DE3343382A1 - Verfahren zur ermittlung der differenz der anzahl der umdrehungen, schaltungsanordnung zur durchfuehrung dieses verfahrens sowie verfahren zur steuerung des bandzuges in einer biegestreckrichtanlage - Google Patents

Verfahren zur ermittlung der differenz der anzahl der umdrehungen, schaltungsanordnung zur durchfuehrung dieses verfahrens sowie verfahren zur steuerung des bandzuges in einer biegestreckrichtanlage

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DE3343382A1
DE3343382A1 DE19833343382 DE3343382A DE3343382A1 DE 3343382 A1 DE3343382 A1 DE 3343382A1 DE 19833343382 DE19833343382 DE 19833343382 DE 3343382 A DE3343382 A DE 3343382A DE 3343382 A1 DE3343382 A1 DE 3343382A1
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Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. WEicKÄ-^NN,»Difl.-3?hys".*E)r.*K· Fincke
D1PL.-ING. F. A-Weickmann, TL*)*ip*l.*-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska, Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel
8000 MÜNCHEN 86 30, NQV, $83
POSTFACH 860820 w
MOHLSTKASSE 22
TELEFON (019) »103 S2
TELEX 522(21
TELEGRAMM PATENTWEICKMANN MÖNCHEN
VOEST-AIPINB Aktiengesellschaft
Priedrichstraße 4
A-1011 Wien
Verfahren zur Ermittlung der Differenz der Anzahl der Umdrehungen, Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens sowie Verfahren zur Steuerung des Bandzuges in einer Biegestreckrichtanlage
BAD ORIGINAL
VOEST-ALPINE Aktiengesellschaft
in Kien (Österreich)
Verfahren zur Ermittlung der Differenz der Anzahl der Umdrehungen, Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens sowie Verfahren zur Steuerung des Bandzuqes in einer Biegestreckrichtanlage
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung der Differenz der Anzahl der Umdrehungen von wenigstens zwei Wellen, .Rollen od.dgl. zwischen wenigstens zwei Meßzeitpunkten, insbesondere zur Ermittlung des Streckgrades eines über hintereinander geschaltete Wellen oder Rollen geführten draht- oder bandförmigen Materials, bei welchem die Wellen, Rollen od.dgl. mit einem Impulsgeber ausgestattet sind und die Impulse verschiedener Wellen, Rollen od.dgl. gesondert gezählt und voneinander subtrahiert werden, sowie auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens. Weiters bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Steuerung des Bandzuges in einer Biegestreckrichtanlage unter Verwendung des eingangs genannten Meßverfahrens.
In Biegestreckrichtanlagen sollen Binder in jeder Betriebsphase um einen bestimmten Prozentsatz gestreckt werden. Dazu ist eine möglichst kontinuierliche, rasche und genaue Erfassung der aktuellen I.ängung des Bandes und eine schnelle Ausregelung von Abweichungen notwendig. Diese Messung und Regelung soll auch in Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsphasen und bei verschiedenen Geschwindigkeiten mit gleicher Genauigkeit funktionieren.
Im Rahmen der Meß- und Regelanlagen für die Regelung des Streckgrades von Biegestreckrichtanlagen sind Meßverfahren, bei v;elchen die Drehzahl von voneinander verschiedenen Wellen durch Bestimmung von Impulsen und Zählung derselben ermittelt wird, bereits vorgeschlagen worden. Die bekannten Regeleinrichtungen beinhalten am Einlauf und am Auslauf angebrachte Meßräder mit angebauten Impulsgebern und es wird auf diese Weise die einlaufende und auslaufende BandlSnge gemessen und die prozentuelle Differenz S gebildet.
S = Auslaufr impulswahl - Einlauf impulszahl 10Q /%\
Ein laufimpulszahl
BAD ORIGINAL
Un den Wert S mit vernünftigem technischen Aufwand zu berechnen, wird die Einlaufimpulswahl oder Referenzzahl als ganzzahlige Potenz von 10 eingestellt.
Da die Heßzeit umgekehrt proportional zur Straßengeschwindigkeit und zur eingestellten P.eferenzzahl ist, ergibt sich bei großen Referenzzahlen eine zu lange Meß7eit und bei kleinen Referenzzahlen eine ungenügende Meßgenauigkeit.
