EP3461769B1 - Verfahren und eine wickelvorrichtung einer papiermaschine - Google Patents

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EP3461769B1
EP3461769B1 EP17193946.5A EP17193946A EP3461769B1 EP 3461769 B1 EP3461769 B1 EP 3461769B1 EP 17193946 A EP17193946 A EP 17193946A EP 3461769 B1 EP3461769 B1 EP 3461769B1
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EP
European Patent Office
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speed
rotating speed
roll
motor
material web
Prior art date
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EP17193946.5A
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English (en)
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EP3461769A1 (de
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Andreas Steixner
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Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=60009461&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP3461769(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP17193946.5A priority Critical patent/EP3461769B1/de
Priority to ES17193946T priority patent/ES2820648T3/es
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H26/00—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions, for web-advancing mechanisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2301/00—Handling processes for sheets or webs
    • B65H2301/40—Type of handling process
    • B65H2301/41—Winding, unwinding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
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    • B65H2513/00—Dynamic entities; Timing aspects
    • B65H2513/10—Speed
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    • B65H2553/40—Sensing or detecting means using optical, e.g. photographic, elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2555/00—Actuating means
    • B65H2555/20—Actuating means angular
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2601/00—Problem to be solved or advantage achieved
    • B65H2601/20—Avoiding or preventing undesirable effects
    • B65H2601/26—Damages to handling machine
    • B65H2601/261—Clogging

Definitions

  • the invention relates to a method and a system, in particular a winding device of a paper machine.
  • the invention further relates to a computer program product.
  • Winding devices are used to wind up a paper web in a paper machine.
  • the diameter of the paper roll changes with every revolution.
  • a continuous determination of the speed of rotation and the diameter of the paper roll are therefore advantageous.
  • the diameter of the paper roll has been determined using a laser-based sensor.
  • the optical components of the laser-based sensor often have to be cleaned disadvantageously. If the laser-assisted sensor is not cleaned in time, the laser-assisted sensor can fail. A sensor failure can result in a paper machine failure.
  • U.S. 4,951,567 A. discloses a security system for a printing press with at least one machine drive, a braking device and an electronic control therefor.
  • the control electronics enable the drive arrangement to be braked electronically and has a monitoring circuit to which the setpoint and actual values of the rotational speed of the drive arrangement can be fed and which activates the braking device in the event of an impermissibly high deviation between a setpoint and an actual value.
  • US 2002/017212 A1 discloses a method for detecting errors in the transport of a web in a printing press, in which the web speed by a non-contact measurement is determined according to the Doppler principle.
  • a first local path speed at a first measuring position and at least one second local path speed at a second measuring position are determined by means of microwaves.
  • An actual value is determined from the first local web speed and at least the second local web speed.
  • a deviation of the actual value from a predetermined target value is determined and compared with a predetermined threshold value.
  • the object is achieved by a method according to claim 1 and by a winding device according to claim 9.
  • the laser-based sensor can be replaced by another encoder to determine the speed of rotation.
  • the speed of rotation can also be determined with the aid of a frequency converter.
  • a value of the speed of the web is preferably determined from the respective rotational speed.
  • the first speed of the web is preferably compared with the second speed of the web.
  • the first rotational speed is preferably compared with the second rotational speed.
  • a warning signal can be provided.
  • the respective speed of the web can be compared with a predetermined speed for the web.
  • the specified speed is an example of a maximum speed.
  • the roller has a variable diameter.
  • the diameter of the roll can change over time.
  • the diameter of the roll can change due to the web of material wound or unwound on the roll.
  • the diameter of the roll is a measure of the number of wound or unwound layers of the web.
  • the motor is preferably used to drive the roller.
  • the motor preferably has the first transmitter.
  • the motor also has the second encoder.
  • the respective motor of the system can be switched off.
  • the web can be moved at the lowest possible speed.
  • the second encoder is preferably also assigned to the motor.
  • the second encoder can also be assigned directly to the roller with the variable diameter.
  • the rotation speed of the roller is determined directly by assigning the second encoder to the roller.
  • the second transmitter can also be assigned to another role, in particular another role, preferably with a constant diameter.
  • the second encoder can thus also be assigned to a further motor, the further motor serving to drive the further roller.
  • the speed of the material web can easily be determined using the speed of the roll.
  • the second encoder can also be assigned to a roller with a constant diameter. By determining the speed of rotation of the roll with the constant diameter, the speed of the web can easily be determined. In this case, the speed of the web is proportional to the product of the diameter and the respective speed of rotation of the roll.
  • the second rotational speed can also be provided with the aid of the frequency converter.
  • the second rotational speed is preferably determined using the frequency converter by analyzing the motor current provided.
  • the tangential speed of the respective roll corresponds to the speed of the web.
  • the speed of the material web can be determined twice and thus particularly reliably.
  • the invention is particularly advantageously used to obtain a SIL-2 certification for a system, in particular for a paper machine.
  • the first speed of the web is determined by the speed of rotation of a further roll.
  • the further roller preferably has a constant diameter. On the basis of the constant diameter, the speed of the material web can be inferred directly from the rotational speed of the further roll.
  • the speed of rotation of the further roller is determined with at least one encoder.
  • the rotational speed of the further roller is advantageously determined using a first encoder and a second encoder.
  • the first encoder and the second encoder are advantageously arranged on the motor that drives the roller with the constant diameter.
  • the first and / or second speed is based on the first rotational speed and / or the second rotational speed the web is determined via the respective tangential speed of the roll.
  • the tangential speed of a roll can be determined by the respective speed of rotation of the roll.
  • the respective tangential speed is proportional to the speed of rotation of the respective roller.
  • the diameter is preferably adjusted by simulating or calculating the diameter of the roll.
  • the respective tangential speed of the roll corresponds to the speed of the web.
  • the calculation can be simplified by calculating the speed of the web based on the respective tangential speed. Parameters such as a modulus of elasticity of the web can also be advantageously determined.
  • the diameter of the roller is variable.
  • the diameter of the roll usually changes in the case of a roll in which the web is wound up or unwound. With a constant thickness, the change in the diameter of the web is proportional to the number of layers of the web that are (still) wound on the roll.
  • the invention can be applied to a winding device.
  • a winding device with a SIL-2 certification can also be provided.
  • the diameter of a further roller is constant and the second transmitter is assigned to the further roller.
  • the second roller is advantageously used to deflect the web.
  • the further roll therefore has a constant tangential speed at a constant web speed.
  • the speed of the web is proportional to the speed of rotation of the further roll.
  • the second encoder can be assigned to the further motor.
  • the respective speed of the material web can be determined particularly easily on the basis of the respective rotational speed.
  • the first and second rotational speeds are compared in terms of magnitude and direction, and a warning signal is output at different rotational speeds.
  • the comparison is preferably carried out in a control device and / or with the aid of a computer program.
  • a comparison of the respective rotational speeds and / or a comparison of the respectively determined speed of the material web can take place.
  • the respectively determined tangential speeds of the respective roll can also be compared with one another. By comparing the respective rotational speeds, the system can be brought into the safe state if the (rotational) speeds deviate.
  • a comparison of the (rotational or tangential) speeds can advantageously be used to determine a web break or other disruption.
  • first rotational speed and / or the second rotational speed are each provided to a first control device and an optional second control device.
  • the control device is preferably used to determine the respective speed of the material web on the basis of the rotational speed provided in each case. If the first speed deviates from the second speed of the material web, the first control device and / or the optional second control device can provide the warning signal. If two control devices are present, the control devices are advantageously designed redundantly.
  • the speed of the material web is preferably determined using the first rotational speed in the first control device and the speed of the material web is determined using the second rotational speed using a second control device.
  • the respective determination of the speed of the material web is preferably carried out independently of one another from the respective rotational speed.
  • the first speed can also be determined independently, in particular redundantly, in the respective control device from the determination of the second speed.
  • the speed of the material web is determined based on the first rotational speed in a first time period and the speed of the material web is determined based on the second rotational speed in a second time period.
  • the time periods can be disjoint and / or alternate.
