DE3715468A1

DE3715468A1 - Circuit arrangement for the adaptive rotation-speed correction regulation of driven strip guidance and/or speed measurement rollers in the case of production and further-processing rolling arrangements for strip material

Info

Publication number: DE3715468A1
Application number: DE19873715468
Authority: DE
Inventors: Heribert Dipl Ing Hauck
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-05-08
Filing date: 1987-05-08
Publication date: 1988-11-17

Abstract

In order to adapt the roller circumferential speed of a driven strip guidance and/or speed measurement roller in the case of production and further-processing rolling arrangements for strip material, the rotation-speed control loop, with subordinate current regulation, has a functional element (16) for determining those motor current levels of the roller drive motor (6) which correspond to the required rotation speeds (n1) calculated from the rolling material and rolling arrangement parameters. The motor current levels (iv) formed in this way are supplied to a correction comparison element (17). This uses them to calculate difference values as current correction values (iK) from which a correction regulator (18) forms corresponding rotation-speed correction values (nK). These pass to the rotation-speed required value adding element (9) of the rotation-speed control loop for correction of the required rotation-speed value (n'1), in such a manner that the rotation speed and hence the circumferential speed of the roller is adapted to the speed of the strip guided by it. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Ober begriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a circuit arrangement according to the Ober Concept of claim 1.

Anlagen zur Herstellung und Weiterverarbeitung von Bandmaterial benötigen Bandführungsrollen etwa für die Umlenkung des Bandes zwischen zwei Herstellungsprozessen und Geschwindigkeitsmeßrol len zur Ermittlung der tatsächlichen Bandgeschwindigkeit etwa zur Längenberechnung. Solche Rollen besitzen aufgrund der not wendigen Stabilität gegenüber vor allem dünnem Bandmaterial nicht mehr zu vernachlässigende Trägheitsmomente und Rollver luste. Daher scheidet die Ausführung als nicht angetriebene, leer mitlaufende Rolle häufig aus. Beschleunigungs- und Ver zögerungsvorgänge, wie sie etwa beim Anfahren der Anlage oder infolge von Unterbrechungen des Herstellungsprozesses häufig vorkommen, würden bei einer rutschfreien Koppelung von Band und Rolle so erhebliche Kräfte auf das Band ausüben, daß dieses beschädigt werden könnte. Bei einer weniger engen Koppelung würde das Band über die Rolle rutschen, so daß bei einer Ver wendung der Rolle zur Geschwindigkeitsmessung des Bandes Meß fehler auftreten. Rollen der vorbeschriebenen Art sind daher motorisch angetrieben, wobei es darauf ankommt, die Umfangsge schwindigkeit der Rolle möglichst genau an die tatsächliche Bandgeschwindigkeit anzupassen. Dazu gibt es verschiedene An triebsregelungen:Plants for the production and processing of strip material need tape guide rollers for the deflection of the tape between two manufacturing processes and speed measuring roller len to determine the actual belt speed for length calculation. Such roles have due to the need agile stability compared to above all thin strip material moments of inertia and roll ver lust. Therefore, the execution as non-driven, empty idler role often. Acceleration and ver deceleration processes, such as when starting up the system or often due to interruptions in the manufacturing process would occur if the belt and Roll so strong forces on the tape that this could be damaged. With a less tight coupling would the tape slip over the roll, so that in a ver Use the roll to measure the speed of the tape errors occur. Roles of the type described above are therefore motor-driven, it depends on the circumference speed of the roll as closely as possible to the actual Adjust belt speed. There are different types drive controls:

1. Die sogenannte weiche Drehzahlregelung. Dabei wird die Reg lerkennlinie so gewählt, daß Regelabweichungen zu einer der Abweichung proportionalen Korrektur des Strom-Sollwertes führen, so daß die Drehzahl der Rolle an die Bandgeschwin digkeit angepaßt wird. Dabei muß aber zunächst eine Dreh zahlabweichung des Istwertes vom Sollwert auftreten, bevor sie vom Regelkreis korrigiert werden kann, was zur Folge hat, daß bei solchen Abweichungen die oben geschilderten Kräfte zwischen Band und Rolle mit ihren nachteiligen Wir kungen auftreten.1. The so-called soft speed control. The Reg Characteristic curve chosen so that control deviations to one of the Deviation proportional correction of the current setpoint lead so that the speed of the roll to the belt speed is adjusted. But first you have to turn deviations in the actual value from the setpoint occur before it can be corrected by the control loop, which results has that with such deviations the above Forces between tape and role with their disadvantageous us kung occur.
2. Die sogenannte elektronische Überholkupplung. Dabei wird die Drehzahl der motorisch angetriebenen Rolle nur so hoch ge führt, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Rolle der Mindest geschwindigkeit des Bandes entspricht. Die dann von Fall zu Fall noch verbleibende Drehzahldifferenz muß durch die vom Band auf die Rolle übertragene Kraft ausgeglichen werden, die besonders während der Dauer von Beschleunigungsphasen so groß werden kann, daß die bereits erwähnten nachteiligen Effekte auftreten.2. The so-called electronic overrunning clutch. The Speed of the motor-driven roller is only as high leads to the peripheral speed of the roll of the minimum speed of the belt corresponds. Then on a case-by-case basis If there is still a difference in speed, the Tape to be transferred to the role force balanced which especially during the duration of acceleration phases can become so large that the disadvantages already mentioned Effects occur.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Regelkreis für den Bandantriebsmotor so zu gestalten, daß der Rollenantrieb Geschwindigkeitsänderungen des Bandes so exakt folgt, daß zwi schen Rolle und Band praktisch keine Kräfte mehr auftreten, die zu Dehnungs- oder Schlupfeffekten führen können.The invention has for its object the control loop for to design the belt drive motor so that the roller drive Changes in speed of the belt follow so precisely that between the role and tape practically no longer occur forces that can lead to stretching or slipping effects.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Er findung gelöst. Dadurch ist erreicht, daß Abweichungen der Rollenumfangsgeschwindigkeit und damit der Rollendrehzahl von der Bandgeschwindigkeit mit der Folge des Auftretens von Kräf ten zwischen Rolle und Band vom Regelkreis rechtzeitig erkannt und ausgeregelt werden.This object is achieved by the He specified in claim 1 finding solved. This ensures that deviations of the Roll peripheral speed and thus the roll speed of the belt speed with the consequence of the occurrence of force The control loop recognized the roll and belt in good time and corrected.

Durch die weiterbildenden Merkmale nach Patentanspruch 2 wird die Regeldynamik für Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgänge dadurch verbessert, daß die bei der Drehzahlanpassung auftretende Änderungssteilheit der Bandgeschwindigkeit als Stromkorrektur größe zusätzlich aufgeschaltet wird.The further features according to claim 2 the control dynamics for acceleration and deceleration processes thereby improved that the occurring during the speed adjustment Rate of change of the belt speed as current correction size is also activated.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand des im folgen den beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zei gen:.Further details of the invention will follow from in the the described embodiment explained in more detail. It shows gene:.

Fig. 1 das mechanische Funktionsprinzip und Fig. 1 shows the mechanical principle of operation and

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung. Fig. 2 is a block diagram of the circuit arrangement.

