EP1289692B1 - Einrichtung zur dezentralen giessdatenverarbeitung der an einer stranggiesskokille über sensoren gewonnenen messdaten und verwendung dieser einrichtung - Google Patents
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
Definitions
- the invention relates to a device for decentralized casting data processing of the measurement data obtained from a continuous casting mold via sensors in a process computer of the control of the continuous casting plant, as well as the use of this device.
- thermocouples and resistance thermocouples are arranged on the continuous casting mold, the thermo leads of which are each routed via two terminal connections to a so-called master cable.
- thermocouples and 40 resistance thermocouples cause 240 thermal cables, all of which must be routed to the trunk cable.
- thermoelectric cables run to transducers.
- the trunk cable is connected to a so-called multi-coupling (coupling and counter-coupling) to an energy supply outside the oscillating continuous casting mold on the rigid part of the continuous casting plant, the so-called "mainland".
- All thermowires, terminal boxes and the trunk cable are exposed to a temperature of approx. 60 - 100 ° C.
- unavoidable contamination eg by slag splash, and also occurs moisture.
- thermocouples and resistor thermocouples operate with voltages in the 10 - 500 mV range, electromagnetic fields of other organs on the continuous casting mold also have an effect.
- This design requires for various units on the continuous casting mold (eg the adjustment for the narrow side plates, for displacement sensor, remote stations for temperature measuring points, etc.) increased changeover times, high installation costs and high installation and cabling, high material costs and high maintenance.
- the prior art includes a device for determining the melt level in a continuous casting mold (DE - OS 26 55 640).
- this design provides only means for detachably mounting a detector box in the water jacket of the continuous casting mold and cooling water inlet and outlet means in the detector box for guiding cooling water through the detector box for cooling the electromagnetic coil with protective housing built into it. Therefore, this solution can not be applied to thermocouples and resistor thermocouples disposed on the continuous casting mold.
- the measuring method is also designed differently.
- the invention is based on the object, by electronic means u.a. to process the casting data measured via sensors in more efficient ways and thereby also to simplify the device.
- the stated object is achieved by the device according to claim 1.
- This device can be used so that the measurement and control data collected in cooled fieldbus modules directly on the continuous casting mold and transferred in bus signals in a bus line and stored at least in the control of the continuous casting and / or processed. This considerably shortens and simplifies the data path and also simplifies the device, as will be explained in more detail below. It is particularly advantageous that only the connection to a located on the "mainland" terminal box to solve or connect, so that the change times are significantly reduced, the installation and cabling is reduced, the material costs are reduced, the maintenance is reduced and As a result, the application of steel can be significantly increased.
- the data processing can also take place in the fieldbus module itself or even via an intemet connection with global connection. In this case, data can be collected by sensors or actuators, namely Drehgebem, Winkelmessgebem (so-called. Inklinometem), pumps, flow meters, controllable valves electric motors u. etc. ..
- the recorded measurement data or additionally input specific data via the bus lines are given as control signals to actuators and / or actuators in the region of the continuous casting mold.
- the system can also be actively used to control or regulate the casting process.
- a further development of the invention provides that the data exchange and the power supply is carried out at least between the fieldbus modules and the process computer via a hybrid coupling. As a result, both data streams and energy flows can be conducted in an electrical conductor.
- the hybrid coupling is formed from a communication bus and a power supply.
- the entire streams run through a single hybrid cable.
- the hybrid coupling is operated in the presence of a cooling medium.
- the continuous casting mold cooling water can also be used for cooling. It is also possible to use a foreign supplied coolant (gas or liquid).
- the fieldbus modules can be cooled by means of the existing continuous casting mold coolant flow. As a result, a minimal additional effort is achieved.
- Another variant provides that the fieldbus modules are enclosed in a cooled protective housing.
- a foreign cooling with exclusion of moisture in the supplied cooling medium appropriate.
