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Dokumentenidentifikation DE69317114T2 27.08.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0638374
Titel Referenzanpassung von Walzwerkbetätigungseinrichtung für Geschwindigkeitänderungen
Anmelder Aluminum Company of America, Alcoa Center, Pa., US
Erfinder Starke, Ralf, c/o Aluminum Company of America, Alcoa, Tennessee 337701-9518, US
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69317114
Vertragsstaaten CH, DE, FR, GB, LI
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 02.08.1993
EP-Aktenzeichen 931123665
EP-Offenlegungsdatum 15.02.1995
EP date of grant 25.02.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.08.1998
IPC-Hauptklasse B21B 37/00

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Steuerung bzw. die Regelung von Walzwerken und im besonderen Walzwerksteuerungseinrichtungen, die Veränderungen der Walzwerkparameter ausgleichen, die aus Änderungen der Walzwerkgeschwindigkeit resultieren.

Veränderungen des Ausmaßes, in dem ein Walzwerk die Dicke eines durch das Walzwerk geführten Materials verringert, die etwa bei einer Erhöhung oder einer Verringerung der Walzwerkgeschwindigkeit auftreten, verursachen signifikante Veränderungen der Parameter der Walzverarbeitung, wobei die Gründe dafür nachstehend im Text beschrieben werden. Zu diesen Parametern gehören die Kraft, mit der die Walzen des Walzwerks in dem Walzenangriff des Walzwerks mit dem Material eingreifen, die Reibung in dem Walzenangriff, das Drehmoment, mit dem die Walzen das Material durch den Walzenangriff führen usw. Veränderungen dieser Walzwerkparameter beeinträchtigen die Fähigkeit des Walzwerks, eine gleichbleibende Materialdicke und -flachheit zu erzeugen, wobei dies zu einem Qualitätsproblem und folglich auch zu einem Problem zwischen Herstellern und Abnehmern führen kann.

Im allgemeinen wird die gewünschte Produktqualität durch den Einsatz von Bezugs- bzw. Referenzwerten aufrechterhalten, die allen Walzwerkbetätigungseinrichtungen zugeführt werden, die die Walzwerkparameter regeln bzw. steuern. Zu diesen Parametern zählen die relative Walzwerkgeschwindigkeit, die durchschnittlichen Spaltgrößen, Spaltgrößenunterschiede, die durchschnittlichen Biegewalzendruckwerte sowie Biegewalzendruckunterschiede. Wenn diese Referenzwerte richtig eingestellt und angepaßt werden, erhalten sie die gewünschte Produktqualität auch bei geringen Veränderungen der Walzwerkgeschwindigkeit aufrecht.

Üblicherweise messen geschlossene Regelsysteme die Qualitätsparameter, wie etwa die Dicke und die Flachheit, nach einer Position hinter dem Walzenspalt, an der die Dicken- und Flachheitsstörungen erzeugt werden. Danach erfolgt eine Berechnung der erforderlichen Veränderung der Einstellung der Betätigungseinrichtung, und ferner werden entsprechende Referenzsignale den entsprechenden Betätigungseinrichtungen zugeführt, um die Störungen bzw. Beeinträchtigungen der Dicke und der Flachheit nach dem Auftreten zu korrigieren. Derartige Einstellungen bzw. Anpassungen können aufgrund der Verzögerung bei der Durchführung der Korrekturen Parameterstörungen lediglich verringern, jedoch nicht vollständig beseitigen. Derartige geschlossene Regelsysteme werden unter anderen in den U.S. Patenten US-A-4.907.433 an Larson u.a. sowie US-A- 3.642.325 an Arimura u.a. offenbart. Das Problem der Verzögerung kann durch den Einsatz offener, prozeßgekoppelter Techniken behoben werden, wobei diese jedoch von sehr präzisen prozeßgekoppelten Walzwerkmodellen abhängig sind. Diese Modelle sind sehr teuer und setzen eine sehr hohe Rechenleistung voraus. Des weiteren ist die Einschätzung der Walzwerkbedingungen nicht einfach, und außerdem ändern sich die Bedingungen im Laufe der Zeit langsam. Diese Aspekte des Walzens konnten bis heute nicht präzise in einem Modell umgesetzt werden, obwohl sie als Folge von Veränderungen der Walzwerkgeschwindigkeit zu deutlichen Schwankungen wichtiger Walzparameter führen können. Als Kompromiß wird bei den meisten Walzwerken heutzutage der Grad der Walzwerkbeschleunigung und des Abbremsens reduziert, da eine langsame Beschleunigung sowie ein langsames Abbremsen des Walzwerks das Ausmaß der Parameterveränderungen aufgrund von Walzwerkgeschwindigkeitsveränderungen reduzieren, so daß Rückführungsregler Veränderungen bzw. Schwankungen kritischer bzw. wichtiger Walzwerkparameter wirksamer verringern können.

