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Dokumentenidentifikation DE102006025026A1 29.11.2007
Titel Verfahren zum Betreiben einer Walzanlage
Anmelder Converteam GmbH, 12277 Berlin, DE
Erfinder Rey-Mas, Luis, 14055 Berlin, DE
Vertreter Dreiss, Fuhlendorf, Steimle & Becker, 70188 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 26.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006025026
Offenlegungstag 29.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.11.2007
IPC-Hauptklasse B21B 37/00(2006.01)A, F, I, 20060526, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Walzanlage. Die Walzanlage weist mindestens ein Walzgerüst sowie mindestens ein Messgerät zum Messen einer Betriebsgröße der Walzanlage auf. Ein gemessener Istwert (IWG) wird mit einem zugehörigen Sollwert (SW) einer Betriebsgröße der Walzanlage verglichen (11) und es wird in Abhängigkeit davon eine Stellgröße (SG) ermittelt (12). Ein berechneter Istwert (IWB) wird in Abhängigkeit von der Stellgröße (SG) sowie in Abhängigkeit von weiteren Betriebsgrößen der Walzanlage ermittelt (13), und es wird der gemessene Istwert (IWG) mit dem berechneten Istwert (IWB) verglichen und das Vergleichsergebnis als Fehlersignal (FS) verwendet (14).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Walzanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der EP 775 536 B1 ist eine Vorrichtung bekannt, mit deren Hilfe die gesamte Steuerung und Regelung einer Walzanlage durchgeführt wird. Ebenfalls ist dort ein Simulationsmodell vorhanden, mit dem die technologischen Zusammenhänge der einzelnen Walzgerüste insbesondere in der Inbetriebnahmephase der Walzanlage nachgebildet werden.

Weiterhin ist es allgemein bekannt, einen technologischen Prozess, beispielsweise die vorstehend genannte Walzanlage, mit Hilfe eines Beobachters zu überwachen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Walzanlage mit einer möglichst einfachen und trotzdem effektiven Prozessüberwachung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betreiben einer Walzanlage nach dem Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird ebenfalls durch eine Vorrichtung nach dem Anspruch 11 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weist die Walzanlage mindestens ein Walzgerüst sowie mindestens ein Messgerät zum Messen einer Betriebsgröße der Walzanlage auf. Ein gemessener Istwert wird mit einem zugehörigen Sollwert einer Betriebsgröße der Walzanlage verglichen und es wird in Abhängigkeit davon eine Stellgröße ermittelt. Ein berechneter Istwert wird in Abhängigkeit von der Stellgröße sowie in Abhängigkeit von weiteren Betriebsgrößen der Walzanlage ermittelt. Der gemessene Istwert wird mit dem berechneten Istwert verglichen und es wird das Vergleichsergebnis als Fehlersignal verwendet.

Das Fehlersignal kann als Ausgangssignal einer Prozessüberwachung verwendet werden. Mit Hilfe des Fehlersignals ist es damit möglich, Fehlfunktionen oder Störungen der Walzanlage zu erkennen. Die Erzeugung des Fehlersignals ist dabei einfach, aber trotzdem zuverlässig. Insbesondere kann das Fehlersignal in Echtzeit ermittelt werden, so dass bei einem Fehler oder einer Störung gegebenenfalls auch in Echtzeit auf die Steuerung und/oder Regelung der Walzanlage frühzeitig eingewirkt werden kann.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der berechnete Istwert mit Hilfe einer rechnerischen Modellierung zumindest von Bereichen der Walzanlage ermittelt. Diese Modellierung stellt insbesondere eine Umkehrung der beim Stand der Technik vorhandenen Simulation der Walzanlage dar. Damit kann die Modellierung auf einfache, aber trotzdem genaue Art und Weise durchgeführt werden.

Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird der berechnete Istwert hinsichtlich seines absoluten Werts an den Sollwert angepasst. Dies kann mit Hilfe einer automatischen Tarierung erfolgen. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Fehlersignal nicht nur dynamische Fehler anzeigt, sondern auch auf statische Störungen oder Fehler reagiert. Das erfindungsgemäße Verfahren wird damit nicht nur wesentlich breiter in seiner Anwendung, sondern gleichzeitig auch wesentlich genauer.