- the communication bus is formed physically from electrical or electronic line technology, optical fiber technology or wireless transmission technology.
- the wireless transmission technology consists of a radio transmission or is formed on the basis of infrared radiation.
- Another development of the invention provides that by means of the coolant flow in the continuous casting mold a generator can be driven, which supplies electrically operated organs on the continuous casting mold.
- the energy supply for the generator consists in the flow energy of the cooling water.
- a variant of this is that the drive movement for the generator from the continuous casting mold oscillation movement is derivable.
- the method for decentralized casting data processing of the measurement data obtained on a continuous casting mold 1 via thermosensors or resistance thermosensors 10 in a process computer 11 having a redundant connection 11a of the control of the continuous casting installation (FIG. 1) is carried out in such a way that it is distributed among a plurality of the continuous casting mold 1 arranged thermosensors and / or resistance thermosensors 10 collected measured data collected in a cooled fieldbus module 2 directly on the continuous casting mold 1 and transferred as bus signals in a bus line 3 and stored in the control of the continuous casting and processed.
- the recorded measurement data or additionally entered, specific data via the single bus line 3 can be given as control signals to actuators and / or actuators in the region of the continuous casting mold 1.
- actuators come e.g.
- the kokill specific information relates to e.g. the copper plate thickness, the degree of wear, the state of the thermal sensors or the resistance thermosensors 10, as well as the maintenance cycles.
- the hybrid coupling forms a hybrid cable 6 with a communication bus 7 and a power supply.
- the hybrid cable 6 can also be operated under a cooling 8 as the fieldbus modules 2.
- the available continuous casting mold coolant flow 8a can be used as cooling 8 for the fieldbus modules 2.
- the fieldbus modules 2 are surrounded by a cooled protective housing 9.
- a separate air conditioning unit 12 is installed ( Figures 2 and 3).
- the protective housing 9 rests on the continuous casting mold 1 or on the water box 19, so that the fieldbus modules 2 are at the shortest distance from the thermal sensors 10 and are cooled by the coolant flow 8a and / or the air conditioning unit 12.
- the communication bus 7 consists physically of electrical or electronic line technology or of optical waveguide technology or of wireless transmission technology, wherein the wireless transmission technology can be formed from a radio transmission 16 or due to infrared rays.
- the fieldbus modules 2 (remote module) and a transceiver module 20 are arranged as electrically operated members 18 on the continuous casting mold 1.
- a generator 17 is arranged, which generates electricity via the coolant flow 8a and represents a power supply 21 for the electrically operated members 18.
- the drive movement for the generator 17 can also be derived from the continuous casting mold oscillation movement.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur dezentralen Gießdatenverarbeitung der an einer Stranggießkokille über Sensoren gewonnenen Messdaten in einem Prozessrechner der Steuerung der Stranggießanlage, sowie die Verwendung dieses Einrichtung.
- In Stranggießanlagen werden an der Stranggießkokille horizontale Reihen von Thermoelementen und Widerstands-Thermoelementen angeordnet, deren Thermoleitungen mit jeweils zwei Anschlüssen über Klemmenkästen auf ein sog. Stammkabel geführt sind. Bei z.B. 60 Thermoelementen und 40 Widerstands-Thermoele-menten fallen 240 Thermoleitungen an, die alle zum Stammkabel geführt werden müssen.
