DE10028304A1 - Verfahren und Vorrichtung zur dezentralen Gießdatenverarbeitung der an einer Stranggießkokille über Sensoren gewonnenen Meßdaten - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur dezentralen Gießdatenverarbeitung der an einer Stranggießkokille über Sensoren gewonnenen MeßdatenInfo
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Abstract
Ein Verfahren zur dezentralen Gießdatenverarbeitung der an einer Stranggießkokille (1) über Sensoren (10) gewonnenen Messdaten in einem Prozessrechner (11) der Steuerung der Stranggießanlage macht die Messstrecke effizienter und vereinfacht die Einrichtung, indem die Mess- und Steuerdaten in gekühlten Feldbus-Modulen (2) unmittelbar auf der Stranggießkokille (1) gesammelt und in Bus-Signale in eine Bus-Leitung (3) überführt und zumindest in der Steuerung der Stranggießanlage gespeichert und/oder verarbeitet werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur dezentralen Gießdaten
verarbeitung der an einer Stranggießkokille über Sensoren gewonnenen Messdaten
in einem Prozessrechner der Steuerung der Stranggießanlage.
In Stranggießanlagen werden an der Stranggießkokille horizontale Reihen von
Thermoelementen und Widerstands-Thermoelementen angeordnet, deren Thermo
leitungen mit jeweils zwei Anschlüssen über Klemmenkästen auf ein sog. Stammka
bel geführt sind. Bei z. B. 60 Thermoelementen und 40 Widerstands-Thermoele
menten fallen 240 Thermoleitungen an, die alle zum Stammkabel geführt werden
müssen.
Zunächst verlaufen die Thermoleitungen zu Messwertaufnehmern. Das Stammkabel
ist mit einer sog. Multikupplung (Kupplung und Gegenkupplung) an eine Energiever
sorgung außerhalb der oszillierenden Stranggießkokille am starren Teil der Strang
gießanlage, dem sog. "Festland" angeschlossen. Alle Thermoleitungen, Klemmen
kästen und das Stammkabel sind einer Temperatur von ca. 60-100°C ausgesetzt.
Hinzu kommt neben der Hitze eine im Gießbetrieb nicht vermeidbare Verschmut
zung, z. B. durch Schlackespritzer, und außerdem tritt Feuchtigkeit auf. Da die Ther
moelemente und Widerstands-Thermoelemente mit Spannungen im 10-500 mV-Be
reich arbeiten, wirken sich außerdem elektromagnetische Felder anderer
Organe an der Stranggießkokille aus. Diese Gestaltung bedingt für diverse Einheiten
auf der Stranggießkokille (z. B. den Verstellantrieb für die Schmalseitenplatten, für
Weggeber, Remote-Stationen für Temperaturmessstellen etc.) erhöhte Wechselzei
ten, einen hohen Montageaufwand und einen hohen Installations- und Verkabe
lungsaufwand, hohe Materialkosten und einen hohen Wartungsaufwand.
Zum Stand der Technik gehört eine Vorrichtung zur Bestimmung des Schmelzen
spiegels in einer Stranggießkokille (DE-OS 26 55 640). Diese Bauweise sieht je
doch lediglich Mittel zur abnehmbaren Montage eines Detektorkastens im Wasser
mantel der Stranggießkokille und Kühlwasser-Einlass- und Auslassmittel im Detek
torkasten zur Führung von Kühlwasser durch den Detektorkasten zwecks Kühlung
der in ihn eingebauten elektromagnetischen Spule mit Schutzgehäuse vor. Diese
Lösung kann daher nicht auf an der Stranggießkokille angeordnete Thermoelemente
und Widerstands-Thermoelemente angewendet werden. Dabei ist das Messverfah
ren auch andersartig gestaltet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf elektronischem Weg u. a. die über
Sensoren gemessenen Gießdaten auf effizienteren Wegen zu verarbeiten und da
durch auch die Einrichtung zu vereinfachen.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Mess- und
Steuerdaten in gekühlten Feldbus-Modulen unmittelbar auf der Stranggießkokille ge
sammelt und in Bus-Signale in eine Bus-Leitung überführt und zumindest in der