Die dem Stand der Technik entsprechenden Techniken zur Regelung bzw. Steuerung von Walzwerkparametern werden in mehreren Patenten dargestellt. Beispiele dafür sind das U.S. Patent US- A-3.763.677 an Mannaka u.a., die Patentschrift JP-A 2-34211 sowie die Patentschrift EP-A-0 430 046. In dem Bezugspatent an Mannaka u.a. wird eine Ausgleichsfunktion auf der Basis einer konstanten Dickenabweichung unter Verwendung einer einzigen Prüfplatte offenbart. Die Dickenabweichungsmessungen dienen einem Dickenregler zum Ausgleich der Dickenabweichungen aufgrund von Walzwerkgeschwindigkeitsveränderungen. In der Patentschrift JP-A 2-34211 wird ebenfalls eine einzelne Prüfplate zur Ableitung einer Ausgleichsfunktion auf der Basis einer Dickenabweichung offenbart. Zur Aktualisierung der Ausgleichsfunktion wird eine Kurve für Geschwindigkeitsveränderungen verwendet. Schließlich offenbart die Europäische Patentschrift mit der Nummer 0 430 046 A2 einen Regelungs- bzw. Steuerungsprozeß, bei dem während der Beschleunigung und dem Abbremsen eine konstante Walzkraft beibehalten wird, um dadurch wiederum einen konstanten Walzenspalt beizubehalten.

Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Bereitstellung eines Walzwerks mit Ausgleichsfunktionen für Veränderungen der Walzwerkparameter, die aus Anderungen der Walzwerkgeschwindigkeit resultieren, wobei das genannte Walzwerk ein Steuerungssystem aufweist, das die aktualisierten Ausgleichsfunktionen automatisch beibehält, und zwar unabhängig von in dem Walzwerk auftretenden wechselnden Bedingungen, wobei die Ausgleichsfunktionen erforderliche Bewegungen für Betätigungseinrichtungen beschreiben, die so verbunden sind, daß sie Steuerspannungen von den Ausgängen elektrischer Steuerungs einrichtungen des genannten Steuerungssystems empfangen, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Erzeugen von Ausgleichsfunktionen, die Betätigungseinrichtungsbewegungen als eine Funktion der Walzwerkgeschwindigkeit beschreiben, die zur Aufrechterhaltung der Walzwerkparameter auf bestimmten Werten erforderlich sind, und zwar durch Abfragen der Steuereinrichtungs- Ausgangsspannungen während den Veränderungen der Walzwerkgeschwindigkeit, und wobei daraus eine stückweise lineare Kurvenanpassung der Steuerungsausgabe versus der Walzwerkgeschwindigkeit erzeugt wird, wobei die stückweise lineare Kurvenanpassung durch lineare Koeffizienten oder Verlaufswerte linearer Kurven beschrieben wird, die Geschwindigkeitsänderungssegmente darstellen; Multiplizieren der genannten Koeffizienten mit einem Anpassungsverstärkungsfaktor, so daß eine Bruchzahl jedes Koeffizienten vorgesehen wird; Addieren der genannten Bruchzahl jedes Koeffizienten zu dem aktuellen Koeffizienten, so daß aktuelle Koeffizienten vorgesehen werden, die die aktuellen Walzwerkbedingungen wiedergeben; und Verwenden der genannten aktuellen Koeffizienten in Verbindung mit einer Anderung der Walzwerkgeschwindigkeit, um die Betätigungseinrichtungsbewegungen zu berechnen, die erforderlich sind, um die gewünschten Werte der Walzwerkparameter aufrecht zu erhalten.

