DE3314466C2

DE3314466C2 -

Info

Publication number: DE3314466C2
Application number: DE3314466A
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Koganei Tokio/Tokyo Jp Koyama; Yoshiharu Kodeira Tokio/Tokyo Jp Anbe; Takuo Hino Tokio/Tokyo Jp Funahashi
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-04-23
Filing date: 1983-04-21
Publication date: 1987-12-03
Also published as: US4507946A; JPS58184007A; DE3314466A1; JPH0223243B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Zwischengerüstspannung einer kontinuierlichen Walzstraße mit einer Auslenkvorrichtung zwischen einem Paar aufeinanderfolgender Walzgerüste und mit einem Auslenkvorrichtungs-Antriebsmotor, wobei der Arbeitswinkel der Auslenkvorrichtung gemessen wird und wobei in Abhängigkeit von dem gemessenen Winkel der Auslenk vorrichtungs-Antrieb und der Walzenantrieb eines der beiden Gerüste beeinflußt werden.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines üblichen Spannungs-Steuersystems. Ein zu walzendes Werstück 1 durchsetzt ein Walzgerüst 2 mit einem Paar Arbeitswalzen 2 a und 2 b, kommt in Eingriff mit einer Auslenkvorrichtung 4 und durchsetzt dann ein weiteres Walzgerüst 3 mit einem Paar 3 a und 3 b. Die Auslenkvorrichtung 4 ist von einer Art, bei welcher das durch einen Auslenkvorrichtung- Antriebsmotor 8 vorgegebene Auslenkvorrichtungs-Drehmoment sich im Gleichgewicht befindet mit der Spannung auf dem Werkstück 1. Der Arbeitswinkel R, d. h. der Winkel zwischen der Achse des Armes 4 a der Auslenkvorrichtung 4 und einer gedachten horizontalen Linie 4 b wird durch einen Auslenk-Winkelfühler 5 gemessen. Der gemessene Winkel R wird einer Arbeitseinheit 6 zugeführt, die in Abhängigkeit von dem gemessenen Winkel R das Drehmoment berechnet, durch das die Spannung auf einem gewünschten Wert gehalten wird. Im einzelnen wird der gemessene Winkel R für die Berechnung durch die Auslenkvorrichtungs-Operationseinheit 6 verwendet, um den Sollwert des elektrischen Stromes desAuslenkvorrichtungs- Antriebsmotors 8 zu bestimmen, und es wird der Sollwert der Strom-Steuereinrichtung 7 zugeführt, welche den Auslenkvorrichtungs-Antriebsmotor 8 antreibt.

Das Ausgangssignal vom Auslenkwinkel-Fühler 5 wird auch einer Operationseinheit 9 zugeführt, welche einen Sollwert der Ge schwindigkeit eines Walzenantriebsmotors 11 berechnet, um den Winkel R auf einen gewünschten Wert zurückzuführen. Der Geschwindig keits-Sollwert wird einer Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 10 zugeführt, welche die Geschwindigkeit des Walzenantriebsmotors 11 steuert.

Das oben beschriebene Steuersystem hat aber folgende Nachteile: Erstens, da eine Strom-Steuervorrichtung 7 verwendet wird, um den Auslenkvorrichtungs-Antriebsmotor 8 zu steuern, ist eine Schaltung zur Kompensation für die Stabilisierung erforderlich, und es ist erforderlich, den anfänglichen Strom-Sollwert zu berechnen.

Zweitens, die Änderung der Geschwindigkeit des Walzenantriebs motors 11 führt zu einer Änderung der Länge des Werkstückes 1 zwischen den aufeinanderfolgenden Walzgerüsten 1 und 2. Durch die Änderung der Bandlänge zwischen den Walzgerüsten treten vergleichsweise große Änderungen in der Bandspannung auf, was zu einer Unstabilität der Regelung führt.