Steuerung der Stranggießanlage gespeichert und/oder verarbeitet werden. Dadurch
wird der Datenweg erheblich verkürzt und vereinfacht und auch die Einrichtung wird,
wie nachstehend noch genauer aufgezeigt wird, vereinfacht. Vorteilhaft ist
insbesondere, dass nur noch der Anschluss an einem auf dem "Festland" befindlichen Klem
menkasten zu lösen oder zu verbinden ist, so dass die Wechselzeiten erheblich sin
ken, der Installations- und Verkabelungsaufwand reduziert wird, die Materialkosten
gesenkt werden, der Wartungsaufwand vermindert wird und dadurch das Ausbrin
gen an Stahl erheblich gesteigert werden kann. Die Datenverarbeitung kann auch im
Feldbus-Modul selbst oder sogar über eine internet-Verbindung mit globalem An
schluss erfolgen. Dabei können Daten erfasst werden von Sensoren oder Aktoren,
nämlich von Drehgebern, Winkelmessgebern (sog. Inklinometern), Pumpen, Durch
flussmessern, steuerbaren Ventilen, Elektromotoren u. dgl.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die aufgenommenen Messdaten
oder zusätzlich eingegebene spezifische Daten über die Bus-Leitungen als Steuer
signale an Stellorgane und/oder Aktoren im Bereich der Stranggießkokille gegeben
werden. Dadurch kann das System auch aktiv zur Steuerung oder Regelung des
Gießprozesses eingesetzt werden.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass in den Feldbus-Modulen auf der
Stranggießkokille kokillenspezifische Informationen über die Kupferplattendicke, den
Abnutzungsgrad, den Zustand der Thermo-Sensoren und/oder der Widerstands-
Thermosensoren und die Wartungszyklen abrufbar gespeichert sind.
Eine Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, dass der Datenaustausch und die
Energieversorgung zumindest zwischen den Feldbus-Modulen und dem Prozess
rechner über eine Hybridkopplung vorgenommen wird. Dadurch können sowohl Da
tenströme als auch Energieströme in einem elektrischen Leiter geführt werden.
In Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Hybridkopplung aus einem Kommunikati
onsbus und einer Energieversorgung gebildet wird. Die gesamten Ströme laufen da
bei über ein einziges Hybridkabel.
Von Vorteil ist weiter, dass die Hybridkopplung in Anwesenheit eines Kühlmediums
betrieben wird. Dabei kann zur Kühlung auch das Stranggießkokillen-Kühlwasser
herangezogen werden. Es ist auch möglich, ein fremd zugeführtes Kühlmittel (Gas
oder Flüssigkeit) einzusetzen.
Die Einrichtung für die dezentrale Gießdatenverarbeitung der an einer Stranggießko
kille über Sensoren gewonnenen Messdaten in einem Prozessrechner der Steuerung
der Stranggießanlage löst die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass
unmittelbar an der Stranggießkokille mehrere, mit den Sensoren und/oder Aktoren
verbundene Feldbus-Module angebaut und mit einer Kühlung versehen sind. Da
durch können alle Sensoren auf der Stranggießkokille unmittelbar über eine kurze
Signalführung auf dezentrale Messwertaufnehmer verkabelt werden. Solche
Feldbus-Module befinden sich dann unmittelbar in Sensornähe.
Für die Kühlung werden verschiedene Varianten geschaffen. So ist nach einem ein
fachen Vorschlag vorgesehen, dass die Feldbus-Module mittels des vorhandenen
Stranggießkokillen-Kühlmittelflusses kühlbar sind. Dadurch wird ein minimaler zu
sätzlicher Aufwand erreicht.
Eine andere Variante sieht vor, dass die Feldbus-Module in einem gekühlten Schutz
gehäuse eingeschlossen sind. Hier ist eine Fremdkühlung unter Ausschluss von
Feuchtigkeit in dem zugeführten Kühlmedium zweckmäßig.
Der Zutritt von Feuchtigkeit und eine Unabhängigkeit des Feuchtigkeitsgehaltes von
Luft kann nach weiteren Merkmalen dadurch erreicht werden, indem in dem Schutz
gehäuse ein Klimatisierungsgerät zur Kühlung miteingebaut ist.
