DE60320124T2 - Verfahren zur spannungssteuerung in einer bahn - Google Patents

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft die Steuerung der Spannung in einem Materialhandhabungsprozess. Genauer betrifft die Erfindung die Steuerung der Spannung in einer Papierbahn während des Prozesses der Umwandlung der Papierbahn.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Bei einer Vielzahl von Herstellungsprozessen werden kontinuierliche Materialien unter Spannung gehandhabt. Drähte, Seile, Fäden, faseroptische Filamente, Folien, Papierbahnen, Metallfolien, Bänder und andere kontinuierliche Materialien werden üblicherweise unter Spannung verarbeitet. Das Material kann in den Anfangsphasen der Verarbeitung, in Zwischenphasen und/oder in der Endphase der Verarbeitung zu einem Fertigprodukt unter Spannung gehandhabt werden. Die Gleichmäßigkeit des Fertigprodukts kann bei diesen Prozessen von der Gleichmäßigkeit der Spannung des Materials während seiner Verarbeitung abhängen. Die Verarbeitung von Materialien mit geringer Zugfestigkeit erfordert die Aufrechterhaltung der Prozessspannungsniveaus innerhalb enger Bereiche, um einen Bruch des Materials und den entsprechenden Verlust an Prozessproduktivität zu verhindern.
  • Automatisierte Prozesssteuereinrichtungen wie Proportional-Integral-(PI-) und Proportional-Integral-Differential-(PID-)Steuereinrichtungen werden zur Steuerung der Materialspannung während der Verarbeitung verwendet. PI- und PID-Steuereinrichtungen berechnen ein Fehlersignal als Differenz zwischen einem Parametersollwert und dem Messwert für den Parameter. Anschließend wird der Ausgang der Steuereinrichtung gemäß dem Fehlersignal und einer oder mehrerer „Stellfaktoren" der Steuereinrichtung modifiziert. Der Ausgang ist eine Funktion des Fehlersignals und der Stellfaktoren. Die Berechnung des Ausgangs kann auch konstante Terme einschließen. In Fällen, in denen die Werte der Stellfaktoren der Steuereinrichtung feststehend sind, sind die Stellfaktoren konstante Terme, und der Ausgang ist eine Funktion des Fehlersignals. Dies ist ein iterativer Prozess mit Rückkopplungsschleife. Die Stellfaktoren der Steuereinrichtung werden nach ihrer Beziehung zu der Art der Verwendung des Fehlersignals bezeichnet. Der Proportional-Stellfaktor dient zur Berechnung der Ausgangskorrektur im Verhältnis zum Fehlersignal. Der Integral-Stellfaktor dient zur Berechnung der Ausgangskorrektur gemäß dem Betrag, oder dem Integral, eines aus den Fehlersignalen abgeleiteten Werts. Der Differentialstellfaktor dient zur Berechnung der Ausgangskorrektur im Verhältnis zu der Änderungsrate, oder der Ableitung, des Fehlersignals oder eines anderen Signals, wie der Schleifenrückkopplung.
  • Typische Steuerungsverfahren des Stands der Technik werden „feinabgestimmt" oder optimiert, indem geeignete Werte für den Stellfaktor der Steuereinrichtung gewählt werden, um eine gewünschte Prozessstabilität und Ansprechgeschwindigkeit zu erzielen. Die Werte für den Stellfaktor der Steuereinrichtung können durch Prozessbediener eingestellt werden, diese Einstellungen erfolgen manuell und hängen mit Änderungen beim Eingangsmaterial oder in der Leistung der Prozessvorrichtungen zusammen. Bei einigen Verfahren werden die Werte für den Stellfaktoren der Steuereinrichtung so festgelegt, dass sie sich in Abhängigkeit von den spezifischen Merkmalen des gesteuerten Prozesses mit dem Durchmesser der Materialwalze beim Auf- oder Abwickeln ändern.
  • US 5 269 222 beschreibt eine variable Spannungssteuereinrichtung für Rotationsdruckpressen, welche die Spannung einer Bahn regelt.
  • US 6 317 637 B1 beschreibt ein Verfahren zur Durchführung einer PID-Steuerung eines Prozesses.