- Zunächst verlaufen die Thermoleitungen zu Messwertaufnehmern. Das Stammkabel ist mit einer sog. Multikupplung (Kupplung und Gegenkupplung) an eine Energieversorgung außerhalb der oszillierenden Stranggießkokille am starren Teil der Stranggießanlage, dem sog. "Festland" angeschlossen. Alle Thermoleitungen, Klemmenkästen und das Stammkabel sind einer Temperatur von ca. 60 - 100ºC ausgesetzt. Hinzu kommt neben der Hitze eine im Gießbetrieb nicht vermeidbare Verschmutzung, z.B. durch Schlackespritzer, und außerdem tritt Feuchtigkeit auf. Da die Thermoelemente und Widerstands-Thermoelemente mit Spannungen im 10 - 500 mV - Bereich arbeiten, wirken sich außerdem elektromagnetische Felder anderer Organe an der Stranggießkokille aus. Diese Gestaltung bedingt für diverse Einheiten auf der Stranggießkokille (z.B. den Verstellantrieb für die Schmalseitenplatten, für Weggeber, Remote-Stationen für Temperaturmessstellen etc.) erhöhte Wechselzeiten, einen hohen Montageaufwand und einen hohen lnstallations- und Verkabelungsaufwand, hohe Materialkosten und einen hohen Wartungsaufwand.
- Zum Stand der Technik gehört eine Vorrichtung zur Bestimmung des Schmelzenspiegels in einer Stranggießkokille (DE - OS 26 55 640). Diese Bauweise sieht jedoch lediglich Mittel zur abnehmbaren Montage eines Detektorkastens im Wassermantel der Stranggießkokille und Kühlwasser-Einlass- und Auslassmittel im Detektorkasten zur Führung von Kühlwasser durch den Detektorkasten zwecks Kühlung der in ihn eingebauten elektromagnetischen Spule mit Schutzgehäuse vor. Diese Lösung kann daher nicht auf an der Stranggießkokille angeordnete Thermoelemente und Widerstands-Thermoelemente angewendet werden. Dabei ist das Messverfahren auch andersartig gestaltet.
- Durch den Einsatz von Feldbustechnologie lassen sich Installation und Wartung in der Steuerungs- und Regelungstechnik deutlich vereinfachen. Siehe: "Bussysteme, Feldbus ja, aber welcher ?" MESSTEC, Bd 3/1996, Seiten 1-5, XP002290053.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf elektronischem Weg u.a. die über Sensoren gemessenen Gießdaten auf effizienteren Wegen zu verarbeiten und dadurch auch die Einrichtung zu vereinfachen.
- Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Einrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Diese Einrichtung kann so verwendet werden, dass die Mess- und Steuerdaten in gekühlten Feldbus-Modulen unmittelbar auf der Stranggießkokille gesammelt und in Bus-Signale in eine Bus-Leitung überführt und zumindest in der Steuerung der Stranggießanlage gespeichert und / oder verarbeitet werden. Dadurch wird der Datenweg erheblich verkürzt und vereinfacht und auch die Einrichtung wird, wie nachstehend noch genauer aufgezeigt wird, vereinfacht. Vorteilhaft ist insbesondere, dass nur noch der Anschluss an einem auf dem "Festland" befindlichen Klemmenkasten zu lösen oder zu verbinden ist, so dass die Wechselzeiten erheblich sinken, der Installations- und Verkabelungsaufwand reduziert wird, die Materialkosten gesenkt werden, der Wartungsaufwand vermindert wird und dadurch das Ausbringen an Stahl erheblich gesteigert werden kann. Die Datenverarbeitung kann auch im Feldbus-Modul selbst oder sogar über eine intemet-Verbindung mit globalem Anschluss erfolgen. Dabei können Daten erfasst werden von Sensoren oder Aktoren, nämlich von Drehgebem, Winkelmessgebem (sog. Inklinometem), Pumpen, Durchflussmessern, steuerbaren Ventilen Elektromotoren u. dgl..
- In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die aufgenommenen Messdaten oder zusätzlich eingegebene spezifische Daten über die Bus-Leitungen als Steuersignale an Stellorgane und / oder Aktoren im Bereich der Stranggießkokille gegeben werden. Dadurch kann das System auch aktiv zur Steuerung oder Regelung des Gießprozesses eingesetzt werden.
- Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass in den Feldbus-Modulen auf der Stranggießkokille kokillenspezifische Informationen über die Kupferplattendicke, den Abnutzungsgrad, den Zustand der Thermo-Sensoren und / oder der Widerstands-Thermosensoren und die Wartungszyklen abrufbar gespeichert sind.
