EP3083104A1 - Steuer- oder regeleinrichtung für ein stützrollengerüst einer stranggiessmaschine - Google Patents

Steuer- oder regeleinrichtung für ein stützrollengerüst einer stranggiessmaschine

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EP3083104A1
EP3083104A1 EP14816163.1A EP14816163A EP3083104A1 EP 3083104 A1 EP3083104 A1 EP 3083104A1 EP 14816163 A EP14816163 A EP 14816163A EP 3083104 A1 EP3083104 A1 EP 3083104A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bus
hydraulic cylinder
continuous casting
roller segment
network
Prior art date
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Granted
Application number
EP14816163.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3083104B1 (de
Inventor
Alfred ANGERER
Christian ENZINGER
Nicole OBERSCHMIDLEITNER
Helmut Wahl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Primetals Technologies Austria GmbH filed Critical Primetals Technologies Austria GmbH
Publication of EP3083104A1 publication Critical patent/EP3083104A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3083104B1 publication Critical patent/EP3083104B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/128—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for removing
    • 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
    • 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
    • B22D11/20—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock
    • B22D11/208—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock for aligning the guide rolls

Definitions

  • the present invention relates to a control and / or regulating device for a support roll stand of a continuous casting machine and a method for replacing a roll segment in a support roll stand of a continuous casting machine.
  • the invention relates to a control and / or regulating device for a support roll stand of a continuous casting machine, wherein the support roll stand consists of several successive roll segments, each of which is adjustable against each other via a subframe supporting the support rollers and an opposite upper frame by means of at least one hydraulic cylinder.
  • the invention relates to a method for replacing a roll segment in a support roll stand of a continuous casting machine, comprising the method steps:
  • the support roll stand (also referred to in this document as a strand guide) of the continuous casting machine consists of several successive roll segments (also called strand guide segments), which in each case via a supporting the supporting roles subframe and an opposite upper frame by means of paired hydraulic cylinders against each other. gelt are adjustable.
  • each roller segment is assigned a separate axis controller on the stationary hall frame. The position signals of the hydraulic cylinder are first performed on a terminal box on the upper frame of the roller segment, then the terminal box a cable package is led to the separate axis controller on the stationary hall scaffold and
  • the signals from all the axis controllers are routed via a fieldbus to a PLC in a control room.
  • a valve stand is arranged on the stationary hall scaffolding.
  • the object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art and to further simplify the wiring of the control and / or regulating device.
  • the transmitted signals are best protected against interference by electromagnetic interference become.
  • a further object of the invention is to present a robust and time-saving method for changing a roll segment in a support roll stand of a continuous casting machine.
  • each hydraulic cylinder has a position transmitter with a bus interface
  • each roller segment is connected to a separate axis controller having a bus interface and a network port, the bus interface of the axis controller to the bus interfaces of the position encoders
  • each hydraulic cylinder has a position transmitter with a bus interface, so that the analog or digital position signals can already be transmitted by the position transmitter as bus signals. Since the communication in a bus network (eg a CAN or Profibus network) can take place by means of error-detecting or error-correcting codes, an expensive shielding of the lines is unnecessary or reduced. Any transmission errors can be detected automatically or even corrected automatically.
  • a bus network eg a CAN or Profibus network
  • a bus network is formed between the separate axis controller and at least the bus interfaces of the position encoders a separate bus network. Controls with multiple bus interfaces are known in the art.
  • the control or regulating device according to the invention is suitable both for continuous casting machines for flat products (eg with slab cross-section) and for continuous casting machines for long products (eg with billet, pre-block or pre-profile cross-section).
  • the roll segments of a support roll stand of a continuous casting machine for continuous products (the roll segments are also referred to as strand guide segments) each have (typically four) paired hydraulic cylinders, so that an upper frame relative to the subframe can be controlled by the paired hydraulic cylinders.
  • the roller segments of a support roller stand of a continuous casting machine for long products (the roller segments are also referred to as Ausziehajien) often only a single or two opposite hydraulic cylinder, but still employed an upper frame relative to the subframe controlled by the hydraulic cylinder or the opposite hydraulic cylinder can be.
  • the movement of the hydraulic cylinders has a high dynamic when each hydraulic cylinder is connected to a valve (eg a switching, control or servo valve), wherein the valve on the roller segment, in particular on the hydraulic cylinder, is arranged and the valve is connected to the hydraulic cylinder via a, preferably short, tubing or piping.
  • a valve eg a switching, control or servo valve
  • pressure transducers are usually very susceptible to interference, it is advantageous if each hydraulic cylinder has one or two pressure transducers for measuring one hydraulic pressure each, the pressure transducer being connected to a bus interface. In this embodiment, either the
  • Pressure transducer connected to the bus interface of the position encoder, or the pressure transducer itself has a separate bus interface.
  • the pressure transducer is integrated directly or indirectly in the bus network.
  • the separate axis controller preferably directly, next to the roller segment on the technological support construction is arranged.
  • Continuous casting machine is arranged) can be understood, for example, consists of concrete, steel or the like.
  • the bus interface or the network connection has an instrument air or nitrogen gas supply, whereby the bus interface or the network connection is maintained at an elevated pressure level relative to the environment can be. This prevents the penetration of foreign particles or particles or moisture.
  • the hydraulic supply of the continuous casting machine on a ner intermediate stage (and not as usual in the art in the basement) to arrange the continuous casting machine.
  • the continuous casting machine has a common valve position for a plurality of roller segments on the intermediate stage, wherein the hydraulic supply to the common valve state and the common valve state is hydraulically connected to the valves on the roller segment.
  • the connection between the common valve state and the valves on the roller segment is preferably via releasable quick-release couplings.
  • a separate valve stand is arranged on the technological support structure for each roller segment, wherein the hydraulic supply to the separate valve stand and the separate valve stand are hydraulically connected to the valves on the roller segment.
  • the connection between the valve stem and the valves on the roller segment is preferably via releasable quick-release couplings.
  • the common or separate valve stand releases or disconnects the hydraulic supply to one or more roller segments. As a result, the change of a roller segment can be done safely.
  • each separate axis controller and each hydraulic cylinder has two or more than two bus interfaces, with the separate axis controller and position encoders forming two or more than two independent bus networks.
  • each bus interface of a hydraulic cylinder has a permanent memory for axis-specific data, such as calibration data, operating hours, etc.
  • axis-specific data such as calibration data, operating hours, etc.
  • valves on the roller segment Simple control of the valves on the roller segment is feasible if the valves have a bus interface, wherein the bus interface of the separate axis controller with the bus interfaces of the valves and the position encoder form a bus network. Thus, the valves are integrated into the bus network.
  • each valve has a bus interface.
  • the (typically four) valves on the roller segment may have a common bus interface, with the common bus interface being analog or digitally connected to the valves.
  • bus network and the network represent two separate networks, and preferably the bus network as a bus line network, such as a CAN or
  • Profibus and the star-shaped network as a LAN network are formed.
  • the object according to the invention is also achieved by a method for replacing a roll segment in a support roll stand of a continuous casting machine, which has the following process steps:
  • the separate axis controller outputs a manipulated variable signal to a valve on the new role segment taking into account the calibration data, so that the
  • the bus connections between the separate axle controller and the roller segment are disconnected.
  • the hydraulic connections between the valve stem and the roller segment are separated.
  • the roller segment typically via rails, removed from the support roller frame.
  • a new role segment is installed in the support roller frame, wherein the new roller segment via a sub-frame and an opposite upper frame by means of at least one hydraulic cylinder against each other is regulated adjusted.
  • each hydraulic cylinder has a bus interface with a permanent memory containing at least calibration data for the hydraulic cylinder.
  • the calibration data of the hydraulic cylinders of the new roller segment are read from the permanent memories into the separate axis control.
  • the separate axis controller outputs a control variable signal to a valve on the new roller segment, taking into account the calibration data, so that the actual value the hydraulic cylinder corresponds to the target value as possible.
  • the nominal or actual value typically refers to a position (in the case of a position control) or a pressure (in the case of a force control). It does not matter whether the permanent memory is connected to the bus interface of the position transmitter or the pressure transmitter. It is only important that the permanent, ie non-volatile, supply is assigned to a hydraulic cylinder on the roller segment.
  • the new roll segment is pre-calibrated outside the continuous casting plant prior to installation and the calibration data is stored in the permanent memory.
  • FIG. 1 a schematic representation of a continuous casting machine for the production of slabs in a high-grade construction
  • FIG. 4 shows a perspective view of a strand guiding segment
  • FIG. 5 shows a detail from FIG. 4 6 shows a schematic representation of the control and / or regulating device according to the invention.