  • the second control device preferably takes over the tasks of the first Control device. With a redundant design of the control devices, taking over the tasks is simplified.
  • the multiple determination of the speed of rotation also enables the tangential speed of the respective roll to be determined multiple times and / or the speed of the material web to be determined multiple times.
  • the operational safety of the system can be increased by the double execution of the control device.
  • the second encoder determines the rotational speed of the respective roller directly.
  • the first and the second transmitter are each positioned on a roller in such a way that the respective transmitter directly determines the rotational speed of the respective roller.
  • the direct or immediate determination of the respective rotational speed is preferably carried out by arranging the respective encoder on the respective roller.
  • the speed of the material web can take place independently of any inaccuracies that may occur during the transmission of the respective rotational speed.
  • the first and the second transmitter are further preferably positioned on the roller with the variable diameter.
  • the direct determination is made by positioning the respective encoder on the respective role. Due to the direct positioning of the second encoder on the roller, inaccuracies in the transmission of the rotary movement between the motor and roller can be excluded.
  • the respective rotational speed is provided, the respective control device controlling or regulating the respective rotational speed of the motor such that the respective speed of the web does not exceed a maximum speed.
  • the (re) determination of the respective rotational speed from the determined speed of the material web is advantageously carried out analogously to a control loop.
  • the respective rotational speed is preferably provided to the frequency converter.
  • the frequency converter controls or regulates the speed of rotation of the motor.
  • a maximum rotational speed can result from the specification of a maximum speed of the material web.
  • SIL2 certification of the system can be achieved.
  • the first rotational speed and / or the second rotational speed ensure that the speed of the material web does not exceed a predetermined value.
  • the set value for the speed of the web is preferably a maximum value, e.g. 20 m / s.
  • the maximum value is preferably predetermined.
  • the maximum value is preferably different for different operating modes of the system.
  • a safe one Operating mode for example after starting the system, can be designed particularly safely.
  • a plausibility check is carried out to determine whether the first speed, which was determined from the first rotational speed, is equal to the second speed, which was determined from the second rotational speed.
  • the plausibility check is preferably carried out in the control device. In the case of two control devices, the plausibility check is advantageously carried out redundantly in the respective control device. The plausibility checks are preferably carried out independently of one another.
  • the plausibility check can advantageously be used to check whether the sensors and / or the control device are functioning properly.
  • Both the first and the second transmitter are preferably positioned on the respective motor.
  • the second transmitter can be positioned on the roller itself.
  • the second encoder can then directly determine the speed of rotation of the roller.
  • the second encoder can also be assigned to the shaft of the respective role.
  • the second encoder can also be assigned to a further role, in particular with a constant diameter.
  • the other roller can also be driven by another motor.
  • the second encoder can be assigned to the other motor.
  • a particularly safe mode of operation results if, in the event of failure of one of the encoders, the respective rotational speed is determined with the help of the other encoder.
  • the system can then continue to be operated in a safe mode until the error has been rectified.
  • the system can be operated in a particularly simple manner.
  • “fail-safe” drive components are preferably provided, such as a “fail-safe” frequency converter.
  • F-CPU's F-CPU's
  • Drive components from Siemens AG are particularly suitable.
  • the rotation speed provided is preferably checked with a further rotation speed, which was calculated as an example.
  • the system has a first and a second control device, the respective control device being designed in each case for specifying the rotational speed of the respective motor.
  • the first and the second control device are preferably designed redundantly.
  • the operational safety can be increased further by the multiple configuration of the respective control device.
  • the frequency converter comprises a rotation speed determination, the rotation speed determination being designed to provide the second rotation speed and / or the second speed of the material web.
  • Modern frequency converters generally have a rotational speed determination. This is usually used to provide the speed of rotation of the motor connected to the frequency converter.
  • the second encoder can advantageously be saved and / or the control device can be relieved.
  • the system is a paper machine, in particular a winding device.
  • the invention can be used for a winding device and / or an unwinding device of a web.
  • the web is preferably a cellulose-containing web, such as a paper web.
  • Another possible application of the invention is a tubular bag machine or a wire winding machine.
  • the first and second sensors are preferably assigned to the motor that rotates the variable diameter roller.
  • both encoders are positioned on the same motor. In this way, an offset due to deviations or slippage between the two rotational speeds can be avoided.
  • the respective rotational speed can be provided by the frequency converter, in particular by determining the rotational speed.
  • a failure of the encoder does not necessarily lead to the system being brought into a safe state.
  • the function of the respective encoder can be checked by comparing the respective rotational speed of the encoder with the rotational speed that is provided by the frequency converter.
  • Such a comparison can take place at the beginning of the operating time of the system and / or at recurring times during the operation of the system.
  • a plausibility check of the speeds and / or the rotational speeds serves to provide the warning signal, the warning signal being provided if the first (rotational) speed deviates from the second (rotational) speed.
  • the computing unit can be designed as a microcontroller.
  • the computing unit can also be integrated in the respective control device.
  • FIG 1 shows a winding device.
  • the winding device serves to wind up a web 1.
  • the web 1 is an example of a paper web that is produced in a paper machine.
  • the web 1 moves at a speed V1, V2 in the direction of a roll 3, the roll 3 having a variable (increasing in time) diameter d due to the wound web 1.
  • the role 3 rotates on a shaft 11 and is positioned by the shaft 11. Part of the web 1 is already rolled up on the roll 3. This part is referred to as the wound web 1a.
  • the wound web 1a defines the diameter d of the roll 3.
  • the speed V of the paper web is determined with a first sensor 9a and a second sensor 9b.
  • the first encoder 9a is used to determine the first rotational speed D1 of the roller with a variable diameter d.
  • the second encoder 9b is used to determine the second rotational speed D2 of the roller 3 with a variable diameter d.
  • the first transmitter 9a and the second transmitter 9b each transmit a signal to a control device 13.
  • the control device 13 is used in particular to determine the speed V of the web 1.
  • the speed V of the web 1 is determined, for example, by calculating the tangential speed Vt of the roll 3 with variable diameter d.
  • the first encoder 9a is positioned in the motor 5.
  • the motor 5 is supplied with a motor current by a frequency converter 7.
  • the frequency converter 7 has a rotational speed determination 7F.
  • the rotational speed determination 7F serves to determine the second rotational speed D2.
  • the second rotational speed D2 which was determined with the aid of the rotational speed determination 7F of the converter, is also made available to the control device 13.
  • the rotational speed determination 7F is preferably designed as a "fail-safe" rotational speed determination 7F.
  • the first speed V1 of the material web 1 is preferably provided from the first rotational speed D1 with the aid of the control device 13.
  • the second speed V2 of the web 1 is provided from the second rotational speed D2.
  • the second speed V2 of the web 1 is alternatively or additionally provided by the frequency converter 7.
  • the control device 13 is preferably used to ensure a maximum speed of the web 1.
  • the control device 13 is preferably used to control the motor 5 by providing control signals to the frequency converter 7. If the first speed V1 deviates from the second speed V2, the control device provides a warning signal WS.
  • the warning signal WS is used to transfer the system to a safe state.
  • FIG 2 shows the detail of a control device 13.
  • the control device 13 or a module of the control device each has an input for the first rotational speed D1 and for the second rotational speed D2.
  • a comparison module 15 the first rotational speed D1 is compared with the second rotational speed D2. If the first rotational speed D1 and the second rotational speed D2 deviate, a warning signal is output.
  • the warning signal is used in particular to bring the system into a safe state.
  • the respective rotational speed D1, D2 is also provided to a calculation unit F1, F2.
  • the respective calculation unit F1, F2 is used to calculate the respective speed V of the web 1.
  • the first calculation unit F1 can be assigned to the first control device 13a and the second calculation unit F2 to the second control device 13b.
  • the speed V of the web 1 or the respective tangential speed Vt can first be determined from the respective rotational speed D1, D2 and these can be compared with one another.
  • FIG 3 shows two control devices 13a, 13b.
  • the control devices 13a, 13b are preferably designed redundantly.
