedoch die Sollgeschwindigkeiten v₁ und v₂, die zum Zeitpunkt t₁, zu dem ein Nothaltbefehl eingegeben wird, an den Motorregler 20(1) und 20(2) abgege ben werden, beispielsweise 95% bzw. 90% der Nenndrehzahl der Motoren 12(1) bzw. 12(2), wie in Fig. 10 gezeigt, so halten die Motoren, wenn die Verzögerung in diesem Zu stand mit derselben Änderungsrate ε durchgeführt wird, zu unterschiedlichen Zeitpunkten t₁₁ und t₂₂ an. Dies kann zu einer übermäßigen Spannung im Walzgut und somit zu dessen Bruch führen. Der Sollwertbildner 100 gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Funktion, bei einem Nothalt die zeitliche Abweichung zu beseitigen, um die Walzen gleichzeitig anzu halten.

Der in Fig. 4 gezeigte Sollwertbildner 100 ist so aufgebaut, daß die in den Motor regler eingegebene Umfangs-Sollgeschwindigkeit v'_n für alle Motorregler gleich wird, um bei einem Nothalt der Walzen die Zeitabweichung zu beseitigen. Die Umfangsgeschwindig keits-Umwandlungseinrichtung 32 der Anlagensteuerung 30 multipliziert die Strang-Sollge schwindigkeit v der Glühstraße mit der für jede Walze vorgegebene Umfangsgeschwindig keits-Umwandlungskonstante k_n, um die Strang-Sollgeschwindigkeit v in die Umfangs- Sollgeschwindigkeit für die betreffende Walze umzuwandeln. Dies wird deshalb vorgenom men, weil im Fall der Glühstraße die Laufgeschwindigkeit des Walzgutes von der Lage der Walze, von Wärmespannungen und dergleichen abhängt. Somit wird die Laufgeschwindig keit des Walzgutes an einer typischen Stelle definiert als die Strang-Sollgeschwindigkeit v, die mit dem Walzenumfangsgeschwindigkeits-Umwandlungsbeiwert k_n multipliziert wird, um die Umfangs-Sollgeschwindigkeit v_n jeder Walze zu bestimmen. Die Geschwindigkeits- Umwandlungseinrichtung 33 multipliziert die Umfangs-Sollgeschwindigkeit v_n mit der vor her festgesetzten, in Fig. 5 gezeigten Skalierkonstante K_n, um die Umfangs-Sollgeschwin digkeit v'_n für alle Walzen auf denselben Wert zu bringen. Fall 1 in Fig. 5 stellt den Normal fall dar, bei dem die Umfangs-Sollgeschwindigkeit v_n nicht für alle Walzen gleich ist, so daß auch die Umfangsgeschwindigkeits-Umwandlungskonstante k_n nicht notwendigerweise die selbe ist. In diesem Fall wird eine Skalierung durchgeführt, indem die Umfangs-Sollge schwindigkeit v_n jeder Walze mit einem Skalierbeiwert multipliziert wird, der für den Fall 1 gezeigt ist und ausgedrückt wird durch:

K_n = 1/(G_n . π . D_on. ω_on);

wobei G_n das Änderungs-Übersetzungsverhältnis zwischen dem Motor und der Walze ist, D_on der Standarddurchmesser einer vorbestimmten Walze und ω_on die Normdrehzahl des Motors (die seine Nenndrehzahl sein kann). Wie oben beschrieben, ist der Nenner von K_n der Normdurchmesser der Walze und die Norm-Umfangsgeschwindigkeit v_on bei dieser Normdrehzahl, und die Multiplikation der Umfangs-Sollgeschwindigkeit v_n mit K_n liefert somit denselben Wert für alle Walzen, wie in Verbindung mit der Gleichung (4) beschrie ben. Das bedeutet, daß die gemeinsame Strang-Sollgeschwindigkeit v mit denselben Kon stanten (k_n . K_n) für alle Walzen multipliziert wird und die Umfangs-Sollgeschwindigkeit v_n jeder Walze so in dieselbe Umfangs-Sollgeschwindigkeit v'_n umgewandelt werden kann. Mit anderen Worten ist die Umfangs-Sollgeschwindigkeit v'_n, die von der Geschwindigkeits- Umwandlungseinrichtung 33 ausgegeben und in den Motorregler 20 eingegeben wird, ist derselbe skalierte Wert.

