EP3083104B1 - Steuer- oder regeleinrichtung für ein stützrollengerüst einer stranggiessmaschine - Google Patents
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- EP3083104B1 EP3083104B1 EP14816163.1A EP14816163A EP3083104B1 EP 3083104 B1 EP3083104 B1 EP 3083104B1 EP 14816163 A EP14816163 A EP 14816163A EP 3083104 B1 EP3083104 B1 EP 3083104B1
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Definitions
- the present invention relates to a control and / or regulating device for a support roller stand of a continuous casting machine and a method for exchanging a roller segment in a support roller stand of a continuous casting machine.
- the invention relates to a control and / or regulating device for a supporting roller frame of a continuous casting machine, the supporting roller frame consisting of a plurality of successive roller segments, each of which can be adjusted against one another in a controlled manner by means of a lower frame supporting the supporting rollers and an opposite upper frame by means of at least one hydraulic cylinder, each roller segment is connected to a separate axis controller, which has a bus interface and a network connection.
- the support roller stand (also referred to in this document as strand guide) of the continuous casting machine consists of several successive roller segments (also called strand guide segments), each of which has a subframe carrying the support rollers and an opposing upper frame can be adjusted with respect to one another by means of hydraulic cylinders arranged in pairs.
- each roller segment is assigned a separate axis controller on the stationary hall frame.
- the position signals of the hydraulic cylinders are first routed to a terminal box on the upper frame of the roller segment, then a cable package is routed from the terminal box to the separate axis controller on the stationary hall frame, and finally the signals from all axis controllers are routed via a fieldbus to a PLC in a control room.
- a valve stand is arranged on the stationary hall frame.
- the object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art and to further simplify the wiring of the control and / or regulating device. Furthermore
- the transmitted signals should be protected against interference from electromagnetic interference as best as possible.
- Another object of the invention is to provide a robust and time-saving method for changing a roller segment in a support roller stand of a continuous casting machine.
- each hydraulic cylinder has a position transmitter with a bus interface, so that the analog or digital position signals can already be transmitted by the position transmitter as bus signals.
- a bus network e.g. a CAN or Profibus network
- Any transmission errors can be recognized automatically or even corrected automatically.
- a fast part which is listed as a bus network
- a slow part which is designed as a star-shaped network (LAN)
- LAN star-shaped network
- changed setpoints for position control of the hydraulic cylinders are specified by the common controller to the separate axis controllers via a separate star-shaped network (e.g. an Ethernet network). Furthermore, the separation of the network into two parts also allows the control of the hydraulic cylinders to be maintained if the network communication between the common controller and the separate axis controllers should fail.
- a separate star-shaped network e.g. an Ethernet network
- a separate bus network is formed between the separate axis controller and at least the bus interfaces of the position sensors. Control systems with several bus interfaces are known to the person skilled in the art.
- the control or regulating device according to the invention is suitable both for continuous casting machines for flat products (for example with a slab cross section) and for continuous casting machines for long products (for example with billet, bloom block or pre-profile cross section).
- the roller segments of a support roller stand of a continuous casting machine for flat products (the roller segments are also referred to as strand guide segments) each have (typically four) hydraulic cylinders arranged in pairs, so that an upper frame can be adjusted in relation to the lower frame by the hydraulic cylinders arranged in pairs.
- roller segments of a support roller frame of a continuous casting machine for long products each often have only one or two hydraulic cylinders lying opposite one another, although an upper frame can nevertheless be regulated in relation to the lower frame by the hydraulic cylinder or the hydraulic cylinders opposite .
- each hydraulic cylinder is connected to a valve (for example a switching, control or servo valve), the valve being arranged on the roller segment, in particular on the hydraulic cylinder, and the valve with the hydraulic cylinder is connected via, preferably short, tubing or piping.
- a valve for example a switching, control or servo valve
- each hydraulic cylinder has one or two pressure transmitters for measuring a hydraulic pressure each, the pressure transmitter being connected to a bus interface.
- the pressure transmitter is connected to the bus interface of the position transmitter, or the pressure transmitter itself has a separate bus interface. The pressure transmitter is thus directly or indirectly integrated into the bus network.
- the separate axis controller is arranged on the technological support structure, preferably directly next to the roller segment.
- the technological support structure is to be understood to mean the support structure of the continuous casting machine (and not the hall in which the continuous casting machine is arranged), which, for example, consists of concrete, steel or the like.
- the bus interface or the network connection has a gas supply for instrument air or nitrogen, as a result of which the bus interface or the network connection can be kept at an increased pressure level with respect to the environment . This prevents the ingress of foreign bodies or particles or moisture.
- the continuous casting machine has a common valve position for a plurality of roller segments on the intermediate stage, the hydraulic supply being hydraulically connected to the common valve position and the common valve position to the valves on the roller segment.
- the connection between the common valve position and the valves on the roller segment is preferably via quick-release couplings.
- a separate valve stand is arranged on the technological support structure for each roller segment, the hydraulic supply being hydraulically connected to the separate valve stand and the separate valve stand being connected to the valves on the roller segment.
- the connection between the valve position and the valves on the roller segment is preferably made via releasable quick-release couplings.
- the common or separate valve position enables or disconnects the hydraulic supply to one or more roller segments. This means that changing a roll segment can be done safely.
- each separate axis controller and each hydraulic cylinder have two or more than two bus interfaces, the separate axis controller and the position sensors forming two or more independent bus networks.
- each bus interface of a hydraulic cylinder has a permanent memory for axis-specific data such as calibration data, operating hours etc. Consequently A new roller segment can be pre-calibrated outside the continuous casting machine, the calibration data stored in the permanent memory, and after the installation of the roller segment, the calibration data can be automatically read into the separate axis controller.
- valves on the roller segment A simple control of the valves on the roller segment is feasible if the valves have a bus interface, the bus interface of the separate axis controller forming a bus network with the bus interfaces of the valves and the position transmitter. This means that the valves are also integrated into the bus network.
- each valve has a bus interface.
- the (typically four) valves on the roller segment can have a common bus interface, the common bus interface being connected to the valves in an analog or digital manner.
- each hydraulic cylinder has a bus interface with a permanent memory that contains at least calibration data for the hydraulic cylinder.
- the calibration data of the hydraulic cylinders of the new roller segment are read from the permanent memories into the separate axis controller, whereby the separate axis controller outputs a command value signal to a valve on the new roller segment, taking into account the calibration data, so that the actual value of the hydraulic cylinder corresponds to the target value as far as possible.
- the setpoint or actual value is typically a position (for position control) or a pressure (for force control). It does not matter whether the permanent memory is connected to the bus interface of the position transmitter or the pressure transmitter. It is only important that the permanent, ie non-volatile, memory is assigned to a hydraulic cylinder on the roller segment.