  • the redundant design of the control devices 13a, 13b can ensure an increase in operational reliability, insofar as one of the control devices 13a, 13b can control the system if one of the control devices 13a, 13b fails.
  • first rotational speed D1 and the second rotational speed D2 are respectively provided to the first control device 13a and that of the second control device 13b.
  • the first control device 13a and / or the second control device 13b calculate the tangential speed Vt of the respective roller 3, 4 from at least one of the rotational speeds D1, D2.
  • the respective control devices 13a, 13b preferably also calculate the first and / or second speed V1, V2 der Material web 1.
  • the respective speed V1, V2 and / or the tangential speed Vt is provided to the frequency converter 7 in each case.
  • the frequency converter 7 controls the rotational speed D1, D2 of the motor 5 and the roller 3 on the basis of the speed V and / or the tangential speed Vt of the roller 3.
  • FIG 4 shows a section of a paper machine.
  • the web 1, in particular a cellulose-containing web such as paper is passed over a further roll 4 and the roll 3 is rolled up with a variable diameter d.
  • the diameter d of the roll 3 changes due to the rolling / unrolling of the web 1 onto the roll 3.
  • Another roll 4 has a constant diameter d.
  • the first encoder 9a is assigned to the roller 3 with the variable diameter d.
  • the second encoder 9b is assigned to the further roller 4 with the constant diameter d.
  • Roll 3 and further roll 4 are preferably each assigned to a motor. In this case, the respective transmitter 9a, 9b be assigned to the respective motor 5, which moves the respective roller 3, 4 (rotating).
  • FIG 5 shows another winding device. Shown is a web 1 which is moved along a further roll 4 at a speed v1, v2. The material web 1 is rolled up on a roll 3 with a variable diameter d. Both the roller 3 with a variable diameter d and the further roller 4 with a constant diameter are each driven by a motor 5.
  • the respective motor 5 has a first sensor 9a and a second sensor 9b. Depending on the configuration, some of the sensors 9a, 9b can also be arranged directly on one of the rollers 3, 4.
  • the respective motor 5 has a first sensor 9a and a second sensor 9b. Depending on the configuration, some of the sensors 9a, 9b can also be arranged directly on one of the rollers 3, 4.
  • the respective motor 5 has a first sensor 9a and a second sensor 9b. Depending on the configuration, some of the sensors 9a, 9b can also be arranged directly on one of the rollers 3, 4.
  • the respective roller has a tangential speed Vt. If the web of material breaks, the respective tangential speeds Vt of the rollers 3, 4 would differ. With a normally provided function of the winding device or a normally provided function of the paper machine, the tangential speeds Vt are essentially the same.
  • the respectively determined rotational speeds D1, D2 are made available to the control device 13.
  • the control device 13 can also be designed redundantly with a further control device (not shown).
  • the operational safety can be increased by double monitoring of the respective rotational speeds of the rollers 3, 4.
  • the invention relates to a method and an installation.
  • the method is used for a particularly safe operation of the system.
  • a first rotational speed D1 and a second rotational speed D2 are determined.
  • a speed V1, V2 of a material web 1 is determined in each case.
  • the first rotational speed D1 is determined using a first encoder 9a determined.
  • the second rotational speed D2 is determined with the aid of a second encoder 9b and / or a rotational speed determination 7F, in particular as part of a frequency converter 7.
  • Fields of application of the invention are in particular a paper machine, a printing machine, a tubular bag machine or a winding device.

Landscapes

  • Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)
  • Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage, insbesondere eine Wickelvorrichtung einer Papiermaschine. Weiter betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt.
  • Wickelvorrichtungen dienen zum Aufwickeln einer Papierbahn bei einer Papiermaschine. Beim Aufwickeln oder beim Abwickeln der Papierrolle ändert sich der Durchmesser der Papierrolle bei jeder Umdrehung. Für eine gleichbleibende Geschwindigkeit der Papierbahn sind demnach eine kontinuierliche Bestimmung der Drehgeschwindigkeit und des Durchmessers der Papierrolle vorteilhaft.
  • Bisher wurde der Durchmesser der Papierrolle mit Hilfe eines Laser-gestützten Sensors bestimmt. Nachteilhaft müssen die optischen Komponenten des Laser-gestützten Sensors oft gereinigt werden. Erfolgt die Reinigung des Laser-gestützten Sensors nicht rechtzeitig, so kann der Laser-gestützte Sensor ausfallen. Ein Ausfall eines Sensors kann ein Ausfall der Papiermaschine zur Folge haben.
  • US 4 951 567 A offenbart ein Sicherheitssystem für eine Druckmaschine mit mindestens einem Maschinenantrieb, einer Bremsvorrichtung und einer elektronischen Steuerung dafür. Die Steuerelektronik ermöglicht ein elektronisches Abbremsen der Antriebsanordnung und weist eine Überwachungsschaltung auf, der Soll- und Istwerte der Drehzahl der Antriebsanordnung zuführbar sind und die die Bremsvorrichtung im Fall einer unzulässig hohen Abweichung zwischen einem Sollwert und einem Istwert aktiviert.
  • US 2002/017212 A1 offenbart ein Verfahren zum Erkennen von Fehlern beim Transport einer Bahn in einer Druckmaschine, bei dem die Bahngeschwindigkeit durch eine berührungslose Messung nach dem Doppler-Prinzip bestimmt wird. Es werden mittels Mikrowellen eine erste lokale Bahngeschwindigkeit an einer ersten Messposition und mindestens eine zweite lokalen Bahngeschwindigkeit an einer zweiten Messposition bestimmt. Aus der ersten lokalen Bahngeschwindigkeit und mindestens der zweiten lokalen Bahngeschwindigkeit wird ein Istwert ermittelt. Ferner wird eine Abweichung des Istwertes von einem vorgegebenen Sollwert ermittelt und mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, die Betriebssicherheit einer Papiermaschine, insbesondere einer Wickelvorrichtung, zu erhöhen.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und durch eine Wickeleinrichtung nach Anspruch 9 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Es ist ein Aspekt der Erfindung, den Laser-gestützten Sensor zu ersetzen. Der Laser-gestützte Sensor kann durch einen weiteren Geber zur Bestimmung der Drehgeschwindigkeit ersetzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Drehgeschwindigkeit auch mit Hilfe eines Frequenzumrichters bestimmt werden. Aus der jeweiligen Drehgeschwindigkeit wird vorzugsweise jeweils ein Wert der Geschwindigkeit der Warenbahn ermittelt.
  • Bei dem Verfahren zum Betrieb einer Anlage, insbesondere einer Papiermaschine, vorzugsweise eine Wickeleinrichtung einer Papiermaschine, weist die Anlage eine Rolle mit einem variablen Durchmessers und einen Motor auf, wobei der Motor zum Antrieb der Rolle dient, wobei der Motor von einem Frequenzumrichter mit einem Motorstrom versorgt wird, wobei eine erste Drehgeschwindigkeit der Rolle oder des Motors und eine zweite Drehgeschwindigkeit der Rolle oder des Motors bestimmt wird, wobei die erste Drehgeschwindigkeit mit einem ersten Geber bestimmt wird und wobei die zweite Drehgeschwindigkeit
    • mit einem zweiten Geber bestimmt wird und/oder
    • von dem Frequenzumrichter bereitgestellt wird,
    und wobei anhand der ersten Drehgeschwindigkeit eine erste Geschwindigkeit der Warenbahn ermittelt wird, wobei anhand der zweiten Drehgeschwindigkeit eine zweite Geschwindigkeit der Warenbahn ermittelt wird und wobei bei einer unvorhergesehenen Abweichung der ersten Geschwindigkeit der Warenbahn von der zweiten Geschwindigkeit der Warenbahn die Anlage in einen sicheren Zustand überführt wird.
  • Vorzugsweise wird die erste Geschwindigkeit der Warenbahn mit der zweiten Geschwindigkeit der Warenbahn verglichen. Alternativ oder zusätzlich wird vorzugsweise die erste Drehgeschwindigkeit mit der zweiten Drehgeschwindigkeit verglichen.