Die in den Motorregler 20 eingegebene Umfangs-Sollgeschwindigkeit v'_n wird über die Begrenzerstufe 24 in die Geschwindigkeits-Umwandlungseinrichtung 25 eingegeben. Durch Multiplizieren der Umfangs-Sollgeschwindigkeit v'_n mit der Umwandlungskonstante N_n wandelt die Geschwindigkeits-Umwandlungseinrichtung 25 die Umfangs-Sollgeschwin digkeit v'_n in die Motor-Solldrehzahl ω'_n des Systems mit der Einheit U/min um. Die Ein heits-Umwandlungskonstante N_n ist eine Funktion des Walzen-Istdurchmessers D_n jeder Walze, die, wie im Fall 1 der Fig. 5 gezeigt, das Verhältnis D_on/D_n (= R_n) des Normdurch messers der Walze zum Walzen-Istdurchmesser D_n sein kann. Die Daten R_n des Walzen durchmessers werden aus dem Register 34 der Anlagensteuerung 30 her übertragen und in einem (nicht gezeigten) Speicher gespeichert.

Die Konstanten der Fälle 2 und 3 der Fig. 5 werden benutzt, wenn die Umfangsge schwindigkeit für alle Walzen gleich ist (v₁ = v₂ . . . = v_n), wie im Fall einer Behandlungs straße, bei der die Laufgeschwindigkeit des kontinuierlichen Materials durch das gesamte System hindurch dieselbe ist, oder in einem speziellen Abschnitt der Glühstraße. In diesen Fällen ist die Umfangsgeschwindigkeits-Umwandlungskonstante k_n dieselbe für alle Walzen (k₁ = k₂. . . = k_n), und die Skalierkonstante K_n ist somit "1" Somit fällt die ausgegebene Um fangs-Sollgeschwindigkeit v'_n mit der tatsächlichen Walzenumfangsgeschwindigkeit v_n (in m/min) zusammen. Daher muß die Umfangs-Sollgeschwindigkeit v'_n in der Geschwindig keits-Umwandlungseinrichtung 25 des Motorreglers 20 aufgrund des Übersetzungsverhält nisses oder des Walzendurchmessers in die Solldrehzahl des Motors umgewandelt werden. Der Unterschied zwischen den Fällen 2 und 3 liegt in den Inhalten der Walzendurchmesser daten R_n, die an den Motorregler 20 übertragen werden. Genauer gesagt, wird im Fall 2 der Walzen-Istdurchmesser D_n übertragen, während im Fall 3 das Verhältnis D₀/D_n des Walzen- Normdurchmessers zum Walzen-Istdurchmesser übertragen wird. In Abhängigkeit hiervon unterscheidet sich die Einheits-Umwandlungskonstante N_n zwischen den Fällen 2 und 3. Im Fall 2 nimmt die Anzahl notwendiger Bits zu, weil der Walzen-Istdurchmesser D_n übertra gen wird. Da im Fall 3 das Verhältnis D_on/D_n der Walzendurchmesser übertragen wird, ent spricht die Anzahl der Bits der Anzahl der signifikanten Stellen und kann daher klein sein. Die Einheit der Motor-Solldrehzahl ist in den Fällen 2 und 3 U/min, und das Verhältnis ω_n/ω _on der Solldrehzahl zur Normdrehzahl ist die normierte Motor-Solldrehzahl ω'_n.