- the new roller segment is precalibrated outside the continuous casting installation and the calibration data are stored in the permanent memory before installation.
- the Figure 1 shows a continuous casting machine 1 for the production of steel slabs S in a perspective view.
- the liquid steel is fed to the mold 14 of the continuous casting machine 1 via a ladle turret 100 and a casting distributor.
- a partially solidified strand S forms in the mold 14 and is supported, guided and further cooled in the subsequent support roller stand 2 or the strand guide.
- the strand guide 2 has a plurality of strand guide or roller segments 3a to 3l.
- the continuous casting machine 1 is located in a hall, which is supported against the foundation via a hall frame with a plurality of I-beams 111.
- the continuous casting machine 1 itself is supported on a technological support structure 11.
- a cold extrusion carriage 105 can also be moved on the casting platform and can transport a cold extrusion (not shown here) from the horizontal outlet area of the continuous casting machine 1 back to the mold 14.
- each roller segment 3 is assigned a separate axis controller 10, which is arranged on the technological support structure 11.
- the axis controller 10 is arranged directly next to the strand guide segment 3. All control and regulating functions for the strand guide segment 3 can thus be carried out by the assigned separate axis controller 10.
- Each axis controller 10 is connected at least to the position sensors 8a ... 8d of the hydraulic cylinders 7a ... 7d on the roller segment 3 via a bus network 20.
- All axis controllers 10a ... 10l are connected to the common control 13 of the continuous casting machine 1 via a star-shaped network (LAN).
- the hydraulic supply 23 with the common valve position 18 for the roller segments 3 is arranged on an intermediate stage 24 of the continuous casting machine 1.
- the roller segments 3 are supplied hydraulically from the common valve position 18.
- the Fig. 4 shows a roller segment 3 from the Fig 1-2 closer.
- Each roller segment 3 has an upper frame 6 and a lower frame 5, each with a plurality of support rollers 4.
- the upper frame 6 can be adjusted in relation to the opposite lower frame 5 by means of four hydraulic cylinders 7.
- the strand, not shown here, is cooled by a plurality of spray nozzles 120 distributed over the width.
- position control the actual position of a hydraulic cylinder 7 is measured via a position transmitter 8, here a magnetostrictive position transmitter, and the measured value is fed to the axis controller 10 via a CAN bus network.
- the protective cap of a position transmitter 8 has been shown removed.
- the axis controller 10 compares the actual value of the position of the position transmitter with a target value and determines the control error e between the target and the actual value. Based on the control error e and with the aid of a control law, the controller stored in the axis controller 10 determines a manipulated variable that is transmitted to a hydraulic valve 16 that is fluidically connected to the hydraulic cylinder 7. The actual value is thus brought up to the target value of the position.
- the axis controller 10, the position sensors 8 and the valves 16 (here switching, proportional or servo valves) of the hydraulic cylinders 7 form a bus network out. The wiring effort is greatly reduced by a bus network, since the bus interfaces 9 of the devices involved are connected to one another in series.
- the valves 16 assigned to the hydraulic cylinders 7 are also arranged on the roller segment 3.
- the Fig. 5 shows a hydraulic cylinder 7 of the roller segment 3 Fig. 4 more accurate. From this it can be seen that the position transmitter 8 has two bus interfaces 9 for communication with the axis controller 10 and a magnet 26 encloses a linkage 32 in the interior of the protective housing without contact. The position of the hydraulic cylinder 7 can be determined without contact by the position transmitter 8. In comparison to the prior art, there is no contact between the position transmitter and the hydraulic fluid.
- Fig. 6 the network configuration of the control and / or regulating device according to the invention is shown.
- the axis controller 10, the position sensors 8a ... 8d, the valves 16a ... 16 and a separate valve stand 17 for the roller stand 3 form a closed bus network 20.
- the separate axis controllers 10a ... 101 form a star-shaped network 20 with the common control 13 of the continuous casting machine 1.
- the separate axis controllers 10a ... 101 (only two axis controllers 10a, 10b are shown in simplified form) are connected to the common controller 13 via a router or switch 27.
- the Fig. 7 shows a hydraulic cylinder 7 of a roller segment 3 in more detail.
- the hydraulic cylinder 7 also has two pressure transmitters 22, each with a bus interface 9.
- the axis controller (not shown) can also perform pressure or force control for the hydraulic cylinders 7 of the roller segment 3, it being possible to draw conclusions about the force relationships in the hydraulic cylinder 7 from the measured pressures and the known areas of the piston of the hydraulic cylinder 3.
- the position measuring system is usually installed directly in the cylinder, where it is exposed to the hydraulic fluid and thus to unfavorable environmental conditions (high pressures, high temperatures and chemical influences from the hot hydraulic fluid). This increases the requirements for the position measuring system regarding robustness.
- the position measuring system is difficult to access due to the installation of the position measuring system in the hydraulic cylinder; this therefore has a negative impact on ease of maintenance.
- analog position measuring systems or measuring systems with a digital interface (SSI, Gray Code ...) are usually used for position measuring systems according to the prior art. These position measuring systems are not able to store data / information in the position measuring system (e.g. calibration data).
- Calibration data can therefore not be saved directly on the component itself, but must be made available, for example, via a database system of the common control (the so-called control system). If a segment is exchanged, the calibration data must be manually assigned to the hydraulic cylinder. This is complex and can lead to problems and incorrect calibration data, since the component is not permanently connected to its calibration data. In addition, each sensor must be individually wired and connected to the control device (axis controller), which leads to high cabling costs. If pressure sensors are also used, the wiring effort increases further (2 pressure sensors per cylinder). Sensors with the interfaces mentioned do not have the option of error detection or correction, as is possible with bus-compatible sensors.
- analog sensors (4-20 mA, 0-20 mA, 0- 10 V) are usually used for pressure sensors according to the prior art.
- the cabling effort increases as previously mentioned. With the increased number of clamping points, the susceptibility to errors due to mechanical loosening of the connection or corrosion increases. The length of the cabling also increases the litter path for any electromagnetic interference sources that can negatively affect the transmission.
- the position measuring system 8 is installed easily accessible outside the cylinder chamber of the hydraulic cylinder 3 (and thus also outside the hot hydraulic fluid).
- the path measuring system 8 need only be a little robust; it is also easily accessible.
- the position measuring system 8 with an integrated non-volatile memory (for example for calibration data) and a bus interface 9 is bus-capable and can transmit data bidirectionally via a bus (for example CAN or professional bus).
- the hydraulic cylinder 3 has two pressure sensors 22 with a bus interface 9, so that the pressure signals for both chamber pressures of the hydraulic cylinder 3 (and thus the force ratios) can be transmitted to the axis controller 10 with the least wiring effort.