  • Bei einer Abweichung der Geschwindigkeiten voneinander, kann ein Warnsignal bereitgestellt werden. Die jeweilige Geschwindigkeit der Warenbahn kann mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit für die Warenbahn verglichen werden. Die vorgegebene Geschwindigkeit ist beispielhaft eine Maximalgeschwindigkeit. Die Rolle weist insbesondere einen variablen Durchmesser auf. Der Durchmesser der Rolle kann sich zeitlich ändern. Der Durchmesser der Rolle kann sich durch die, auf die Rolle aufgewickelte oder abgewickelte, Warenbahn verändern. Der Durchmesser der Rolle ist ein Maß für die Anzahl der aufgewickelten oder abgewickelten Lagen der Warenbahn.
  • Der Motor dient vorzugsweise zum Antrieb der Rolle. Der Motor weist vorzugsweise den ersten Geber auf. Optional weist der Motor auch den zweiten Geber auf.
  • In dem sicheren Zustand der Anlage kann der jeweilige Motor der Anlage ausgeschaltet sein. Alternativ kann die Warenbahn mit einer möglichst kleinen Geschwindigkeit bewegt werden.
  • Der zweite Geber ist vorzugsweise ebenfalls dem Motor zugeordnet. Der zweite Geber kann auch direkt der Rolle mit dem veränderlichen Durchmesser zugeordnet sein. Durch die Zuordnung des zweiten Gebers an die Rolle wird die Drehgeschwindigkeit der Rolle direkt bestimmt.
  • Darüber hinaus kann der zweite Geber auch einer anderen Rolle, insbesondere einer weiteren Rolle, vorzugsweise mit konstantem Durchmesser, zugeordnet sein. Der zweite Geber kann somit auch einem weiteren Motor zugeordnet sein, wobei der weitere Motor zum Antrieb der weiteren Rolle dient.
  • Anhand einer Berechnung des Durchmessers der Rolle mit dem veränderlichen Durchmesser anhand der Anzahl der aufgerollten Papierlagen kann anhand der Drehzahl der Rolle die Geschwindigkeit der Warenbahn einfach ermittelt werden.
  • Der zweite Geber kann auch einer Rolle mit einem konstanten Durchmesser zugeordnet sein. Durch die Bestimmung der Drehgeschwindigkeit der Rolle mit dem konstanten Durchmesser kann die Geschwindigkeit der Warenbahn leicht bestimmt werden. In diesem Fall ist die Geschwindigkeit der Warenbahn proportional zu dem Produkt aus Durchmesser und der jeweiligen Drehgeschwindigkeit der Rolle.
  • Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Drehgeschwindigkeit auch mit Hilfe des Frequenzumrichters bereitgestellt werden. Die Bestimmung der zweiten Drehgeschwindigkeit mit Hilfe des Frequenzumrichters erfolgt vorzugsweise durch eine Analyse des bereitgestellten Motorstroms.
  • Da die Warenbahn in der Regel einen hohen Elastizitätsmodul und/oder nur einen minimalen Schlupf zwischen der Warenbahn und der jeweiligen Rolle aufweist, entspricht die Tangentialgeschwindigkeit der jeweiligen Rolle gleich der Geschwindigkeit der Warenbahn.
  • Durch den Einsatz eines zweiten Gebers und/oder durch die Bestimmung der Drehgeschwindigkeit mit Hilfe des Frequenzumrichters kann die Geschwindigkeit der Warenbahn zweifach und damit besonders sicher bestimmt werden.
  • Durch die doppelt ausgeführte Bestimmung der Geschwindigkeit der Warenbahn kann der Ausfall eines Sensors oder eines Gebers wirksam kompensiert werden. Hierdurch wird die Betriebssicherheit erhöht.
  • Besonders vorteilhaft dient die Erfindung dazu, eine SIL-2 Zertifizierung für eine Anlage, insbesondere für eine Papiermaschine, zu erhalten.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die erste Geschwindigkeit der Warenbahn durch die Drehgeschwindigkeit einer weiteren Rolle bestimmt.
  • Die weitere Rolle weist vorzugsweise einen konstanten Durchmesser auf. Anhand der Drehgeschwindigkeit der weiteren Rolle kann aufgrund des konstanten Durchmessers direkt auf die Geschwindigkeit der Warenbahn geschlossen werden. Die Drehgeschwindigkeit der weiteren Rolle wird mit zumindest einem Geber bestimmt. Vorteilhaft wird die Drehgeschwindigkeit der weiteren Rolle mit einem ersten Geber und einem zweiten Geber bestimmt.
  • Vorteilhaft sind der erste Geber und der zweite Geber an dem Motor angeordnet, der die Rolle mit dem konstanten Durchmesser antreibt.
  • Durch die direkte Bestimmung der Geschwindigkeit der Warenbahn ist eine Beachtung der Dicke der Warenbahn nicht notwendig.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird anhand der ersten Drehgeschwindigkeit und/oder der zweiten Drehgeschwindigkeit die erste und/oder zweite Geschwindigkeit der Warenbahn über die jeweilige Tangentialgeschwindigkeit der Rolle ermittelt.
  • Zur Ermittlung der Geschwindigkeit der Warenbahn kann die Tangentialgeschwindigkeit einer Rolle durch die jeweilige Drehgeschwindigkeit der Rolle bestimmt werden. Die jeweilige Tangentialgeschwindigkeit ist proportional zur Drehgeschwindigkeit der jeweiligen Rolle. Bei einer Rolle mit einem variablen Durchmesser wird vorzugsweise der Durchmesser durch eine Simulation oder Berechnung des Durchmessers der Rolle angepasst.
  • Bei der Annahme, dass im Wesentlichen kein Schlupf zwischen der jeweiligen Rolle und der Warenbahn besteht, entspricht die jeweilige Tangentialgeschwindigkeit der Rolle der Geschwindigkeit der Warenbahn.
  • Durch die Berechnung der Geschwindigkeit der Warenbahn anhand der jeweiligen Tangentialgeschwindigkeit kann die Ermittlung vereinfacht werden. Weiter vorteilhaft können auch Kenngrößen wie ein Elastizitätsmodul der Warenbahn bestimmt werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Durchmesser der Rolle variabel.
  • Der Durchmesser der Rolle ändert sich in der Regel bei einer Rolle, bei der die Warenbahn aufgewickelt oder abgewickelt wird. Bei einer konstanten Dicke ist die Änderung des Durchmessers der Warenbahn proportional zur Anzahl der Lagen der Warenbahn, die auf der Rolle (noch) gewickelt sind.
  • Durch die Betrachtung eines sich ändernden Durchmessers der Rolle kann die Erfindung auf eine Wickeleinrichtung angewandt werden.
  • So kann auch eine Wickeleinrichtung mit einer SIL-2 Zertifizierung bereitgestellt werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Durchmesser einer weiteren Rolle konstant und der zweite Geber ist der weiteren Rolle zugeordnet.
  • Die zweite Rolle dient vorteilhaft zum Umlenken der Warenbahn. Die weitere Rolle weist daher bei einer konstanten Geschwindigkeit der Warenbahn eine konstante Tangentialgeschwindigkeit auf. Die Geschwindigkeit der Warenbahn ist proportional der Drehgeschwindigkeit der weiteren Rolle.
  • Ist die weitere Rolle einem weiteren Motor zugeordnet, kann der zweite Geber dem weiteren Motor zugeordnet sein.
  • Durch die Zuordnung des zweiten Gebers zu einer Rolle mit konstantem Durchmesser kann die jeweilige Geschwindigkeit der Warenbahn besonders einfach anhand der jeweiligen Drehgeschwindigkeit bestimmt werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die erste und die zweite Drehgeschwindigkeit in Betrag und Richtung verglichen und bei unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten wird ein Warnsignal ausgegeben.