Eine andere Verbesserung der Erfindung besteht darin, dass der Kommunikations
bus physikalisch aus elektrischer oder elektronischer Leitungstechnik, Lichtwellen
leitertechnik oder drahtloser Übertragungstechnik gebildet ist.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die drahtlose Übertragungstechnik aus einer Funk
übertragung besteht oder aufgrund von Infrarotstrahlung gebildet ist.
Eine andere Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, dass mittels des Kühlmittel
flusses in der Stranggießkokille ein Generator antreibbar ist, der elektrisch betriebene
Organe auf der Stranggießkokille versorgt. Die Energiezuführung für den Generator
besteht in der Strömungsenergie des Kühlwassers.
Eine Variante hierzu besteht darin, dass die Antriebsbewegung für den Generator
aus der Stranggießkokillen-Oszillationsbewegung ableitbar ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher dargestellt und wird
nachstehend erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der Stranggießkokille mit Feldbus-Modulen,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Stranggießkokille mit den Feldbus-Modulen,
Fig. 3 eine Seitenansicht zu Fig. 2 und
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht auf den Wasserkasten einer Stranggieß
kokille.
Das Verfahren zur dezentralen Gießdatenverarbeitung der an einer Stranggießkokille
1 über Thermosensoren bzw. Widerstands-Thermosensoren 10 gewonnenen Mess
daten in einem Prozessrechner 11 mit einem Redundanzanschluss 11a der Steue
rung der Stranggießanlage (Fig. 1), wird derart ausgeübt, dass die von einer Vielzahl
von verteilt auf der Stranggießkokille 1 angeordneten Thermosensoren und/oder
Widerstands-Thermosensoren 10 gewonnenen Messdaten in einem gekühlten Feld
bus-Modul 2 unmittelbar auf der Stranggießkokille 1 gesammelt und als Bus-Signale
in eine Bus-Leitung 3 überführt und in der Steuerung der Stranggießanlage gespei
chert und verarbeitet werden. Dabei können auch die aufgenommenen Messdaten
oder zusätzlich eingegebene, spezifische Daten über die einzige Bus-Leitung 3 als
Steuersignale an Stellorgane und/oder Aktoren im Bereich der Stranggießkokille 1
gegeben werden. Als Stellorgane kommen z. B. die Kupferplatten 4 in Form der
Schmalseitenplatten und die Aktoren als ihre zugehörigen Antriebe in Betracht. Die
kokillenspezifischen Informationen betreffen z. B. die Kupferplattendicke, den Abnut
zungsgrad, den Zustand der Thermosensoren oder der Widerstands-
Thermosensoren 10, sowie die Wartungszyklen.
Gemäß Fig. 1 findet der Datenaustausch über die Bus-Leitungen 3 und einen Klem
menkasten 5 mit Transformator zwischen den Feldbus-Modulen 2 und dem Prozess
rechner 11 über eine Hybridkopplung statt. Die Hybridkopplung bildet ein Hybridkabel
6 mit einem Kommunikationsbus 7 und einer Energieversorgung. Das Hybridkabel 6
kann ebenfalls unter einer Kühlung 8 wie die Feldbus-Module 2 betrieben werden.
Grundsätzlich kann als Kühlung 8 für die Feldbus-Module 2 der vorhandene Strang
gießkokillen-Kühlmittelfluss 8a eingesetzt werden.
Die Feldbus-Module 2 sind von einem gekühlten Schutzgehäuse 9 umgeben. In dem
Schutzgehäuse 9 ist, falls erforderlich, ein gesondertes Klimatisierungsgerät 12 ein
gebaut (Fig. 2 und 3). Das Schutzgehäuse 9 liegt auf der Stranggießkokille 1 bzw.
auf dem Wasserkasten 19 auf, so dass die Feldbus-Module 2 in kürzestem Abstand
zu den Thermosensoren 10 liegen und von dem Kühlmittelfluss 8a und/oder dem
Klimatisierungsgerät 12 gekühlt werden. Dasselbe gilt für die Thermoleitungen 15,
die in Kabeldurchführungen 14 von den Thermosensoren 10 in die Feldbus-Module 2
geführt sind.
Gemäß Fig. 4 besteht der Kommunikationsbus 7 physikalisch aus elektrischer oder
elektronischer Leitungstechnik oder aus Lichtwellenleitertechnik oder aus drahtloser
Übertragungstechnik, wobei die drahtlose Übertragungstechnik aus einer Funküber
tragung 16 oder aufgrund lnfrarotstrahlen gebildet sein kann.