Als Regler werden übliche elektronische Einzelregler eingesetzt, die entsprechend dem schwächsten Band und der maximal zulässigen Regelabweichung in der Größe begrenzte Zugkraftänderungen im Zyklus der Messung an das Stellglied ausgeben. Als Stellglieder kommen Ventile für Hydraulikmotoren, Regeleinrichtungen für Elektromotoren od.dgl. in Frage.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, die Totzeiten, insbesondere wenn die Impulszahl zu klein ist, zu' verringern und auch während der Beschleunigungs- und Verzcgerungsphase und bei niedriger Straßengeschwindigkeit den vorgegebenen Streckgrad ausreichend schnell und genau regelbar zu machen. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß zusätzlich zu der Differenz der Zahl der Impulse die Phasenlage der Inipulsreihen zu voneinander verschiedenen Meßzeitpunkten ermittelt wird und cn.n Korrekfurglied für die Zahl der Impulse gebildet wird. Tm Rahmen einer Einrichtung zur Regelung des Streckgrades wird somit wiederum ein Meßteil, bestehend aus zwei Meßrädern mit angebauten Impulsgebern, die am Ein- und Auslauf der Anlage angebracht sind, verwendet. Zur Ermittlung des Streckgrades werden das Verhältnis von Referenzzahl und Auslaufimpulszahl, das Verhältnis von Gesamtimpuls- und RestimpulslMnge sowie die Phasenverschiebung der beiden Impulsreihen verwendet.
Die Referenzzahl v/ird geschwindigkeitsabhängig geändert, um die Heßzeiten kleiner als die Totzeiten der Stellglieder zu halten. Vor allem die Bestimmung der Phasenverschiebung erlaubt hiebet bereits wesentlich früher die Ermittlung von Korrektursignalon und es läßt sich damit eine raschere Regelung durchführen.
In besonders vorteilhafter Weise wird das erfindungsgemäße Verfahren hiobei so durchgeführt, daß mit Beginn der Messung ein Oszillator nit gegenüber der Frequenz der Impulse höherer Frequenz zugeschaltet wird, daß die Zahl der Schwingungen dieses Oszillators zwischen gleichsinnigen Impulsflanken der beiden
BAD ORIGINAL
_ . . ..3.3.43332
Impulsreihen am Beginn der Messung gemessen und aespeichert wird, daß die Zahl der Schwingungen dieses Oszillators für die Dauer einer Impulsperiode ermittelt wird, daß die Zahl der Schwingungen dieses Oszillators zwischen gleichsinnigen Impulsflanken der beiden Impulsreihen zu einem nachfolgenden Heßzeitpunkt neuerlich gemessen wird, und daß aus der Differenz der zu verschiedenen Meßzeitpunkten gemessenen Zahl der Schwingunaen des Oszillators bezogen auf die Zahl der Schwingungen für eine Impulsperiode die Phasenlage ermittelt wird. Um bereits zu einem möglichst frühen Zeitpunkt Korrektursignale zu erhalten, wird vorzugsweise so vorgegangen, daß der erste Meßzyklus nach Beginn der Zählung zur Bestimmung der Phasenlage herangezogen wird.
Die Regelung kann im.Rahmen eines übergeordneten Steuerverfahrens eingesetzt werden, wobei im Regelteil eine Kennlinie aufgenommen wird, die einen Zusammenhang zwischen Streckgrad und Stellgröße bei konstanter Straßengeschwindigkeit für das zu streckende Band darstellt. Durch Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgänge und unterschiedliche Straßengeschwindigkeiten entstehen Streckgradschwankungen, die nach einer anlagenabhängigen Kennlinie kompensiert werden.
Tm Rahmen des erfindungsaemSßen Verfahrens zum Steuern des Bandzuges in einer Diegestreckrichtanlage zur Erzielung einer vorgegebenen Eandlängung wird hiebei so vorgegangen, daß der Bandzug bei zunehmender Bandgeschwindigkeit erhöht und bei Verringerung der Bandgeschwindigkeit erniedrigt wird. Hiebei können durch die Approximation des Dehnungsverhaltens eines Bandes mittels einer Geraden und der Korrektur der Steigung dieser Geraden durch die Ermittlung des Geschwindigkeitseinflusses bei der Regelung des Streckgrades in Biegestreckrichtanlagen PI-Regler eingesetzt werden. Hiebei ist es von besonderem Vorteil, wenn bei der Berechnung der neuen Stellgröße die zu erwartende Straßengeschwindigkeit berücksichtigt wird.
Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Meß- und Steuerverfahrens bevorzugte Schaltungsanordnung v/eist wenigstens je einen einer ersten und einer zweiten V.'elle, Rolle od.dgl. zugeordneten Impulsgeber auf, wobei mit jedem Impulsgeber wenigstens ein Zähler verbunden is*-, ?owie eine Steuer- und Verarbeitungsschaltung für die Ablaufsteuerung und für die Verarbeitung der Zählersignale. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist
BAD ORIGINAL
hiebei im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß an einen eine gegenüber dor Folgefrequenz der Geberimpu]se höhere Frequenz aufweisenden Oszillator über ein während einer Periodendauer des Pulses des zweiten Inipulsgebers geöffnetes Gatter ein dritter Zähler und über ein vom Ende einer Meßperiode bis zum nächstfolgenden Impuls des zweiten Impulsgebers geöffnetes Gatter ein vierter Zähler angeschlossen sind, deren Ausgänge mit einer in der Steuer- und Verarbeitungsschaltung enthaltenen Pechenschaltung zur Ermittlung des Korrekturgliedes als Bruchteil der Pulsperiodendauer verbunden sind.