  • Der Vergleich erfolgt vorzugsweise in jeweils einer Steuereinrichtung und/oder mit Hilfe eines Computerprogramms. Es können ein Vergleich der jeweiligen Drehgeschwindigkeiten und/oder ein Vergleich der jeweils ermittelten Geschwindigkeit der Warenbahn erfolgen. Es können auch die jeweils ermittelten Tangentialgeschwindigkeiten der jeweiligen Rolle miteinander verglichen werden. Durch den Vergleich der jeweiligen Drehgeschwindigkeiten kann bei einer Abweichung der (Dreh-)Geschwindigkeiten die Anlage in den sicheren Zustand überführt werden.
  • Durch einen Vergleich der (Dreh- oder Tangential-) Geschwindigkeiten kann vorteilhaft ein Abriss der Warenbahn oder eine sonstige Störung ermittelt werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die erste Drehgeschwindigkeit und/oder die zweite Drehgeschwindigkeit jeweils einer ersten Steuereinrichtung und einer optionalen zweiten Steuereinrichtung bereitgestellt.
  • Die Steuereinrichtung dient vorzugsweise zur Bestimmung der jeweiligen Geschwindigkeit der Warenbahn anhand der jeweils bereitgestellten Drehgeschwindigkeit. Bei einer Abweichung der ersten Geschwindigkeit von der zweiten Geschwindigkeit der Warenbahn kann die erste Steuereinrichtung und/oder die optionale zweite Steuereinrichtung das Warnsignal bereitstellen. Sind zwei Steuereinrichtungen vorhanden, sind die Steuereinrichtungen vorteilhaft redundant ausgeführt.
  • Vorzugsweise erfolgen die Bestimmung der Geschwindigkeit der Warenbahn anhand der ersten Drehgeschwindigkeit in der ersten Steuereinrichtung und die Bestimmung der Geschwindigkeit der Warenbahn anhand der zweiten Drehgeschwindigkeit mit Hilfe einer zweiten Steuereinrichtung.
  • Vorzugsweise erfolgt die jeweilige Bestimmung der Geschwindigkeit der Warenbahn aus der jeweiligen Drehgeschwindigkeit unabhängig voneinander. Eine unabhängige Bestimmung der ersten Geschwindigkeit von der Bestimmung der zweiten Geschwindigkeit kann auch in der jeweiligen Steuereinrichtung, insbesondere redundant, erfolgen.
  • Vorzugsweise erfolgen die Bestimmung der Geschwindigkeit der Warenbahn anhand der ersten Drehgeschwindigkeit in einem ersten Zeitabschnitt und die Bestimmung der Geschwindigkeit der Warenbahn anhand der zweiten Drehgeschwindigkeit in jeweils einen zweiten Zeitabschnitt. Die Zeitabschnitte können disjunkt sein und/oder sich einander abwechseln.
  • Vorzugsweise übernimmt beim Ausfall der ersten Steuereinrichtung die zweite Steuereinrichtung die Aufgaben der ersten Steuereinrichtung. Bei einer redundanten Ausführung der Steuereinrichtungen ist eine Übernahme der Aufgaben vereinfacht.
  • Durch die mehrfache Bestimmung der Drehgeschwindigkeit können auch eine mehrfache Bestimmung der Tangentialgeschwindigkeit der jeweiligen Rolle und/oder eine mehrfache Bestimmung der Geschwindigkeit der Warenbahn erfolgen.
  • Durch die doppelte Ausführung der Steuereinrichtung kann die Betriebssicherheit der Anlage erhöht werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestimmt der zweite Geber die Drehgeschwindigkeit der jeweiligen Rolle direkt.
  • Vorzugsweise sind der erste und der zweite Geber an jeweils einer Rolle derart positioniert, dass der jeweilige Geber die Drehgeschwindigkeit der jeweiligen Rolle unmittelbar bestimmt. Die direkte oder unmittelbare Ermittlung der jeweiligen Drehgeschwindigkeit erfolgt vorzugsweise durch die Anordnung des jeweiligen Gebers an der jeweiligen Rolle.
  • Durch die direkte Bestimmung der jeweiligen Drehgeschwindigkeit kann die Geschwindigkeit der Warenbahn unabhängig von ggf. auftretenden Ungenauigkeiten bei der Übertragung der jeweiligen Drehgeschwindigkeit erfolgen.
  • Weiter bevorzugt sind der erste und der zweite Geber an der Rolle mit dem variablen Durchmesser positioniert.
  • Die direkte Bestimmung erfolgt durch eine Positionierung des jeweiligen Gebers an der jeweiligen Rolle. Durch die direkte Positionierung des zweiten Gebers an der Rolle können Ungenauigkeiten bei der Übertragung der Drehbewegung zwischen Motor und Rolle ausgeschlossen werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden anhand der ersten Geschwindigkeit der Warenbahn und/oder der zweiten Geschwindigkeit der Warenbahn die jeweilige Drehgeschwindigkeit bereitgestellt, wobei die jeweilige Steuereinrichtung die jeweilige Drehgeschwindigkeit des Motors derart steuert oder regelt, dass die jeweilige Geschwindigkeit der Warenbahn eine Maximalgeschwindigkeit nicht überschreitet.
  • Die (Rück-)Ermittlung der jeweiligen Drehgeschwindigkeit aus der bestimmten Geschwindigkeit der Warenbahn erfolgt vorteilhaft analog einer Regelschleife. Die jeweilige Drehgeschwindigkeit wird vorzugsweise dem Frequenzumrichter bereitgestellt. Der Frequenzumrichter steuert oder regelt die Drehgeschwindigkeit des Motors. Durch die Vorgabe einer Maximalgeschwindigkeit der Warenbahn kann sich eine maximale Drehgeschwindigkeit ergeben.
  • Durch die Vorgabe der jeweiligen Drehgeschwindigkeit der jeweiligen Rolle oder des jeweiligen Motors kann sichergestellt werden, dass eine Maximalgeschwindigkeit der Warenbahn nicht überschritten wird.
  • So kann insbesondere eine SIL2-Zertifizierung der Anlage erreicht werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird anhand der ersten Drehgeschwindigkeit und/oder der zweiten Drehgeschwindigkeit sichergestellt, dass die Geschwindigkeit der Warenbahn einen festgelegten Wert nicht überschreitet.
  • Der festgelegte Wert für die Geschwindigkeit der Warenbahn ist vorzugsweise ein Maximalwert, z.B. 20 m/s. Der Maximalwert ist vorzugsweise vorgegeben. Vorzugsweise ist der Maximalwert für verschiedene Betriebsmodi der Anlage unterschiedlich.
  • Durch die Sicherstellung, dass die Geschwindigkeit der Warenbahn den festgelegten Wert nicht überschreitet, kann eine sichere Betriebsart, beispielhaft nach dem Start der Anlage, besonders sicher ausgestaltet werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine Plausibilitätsprüfung, ob die erste Geschwindigkeit, die aus der ersten Drehgeschwindigkeit ermittelt wurde, gleich der zweiten Geschwindigkeit ist, die aus der zweiten Drehgeschwindigkeit ermittelt wurde.
  • Die Plausibilitätsprüfung erfolgt vorzugsweise in der Steuereinrichtung. Bei zwei Steuereinrichtungen erfolgt die Plausibilitätsprüfung vorteilhaft redundant in der jeweiligen Steuereinrichtung. Die Plausibilitätsprüfungen erfolgen vorzugsweise unabhängig voneinander.
  • Falls die erste und zweite Geschwindigkeit der Warenbahn in Richtung und Höhe im Wesentlichen übereinstimmen, ist die Plausibilitätsprüfung erfüllt.
  • Durch die Plausibilitätsprüfung kann vorteilhaft geprüft werden, ob die Geber und/oder die Steuereinrichtung richtig funktionieren.