Vorgesehen ist gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Bereitstellung einer Ausgleichsfunktion für mindestens ein Steuerungssystem eines Walzwerks sowie zur automatischen Beibehaltung der aktualisierten Ausgleichsfunktion unabhängig von den sich verändernden Bedingungen des Walzwerks, wobei das genannte Walzwerk mindestens eine Betätigungseinrichtung aufweist, die durch eine elektrische Steuerungseinrichtung zur Regelung eines Walzwerkparameters gesteuert wird, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Abfragen der Steuerungseinrichtungs-Ausgabefehlerwerte während den Anderungen der Walzwerkgeschwindigkeit, wobei es sich bei den genannten Fehlerwerten um Differenzen handelt, die zwischen einem für die Steuerungseinrichtung festgelegten Bezugswert und einem Rückführungssignal auftreten, das den Walzwerkparameter darstellt; Bilden eines Durchschnittswertes des abgefragten Fehlers über vorbestimmte Geschwindigkeitsänderungsintervalle, um einen Durchschnittswert der Fehlerwerte der Steuerungseinrichtung während dem Auftreten von Geschwindigkeitsänderungen des Walzwerks vorzusehen; Multiplizieren der genannten Fehlerwerte mit einem Anpassungsverstärkungsfaktor, so dab Bruchzahlen der durchschnittlichen Fehlerwerte vorgesehen werden; Addieren der genannten Bruchzahlen zu den aktuellen Werten der linearen Koeffizienten der erforderlichen Betätigungseinrichtungsbewegung versus der Geschwindigkeitsfunktion, so daß aktualisierte Koeffizienten vorgesehen werden, die die aktuellen Bedingungen in dem Walzwerk wiedergeben, wobei es sich bei der genannten Betätigungseinrichtungsbewegung versus der Geschwindigkeitsfunktion um eine stückweise lineare Kurve handelt, die durch die genannten linearen Koeffizienten beschrieben wird; und Verwenden der genannten aktuellen Koeffizienten in Verbindung mit einem Walzwerkgeschwindigkeitsänderungswert zur Berechnung der Betätigungseinrichtungsbewegung, die erforderlich ist, um die Walzwerkparameter auf den gewünschten Werten zu halten.

Die Aufgaben und Vorteile werden durch die folgende genaue Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen noch besser verständlich. Es zeigen:

Figur 1 eine Prinzipskizze eines Betätigungseinrichtungs- Anpassungsführungsmodells für Geschwindigkeitsveränderungen in einem Walzwerk, wobei in dem Modell eine Steuerausgangskurvenanpassungstechnik für die Erzeugung des obengenannten Ausgleichs verwendet wird, eine Führungsfunktion in einem geschlossenen Regelsystem;

Figur 2 eine Prinzipskizze des Führungsmodells aus Figur 1, mit der Ausnahme, daß an Stelle der Kurvenanpassungsmethode eine Fehlerintegrationstechnik für die Erzeugung der Ausgleichsfunktion in einem geschlossenen Regelsystem verwendet wird; und

Figur 3 eine Prinzipskizze des gegenständlichen Führungsmodells, mit der Ausnahme, daß die Ausgleichsfunktion in einem offenen Regelsystem manuell erzeugt wird.

In der Abbildung aus Figur 1 der Zeichnungen sind zwei Gerüste 10 und 12 eines Walzwerks schematisch während des Verfahrens der Verringerung der Dicke eines Metallstreifens 14 dargestellt. (Die Bewegungsrichtung des Streifens wird durch zwei Pfeile 15 angezeigt. Zur besseren Veranschaulichung ist ein Walzwerk mit zwei Gerüsten dargestellt, das drei einschleifige Steuerungssysteme mit einer Betätigungseinrichtung aufweist. Die nachstehend beschriebenen Prozesse bzw. Abläufe sind jedoch in Verbindung mit jeder Anzahl an Gerüsten, Rückführungsschleifen und Betätigungseinrichtungen anwendbar.) Die Spannung des Streifens zwischen den beiden Gerüsten wird von einem Sensor 16 gemessen, der ein die Spannung darstellendes Signal an einen elektrischen Regler 18 abgibt. Als Reaktion auf das Signal paßt der Regler die Spannung im Verhältnis zu der Geschwindigkeit des Gerüsts 12 durch Regelung der Geschwindigkeit des Gerüsts 10 über dessen Antriebssystem 20 an. Bevor die Regelungsausgabe jedoch das Antriebssystem erreicht, wird sie an der Additionsverbindung 22 mit der Ausgabe einer Hauptgeschwindigkeits-Steuerungseinheit 24 und der Ausgabe 25 eines erfindungsgemäßen Zufuhrfunktionsalgorithmus 26 verknüpft. Der Algorithmus wird nachstehend im Text genau beschrieben. Die Hauptgeschwindigkeits-Steuerungseinheit legt die Nenngeschwindigkeit des Walzwerkgerüsts fest, die zu einem bestimmten Zeitpunkt auf-der Basis der gewünschten Laufgeschwindigkeit des Walzwerks, der Walzwerks- Beschleunigungs- bzw. Abbremsgeschwindigkeiten und der vorgesehenen Dickenreduzierung gegeben sein soll.

Die nachstehend im Text verwendeten Begriffe "Regler" und "elektrischer Regler" beziehen sich auf kennzeichnende Proportional-Integralregler (PI-Regler), wobei deren Ausgabe proportional zu-dem aktuellen Fehler und dem Zeitintegral des vergangenen Fehlers ist, wobei es sich bei dem Fehler um die Differenz zwischen dem Reglerbezugspunkt bzw. dem Einstellpunkt und der Rückführung handelt.