- the Fig. 3 shows a variant Fig. 7 . Since the pressure sensors 22 of the Fig. 7 with bus interfaces 9 are still relatively expensive, the applicant searched and found an alternative solution. Since the bus-capable displacement measuring systems 8 of the hydraulic cylinder 3 have two analog inputs, conventional pressure transducers 22 with an analog interface can be connected to the bus-capable displacement measuring system 8 and the signals for position and chamber pressures can be transmitted via the bus. This means that inexpensive analog pressure transducers can be used, although the cabling effort and the littering distance are nonetheless be minimized. Since the hydraulic cylinder typically exerts a relatively high clamping force during operation, the displacement measuring system 8 can also have only one analog input. In this case too, the axis controller 10 can carry out a pressure or force control of the hydraulic cylinder 3.
- the Fig. 8 shows a first variant of the control and / or regulating device according to the invention for a support roller stand of a continuous casting machine.
- the support roller frame comprises several successive roller segments 3.
- a single roller segment 3 is shown schematically in a top view.
- Each roller segment 3 has a subframe 5 carrying support rollers 4 and an opposing upper frame 6, the upper frame 6 being adjustable in relation to the lower frame 6 by means of four hydraulic cylinders 7a ... 7d arranged in pairs (see also the illustration of a roller segment 3 in FIG Fig. 4 ).
- each hydraulic cylinder 7a ... 7d has a position transmitter 8a ... 8d with a bus interface 9a ... 9d (here a CAN interface).
- the position sensors 8a ... 8d form a bus network 20 with the bus interface 9e of the axis controller 10, which is assigned to the roller segment 3.
- This embodiment optimizes the wiring of the position sensors to the axis controller.
- the continuous casting machine 1 itself has a common control 13 in the form of a PC. All axis controller 10 (in the Fig. 8 only one is shown for reasons of clarity; but see the Fig 1-2 ) of the roller segments 3 are connected to the common controller 13 via a star-shaped LAN network. Specifically, the axis controller 10 and the common controller 13 are each connected to a router or switch 27 via network cables 31.
- the solution according to the invention separates the bus networks for the roller segments 3 from one another.
- the common controller 13 in turn forms a separate LAN network 21 with the axis controllers 10.
- An advantage of the star-shaped LAN network is that a failure of a network cable 31 between an axis controller 10 and the common controller 13 is only a single roller segment concerns; the other segments continue to work undisturbed. However, even in this case, the affected segment can continue to maintain emergency operation, since only the communication between the common controller 13 and the axis controller 10, but not the communication from the axis controller 10 with the position sensors 8a ... 8d, is affected.
- the Fig. 9 shows a second variant of the control and / or regulating device according to the invention.
- the hydraulic cylinders 7a ... 7d of the roller segment 3 are also part of the bus network 20.
- All axis controllers 10 are connected to the common control 13 as in FIG Fig. 8 by means of a star-shaped network 21.
- Each roller segment 3 is also assigned a separate valve stand 17 on the technological support structure 11 of the continuous casting machine 1.
- the valves of the separate valve position 17 are also controlled by the axis controller 10 via the bus network 20.
- the separate valve position 17 switches the pump pressure P of a hydraulic supply, not shown, which is usually located in a supply room within the technical area. Support structure 11 or in the basement, through to the valves 16a ... 16d on the roller segment 3. Before a segment change, the valve position 17 is switched off so that the valves 16a ... 16d are depressurized, ie the tank pressure T is present. Then hydraulic lines, not shown, are separated between the valve stand 17 and the valves 16a ... 16d, preferably via quick-release couplings. Finally, the bus cable 30 is also separated between the axis controller 10 and the roller segment 3. Both Fig 8-10 have the open ends of the bus network 20 terminating resistors 15 to prevent unwanted reflections. The quality of the data transmission via the bus network 20 is thus improved.
- the Fig 10 shows a third variant of the control and / or regulating device according to the invention.
- the valves 16a ... 16d on the roller segment 3 and the valves 17 on the separate valve stand 17 connected in an analog manner to the separate axis controller 10.
- cables are led from the valves 16a ... 16d on the roller segment 3 and the valves on the separate valve stand 17 to a connector 40 (here a so-called Harting connector), and from the connector 40 to an analog input 35 on the axis controller 10 .
- the bus cable 30 shown here in thick, which connects the position sensors 8a ... 8d to the axis controller 10, is detachably connected to the separate axis controller 10 by the plug connector 40.
- An advantage of this embodiment is that when the roller segment 3 is replaced, only the plug 40 has to be disconnected in order to electrically separate the roller segment 3 from the axis controller 10. It would also be possible to digitally connect the valves 16a ... 16d and the valves on the separate valve stand 17 to the axis controller 10. In this case, the analog input 35 would be a digital input. Further electrical connections, for example for electrical supply, can be connected via the connector 40.
- the procedure is as follows: First, the bus network 20 between the separate axis controller 10, which is assigned to the roller segment 3, and the roller segment 3 and the hydraulic connections between the valve stand 17 and the roller segment 3 are separated. The easiest way to do this is to unplug a single connector 40 (see Fig 10 ).
- the roller segment 3 is then removed from the support roller frame 2 of the continuous casting machine 1. This is usually done by a crane, which the roller segment 3 on rails 115 (see Fig 1-2 ) extends from the support roller frame 2.
- the extended roller segment is typically repaired next to the continuous casting machine 1. An already repaired roller segment is referred to as a new roller segment 3 '.
- strand guide rollers 4 or spray nozzles 120 may be exchanged. At least when replacing strand guide rollers 4, it is necessary to recalibrate the roller segment 3. For this purpose, a between the upper and the lower frame 6, 5 of the roller segment 3 A section of strand with a defined thickness is inserted and the upper frame 6 is moved against the lower frame 5 by means of the four hydraulic cylinders 7 as far as it will go.
- the position values of the individual position sensors 8a ... 8d of the hydraulic cylinders 7a ... 7d are read out and stored as calibration data in a non-volatile memory 19 of the respective bus interfaces 9a ... 9d of the position sensors.
- the bus network 20 between the separate axis controller 10, which is now assigned to the new roller segment 3', and the new roller segment 3 'and the hydraulic connections between the valve position 17 and the new role segment 3 'reconnected After installing the new roller segment 3 'in the support roller frame 2 of the continuous casting machine 1, the bus network 20 between the separate axis controller 10, which is now assigned to the new roller segment 3', and the new roller segment 3 'and the hydraulic connections between the valve position 17 and the new role segment 3 'reconnected.
- the separate axis controller 10 is controlled by the common controller 13, the separate axis controller 10, taking into account the calibration data, outputs a manipulated variable signal to a valve 16 on the new roller segment 3 ', so that the actual position of a position transmitter 16a ... 16d of the hydraulic cylinder 7a ... 7d corresponds as exactly as possible to the target position.