In der symbolischen Darstellung nach Fig. 1 läuft das bandförmi ge Walzgut 1 zwischen den Arbeitswalzen 2, 3 eines nicht darge stellten Walzgerüstes. Das zwischen den Walzen 2, 3 austretende Band wird über eine Bandführungsrolle 4 einer Haspel 5 zuge führt, auf der es zu einem Coil aufgewickelt wird. Die Band führungsrolle 4 ist von einem Motor 6 angetrieben, dessen Dreh zahl von einem Drehzahlmesser 7 ermittelt wird. Das Walzgut 1 wird zwischen den Arbeitswalzen 2, 3 von einer Eintrittsstärke auf eine Austrittsstärke heruntergewalzt. Die sich dabei ein stellende austrittsseitige Walzgutgeschwindigkeit hängt von Walzgutparametern, von der Stichabnahme und von Walzgerüst parametern ab. Soll die Umfangsgeschwindigkeit der Bandfüh rungsrolle 4 der austrittsseitigen Walzgutgeschwindigkeit ent sprechen, muß diese entweder aus den genannten Parametern be rechnet oder mit speziellen Meßmethoden gemessen werden.In the symbolic representation according to FIG. 1, the strip-shaped rolling stock 1 runs between the work rolls 2 , 3 of a roll stand not shown. The emerging between the rollers 2 , 3 is fed via a tape guide roller 4 to a reel 5 , on which it is wound up into a coil. The tape guide roller 4 is driven by a motor 6 , the rotational speed of which is determined by a tachometer 7 . The rolling stock 1 is rolled down from the entry thickness to the exit thickness between the work rolls 2 , 3 . The resultant rolling stock exit speed depends on the rolling stock parameters, the pass reduction and the rolling mill parameters. If the circumferential speed of the band guide roller 4 corresponds to the exit-side rolling stock speed, this must either be calculated from the parameters mentioned or measured using special measuring methods.

Mit der vorliegenden Erfindung soll nun erreicht werden, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Bandführungsrolle 4 über eine entsprechende Regelung des Rollenantriebsmotors 6 möglichst genau und unter geringstmöglicher Kraftausübung zwischen Rolle und Band an die jeweilige Walzgutgeschwindigkeit angepaßt wird, so daß auch bei sich ändernden Bandgeschwindigkeiten weder durch das Trägheitsmoment des Rollensystems noch durch aufgrund von Rollverlusten entstehende Reibungskräfte unzulässige Zug spannungen auf das Band ausgeübt werden oder das Band auf der Rolle rutscht. Letzteres ist vor allem dann nachteilig, wenn die Rolle gleichzeitig zur Messung der Geschwindigkeit des Walzgutes benutzt wird.With the present invention will be achieved now that the circumferential speed of the tape guide roller 4 via a corresponding control of the capstan motor 6 is adapted as accurately as possible and with the least possible force exerted between the roller and belt at the respective rolling stock, so that even under belt speeds changing neither by the moment of inertia of the roller system are still exerted on the belt by inadmissible tensile stresses due to frictional forces caused by rolling losses or the belt slips on the roll The latter is particularly disadvantageous if the roll is used at the same time to measure the speed of the rolling stock.