Die Ausgabe des Spannungsreglers 18 wird über die Leitung 27 ebenfalls dem Algorithmus 26 zugeführt, wobei der Algorithmus Führungsfunktionen für die Spannung und andere Parameter vorsieht, die (wiederum) auf die nachstehend im Text beschriebene Art und Weise geregelt werden.

Die Streifenspannung sowie die Streifendicke werden ferner durch die Größe der Walzenspalte der Gerüste 10 und 12 beeinflußt, wobei die Spalte durch die Betätigungseinrichtungen 28 und 30 geregelt werden. Die Betätigungseinrichtungen werden wiederum durch die elektrischen Regler. geregelt, wobei nur einer dieser Regler unter der Bezugsziffer 32 in der Abbildung aus Figur 1 dargestellt ist. Der Dickenregler 32 ist mit einer Dickenrückführung von einer Vorrichtung 36 vorgesehen, die die Dicke des Streifens 14 mißt. Die Betätigungseinrichtungen 28 und 30 umfassen vier Betätigungsglieder (mechanische Schrauben oder Hydrozylinder), wobei je eine Betätigungseinrichtung auf jeder Seite jedes Gerüsts vorgesehen ist, die die Größe des Walzenspalts und somit die Dicke des gewalzten Streifens (14) regelt.

Die Ausgabe des Reglers 32 wird wiederum an der Stelle 34 mit der Ausgabe des Algorithmus 26 verknüpft. Die Spaltbetätigungseinrichtungs-Regelungsausgae des Algorithmus 26 wird über die Leitung 37 zu der Verbindungsstelle 34 übertragen, während die Ausgabe des Dickenreglers über die Leitung 39 zu dem Algorithmus 26 übermittelt wird.

Die Spannung des in das Gerüst 10 eintretenden Streifens 14 wird durch das Antriebssystem einer Ablaufspule des Streifens (nicht abgebildet) geregelt, während die Spannung des das Gerüst 12 verlassenden Streifens durch das Antriebssystem einer Aufnahmespule (nicht abgebildet) geregelt wird.

Die "Flachheit" des das Gerüst 12 verlassenden Streifens 14 wird von einem Sensor 38 gemessen. Die Flachheitsprobleme betreffen eine zentrale und/oder Randwelle in einer Materialbahn, wobei die Welle das Ergebnis einer ungleichmäßigen Walzkraftverteilung über die Bahnbreite darstellt, das bewirkt, daß sich relative Teilstücke der Materialbahn der Breite nach während dem Verfahren zur Dickenreduzierung mit geringfügig unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen. Zur Regelung und Beseitigung des Wellenphänomens werden die Arbeitswalzen eines Walzengerüsts durch eine Biegungsbetätigungseinrichtung gebogen. In der Abbildung aus Figur 1 umfaßt das Gerüst 12 obere und untere Arbeitswalzen 40, die durch Zylinderbetätigungseinrichtungen 42 gebogen werden, wobei sich je eine Betätigungseinrichtung an jedem Ende der Arbeitswalzen befindet, wobei in den Figuren 1 bis 3 jeweils nur eine der Einrichtungen sichtbar ist. Den Betätigungseinrichtungen 42 werden von dem Flachheitssensor 38 über die Biegungsregler 44 (von denen nur einer dargestellt ist) und erneut von dem Algorithmus 26 über die Leitung 47 Daten bzw. Informationen zugeführt. Die Ausgaben des Reglers und des Algorithmus werden an der Verbindungsstelle 46 verknüpft. Die Ausgabe des Flachheitsreglers 44 wird wie die Ausgabe des Dickenreglers 32 über die Leitung 49 zu dem Algorithmus 26 übermittelt.

Eine Metalispule (nicht abgebildet) wird durch die Gerüste 10 und 12 geführt und von diesen in der Dicke reduziert. Die Verfahrensgeschwindigkeit beschleunigt aus dem Stillstand (Geschwindigkeit gleich Null) bis auf eine allgemein konstante Laufgeschwindigkeit, bei der die Dicke das Metall der Spule verringert wird. Wenn sich der Streifen der Spule an der Ablaufstelle dem Ende nähert, bremsen die Gerüste auf eine Geschwindigkeit von Null ab, wobei das Metall, das das Gerüst 12 verläßt, an einer Aufnahme- bzw. an einer Wiederaufwickelposition (nicht abgebildet) zu einer neuen Metallspule aufgewickelt wird.