  • Typische Steuerungsverfahren bieten keine angemessene Spannungssteuerung bei niedrigen Prozessgeschwindigkeiten. Typische Verfahren mit Schleifen-Feinabstimmung führen zu einer Spannungssteuerung über einen Geschwindigkeits bereich von einer Höchstgeschwindigkeit bis zu ungefähr einem Zehntel der Höchstgeschwindigkeit. Diese Verfahren werden im Allgemeinen bei niedrigeren Geschwindigkeiten zu instabil und oszillierend. Einige Verfahren bleiben zwar bei niedrigeren Geschwindigkeiten stabil, sind jedoch nicht in der Lage, bei niedrigen Geschwindigkeiten auf sich schnell ändernde Prozessbedingungen zu reagieren.
  • Die Unfähigkeit zur Steuerung der Materialspannung bei niedrigen Geschwindigkeiten führt zu einem Verlust an Spannungssteuerung während der Phasen der Low-High- und der High-Low-Flanken des Prozesses. Ein Steuerungsverlust zu diesen Zeiten führt zu unerwünschten Materialbrüchen, erhöhtem Prozessabfall und Produktivitätsverlust. Außerdem führen das Fehlen einer angemessenen Spannungssteuerung bei niedrigen Geschwindigkeiten und ebenso das Fehlen eines angemessenen Ansprechverhaltens des Steuerungssystems auf Änderungen des Elastizitätsmoduls des verarbeiteten Materials zu ungleichmäßigen Fertigprodukten, die als Abfall entsorgt werden müssen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung umfasst ein Verfahren zur Steuerung der Spannung eines kontinuierlichen Materials während der Verarbeitung des Materials. Das Verfahren ermöglicht die Steuerung der Spannung des Materials über den gesamten Geschwindigkeitsbereich des Prozesses. Durch das Verfahren wird die Spannung bei Änderungen der Geschwindigkeit, des Elastizitätsmoduls und/oder der Wickelspannung des Materials gesteuert.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die folgenden Schritte: Bestimmen eines Fehlersignals in dem gesteuerten Prozess, Bestimmen des momentanen Integral-Stellfaktors gemäß dem Geschwindigkeitsanalogwert des in Verarbeitung befindlichen Materials und Bestimmen eines Proportional-Stellfaktors.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren die folgenden Schritte: Bestimmen eines Sollwerts für die Spannung des Materials, Messen der Spannung des Materials, Bestimmen des Spannungsfehlers, Bestimmen des Geschwindigkeitsanalogwerts des Materials, Bestimmen eines Proportional-Stellfaktors, Bestimmen des momentanen IntegralStellfaktors des Prozesses gemäß dem Geschwindigkeitsanalogwert und Anpassen des Prozessausgangs gemäß dem Spannungsfehler, des Proportional-Stellfaktors und des Integral-Stellfaktors.
  • BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Abschnitts eines Materialhandhabungsprozesses, in dem das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Definitionen
  • Korrekturberechnung der Steuereinrichtung: die von einer Steuereinrichtung durchgeführte Berechnung auf der Grundlage eines Fehlersignals und der Stellfaktoren der Steuereinrichtung zur Verringerung des Fehlersignals.
  • Fehlersignal: die Differenz zwischen einem Parametersollwert und dem Messwert für den Parameter.
  • Stellfaktor: ein mathematisches Konstrukt, mit dem der Ausgang einer Steuereinrichtung, oder eine Prozesseinheit, zu der Eingangsgröße einer Steuereinrichtung in Beziehung gesetzt wird.
  • Integral-Stellfaktor: ein Faktor, der bei der Berechnung der Korrektur eines Prozessausgangs auf der Grundlage des Integrals eines aus dem Fehlersignal abgeleiteten Werts verwendet wird. Integral-Stellfaktoren werden in Integral-Steuereinrichtungen, Proportional-Integral-Steuereinrichtungen und Proportional-Integral-Differential-Steuereinrichtungen verwendet.
  • Momentaner Integral-Stellfaktor: der Wert des Integral-Stellfaktors, der durch eine Feinabstimmungsberechnung einer Steuereinrichtung zu einem bestimmten Zeitpunkt bestimmt wird. Der momentane Stellfaktor kann zu einem beliebigen Zeitpunkt nach einer Prozessvariablen berechnet werden. Der Wert des Stellfaktors kann sich entsprechend der Änderung des Werts der Variablen mit der Zeit ändern. Als nichteinschränkendes Beispiel kann der momentane Integral-Stellfaktor gemäß dem Geschwindigkeitsanalogwert eines gehandhabten Materials variiert werden.