Da in dem in Fig. 2 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiel für die Berechnung die ska lierte Umfangs-Sollgeschwindigkeit v'_n mit demselben Wert benutzt wird, nimmt die von der Begrenzerstufe 24 jedes Motorreglers abgegebene Umfangs-Sollgeschwindigkeit v'_n, selbst dann, wenn ein Nothaltbefehl eingegeben wird, zum gleichen Zeitpunkt t₂ auf Null ab, wie dies in Fig. 11(a) gezeigt ist. Selbst wenn der Anfangswert der Motor-Solldrehzahl ω'_n, der aus derselben Umfangs-Sollgeschwindigkeit v"_n umgewandelt wurde, für die Motorreglern 20(1) und 20(2) verschieden ist und etwa gemäß Fig. 11(b) ω'₁ und ω'₂ beträgt, nehmen bei de zum Zeitpunkt t₂ auf Null ab, so daß Walzen gleichzeitig anhalten.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unten anhand von Fig. 12 bis 15 beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Abweichung bei einem Nothalt dadurch beseitigt wird, daß die Änderungsrate ε der Begrenzerstufe 24 für jeden Motorregler entsprechend dem Walzen-Istdurchmesser ge ändert wird.

Fig. 12 ist eine Fig. 4 ähnliche Darstellung des Sollwertbildners 100. Fig. 13(A) und 13(B) sind Blockschaltbilder der Anlagensteuerung 30 bzw. Motorreglers 20, die dem in Fig. 12 gezeigten Sollwertbildner 100 entsprechen. Wie gezeigt, wandelt die Geschwindig keits-Umwandlungseinrichtung 37 des Sollwertbildners 100 die von der Umfangsgeschwin digkeits-Umwandlungseinrichtung 32 ausgegebene Umfangs-Sollgeschwindigkeit v_n durch Multiplizieren mit der Geschwindigkeits-Umwandlungskonstanten N'_n in eine normierte Motor-Solldrehzahl ω'_n um. Mit anderen Worten führt die Geschwindigkeits-Umwand lungseinrichtung 37 die Berechnung der Gleichung (1) durch und gibt die normierte Motor- Solldrehzahl ω'_n an jeden Motorregler 20 ab:

ω'_n = v_n . N'_n
= k_n . v . N'_n
= k_n . v . 1/(G_n. π. D_n . ω_on)
= ω_n/ω_on. (1)

Da die normierte Motor-Solldrehzahl ω'_n den Walzendurchmesser D_n enthält, der sich infolge von Reparaturen ändert, hat er somit nicht für alle Motorregler 20 denselben Wert. Somit tritt bei einem Nothalt eine zeitliche Abweichung auf, was in Verbindung mit Fig. 10 beschrieben wurde.

Deshalb ist in diesem Ausführungsbeispiel im Motorregler 20 eine Änderungsraten- Korrektureinrichtung 29 vorgesehen, um die Änderungsrate ε der Begrenzerstufe 24 ent sprechend dem geänderten Walzendurchmesser D_n zu korrigieren. Bei Nothalt wird das Ausgangssignal der Begrenzerstufe 24 für alle Motorregler gleichzeitig auf Null gesetzt. Nimmt man an, daß der Normdurchmesser D_on der Walze durch deren kleinsten zulässigen Durchmesser definiert ist, so ist bei neuer Walze und damit großem Walzendurchmesser D_n die normierte Motor-Solldrehzahl ω'_n klein. Wird daher bei Nothalt eine Verzögerung mit demselben Gradient durchgeführt, so wird die Zeit, die die Walze zum Anhalten braucht, verringert. Daher wird zum Verringern der Änderungsrate die Motor-Solldrehzahl ω'_n mit D_on/D_n multipliziert, um die Änderungsrate ε korrigierend auf einen wesentlich kleineren Wert zu reduzieren. Der Wert D_on/D_n bezüglich des Walzen-Istdurchmessers wird in geeig neter Weise aus dem Register 34 übertragen. Als Ergebnis wird selbst dann, wenn die nor mierte Motor-Solldrehzahleingabe der Motorregler 20(1) und 20(2) unterschiedlich ist, ge mäß Fig. 14 etwa ω'₁ und ω'₂, die Änderungsrate entsprechend D₀₁/D₁ bzw. D₀₂/D₂ korri giert, so daß die Motoren zum Zeitpunkt t₂ (dem Anhaltezeitpunkt für Nothalt, zu dem die normierte Motor-Solldrehzahl "1" ist) anhalten.