- Eine Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, dass der Datenaustausch und die Energieversorgung zumindest zwischen den Feldbus-Modulen und dem Prozessrechner über eine Hybridkopplung vorgenommen wird. Dadurch können sowohl Datenströme als auch Energieströme in einem elektrischen Leiter geführt werden.
- In Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Hybridkopplung aus einem Kommunikationsbus und einer Energieversorgung gebildet wird. Die gesamten Ströme laufen dabei über ein einziges Hybridkabel.
- Von Vorteil ist weiter, dass die Hybridkopplung in Anwesenheit eines Kühlmediums betrieben wird. Dabei kann zur Kühlung auch das Stranggießkokillen-Kühlwasser herangezogen werden. Es ist auch möglich, ein fremd zugeführtes Kühlmittel (Gas oder Flüssigkeit) einzusetzen.
- Durch die Ausbildung der Einrichtung für dezentrale Gießdatenverarbeitung können alle Sensoren auf der Stranggießkokille unmittelbar über eine kurze Signalführung auf dezentrale Messwertaufnehmer verkabelt werden. Solche Feldbus-Module befinden sich dann unmittelbar in Sensomähe.
- Für die Kühlung werden verschiedene Varianten geschaffen. So ist nach einem einfachen Vorschlag vorgesehen, dass die Feldbus-Module mittels des vorhandenen Stranggießkokillen-Kühlmittelflusses kühlbar sind. Dadurch wird ein minimaler zusätzlicher Aufwand erreicht.
- Eine andere Variante sieht vor, dass die Feldbus-Module in einem gekühlten Schutzgehäuse eingeschlossen sind. Hier ist eine Fremdkühlung unter Ausschluss von Feuchtigkeit in dem zugeführten Kühlmedium zweckmäßig.
- Der Zutritt von Feuchtigkeit und eine Unabhängigkeit des Feuchtigkeitsgehaltes von Luft kann nach weiteren Merkmalen dadurch erreicht werden, indem in dem Schutzgehäuse ein Klimatisierungsgerät zur Kühlung miteingebaut ist.
- Eine andere Verbesserung der Erfindung besteht darin, dass der Kommunikationsbus physikalisch aus elektrischer oder elektronischer Leitungstechnik, Lichtwellenleitertechnik oder drahtloser Übertragungstechnik gebildet ist.
- Weiterhin ist vorgesehen, dass die drahtlose Übertragungstechnik aus einer Funkübertragung besteht oder aufgrund von Infrarotstrahlung gebildet ist.
- Eine andere Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, dass mittels des Kühlmittelflusses in der Stranggießkokille ein Generator antreibbar ist, der elektrisch betriebene Organe auf der Stranggießkokille versorgt. Die Energiezuführung für den Generator besteht in der Strömungsenergie des Kühlwassers.
- Eine Variante hierzu besteht darin, dass die Antriebsbewegung für den Generator aus der Stranggießkokillen-Oszillationsbewegung ableitbar ist.
- In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher dargestellt und wird nachstehend erläutert.
- Es zeigen:
- Fig. 1
- ein Blockschaltbild der Stranggießkokille mit Feldbus-Modulen,
- Fig. 2
- eine Draufsicht auf die Stranggießkokille mit den Feldbus-Modulen,
- Fig. 3
- eine Seitenansicht zu Fig. 2 und
- Fig. 4
- eine perspektivische Ansicht auf den Wasserkasten einer Stranggießkokille.