  • In einer Ausführungsform wird der Wert des momentanen Integral-Stellfaktors unmittelbar bei der Korrekturberechnung der Steuereinrichtung verwendet, wenn der momentane Integral-Stellfaktor berechnet wird. In einer anderen Ausführungsform kann der Wert des momentanen Integral-Stellfaktors mit Hilfe mathematischer Funktionen, wie sie dem Stand der Technik entsprechen, geglättet, gemittelt oder gefiltert werden, bevor der Stellfaktor bei der Korrekturberechnung der Steuereinrichtung verwendet wird. In einer beliebigen Ausführungsform kann eine Zeitverzögerung verwendet werden, um den Zeitpunkt der Bestimmung des Werts des momentanen Integral-Stellfaktors und den Zeitpunkt der Verwendung des neu bestimmten Werts des Stellfaktors bei der Korrekturberechnung der Steuereinrichtung gegeneinander zu versetzen.
  • Untergrenze des momentanen Integral-Stellfaktors: der Wert des Integral-Stellfaktors an einer gewählten Untergrenze des Geschwindigkeitsanalogwerts des Materials.
  • Master-Bezugsgeschwindigkeit: ein Master-Wert, der dazu dient, Geschwindigkeitsänderungen über einen gesamten Prozess, in dem mehrere Antriebe und Steuereinrichtungen verwendet werden, zu synchronisieren.
  • Höchstgeschwindigkeit: die höchste Materialgeschwindigkeit, die in einem Materialhandhabungsprozess erreichbar ist.
  • Ausgang: das Steuerungssignal, das an das Objekt bzw. an die Objekte einer Steuereinrichtung ausgegeben wird.
  • Proportional-Stellfaktor: ein Faktor, der bei der Berechnung der Korrektur des Ausgangs einer Prozesssteuereinrichtung auf der Grundlage des Fehlersignals verwendet wird.
  • Spanne: die Länge zwischen aufeinander folgenden Antriebskomponenten in einem Materialhandhabungsprozess.
  • Geschwindigkeitszugeinstellung: ein Steuerungsfaktor, der dazu verwendet wird, unterschiedliche Prozessanforderungen in verschiedenen Abschnitten eines Materialhandhabungsprozesses auszugleichen. Die Geschwindigkeitszugeinstellung dient dazu, die Geschwindigkeit eines Prozessabschnitts von einer Master-Bezugsgeschwindigkeit abweichen zu lassen.
  • Sollwert der Spannung: die gewünschte Materialspannung in einem Materialhandhabungsprozess.
  • Feinabstimmungsberechnung: eine Berechnung zur Bestimmung eines Werts für einen Stellfaktor.
  • Geschwindigkeitsanalogwert: ein Faktor, der zu der Geschwindigkeit des Materials in einem Materialhandhabungsprozess analog ist. Der Analogwert kann aus der direkten Messung der Geschwindigkeit des Materials oder von einer Master-Bezugsgeschwindigkeit für den Prozess abgeleitet werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem Materialhandhabungsprozess mit einem einzelnen angetriebenen Abschnitt oder mehreren angetriebenen Abschnitten angewendet werden. In einem Prozess mit mehreren Abschnitten kann das Verfahren je nach Wunsch auf einen einzelnen Abschnitt oder auf mehrere Abschnitte angewendet werden. Ein Prozessabschnitt ist definiert als ein Abschnitt des Prozesses zwischen zwei Antrieben, einem stromaufwärtigen Antrieb und einem stromabwärtigen Antrieb. Der stromaufwärtige Antrieb ist die Antriebs einheit, die sich am Anfang eines Prozessabschnitts befindet. Der stromabwärtige Antrieb ist der Antrieb, der sich am Ende eines Prozessabschnitts befindet.
  • Das Verfahren kann angewendet werden, um die Materialspannung in einem Abschnitt zu steuern, indem die Geschwindigkeit des stromaufwärtigen Antriebs, des stromabwärtigen Antriebs oder sowohl des stromaufwärtigen als auch des stromabwärtigen Antriebs gesteuert wird. Die Steuerung der Spannung durch Anpassen der Geschwindigkeit des stromaufwärtigen Antriebs kann zusätzliche Anpassungen an die Geschwindigkeiten von weiter stromaufwärtigen Antrieben erfordern. Zusätzliche Anpassungen können für alle stromaufwärtigen Antriebe, von dem stromaufwärtigen Antrieb des gesteuerten Prozessabschnitts bis zu dem ersten Antrieb des Prozesses, erforderlich sein.