  • FIG. 7 shows a partially cutaway view of a hydraulic cylinder of a strand guide segment
  • FIG. 3 shows a variant of FIG. 7, FIGS. 8, 9 and 10: three variants of the bus and network cabling of the control or regulating device according to the invention
  • FIG. 1 shows a continuous casting machine 1 for producing steel slabs S in a perspective view.
  • the liquid steel is fed to the mold 14 of the continuous casting machine 1 via a ladle turret 100 and a casting distributor.
  • a teilerstarrter forms
  • the strand guide 2 has several strand guiding or rolling segments 3a to 31.
  • the continuous casting machine 1 is located in a hall, which is supported relative to the foundation via a hall frame with multiple I-beams 111.
  • the continuous casting machine 1 itself is supported on a technological support structure 11.
  • the individual strand guide segments 3a... 31 can be disassembled via rails 115 which rest against the support structure 11
  • Strand guide 2 extended or retracted.
  • a cold extruder 105 is moved, which can transport a cold leg, not shown here from the horizontal outlet region of the continuous casting machine 1 back to the mold 14.
  • FIG. 2 shows the arrangement of the separate axis controllers 10 from FIG. 1.
  • each roller segment 3 is provided with a separate axis controller 10 which is mounted on the technological support construction 11 is arranged assigned.
  • the axis controller 10 is disposed immediately adjacent to the strand guide segment 3.
  • All control and regulation functions for the strand management segment 3 can be performed by the associated separate axis controller 10.
  • Each axle controller 10 is connected to the positioner 8a ... 8d of the hydraulic cylinder 7a ... 7d on the roller segment 3 via a bus network 20 at least.
  • All axis controller 10a ... l01 are connected to the common control 13 of the continuous casting machine 1 via a star-shaped network
  • the hydraulic supply 23 with the common valve position 18 for the roller segments 3 is arranged on an intermediate stage 24 of the continuous casting machine 1. From the common valve position 18, the roller segments 3 are supplied hydraulically.
  • FIG. 4 shows a roller segment 3 from FIGS. 1-2 closer.
  • Each roller segment 3 has an upper frame 6 and a lower frame 5, each with a plurality of support rollers 4.
  • the upper frame 6 is adjustable relative to the opposite sub-frame 5 via four hydraulic cylinders 7.
  • the strand not shown here, is cooled by a plurality of spray nozzles 120 distributed over the width.
  • a position sensor 8 here a magnetostrictive position sensor, measured and fed the measured value to the axis controller 10 via a CAN bus network.
  • the protective cap of a position sensor 8 has been removed.
  • the axis controller 10 compares the actual value of the position of the position sensor with a desired value and determines the control error e between the setpoint and actual value.
  • the controller stored in the axis controller 10 determines, based on the control error e and with the aid of a control law, a manipulated variable which is transmitted to a hydraulic valve 16 connected in fluid communication with the hydraulic cylinder 7.
  • the actual value is brought to the target value of the position.
  • the axle controller 10 the position sensors 8 and the valves 16 (here shift, Portional or servo valves) of the hydraulic cylinder 7 from a bus network.
  • the hydraulic cylinders 7 associated valves 16 are also arranged on the roller segment 3.
  • FIG. 5 shows a hydraulic cylinder 8 of the roller segment 3 from FIG. 4 in more detail. From this, it can be seen that the position transmitter 8 has two bus interfaces 9 for communication with the axis controller 10, and a magnet 26 encloses a linkage 32 in a contactless manner inside the protective housing.
  • the position sensor 8 the position of the hydraulic cylinder 7 can be determined without contact. Compared to the prior art, there is no contact between the position sensor and the hydraulic fluid.
  • FIG. 6 shows the network configuration of the control and / or regulating device according to the invention.
  • the axle controller 10, the position sensors 8a... 8d, the valves 16a... 16 and a separate valve stand 17 for the roller stand 3 form a closed bus network 20.
  • the separate axis controllers 10a... 1001 form a star-shaped network 20 with the common controller 13 of the continuous casting machine 1. According to the figure, the separate
  • Axis controllers 10a... L01 are connected to the common controller 13 via a router or switch 27.
  • additional hardware here a process computer 29, which in real time includes a thermodynamic process model for the strand
  • a replacement computer 28 - which ensures the further operation in case of failure of the common control 13 - also with the inventive control and / or Control device are connected.
  • FIG. 7 shows a hydraulic cylinder 7 of a roller segment 3 closer.
  • the hydraulic cylinder 7 has, in addition to the position transmitter 8, also two pressure transmitters 22 each with a bus cut parts 9 on.
  • the axis controller not shown, in addition to the position control and a pressure or force control for the hydraulic cylinder 7 of the roller segment 3 perform, which can be concluded on the measured pressures and the known surfaces of the piston of the hydraulic cylinder 3 on the force ratios in the hydraulic cylinder 7 ,
  • the displacement measuring system is usually installed directly in the cylinder, where it is the hydraulic fluid and thus unfavorable environmental conditions (high pressures, high temperatures and chemical influences by the hot hydraulic fluid) is exposed. This increases the demands on the position measuring system regarding robustness.
  • distance measuring systems typically use analogue path measuring systems or measuring systems with digital interface (SSI, Gray Code). These position measuring systems are not able to store data / information in the position measuring system (eg calibration data). Calibration data can therefore not be stored directly on the component itself, but must be made available, for example, via a database system of the common control (the so-called control system). If a segment is replaced, the calibration data must be manually assigned to the hydraulic cylinder. This is complex and can lead to problems and incorrect calibration data, since the component is not permanently connected to its calibration data. In addition, each sensor must be individually cabled and connected to the controller (axis controller), resulting in a high cabling overhead.
  • controller axis controller
  • pressure sensors are also used, the cabling effort continues to increase (2 pressure sensors per cylinder). Sensors with the mentioned interfaces also do not have the possibility of error detection or correction, as is possible with bus-capable sensors. Finally, prior art pressure sensors typically use analog sensors (4-20 mA, 0-20 mA, 0-10 V).
  • the wiring effort increases as previously mentioned. With the increased number of terminal points and the susceptibility to errors increases by mechanical release of the compound or corrosion. As the length of the wiring increases, so does the spread for any sources of electromagnetic interference that can adversely affect transmission.
  • the distance measuring system 8 is easily accessible outside the cylinder chamber of the hydraulic cylinder 3 (and thus also outside the hot hydraulic fluid) installed. As a result, the displacement measuring system 8 need only be very robust; It is also easily accessible.
  • the displacement measuring system 8 with an integrated non-volatile memory (eg for calibration data) and a bus interface 9 is bus-capable and can transmit data bidirectionally via a bus (eg CAN or professional bus).
  • the hydraulic cylinder 3 has two pressure sensors 22 with a bus interface 9, so that the pressure signals for both chamber pressures of the hydraulic cylinder 3 (and thus the force ratios) can be transmitted to the axis controller 10 with minimal cabling.
  • FIG. 3 shows a variant of FIG. 7. Since the pressure sensors 22 of FIG.
  • bus-capable position measuring systems 8 of the hydraulic cylinder 3 have two analog inputs, conventional pressure sensors 22 with an analog interface can be connected to the bus-capable position measuring system 8 and the signals for position and chamber pressures can be transmitted via the bus. This cheap analogue pressure transducer can be used, while still the cabling and the Einstreuumble be minimized. Since the hydraulic cylinder typically applies a relatively high clamping force during operation, the displacement measuring system 8 can also have only one analog input. Also In this case, the axis controller 10, a printing or
  • FIG. 8 shows a first variant of the control and / or regulating device according to the invention for a support roll stand of a continuous casting machine.
  • the support roller frame comprises several successive roller segments 3.
  • a single roller segment 3 is shown schematically in a plan view.
  • Each roller segment 3 has a support rollers 4 supporting subframe 5 and an opposite upper frame 6, wherein the upper frame 6 relative to the subframe 6 by four, arranged in pairs hydraulic cylinders 7a ... 7d is adjusted (see also the illustration of a roller segment 3 in Fig. 4 ).
  • each hydraulic cylinder 7a... 7d has a position transmitter 8a... 8d with a bus interface 9a... 9d (here a CAN interface).
  • the continuous casting machine 1 itself has a common control 13 in the form of a PC. All axis controllers 10 (only a single one is shown in FIG. 8 for reasons of clarity, but see FIGS. 1-2) of the roller segments 3 are connected to the common controller 13 via a star-shaped LAN network. Specifically, the axis controllers 10 and the common controller 13 are connected to a router or switch 27 via network cables 31, respectively.
  • the bus networks for the roller segments 3 are separated from each other.
  • the common control 13 in turn forms a separate LAN network 21 with the axis controllers 10.
  • An advantage of the star-shaped LAN network is that a failure of a network cable 31 between an axis controller 10 and the common controller 13 affects only a single role segment; the other segments continue working undisturbed. Even in this case, however, the affected segment can continue to operate emergency, as only communication between the common control 13 and the axis controller 10, but not the communication from the axis controller 10 with the position encoders 8a ... 8d, is concerned.