- Das Verfahren zur dezentralen Gießdatenverarbeitung der an einer Stranggießkokille 1 über Thermosensoren bzw. Widerstands-Thermosensoren 10 gewonnenen Messdaten in einem Prozessrechner 11 mit einem Redundanzanschluss 11a der Steuerung der Stranggießanlage (Fig. 1), wird derart ausgeübt, dass die von einer Vielzahl von verteilt auf der Stranggießkokille 1 angeordneten Thermosensoren und / oder Widerstands-Thermosensoren 10 gewonnenen Messdaten in einem gekühlten Feldbus-Modul 2 unmittelbar auf der Stranggießkokille 1 gesammelt und als Bus-Signale in eine Bus-Leitung 3 überführt und in der Steuerung der Stranggießanlage gespeichert und verarbeitet werden. Dabei können auch die aufgenommenen Messdaten oder zusätzlich eingegebene, spezifische Daten über die einzige Bus-Leitung 3 als Steuersignale an Stellorgane und / oder Aktoren im Bereich der Stranggießkokille 1 gegeben werden. Als Stellorgane kommen z.B. die Kupferplatten 4 in Form der Schmalseitenplatten und die Aktoren als ihre zugehörigen Antriebe in Betracht. Die kokillenspezifischen Informationen betreffen z.B. die Kupferplattendicke, den Abnutzungsgrad, den Zustand der Thermosensoren oder der Widerstands-Thermosensoren 10, sowie die Wartungszyklen.
- Gemäß Fig. 1 findet der Datenaustausch über die Bus-Leitungen 3 und einen Klemmenkasten 5 mit Transformator zwischen den Feldbus-Modulen 2 und dem Prozessrechner 11 über eine Hybridkopplung statt. Die Hybridkopplung bildet ein Hybridkabel 6 mit einem Kommunikationsbus 7 und einer Energieversorgung. Das Hybridkabel 6 kann ebenfalls unter einer Kühlung 8 wie die Feldbus-Module 2 betrieben werden. Grundsätzlich kann als Kühlung 8 für die Feldbus-Module 2 der vorhandene Stranggießkokillen-Kühlmittelfluss 8a eingesetzt werden.
- Die Feldbus-Module 2 sind von einem gekühlten Schutzgehäuse 9 umgeben. In dem Schutzgehäuse 9 ist, falls erforderlich, ein gesondertes Klimatisierungsgerät 12 eingebaut (Fig. 2 und 3). Das Schutzgehäuse 9 liegt auf der Stranggießkokille 1 bzw. auf dem Wasserkasten 19 auf, so dass die Feldbus-Module 2 in kürzestem Abstand zu den Thermosensoren 10 liegen und von dem Kühlmittelfluss 8a und / oder dem Klimatisierungsgerät 12 gekühlt werden. Dasselbe gilt für die Thermoleitungen 15, die in Kabeldurchführungen 14 von den Thermosensoren 10 in die Feldbus-Module 2 geführt sind.
- Gemäß Fig. 4 besteht der Kommunikationsbus 7 physikalisch aus elektrischer oder elektronischer Leitungstechnik oder aus Lichtwellenleitertechnik oder aus drahtloser Übertragungstechnik, wobei die drahtlose Übertragungstechnik aus einer Funkübertragung 16 oder aufgrund Infrarotstrahlen gebildet sein kann.
- Die Feldbus-Module 2 (Remote-Modul) und ein Sende-Empfangsmodul 20 sind als elektrisch betriebene Organe 18 auf der Stranggießkokille 1 angeordnet. Innerhalb einer Kühlwasserführung 13 ist ein Generator 17 angeordnet, der über den Kühlmittelfluss 8a Strom erzeugt und eine Energieversorgung 21 für die elektrisch betriebenen Organe 18 darstellt.
- Die Antriebsbewegung für den Generator 17 kann auch aus der Stranggießkokillen-Oszillationsbewegung abgeleitet werden.