  • Die Anlage, insbesondere zumindest ein Teil einer Papiermaschine, vorzugsweise eine Wickelvorrichtung, weist eine Rolle, wobei die Rolle insbesondere zur Aufnahme oder Abgabe einer Warenbahn ausgebildet ist, auf, wobei die Rolle mit einem Motor verbunden ist, wobei der Motor zum Antrieb der Rolle mit einer Drehgeschwindigkeit ausgebildet ist, wobei der Motor mit einem Frequenzumrichter verbunden ist, wobei dem Motor ein erster Geber zugeordnet ist und der erste Geber zur Bereitstellung einer ersten Drehgeschwindigkeit vorgesehen ist, wobei
    • der Rolle ein zweiter Geber zugeordnet ist und der zweite Geber zur Bereitstellung einer zweiten Drehgeschwindigkeit an eine Steuereinrichtung ausgebildet ist, und/oder
    • der Frequenzumrichter zur Bereitstellung einer zweiten Drehgeschwindigkeit an die Steuereinrichtung vorgesehen ist,
    wobei anhand der ersten Drehgeschwindigkeit eine erste Geschwindigkeit der Warenbahn ermittelt wird und anhand der zweiten Drehgeschwindigkeit eine zweite Geschwindigkeit der Warenbahn ermittelt wird,
    wobei die Steuereinrichtung zur Ausgabe eines Warnsignals ausgebildet ist, falls die erste und die zweite Drehgeschwindigkeit oder die erste Geschwindigkeit der Warenbahn und die zweite Geschwindigkeit der Warenbahn unterschiedlich sind.
  • Vorzugsweise sind sowohl der erste und der zweite Geber an dem jeweiligen Motor positioniert.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Geber an der Rolle selbst positioniert sein. Der zweite Geber kann dann direkt die Drehgeschwindigkeit der Rolle bestimmen. Der zweite Geber kann auch der Welle der jeweiligen Rolle zugeordnet sein.
  • Der zweite Geber kann auch einer weiteren Rolle, insbesondere mit einem konstanten Durchmesser, zugeordnet werden. Hierbei kann die weitere Rolle auch durch einen weiteren Motor angetrieben werden. Der zweite Geber kann dem weiteren Motor zugeordnet werden.
  • Eine besonders sichere Betriebsweise ergibt sich, falls bei Ausfall von einem der Geber die jeweilige Drehgeschwindigkeit mit Hilfe des jeweils anderen Gebers ermittelt wird. Dann kann die Anlage ggf. in einem sicheren Modus weiterbetrieben werden, bis der Fehler behoben ist.
  • Falls sich die jeweilige Geschwindigkeit der Warenbahn nicht ändert, erfolgt vorteilhaft bei einem Ausfall von einem der Geber keine Bereitstellung eines Warnsignals oder kein Überführen der Anlage in den sicheren Betriebszustand.
  • Durch die hier beschriebene Ausführung der Anlage kann besonders einfach ein sicherer Betrieb der Anlage erfolgen.
  • Bei der Bereitstellung der zweiten Drehgeschwindigkeit durch den Frequenzumrichter kann die Bereitstellung mit Hilfe einer "fail-safe"-Drehgeschwindigkeitsermittlung erfolgen. Hierzu sind vorzugsweise "fail-safe"-Antriebskomponenten (so genannte F-CPU's) wie ein "fail-safe"-Frequenzumrichter vorgesehen. Vorzugsweise eignen sich hierbei Antriebskomponenten der Siemens AG.
  • Bei der "fail-safe"-Drehgeschwindigkeitsermittlung erfolgt vorzugsweise eine Überprüfung der bereitgestellten Drehgeschwindigkeit mit einer weiteren Drehgeschwindigkeit, die beispielhaft berechnet wurde.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Anlage eine erste und eine zweite Steuereinrichtung auf, wobei die jeweilige Steuereinrichtung jeweils zur Vorgabe der Drehgeschwindigkeit des jeweiligen Motors ausgebildet ist.
  • Vorzugsweise sind die erste und die zweite Steuereinrichtung redundant ausgeführt.
  • Durch die mehrfache Ausgestaltung der jeweiligen Steuereinrichtung kann die Betriebssicherheit weiter erhöht werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Frequenzumrichter eine Drehgeschwindigkeitsermittlung, wobei die Drehgeschwindigkeitsermittlung zur Bereitstellung der zweiten Drehgeschwindigkeit und/oder der zweiten Geschwindigkeit der Warenbahn ausgebildet ist.
  • Moderne Frequenzumrichter weisen in der Regel eine Drehgeschwindigkeitsermittlung aus. Diese dient in der Regel zur Bereitstellung der Drehgeschwindigkeit des jeweils mit dem Frequenzumrichter verbundenen Motors.
  • Durch die Bereitstellung der Geschwindigkeit der Warenbahn durch den Frequenzumrichter kann vorteilhaft der zweite Geber eingespart und/oder die Steuereinrichtung entlastet werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Anlage eine Papiermaschine, insbesondere eine Wickeleinrichtung.
  • Die Erfindung ist für eine Aufwickel-Vorrichtung und/oder eine Abwickel-Vorrichtung einer Warenbahn einsetzbar. Die Warenbahn ist vorzugsweise eine zellstoffhaltige Warenbahn wie eine Papierbahn. Eine weitere mögliche Einsatzmöglichkeit der Erfindung ist eine Schlauchbeutelmaschine oder eine Drahtwickelmaschine.
  • Vorzugswiese sind der erste und der zweite Geber jeweils dem Motor zugeordnet, der die Rolle mit dem variablen Durchmesser drehbewegt. Insbesondere sind beide Geber an demselben Motor positioniert. So kann ein Versatz durch Abweichungen oder Schlupf zwischen den beiden Drehgeschwindigkeiten vermieden werden.
  • Falls einer der Geber ausfällt, kann die jeweilige Drehgeschwindigkeit durch den Frequenzumrichter, insbesondere durch eine Drehgeschwindigkeitsermittlung, bereitgestellt werden.
  • So führt ein Ausfall des Gebers nicht notwendigerweise zur Überführung der Anlage in den sicheren Zustand.
  • Mit Hilfe des Frequenzumrichters kann die Funktion des jeweiligen Gebers überprüft werden, indem die jeweilige Drehgeschwindigkeit des Gebers mit derjenigen Drehgeschwindigkeit verglichen wird, die von dem Frequenzumrichter bereitgestellt wird.
  • Ein solcher Vergleich kann zum Anfang der Betriebszeit der Anlage und/oder zu wiederkehrenden Zeitpunkten während des Betriebes der Anlage erfolgen.
  • Das Computerprogrammprodukt zur Ausführung des Verfahrens auf einer Recheneinheit, wobei die Recheneinheit zumindest einer Steuereinrichtung zugeordnet ist und wobei das Computerprogrammprodukt bei der Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens, zur Bereitstellung
    • der ersten Geschwindigkeit der Warenbahn,
    • der zweiten Geschwindigkeit der Warenbahn,
    • und/oder eines Warnsignals,
    ausgebildet ist.
  • Eine Plausibilitätsprüfung der Geschwindigkeiten und/oder der Drehgeschwindigkeiten dient zur Bereitstellung des Warnsignals, wobei das Warnsignal bei einer Abweichung der ersten (Dreh-) Geschwindigkeit von der zweiten (Dreh-) Geschwindigkeit bereitgestellt wird.
  • Die Recheneinheit kann als Mikrocontroller ausgestaltet sein. Die Recheneinheit kann auch in die jeweilige Steuereinrichtung integriert sein.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher beschrieben und erläutert. Die Figuren zeigen Ausführungen der Erfindung, wobei die gezeigten Merkmale wieder zu neuen Ausführungen der Erfindung kombiniert werden können. Es zeigen
    • FIG 1
    eine Wickeleinrichtung,
    FIG 2
    einen Ausschnitt einer Steuereinrichtung,
    FIG 3
    zwei Steuereinrichtungen,
    FIG 4
    einen Ausschnitt aus einer Papiermaschine sowie
    FIG 5
    eine weitere Wickeleinrichtung.