  • Durch die Erhöhung der Geschwindigkeit des stromaufwärtigen Antriebs wird die Spannung in dem Abschnitt verringert. Durch die Verringerung der Geschwindigkeit des stromaufwärtigen Antriebs wird die Spannung in dem Abschnitt erhöht. Durch die Erhöhung der Geschwindigkeit des stromabwärtigen Antriebs wird die Spannung erhöht, und durch die Verringerung der Geschwindigkeit des stromabwärtigen Antriebs wird die Spannung verringert.
  • Die Beschreibung des Verfahrens bezieht sich auf die Steuerung der Spannung in einer Papierbahn während des Prozesses der Umwandlung der Bahn von Hauptwalzen zu Fertigprodukten. Ein Fachmann versteht, dass das Verfahren nicht auf diese Anwendung beschränkt ist und auf einen beliebigen Prozess anwendbar ist, in dem ein kontinuierliches Material unter Spannung verarbeitet wird.
  • Gemäß 1 wird die Spannung in der Papierbahn 10 durch die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Geschwindigkeit des stromaufwärtigen Motors 90 und dem stromabwärtigen Antrieb (nicht gezeigt) gesteuert. Diese Geschwindigkeitsdifferenz kann durch Anpassen des Ausgangs der Spannungssteuereinrichtung 60 geändert werden, um die Geschwindigkeit des stromaufwärtigen Motors 90 über die Motorsteuereinrichtung 80 zu erhöhen oder zu verringern. Durch die Erhöhung der Geschwindigkeit des stromaufwärtigen Motors 90 im Verhältnis zu dem stromabwärtigen Motor (nicht gezeigt) wird die Spannung der Bahn 10 verringert, und durch die Verringerung der Geschwindigkeit des stromaufwärtigen Motors 90 im Verhältnis zu dem stromabwärtigen Prozess wird die Spannung der Bahn 10 erhöht.
  • Der Ausgang der Steuereinrichtung 60 wird gemäß dem Fehlersignal und den Stellfaktoren der Steuereinrichtung 60 angepasst. Das Fehlersignal, der Proportional-Stellfaktor und der momentane Integral-Stellfaktor werden bei der Korrekturberechnung der Steuereinrichtung verwendet, um den Ausgang der Steuereinrichtung anzupassen, so dass der Betrag des Fehlersignals verringert wird, wie es dem Stand der Technik entspricht.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der momentane Integral-Stellfaktor der Steuereinrichtung 60 gemäß dem Geschwindigkeitsanalogwert der Bahn 10 bestimmt, was zu einer wirksamen Steuerung der Bahnspannung über den gesamten Geschwindigkeitsbereich des Bahnumwandlungsprozesses führt, und zudem werden Schwankungen des Elastizitätsmoduls der Bahn 10 oder der Wickelspannung der Bahn 10 ausgeglichen.
  • Das Verfahren kann unter Verwendung einer beliebigen Steuereinrichtung 60 angewendet werden, bei der das Integral eines aus dem Fehlersignal abgeleiteten Werts zur Ableitung der Ausgangskorrektur der Steuereinrichtung verwendet wird. Eine beispielhafte Steuereinrichtung für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine UDC-Karte (Universal Drive Controller, Universal-Antriebssteuereinrichtung) in einem Reliance Automax-DCS-System (Distributed Control System, verteiltes Prozessleitsystem), erhältlich von Reliance Electric, Mayfield Heights, Ohio.
  • Ein Sollwert der Spannung, welcher der gewünschten Spannung entspricht, wird für den Prozess bestimmt. Der Wert des Sollwerts wird in die Steuereinrichtung eingegeben. Die zur Bestimmung des Fehlersignals verwendete Bahnspannung kann an einem beliebigen Punkt in der Prozessspanne gemessen werden, an dem die Spannung gesteuert wird. Die Bahnspannung wird üblicherweise gemessen, indem die Bahn 10 um ein Prozesselement herum geleitet wird, das an einer Lastzelle befestigt ist. Ein beispielhafter Sensor zum Messen der Spannung ist ein Tensioncell 30, erhältlich von Comptrol Inc., Cleveland, Ohio. Anschließend wird das Fehlersignal als die Differenz zwischen dem Sollwert der Spannung und der gemessenen Spannung bestimmt.