Der Meßteil besteht somit aus den Meßrädern, den daran angebauten hochauflösenden Gebern, Lichtleitern bzw. Koaxialkabeln zur Impulsübertragung, einer Steuerung für die Zähler und den Zählern. Im einzelnen können hiebei fünf Zähler Zl bis Z5 vorgesehen sein, welche die nachfolgende Bestimmung erfüllen.
Zl für die Messung der einlaufenden Bandlänge (Referenzzahl)
Z2 für die Messung der auslaufenden Bandlänge
Z3 für die Messung einer Impulslänge (Periode)
Z4 für die Messung der Phasenverschiebung der Ircpulsreihen
Z5 für die Messung der Straßengeschwindigkeit
Der Streckgrad wird nach folgender Formel berechnet:
Z2 - MB +
Z3n Z3n-1
Zl
wöbe i
S der Streckgrad in %
Zl der Referenzwert
Z2 der Wert der ausgelaufenen Bandlänge beim Referenzwert
Z3n-1 der Wert der Impulsperiode beim Referenzwert zum Zeitpunkt
tn-1
Z4n-1 der Wert der Phasenverschiebung am Beginn des Meßzyklus tn
Z3n der Wert der Impulsperiode beim Referenzwert am Ende des
Meßzyklus zum Zeitpunkt tn
Z4n der Wert der Phasenverschiebung am Ende des Meßzyklus tn
i s t.
BAD ORIGINAL
is · - "
Bei Gleichheit von Einlaufimpulszahl und Referenzwert werden die Zählerstände der Zähler 1 bis 4 vom Auswertegerät übernommen und der Streckgradistwert nach obiger Formel berechnet. Damit wird die benötigte Genauigkeit bei jedem Referenzwert und bei jeder Straßengeschwindigkeit erreicht, wobei der Meßzyklus durch Referenzwertumschaltung annähernd konstant gehalten wird.
Um bei allen Straßengeschwindigkeiten bei annähernd konstantem Meßzyklus die geforderte Genauigkeit zu erreichen, ist es notwendig, den Rest.impuls des Auslaufgebers bei Gleichheit von Einlaufimpulszahl und Referenzwert sowie die Phasenverschiebung der Impulsreihen zu messen.
Zu diesem Zweck werden bei Gleichheit von Einlaufimpulszahl und Referenzwert hochfrequente Oszillatorimpulse so lange in den Zähler Z4 gezählt, bis der nächste Auslaufgeberimpuls den Restirnpuls abschließt.
Im Zähler Z3 werden die Impulse desselben Oszillators während der nächsten Periode des Auslaufgeberimpulses eingezählt und die Periodendauer eines Impulses festgestellt.
Da man davon ausgehen kann, daß sich zwei aufeinanderfolgende Geberinpulsperioden in der Länge kaum unterscheiden und auch Änderungen der Straßengeschwindigkeit auf Grund der geringen Eeschleunigungs- und Verzögerungswerte keine Änderung der Längen zweier aufeinanderfolgender Impulse bewirken, ergibt die Differenz der Zählerstände Z3 - Z4 die Länge des Restimpulses und gleichzeitig die Phasenverschiebung' der beiden Impulsreihen für den nächsten Meßzyklus.
Dieser Restimpuls wird vom Zählerstand Z2, der die ganzen Impulse des ausgelaufenen Bandes vom Beginn der Messung bis zur Gleichheit von Einlaufimpulszahl und Referenzwert beinhaltet, substrahiert und die Phasenverschiebung (vom Beginn des Meßzyklus) addiert.
Damit wurde die innerhalb eines Meßzyklus tatsächlich ein- und ausgelaufene Randlrinae orfaßt.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sowie an Hand schematischer Diagramme näher erläutert.
Tn der Zeichnung zeigt Fig.l den typischen Verlauf des Streckgrades in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit bei verschiedenen konstanten Zügen und Bändern, Fig.2 den typischen
BAD ORIGINAL.
.:3 3:433-52":
Verlauf des Streckgrades verschiedener Bänder mit dem Zug bei konstanten Geschwindigkeiten, Fig.3 den Bandkennlinienverlauf, wie er im Zusammenhang mit einer Streckgradsteuerung verwendet werden kann, Fig.4 eine schematische Darstellung des Meßprinzips und Fig.5 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung für .die Drehzahlmessungen.
Während die bisher verwendeten Pegelungen vom Prinzip, her reine I-Regler (eventuell mit Strukturumschaltung auf Grund der Soll-Istdifferenz) waren, ist die beschriebene Regelung ein PI-Regler, der mit den im folgenden beschriebenen Verfahren den band- und geschwindigkeitsabhängigen Zugkraftanteil automatisch bestimmt.