Drittens, wenn man die Auslenkwinkel-Steuerung zur Verringerung der Änderung in der Bandspannung verwendet, muß die Steuer empfindlichkeit herabgesetzt werden, um eine stabile Regelung zu erhalten. Hierdurch wird aber die Regelgeschwindigkeit herabgesetzt.

Es ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt (Siemens Z. 40 (1966) S. 795-799), bei welchem die Winkelstellung der Auslenkvorrichtung (Schlingenheber) als Meßgröße für die Strom regelung des Auslenkvorrichtungs- (Schlingenheber)-Antriebs motors verwendet wird. Der Arbeitswinkel der Auslenkvorrichtung (Schlingenheber) ändert sich, und es wird der gewünschte Bandzug durch Stromregelung des Auslenkvorrichtungs-(Schlingen heber-)Antriebsmotors erreicht, wodurch das Drehmoment der Auslenkvorrichtung konstant gehalten wird. Das bedeutet, daß eine Änderung des Arbeitswinkels der Auslenkvorrichtung (Schlingenheber) erforderlich ist, um eine konstante Band spannung zu erreichen.

Grundsätzlich ist bei kontinuierlichen Walzanlagen die Messung der Bandspannung und deren Korrektur über die Drehzahlregelung der Walzen-Antriebsmotore bekannt (DE-Z: "Stahl und Eisen" 99 (1979) Nr. 24, S. 1631-1371, insbesondere Bild 6b und zugehöriger Text auf Seite 1368).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine empfindliche und damit schnelle Regelung der Zwischengerüst-Bandspannung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Erfindung wird der Arbeitswinkel der Auslenkvorrichtung im wesentlichen konstant gehalten, während die Bandspannung grundsätzlich durch Steuerung der Walzenantriebsgeschwindigkeit konstant gehalten wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, welches eine Steuervorrichtung bekannter Art zeigt, das in einem kontinuierlichen Walzwerk verwendet wird, und

Fig. 2 ein Blockschaltbild, das ein Ausführungsbeispiel einer Steuervorrichtung gemäß der Erfindung zeigt.

Fig. 2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Auslenk vorrichtung nach der Erfindung, bei welcher gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 gleiche Elemente bezeichnen. Anstelle der Operations einheiten 6 und 9 in Fig. 1 sind eine Motorgeschwindigkeits- Steuereinheit 10 und Operationseinheiten 14 und 15 und eine interferenzfreie Operationseinheit 16 vorgesehen. Zusätzlich ist ein Spannungsfühler 13 vorgesehen, um die Zwischengerüst spannung zu messen, d. h. die Spannung auf dem Werkstück 1 zwischen aufeinanderfolgenden Walzgerüsten 2 und 3.

Ein Komparator 15 A bestimmt die Abweichung der gemessenen Spannung T vom Spannungsfühler 13 in bezug auf einen Spannungs-Sollwert T₀. Die Abweichung wird der Operationseinheit 15 zugeführt, die eine P-(proportional) und I-(integral) Steuerungsoperation ausführt, um eine Geschwindigkeitskompension ΔV _R* zu bestimmen. Ein Komparator 14 A bestimmt die Abweichung des gemessenen Winkels R in bezug auf einen Winkel-Sollwert R₀. Die Abweichung wird einer Operationseinheit 14 zugeführt, die ebenfalls eine PI- Steueroperation ausführt, um eine Geschwindigkeitskompensation ΔV _Q* zu bestimmen.

Die interferenzfreie Operationseinheit 16 enthält Operationsein heiten 17, 18, 19 und 20 sowie Addierer 21 und 22. Die Geschwindig keitskompensation ΔV _R* wird den Operationseinheiten 17 und 18 zugeführt, während die Geschwindigkeitskompensation ΔV _R* den Operationseinheiten 19 und 20 zugeführt wird. Der Addierer 21 bestimmt die Summe der Ausgangssignale von den Operationseinheiten 17 und 19, während der Addierer 22 die Summe der Ausgangssignale von den Operationseinheiten 18 und 20 bestimmt. Das Ausgangssignal ΔV _R vom Addierer wird als Geschwindigkeitskorrektur über einen Addierer 10 A der Geschwindigkeit-Steuervorrichtung 10 zugeführt, während das Ausgangssignal ΔV _R als Geschwindigkeits korrektur über einen Addierer 12 A der Geschwindigkeits-Steuervor richtung 12 zugeführt wird.