  • In einer Ausführungsform wird der momentane Integral-Stellfaktor anhand eines maximalen Integral-Stellfaktors und des Geschwindigkeitsanalogwerts der Bahn bestimmt. Dre maximale Integral-Stellfaktor wird gemäß dem Verhältnis zwischen der Höchstgeschwindigkeit des Prozesses und der Spanne des gesteuerten Prozessabschnitts berechnet. Der bei der Feinabstimmungsberechnung verwendete maximale Integral-Stellfaktor kann je nach den spezifischen Integrationseinheiten, die in der Steuereinrichtung verwendet werden, entweder auf dem Verhältnis zwischen der Höchstgeschwindigkeit und der Spannenlänge oder auf dem Kehrwert des Verhältnisses basieren. Der momentane Integral-Stellfaktor wird dann gemäß dem Verhältnis zwischen dem Geschwindigkeitsanalogwert der Bahn und dem Sollwert der Höchstgeschwindigkeit variiert.
  • In einer anderen Ausführungsform wird der momentane Integral-Stellfaktor gemäß dem Geschwindigkeitsanalogwert der Bahn und der Spanne des Prozessabschnitts bestimmt, ohne die maximale Prozessgeschwindigkeit oder den maximalen Integral-Stellfaktor zu berücksichtigen. Der bei der Korrekturberechnung der Steuereinrichtung verwendete momentane Integral-Stellfaktor kann je nach den spezifischen Integrationseinheiten, die in der Steuereinrichtung verwendet werden, entweder auf dem Verhältnis zwischen dem Geschwindigkeitsanalogwert der Bahn und der Prozessspannenlänge oder auf dem Kehrwert des Verhältnisses basieren.
  • Der Geschwindigkeitsanalogwert der Bahn kann mit der Master-Bezugsgeschwindigkeit 20 gleichgesetzt werden, die zum Synchronisieren der Geschwindigkeiten in dem Bahnhandhabungsprozess verwendet wird. Als Alternative kann der Geschwindigkeitsanalogwert der Bahn für einen bestimmten Abschnitt aus der Messung der Bahngeschwindigkeit in dem gesteuerten Abschnitt abgeleitet werden. Wenn die Bahngeschwindigkeit gemessen wird, kann der Analogwert mit dem momentanen Wert der Bahngeschwindigkeit gleichgesetzt werden oder auf einen mathematisch gefilterten Wert der Geschwindigkeit eingestellt werden, um die Auswirkungen von plötzlichen Geschwindigkeitsänderungen zu verringern. Der momentane Wert der Bahngeschwindigkeit kann durch Anwendung mathematischer Glättungsfunktionen, wie sie dem Stand der Technik entsprechen, gefiltert werden.
  • Wenn sich die Geschwindigkeit der Bahn 10 ändert, wird der Wert des momentanen Integral-Stellfaktors neu berechnet, und anhand des neuen Werts des momentanen Integral-Stellfaktors wird von der Steuereinrichtung 60 die Korrektur des Ausgangs der Steuereinrichtung bestimmt, die notwendig ist, um den Wert des Spannungsfehlers zu verringern.
  • Durch eine bestimmte Hardware und/oder Software der Steuereinrichtung 60 kann der niedrigste Geschwindigkeitsanalogwert, für den ein momentaner Integral-Stellfaktor berechnet wird, begrenzt werden. Der Wert der Untergrenze wird gemäß den spezifischen Details des gesteuerten Prozesses bestimmt. In einer Ausführungsform wird der Wert des momentanen Integral-Stellfaktors auf einen beliebigen Geschwindigkeitsanalogwert der Bahn von weniger als 1% der maximalen Prozessgeschwindigkeit festgelegt. In einer anderen Ausführungsform wird der Wert des Integral-Stellfaktors auf einen beliebigen Geschwindigkeitsanalogwert der Bahn von weniger als 0,1% der maximalen Prozessgeschwindigkeit festgelegt. Die Geschwindigkeit, auf welche die Untergrenze des momentanen Integral-Stellfaktors festgelegt wird, ist nicht auf die vorstehend erwähnten Ausführungsformen beschränkt. Die Untergrenze der Geschwindigkeit kann eine beliebige Geschwindigkeit sein, die kleiner ist als die Höchstgeschwindigkeit des Prozesses. Für eine gewählte Untergrenze des Geschwindigkeitsanalogwerts der Bahn wird eine Untergrenze des momentanen Integral-Stellfaktors bestimmt. Die Untergrenze des momentanen Integral-Stellfaktors wird dann bei jedem Geschwindigkeitsanalogwert der Bahn verwendet, der kleiner oder gleich der Untergrenze des Geschwindigkeitsanalogwerts der Bahn ist.