Der gosohwindigkeitsabhMngige Zugkraftanteil ist weitgehend anlagenbedingt (Verluste mit zunehmender Geschwindigkeit, Geometrieänderungen in der Zone der Streckwalzen) und kaum materialabhöngig. Er kann mit einer Geraden, die auf einen minimalen Zug, der die elastische Dehnung aufhebt, normiert ist und in der Folge Geschwindigkeitsgerade genannt wird, angenähert werden. Die Neigung der Geschwindigkeitsgeraden ist anlagenspezifisch. Für das Reqeln des Streckgrades während Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen wird der geschwindigkeitsabhFngiqe Zugkraft-Anteil laufend angeglichen bzw. für die Berechnung der nächsten Stellgröße vorausberechnet.
Fig.l zeigt den typischen Verlauf des Streckgrades mit der Geschwindigkeit.
Die geschwindigkeitsabhängige Streckgradänderung wird mit ausreichender Genauigkeit wie folgt ermittelt:
Aus einem Tachometersignal, dessen Ausgangssignal der momentanen Straßengeschwindigkeit proportional ist, wird ermittelt, ob sich die Bandgeschwindigkeit zwischen zwei Meßzyklen geändert hat.
War die Bandgeschwindigkeit zum Zeitpunkt tn-1 kleiner als die Bandgeschwindigkeit tn, so wurde die Straße beschleunigt. Analog wird die Verzögerung bzw. die konstante Geschwindigkeit ermittelt.
Abhängig von der Erkenntnis, ob beschleunigt, gebremst oder rut konstanter Straßengeschwindigkeit gefahren wird, wird angenommen, daß dieser Zustand bis zum nächsten Meßzyklus tn+1 gilt.
BAD ORIGINAL
33 43 35.2·*:
Somit kann die zu erwartende Geschwindigkeit beim Meßzyklus tn+1
Vtn+1 =rJ2 + 2-s-a'k Δ Vb = Vtn + 1
^ Vv = Vtn errechnet werden.
Hiebei ist:
^v die Geschwindigkeitsdiffcrenz zwischen Meßpunkt tn und
Meßpunkt tn+1
ν die Geschwindigkeit beim Meßzyklus tn (Aktuelle
Messung)
v. , die zu erwartende Geschwindigkeit beim Meßzyklus tn+1
(Abschluß der nächsten Messung)
s der Weg zwischen zwei Meßzyklen (entspricht dem
Referenzwert oder der Einlaufimpulszahl)
2
a die Beschleunigung in m/s
K der Umrechungsfaktor für die Einlaufimpulszahl in m
Die durch dieses Verfahren entstehenden Fehler (Uberschwingen) bei Ä'nderung der Geschwindigkeit kennen auf Grund der meist geringen Beschleunigungswerte in derartigen Anlagen vernachlässigt werden.
Im nächsten Schritt wird die Geschwindigkeitsdifferenz Z\ ν mit einer anlagenabhängigen, empirisch ermittelten Konstanten Kvanl multipliziert.
Hiemit ergibt sich die durch die Geschwindigkeitsänderung zu erwartende Ä'nderung des Streckgrades Ekorr.
Ekorr =A ν . Kvanl
Die die Rampen für Beschleunigung bzw. Verzögerung nicht gleich sein müssen, kann es erforderlich sein, für Beschleunigung und Verzögerung die Konstanten Kvanlb bzw. Kvanly zur Ermittlung von Ekorr einzusetzen.
Der nach diesen Verfahren gefundene Wert Ekorr wird in der
Folge entsprechend Beschleunigung oder Verzögerung zur Korrektur der Regelabweichung^ E des Streckgrades und damit zur Ermittlung der Stellgröße verwendet.
Der bandabhengie Zugkraft-Anteil ist abhängig von Querschnitt, Qualität und Dicke des Bandes (Fig.2). Für die
BAD ORIGINAL
Bestimmung des bandabhfinqigen Zugkraft-Anteiles, im folgenden Bandkennlinie genannt, wird folgender Ablauf verwendet (Fig.3):
Das Stellglied wird mit einem Sollwert Pl beaufschlagt, der einem Streckgrad El entspricht, der mit Sicherheit auch beim schwächsten Band keinen Bandriß bzw. Einschnürungen hervorruft. Nach Ablauf einer anlagenspezifischen, der Größe des Pegelsprunges entsprechenden variablen Totzeit werden der erreichte Streckgrad El und die Geschwindigkeit Vl gemessen.
Abhängig von der Größe des erreichten Streckgrades El wird die Stellgröße nochmals definiert auf den Wert P2 verändert und nach Ablauf der Totzeit Streckgrad E2 und Geschwindigkeit V2 gemessen.
Wenn Vl und V2 gleich sind, also keine Beschleunigung oder Verzögerung stattfindet, wurde mit diesem Verfahren eine Gerade durch die Punkte Pl/El und P2/E2 bestimmt, die durch ihre Steigung b den bandabhängigen Zugkraft-Anteil für die Geschwindigkeit Vl (V2) beschreibt.