  • FIG 1 zeigt eine Wickeleinrichtung. Die Wickeleinrichtung dient zum Aufwickeln einer Warenbahn 1. Die Warenbahn 1 ist beispielhaft eine Papierbahn, die in einer Papiermaschine hergestellt wird. Die Warenbahn 1 bewegt sich mit einer Geschwindigkeit V1, V2 in Richtung einer Rolle 3, wobei die Rolle 3 aufgrund der aufgewickelten Warenbahn 1 einen variablen (zeitlich zunehmenden) Durchmesser d aufweist. Die Rolle 3 rotiert auf einer Welle 11 und wird von der Welle 11 positioniert. Ein Teil der Warenbahn 1 ist bereits auf der Rolle 3 aufgerollt. Dieser Teil ist als aufgewickelte Warenbahn 1a bezeichnet. Die aufgewickelte Warenbahn 1a definiert den Durchmesser d der Rolle 3.
  • Die Geschwindigkeit V der Papierbahn wird mit jeweils einem ersten Geber 9a und jeweils einem zweiten Geber 9b ermittelt.
  • Der erste Geber 9a dient zur Ermittlung der ersten Drehgeschwindigkeit D1 der Rolle mit variablem Durchmesser d. Der zweite Geber 9b dient zur Ermittlung der zweiten Drehgeschwindigkeit D2 der Rolle 3 mit variablem Durchmesser d. Der erste Geber 9a und der zweite Geber 9b übermitteln jeweils ein Signal an eine Steuereinrichtung 13. Die Steuereinrichtung 13 dient insbesondere zur Ermittlung der Geschwindigkeit V der Warenbahn 1. Die Ermittlung der Geschwindigkeit V der Warenbahn 1 erfolgt beispielhaft durch die Berechnung der Tangentialgeschwindigkeit Vt der Rolle 3 mit variablem Durchmessen d.
  • Der erste Geber 9a ist hierbei beim Motor 5 positioniert. Der Motor 5 wird durch einen Frequenzumrichter 7 mit einem Motorstrom versorgt. Der Frequenzumrichter 7 weist eine Drehgeschwindigkeitsermittlung 7F auf. Die Drehgeschwindigkeitsermittlung 7F dient zur Ermittlung der zweiten Drehgeschwindigkeit D2. Die zweite Drehgeschwindigkeit D2, die mit Hilfe der Drehgeschwindigkeitsermittlung 7F des Umrichters ermittelt worden ist, wird ebenfalls der Steuereinrichtung 13 bereitgestellt. Die Drehgeschwindigkeitsermittlung 7F ist vorzugsweise als "fail-safe"-Drehgeschwindigkeitsermittlung 7F ausgeführt.
  • Aus der ersten Drehgeschwindigkeit D1 wird vorzugsweise mit Hilfe der Steuereinrichtung 13 die erste Geschwindigkeit V1 der Warenbahn 1 bereitgestellt. Aus der zweiten Drehgeschwindigkeit D2 wird die zweite Geschwindigkeit V2 der Warenbahn 1 bereitgestellt. Die zweite Geschwindigkeit V2 der Warenbahn 1 wird alternativ oder zusätzlich durch den Frequenzumrichter 7 bereitgestellt.
  • Die Steuereinrichtung 13 dient vorzugsweise zur Sicherstellung einer Maximalgeschwindigkeit der Warenbahn 1. Die Steuereinrichtung 13 dient vorzugsweise zur Steuerung des Motors 5 indem Steuersignale dem Frequenzumrichter 7 bereitgestellt werden. Bei einer Abweichung der ersten Geschwindigkeit V1 von der zweiten Geschwindigkeit V2 stellt die Steuereinrichtung ein Warnsignal WS bereit. Das Warnsignal WS dient zur Überführung der Anlage in einen sicheren Zustand.
  • FIG 2 zeigt den Ausschnitt einer Steuereinrichtung 13. Die Steuereinrichtung 13 oder ein Modul der Steuereinrichtung weist jeweils einen Eingang für die erste Drehgeschwindigkeit D1 und für die zweite Drehgeschwindigkeit D2 auf. In einem Vergleichsmodul 15 wird die erste Drehgeschwindigkeit D1 mit der zweiten Drehgeschwindigkeit D2 vergleichen. Bei einer Abweichung der ersten Drehgeschwindigkeit D1 und der zweiten Drehgeschwindigkeit D2 wird ein Warnsignal ausgegeben. Das Warnsignal dient insbesondere zur Überführung der Anlage in einen sicheren Zustand.
  • Die jeweilige Drehgeschwindigkeit D1, D2 wird überdies jeweils einer Berechnungseinheit F1, F2 bereitgestellt. Die jeweilige Berechnungseinheit F1, F2 dient zur Berechnung der jeweiligen Geschwindigkeit V der Warenbahn 1. Bei einer redundanten Ausführung der Steuereinrichtung 13 kann die erste Berechnungseinheit F1 der ersten Steuereinrichtung 13a und die zweite Berechnungseinheit F2 der zweiten Steuereinrichtung 13b zugeordnet sein.
  • Alternativ kann zunächst aus der jeweiligen Drehgeschwindigkeit D1, D2 die Geschwindigkeit V der Warenbahn 1 oder die jeweilige Tangentialgeschwindigkeit Vt ermittelt werden und diese miteinander verglichen werden.
  • FIG 3 zeigt zwei Steuereinrichtungen 13a, 13b. Die Steuereinrichtungen 13a, 13b sind vorzugsweise redundant ausgeführt. Durch die redundante Ausführung der Steuereinrichtungen 13a, 13b kann eine Erhöhung der Betriebssicherheit gewährleistet werden, insofern beim Ausfall einer der Steuereinrichtungen 13a, 13b die jeweils andere Steuereinrichtung 13a, 13b die Steuerung der Anlage übernehmen kann.
  • Gezeigt ist, dass die erste Drehgeschwindigkeit D1 und die zweite Drehgeschwindigkeit D2 jeweils der ersten Steuereinrichtung 13a und der der zweiten Steuereinrichtung 13b bereitgestellt werden.
  • Die erste Steuereinrichtung 13a und/oder die zweite Steuereinrichtung 13b berechnen aus zumindest einer der Drehgeschwindigkeiten D1, D2 die Tangentialgeschwindigkeit Vt der jeweiligen Rolle 3, 4. Die jeweiligen Steuereinrichtungen 13a, 13b berechnen vorzugsweise auch die erste und/oder zweite Geschwindigkeit V1, V2 der Warenbahn 1. Die jeweilige Geschwindigkeit V1, V2 und/oder die Tangentialgeschwindigkeit Vt wird jeweils dem Frequenzumrichter 7 bereitgestellt.
  • Anhand der Geschwindigkeit V und/oder der Tangentialgeschwindigkeit Vt der Rolle 3 steuert der Frequenzumrichter 7 die Drehgeschwindigkeit D1, D2 des Motors 5 und der Rolle 3.
  • FIG 4 zeigt einen Ausschnitt aus einer Papiermaschine. Hier wird die Warenbahn 1, insbesondere eine zellstoffhaltige Warenbahn wie Papier, über eine weitere Rolle 4 geleitet und der Rolle 3 mit veränderlichem Durchmesser d aufgerollt. Der Durchmesser d der Rolle 3 verändert sich durch das Aufrollen/Abrollen der Warenbahn 1 auf die Rolle 3. Eine weitere Rolle 4 weist einen konstanten Durchmesser d auf. Hier ist der erste Geber 9a der Rolle 3 mit dem variablen Durchmesser d zugeordnet. Der zweite Geber 9b ist der weiteren Rolle 4 mit dem konstanten Durchmesser d zugeordnet. Vorzugsweise sind die Rolle 3 und die weitere Rolle 4 jeweils einem Motor zugeordnet. In diesem Fall kann der jeweilige Geber 9a, 9b dem jeweiligen Motor 5 zugeordnet sein, der die jeweilige Rolle 3, 4 (dreh-)bewegt.