  • FIG. 9 shows a second variant of the control and / or regulating device according to the invention. In contrast to FIG. 8, in addition to the axis controller 10 and the position sensors 8a... 8d of the hydraulic cylinders 7a...
  • the hydraulic valves 16a... 16d are part of the bus network 20.
  • the connection of all axis controllers 10 to the common control 13 is carried out as in Fig 8 by a star-shaped network 21.
  • Each roller segment 3 is also assigned a separate valve stand 17 on the technological support structure 11 of the continuous casting machine 1.
  • the valves of the separate valve 17 are also controlled by the axis controller 10 via the bus network 20.
  • the separate valve 17 switches the pump pressure P of a hydraulic supply, not shown, usually in a supply room within the techn. Supporting structure 11 or Kel-1er, located to the valves 16a ... l6d on the roller segment 3 by. Before a segment change, the valve state 17 is de-energized, so that the valves 16a ...
  • valve 10 shows a third variant of the control and / or regulating device according to the invention.
  • the valves 16a... 16d on the roller segment 3 and the valves 17 on the separate valve stand 17 are connected analogously to the separate axle regulator 10.
  • the bus cable 30, shown here thickly, which connects the position sensors 8a... 8d to the axis controller 10, is detachably connected to the separate axis controller 10 by the connector 40.
  • the analog input 35 would be a digital input.
  • Other electrical connections, e.g. for electrical supply, can be connected via the connector 40.
  • the procedure is as follows: First, the bus network 20 between the separate axis controller 10, which is assigned to the roller segment 3, and the roller segment 3 and the hydraulic connections between the valve stand 17 and the roller segment 3 is separated. Most conveniently, this is done by unplugging a single connector 40 (see FIG. 10). Subsequently, the roller segment 3 is removed from the support roller frame 2 of the continuous casting machine 1. This is usually done by a crane, which extends the roller segment 3 on rails 115 (see Fig 1-2) from the support roller frame 2. The extended roll segment is typically repaired next to the continuous casting machine 1 again. An already repaired roller segment is referred to as a new roller segment 3 '.
  • Calibration data each outputs a manipulated variable signal to a valve 16 on the new roller segment 3 ', so that the actual position of a position sensor 16a ... l6d of the hydraulic cylinder 7a ... 7d corresponds to the desired position as closely as possible.
  • the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiments of slab continuous casting machines, the invention is not limited to the examples disclosed, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
  • the invention can also be applied to continuous casting machines for long products, eg billet, billet or Vorprofilstrfiten.
  • the invention also simplifies cabling for continuous casting machines for long products and reduces the time needed to replace a segment of the strand guide. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung für ein Stützrollengerüst (2) einer Stranggießmaschine (1). Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Verkabelung der Steuer- und/oder Regeleinrichtung zu vereinfachen und die übermittelten Signale bestmöglich gegen eine Beeinflussung durch elektromagnetische Störungen abzusichern. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass jeder Hydraulikzylinder (7a…7d) einen Positionsgeber (8a…8d) mit einer Busschnittstelle (9a…9d) aufweist; dass jedes Rollensegment (3, 3a…3l) mit einem separaten Achsenregler (10, 10a…10l) verbunden ist, der eine Busschnittstelle (9e) und einen Netzwerkanschluss (12, 12a…12g) aufweist, wobei die Busschnittstelle (9e) des Achsenreglers (10, 10a…10l) mit den Busschnittstellen (9a…9d) der Positionsgeber (8a…8d) ein Busnetzwerk (20) ausbilden; und dass die Stranggießmaschine (1) eine gemeinsame Steuerung (13) mit einem Netzwerkanschluss (12) aufweist, wobei die gemeinsame Steuerung (13) und die separaten Achsenregler (10, 10a…10l) ein sternförmiges Netzwerk (21) ausbilden.

Description

Beschreibung
Steuer- oder Regeleinrichtung für ein Stützrollengerüst einer Stranggießmaschine
Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung für ein Stützrollengerüst einer Stranggießma- schine und ein Verfahren zum Auswechseln eines Rollensegments in einem Stützrollengerüst einer Stranggießmaschine.
Konkret betrifft die Erfindung eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung für ein Stützrollengerüst einer Stranggießmaschi - ne, wobei das Stützrollengerüst aus mehreren aufeinanderfolgenden Rollensegmenten besteht, die jeweils über einen die Stützrollen tragenden Unterrahmen und einen gegenüberliegenden Oberrahmen mittels zumindest eines Hydraulikzylinders gegeneinander geregelt anstellbar sind.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Auswechseln eines Rollensegments in einem Stützrollengerüst einer Stranggießmaschine, aufweisend die Verfahrensschritte:
- Ausbau des Rollensegments aus dem Stützrollengerüst der Stranggießmaschine; und
- Einbau eines neuen Rollensegments in das Stützrollengerüst der Stranggießmaschine.
Stand der Technik
Aus der EP 1 807 230 Bl ist eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine Stranggießmaschine bekannt. Das Stützrollengerüst (in dieser Schrift auch als Strangführung bezeichnet) der Stranggießmaschine besteht aus mehreren aufeinander- folgenden Rollensegmenten (auch Strangführungssegmente genannt) , die jeweils über einen die Stützrollen tragenden Unterrahmen und einen gegenüberliegenden Oberrahmen mittels paarweise angeordneter Hydraulikzylinder gegeneinander gere- gelt anstellbar sind. Zur Vereinfachung der Verkabelung der Rollensegmente ist jedem Rollensegment ein separater Achsenregler auf dem ortsfesten Hallengerüst zugeordnet. Die Positionssignale der Hydraulikzylinder werden zuerst auf einen Klemmkasten auf dem Oberrahmen des Rollensegments geführt, dann wird vom Klemmkasten ein Kabelpaket zum separaten Achsenregler auf dem ortsfesten Hallengerüst geführt und
schließlich werden die Signale von sämtlichen Achsenreglern über einen Feldbus zu einer SPS in einem Steuerraum geführt . Außerdem ist ein Ventilstand auf dem ortsfesten Hallengerüst angeordnet .
Nachteilig an der vorgeschlagenen Lösung ist,
a) dass die Positionssignale über eine relativ große Entfernung vom Klemmkasten zum Achsenregler auf dem ortsfesten Hallengerüst geführt werden, wodurch die Signale durch elektromagnetische Felder (z.B. von einer elektromagnetischen Bremse) verfälscht werden können; und
b) dass hydraulische Leitungen vom weit entfernten Ven- tilstand auf dem ortsfesten Hallengerüst zum Rollensegment geführt werden müssen, wodurch die max. erzielbare Dynamik der hydraulischen Ansteuerung aufgrund der langen Leitungen stark eingeschränkt wird. Weiters neigt das Hydrauliksystem zum Schwingen, wodurch die Genauigkeit der Positionsregelung der Hydraulikzylinder leidet.
Wie die Verkabelung und die Verschlauchung der Steuer- und/oder Regeleinrichtung weiter vereinfacht werden kann, ohne dass die vorgenannten Nachteile auftreten, geht aus der Schrift nicht hervor.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und die Verkabelung der Steuer- und/oder Regeleinrichtung weiter zu vereinfachen. Außerdem sollen die übermittelten Signale bestmöglich gegen eine Beeinflussung durch elektromagnetische Störungen abgesichert werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein robustes und zeitsparendes Verfahren für den Wechsel eines Rollensegments in einem Stützrollengerüst einer Stranggießmaschine darzustellen.