In der Folge erlaubt diese Gerade die Berechnung des für den Sollwert E3 erforderlichen Zuges P3. Liegen die beiden Meßwerte El und E2 so eng beisammen, daß die Pandkennlinie nicht bestimmt werden kann, erfolgt so lange eine Veränderung der Stellgröße in Richtung Streckgradsollwert mit dem bekannten Verfahren eines I-Reglers mit Strukturumschaltung in Abhängigkeit der Soll-Istdifferenz, bis die Aufnahme der Bandkennlinie gelungen ist.
Sind Vl und V2 unterschiedlich, d.h. es wurde während der Aufnahme der Bandkennlinie beschleunigt oder gebremst, muß einer der Meßwerte mit der geschwindigkeitsabhängigen Streckgradänderung Ekorr korrigiert werden, da bei sehr starken Bändern bei Beschleunigung die Steigung der Bandkennlinie negativ werden kann bzw. durch die Geschwindigkeitsabhängigkeit bei Beschleunigung zu starke, bei Verzögerung zu schwache Bänder vorgetäuscht werden.
Zweckmr'ßigerweise wird der Meßwert korrigiert, der bei einer Geschwindigkeit aufgenommen wurde, die am weitesten von der Momenta ngeschwindigkeit abweicht.
Erfahrungsgemäß ist bereits der zweite Meßwert für die Bestimmung dor Bandkennlinie verwendbar, so daß die zusätzliche, langsame I-Regelung kaum zur Anwendung kommt, sondern nach dem beschriebenen Verfahren geregelt wird.
BAD ORIGINAL
vJ J H J vi U ί,
Da in Biegestreckrichtanlagen ohne kontinuierlichen Betrieb (d.h. ohne vorgeschalteten Bandspeicher) die Aufnahme der Band-· kennlinie stets während der Beschleunigungsphase erfolgt, müssen die gemessenen Streckgradwerte El und E2 mit den Korrekturwerten für die Geschwindigkeiten Vl und V2 korrigiert werden, um die materialbezogene Bandkennlinie zu erhalten. Diese Korrektur entspricht einer Normierung der Bandkennlinie (in der Folge "gesehwindigkeitskorrigierte Bandkennlinie11 genannt) auf eine theoretische konstante Straßengeschwindigkeit Vl oder V2 und ergibt die Punkte EIv und E2v.
Die bei Beschleunigung bzw. Verzögerung von einem Meßzyklus zum nächsten auftretende Geschwindigkeitsänderung wird berechnet und damit, wie beschrieben, der zu erwartende Geschwindigkeitswert, die Geschwindigkeitsdifferenz, der Korrekturwert Ekorr und die Richtung der Geschwindigkeitsänderung ermittelt.
In Verbindung mit der materialbezogenen Bandkennlinie ergibt sich für die Regelung des Streckgrades folgende Beziehung:
Ptn+1 = (-4 E +/- Ekorr) .-b + Pfcn
P. der momentane Zug in der Anlage,
P, ., der für die. Ausregelung der Streckgradabweichung, die
für durch änderungen der Bandeigenschaften oder durch
Änderung der Anlagengeschwindigkeit hervorgerufen
wurde, erforderliche Zug,
£ E die gemessene Abweichung von Streckgradsoll- und
Streckgradistwert,
Ekorr die durch Geschwindigkeitsänderung hervorgerufene
Abweichung von Streckgradsoll- und Streckgradistwert,
b die Steigung der materialbezogenen Bandkennlinie
ist.
Dieser Regelvorgang ist in Fig.3 veranschaulicht. In Fig.3 ist Vl<V2<V3. Aus der geschwindigkeitskorrigierten Bandkennlinie würde sich ohne Berücksichtigung der Änderung der Geschwindigkeit für E soll ein Zug P. ergeben. Da zwischenzeitlich eine Beschleunigung der Anlage erfolgte, ist Ekorr zu berücksichtigen und auf einer zur geschwindigkeitskorrigierten Bandkennlinie parallelen Bandkennlinie für die neue Geschwindigkeit ergibt sich der korrekte Wert P3 für die gewünschte E soll. Wenn eine während
BAD ORIGINAL
der Beschleunigung der Anlage aufgenommene Bandkennlinie zu Grunde gelegt wird, ergibt sich bei P5 ein zu hoher Streckgrad E5.
Der Regelvorgang bei konstanter Geschwindigkeit unterscheidet sich vom Regeln während Beschleunigung und Verzögerung nur dadurch, daß bei der Berechnung der Stellgröße der Korrekturwert Ekorr nicht berücksichtigt wird.
Die bei Beschleunigung bzw. Verzögerung von einem Meßzyklus zürn nächsten auftretende Geschwindigkeitsänderung wird berechnet und damit der zu erwartende Geschwindigkeitswert ermittelt.