- the invention has been illustrated and described in detail by the preferred exemplary embodiments for continuous slab casting machines, the invention is not restricted by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by a person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention.
- the invention can also be used in continuous casting machines for long products, for example billet, bloom or blooms.
- the invention also applies to continuous casting machines for Long products simplifies cabling and reduces the time required to replace a segment of the strand guide.
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Continuous Casting (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung für ein Stützrollengerüst einer Stranggießmaschine und ein Verfahren zum Auswechseln eines Rollensegments in einem Stützrollengerüst einer Stranggießmaschine.
- Konkret betrifft die Erfindung eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung für ein Stützrollengerüst einer Stranggießmaschine, wobei das Stützrollengerüst aus mehreren aufeinanderfolgenden Rollensegmenten besteht, die jeweils über einen die Stützrollen tragenden Unterrahmen und einen gegenüberliegenden Oberrahmen mittels zumindest eines Hydraulikzylinders gegeneinander geregelt anstellbar sind, wobei jedes Rollensegment mit einem separaten Achsenregler verbunden ist, der eine Busschnittstelle und einen Netzwerkanschluss aufweist.
- Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Auswechseln eines Rollensegments in einem Stützrollengerüst einer Stranggießmaschine, aufweisend die Verfahrensschritte:
- Ausbau des Rollensegments aus dem Stützrollengerüst der Stranggießmaschine; und
- Einbau eines neuen Rollensegments in das Stützrollengerüst der Stranggießmaschine.
- Aus der
EP 1 807 230 B1 ist eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine Stranggießmaschine bekannt. Das Stützrollengerüst (in dieser Schrift auch als Strangführung bezeichnet) der Stranggießmaschine besteht aus mehreren aufeinanderfolgenden Rollensegmenten (auch Strangführungssegmente genannt), die jeweils über einen die Stützrollen tragenden Unterrahmen und einen gegenüberliegenden Oberrahmen mittels paarweise angeordneter Hydraulikzylinder gegeneinander geregelt anstellbar sind. Zur Vereinfachung der Verkabelung der Rollensegmente ist jedem Rollensegment ein separater Achsenregler auf dem ortsfesten Hallengerüst zugeordnet. Die Positionssignale der Hydraulikzylinder werden zuerst auf einen Klemmkasten auf dem Oberrahmen des Rollensegments geführt, dann wird vom Klemmkasten ein Kabelpaket zum separaten Achsenregler auf dem ortsfesten Hallengerüst geführt und schließlich werden die Signale von sämtlichen Achsenreglern über einen Feldbus zu einer SPS in einem Steuerraum geführt. Außerdem ist ein Ventilstand auf dem ortsfesten Hallengerüst angeordnet. - Nachteilig an der vorgeschlagenen Lösung ist,
- a) dass die Positionssignale über eine relativ große Entfernung vom Klemmkasten zum Achsenregler auf dem ortsfesten Hallengerüst geführt werden, wodurch die Signale durch elektromagnetische Felder (z.B. von einer elektromagnetischen Bremse) verfälscht werden können; und
- b) dass hydraulische Leitungen vom weit entfernten Ventilstand auf dem ortsfesten Hallengerüst zum Rollensegment geführt werden müssen, wodurch die max. erzielbare Dynamik der hydraulischen Ansteuerung aufgrund der langen Leitungen stark eingeschränkt wird. Weiters neigt das Hydrauliksystem zum Schwingen, wodurch die Genauigkeit der Positionsregelung der Hydraulikzylinder leidet.
- Wie die Verkabelung und die Verschlauchung der Steuer- und/oder Regeleinrichtung weiter vereinfacht werden kann, ohne dass die vorgenannten Nachteile auftreten, geht aus der Schrift nicht hervor.
- Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und die Verkabelung der Steuer- und/oder Regeleinrichtung weiter zu vereinfachen. Außerdem sollen die übermittelten Signale bestmöglich gegen eine Beeinflussung durch elektromagnetische Störungen abgesichert werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein robustes und zeitsparendes Verfahren für den Wechsel eines Rollensegments in einem Stützrollengerüst einer Stranggießmaschine darzustellen.
- Diese Aufgabe löst die eingangs genannte Steuer- und/oder Regeleinrichtung dadurch,
- dass jeder Hydraulikzylinder einen Positionsgeber mit einer Busschnittstelle aufweist;
- dass die Busschnittstelle des Achsenreglers mit den Busschnittstellen der Positionsgeber (8a...8d) ein Busnetzwerk ausbilden;
- dass die Stranggießmaschine eine gemeinsame Steuerung mit einem Netzwerkanschluss aufweist, wobei die gemeinsame Steuerung und die separaten Achsenregler ein sternförmiges Netzwerk ausbilden; und
- dass das Busnetzwerk und das sternförmige Netzwerk zwei separate Netze darstellen, und das Busnetzwerk als Linienbus-Netzwerk, wie ein CAN- oder Profibus, und das sternförmige Netzwerk als LAN ausgebildet sind.
- Erfindungsgemäß weist jeder Hydraulikzylinder einen Positionsgeber mit einer Busschnittstelle auf, sodass die analogen oder digitalen Positionssignale vom Positionsgeber bereits als Bussignale übertragen werden können. Da die Kommunikation in einem Busnetzwerk (z.B. ein CAN- oder Profibusnetzwerk) durch fehlererkennende oder fehlerkorrigierende Codes erfolgen kann, erübrigt bzw. reduziert sich eine aufwändige Abschirmung der Leitungen. Etwaige Übertragungsfehler können automatisch erkannt oder sogar automatisch korrigiert werden. Durch die Trennung der Netzwerksarchitektur in einem schnellen, als Busnetzwerk aufgeführten, Teil und einen langsamen, als sternförmiges Netzwerk (LAN) ausgeführten, Teil, werden Signale mit hoher Dynamik nur mehr von den Positionsgebern zum jeweiligen Achsenregler übertragen. Langsame Signale, z.B. geänderte Sollwerte für die Positionsregelung der Hydraulikzylinder, werden von der gemeinsamen Steuerung an die separaten Achsenregler über ein separates sternförmiges Netzwerk (z.B. ein Ethernet Netzwerk) vorgegeben. Weiters erlaubt die Trennung des Netzwerks in zwei Teile auch eine Aufrechterhaltung der Regelung der Hydraulikzylinder, wenn die Netzwerkkommunikation zwischen der gemeinsamen Steuerung und den separaten Achsenreglern einmal ausfallen sollte.