Diese Aufgabe löst die eingangs genannte Steuer- und/oder Regeleinrichtung dadurch,
dass jeder Hydraulikzylinder einen Positionsgeber mit einer Busschnittstelle aufweist;
dass jedes Rollensegment mit einem separaten Achsenregler verbunden ist, der eine Busschnittstelle und einen Netz- werkanschluss aufweist, wobei die Busschnittstelle des Achsenreglers mit den Busschnittstellen der Positionsgeber
(8a...8d) ein Busnetzwerk ausbilden; und
dass die Stranggießmaschine eine gemeinsame Steuerung mit einem Netzwerkanschluss aufweist, wobei die gemeinsame Steuerung und die separaten Achsenregler ein sternförmiges Netzwerk ausbilden. Erfindungsgemäß weist jeder Hydraulikzylinder einen Positionsgeber mit einer Busschnittstelle auf, sodass die analogen oder digitalen Positionssignale vom Positionsgeber bereits als Bussignale übertragen werden können. Da die Kommunikation in einem Busnetzwerk (z.B. ein CAN- oder Profibusnetzwerk) durch fehlererkennende oder fehlerkorrigierende Codes erfolgen kann, erübrigt bzw. reduziert sich eine aufwändige Abschirmung der Leitungen. Etwaige Übertragungsfehler können automatisch erkannt oder sogar automatisch korrigiert werden. Durch die Trennung der Netzwerksarchitektur in einem schnei - len, als Busnetzwerk aufgeführten, Teil und einen langsamen, als sternförmiges Netzwerk (LAN) ausgeführten, Teil, werden Signale mit hoher Dynamik nur mehr von den Positionsgebern zum jeweiligen Achsenregler übertragen. Langsame Signale, z.B. geänderte Sollwerte für die Positionsregelung der Hyd- raulikzylinder, werden von der gemeinsamen Steuerung an die separaten Achsenregler über ein separates sternförmiges Netzwerk (z.B. ein Ethernet Netzwerk) vorgegeben. Weiters erlaubt die Trennung des Netzwerks in zwei Teile auch eine Aufrecht- erhaltung der Regelung der Hydraulikzylinder, wenn die Netz- werkkommunikation zwischen der gemeinsamen Steuerung und den separaten Achsenreglern einmal ausfallen sollte. Obwohl das Netzwerk zwischen der gemeinsamen Steuerung und den separaten Achsenreglern auch als Busnetzwerk ausgebildet werden könnte, ist daran nachteilig, dass bei einer Unterbrechung die Kommunikation zwischen einem Netzwerksteil oberhalb des Orts der Unterbrechung und einem Netzwerksteil unterhalb des Orts der Unterbrechung nicht mehr möglich ist. Erfindungsgemäß wird ein Busnetzwerk zwischen dem separaten Achsenregler und zumindest den Busschnittstellen der Positionsgeber ein separates Busnetzwerk ausbildet. Steuerungen mit mehreren Busschnittstellen sind dem Fachmann bekannt.
Die erfindungsgemäße Steuer- oder Regeleinrichtung ist sowohl für Stranggießmaschinen für Flachprodukte (z.B. mit Brammenquerschnitt) als auch für Stranggießmaschinen für Langprodukte (z.B. mit Knüppel-, Vorblock- oder Vorprofilquerschnitt) geeignet. Die Rollensegmente eines Stützrollengerüsts einer Stranggießmaschine für Flachprodukte (die Rollensegmente werden auch als Strangführungssegmente bezeichnet) weisen jeweils (typischerweise vier) paarweise angeordnete Hydraulikzylinder auf, sodass ein Oberrahmen gegenüber dem Unterrahmen durch die paarweise angeordnete Hydraulikzylinder geregelt angestellt werden kann. Hingegen weisen die Rollensegmente eines Stützrollengerüsts einer Stranggießmaschine für Langprodukte (die Rollensegmente werden auch als Auszieheinheiten bezeichnet) jeweils oft nur einen einzigen oder zwei gegen- überliegende Hydraulikzylinder auf, wobei aber dennoch ein Oberrahmen gegenüber dem Unterrahmen durch den Hydraulikzylinder bzw. die gegenüberliegenden Hydraulikzylinder geregelt angestellt werden kann. Die Bewegung der Hydraulikzylinder weist eine hohe Dynamik auf, wenn jeder Hydraulikzylinder mit einem Ventil (z.B. ein Schalt-, Regel- oder Servoventil) verbunden ist, wobei das Ventil auf dem Rollensegment, insbesondere auf dem Hydraulik- zylinder, angeordnet ist und das Ventil mit dem Hydraulikzylinder über eine , vorzugsweise kurze, Verschlauchung oder Verrohrung verbunden ist. Da Druckgeber zumeist äußerst störungsempfindlich sind, ist es vorteilhaft, wenn jeder Hydraulikzylinder einen oder zwei Druckgeber zur Messung je eines hydraulischen Drucks aufweist, wobei der Druckgeber mit einer Busschnittstelle verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform ist entweder der
Druckgeber mit der Busschnittstelle des Positionsgebers verbunden, oder der Druckgeber selbst weist eine separate Busschnittstelle auf. Somit ist der Druckgeber direkt oder indirekt in das Busnetzwerk eingebunden. Um die Leitungslänge zwischen dem Rollensegment und dem Achsenregler kurz zu halten und den Achsenregler vor rauen Umwelteinflüssen auf dem Segment zu schützen, ist es vorteilhaft, wenn der separate Achsenregler, vorzugsweise unmittelbar, neben dem Rollensegment auf der technologischen Stütz- konstruktion angeordnet ist. Unter der technologischen Stützkonstruktion soll in dieser Anmeldung die Stützkonstruktion der Stranggießmaschine (und nicht der Halle, in der die
Stranggießmaschine angeordnet ist) verstanden werden, die bspw. aus Beton, Stahl oder Ähnlichem besteht.
Um eine Busschnittstelle oder einen Netzwerkanschluss vor Staub, Feuchtigkeit etc. schützen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Busschnittstelle oder der Netzwerkanschluss eine Gaszuführung für Instrumentenluft oder Stickstoff auf- weist, wodurch die Busschnittstelle oder der Netzwerkanschluss gegenüber der Umgebung auf einem erhöhten Druckniveau gehalten werden kann. Dadurch wird das Eindringen von Fremdkörpern bzw. Partikeln oder Feuchtigkeit verhindert. Um die Leitungs- oder Schlauchlänge zwischen der Hydraulikversorgung und dem Rollengerüst kurz zu halten, ist es sinnvoll, die Hydraulikversorgung der Stranggießmaschine auf ei- ner Zwischenbühne (und nicht so wie im Stand der Technik üblich im Keller) der Stranggießmaschine anzuordnen.
Bei der letztgenannten Ausführungsform ist es zweckmäßig, wenn die Stranggießmaschine einen gemeinsamen Ventilstand für mehrere Rollensegmente auf der Zwischenbühne aufweist, wobei die Hydraulikversorgung mit dem gemeinsamen Ventilstand und der gemeinsame Ventilstand mit den Ventilen auf dem Rollensegment hydraulisch verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem gemeinsamen Ventilstand und den Ventilen auf dem Rollensegment erfolgt vorzugsweise über lösbare Schnellkupplungen.
Alternativ dazu ist für jedes Rollensegment ein separater Ventilstand auf der technologischen Stützkonstruktion ange- ordnet, wobei die Hydraulikversorgung mit dem separaten Ventilstand und der separate Ventilstand mit den Ventilen auf dem Rollensegment hydraulisch verbunden sind. Die Verbindung zwischen dem Ventilstand und den Ventilen auf dem Rollensegment erfolgt vorzugsweise über lösbare Schnellkupplungen.
Der gemeinsame oder separate Ventilstand gibt die Hydraulikversorgung eines oder mehrerer Rollensegmente frei oder trennt sie. Dadurch kann der Wechsel eines Rollensegments gefahrlos erfolgen.
Die Ausfallssicherheit der Buskommunikation kann erhöht werden, wenn jeder separate Achsenregler und jeder Hydraulikzylinder zwei oder mehr als zwei Busschnittstellen aufweisen, wobei der separate Achsenregler und die Positionsgeber zwei oder mehr als zwei unabhängige Busnetzwerke ausbilden.
Für einen raschen Ein- und Ausbau eines Rollensegments ist es vorteilhaft, wenn jede Busschnittstelle eines Hydraulikzylinders einen permanenten Speicher für achsenspezifische Daten, wie Kalibrierdaten, Betriebsstunden etc., aufweist. Somit kann ein neues Rollensegment außerhalb der Stranggießmaschine vorkalibriert werden, die Kalibrierdaten auf den permanenten Speicher abgelegt, und nach dem Einbau des Rollensegments die Kalibrierdaten automatisch in den separaten Achsenregler eingelesen werden.
Eine einfache Ansteuerung der Ventile auf dem Rollensegment ist machbar, wenn die Ventile eine Busschnittstelle aufweisen, wobei die Busschnittstelle des separaten Achsenreglers mit den Busschnittstellen der Ventile und der Positionsgeber ein Busnetzwerk ausbilden. Somit werden auch die Ventile in das Busnetzwerk eingebunden.
Bei der letztgenannten Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn jedes Ventil eine Busschnittstelle aufweist. Alternativ dazu können die (typischerweise vier) Ventile auf dem Rollensegment eine gemeinsame Busschnittstelle aufweisen, wobei die gemeinsame Busschnittstelle mit den Ventilen analog oder digital verbunden ist.
Jedenfalls ist es vorteilhaft, wenn das Busnetzwerk und das Netzwerk zwei separate Netze darstellen, und vorzugsweise das Busnetzwerk als Linienbus-Netzwerk, wie ein CAN- oder
Profibus, und das sternförmige Netzwerk als LAN Netzwerk ausgebildet sind.