Vorzugsweise wird die Anpassung des berechneten Istwerts in Abhängigkeit von dem Sollwert durchgeführt. Dies stellt eine weitere Vereinfachung des Verfahrens dar, da der Sollwert bereits vorhanden ist und nicht zusätzlich erzeugt werden muss.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Walzanlage.

Das in der Figur dargestellte Verfahren ist für den Betrieb einer Walzanlage vorgesehen. Dabei kann es sich um eine Kaltwalzstraße oder um ein Warmwalzwerk handeln. Die in der Figur angegebenen allgemeinen Größen können dabei durch unterschiedliche spezielle Betriebsgrößen der Walzanlage realisiert werden.

So wird in der Figur ein gemessener Istwert IWG und ein zugehöriger Sollwert SW mit Hilfe einer Subtraktion 11 miteinander verglichen. Bei dem gemessenen Istwert IWG kann es sich dabei beispielsweise um einen gemessenen Banddickenistwert oder um einen gemessenen Bandzugistwert oder um einen anderen Istwert der Walzanlage handeln. Entsprechend kann es sich bei dem Sollwert SW um einen zugehörigen Banddickensollwert oder Bandzugsollwert handeln. Der gemessene Istwert IWG und der Sollwert beziehen sich dabei auf ein bestimmtes Walzgerüst.

Die Differenz des gemessenen Istwerts IWG und des Sollwerts SW ist einem Regler 12 zugeführt, der unter anderem in Abhängigkeit von diesen beiden Betriebsgrößen eine Stellgröße SG erzeugt. Mit dieser Stellgröße SG kann beispielsweise die Walzenposition des zugehörigen Walzgerüsts beeinflusst werden, um damit wiederum auf die Banddicke oder den Bandzug einzuwirken. Auf diese Weise kann eine Steuerung und/oder Regelung von Betriebsgrößen der Walzanlage realisiert werden. Es versteht sich, dass auch andere Einflussnahmen auf die Walzanlage möglich sind.

Unabhängig von diesen Einflussnahmen ist die Stellgröße SG einem Modell 13 zugeführt, das weiterhin von einer Mehrzahl von Betriebsgrößen der Walzanlage beaufschlagt ist. Bei diesen Betriebsgrößen kann es sich um beliebige Istwerte, Sollwerte und/oder Stellgrößen handeln, die innerhalb der Walzanlage auftreten. In Abhängigkeit von diesen Eingangsgrößen werden von dem Modell 13 einzelne Bereiche der Walzanlage oder die gesamte Walzanlage rechnerisch nachgebildet. Es wird also beispielsweise versucht, die Verformung des Walzguts bei einem Durchlauf durch ein Walzgerüst rechnerisch darzustellen, um auf dieser Grundlage einen Istwert zu derselben Betriebsgröße ermitteln zu können, zu der bereits der gemessene Istwert IWG vorhanden ist. Dieser von dem Modell 13 ermittelte Istwert wird nachfolgend als berechneter Istwert IWB bezeichnet. Es liegen damit zwei Istwerte z.B. für die Banddicke oder den Bandzug vor, nämlich der gemessene Istwert IWG und der berechnete Istwert IWB.

Verallgemeinert ist also das Modell 13 dazu vorgesehen, den berechneten Istwert IWB für dieselbe Betriebsgröße der Walzanlage zu ermitteln, für die bereits der gemessene Istwert IWG vorliegt.

Es ist nunmehr möglich, dass der zeitliche Verlauf des gemessenen Istwerts IWG und des berechneten Istwerts IWB bei einem fehlerfreien Betrieb weitgehend übereinstimmen, dass aber der berechnete Istwert IWB in seinem absoluten Wert von dem Sollwert SW abweicht. So ist es beispielsweise möglich, dass ein auf dem Band oder den Walzen vorhandener Ölfilm von dem Modell 13 nicht berücksichtigt werden kann, mit der Folge, dass der gemessene Istwert IWG und der berechnete Istwert IWB absolut – aufgrund des Ölfilms – voneinander abweichen, relativ jedoch im wesentlichen denselben zeitlichen Verlauf haben.

Zur Kompensation derartiger Abweichungen kann eine Anpassung 14 vorgesehen sein, der der berechnete Istwert IWB zugeführt ist, und die weiterhin von dem Sollwert SW beaufschlagt wird.