über die Neigung der Geschwindigkeitsgeraden wird ein Streckgradkorrekturwert Ekorr berechnet.
Mit der "geschwindigkeitskorrigierten Bandkennlinie" wird zuerst xxx auf Grund der Soll-Istdifferenz der auf die momentane Geschwindigkeit bezogene Zug P3 berechnet, der dem bandabhängigen Zugkraft-Anteil entspricht. Bei Beschleunigung oder Verzögerung wird mit der Bandkennlinie und dem Streckgradkorrekturwert Ekorr der geschwindigkeitsabhängige Zugkraft-Anteil P4 errechnet und zum bandabhcJng: gen Zugkraft-Anteil P3 addiert. Die Summe der beiden Zugkraft-Anteile ergibt die Stellgröße P5.
Der Regelvorgang bei konstanter Geschwindigkeit unterscheidet sich vom Pegeln während Beschleunigung und Verzögerung nur dadurch, daß zur Berechnung der Stellgröße ausschließlich die "geschwindigkeitskorrigierte Bandkennlinie" für die momentane Geschwindigkeit-Verwendung findet.
In Fig. 4 sind die Impulse an der Einlauf- und der Auslaufseite der Anlage schematisch übereinander und in ihrer zeitlichen Zuordnung zueinander dargestellt. Der obere Kurvenzug gibt hiebei die Verhältnisse am Einlauf und der untere am Auslauf der Straße wieder. Der Streckgrad ergibt sich hiebei aus den Unterschieden der Impulszahlen am Ein- und am Auslauf, wobei zum Zwecke der Erhöhung der-Genauigkeit die Phasenlage durch zusätzliche Berücksichtigung~der Tmpulszahl eines eine wesentlich höhere Frequenz liefernden Oszillators berücksichtigt wird. Diese höherfrequenten Impulszüge sind mit Z4n-1, Z3n-1, Z4n und Z3n bezeichnet, wobei Z4n-1 den Viert der Phasenverschiebung am Beginn des Meßzyklus tn, Z3n-1 den Wert der Impulsperiode bein Referenzwert zum Zeitpunkt tn-1, Z4n den Wert der Phasenverschiebung am Ende des Meßzyklus tn und Z3n den Wert der Impulsperiode beim Referenzwert am Ende des Meßzyklur, zum Zeitpunkt Tn darstellt. Der Meßzyklus wurde mit
BAD ORIQINAL
η bezeichnet. Die übrigen verwendeten Bezeichnungen weisen die im Zusammenhang mit der Berechnung des Streckgrades angegebene Bedeutung auf.
Der Streckgrad S nach dem Meßzyklus Sn gemittelt tiber den Meßzyklus η kann hiebei nach folgender Formel ermittelt werdön.
Z2n + *12ZL _ I4U _ Zin
c„ _ Z3n-1 Z3n . 100
ZIn
Für diese Bestimmung des gemittelten Streckgrades ist der korrigierte Zählwert am Auslauf Z21 einzusetzen, welcher sich für den Meßzyklus η nach folgenden Formeln berechnet.
Z2'n = Z2n - "n-l - Z4n-1 + Z3n - Z4n
Z3n-1 Z3n
Auf Grund dieses korrigierten Zählwertes am Auslauf ergibt sich der über den Meßzyklus η gemittelte Streckgrad
Sn « .
ZIn
wobei durch Substitution die eingangs angegebene Formel für die Berechnung des Streckgrades gemittelt über den Meßzyklus η erhalten werden kann.
Eine zum Ausführen des erfindungsgema'ßen Verfahrens geeignete, in Fig. 5 dargestellte bevorzugte Schaltungsanordnung v/eist einen Zähler Zl auf, der beim ersten Meßzyklus die Impulse des Einlaufgebers bis zur Gleichheit mit einem geschwindigkeitsabhängigen Keferenzwert z?hlt. Bei Gleichheit von Einlaufimpulszahl und geschwindigkeitsabhänqigern Referenzwert wird der Auslaufzählersta'nd Z2 im Speicher Sp2 gespeichert und die Zähler Zl, Z3 und Z4 sowie das Flipflop RS 5 werden für die Bereitstellung der Zählerwerte (Daten bereit) gelöscht.
Gleichzeitig wird durch das Setzen von Flipflop RS4 das Tor &4 freigegeben, wodurch mittels Oszillator der Zähler Z4 so lange hochgezählt wird, bis die nächste entsprechende Flanke des Auslaufgeberimpulses über das Flipflop RS 4 und Tor &4 wieder
BAD ORIGINAL
sperrt. Damit ist die Restlänge des letzten Auslaufgeberimpulses gemessen.