Während dem Beschleunigungs- und Abbremsprozeß und anderen signifikanten Veränderungen der Walzwerkgeschwindigkeit werden kritische Walzwerkparameter nachteilig beeinträchtigt, wodurch die Qualität des Materials beeinträchtigt wird, das während der Beschleunigung und dem Abbremsen gewalzt wird. Wenn eine zweite Metallspule durch die Gerüste geführt wird, sind die nachteiligen Auswirkungen der Beschleunigung und des Abbremsens auf die Walzwerkparameter aufgrund der von dem erfindungsgemäßen Algorithmus 26 "gelernten" Korrekturen der ersten Spule nicht so groß, wobei die Betätigungseinrichtungen (20, 30 und 42) dazu gebracht werden, die durch die Geschwindigkeitsveränderungen verursachten nachteiligen Effekte auszugleichen. Nachdem mehrere Spulen verarbeitet worden sind, erreicht der Algorithmus im wesentlichen einen Dauerzustand, so daß die Walzwerkregler keine Fehler mehr korrigieren müssen, die als Folge von Veränderungen der Walzwerkgeschwindigkeit auftreten, wie dies nachstehend im Text beschrieben wird.

Wenn eine Metallspule bei der vorliegenden Erfindung durch die Gerüste 10 und 12 gewalzt wird, beginnt der Algorithmus 26 bei 50 mit der Abfrage der Spannungsausgaben aller Regler (18, 32 und 44) über die entsprechenden Leitungen 27, 39 und 49 sowie der Geschwindigkeit der Streifenbewegung bei 52. Die Bewegungsgeschwindigkeit kann von einem Drehzahlmesser (nicht abgebildet) gemessen werden, der die Geschwindigkeit der Arbeitswalzen (40) des Gerüsts 12 mißt. Die Daten werden bei 50 innerhalb bestimmter Geschwindigkeitsveränderungssegmente abgefragt. Am Ende jedes Segments führt der Algorithmus, wie dies in dem Kästchen 56 aus Figur 1 dargestellt ist, eine lineare Kurvenanpassung hinsichtlich der abgefragten Daten der Reglerausgabe versus der Walzwerkgeschwindigkeit durch. Die Kurvenanpassung berechnet lineare Koeffizienten bzw. Kurvenverläufe S1 bis Sn, die allgemein durch das nächste Kästchen 57 bezeichnet sind, für die entsprechenden Geschwindigkeitssegmente. Ein Teil jedes Koeffizienten wird neu berechnet und bei 58 zu den entsprechenden Werten der aktuellen Koeffizienten, die mit C1 bis Cn bezeichnet sind, addiert, und zwar in einem Aktualisierungsprozeß, der in der Abbildung aus Figur 1 durch das Kästchen 60 dargestellt ist. Bei 62 wird ein Anpassungsverstärkungsfaktor 61, der kleiner ist als Eins (d.h., ein Bruch), mit jedem neu berechneten Koeffizienten für das entsprechende Segment der Geschwindigkeitsveränderung multipliziert. Der Einsatz nur eines Bruchteils des neuen Koeffizienten sorgt für eine Filterung der von den Reglern empfangenen Daten, so daß Reglerausgabeveränderungen beseitigt werden, die in keiner Beziehung zu Geschwindigkeitsveränderungen stehen. Ein Ausgleichsfunktionskoeffizient kann Daten aufweisen, die sich etwa auf Materialhärte- und Legierungsveränderungen beziehen.

Die bei 60 aktualisierten Koeffizienten werden bei 64 als nächstes zur Berechnung der Veränderung der Betätigungseinrichtungsbezugswerte (Kästchen 71) verwendet, wobei dies zur Anpassung der entsprechenden Betätigungseinrichtungen erforderlich ist, um die Walzwerkparameter derart zu regeln, daß die Parameterveränderungen ausgeglichen werden, die durch Geschwindigkeitsveränderungen des Streifens 14 verursacht werden. Bei jeder Veränderung der Streifengeschwindigkeit handelt es sich um die Differenz zwischen der Streifengeschwindigkeit während einer vorherigen Ausführung des Algorithmus 26 (siehe Kästchen 65) und der aktuellen Streifengeschwindigkeit bei 52. Bei der Berechnung bei 64 wird die Geschwindigkeitsveränderung mit dem entsprechenden linearen Koeffizienten für ein bestimmtes Geschwindigkeitsveränderungssegment multipliziert, um die erforderliche Veränderung des Betätigungseinrichtungsbezugswertes 71 zu erhalten. Diese Bezugswertveränderung wird über eine Additionsverbindung 70 zu dem aktuellen Wert des Betätigungseinrichtungsbezugswertes 71 addiert. Danach wird der aktuelle Wert des Betätigungseinrichtungsbezugswertes durch den aktualisierten Wert ersetzt.