Der Zweck der interferenzfreien Operationseinheit 16 ist folgender: Die Beziehung zwischen einerseits der Geschwindigkeitskorrektur ΔV _R, die der Geschwindigkeits-Steuereinrichtung 10 für den Walzen-Antriebsmotor 11 tatsächlich zugeführt wird, und die Geschwindigkeitskorrektur ΔV _R, die der Geschwindigkeits-Steuervor richtung 12 für den Auslenkvorrichtungs-Antriebsmotor 8 tatsächlich zugeführt wird, und andererseits die Änderung Δ T in der Spannung und die Änderung ΔR im Auslenkwinkel können durch die folgende Übertragungsfunktions-Matrix ausgedrückt werden:

wobei s die Laplace′sche Transformationsvariable ist.

Die Gleichung (1) zeigt, daß die Geschwindigkeitskorrektur ΔV _R, die für die Korrektur der Spannungsänderung Δ T bestimmt ist, auch die Winkeländerung ΔR der Auslenkvorrichtung beeinflußt, während die Geschwindigkeitskorrektur ΔV _R, die für die Korrektur der Winkeländerung ΔR bestimmt ist, auch die Spannungsänder ungen Δ T beeinflußt.

Es folgt, daß, wenn die interferenzfreie Operationseinheit 16 nicht vorgesehen wäre, und wenn die Geschwindigkeitskompensation ΔV _R* als Signal ΔV _R verwendet würde und der Steuervorrichtung 12 zugeführt würde, und wenn die Geschwindigkeitskompensation ΔV _R* als das Signal ΔV _R verwendet würde, das der Steuereinrichtung 10 zugeführt wird, eine gegenseitige Interferenz auftreten würde. Dies ist der Grund, warum die Erfindung die inter ferenzfreie Operationseinheit 16 vorsieht, welche die Geschwindig keitskompensation ΔV _R* und ΔV _R* erhält und die Geschwindig keitskorrekturen ΔV _R und ΔV _R erzeugt, um die Interferenz zu vermeiden.

Die Operationseinheiten 17 bis 20 sind so ausgebildet, daß sie Übertragungsfunktionen mit folgenden Beziehungen zueinander haben. Die Operationseinheit 19 hat eine solche Übertragungsfunktion, die ein Ausgangssignal eines Wertes erzeugt, der zu einer Geschwindigkeitsänderung des Walzenantriebsmotors 11 beiträgt und die Zwischengerüstspannungs-Änderung aufgrund der Auslenk vorrichtungs-Winkeländerung aufgrund des Ausgangssignals der Operationseinheit 20 auslöscht. Mit anderen Worten, das Ausgangs signal der Operationseinheit 19 ist bestimmt, um der begleitenden Wirkung auf die Zwischengerüstspannung des Ausgangs signals der Operationseinheit 20 entgegenzuwirken. Die Operations einheit 18 hat eine solche Übertragungsfunktion, daß sie ein Ausgangssignal mit einem Wert erzeugt, der einer Geschwindig keitsänderung des Auslenkvorrichtungs-Antriebsmotors 8 entgegen wirkt, um die Auslenkwinkel-Änderung aufgrund der Zwischen gerüstspannungsänderung aufgrund des Ausgangssignals der Operations einheit 17 auszulöschen. Mit anderen Worten, das Ausgangssignal der Operationseinheit 18 ist dazu bestimmt, der begleitenden Wirkung auf den Auslenkwinkel des Ausgangssignals der Operationseinheit 17 entgegenzuwirken.