Durch die in Fig. 2 schematisch dargestellte Drehzahl-Regelungs anordnung gelingt es, die Rollenumfangsgeschwindigkeit durch eine entsprechende Drehzahlangleichung des Rollenantriebsmo tors 6 mit der tatsächlichen Walzgutgeschwindigkeit ausrei chend genau zu synchronisieren. Die Regelungsanordnung besteht aus einem bekannten Grundregelkreis für die Motordrehzahl mit PI-Charakteristik und unterlagerter Motorstromregelung. Der Gleichstrommotor 6 ist über einen Thyristorgleichrichter 8 mit dem Drehstromnetz R, S, T verbunden. Der Drehzahlgrundregel kreis besteht aus einem Drehzahl-Vergleichsglied 10, einem Drehzahlregler 11 mit PI-Charakteristik, einem Strom-Ver gleichsglied 12, einem Stromregler 13 mit PI-Charakteristik sowie einem Gleichspannungs-Impuls-Umsetzer 14 als Steuersatz für den Thyristorgleichrichter 8. Diese Komponenten der Rege lungsanordnung dienen in bekannter Weise durch Vergleich der Solldrehzahl n ₁ mit der Istdrehzahl n ₂ und der daraus gebil deten Drehzahldifferenzgröße n′ dazu, im Drehzahlregler 11 eine Stellgröße i ₁ zu bilden, die dem Stromvergleichsglied 12 zuge führt wird, das aus dieser und dem vom Stromwandler 15 gemes senen Motorstrom-Istwert I _ist den Stromdifferenzwert i′ als Eingangsgröße für den Stromregler 13 bildet. An dessen Aus gang entsteht die korrigierte Stellgröße i′₁ zur Steuerung des Gleichspannungs-Impuls-Umsetzers 14 für den Thyristorgleich richter 9. Würde man es bei diesem Regelkreis belassen, könnte die Umfangsgeschwindigkeit der Bandführungsrolle 4 über diese Drehzahlregelung nur dann einwandfrei mit der Bandgeschwindig keit synchronisiert werden, wenn die errechnete Solldrehzahl n ₁ exakt der tatsächlichen Walzgutgeschwindigkeit an der Band führungsrolle 4 entspräche. Eine derartige genaue Berechnung des Drehzahl-Sollwertes stößt aber auf Schwierigkeiten, wenn der dazu erforderliche Aufwand nicht unverhältnismäßig hoch sein soll. Im Falle von Abweichungen des berechneten Drehzahl- Sollwertes vom tatsächlichen Wert, würde auch die Umfangsge schwindigkeit der Bandführungsrolle 4 von der Walzgutgeschwin digkeit entsprechend abweichen. Dies würde zu den bereits be schriebenen Nachteilen (erhöhter Bandzug in der einen oder an deren Richtung bzw. Bandschlupf gegenüber der Bandführungsrol le) führen. Um auch bei einer ungenauen Berechnung oder unge fähren Messung des Drehzahl-Sollwertes zu einer möglichst ge nauen Angleichung der Drehzahl der Bandführungsrolle und damit deren Umfangsgeschwindigkeit an die Walzgutgeschwindigkeit zu kommen, ist der Regelkreis mit einem Motorkennlinien-Funktions glied 16 ausgestattet, welches einen drehzahlabhängigen Strom wert bildet. Diesem Funktionsglied wird eingangsseitig der Drehzahl-Sollwert n ₁ zugeführt, so daß ausgangsseitig ein die sem zugeordneter Stromwert i _v entsteht. Dieser wird in einem Korrekturvergleichsglied 17 mit dem vom Drehzahlregler 11 ge bildeten, der jeweiligen Ist-Drehzahl des Rollenantriebsmotors 6 entsprechenden Stromwert i ₁ verglichen und im Falle der Ab weichung ein entsprechender Stromkorrekturwert i _K gebildet. Dieser wird einem Korrekturregler 18 zugeführt, der daraus ei nen der Drehzahlabweichung entsprechenden Wert als Eingangs größe für ein Korrekturaufschaltglied 19 bildet, in welchem diese mit dem Drehzahl-Sollwert n ₁ multipliziert wird, so daß ein Drehzahl-Korrekturwert n _K entsteht, der dem Drehzahlsoll wert-Addierglied 9 zugeführt wird. Dieses korrigiert den Dreh zahl-Sollwert n ₁ entsprechend dem Drehzahl-Korrekturwert n _K, so daß die dem Drehzahlregler 11 zugeführte Sollwertgröße dem tat sächlich geforderten Drehzahlwert n′_l entspricht.By the speed control arrangement shown schematically in FIG. 2, it is possible to sufficiently synchronize the circumferential roller speed by a corresponding speed adjustment of the roller drive motor 6 with the actual rolling stock speed. The control arrangement consists of a known basic control loop for the motor speed with PI characteristics and subordinate motor current control. The DC motor 6 is connected to the three-phase network R , S , T via a thyristor rectifier 8 . The basic speed control circuit consists of a speed comparator 10 , a speed controller 11 with PI characteristics, a current comparator 12 , a current regulator 13 with PI characteristics and a DC-pulse converter 14 as a control rate for the thyristor rectifier 8 . These components of the control arrangement serve in a known manner by comparing the target speed n ₁ with the actual speed n ₂ and the resulting speed difference variable n 'to form a manipulated variable i ₁ in the speed controller 11 , which leads to the current comparator 12 that leads from this and the measured by the current transformer 15 actual motor current value I _is the current difference value i 'forms as an input variable for the current controller 13 . At its output arises the corrected manipulated variable i ' ₁ for controlling the DC-DC converter 14 for the thyristor rectifier 9th Would you leave it with this control loop, the peripheral speed of the strip guide roller 4 could only be properly synchronized with the strip speed via this speed control if the calculated target speed n ₁ exactly corresponded to the actual rolling stock speed on the strip guide roller 4 . Such an accurate calculation of the speed setpoint, however, encounters difficulties if the effort required for this is not to be disproportionately high. In the event of deviations of the calculated speed setpoint from the actual value, the circumferential speed of the tape guide roller 4 would also vary from the rolling stock speed accordingly. This would lead to the disadvantages already described (increased tape tension in one or in its direction or tape slip relative to the tape guide roller). In order to achieve the most accurate possible adjustment of the speed of the strip guide roller and thus its peripheral speed to the rolling stock speed even in the case of an inaccurate calculation or approximate measurement of the speed setpoint, the control circuit is equipped with a motor characteristic function element 16 which generates a speed-dependent current worth forms. The speed setpoint n _{1 is} fed to this functional element on the input side, so that a current value i _{v associated with this} is produced on the output side. This is compared in a correction comparator 17 with the ge formed by the speed controller 11 , the respective actual speed of the roller drive motor 6 corresponding current value i ₁ and, in the event of deviation, a corresponding current correction value i _{K is} formed. This is fed to a correction controller 18 , which forms the value corresponding to the speed deviation as an input variable for a correction switching element 19 , in which it is multiplied by the speed setpoint n ₁ , so that a speed correction value n _K arises that corresponds to the speed setpoint value adder 9 is supplied. This corrects the speed reference value n _1, so that the n to the speed controller 11 supplied setpoint value the speed value did neuter required 'corresponds to _L corresponding to the rotational speed correction value _K n.