Der aktualisierte Betätigungseinrichtungsbezugswert wird bei 71 in eine Spannung umgewandelt und über die Leitung 25 übertragen, und zwar im Falle des Streifenspannungsparameters um bei 22 mit der Ausgabe des Spannungsreglers 18 summiert zu werden, so daß ein Gesamtspannungsbezugswert für den Walzwerkantrieb 20 vorgesehen wird. Wenn bei 22 der "korrekte" und Gesamtbezugswert vorgesehen ist, wird die Spannung bei Veränderungen der Bewegungsgeschwindigkeit des Streifens angepaßt. Im Beschleunigungsmodus handelt es sich dabei um eine kontinuierliche, sich bewegende Anpassung, bis der Streifen eine konstante Laufgeschwindigkeit erreicht.

Die Dicken- und Flachheits-Regelungsbetätigungseinrichtungen 30 und 42 empfangen die korrigierten Bezugsspannungen genauso wie die Spannungsreglerbetätigungseinrichtung (Antrieb 20), d.h., der Algorithmus 26 gibt über die Leitungen 37 und 47 sowie über die Additionsverbindungen 34 und 46 Betätigungseinrichtungs- Führungsbezugswerte ab.

Die vorstehend beschriebenen Prozesse erfolgen während dem Beschleunigungs- und Abbremsabschnitt eines Spulenlaufs durch die Gerüste 10 und 12. Vor dem Lauf der ersten Spule besitzt der Algorithmus 26 keine Informationen (d.h. die Führungsfunktionskoeffizienten sind gleich Null) darüber, welche Handlungen erforderlich sind, um die Effekte von Geschwindigkeitsveränderungen auf Walzwerkparameter auszugleichen. Beim Lauf der nächsten Spule werden die Prozesse des Algorithmus wiederholt, wobei die nächste Spule eine weitere Gruppe von Führungsfunktionskoeffizienten vorsieht, die für die Berechnung der erforderlichen Betätigungseinrichtungsbezugswertveränderungen für Geschwindigkeitsveränderungen erforderlich sind. Ein Teil der neuen Führungsfunktionskoeffizientenveränderungen wird danach zu den aktuellen Führungsfunktionskoeffizienten addiert, um neue aktualisierte Führungsfunktionen vorzusehen. Jeder folgende Spulenlaufleitet den gleichen Prozeß ein, wodurch das System nach mehreren Spulen eine vollständige Intelligenz erlangt, so (daß folgende Spulen "korrekt" gewalzt werden, ohne daß "Fehler" der Parameter aufgrund von Geschwindigkeitsveränderungen auftreten. Wenn sich die Ve(rarbeitungsbedingungen des Walzwerks verändern, verändert sich auch die durch den Algorithmus 26 vorgesehene Ausgleichsfunktion, so daß die Verfahrens- bzw. Pro zeßveränderungen wiedergegeben werden.

In der Abbildung aus Figur 2 der Zeichnungen ist ein zweites "Fehlerintegrations"-Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wenn sich im besonderen bei den Gerüsten 10 und 12 die Geschwindigkeit ändert, werden während der Verarbeitung des Algorithmus 26 bei 50 Regelungsfehler abgefragt, und zwar als eine Abweichung des tatsächlichen Rückführungswertes von einem Ziel- oder Referenzwert. In der Abbildung aus Figur 2 sind die Fehlerwerte für Spannungs-,Dicken- und Flachheitsparameter entsprechend mit 74, 76 und 78 bezeichnet.

In der Abbildung aus Figur 2 sind die mit der Abbildung aus Figur 1 übereinstimmenden Bestandteile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

In bezug auf den Flachheitsparameter aus Figur 2 wird die Ausgabe des Sensors 38 bei 48 so "verarbeitet", daß ein Biegungsfehlersignal 78 erzeugt wird, wenn der Streifen 14 nicht flach ist, d.h., die Signalverarbeitung sieht einen eigenen "Bezugswert" vor, bei dem es sich um einen flachen Streifen handelt. Das Fehlersignal 78 wird zur Korrektur der Bewegung der Biegungsbetätigungseinrichtung 42 als eine Funktion der Geschwindigkeit korrigiert, nachdem es von dem Algorithmus 72 verarbeitet worden ist, so daß Biegungskoeffizienten erzeugt werden, wie dies nachstehend im Text beschrieben wird.