-
- 1
- Stranggießkokille
- 2
- Feldbus-Modul
- 3
- Bus-Leitung
- 4
- Kupferplatte
- 5
- Klemmenkasten mit Transformator
- 6
- Hybridkabel
- 7
- Kommunikationsbus
- 8
- Kühlung
- 8a
- Kühlmittelfluss
- 9
- Schutzgehäuse
- 10
- Thermosensoren, Widerstands-Thermosensoren
- 11 1
- Prozessrechner
- 11 a
- Redundanzanschluss
- 12
- Klimatisierungsgerät
- 13
- Kühlwasserführung
- 14
- Kabeldurchführung
- 15
- Thermoleitung
- 16
- Funkübertragung
- 17
- Generator
- 18
- elektrisch betriebenes Organ
- 19
- Wasserkasten
- 20
- Sende-Empfangsmodul
- 21
- Energieversorgung
Claims (12)
- Einrichtung für die dezentrale Gießdatenverarbeitung der an einer Stranggießkokille (1) über Sensoren (10) gewonnenen Messdaten in einem Prozessrechner (11) der Steuerung der Stranggießanlage,
dadurch gekennzeichnet,
dass unmittelbar an der Stranggießkokille (1) mehrere, mit den Thermosensoren (10) und / oder den Widerstands-Thermosensoren (10) verbundene Feldbus- Module (2) angebaut und mit einer Kühlung (8) versehen sind, wobei die Feldbus-Module (2) in einem gekühlten Schutzgehäuse (9) eingeschlossen sind und dass der Datenaustausch und die Energieversorgung zumindest zwischen den Feldbus-Modulen (2) und dem Prozessrechner (11) über eine Hybridkopplung (6,7,21) erfolgt. - Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Feldbus-Module (2) mittels des vorhandenen Stranggießkokillen-Kühlmittelflusses (8a) kühlbar sind. - Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Schutzgehäuse (9) ein Klimatisierungsgerät (12) zur Kühlung mit eingebaut ist. - Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kommunikationsbus (7) physikalisch aus elektrischer oder elektronischer Leitungstechnik, Lichtwellenleitertechnik oder drahtloser Übertragungstechnik gebildet ist. - Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die drahtlose Übertragungstechnik aus einer Funkübertragung (16) besteht oder aufgrund von Infrarotstrahlung gebildet ist. - Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass mittels des Kühlmittelflusses (8a) in der Stranggießkokille (1) ein Generator (17) antreibbar ist, der elektrisch betriebene Organe (18) auf der Stranggießkokille (1) versorgt. - Einrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebsbewegung für den Generator (17) aus der Stranggießkokillen-Oszillationsbewegung abgeleitet ist. - Verwendung der Einrichtung zur dezentralen Gießdatenverarbeltung nach Anspruch 1 der an einer Stranggießkokille (1) über Sensoren (10) gewonnenen Messdaten in einem Prozessrechner (11) der Steuerung einer Stranggießanlage,
dadurch gekennzeichnet,
dass Mess- und Steuerdaten in den gekühlten Feldbus-Modulen (2) unmittelbar auf der Stranggießkokille (1) gesammelt und in Bus-Signale in eine Bus-Leitung (3) überführt und zumindest in der Steuerung der Stranggießanlage gespeichert und / oder verarbeitet werden. - Verwendung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die aufgenommenen Messdaten oder zusätzlich eingegebene spezifische Daten über die Bus-Leitungen (3) als Steuersignale an Stellorgane und / oder Aktoren im Bereich der Stranggießkokille (1) gegeben werden. - Verwendung nach einem der Ansprüche 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass in den Feldbus-Modulen (2) auf der Stranggießkokille (1) kokillenspezifische Informationen über die Kupferplattendicke (4) den Abnutzungsgrad, den Zustand der Thermosensoren (10) und / oder der Widerstands-Thermosen-soren (10) und die Wartungszyklen abrufbar gespeichert werden. - Verwendung nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Hybridkopplung (6) aus einem Kommunikationsbus (7) und einer Energieversorgung gebildet wird. - Verwendung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Hybridkopplung (6) in Anwesenheit eines Kühlmediums betrieben wird.
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