Insbesondere bei einem Stützrollengerüst einer Stranggießan- läge für Flachprodukte oder einem Stützrollengerüst einer
Stranggießanlage für relativ breite Langprodukte (z.B. großformatige Vorblöcke) ist es aufgrund der großen Strangbreite vorteilhaft, wenn der Unterrahmen gegenüber dem Oberrahmen durch paarweise angeordnete Hydraulikzylinder geregelt anstellbar ist.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Auswechseln eines Rollensegments in einem Stützrollengerüst einer Stranggießmaschine gelöst, das folgende Verfah- rensschritte aufweist:
- Trennen eines Busnetzwerks zwischen dem separaten Achsenregler und dem Rollensegment und Trennen von Hydraulikverbindungen zwischen dem Ventilstand und dem Rollensegment; - Ausbau des Rollensegments aus dem Stützrollengerüst der Stranggießmaschine;
- Einbau eines neuen Rollensegments in das Stützrollengerüst der Stranggießmaschine, wobei das neue Rollensegments über einen Unterrahmen und einen gegenüberliegenden Oberrahmen mittels zumindest eines Hydraulikzylinders gegeneinander geregelt anstellbar ist, und jeder Hydraulikzylinder eine Busschnittstelle mit einem permanenten Speicher aufweist, der zumindest Kalibrierdaten für den Hydraulikzylinder enthält;
- Verbinden des Busnetzwerks zwischen dem separaten Achsenregler und dem neuen Rollensegment und Verbinden der Hydraulikverbindungen zwischen dem Ventilstand und dem neuen Rollensegment ;
- Auslesen der Kalibrierdaten der Hydraulikzylinder des neuen Rollensegments aus den permanenten Speichern in den separaten Achsenregler;
- Ansteuern des separaten Achsenreglers durch die gemeinsame Steuerung, wobei der separate Achsenregler unter Berücksichtigung der Kalibrierdaten ein Stellgrößensignal an ein Ventil auf dem neuen Rollensegment ausgibt, sodass der
Ist-Wert des Hydraulikzylinders dem Soll-Wert möglichst entspricht .
Vor dem Ausbau des Rollensegments werden die Busverbindungen zwischen dem separaten Achsenregler und dem Rollensegment getrennt. Außerdem werden die Hydraulikverbindungen zwischen dem Ventilstand und dem Rollensegment getrennt. Anschließend wird das Rollensegment, typischerweise über Schienen, aus dem Stützrollengerüst ausgebaut. Im Anschluss daran wird ein neu- es Rollensegment in das Stützrollengerüst eingebaut, wobei auch das neue Rollensegment über einen Unterrahmen und einen gegenüberliegenden Oberrahmen mittels zumindest eines Hydraulikzylinders gegeneinander geregelt anstellbar ist. Außerdem weist jeder Hydraulikzylinder eine Busschnittstelle mit einem permanenten Speicher auf, der zumindest Kalibrierdaten für den Hydraulikzylinder enthält. Nach dem Einbau des Rollensegments werden das Busnetzwerk zwischen dem separaten Achsenregler und dem neuen Rollensegment und die Hydraulikverbin- düngen zwischen dem Ventilstand und dem neuen Rollensegment wieder verbunden. Nach dem Verbinden des Busnetzwerks werden die Kalibrierdaten der Hydraulikzylinder des neuen Rollensegments aus den permanenten Speichern in den separaten Achsen- regier eingelesen, wobei der separate Achsenregler unter Berücksichtigung der Kalibrierdaten je ein Stellgrößensignal an ein Ventil auf dem neuen Rollensegment ausgibt, sodass der Ist-Wert des Hydraulikzylinders dem Soll-Wert möglichst entspricht. Unter dem Soll- bzw. Ist-Wert ist typischerweise ei- ne Position (bei einer Positionsregelung) oder ein Druck (bei einer Kraftregelung) gemeint. Dabei kommt es nicht darauf an, ob der permanente Speicher mit der Busschnittstelle des Positionsgebers oder des Druckgebers verbunden ist. Wichtig ist lediglich, dass der permanente, d.h. nicht flüchtige, Spei- eher einem Hydraulikzylinder auf dem Rollensegment zugeordnet ist .
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es zweckmäßig, wenn vor dem Einbau das neue Rollensegment außerhalb der Stranggießan- läge vorkalibriert wird und die Kalibrierdaten in den permanenten Speicher abgelegt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, wobei die folgenden Figuren zeigen: Fig 1: eine schematische Darstellung einer Stranggießmaschine zur Herstellung von Brammen in Oberflurbauweise
Fig 2 : ein Detail aus Fig 1 Fig 4: eine perspektivische Darstellung eines Strangführungs- segments
Fig 5: ein Detail aus Fig 4 Fig 6 : eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Steuer- und/oder Regeleinrichtung Fig 7: eine teilweise geschnittene Darstellung eines Hydraulikzylinders eines Strangführungssegments
Fig 3 : eine Variante zu Fig 7 Fig 8, 9 und 10: drei Varianten der Bus- und Netzwerkverkabelung der erfindungsgemäßen Steuer- oder Regeleinrichtung
Beschreibung der Ausführungsformen Die Figur 1 zeigt eine Stranggießmaschine 1 zur Herstellung von Stahlbrammen S in einer perspektivischen Darstellung. Der flüssige Stahl wird der Kokille 14 der Stranggießmaschine 1 über einen Pfannendrehturm 100 und einen Gießverteiler zugeführt. In der Kokille 14 bildet sich ein teilerstarrter
Strang S aus, der im nachfolgenden Stützrollengerüst 2 bzw. der Strangführung gestützt, geführt und weiter abgekühlt wird. Dazu weist die Strangführung 2 mehrere Strangführungs- bzw. Rollensegmente 3a bis 31 auf. Die Stranggießmaschine 1 befindet sich in einer Halle, die gegenüber dem Fundament über ein Hallengerüst mit mehreren I-Trägern 111 abgestützt ist. Die Stranggießmaschine 1 selbst stützt sich an einer technologischen Stützkonstruktion 11 ab. Beispielsweise können die einzelnen Strangführungssegmente 3a...31 über Schienen 115, die an der Stützkonstruktion 11 anliegen, aus der
Strangführung 2 aus- oder eingefahren werden. Auf der Gießbühne ist außerdem ein Kaltstrangwagen 105 verfahrbar, der einen hier nicht dargestellten Kaltstrang vom horizontalen Auslaufbereich der Stranggießmaschine 1 zurück zur Kokille 14 transportieren kann.
Die Figur 2 zeigt die Anordnung der separaten Achsenregler 10 aus Figur 1. Erfindungsgemäß ist jedem Rollensegment 3 ein separater Achsenregler 10, der auf der technologischen Stütz- konstruktion 11 angeordnet ist, zugeordnet. Um den Verkabelungsaufwand niedrig zu halten, ist der Achsenregler 10 unmittelbar neben dem Strangführungssegment 3 angeordnet. Somit können sämtliche Steuer- und Regelfunktionen für das Strang- führungssegment 3 vom zugeordneten separaten Achsenregler 10 durchgeführt werden. Jeder Achsenregler 10 ist zumindest mit den Positionsgebern 8a...8d der Hydraulikzylinder 7a...7d auf dem Rollensegment 3 über ein Busnetzwerk 20 verbunden. Sämtliche Achsenregler 10a...l01 sind mit der gemeinsamen Steuerung 13 der Stranggießmaschine 1 über ein sternförmiges Netzwerk
(LAN) verbunden. Die Hydraulikversorgung 23 mit dem gemeinsamen Ventilstand 18 für die Rollensegmente 3 ist auf einer Zwischenbühne 24 der Stranggießmaschine 1 angeordnet. Vom gemeinsamen Ventilstand 18 werden die Rollensegmente 3 hydrau- lisch versorgt.
Die Fig 4 zeigt ein Rollensegment 3 aus den Fig 1-2 näher. Jedes Rollensegment 3 weist einen Oberrahmen 6 und einen Unterrahmen 5 mit jeweils mehreren Stützrollen 4 auf. Der Ober- rahmen 6 ist gegenüber dem gegenüberliegenden Unterrahmen 5 über vier Hydraulikzylinder 7 geregelt anstellbar. Der hier nicht dargestellte Strang wird durch mehrere, über die Breite verteilte Spritzdüsen 120 abgekühlt. Bei der Positionsregelung wird die Ist-Position eines Hydraulikzylinders 7 über einen Positionsgeber 8, hier ein magnetostriktiver Positionsgeber, gemessen und der Messwert über ein CAN Busnetzwerk dem Achsenregler 10 zugeführt. Um den Positionsgeber 8 besser zu erkennen, wurde die Schutzkappe eines Positionsgebers 8 abgenommen dargestellt. Der Achsenregler 10 vergleicht den Ist- Wert der Position des Positionsgebers mit einem Soll-Wert und ermittelt den Regelfehler e zwischen Soll- und Ist-Wert. Der im Achsenregler 10 hinterlegte Regler ermittelt basierend auf dem Regelfehler e und unter Zuhilfenahme eines Regelgesetzes eine Stellgröße, die an ein mit dem Hydraulikzylinder 7 fluidtechnisch verbundenes Hydraulikventil 16 übermittelt wird. Somit wird der Ist-Wert an den Soll-Wert der Position herangeführt. Gemäß der Erfindung bilden der Achsenregler 10, die Positionsgeber 8 und die Ventile 16 (hier Schalt-, Pro- portional oder Servoventile) der Hydraulikzylinder 7 ein Busnetzwerk aus. Durch ein Busnetzwerk wird der Verkabelungsaufwand stark verringert, da die Busschnittstellen 9 der beteiligten Geräte seriell miteinander verbunden sind. Die den Hydraulikzylindern 7 zugeordneten Ventile 16 sind ebenfalls auf dem Rollensegment 3 angeordnet.