Dies wird anhand von Gleichungen noch näher erläutert. Eine Norm-Motordrehzahl ω_on und eine Umfangsgeschwindigkeits-Umwandlungskonstante k_n werden durch Gleichun gen (2) bzw. (3) ausgedrückt:

ω_on = v_on/(G_n.π. D_on); (2)

k_n = v_on/v₀
= G_n . π . D_on . ω_on/v₀. (3)

Aus den Gleichungen (1), (2) und (3) erhält man:

ω'_n = (D_on/D_n)/(v/v₀). (4)

Die Zeit t₂, die in Fig. 14 gezeigt ist, kann ausgedrückt werden durch:

t₂ = ω'_n/{(D_on/D_n) . ε}
= {(D_on/D_n)/(v/v₀)}/{(D_on/D_n) }
= (v/v₀ . ε). (5)

Wie aus der Gleichung (5) deutlich wird, hat, da v, v₀ und ε Konstanten sind, die Anhaltezeit t₂ für alle Motoren denselben Wert.

Fig. 15(A) bzw. 15(B) zeigen Abwandlungen der Anordnungen nach Fig. 13(A) bzw. 13(B). Die Anordnungen nach Fig. 15(A) und 15(B) unterscheiden sich von denen nach Fig. 13(A) und 13(B) insofern, daß die Geschwindigkeits-Umwandlungseinrichtung 37 im Motorregler 20 vorgesehen ist. Der Walzen-Istdurchmesser D_n, der für die Umwandlung erforderlich ist, wird in geeigneter Weise aus dem Register 34 übertragen.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Motorsteuersystems, bei dem für alle Motorregler dieselbe Solldrehzahl in die Begrenzerstufe des Sollwertbildners eingegeben wird, geben selbst dann, wenn sich das Eingangssignal der Begrenzerstufe infolge eines Nothaltbefehls rasch auf Null verringert, die Begrenzerstufe der Motorregler dieselbe Mo tor-Solldrehzahl ab, die sich mit demselben Verzögerungsmuster verringert, das dieselbe Änderungsrate von derselben Sollgeschwindigkeit aufweist. Als Ergebnis halten die Moto ren zur gleichen Zeit an, so daß die Walzen gleichzeitig zu stoppen, wenn die Bearbei tungsstraße für das kontinuierliche Material etwa infolge eines Ausfalls einer Anlagensteue rung einen Nothalt durchführen muß.

Da während des Normalbetriebs das Ausgangssignal der Begrenzerstufe aufgrund des Walzen-Istdurchmesser durch die Geschwindigkeits-Umwandlungseinrichtung in die Motor-Solldrehzahl umgewandelt wird, kann die Umfangsgeschwindigkeit jeder Walze mit der von der Anlagensteuerung bestimmten Sollgeschwindigkeit gesteuert werden.

Da ferner die Nothaltsteuerung jeder Walze im Motorregler unabhängig durchge führt wird, können selbst bei Ausfall der Anlagensteuerung die Walzen zur gleichen Zeit an gehalten werden.

In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die feste Änderungsrate der Begrenzerstufe aufgrund eines Unterschieds in der in die Mo torregler eingegebenen Sollgeschwindigkeit so korrigiert, daß die für den Nothalt erforder liche Zeit dieselbe ist. Somit werden, wie im Fall des obigen Ausführungsbeispiels, die Mo toren zur gleichen Zeit angehalten, und die Walzen können somit selbst dann gleichzeitig anhalten, wenn die Bearbeitungsstraße für das kontinuierliche Material infolge eines Ausfalls der Anlagensteuerung einen Nothalt durchführt.