- Obwohl das Netzwerk zwischen der gemeinsamen Steuerung und den separaten Achsenreglern auch als Busnetzwerk ausgebildet werden könnte, ist daran nachteilig, dass bei einer Unterbrechung die Kommunikation zwischen einem Netzwerksteil oberhalb des Orts der Unterbrechung und einem Netzwerksteil unterhalb des Orts der Unterbrechung nicht mehr möglich ist. Erfindungsgemäß wird ein Busnetzwerk zwischen dem separaten Achsenregler und zumindest den Busschnittstellen der Positionsgeber ein separates Busnetzwerk ausbildet. Steuerungen mit mehreren Busschnittstellen sind dem Fachmann bekannt.
- Die erfindungsgemäße Steuer- oder Regeleinrichtung ist sowohl für Stranggießmaschinen für Flachprodukte (z.B. mit Brammenquerschnitt) als auch für Stranggießmaschinen für Langprodukte (z.B. mit Knüppel-, Vorblock- oder Vorprofilquerschnitt) geeignet. Die Rollensegmente eines Stützrollengerüsts einer Stranggießmaschine für Flachprodukte (die Rollensegmente werden auch als Strangführungssegmente bezeichnet) weisen jeweils (typischerweise vier) paarweise angeordnete Hydraulikzylinder auf, sodass ein Oberrahmen gegenüber dem Unterrahmen durch die paarweise angeordnete Hydraulikzylinder geregelt angestellt werden kann. Hingegen weisen die Rollensegmente eines Stützrollengerüsts einer Stranggießmaschine für Langprodukte (die Rollensegmente werden auch als Auszieheinheiten bezeichnet) jeweils oft nur einen einzigen oder zwei gegenüberliegende Hydraulikzylinder auf, wobei aber dennoch ein Oberrahmen gegenüber dem Unterrahmen durch den Hydraulikzylinder bzw. die gegenüberliegenden Hydraulikzylinder geregelt angestellt werden kann.
- Die Bewegung der Hydraulikzylinder weist eine hohe Dynamik auf, wenn jeder Hydraulikzylinder mit einem Ventil (z.B. ein Schalt-, Regel- oder Servoventil) verbunden ist, wobei das Ventil auf dem Rollensegment, insbesondere auf dem Hydraulikzylinder, angeordnet ist und das Ventil mit dem Hydraulikzylinder über eine , vorzugsweise kurze, Verschlauchung oder Verrohrung verbunden ist.
- Da Druckgeber zumeist äußerst störungsempfindlich sind, ist es vorteilhaft, wenn jeder Hydraulikzylinder einen oder zwei Druckgeber zur Messung je eines hydraulischen Drucks aufweist, wobei der Druckgeber mit einer Busschnittstelle verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform ist entweder der Druckgeber mit der Busschnittstelle des Positionsgebers verbunden, oder der Druckgeber selbst weist eine separate Busschnittstelle auf. Somit ist der Druckgeber direkt oder indirekt in das Busnetzwerk eingebunden.
- Um die Leitungslänge zwischen dem Rollensegment und dem Achsenregler kurz zu halten und den Achsenregler vor rauen Umwelteinflüssen auf dem Segment zu schützen, ist es vorteilhaft, wenn der separate Achsenregler, vorzugsweise unmittelbar, neben dem Rollensegment auf der technologischen Stützkonstruktion angeordnet ist. Unter der technologischen Stützkonstruktion soll in dieser Anmeldung die Stützkonstruktion der Stranggießmaschine (und nicht der Halle, in der die Stranggießmaschine angeordnet ist) verstanden werden, die bspw. aus Beton, Stahl oder Ähnlichem besteht.
- Um eine Busschnittstelle oder einen Netzwerkanschluss vor Staub, Feuchtigkeit etc. schützen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Busschnittstelle oder der Netzwerkanschluss eine Gaszuführung für Instrumentenluft oder Stickstoff aufweist, wodurch die Busschnittstelle oder der Netzwerkanschluss gegenüber der Umgebung auf einem erhöhten Druckniveau gehalten werden kann. Dadurch wird das Eindringen von Fremdkörpern bzw. Partikeln oder Feuchtigkeit verhindert.
- Um die Leitungs- oder Schlauchlänge zwischen der Hydraulikversorgung und dem Rollengerüst kurz zu halten, ist es sinnvoll, die Hydraulikversorgung der Stranggießmaschine auf einer Zwischenbühne (und nicht so wie im Stand der Technik üblich im Keller) der Stranggießmaschine anzuordnen.
- Bei der letztgenannten Ausführungsform ist es zweckmäßig, wenn die Stranggießmaschine einen gemeinsamen Ventilstand für mehrere Rollensegmente auf der Zwischenbühne aufweist, wobei die Hydraulikversorgung mit dem gemeinsamen Ventilstand und der gemeinsame Ventilstand mit den Ventilen auf dem Rollensegment hydraulisch verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem gemeinsamen Ventilstand und den Ventilen auf dem Rollensegment erfolgt vorzugsweise über lösbare Schnellkupplungen.
- Alternativ dazu ist für jedes Rollensegment ein separater Ventilstand auf der technologischen Stützkonstruktion angeordnet, wobei die Hydraulikversorgung mit dem separaten Ventilstand und der separate Ventilstand mit den Ventilen auf dem Rollensegment hydraulisch verbunden sind. Die Verbindung zwischen dem Ventilstand und den Ventilen auf dem Rollensegment erfolgt vorzugsweise über lösbare Schnellkupplungen.
- Der gemeinsame oder separate Ventilstand gibt die Hydraulikversorgung eines oder mehrerer Rollensegmente frei oder trennt sie. Dadurch kann der Wechsel eines Rollensegments gefahrlos erfolgen.
- Die Ausfallssicherheit der Buskommunikation kann erhöht werden, wenn jeder separate Achsenregler und jeder Hydraulikzylinder zwei oder mehr als zwei Busschnittstellen aufweisen, wobei der separate Achsenregler und die Positionsgeber zwei oder mehr als zwei unabhängige Busnetzwerke ausbilden.
- Für einen raschen Ein- und Ausbau eines Rollensegments ist es vorteilhaft, wenn jede Busschnittstelle eines Hydraulikzylinders einen permanenten Speicher für achsenspezifische Daten, wie Kalibrierdaten, Betriebsstunden etc., aufweist. Somit kann ein neues Rollensegment außerhalb der Stranggießmaschine vorkalibriert werden, die Kalibrierdaten auf den permanenten Speicher abgelegt, und nach dem Einbau des Rollensegments die Kalibrierdaten automatisch in den separaten Achsenregler eingelesen werden.
- Eine einfache Ansteuerung der Ventile auf dem Rollensegment ist machbar, wenn die Ventile eine Busschnittstelle aufweisen, wobei die Busschnittstelle des separaten Achsenreglers mit den Busschnittstellen der Ventile und der Positionsgeber ein Busnetzwerk ausbilden. Somit werden auch die Ventile in das Busnetzwerk eingebunden.