Die Fig 5 zeigt einen Hydraulikzylinder 8 des Rollensegments 3 aus Fig 4 genauer. Hieraus ist zu erkennen, dass der Posi- tionsgeber 8 zur Kommunikation mit dem Achsenregler 10 zwei Busschnittstellen 9 aufweist und im Inneren des Schutzgehäuses ein Magnet 26 berührungslos ein Gestänge 32 umschließt. Durch den Positionsgeber 8 kann berührungslos die Position des Hydraulikzylinders 7 ermittelt werden. Im Vergleich zum Stand der Technik gibt es keinen Kontakt zwischen dem Positionsgeber und dem Hydraulikfluid .
In Fig 6 ist die Netzwerkkonfiguration der erfindungsgemäßen Steuer- und/oder Regeleinrichtung dargestellt. Wie bereits oben erwähnt, bilden der Achsenregler 10, die Positionsgeber 8a...8d, die Ventile 16a...l6 und ein separater Ventilstand 17 für das Rollengerüst 3 ein abgeschlossenes Busnetzwerk 20 aus. Die separaten Achsenregler 10a...l01 bilden mit der gemeinsamen Steuerung 13 der Stranggießmaschine 1 ein sternför- miges Netzwerk 20 aus. Gemäß der Figur sind die separaten
Achsenregler 10a...l01 (vereinfacht sind nur zwei Achsenregler 10a, 10b gezeigt) über einen Router oder Switch 27 mit der gemeinsamen Steuerung 13 verbunden. Durch diese Netzwerkkonfiguration kann zusätzliche Hardware (hier ein Prozessrechner 29, der in Echtzeit ein thermodynamisches Prozessmodell für den Strang mitrechnet) und ein Ersatzrechner 28 - der bei einem Ausfall der gemeinsamen Steuerung 13 den weiteren Betrieb sicherstellt - ebenfalls mit der erfindungsgemäßen Steuer- und/oder Regeleinrichtung verbunden werden.
Die Fig 7 zeigt einen Hydraulikzylinder 7 eines Rollensegments 3 näher. Der Hydraulikzylinder 7 weist neben dem Positionsgeber 8 auch zwei Druckgeber 22 mit jeweils einer Bus- schnittsteile 9 auf. Somit kann der nicht dargestellte Achsenregler neben der Positionsregelung auch eine Druck- bzw. Kraftregelung für die Hydraulikzylinder 7 des Rollensegments 3 durchführen, wobei über die gemessenen Drücke und die be- kannten Flächen des Kolbens des Hydraulikzylinders 3 auf die Kraftverhältnisse im Hydraulikzylinder 7 geschlossen werden kann .
Beim Stand der Technik wird das Wegmesssystem üblicherweise direkt in den Zylinder eingebaut, wo es dem Hydraulikfluid und damit ungünstigen Umgebungsbedingungen (hohe Drücke, hohe Temperaturen und chemische Einflüsse durch das heiße Hydraulikfluid) ausgesetzt ist. Dadurch erhöhen sich die Anforderungen an das Wegmesssystem betreffend Robustheit. Durch den Einbau des Wegmesssystems in den Hydraulikzylinder ist das
Wegmesssystem schwer zugänglich; dies wirkt sich deshalb negativ auf die Instandhaltungsfreundlichkeit aus.
Außerdem werden für Wegmesssyteme nach dem Stand der Technik üblicherweise Analogwegmesssysteme oder Messsysteme mit Digi- talschnittstelle (SSI, Gray Code...) verwendet. Diese Wegmesssysteme sind nicht fähig Daten/Informationen im Wegmesssystem zu speichern (z.B. Kalibrierdaten) . Kalibrierdaten können daher nicht direkt am Bauteil selbst gespeichert werden, sondern müssen bspw. über ein Datenbanksystem der gemeinsamen Steuerung (dem sog. Leitsystem) zur Verfügung gestellt werden. Wird ein Segment ausgetauscht, müssen die Kalibrierdaten manuell dem Hydraulikzylinder zugeordnet werden. Dies ist aufwändig und kann zu Problemen und falschen Kalibrierdaten führen, da das Bauteil nicht fix mit seinen Kalibrierdaten verbunden ist. Darüber hinaus muss jeder Sensor einzeln verkabelt und mit der Steuereinrichtung (Achsregler) verbunden werden, was zu einem hohen Verkabelungsaufwand führt. Werden auch Drucksensoren verwendet erhöht sich der Verkabelungsaufwand weiter (2 Drucksensoren pro Zylinder) . Sensoren mit den genannten Schnittstellen verfügen auch nicht über die Möglichkeit der Fehlererkennung bzw. -korrektur, wie dies bei busfähigen Sensoren möglich ist. Schließlich werden für Drucksensoren nach dem Stand der Technik üblicherweise analoge Sensoren (4-20 mA, 0 -20 mA, 0- 10 V) verwendet. Der Verkabelungsaufwand steigt dadurch wie zuvor erwähnt. Mit der erhöhten Anzahl der Klemmstellen steigt auch die Fehleranfälligkeit durch mechanisches Lösen der Verbindung oder Korrosion. Mit der Länge der Verkabelung erhöht sich auch die Einstreustrecke für etwaige elektromagnetische Störquellen, welche die Übertragung negativ beeinflussen können .
Gemäß Fig 7 ist das Wegmesssystem 8 gut zugänglich außerhalb der Zylinderkammer des Hydraulikzylinders 3 (und damit auch außerhalb des heißen Hydraulikfluids) installiert. Dadurch muss das Wegmesssystem 8 nur wenig robust sein; außerdem ist es gut zugänglich. Das Wegmesssystem 8 mit einem integrierten nicht flüchtigen Speicher (z.B. für Kalibrierdaten) und einer Bus-Schnittstelle 9 ist busfähig und kann bidirektional über einen Bus (z.B. CAN- oder Profi-Bus) Daten übertragen. Der Hydraulikzylinder 3 weist zwei Drucksensoren 22 mit einer Bus-Schnittstelle 9 auf, sodass auch die Drucksignale für beide Kammerdrücke des Hydraulikzylinders 3 (und somit die Kraftverhältnisse) mit geringstem Verkabelungsaufwand zum Achsenregler 10 übertragen werden können. Die Fig 3 zeigt eine Variante zu Fig 7. Da die Drucksensoren 22 der Fig 7 mit Busschnittstellen 9 noch relativ teuer sind, wurde vom Anmelder eine Alternativlösung gesucht und gefunden. Da die busfähigen Wegmesssysteme 8 des Hydraulikzylinders 3 zwei Analogeingänge aufweisen, können herkömmliche Druckaufnehmer 22 mit analoger Schnittstelle an das busfähige Wegmesssystem 8 angeschlossen werden und die Signale für Position und Kammerdrücke über den Bus übertragen werden. Damit können günstige analoge Druckaufnehmer verwendet werden, wobei trotzdem der Verkabelungsaufwand und die Einstreustrecke minimiert werden. Da der Hydraulikzylinder im Betrieb typischerweise eine relativ hohe Klemmkraft aufbringt, kann das Wegmesssystem 8 auch nur einen Analogeingang aufweisen. Auch in diesem Fall kann der Achsenregler 10 eine Druck- bzw.
Kraftregelung des Hydraulikzylinders 3 durchführen.