Um dieses Regelprinzip auch an relativ schnelle Walzgutge schwindigkeitsänderungen anpassen zu können, ist eine weitere Korrekturschleife vorgesehen. Aus den berechneten Drehzahl- Sollwerten n _l und den korrigierten Drehzahl-Sollwerten n′₁ wird in einer Quotientenstufe 20 der Quotient gebildet und einem Korrekturbeschleunigungsaufschaltglied 21 als ein Faktor zuge führt und mit einem weiteren Faktor, der gebildet ist aus dem berechneten, der Geschwindigkeitsänderung des Walzgutes ent sprechenden Drehzahländerungsquotienten multipliziert und auf diese Weise ein Beschleunigungskorrekturwert i _B erhalten, der einem Korrekturbeschleunigungsvergleichsglied 22 zugeführt ist, welches den vom Drehzahlregler gebildeten Wert i ₁ während der Dauer der Geschwindigkeitsänderung des Walzgutes um einen solchen Betrag erhöht oder verringert, daß die Drehzahländerung des Rollenantriebsmotors der vorausberechneten Änderungssteil heit der Walzgutgeschwindigkeit möglichst genau entspricht.In order to be able to adapt this control principle to changes in rolling stock speed, a further correction loop is provided. From the calculated speed setpoints n _l and the corrected speed setpoints n ' ₁ , the quotient is formed in a quotient stage 20 and a correction acceleration applying element 21 is supplied as a factor and with a further factor, which is formed from the calculated, the speed change of the Rolled goods corresponding speed change quotient multiplied and in this way receive an acceleration correction value i _B , which is fed to a correction acceleration comparator 22 , which increases or decreases the value i ₁ formed by the speed controller during the duration of the speed change of the rolling stock by such an amount that the speed change of the roller drive motor the precalculated change part corresponds as closely as possible to the rolling stock speed.