- Bei der letztgenannten Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn jedes Ventil eine Busschnittstelle aufweist. Alternativ dazu können die (typischerweise vier) Ventile auf dem Rollensegment eine gemeinsame Busschnittstelle aufweisen, wobei die gemeinsame Busschnittstelle mit den Ventilen analog oder digital verbunden ist.
- Insbesondere bei einem Stützrollengerüst einer Stranggießanlage für Flachprodukte oder einem Stützrollengerüst einer Stranggießanlage für relativ breite Langprodukte (z.B. großformatige Vorblöcke) ist es aufgrund der großen Strangbreite vorteilhaft, wenn der Unterrahmen gegenüber dem Oberrahmen durch paarweise angeordnete Hydraulikzylinder geregelt anstellbar ist.
- Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Auswechseln eines Rollensegments in einem Stützrollengerüst einer Stranggießmaschine gelöst, das folgende Verfahrensschritte aufweist:
- Trennen eines Busnetzwerks zwischen dem separaten Achsenregler und dem Rollensegment und Trennen von Hydraulikverbindungen zwischen dem Ventilstand und dem Rollensegment;
- Ausbau des Rollensegments aus dem Stützrollengerüst der Stranggießmaschine;
- Einbau eines neuen Rollensegments in das Stützrollengerüst der Stranggießmaschine, wobei das neue Rollensegments über einen Unterrahmen und einen gegenüberliegenden Oberrahmen mittels zumindest eines Hydraulikzylinders gegeneinander geregelt anstellbar ist, und jeder Hydraulikzylinder einen Positionsgeber (8a...8d) oder einen Druckgeber (22) mit einer Busschnittstelle mit einem permanenten Speicher aufweist, der zumindest Kalibrierdaten für den Hydraulikzylinder enthält;
- Verbinden des Busnetzwerks zwischen dem separaten Achsenregler und dem neuen Rollensegment und Verbinden der Hydraulikverbindungen zwischen dem Ventilstand und dem neuen Rollensegment;
- Auslesen der Kalibrierdaten der Hydraulikzylinder des neuen Rollensegments aus den permanenten Speichern in den separaten Achsenregler;
- Ansteuern des separaten Achsenreglers durch die gemeinsame Steuerung, wobei der separate Achsenregler unter Berücksichtigung der Kalibrierdaten ein Stellgrößensignal an ein Ventil auf dem neuen Rollensegment ausgibt, sodass der Ist-Wert des Hydraulikzylinders dem Soll-Wert möglichst entspricht.
- Vor dem Ausbau des Rollensegments werden die Busverbindungen zwischen dem separaten Achsenregler und dem Rollensegment getrennt. Außerdem werden die Hydraulikverbindungen zwischen dem Ventilstand und dem Rollensegment getrennt. Anschließend wird das Rollensegment, typischerweise über Schienen, aus dem Stützrollengerüst ausgebaut. Im Anschluss daran wird ein neues Rollensegment in das Stützrollengerüst eingebaut, wobei auch das neue Rollensegment über einen Unterrahmen und einen gegenüberliegenden Oberrahmen mittels zumindest eines Hydraulikzylinders gegeneinander geregelt anstellbar ist. Außerdem weist jeder Hydraulikzylinder eine Busschnittstelle mit einem permanenten Speicher auf, der zumindest Kalibrierdaten für den Hydraulikzylinder enthält. Nach dem Einbau des Rollensegments werden das Busnetzwerk zwischen dem separaten Achsenregler und dem neuen Rollensegment und die Hydraulikverbindungen zwischen dem Ventilstand und dem neuen Rollensegment wieder verbunden. Nach dem Verbinden des Busnetzwerks werden die Kalibrierdaten der Hydraulikzylinder des neuen Rollensegments aus den permanenten Speichern in den separaten Achsenregler eingelesen, wobei der separate Achsenregler unter Berücksichtigung der Kalibrierdaten je ein Stellgrößensignal an ein Ventil auf dem neuen Rollensegment ausgibt, sodass der Ist-Wert des Hydraulikzylinders dem Soll-Wert möglichst entspricht. Unter dem Soll- bzw. Ist-Wert ist typischerweise eine Position (bei einer Positionsregelung) oder ein Druck (bei einer Kraftregelung) gemeint. Dabei kommt es nicht darauf an, ob der permanente Speicher mit der Busschnittstelle des Positionsgebers oder des Druckgebers verbunden ist. Wichtig ist lediglich, dass der permanente, d.h. nicht flüchtige, Speicher einem Hydraulikzylinder auf dem Rollensegment zugeordnet ist.
- Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es zweckmäßig, wenn vor dem Einbau das neue Rollensegment außerhalb der Stranggießanlage vorkalibriert wird und die Kalibrierdaten in den permanenten Speicher abgelegt werden.
- Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, wobei die folgenden Figuren zeigen:
-
Fig 1 : eine schematische Darstellung einer Stranggießmaschine zur Herstellung von Brammen in Oberflurbauweise -
Fig 2 : ein Detail ausFig 1 -
Fig 4 : eine perspektivische Darstellung eines Strangführungssegments -
Fig 5 : ein Detail ausFig 4 -
Fig 6 : eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Steuer- und/oder Regeleinrichtung -
Fig 7 : eine teilweise geschnittene Darstellung eines Hydraulikzylinders eines Strangführungssegments -
Fig 3 : eine Variante zuFig 7 -
Fig 8 ,9 und10 : drei Varianten der Bus- und Netzwerkverkabelung der erfindungsgemäßen Steuer- oder Regeleinrichtung - Die
Figur 1 zeigt eine Stranggießmaschine 1 zur Herstellung von Stahlbrammen S in einer perspektivischen Darstellung. Der flüssige Stahl wird der Kokille 14 der Stranggießmaschine 1 über einen Pfannendrehturm 100 und einen Gießverteiler zugeführt. In der Kokille 14 bildet sich ein teilerstarrter Strang S aus, der im nachfolgenden Stützrollengerüst 2 bzw. der Strangführung gestützt, geführt und weiter abgekühlt wird. Dazu weist die Strangführung 2 mehrere Strangführungs- bzw. Rollensegmente 3a bis 3l auf. Die Stranggießmaschine 1 befindet sich in einer Halle, die gegenüber dem Fundament über ein Hallengerüst mit mehreren I-Trägern 111 abgestützt ist. Die Stranggießmaschine 1 selbst stützt sich an einer technologischen Stützkonstruktion 11 ab. Beispielsweise können die einzelnen Strangführungssegmente 3a...31 über Schienen 115, die an der Stützkonstruktion 11 anliegen, aus der Strangführung 2 aus- oder eingefahren werden. Auf der Gießbühne ist außerdem ein Kaltstrangwagen 105 verfahrbar, der einen hier nicht dargestellten Kaltstrang vom horizontalen Auslaufbereich der Stranggießmaschine 1 zurück zur Kokille 14 transportieren kann. - Die