Die Übertragungsfunktionen, welche die obengenannten Forderungen erfüllen, können bestimmt werden aufgrund der folgenden Betrachtung. Angenommen, daß die Übertragungsfunktionen der Operationseinheiten 17 und 20 durch G₁₁ (s), G₁₂ (s), G₂₁ (s) und G₂₂ (2) bezeichnet werden, dann ergeben sich folgende Beziehungen:

Wenn die Übertragungsfunktionen die folgenden Beziehungen haben:

dann können die Gleichungen (1), (2) und (3) folgendermaßen geschrieben werden:

Gleichung 4 zeigt eine Situation, in welcher die Kompensation ΔV _R* nur die Spannungsänderung Δ T beeinflußt, während die Kom pensation ΔV _R* nur die Auslenkwinkeländerung ΔR beeinflußt. Mit anderen Worten, wenn die Übertragungsfunktionen der Einheiten 17 bis 20 den Beziehungen genügen, die durch die Gleichung (3) gegeben sind, kann die oben beschriebene gegenseitige Interferenz ausgeschaltet werden.

Um zu verhindern, daß die jeweiligen Übertragungsfunktionen der Haupt-Rückführschleifen (zur Steuerung des Auslenkvorrichtungs- Antriebsmotors 8 in Abhängigkeit von dem gemessenen Auslenk winkel R und zur Steuerung des Walzenantriebsmotors 10 in Abhängigkeit von der gemessenen Spannung) kompliziert werden, ist es vorzuziehen, daß G₁₁ und G₂₂ einfache Konstanten sind, z. B.

G₁₁ = -1
G₂₂ = +1

Die Geschwindigkeitskorrektur ΔV _R, die das Ausgangssignal der interferenzfreien Operationseinheit 16 ist, wird in einem Addierer 10 A mit einem anfänglich eingestellten Geschwindig keitswert ΔV _{R 0} addiert, und es wird die Summe der Geschwin digkeits-Steuervorrichtung 10 zugeführt, und sie wird verwendet, um die Geschwindigkeit des Walzenantriebsmotors 11 zu korrigieren. Die Geschwindigkeitskorrektur ΔV _R, die ein anderes Ausgangs signal der interferenzfreien Operationseinheit 16 ist, wird der Geschwindigkeits-Steuervorrichtung 12 zugeführt, und sie wird verwendet, um die Geschwindigkeit des Auslenkvorrichtungs- Antriebsmotors 8 zu korrigieren.

Wenn die gegenseitige Interferenz in der oben beschriebenen Weise ausgeschaltet ist, können die Änderungen in der Zwischen gerüstspannung im wesentlichen verringert werden. Zusätzlich wird ein schnelles Ansprechen in der Steuerung erreicht.

Wenn es schwierig ist, Operationseinheiten zu bilden, die der Gleichung (3) exakt genügen, d. h. wenn es schwierig ist, Operationseinheiten mit den Übertragungsfunktionen G₁₁ (s), G₁₂ (s), G₂₁ (s) und G₂₂ (s), welche der Gleichung (3) genügen zu bilden, kann die Anordnung wahlweise so sein, daß die Beziehungen der Gleichung (3) mit einem begrenzten Frequenzbereich angenähert werden. Eine solche Anordnung kann ähnliche Wirkungen erreichen.

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel führen die Einheiten 14 und 15 eine PI-Steueroperation aus. Sie können jedoch so sein, daß sie eine P-, eineI- oder eine D-(Differential-) Steueroperation ausführen. In dem beschriebenen Ausführungs beispiel wird der Walzenantriebsmotor 11 für das Gerüst 2, das in Bewegungsrichtung vor der Auslenkvorrichtung angeordnet ist, gesteuert, jedoch kann die Anordnung wahlweise so sein, daß der Walzenantriebsmotor für das Gerüst 3, das in Bewegungs richtung hinter der Auslenkvorrichtung liegt, gesteuert wird.

Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel, in welchem nicht nur der Auslenkvorrichtungs-Antriebsmotor sondern auch der Walzen antriebsmotor gesteuert wird, hat den zusätzlichen Vorteil, daß die gegenseitige Interferenz ausgeschaltet wird. Es soll aber bemerkt werden, daß die Steuerung des Walzenantriebsmotors, wie sie erläutert ist, nicht ein wesentliches Element ist. Die Verwendung der Spannungsabweichung für die Auslenk vorrichtungs-Antriebsmotor-Steuerung ist ebenfalls kein wesentliches Element. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt in erster Linie eine Geschwindigkeitsregelung des Antriebes der Auslenkvorrichtung, um diese Auslenkvorrichtung in einer konstanten Winkelstellung zu halten. Wenn die Strom-Steuervorrichtung 7 verwendet wird, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, um den Auslenk-Vorrichtungs-Antriebsmotor 8 zu steuern, ergeben sich Nachteile insofern, als eine Kompensations-Schaltung zur Stabilisierung des Steuersystems erforderlich ist, und daß eine Berechnung eines anfänglich ein gestellten Stromwertes erforderlich ist. Im Gegensatz dazu führt die Erfindung die Geschwindigkeitssteuerung der Auslenkvorrichtung 1 ein, wodurch sie frei von diesen Nachteilen ist. Da zusätzlich die Geschwindigkeit des Auslenkvorrichtungs-Antriebsmotors 8 null ist, wenn die Auslenkvorrichtung 4 angehalten ist, kann der anfänglich eingestellte Geschwindigkeitswert mit "Null" bestimmt werden.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung einer Zwischengerüstspannung einer kontinuierlichen Walzstraße mit einer Auslenkvorrichtung zwischen einem Paar aufeinanderfolgender Walzgerüste und mit einem Auslenkvorrichtungs-Antriebsmotor, wobei der Arbeitswinkel der Auslenkvorrichtung gemessen wird und wobei in Abhängigkeit von dem gemessenen Winkel der Auslenk vorrichtungs-Antrieb und der Walzenantrieb eines der beiden Gerüste beeinflußt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Abweichung des gemessenen Arbeitswinkels der Auslenkvorrichtung von einem Winkel- Sollwert eine Korrektur des Geschwindigkeits-Sollwerts für den Auslenkvorrichtungs-Antriebsmotor bestimmt wird und daß der Auslenkvorrichtungs-Antriebsmotor entsprechend dem Geschwindigkeits-Sollwert gesteuert wird, so daß der Arbeits winkel der Auslenkvorrichtung im wesentlichen konstant gehalten wird, und daß in Abhängigkeit von der Winkelab weichung und der Abweichung der gemessenen Bandspannung von einem Spannungs-Sollwert eine Korrektur zu einem Geschwindigkeits-Sollwert für einen eines der Walzgerüste, zwischen denen die Auslenkvorrichtung vorgesehen ist, antreibenden Walzen-Antriebsmotor bestimmt wird, so daß die Zwischen gerüstspannung konstant gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur des Geschwindigkeits-Sollwerts für den Auslenk vorrichtungs-Antriebsmotor in Abhängigkeit von der Abweichung der gemessenen Spannung von dem Spannungs-Sollwert bestimmt wird und daß zur Korrektur in Abhängigkeit vom Arbeits winkel diese Korrektur addiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Korrektur des Geschwindigkeits-Sollwerts für den Walzenantriebsmotor zu einem Wert bestimmt wird, der zu einer Änderung in der Geschwindigkeit des Walzen- Antriebsmotors beiträgt und die Änderung in der Spannung aufgrund der Änderung im Winkel aufgrund der Abweichung des gemessenen Winkels aufhebt, und
b) die Korrektur der Abweichung der gemessenen Spannung zu einem Wert bestimmt wird, der zu einer Änderung in der Geschwindigkeit des Auslenkvorrichtungs-Antriebsmotors beiträgt und die Änderung im Winkel aufgrund der Änderung in der Spannung aufgrund der Korrektur zur Abweichung der gemessenen Spannung aufhebt.