Die Feldbus-Module 2 (Remote-Modul) und ein Sende-Empfangsmodul 20 sind als
elektrisch betriebene Organe 18 auf der Stranggießkokille 1 angeordnet. Innerhalb
einer Kühlwasserführung 13 ist ein Generator 17 angeordnet, der über den Kühlmit
teliluss 8a Strom erzeugt und eine Energieversorgung 21 für die elektrisch betriebe
nen Organe 18 darstellt.
Die Antriebsbewegung für den Generator 17 kann auch aus der Stranggießkokillen-
Oszillationsbewegung abgeleitet werden.
1
Stranggießkokille
2
Feldbus-Modul
3
Bus-Leitung
4
Kupferplatte
5
Klemmenkasten mit Transformator
6
Hybridkabel
7
Kommunikationsbus
8
Kühlung
8
a Kühlmittelfluss
9
Schutzgehäuse
10
Thermosensoren, Widerstands-Thermosensoren
11
Prozessrechner
11
a Redundanzanschluss
12
Klimatisierungsgerät
13
Kühlwasserführung
14
Kabeldurchführung
15
Thermoleitung
16
Funkübertragung
17
Generator
18
elektrisch betriebenes Organ
19
Wasserkasten
20
Sende-Empfangsmodul
21
Energieversorgung
Claims (14)
1. Verfahren zur dezentralen Gießdatenverarbeitung der an einer Stranggießko
kille über Sensoren gewonnenen Messdaten in einem Prozessrechner der
Steuerung der Stranggießanlage,
dadurch gekennzeichnet,
dass Mess- und Steuerdaten in gekühlten Feldbus-Modulen unmittelbar auf
der Stranggießkokille gesammelt und in Bus-Signale in eine Bus-Leitung
überführt und zumindest in der Steuerung der Stranggießanlage gespeichert
und/oder verarbeitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die aufgenommenen Messdaten oder zusätzlich eingegebene spezifi
sche Daten über die Bus-Leitungen als Steuersignale an Stellorgane
und/oder Aktoren im Bereich der Stranggießkokille gegeben werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass in den Feldbus-Modulen auf der Stranggießkokille kokillenspezifische
Informationen über die Kupferplattendicke, den Abnutzungsgrad, den Zustand
der Thermosensoren und/oder der Widerstands-Thermosensoren und die
Wartungszyklen abrufbar gespeichert werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Datenaustausch und die Energieversorgung zumindest zwischen den
Feldbus-Modulen und dem Prozessrechner über eine Hybridkopplung vorge
nommen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Hybridkopplung aus einem Kommunikationsbus und einer Energie
versorgung gebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Hybridkopplung in Anwesenheit eines Kühlmediums betrieben wird.
7. Einrichtung für die dezentrale Gießdatenverarbeitung der an einer Stranggieß
kokille über Sensoren gewonnenen Messdaten in einem Prozessrechner der
Steuerung der Stranggießanlage,
dadurch gekennzeichnet,
dass unmittelbar an der Stranggießkokille (1) mehrere, mit den Sensoren und/oder
Aktoren verbundene Feldbus-Module (2) angebaut und mit einer Küh
lung (8) versehen sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Feldbus-Module (2) mittels des vorhandenen
Stranggießkokillen-Kühlmittelflusses (8a) kühlbar sind.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Feldbus-Module (2) in einem gekühlten Schutzgehäuse (9) einge
schlossen sind.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Schutzgehäuse (9) ein Klimatisierungsgerät (12) zur Kühlung
miteingebaut ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kommunikationsbus (7) physikalisch aus elektrischer oder elektroni
scher Leitungstechnik, Lichtwellenleitertechnik oder drahtloser Übertragungs
technik gebildet ist.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die drahtlose Übertragungstechnik aus einer Funkübertragung (16) be
steht oder aufgrund von Infrarotstrahlung gebildet ist.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass mittels des Kühlmittelflusses (8a) in der Stranggießkokille (1) ein Gene
rator (17) antreibbar ist, der elektrisch betriebene Organe (18) auf der Strang
gießkokille (1) versorgt.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebsbewegung für den Generator (17) aus der Stranggießkokil
len-Oszillationsbewegung ableitbar ist.
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