Figur 2 zeigt die Anordnung der separaten Achsenregler 10 ausFigur 1 . Erfindungsgemäß ist jedem Rollensegment 3 ein separater Achsenregler 10, der auf der technologischen Stützkonstruktion 11 angeordnet ist, zugeordnet. Um den Verkabelungsaufwand niedrig zu halten, ist der Achsenregler 10 unmittelbar neben dem Strangführungssegment 3 angeordnet. Somit können sämtliche Steuer- und Regelfunktionen für das Strangführungssegment 3 vom zugeordneten separaten Achsenregler 10 durchgeführt werden. Jeder Achsenregler 10 ist zumindest mit den Positionsgebern 8a...8d der Hydraulikzylinder 7a...7d auf dem Rollensegment 3 über ein Busnetzwerk 20 verbunden. Sämtliche Achsenregler 10a...10l sind mit der gemeinsamen Steuerung 13 der Stranggießmaschine 1 über ein sternförmiges Netzwerk (LAN) verbunden. Die Hydraulikversorgung 23 mit dem gemeinsamen Ventilstand 18 für die Rollensegmente 3 ist auf einer Zwischenbühne 24 der Stranggießmaschine 1 angeordnet. Vom gemeinsamen Ventilstand 18 werden die Rollensegmente 3 hydraulisch versorgt. - Die
Fig 4 zeigt ein Rollensegment 3 aus denFig 1-2 näher. Jedes Rollensegment 3 weist einen Oberrahmen 6 und einen Unterrahmen 5 mit jeweils mehreren Stützrollen 4 auf. Der Oberrahmen 6 ist gegenüber dem gegenüberliegenden Unterrahmen 5 über vier Hydraulikzylinder 7 geregelt anstellbar. Der hier nicht dargestellte Strang wird durch mehrere, über die Breite verteilte Spritzdüsen 120 abgekühlt. Bei der Positionsregelung wird die Ist-Position eines Hydraulikzylinders 7 über einen Positionsgeber 8, hier ein magnetostriktiver Positionsgeber, gemessen und der Messwert über ein CAN Busnetzwerk dem Achsenregler 10 zugeführt. Um den Positionsgeber 8 besser zu erkennen, wurde die Schutzkappe eines Positionsgebers 8 abgenommen dargestellt. Der Achsenregler 10 vergleicht den Ist-Wert der Position des Positionsgebers mit einem Soll-Wert und ermittelt den Regelfehler e zwischen Soll- und Ist-Wert. Der im Achsenregler 10 hinterlegte Regler ermittelt basierend auf dem Regelfehler e und unter Zuhilfenahme eines Regelgesetzes eine Stellgröße, die an ein mit dem Hydraulikzylinder 7 fluidtechnisch verbundenes Hydraulikventil 16 übermittelt wird. Somit wird der Ist-Wert an den Soll-Wert der Position herangeführt. Gemäß der Erfindung bilden der Achsenregler 10, die Positionsgeber 8 und die Ventile 16 (hier Schalt-, Proportional oder Servoventile) der Hydraulikzylinder 7 ein Busnetzwerk aus. Durch ein Busnetzwerk wird der Verkabelungsaufwand stark verringert, da die Busschnittstellen 9 der beteiligten Geräte seriell miteinander verbunden sind. Die den Hydraulikzylindern 7 zugeordneten Ventile 16 sind ebenfalls auf dem Rollensegment 3 angeordnet. - Die
Fig 5 zeigt einen Hydraulikzylinder 7 des Rollensegments 3 ausFig 4 genauer. Hieraus ist zu erkennen, dass der Positionsgeber 8 zur Kommunikation mit dem Achsenregler 10 zwei Busschnittstellen 9 aufweist und im Inneren des Schutzgehäuses ein Magnet 26 berührungslos ein Gestänge 32 umschließt. Durch den Positionsgeber 8 kann berührungslos die Position des Hydraulikzylinders 7 ermittelt werden. Im Vergleich zum Stand der Technik gibt es keinen Kontakt zwischen dem Positionsgeber und dem Hydraulikfluid. - In
Fig 6 ist die Netzwerkkonfiguration der erfindungsgemäßen Steuer- und/oder Regeleinrichtung dargestellt. Wie bereits oben erwähnt, bilden der Achsenregler 10, die Positionsgeber 8a...8d, die Ventile 16a...16 und ein separater Ventilstand 17 für das Rollengerüst 3 ein abgeschlossenes Busnetzwerk 20 aus. Die separaten Achsenregler 10a...101 bilden mit der gemeinsamen Steuerung 13 der Stranggießmaschine 1 ein sternförmiges Netzwerk 20 aus. Gemäß der Figur sind die separaten Achsenregler 10a...101 (vereinfacht sind nur zwei Achsenregler 10a, 10b gezeigt) über einen Router oder Switch 27 mit der gemeinsamen Steuerung 13 verbunden. Durch diese Netzwerkkonfiguration kann zusätzliche Hardware (hier ein Prozessrechner 29, der in Echtzeit ein thermodynamisches Prozessmodell für den Strang mitrechnet) und ein Ersatzrechner 28 - der bei einem Ausfall der gemeinsamen Steuerung 13 den weiteren Betrieb sicherstellt - ebenfalls mit der erfindungsgemäßen Steuer- und/oder Regeleinrichtung verbunden werden. - Die
Fig 7 zeigt einen Hydraulikzylinder 7 eines Rollensegments 3 näher. Der Hydraulikzylinder 7 weist neben dem Positionsgeber 8 auch zwei Druckgeber 22 mit jeweils einer Busschnittstelle 9 auf. Somit kann der nicht dargestellte Achsenregler neben der Positionsregelung auch eine Druck- bzw. Kraftregelung für die Hydraulikzylinder 7 des Rollensegments 3 durchführen, wobei über die gemessenen Drücke und die bekannten Flächen des Kolbens des Hydraulikzylinders 3 auf die Kraftverhältnisse im Hydraulikzylinder 7 geschlossen werden kann. - Beim Stand der Technik wird das Wegmesssystem üblicherweise direkt in den Zylinder eingebaut, wo es dem Hydraulikfluid und damit ungünstigen Umgebungsbedingungen (hohe Drücke, hohe Temperaturen und chemische Einflüsse durch das heiße Hydraulikfluid) ausgesetzt ist. Dadurch erhöhen sich die Anforderungen an das Wegmesssystem betreffend Robustheit. Durch den Einbau des Wegmesssystems in den Hydraulikzylinder ist das Wegmesssystem schwer zugänglich; dies wirkt sich deshalb negativ auf die Instandhaltungsfreundlichkeit aus.