Von der Anpassung 14 kann der berechnete Istwert IWB hinsichtlich seines absoluten Wertes an den Sollwert SW angepasst werden. Zu diesem Zweck kann der Sollwert SW beispielsweise als Größe für den absoluten Wert des gemessenen Istwerts IWG herangezogen werden. Der berechnete Istwert IWB kann dann von der Anpassung 14 auf diese Größe und damit auf den absoluten Wert des gemessenen Istwerts IWG angehoben oder abgesenkt werden.

Diese Anpassung des berechneten Istwerts IWB an den absoluten Wert des zugehörigen Sollwerts SW kann auch als Tarierung bezeichnet werden, so dass am Ausgang der Anpassung 14 ein sogenannter berechneter und tarierter Istwert IWBT zur Verfügung steht.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Anpassung 14 nicht zwingend notwendig ist. Gegebenenfalls kann das Modell 13 bereits derart ausgebildet sein, dass eine Anpassung des berechneten Istwerts IWB an den absoluten Wert des zugehörigen Sollwerts SW nicht erforderlich ist.

Der berechnete und gegebenenfalls tarierte Istwert IWB bzw. IWBT wird dann mit dem gemessenen Istwert IWG verglichen. Hierzu werden die beiden Größen einer Subtraktion 15 zugeführt. Ausgangsseitig ergibt sich ein Fehlersignal FS, das im wesentlichen gleich Null ist, wenn der berechnete und gegebenenfalls tarierte Istwert IWB bzw. IWBT etwa gleich ist dem gemessenen Istwert IWG, das jedoch von Null abweicht, wenn der berechnete und gegebenenfalls tarierte Istwert IWB bzw. IWBT und der gemessene Istwert IWG wesentlich voneinander abweichen.

Ist die Anpassung 14 nicht vorhanden, so ist das Fehlersignal FS von dem Unterschied des gemessenen und des berechneten Istwerts IWG, IWB abhängig. In diesem Fall können mit dem Fehlersignal FS zumindest dynamische Fehler erkannt werden, also Abweichungen des Verlaufs des gemessenen von dem berechneten Istwert IWG, IWB über der Zeit. Ist die Anpassung jedoch vorhanden, so können auch statische Fehler erkannt werden, also auch absolute Abweichungen des gemessenen von dem berechneten und tarierten Istwert IWG, IWBT.

Im fehlerfreien Betrieb der Walzanlage wird der berechnete und tarierte Istwert IWBT weitgehend mit dem gemessenen Istwert IWG übereinstimmen. Dies ergibt sich daraus, dass in diesem Fall keine Störung vorliegt und somit die von dem Modell 13 vorgenommenen rechnerischen Ermittlungen im wesentlichen dem tatsächlichen Betrieb der Walzanlage entsprechen.

Liegt jedoch irgend eine Störung des Betriebs der Walzanlage vor, tritt zum Beispiel ein Rutschen des Walzguts beim Durchlauf durch die Walzen eines Gerüstes vor, so weicht der tatsächliche Betrieb der Walzanlage aufgrund dieser Störung von demjenigen Verhalten ab, das dem Modell 13 rechnerisch zugrunde gelegt ist. Dies hat zur Folge, dass bei dem von dem Modell 13 berechneten und nachfolgend gegebenenfalls tarierten Istwert IMB bzw. IWBT die vorgenannte Störung nicht berücksichtigt ist, so dass er von dem tatsächlich in der Walzanlage gemessenen Istwert IWG, bei dem die Störung zur Wirkung kommt, mit großer Wahrscheinlichkeit abweicht. Es ergibt sich damit ein Fehlersignal FS, das ungleich Null ist.

Entsprechendes gilt beispielsweise für einen Fehler in einem Dickemessgerät, mit dem die tatsächliche Banddicke des Walzguts innerhalb eines Walzgerüstes gemessen wird. Tritt bei diesem Dickemessgerät beispielsweise ein Kabelbruch oder dergleichen auf, so hat dies zur Folge, dass der gemessene Istwert IWG sich zeitlich stark verändert. Im Unterschied dazu wird sich der berechnete und gegebenenfalls tarierte Istwert IWB bzw. IWBT im wesentlichen nicht verändern, zumindest nicht aufgrund des Fehlers des Dickemessgeräts. Daraus ergibt sich ein Fehlersignal FS, das aufgrund der Abweichung der vorgenannten Istwerte ungleich Null ist.