Die Fig 8 zeigt eine erste Variante der erfindungsgemäßen Steuer- und/oder Regeleinrichtung für ein Stützrollengerüst einer Stranggießmaschine. So wie in den Fig 1-2 dargestellt umfasst das Stützrollengerüst mehrere aufeinanderfolgende Rollensegmente 3. Ein einziges Rollensegment 3 ist schematisch in einer Draufsicht dargestellt. Jedes Rollensegment 3 weist einen Stützrollen 4 tragenden Unterrahmen 5 und einen gegenüberliegenden Oberrahmen 6 auf, wobei der Oberrahmen 6 gegenüber dem Unterrahmen 6 mittels vier, paarweise angeordneter Hydraulikzylinder 7a...7d geregelt anstellbar ist (siehe auch die Darstellung eines Rollensegments 3 in Fig 4) . So wie in Fig 8 dargestellt, weist jeder Hydraulikzylinder 7a...7d einen Positionsgeber 8a...8d mit einer Busschnittstelle 9a...9d (hier eine CAN Schnittstelle) auf. Die Positionsgeber 8a...8d bilden mit der Busschnittstelle 9e des Achsenreglers 10, das dem Rollgensegment 3 zugeordnet ist, ein Busnetzwerk 20 aus. Durch diese Ausführungsform wird die Verkabelung der Positionsgeber zum Achsenregler optimiert. Die Stranggießmaschine 1 selbst weist eine gemeinsame Steuerung 13 in Form eines PCs auf. Sämtliche Achsenregler 10 (in der Fig 8 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur ein einziger dargestellt; siehe aber die Fig 1-2) der Rollensegmente 3 sind über ein sternförmiges LAN Netzwerk mit der gemeinsamen Steuerung 13 verbunden. Konkret sind die Achsenregler 10 und die gemeinsame Steuerung 13 jeweils über Netzwerkkabel 31 mit einem Router oder Switch 27 verbunden. Durch die erfindungsgemäße Lösung werden die Busnetzwerke für die Rollensegmente 3 voneinander getrennt. Die gemeinsame Steuerung 13 bildet mit den Achsenreglern 10 wiederum ein separates LAN Netzwerk 21 aus. Vorteilhaft an dem sternförmigen LAN Netzwerk ist, dass ein Ausfall eines Netzwerkkabels 31 zwischen einem Achsenregler 10 und der gemeinsamen Steuerung 13 nur ein einziges Rollensegment betrifft; die anderen Segmente arbeiten ungestört weiter. Doch selbst in diesem Fall kann das betroffene Segment weiterhin einen Notbetrieb aufrechterhalten, da nur die Korn- munikation zwischen der gemeinsamen Steuerung 13 und dem Achsenregler 10, nicht aber die Kommunikation vom Achsenregler 10 mit den Positionsgebern 8a...8d, betroffen ist. Die Fig 9 zeigt eine zweite Variante der erfindungsgemäßen Steuer- und/oder Regeleinrichtung. Im Unterschied zu Fig 8 sind neben dem Achsenregler 10 und den Positionsgebern 8a...8d der Hydraulikzylinder 7a...7d des Rollensegments 3 auch die Hydraulikventile 16a...l6d Teil des Busnetzwerks 20. Die Ver- bindung sämtlicher Achsenregler 10 mit der gemeinsamen Steuerung 13 erfolgt wie in Fig 8 durch ein sternförmiges Netzwerk 21. Jedem Rollensegment 3 ist außerdem ein separater Ventilstand 17 auf der technologischen Stützkonstruktion 11 der Stranggießmaschine 1 zugeordnet. Die Ventile des separaten Ventilstands 17 werden ebenfalls vom Achsenregler 10 über das Busnetzwerk 20 angesteuert. Der separate Ventilstand 17 schaltet den Pumpendruck P einer nicht dargestellten Hydraulikversorgung, die sich üblicherweise in einem Versorgungsraum innerhalb der techn. Stützkonstruktion 11 oder im Kel- 1er, befindet zu den Ventilen 16a...l6d auf den Rollensegment 3 durch. Vor einem Segmentwechsel wird der Ventilstand 17 stromlos geschaltet, sodass die Ventile 16a...l6d drucklos sind, d.h. der Tankdruck T anliegt. Dann werden nicht dargestellte Hydraulikleitungen zwischen dem Ventilstand 17 und den Ventilen 16a...l6d, bevorzugt über Schnellkupplungen, getrennt. Schließlich wird auch das Buskabel 30 zwischen dem Achsenregler 10 und dem Rollensegment 3 getrennt. Bei den Fig 8-10 weisen die offenen Enden des Busnetzwerks 20 Abschlusswiderstände 15 auf um unerwünschte Reflektionen zu verhin- dern. Damit wird die Qualität der Datenübertragung über das Busnetzwerk 20 verbessert.
Die Fig 10 zeigt eine dritte Variante der erfindungsgemäßen Steuer- und/oder Regeleinrichtung. Im Unterschied zu Fig 9 sind die Ventile 16a...l6d auf dem Rollensegment 3 und die Ventile 17 auf dem separaten Ventilstand 17 analog mit dem separaten Achsenregler 10 verbunden. Hierzu werden Kabel von den Ventilen 16a...l6d auf dem Rollensegment 3 und den Ventilen auf dem separaten Ventilstand 17 zu einem Steckverbinder 40 (hier ein sog. Harting Stecker), und vom Steckverbinder 40 zu einem analogen Eingang 35 auf dem Achsenregler 10 geführt. Auch das hier dick dargestellte Buskabel 30, das die Positionsgeber 8a...8d mit dem Achsenregler 10 verbindet, ist durch den Steckverbinder 40 lösbar mit dem separaten Achsenregler 10 verbunden. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass bei einem Tausch des Rollensegments 3 nur der Stecker 40 getrennt werden muss, um das Rollensegment 3 elektrisch vom Achsenreg- 1er 10 zu trennen. Ebenso gut wäre es möglich, die Ventile
16a...l6d und die Ventile auf dem separaten Ventilstand 17 digital mit dem Achsenregler 10 zu verbinden. In diesem Fall wäre der analoge Eingang 35 ein digitaler Eingang. Weitere elektrische Verbindungen, z.B. zur elektrischen Versorgung, können über den Steckverbinder 40 verbunden werden.
Bei einem Wechsel eines Rollensegments 3 der Strangführung 2 wird wie folgt vorgegangen: Zuerst wird das Busnetzwerk 20 zwischen dem separaten Achsenregler 10, der dem Rollensegment 3 zugeordnet ist, und dem Rollensegment 3 sowie die Hydraulikverbindungen zwischen dem Ventilstand 17 und dem Rollensegment 3 getrennt. Am bequemsten erfolgt dies durch das Abstecken eines einzigen Steckverbinders 40 (siehe Fig 10) . Anschließend wird das Rollensegment 3 aus dem Stützrollengerüst 2 der Stranggießmaschine 1 ausgebaut. Dies erfolgt üblicherweise durch einen Kran, der das Rollensegment 3 auf Schienen 115 (siehe Fig 1-2) aus dem Stützrollengerüst 2 ausfährt. Das ausgefahrene Rollensegment wird typischerweise neben der Stranggießmaschine 1 wieder instandgesetzt. Ein bereits instandgesetztes Rollensegment wird als neues Rollensegment 3' bezeichnet. Bei der Instandsetzung werden ggf. Strangführungsrollen 4 oder Spritzdüsen 120 getauscht. Zumindest beim Tausch von Strangführungsrollen 4 ist es notwendig, das Rollensegment 3 neu zu kalibrieren. Hierzu wird zwischen dem Ober- und dem Unterrahmen 6, 5 des Rollensegments 3 ein
Strangabschnitt mit definierter Dicke eingeführt und der Oberrahmen 6 gegenüber dem Unterrahmen 5 mittels der vier Hydraulikzylinder 7 auf Anschlag verfahren. Die Positionswer- te der einzelnen Positionsgeber 8a...8d der Hydraulikzylinder 7a...7d werden ausgelesen und als Kalibrierdaten in einem nicht flüchtigen Speicher 19 der jeweiligen Busschnittstellen 9a...9d der Positionsgeber gespeichert. Nach dem Einbau des neuen Rollensegments 3' in das Stützrollengerüst 2 der Stranggießmaschine 1 werden das Busnetzwerk 20 zwischen dem separaten Achsenregler 10, der nunmehr dem neuen Rollensegment 3' zugeordnet ist, und dem neuen Rollensegment 3' und die Hydraulikverbindungen zwischen dem Ventilstand 17 und dem neuen Rollensegment 3' wieder verbunden. Anschließend werden die
Kalibrierdaten der Hydraulikzylinder 7a...7d des neuen Rollensegments 3' aus den permanenten Speichern 19 in den separaten Achsenregler 10 ausgelesen und dort gespeichert. Falls notwendig werden auch wieder die Ventile 16a...l6d und das Ventil des separaten Ventilstands 17 wieder mit dem Achsenregler elektrisch verbunden. Im Betrieb wird der separate Achsenregler 10 durch die gemeinsame Steuerung 13 angesteuert, wobei der separate Achsenregler 10 unter Berücksichtigung der