Der mittlere (integrierte) Fehler für jeden Parameter wird bei 73 über ein Streifengeschwindigkeitsbereichssegment berechnet, daßs durch 52 zugeführt wird, und zwar während der Walzwerkbeschleunigung, dem Abbremsen des Walzwerks und allen anderen signifikanten Veränderungen der Streifengeschwindigkeit. Am Ende jedes Segments wird der mittlere Fehler bei 80 mit einem Anpassungsverstärkungsfaktor multipliziert, wobei es sich bei dem Faktor um eine Bruchzahl handelt. Das Produkt von 80 sieht Daten für die Berechnung der Koeffizienten C1 bis Cn für stückweise lineare Betätigungseinrichtungs-Führungsfunktionen als eine Funktion der Streifengeschwindigkeit vor, wie dies in dem Kästchen 82 dargestellt ist. Der lineare Koeffizient für das entsprechende Segment der bei 82 dargestellten Funktion wird an der Additionsverbindung 84 zu dem Produkt addiert. Wenn zum Beispiel ein positiver Reglerfehler vorliegt, der bei 73 einer Mittelwertbildung unterzogen worden ist, wird der Koeffizient für das Geschwindigkeitssegment folglich erhöht, wobei die Ausgabe der Funktion 82 für die nächste durch die Gerüste gewalzte Metallspule größer ist, um den Fehler des Reglers zu verringern.

Der bei 80 multiplizierte Anpassungsfaktor begründet den Grad der Veränderung der an der Verbindungsstelle 84 berechneten Koeffizienten.

Für die Berechnung der erforderlichen Betätigungseinrichtungsbewegung wird der mit der Nenndrehzahl des Streifengesbereinstimmende Koeffizient dann bei 64 in dem Algorithmus mit der Geschwindigkeitsveränderung des Streifens 14 multipliziert, wobei es sich bei der Veränderung (erneut) um die Differenz zwischen der Geschwindigkeit des Streifens während der vorherigen Ausführung des Algorithmus und der aktuellen Geschwindigkeit (52) handelt. Bei dem Produkt von 64 handelt es sich um die Veränderung des Betätigungseinrichtungsbezugswerts, der für jede Betätigungseinrichtung erforderlich ist, um den Geschwindigkeitsveränderungseffekt auf den zugeordneten Walzwerkparameter auszugleichen.

In der Abbildung aus Figur 2 wird die erforderliche Betätigungseinrichtungsbezugswertveränderung bei 70 wiederum zu dem aktuellen Wert des Betätigungseinrichtungsbezugswertes 71 addiert, um einen aktualisierten Wert des Betätigungseinrichtungs-Führungsbezugswertes vorzusehen.

Ebenso wie der Algorithmus 26, "lernt" der Algorithmus 72 während der Walzverarbeitung, so daß die Ausgabe von 72 nach dem Walzen mehrerer Metallspulen als eine Funktion der Geschwindigkeit eine gleichmäßige Form annehmen, wobei sich die Form nur bei einer Veränderung der Walzwerkbedingungen verändert.

Die Abbildung aus Figur 3 zeigt ein drittes Verfahren zur Bereitstellung von Betätigungseinrichtungs-Führungsfunktionen. Dieses Verfahren entspricht dem Verfahren aus Figur 1, mit der Ausnahme, daß die Führungsfunktion in einem offenen Regelkreis manuell berechnet wird. Die Erzeugung der Führungsfunktion ist in dem Kasten 88 beinhaltet und wird durch Abfragen der Geschwindigkeitswerte und der Reglerausgabewerte während der Beschleunigung oder dem Abbremsen des Walzwerks (Kasten 90) ausgeführt. An den abgefragten Daten wird bei 92 eine Kurvenanpassung durchgeführt, um zu den Koeffizienten A1 bis An (94) zu gelangen, welche die Beziehung zwischen der Reglerausgabe und der Walzwerkgeschwindigkeit beschreiben. Diese Kurvenanpassungsfunktion muß nicht stückweise und linear gegeben sein, wie dies vorstehend in bezug auf die Verfahren aus den Figuren 1 und 2 beschrieben worden ist, vielmehr kann sie auch ununterbrochen vorgesehen sein. Danach werden die Koeffizienten A1 bis An in den Walzwerk-Steuerungsrechner geladen, der bei der Durchführung der Be(tätigungseinrichtungsführung als Funktion der Geschwindigkeit verwendet wird (Kasten 96). Während der Beschleunigung oder dem Abbremsen des Walzwerks verwendet der Algorithmus die Walzwerkgeschwindigkeitseingabe 52 sowie die Führungsfunktionskoeffizienten zur kontinuierlichen Berechnung der erforderlichen Betätigungseinrichtungsführungsausgabe (Kasten 98).

Die Koeffizienten A1 bis An müssen für verschiedene Produktspezifikationen (Streifen 14) getrennt ermittelt werden.