Das Fehlersignal FS stellt damit das Ergebnissignal eines Prozessbeobachters dar, das im fehlerfreien Betrieb im wesentlichen gleich Null ist, das jedoch einen fehlerbehafteten Betrieb durch ein von Null verschiedenes Ausgangssignal anzeigt.

Das Fehlersignal FS hat einen zeitlichen Verlauf, der abhängig ist von der Art der in der Walzanlage auftretenden Störung. Liegt beispielsweise ein Rutschen des Walzguts beim Durchlauf durch die Walzen eines Gerüstes vor, so hat dies eher kontinuierliche Abweichungen des Fehlersignal FS von Null zur Folge. Liegt hingegen beispielsweise ein Kabelbruch des Dickemessgeräts vor, so hat dies eher eine sprungartige Änderung des Fehlersignals FS zur Folge.

Mögliche Verläufe des Fehlersignals FS können vorab ermittelt und ihren jeweiligen Ursachen zugeordnet werden. Tritt dann im Betrieb der Walzanlage ein entsprechender Verlauf des Fehlersignals FS auf, so kann aus diesem Verlauf auf die Ursache des Fehlers geschlossen werden. Es ist damit möglich, aus dem Fehlersignal FS die Art der aufgetretenen Störung in der Walzanlage zu ermitteln.

Die Ermittlung des Fehlersignals erfolgt in Echtzeit, also im wesentlichen gleichzeitig mit der jeweils aktuellen Ermittlung des gemessenen Istwerts IWG. Damit ist es möglich, insbesondere bei einem von Null verschiedenen Fehlersignal FS sofort, also insbesondere ebenfalls in Echtzeit, in die Steuerung und/oder Regelung der Walzanlage einzugreifen.

Zur Ausführung des beschriebenen Verfahrens ist eine Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Walzanlage vorgesehen. Dabei kann es sich vorzugsweise um ein digitales Rechengerät handeln, das mit einem elektronischen Speicher versehen ist, auf dem ein Programm abgespeichert ist, das auf dem Rechengerät ablaufen kann, und das dann zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.


Anspruch[de]
Verfahren zum Betreiben einer Walzanlage, wobei die Walzanlage mindestens ein Walzgerüst sowie mindestens ein Messgerät zum Messen einer Betriebsgröße der Walzanlage aufweist, und wobei ein gemessener Istwert (IWG) mit einem zugehörigen Sollwert (SW) einer Betriebsgröße der Walzanlage verglichen (11) und in Abhängigkeit davon eine Stellgröße (SG) ermittelt wird (12), dadurch gekennzeichnet, dass ein berechneter Istwert (IWB) in Abhängigkeit von der Stellgröße (SG) sowie in Abhängigkeit von weiteren Betriebsgrößen der Walzanlage ermittelt wird (13), und dass der gemessene Istwert (IWG) mit dem berechneten Istwert (IWB) verglichen und das Vergleichsergebnis als Fehlersignal (FS) verwendet wird (14). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der berechnete Istwert (IWB) mit Hilfe einer rechnerischen Modellierung zumindest von Bereichen der Walzanlage ermittelt wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der berechnete Istwert (IWB) hinsichtlich seines absoluten Werts an den Sollwert (SW) angepasst wird (14). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung des berechneten Istwerts (IWB) in Abhängigkeit von dem Sollwert (SW) durchgeführt wird. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung einen berechneten und tarierten Istwert (IWBT) zur Folge hat, und dass das Fehlersignal (FS) in Abhängigkeit von diesem berechneten und tarierten Istwert (IWBT) ermittelt wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen Fehler geschlossen wird, wenn das Fehlersignal (FS) ungleich Null ist. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem zeitlichen Verlauf des Fehlersignals (FS) auf die Art eines vorhandenen Fehlers geschlossen wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fehlersignal (FS) in Echtzeit ermittelt wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem Fehlersignal (FS) auf den Betrieb der Walzanlage eingewirkt wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Istwert um eine Banddicke oder um einen Bandzug oder um eine Walzkraft oder um einen Servostrom oder um einen Ankerstrom oder dergleichen handelt. Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer Walzanlage, mit einem Rechengerät und einem Speicher, auf dem ein Programm abgespeichert ist, das auf dem Rechengerät ablauffähig ist, und das dann zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche geeignet ist.






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