Mit dem Rücksetzen von Flipflop RS 4 wird das Flipflop RS 3 gesetzt und damit das Tor &3 so lange geöffnet, bis die nächste entsprechende Flanke des Auslaufgeberimpulses das Flipflop RS 3 wieder rücksetzt. Während dieser Zeit, die der Periodenlänge eines Auslaufgeberimpulses entspricht, wird der Zähler Z3 mit den Oszillatorimpulsen hochgezählt. Zeitverzögert über das Zeitglied t2 werden die Zählerstände Z3 und Z4 in den Speichern SP 3 und SP 4 abgespeichert und das Signal "Daten bereit" gesetzt.
Zeitverzögert über das Zeitglied ti wird Z2 gelöscht. Die Zeitverzögerung ist so gewählt, daß der Löschvorgang innerhalb einer Periode des Auslaufgeberimpulses abgeschlossen ist. Damit während der Speicher- und Lcschphase von Z2 kein Auslaufgeberinipuls verloren gehen kann, wird der eine Auslaufgeberimpuls, der während dieser Zeit auftreten kann, in einem Impulsspeicher abgelegt und zum Zählerstand des Zählers Z2 addiert.
Somit ist der erste Meßzyklus abgeschlossen und es können auf Grund der gespeicherten Zählerwerte die Phasenverschiebung der beiden Tmpulsreihen, die Restimpulslänge und der Streckgrad in einem geeigneten Auswertegerät, z.B. Mikrocomputer, Minicomputer, Auswertehardware usw. berechnet werden.
Erfindungsgemäß wird auch durch entsprechende Steuerung sichergestellt, daß der erste Meßzyklus nur zur Bestimmung der Phasenverschiebung der beiden Impulsreihen verwendet wird, da die Phasenverschiebung am Beginn des ersten Meßzyklus nicht bekannt ist und damit ein Meßfehler erwartet werden muß.
Die nächsten Messunqen erfolgen nach dem beschriebenen Ablauf, wobei im Auswertegerät die Restimpulslänge am Beginn des Meßzyklus als Phasenverschiebung, die Restimpulslänge am Ende des Meßzyklus als Korrektur für die unzureichende Genauigkeit bei kleinen P.oferenzzahlen herangezogen werden.
Daneben wird die Straßengeschwindigke.i t zyklisch mit dem Zähler Z5 gemessen, dessen Zählimpulse vom Einlaufimpulsgeber abgenommen werden. Die Öffnungszeit von Tor &5 und damit die Auflösung der Geschwindigkeitsmessung wird vom Auswertegerät vorgegeben. .
COPY
BAD ORIGINAL
-W-
Um einen annähernd konstanten Meßzyklus, der im Bereich der Totzeiten des Systems ]iegen soll, zu erreichen, muß der Referenzwert für den Zähler Zl geschwindigkeitsabhängig sein.
A'ndert sich die Ftraßengoschwindigkeit, wird die Referenzzahl entsprechend umgeschaltet.
Abhängig von der Auflösung der Geschwindigkeitsmessung bzw. dem möglichen Bereich der Straßengeschwindigkeit kann jedem Geschwindigkeitswert eine Referenzzahl zugeordnet werden oder der Geschwindigkeitsbereich wird in Abschnitte unterteilt.
Bei einer Unterteilung der Geschwindigkeitsbereiche in Abschnitte wird zur Vermeidung von Schwingungen, die durch eine Straßengeschwindigkeit im Bereich eines Umschaltpunktes auftreten kennen, eine Hysterese eingebaut.
1983 11 03/Gm
©AD ORIGINAL
QQPY
Leerseite

Claims (8)

VOEST-ALPItIE Aktiengesellschaft in V7ien (Österreich) Patentansprüche:
1. ^Verfahren zur Ermittlung der Differenz der Anzahl der Umdrehungen von wenigstens zwei Wellen, Rollen od.dgl. zwischen wenigstens zwei Meßzeitpunkten, insbesondere zur Ermittlung des Streckgrades eines über hintereinander geschaltete Wellen oder Pollen geführten draht- oder bandförmigen Materials, bei welchem die Wellen, Rollen od.dgl. mit einem Impulsgeber ausgestattet sind und die Impulse verschiedener Wellen, Rollen od.dgl. gesondert gezahlt und voneinander subtrahiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der Differenz der Zahl der Impulse die Phasenlage der Impulsreihen zu voneinander verschiedenen Meßzeitpunkten ermittelt wird und ein Korrekturglied für die Zahl der Impulse gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Beginn der Messung ein Oszillator mit gegenüber der Frequenz der Impulse höherer Frequenz zugeschaltet wird, daß die Zahl der Schwingungen dieses Oszillators zwischen gleichsinnigen Impulsflanken der beiden impulsreihen am Beginn der Messung gemessen und gespeichert wird, daß die Zahl der Schwingungen dieses Oszillators für die Dauer einer Impulsperiode ermittelt wird, daß die Zahl der Schwingungen dieses Oszillators zwischen gleichsinnigen Impulsflanken der beiden Jmpulsreihen zu einem nachfolgenden Meßzeitpunkt neuerlich gemessen wird, und daß aus der Differenz der zu verschiedenen Meßzeitpunkten gemessenen Zahl der Schwingungen des Oszillators, bezogen auf die Zahl der Schwingungen für eine Impulsperiode, die Phasenlaqe ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Meßzyklus nach Beginn der Zählung zur Bestimmung der Phasenlage herangezogen wird.