Kalibrierdaten je ein Stellgrößensignal an ein Ventil 16 auf dem neuen Rollensegment 3' ausgibt, sodass die Ist-Position eines Positionsgebers 16a...l6d des Hydraulikzylinders 7a...7d der Soll-Position möglichst genau entspricht.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele für Brammen-Stranggießmaschinen näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Insbesondere kann die Erfindung auch bei Stranggießmaschinen für Langprodukte, z.B. Knüppel-, Vorblock- oder Vorprofilsträngen, angewendet werden. Ebenso wie bei Brammen-Stranggießmaschinen wird durch die Erfindung auch bei Stranggießmaschinen für Langprodukte die Verkabelung vereinfacht und die Zeit für das Auswechseln eines Segments der Strangführung verringert. Bezugszeichenliste
1 Stranggießmaschine
2 Stützrollengerüst
3, 3a...31 Rollensegment
31 neues Rollensegment
4 Stützrolle
5 Unterrahmen
6 Oberrahmen
7, 7a...7d Hydraulikzylinder
8, 8a...8d Positionsgeber
9, 9a...9e Busschnittstelle
10, 10a...l01 separater Achsenregler
11 technologische Stützkonstruktion
12 Netzwerkanschluss
13 gemeinsame Steuerung
14 Kokille
15 Abschlusswiderstand
16, 16a...l6d Ventil
17 separater Ventilstand
18 Ventilstand
19 permanenter Speicher
20 Busnetzwerk
21 sternförmiges Netzwerk
22 Druckgeber
23 Hydraulikversorgung
24 Zwischenbühne
25 Hydraulik Schnellkupplung
26 Magnet
27 Router oder Switch
28 Wartungsrechner
30 Buskabel
31 Netzwerkkabel
32 Gestänge
35 Analoge Eingang
40 Steckverbindung
100 Pfannendrehturm
105 Kaltstrangwagen 2 Q
111 Träger
115 Schienen
120 Spritzdüse
P Pumpendruck
R Gießrichtung
S Strang
T Tankdruck

Claims

Ansprüche
1. Steuer- oder Regeleinrichtung für ein Stützrollengerüst (2) einer Stranggießmaschine (1), wobei das Stützrollengerüst (2) aus mehreren aufeinanderfolgenden Rollensegmenten (3, 3a...3f) besteht, die jeweils über einen die Stützrollen (4) tragenden Unterrahmen (5) und einen gegenüberliegenden Oberrahmen (6) mittels zumindest eines Hydraulikzylinders (7a...7d) gegeneinander geregelt anstellbar sind, dadurch gekennzeich- net,
dass jeder Hydraulikzylinder (7a...7d) einen Positionsgeber (8a...8d) mit einer Busschnittstelle (9a...9d) aufweist;
dass jedes Rollensegment (3, 3a...31) mit einem separaten Achsenregler (10, 10a...l01) verbunden ist, der eine Bus- schnittsteile (9e) und einen Netzwerkanschluss (12, 12a...l2g) aufweist, wobei die Busschnittstelle (9e) des Achsenreglers (10, 10a...l01) mit den Busschnittstellen (9a...9d) der Positionsgeber (8a...8d) ein Busnetzwerk (20) ausbilden; und
dass die Stranggießmaschine (1) eine gemeinsame Steue- rung (13) mit einem Netzwerkanschluss (12) aufweist, wobei die gemeinsame Steuerung (13) und die separaten Achsenregler (10, 10a...l01) ein sternförmiges Netzwerk (21) ausbilden.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hydraulikzylinder (7a...7d) mit einem Ventil (16) verbunden ist, wobei das Ventil (16) auf dem Rollensegment (3, 3a...3f ) , insbesondere auf dem Hydraulikzylinder (7a...7d) , angeordnet ist und das Ventil (16) mit dem Hydraulikzylinder (7a...7d) über eine, vorzugsweise kurze, Verschlauchung oder eine Verrohrung verbunden ist.
3. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hydraulikzylinder (7a...7d) einen oder zwei Druckgeber (22) zur Messung je eines hydrau- lischen Drucks aufweist, wobei der Druckgeber (22) mit einer Busschnittstelle (9, 9a...9e) verbunden ist.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der separate Achsenregler (10, 10a...l01) , vorzugsweise unmittelbar, neben dem Rollensegment (3, 3a...3f) auf der technologischen Stützkonstruktion (11) an- geordnet ist.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stranggießmaschine (1) eine Hydraulikversorgung (23) auf einer Zwischenbühne (24) der Stranggießmaschine (1) aufweist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stranggießmaschine (1) einen Ventilstand (18) auf der Zwischenbühne (24) aufweist, wobei die Hydraulikversorgung (23) mit dem Ventilstand (18), und der Ventilstand (18) mit den Ventilen (16) auf dem Rollensegment (3,3a...3f) hydraulisch, vorzugsweise über lösbare Schnellkupplungen (25) , verbunden ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Rollensegment (3,3a...3f) ein separater Ventilstand (17) auf der technologischen Stützkonstruktion (11) angeordnet ist, wobei die Hydraulikversorgung (23) mit dem separaten Ventilstand (17) , und der separate Ventilstand (17) mit den Ventilen (16) auf dem Rollensegment, hydraulisch verbunden ist .
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder separate Achsenregler (10, 10a...l01) und jeder Hydraulikzylinder (7, 7a...7d) mehrere Busschnittstellen aufweisen, wobei die separaten Achsenregler (10, 10a...l01) mit den Positionsgebern mehrere unabhängige Busnetzwerke (20) ausbilden.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Busschnittstelle eines Hydraulikzylinders einen permanenten Speicher (19) für achsen- spezifische Daten, wie Kalibrierdaten, Betriebsstunden etc., aufweist .
10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Ventile (16) auf dem Rollensegment (3, 3a...3f) eine Busschnittstelle (9) aufweisen, wobei die Busschnittstelle (9) des separaten Achsenreglers (10) mit der oder den Busschnittstellen (9) der Ventile (16) ein Busnetzwerk (20) ausbildet.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Ventil (16) eine Busschnittstelle (9) aufweist.
12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass das Busnetzwerk (20) und das sternförmige Netzwerk (21) zwei separate Netze darstellen, und vorzugsweise das Busnetzwerk (20) als Linienbus-Netzwerk, wie ein CAN- oder Profibus, und das sternförmige Netzwerk
(21) als LAN ausgebildet sind.
13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterrahmen (5) gegenüber dem Oberrahmen (6) durch paarweise angeordnete Hydraulikzylinder (7a...7d) geregelt anstellbar ist.
14. Verfahren zum Auswechseln eines Rollensegments (3, 3a...3f) in einem Stützrollengerüst (2) einer Stranggießmaschine (1), aufweisend die Verfahrensschritte:
- Trennen eines Busnetzwerks zwischen dem separaten Ach- senregler (10, 10a...l01) und dem Rollensegment (3, 3a...3f) und
Trennen von Hydraulikverbindungen zwischen dem Ventilstand (17, 18) und dem Rollensegment (3, 3a...3f ) ;
- Ausbau des Rollensegments (3, 3a...3f) aus dem Stützrollengerüst (2) der Stranggießmaschine (1) ;
- Einbau eines neuen Rollensegments (3λ) in das Stützrollengerüst (2) der Stranggießmaschine (1) , wobei das neue Rollensegment (3λ) über einen Unterrahmen (5) und einen gegenüberliegenden Oberrahmen (6) mittels zumindest eines Hyd- raulikzylinders (7a...7d) gegeneinander geregelt anstellbar ist, und jeder Hydraulikzylinder (7a...7d) eine Busschnittstelle (9a...9d) mit einem permanenten Speicher (20) aufweist, der zumindest Kalibrierdaten für den Hydraulikzylinder (7a...7d) enthält;
- Verbinden des Busnetzwerks zwischen dem separaten Achsenregler (10, 10a...l01) und dem neuen Rollensegment (3λ) und Verbinden der Hydraulikverbindungen zwischen dem Ventilstand (17, 18) und dem neuen Rollensegment (3l) ;
- Auslesen der Kalibrierdaten der Hydraulikzylinder
(7a...7d) des neuen Rollensegments (3λ) aus den permanenten Speichern (19) in den separaten Achsenregler (10, 10a...l01) ;
- Ansteuern des separaten Achsenreglers (10, 10a...l01) durch die gemeinsame Steuerung (13) , wobei der separate Ach- senregler (10, 10a...l01) unter Berücksichtigung der
Kalibrierdaten jeweils ein Stellgrößensignal an ein Ventile (16) auf dem neuen Rollensegment (3λ) ausgibt, sodass der Ist-Wert des Hydraulikzylinders (7,7a...7d) dem Soll-Wert möglichst entspricht.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbau das neue Rollensegment (3λ) außerhalb der Stranggießanlage (1) vorkalibriert wird und die
Kalibrierdaten in den permanenten Speicher abgelegt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterrahmen (5) gegenüber dem Oberrahmen (6) durch paarweise angeordnete Hydraulikzylinder (7a...7d) geregelt angestellt wird.
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