Außerdem paßt sich dieses Verfahren nicht an sich ändernde Walzwerkbedingungen an, so daß bei wesentlichen Veränderungen der Walzverarbeitung eine neue Berechnung der Führungsfunktionskoeffizienten erforderlich sein kann.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Bereitstellung eines Walzwerks mit Ausgleichsfunktionen für Veränderungen der Walzwerkparameter, die aus Anderungen der Walzwerkgeschwindigkeit resultieren, wobei das genannte Walzwerk ein Steuerungssystem aufweist, das die aktualisierten Ausgleichsfunktionen automatisch beibehält, und zwar unabhängig von in dem Walzwerk auftretenden wechselnden Bedingungen, wobei die Ausgleichsfunktionen erforderliche Bewegungen für Betätigungseinrichtungen (28, 30, 42) beschreiben, die so verbunden sind, daß sie Steuerspannungen von den Ausgängen elektrischer Steuerungseinrichtungen (18, 32, 44) des genannten Steuerungssystems empfangen, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:

Erzeugen von Ausgleichsfunktionen, die Betätigungseinrichtungsbewegungen als eine Funktion der Walzwerkgeschwindigkeit beschreiben, die zur Aufrechterhaltung der Walzwerkparameter auf bestimmten Werten erforderlich sind, und zwar durch Abfragen der Steuereinrichtungs- Ausgangsspannungen während den Veränderungen der Wa(lzwerkgeschwindigkeit, und wobei daraus eine stückweise lineare Kurvenanpassung der Steuerungsausgabe versus der Walzwerkgeschwindigkeit erzeugt wird, wobei die stückweise lineare Kurvenanpassung durch lineare Koeffizienten oder Verlaufswerte linearer Kurven beschrieben wird, die Geschwindigkeitsänderungssegmente darstellen;

Multiplizieren der genannten Koeffizienten mit einem Anpassungsverstärkungsfaktor, so daß eine Bruchzahl jedes Koeffizienten vorgesehen wird;

Addieren der genannten Bruchzahl jedes Koeffizienten zu dem aktuellen Koeffizienten, so daß aktuelle Koeffizienten vorgesehen werden, die die aktuellen Walzwerkbedingungen wiedergeben; und

Verwenden der genannten aktuellen Koeffizienten in Verbindung mit einer Anderung der Walzwerkgeschwindigkeit, um die Betätigungseinrichtungsbewegungen zu berechnen, die erforderlich sind, um die gewünschten Werte der Walzwerkparameter aufrecht zu erhalten.

2. Verfahren zur Bereitstellung einer Ausgleichsfunktion für mindestens ein Steuerungssystem eines Walzwerks sowie zur automatischen Beibehaltung der aktualisierten Ausgleichsfunktion unabhängig von den sich verändernden Bedingungen des Walzwerks, wobei das genannte Walzwerk mindestens eine Betätigungseinrichtung (28, 30, 42) aufweist, die durch eine elektrische Steuerungseinrichtung (18, 32, 44) zur Regelung eines Walzwerkparameters gesteuert wird, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:

Abfragen der Steuerungseinrichtunqs-Ausgabefehlerwerte während den Anderungen der Walzwerkgeschwindigkeit, wobei es sich bei den genannten Fehlerwerten um Differenzen handelt, die zwischen einem für die Steuerungseinrichtung (18, 32, 44) festgelegten Bezugswert und einem Rückführungssignal auftreten, das den Walzwerkparameter darstellt;

Bilden eines Durchschnittswertes des abgefragten Fehlers über vorbestimmte Geschwindigkeitsänderungsintervalle, um einen Durchschnittswert der Fehlerwerte der Steuerungseinrichtung während dem Auftreten von Geschwindigkeitsänderungen des Walzwerks vorzusehen;

Multiplizieren der genannten Fehlerwerte mit einem Anpassungsverstärkungsfaktor, so daß Bruchzahlen der durchschnittlichen Fehlerwerte vorgesehen werden;

Addieren der genannten Bruchzahlen zu den aktuellen Werten der linearen Koeffizienten der erforderlichen Betätigungseinrichtungsbewegung versus der Geschwindigkeitsfunktion, so daß aktualisierte Koeffizienten vorgesehen werden, die die aktuellen Bedingungen in dem Walzwerk wiedergeben, wobei es sich bei der genannten

Betätigungseinrichtungsbewegung versus der Geschwindigkeitsfunktion um eine stückweise lineare Kurve handelt, die durch die genannten linearen Koeffizienten beschrieben wird; und

Verwenden der genannten aktuellen Koeffizienten in Verbindung mit einem Walzwerkgeschwindigkeitsänderungswert zur Berechnung der Betätigungseinrichtungsbewegung, die erforderlich ist, um die Walzwerkparameter auf den gewünschten Werten zu halten.







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