4. Schaltungsanordnung zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei wenigstens ie ein einer ersten und einer zweiten Welle, Folie od.dgl. zugeordneter Impulsgeber vorhanden ist, mit iedom Tnipulsqeber wenigstens ein Zähler verbunden ist sowie eine Steuer- und Verarbeitunqsschaltunq für die Ablaufsteuerung und für die Verarbeitung der Zählersignale
BAD ORIGINAL
vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an einen eine gegenüber der Folgefrequenz der Geberimpulse höhere Frequenz aufweisenden Oszillator über ein während einer Periodendauer des Pulses des zweiten Impulsgebers geöffnetes Gatter ein dritter Zähler und über ein vom Ende einer Meßperiode bis zum nächstfolgenden Impuls des zweiten Impulgebers geöffnetes Gatter ein vierter Zähler angeschlossen sind, deren Ausginge mit einer in der Steuer- und Verarbeitunqsschaltung enthaltenen Rechenschaltung zur Ermittlung des Korrekturgliedes als Bruchteil der Pulsperiodendauer verbunden sind.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der an den ersten Impulsgeber angeschlossene erste Zähler mit einem Vergleicher Verbunden ist, der beim Erreichen eines als Referenzwert vorbestimmten Zählerstandes ein Signal an die Löscheingange des ersten Zählers, des dritten Zählers und des vierten Zählers, über ein Verzögerungsglied an den Löscheingang des zweiten Zahlers, an den Löscheingang eines dem zweiten Zähler vorgeschalteten Impulsspeichers, an den Setzeingang eines diesem vorgeschalteten Flipflops, dessen Rückstelleingang an den Ausgang des Verzögerunqsgliedes angeschlossen ist, sowie an den Setzeingang eines dein vierten Zähler vorgeschalteten Flipflops, dessen invertierter Ausgang nit dem Setzeingang eines dem dritten Zähler vorgeschalteten Flipflops verbunden ist, abgibt, wobei die Rückstelleingänge der beiden letztgenannten Flipf.lops an den zweiten Impulsgeber angeschlossen sind, daß an den nichtinvertierten Ausgang des dem Inulsspeicher vorgeschalteten Flipflops und an den zweiten Impulsgeber einerseits ein UND-Gatter mit zwei nichtinvertierenden Eingängen, dessen Ausgang mit dem Zähleingang des Impulsspeichers verbunden ist, und anderseits ein UND-Gatter mit einem invertierenden bzw. einem nichtinve-rtierenden Eingang angeschlossen sind, daß der Ausgang des letzteren UND-Gatters und der Ausgang des Inipulsspeichers, dessen Auslese-Eingang mit dem nichtd nv.ortierten Ausgang des diesem vorgeschalteten Flipflops verbunden ist, mit einer Prüfschaltung für eine Impulszahl at I verbunden sind, an deren Ausgang der Zähleingang des zweiten Zählers angeschlossen ist, da? der nichtim'ertierte Ausgang des dem dritten Zähler vorgeschalteten Flipflops und der Oszillator an die Eingänge des als UND-Gatter ausgebildeten Gatters für den Zähleingang des dritten Zählers und der nichtinvertierte Ausgang
BAD ORIGINAL
des dem vierten Zähler_vorgeschalteten Flipflops und der Oszillator an die Eingänge des als UND-Gatter ausaebildeten Gatters für den Zähleingang des vierten Zählers angeschlossen sind.
6. Verfahren zum Steuern des Bandzuges in einer Biege-Streck-Richtanlage zur Erzielung einer vorgegebenen Bandlöngung unter Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandzug bei zunehmender Bandgeschwindigkeit erhöht und bei Verringerung der Bandgeschwindigkeit erniedrigt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Approximation des Dehnungsverhaltens eines Bandes mittels einer Geraden und der Korrektur der Steigung dieser Geraden durch die Ermittlung des Geschwindigkeitseinflusses bei der Regelung des Streckgrades in Biegestreckrichtanlagen PI-Regler eingesetzt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Berechnung der neuen Stellgröße die zu erwartende Straßengeschwindigkeit berücksichtigt wird.
BAD ORIGfNAL
DE19833343382 1982-12-07 1983-11-30 Verfahren zur ermittlung der differenz der anzahl der umdrehungen, schaltungsanordnung zur durchfuehrung dieses verfahrens sowie verfahren zur steuerung des bandzuges in einer biegestreckrichtanlage Granted DE3343382A1 (de)

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