Claims

1. Schaltungsanordnung für die adaptive Drehzahlkorrekturrege lung von angetriebenen Bandführungs- und/oder Geschwindigkeits meßrollen bei Herstellungs- und Weiterverarbeitungswalzanord nungen für Bandmaterial, mit einer elektrischen Antriebsvor richtung, deren Drehzahl von einem Drehzahlregelkreis mit un terlagerter Stromregelung so eingestellt wird, daß die Rollen umfangsgeschwindigkeit an Bandgeschwindigkeitsänderungen adap tiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Funktionsglied (16) zur Ermittlung derjenigen Motorstrom werte des Rollenantriebsmotors (6) vorhanden ist, die den aus den Walzgut- und Walzanordnungsparametern berechneten Solldreh zahlen (n ₁) entsprechen, und die so ermittelten Motorstromwerte (i _v) zusammen mit den vom Drehzahlregler (11) erzeugten, den Istdrehzahlen entsprechenden Motorstromwerten (i ₁) einem Kor rekturvergleichsglied (17) zugeführt sind, das daraus Diffe renzwerte als Stromkorrekturwerte (i _K) errechnet, die einem Korrekturglied (18) zur Bildung entsprechender Drehzahlkorrek turwerte (n _K) und diese dem Drehzahlsollwert-Addierglied (9) des Drehzahlregelkreises zur Bildung eines korrigierten Dreh zahlsollwertes (n′₁) zugeführt sind.1. Circuit arrangement for the adaptive speed correction correction of driven tape guide and / or speed measuring rollers in manufacturing and further processing Walzanord regulations for strip material, with an electric Antriebsvor direction, the speed of which is adjusted by a speed control loop with uninterrupted current control so that the rollers at peripheral speed Belt speed changes is adapted, characterized in that a functional element ( 16 ) for determining those motor current values of the roller drive motor ( 6 ) is present which correspond to the target speeds ( n ₁ ) calculated from the rolling stock and rolling arrangement parameters, and the motor current values determined in this way ( i _v ) together with the motor current values ( i ₁ ) generated by the speed controller ( 11 ) and corresponding to the actual speeds, are fed to a correction comparison element ( 17 ), which calculates difference values therefrom as current correction values ( i _K ) which a correction element ( 18 ) to form corresponding speed correction values ( n _K ) and these are supplied to the speed setpoint adder ( 9 ) of the speed control circuit to form a corrected speed setpoint ( n ′ ₁ ).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Korrektur der Drehzahl stellgröße (n′) in Abhängigkeit von der berechneten Änderungs steilheit der Walzgutgeschwindigkeit eine Quotientenstufe (20) vorhanden ist, die aus dem vorausberechneten Drehzahl-Sollwert (n ₁) und der vom Drehzahlsollwert-Addierglied (9) korrigierten Drehzahlstellgröße (n′₁) Quotienten bildet und diese einem Kor rekturbeschleunigungsaufschaltglied (21) zuführt, das diese Werte mit aus den errechneten Drehzahl-Sollwert-Änderungen nach der Zeit ermittelten Quotienten multipliziert und die so gebildeten Beschleunigungskorrekturwerte (i _B) einem Korrektur beschleunigungsvergleichsglied (22) zur Korrektur der vom Dreh zahlregler (11) gebildeten Stromstellgrößen (i ₁) zugeführt.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that for the correction of the speed manipulated variable ( n ') depending on the calculated steepness of the rolling stock speed a quotient level ( 20 ) is present, which from the pre-calculated speed setpoint ( n ₁ ) and the speed control variable ( n ′ ₁ ) corrected by the speed setpoint adder ( 9 ) forms quotients and feeds them to a correction acceleration activation element ( 21 ), which multiplies these values by quotients determined from the calculated speed setpoint changes over time and the acceleration correction values thus formed ( i _B ) a correction acceleration comparison element ( 22 ) for correction of the speed controller ( 11 ) formed current control variables ( i ₁ ).