Claims

1. Steuerschaltung für eine Anordnung mit mehreren Motoren (12) für ein kontinuierli ches Gut transportierende Antriebseinrichtungen (7), umfassend
einen jedem Motor (12) zugeordneten Sollwertbildner (100) zur Bildung einer Motor-Solldrehzahl (ω'_n; ω"_n ) auf der Basis einer Antriebs-Sollgeschwindigkeit (v_n), und
eine Anhalteeinrichtung (60), die bewirkt, daß die Zeitspanne (t₂ - t₁), in der die An triebsgeschwindigkeit den Wert Null erreicht, für alle Antriebseinrichtungen (7) gleich ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Sollwertbildner (100)
eine Einrichtung (33; 37) zur Erzeugung einer der Antriebs-Sollgeschwindig keit (v_n) entsprechenden normierten Bezugsgröße (v'_n; ω'_n), und
eine Begrenzerstufe (24), die die Bezugsgröße (v'_n; ω'_n) als Eingangsgröße erhält und die Änderungsrate der Bezugsgröße (v'_n; ω'_n) auf einen vorgegebenen Wert
begrenzt,
aufweist und
daß die Anhalteeinrichtung (60) die Eingangssignale der Begrenzerstufen (24) aller Sollwertbildner (100) auf Null setzt.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die die Bezugsgröße (v'_n) erzeugende Einrichtung (33) die Antriebs-Sollge schwindigkeit (v_n) mit einer Skalierkonstante (K_n) multipliziert, und
daß eine Wandlerstufe (25) den von der Begrenzerstufe (24) erzeugten Wert (v"_n) durch Multiplizieren mit einer veränderbaren Drehzahl-Umwandlungskonstante (N_n) in die Motor-Solldrehzahl (ω'_n) umwandelt.

3. Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß zu den Antriebseinrichtungen (7) eine das Gut berührende Walze gehört,
daß die Antriebs-Sollgeschwindigkeit die Umfangs-Sollgeschwindigkeit der Walze ist,
daß die Skalierkonstante (K_n) der Kehrwert der aus dem Walzen-Solldurchmesser (D_on), der Motor-Solldrehzahl (ω_on) und dem Getriebeübersetzungsverhältniss (G_n) zwi schen Motor und Walze bestimmten Umfangs-Sollgeschwindigkeit (v_on) der Walze ist, und
daß die Drehzahl-Umwandlungskonstante (N_n) das Verhältnis (D_on/D_n) von Soll durchmesser (D_on) zu Istdurchmesser (D_n) der Walze enthält.

4. Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß zu den Antriebseinrichtungen (7) eine das Gut berührende Walze gehört,
daß die Antriebs-Sollgeschwindigkeit die Umfangs-Sollgeschwindigkeit der Walze ist,
daß die Skalierkonstante (K_n) 1 ist, und
daß die Drehzahl-Umwandlungskonstante (N_n) mindestens den Durchmesser (D_n) der Walze und das Getriebeübersetzungsverhältnis (G_n) zwischen dem Motor und der Wal ze enthält.

5. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bezugs größe (ω'_n) erzeugende Einrichtung (37) die Antriebs-Sollgeschwindigkeit (v_n) mit einer Geschwindigkeits-Übersetzungskonstante (N'_n) multipliziert.

6. Steuerschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß zu den Antriebseinrichtungen (7) eine das Gut berührende Walze gehört,
daß die Antriebs-Sollgeschwindigkeit die Umfangs-Sollgeschwindigkeit der Walze ist, und
daß die Änderungsrate der Begrenzerstufe (24) mit dem Verhältnis (D_on/D_n) von Solldurchmesser (D_on) zu Istdurchmesser (D_n) der Walze multipliziert ist.

7. Verwendung der Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei einer Bearbeitungsstraße, bei der es sich um eine Walzstraße, Glühstraße, Plattierstraße, Beizstraße, oder eine Bearbeitungsstraße für maschinenbearbeitetes Glanzpapier, Film oder Magnetband handelt.