  • FIG 5 zeigt eine weitere Wickeleinrichtung. Gezeigt ist eine Warenbahn 1, die entlang einer weiteren Rolle 4 mit einer Geschwindigkeit v1, v2 bewegt wird. Die Warenbahn 1 wird auf eine Rolle 3 mit veränderlichem Durchmesser d aufgerollt. Sowohl die Rolle 3 mit veränderlichem Durchmesser d als auch die weitere Rolle 4 mit einem konstanten Durchmesser werden jeweils mit einem Motor 5 angetrieben. Der jeweilige Motor 5 weist jeweils einen ersten Geber 9a und jeweils einen zweiten Geber 9b auf. Je nach Ausgestaltung kann ein Teil der Geber 9a, 9b auch an einer der Rollen 3, 4 direkt angeordnet sein. Das jeweilige
  • Die jeweilige Rolle weist jeweils eine Tangentialgeschwindigkeit Vt auf. Bei einem Riss der Warenbahn würden sich die jeweiligen Tangentialgeschwindigkeiten Vt der Rollen 3, 4 unterscheiden. Bei einer gewöhnlich vorgesehenen Funktion der Wickeleinrichtung oder einer gewöhnlich vorgesehenen Funktion der Papiermaschine sind die Tangentialgeschwindigkeiten Vt im Wesentlichen gleich. Die jeweils bestimmten Drehgeschwindigkeiten D1, D2 werden der Steuereinrichtung 13 bereitgestellt. Die Steuereinrichtung 13 kann auch redundant mit einer weiteren Steuereinrichtung (nicht gezeigt) ausgeführt sein.
  • Durch die jeweils doppelte Überwachung der jeweiligen Drehgeschwindigkeiten der Rollen 3, 4 kann die Betriebssicherheit erhöht werden.
  • Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Anlage. Das Verfahren dient zu einem besonders sicheren Betrieb der Anlage. Gemäß dem Verfahren werden eine erste Drehgeschwindigkeit D1 und eine zweite Drehgeschwindigkeit D2 bestimmt. Mit Hilfe der ersten Drehgeschwindigkeit D1 und/oder der zweiten Drehgeschwindigkeit D2 wird jeweils eine Geschwindigkeit V1, V2 einer Warenbahn 1 bestimmt. Die erste Drehgeschwindigkeit D1 wird mit Hilfe eines ersten Gebers 9a ermittelt. Die zweite Drehgeschwindigkeit D2 wird mit Hilfe eines zweiten Gebers 9b und/oder einer Drehgeschwindigkeitsermittlung 7F, insbesondere als Teil eines Frequenzumrichters 7, ermittelt. Durch die mehrfache Bestimmung der Drehgeschwindigkeit D1, D2 oder der Geschwindigkeit V1, V2 der Warenbahn 1 weist die Anlage eine hohe Betriebssicherheit auf. Anwendungsgebiete der Erfindung sind insbesondere eine Papiermaschine, eine Druckmaschine, eine Schlauchbeutelmaschine oder eine Wickel-Vorrichtung.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Wickeleinrichtung einer Papiermaschine, wobei die Wickeleinrichtung eine Rolle (3) mit einem variablen Durchmesser (d) und einen Motor (5) aufweist, wobei der Motor (5) zum Antrieb der Rolle (3, 4) dient, wobei der Motor (5) von einem Frequenzumrichter (7) mit einem Motorstrom versorgt wird, wobei eine erste Drehgeschwindigkeit (D1) der Rolle (3, 4) oder des Motors (5) und eine zweite Drehgeschwindigkeit (D2) der Rolle (3, 4) oder des Motors (5) bestimmt wird, wobei die erste Drehgeschwindigkeit (D1) mit einem ersten Geber (9a) bestimmt wird und wobei die zweite Drehgeschwindigkeit (D2)
    - von dem Frequenzumrichter (7) bereitgestellt wird,
    und wobei anhand der ersten Drehgeschwindigkeit (D1) eine erste Geschwindigkeit (v1) der Warenbahn ermittelt wird, wobei anhand der zweiten Drehgeschwindigkeit (D2) eine zweite Geschwindigkeit (v2) der Warenbahn (1) ermittelt wird und wobei bei einer unvorhergesehenen Abweichung der ersten Geschwindigkeit (V1) der Warenbahn (1) von der zweiten Geschwindigkeit (V2) der Warenbahn (1) die Wickeleinrichtung in einen sicheren Zustand überführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Geschwindigkeit (v1, v2) der Warenbahn (1) durch die Drehgeschwindigkeit (D1, D2) einer weiteren Rolle (4) bestimmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei anhand der ersten Drehgeschwindigkeit (D1) und/oder der zweiten Drehgeschwindigkeit (D2) die erste Geschwindigkeit (V1) der Warenbahn (1) und die zweite Geschwindigkeit (V2) der Warenbahn (1) jeweils mit Hilfe einer Tangentialgeschwindigkeit (Vt) der Rolle (3, 4) ermittelt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Durchmesser (d) der Rolle (3) variabel ist.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Drehgeschwindigkeit (D1) und die zweite Drehgeschwindigkeit (D2) in Betrag und Richtung verglichen werden und bei unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten (D1, D2) ein Warnsignal ausgegeben wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Drehgeschwindigkeit (D1) und/oder die zweite Drehgeschwindigkeit (D2) jeweils einer ersten Steuereinrichtung (13a) und einer zweiten Steuereinrichtung (13b) bereitgestellt werden, wobei die jeweilige Steuereinrichtung (13, 13a, 13b) die jeweilige Drehgeschwindigkeit (D1, D2) für den Motor (5) bereitstellt.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei anhand der ersten Geschwindigkeit (V1) und/oder der zweiten Geschwindigkeit (V2) die jeweilige Drehgeschwindigkeit (D1, D2) bereitgestellt wird, so dass die jeweilige Geschwindigkeit (V1, V2) der Warenbahn (1) eine Maximalgeschwindigkeit nicht überschreitet.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Plausibilitätsprüfung erfolgt, ob anhand der ersten Drehgeschwindigkeit (D1) und der zweiten Drehgeschwindigkeit (D2) die jeweils gleiche Geschwindigkeit (V1, V2) der Warenbahn (1) vorliegt.
  9. Wickeleinrichtung einer Papiermaschine, aufweisend eine Rolle (3), wobei die Rolle insbesondere zur Aufnahme oder Abgabe einer Warenbahn (1) ausgebildet ist, wobei die Rolle (3, 4) mit einem Motor (5) verbunden ist, wobei der Motor (5) zum Antrieb der Rolle (3) mit einer Drehgeschwindigkeit (D1, D2) ausgebildet ist, wobei der Motor (5) mit einem Frequenzumrichter (7) verbunden ist, wobei dem Motor (5) ein erster Geber (9a) zugeordnet ist und der erste Geber (9a) zur Bereitstellung einer ersten Drehgeschwindigkeit (D1) vorgesehen ist, wobei
    - der Frequenzumrichter (7) zur Bereitstellung einer zweiten Drehgeschwindigkeit (D2) an die Steuereinrichtung (13, 13a, 13b) vorgesehen ist,
    wobei anhand der ersten Drehgeschwindigkeit (D1) eine erste Geschwindigkeit (V1) der Warenbahn (1) ermittelt wird und anhand der zweiten Drehgeschwindigkeit (D2) eine zweite Geschwindigkeit (V2) der Warenbahn (1) ermittelt wird,
    wobei die Steuereinrichtung (13, 13a, 13b) zur Ausgabe eines Warnsignals (WS) ausgebildet ist, falls die erste Drehgeschwindigkeit (D1) und die zweite Drehgeschwindigkeit (D2) oder die erste Geschwindigkeit (V1) der Warenbahn und die zweite Geschwindigkeit (V2) der Warenbahn (1) unterschiedlich sind.
  10. Wickeleinrichtung nach Anspruch 9, aufweisend eine erste Steuereinrichtung (13a) und eine zweite Steuereinrichtung (13b), wobei die Steuereinrichtungen (13a, 13b) jeweils zur Vorgabe der jeweiligen Drehgeschwindigkeit (D1, D2) des jeweiligen Motors (5) ausgebildet ist.
  11. Wickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei der Frequenzumrichter (7) eine Drehgeschwindigkeitsermittlung (7F) aufweist und die Drehgeschwindigkeitsermittlung (7F) zur Bereitstellung der zweiten Drehgeschwindigkeit (D2) und/oder der zweiten Geschwindigkeit (V2) der Warenbahn (1) vorgesehen ist.
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