  • Bei Schleifensteuerungsverfahren des Stands der Technik wird der Proportional-Stellfaktor als das Hauptmittel zur Feinabstimmung der Schleife verwendet. Die Anpassung des momentanen Integral-Stellfaktors an Änderungen des Geschwindigkeitsanalogwerts der Bahn sorgt für eine schnell ansprechende, stabile Spannungssteuerung über den gesamten Geschwindigkeitsbereich eines Prozesses. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Proportional-Stellfaktor verwendet, um Änderungen der Prozessbedingungen auszugleichen. Als Beispiel kann die durch eine unrunde Bahnwalze verursachte nachteilige Auswirkung auf die Bahnspannung durch die Anpassung des Proportional-Stellfaktors verringert werden. Der Proportional-Stellfaktor kann bei niedrigen Geschwindigkeiten auf einen hohen Wert eingestellt werden und dann gemäß Änderungen der Bahngeschwindigkeit verringert werden, um die durch eine unrunde Bahnwalze verursachten unerwünschten Auswirkungen zu verringern. In einer anderen Ausführungsform wird der Proportional-Stellfaktor so gewählt, dass sie über den gesamten Geschwindigkeitsbereich des Prozesses für ein angemessenes Ansprechverhalten sorgt, und bleibt unverändert.
  • Das Verfahren schließt nicht aus, dass in einem Prozess, in dem eine PID-Steuereinrichtung eingesetzt wird, der Differential-Stellfaktor verwendet wird, um plötzliche große Änderungen des Fehlersignals auszugleichen. Ein zusätzlicher Proportional-Stellfaktor kann den Berechnungen der Steuereinrichtung ebenfalls hinzugefügt werden. Durch den zusätzlichen Proportional-Stellfaktor wird der Ausgang des Regelkreises modifiziert, um den verfügbaren Steuerungsbereich zu erhöhen, und/oder ein weiteres Mittel zum Ausgleichen von Prozessänderungen bereitgestellt.
  • Bei Bahnhandhabungsprozessen mit mehreren Abschnitten können Anforderungen an die Prozessspannung bestehen, die für die jeweiligen Prozessabschnitte spezifisch sind. Als Beispiel kann ein Prozess zur Umwandlung von Hauptwalzen eines Papierbahnmaterials in Papierfertigprodukte einen Abschnitt zum Abwickeln der Hauptwalze, einen Abschnitt zum Prägen der Bahn, einen Abschnitt zum Bedrucken der Bahn und einen Abschnitt zum Aufwickeln der bedruckten und geprägten Bahn umfassen. Für eine optimale Leistung kann jeder Abschnitt unterschiedliche Bahnspannungen erfordern. Das Verfahren, wie vorstehend dargelegt, kann angewendet werden, um einen solchen Prozess mit mehreren Abschnitten zu steuern. Der zusätzliche Schritt des Einschließens einer Geschwindigkeitszugeinstellung 70 in das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren sorgt für ein präziseres Maß an Steuerung.
  • Für jeden Abschnitt des Prozesses wird eine Geschwindigkeitszugeinstellung 70 auf der Grundlage der durch den Bediener vorgenommenen Beurteilung der für den betreffenden Abschnitt gewünschten Spannung bestimmt. Die Geschwindigkeitszugeinstellung 70 wird für eine beliebige gewünschte spezifische Abschnittsspannung bestimmt. Durch die Geschwindigkeitszugeinstellung 70 wird die Geschwindigkeit des Abschnitts ausgehend von der Master-Bezugsgeschwindigkeit 20 angepasst, um einen Basisarbeitspunkt für die Abschnittsspannung festzulegen. Die Master-Bezugsgeschwindigkeit 20 wird gemäß der Geschwindigkeitszugeinstellung 70 modifiziert, um eine lokale Bezugsgeschwindigkeit für die Motorsteuereinrichtung 80 zu bestimmen. Die Bahnspannung wird dann unter Anwendung des Verfahrens, wie vorstehend offenbart, gesteuert, um die Abschnittsprozessspannung aufrechtzuerhalten.
  • Eine zusätzliche Rückkopplungsschleife kann verwendet werden, um die Geschwindigkeitszugeinstellung 70 gemäß der Korrekturberechnung der Steuereinrichtung zu berechnen. In dieser Ausführungsform wird die Geschwindigkeitszugeinstellung 70 neu berechnet, um die von der Steuereinrichtung vorgenommene Korrektur auf null zu verringern. Durch die Neuberechnung der Ge schwindigkeitszugeinstellung 70 zur Verringerung der von der Steuereinrichtung vorgenommenen Korrektur wird der Ausgang der Steuereinrichtung 60 in einem bevorzugten Bereich aufrechterhalten.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem beliebigen Prozess angewendet werden, in dem eine Ausgangskorrektur auf der Grundlage des Integrals eines aus dem Fehlersignal abgeleiteten Werts berechnet wird, um ein unter Spannung stehendes Material zu handhaben. Als nichteinschränkende Beispiele kann das Verfahren bei der Handhabung von Drähten, Seilen, Fäden, faseroptischen Filamenten, Folien, Papierbahnen, Metallfolien, Bändern oder einem beliebigen anderen Material, das unter einer Zugspannung verarbeitet wird, angewendet werden.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Steuerung eines Prozesses zur Handhabung eines Materials mit einem Geschwindigkeitsanalogwert und einer Spannung, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Bestimmen eines Sollwerts für die Spannung; b) Bestimmen der Spannung; c) Bestimmen eines Spannungsfehlers; d) Bestimmen des Geschwindigkeitsanalogwerts; e) Bestimmen eines Proportional-Stellfaktors; und gekennzeichnet durch folgende Schritte: f) Bestimmen eines momentanen Integral-Stellfaktors gemäß dem Geschwindigkeitsanalogwert; und g) Anpassen des Ausgangs gemäß dem Spannungsfehler, des Proportional-Stellfaktors und des momentanen Integral-Stellfaktors.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bestimmens des momentanen Integral-Stellfaktors gemäß dem Geschwindigkeitsanalogwert ferner folgende Schritte umfasst: a) Bestimmen einer Höchstgeschwindigkeit; b) Bestimmen eines Integral-Stellfaktors für die Höchstgeschwindigkeit; und c) Bestimmen des momentanen Integral-Stellfaktors gemäß dem Geschwindigkeitsanalogwert und der Höchstgeschwindigkeit.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bestimmens des momentanen Integral-Stellfaktors gemäß dem Geschwindigkeitsanalogwert ferner folgenden Schritt umfasst: a) Bestimmen des momentanen Integral-Stellfaktors gemäß dem Geschwindigkeitsanalogwert und einem Prozessabstand.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner folgende Schritte umfasst: h) Bestimmen einer Untergrenze des Geschwindigkeitsanalogwerts; i) Bestimmen einer Untergrenze des momentanen Integral-Stellfaktors für die Untergrenze des Geschwindigkeitsanalogwerts; und j) Gleichsetzen des Wertes des momentanen Integral-Stellfaktors mit der Untergrenze des momentanen Integral-Stellfaktors, wenn der Geschwindigkeitsanalogwert des Materials kleiner als oder gleich der Untergrenze des Geschwindigkeitsanalogwerts ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner einen Schritt des Anpassens des Proportional-Stellfaktors umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner einen Schritt des Anpassens des Ausgangs gemäß eine Geschwindigkeitszugeinstellung umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst einen Schritt des Anpassens der Geschwindigkeit von mindestens einem Antrieb, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: einem stromaufwärtigen Antrieb und einem stromabwärtigen Antrieb.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner einen Schritt des Anpassens der Geschwindigkeit mehrerer stromabwärtiger Antriebe umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Material ein Papierbahnmterial umfasst.
DE60320124T 2002-09-04 2003-09-04 Verfahren zur spannungssteuerung in einer bahn Expired - Lifetime DE60320124T2 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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US10/234,735 US6845282B2 (en) 2002-09-04 2002-09-04 Method of controlling tension in a web
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DE60320124D1 DE60320124D1 (de) 2008-05-15
DE60320124T2 true DE60320124T2 (de) 2009-06-18

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