Außerdem werden für Wegmesssyteme nach dem Stand der Technik üblicherweise Analogwegmesssysteme oder Messsysteme mit Digitalschnittstelle (SSI, Gray Code...) verwendet. Diese Wegmesssysteme sind nicht fähig Daten/Informationen im Wegmesssystem zu speichern (z.B. Kalibrierdaten). Kalibrierdaten können daher nicht direkt am Bauteil selbst gespeichert werden, sondern müssen bspw. über ein Datenbanksystem der gemeinsamen Steuerung (dem sog. Leitsystem) zur Verfügung gestellt werden. Wird ein Segment ausgetauscht, müssen die Kalibrierdaten manuell dem Hydraulikzylinder zugeordnet werden. Dies ist aufwändig und kann zu Problemen und falschen Kalibrierdaten führen, da das Bauteil nicht fix mit seinen Kalibrierdaten verbunden ist. Darüber hinaus muss jeder Sensor einzeln verkabelt und mit der Steuereinrichtung (Achsregler) verbunden werden, was zu einem hohen Verkabelungsaufwand führt. Werden auch Drucksensoren verwendet erhöht sich der Verkabelungsaufwand weiter (2 Drucksensoren pro Zylinder). Sensoren mit den genannten Schnittstellen verfügen auch nicht über die Möglichkeit der Fehlererkennung bzw. -korrektur, wie dies bei busfähigen Sensoren möglich ist.
Schließlich werden für Drucksensoren nach dem Stand der Technik üblicherweise analoge Sensoren (4-20 mA, 0 -20 mA, 0- 10 V) verwendet. Der Verkabelungsaufwand steigt dadurch wie zuvor erwähnt. Mit der erhöhten Anzahl der Klemmstellen steigt auch die Fehleranfälligkeit durch mechanisches Lösen der Verbindung oder Korrosion. Mit der Länge der Verkabelung erhöht sich auch die Einstreustrecke für etwaige elektromagnetische Störquellen, welche die Übertragung negativ beeinflussen können. - Gemäß
Fig 7 ist das Wegmesssystem 8 gut zugänglich außerhalb der Zylinderkammer des Hydraulikzylinders 3 (und damit auch außerhalb des heißen Hydraulikfluids) installiert. Dadurch muss das Wegmesssystem 8 nur wenig robust sein; außerdem ist es gut zugänglich. Das Wegmesssystem 8 mit einem integrierten nicht flüchtigen Speicher (z.B. für Kalibrierdaten) und einer Bus-Schnittstelle 9 ist busfähig und kann bidirektional über einen Bus (z.B. CAN- oder Profi-Bus) Daten übertragen. Der Hydraulikzylinder 3 weist zwei Drucksensoren 22 mit einer Bus-Schnittstelle 9 auf, sodass auch die Drucksignale für beide Kammerdrücke des Hydraulikzylinders 3 (und somit die Kraftverhältnisse) mit geringstem Verkabelungsaufwand zum Achsenregler 10 übertragen werden können. - Die
Fig 3 zeigt eine Variante zuFig 7 . Da die Drucksensoren 22 derFig 7 mit Busschnittstellen 9 noch relativ teuer sind, wurde vom Anmelder eine Alternativlösung gesucht und gefunden. Da die busfähigen Wegmesssysteme 8 des Hydraulikzylinders 3 zwei Analogeingänge aufweisen, können herkömmliche Druckaufnehmer 22 mit analoger Schnittstelle an das busfähige Wegmesssystem 8 angeschlossen werden und die Signale für Position und Kammerdrücke über den Bus übertragen werden. Damit können günstige analoge Druckaufnehmer verwendet werden, wobei trotzdem der Verkabelungsaufwand und die Einstreustrecke minimiert werden. Da der Hydraulikzylinder im Betrieb typischerweise eine relativ hohe Klemmkraft aufbringt, kann das Wegmesssystem 8 auch nur einen Analogeingang aufweisen. Auch in diesem Fall kann der Achsenregler 10 eine Druck- bzw. Kraftregelung des Hydraulikzylinders 3 durchführen. - Die
Fig 8 zeigt eine erste Variante der erfindungsgemäßen Steuer- und/oder Regeleinrichtung für ein Stützrollengerüst einer Stranggießmaschine. So wie in denFig 1-2 dargestellt umfasst das Stützrollengerüst mehrere aufeinanderfolgende Rollensegmente 3. Ein einziges Rollensegment 3 ist schematisch in einer Draufsicht dargestellt. Jedes Rollensegment 3 weist einen Stützrollen 4 tragenden Unterrahmen 5 und einen gegenüberliegenden Oberrahmen 6 auf, wobei der Oberrahmen 6 gegenüber dem Unterrahmen 6 mittels vier, paarweise angeordneter Hydraulikzylinder 7a...7d geregelt anstellbar ist (siehe auch die Darstellung eines Rollensegments 3 inFig 4 ). So wie inFig 8 dargestellt, weist jeder Hydraulikzylinder 7a...7d einen Positionsgeber 8a...8d mit einer Busschnittstelle 9a...9d (hier eine CAN Schnittstelle) auf. Die Positionsgeber 8a...8d bilden mit der Busschnittstelle 9e des Achsenreglers 10, das dem Rollgensegment 3 zugeordnet ist, ein Busnetzwerk 20 aus. Durch diese Ausführungsform wird die Verkabelung der Positionsgeber zum Achsenregler optimiert. Die Stranggießmaschine 1 selbst weist eine gemeinsame Steuerung 13 in Form eines PCs auf. Sämtliche Achsenregler 10 (in derFig 8 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur ein einziger dargestellt; siehe aber dieFig 1-2 ) der Rollensegmente 3 sind über ein sternförmiges LAN Netzwerk mit der gemeinsamen Steuerung 13 verbunden. Konkret sind die Achsenregler 10 und die gemeinsame Steuerung 13 jeweils über Netzwerkkabel 31 mit einem Router oder Switch 27 verbunden. Durch die erfindungsgemäße Lösung werden die Busnetzwerke für die Rollensegmente 3 voneinander getrennt. Die gemeinsame Steuerung 13 bildet mit den Achsenreglern 10 wiederum ein separates LAN Netzwerk 21 aus. Vorteilhaft an dem sternförmigen LAN Netzwerk ist, dass ein Ausfall eines Netzwerkkabels 31 zwischen einem Achsenregler 10 und der gemeinsamen Steuerung 13 nur ein einziges Rollensegment betrifft; die anderen Segmente arbeiten ungestört weiter. Doch selbst in diesem Fall kann das betroffene Segment weiterhin einen Notbetrieb aufrechterhalten, da nur die Kommunikation zwischen der gemeinsamen Steuerung 13 und dem Achsenregler 10, nicht aber die Kommunikation vom Achsenregler 10 mit den Positionsgebern 8a...8d, betroffen ist. - Die
Fig 9 zeigt eine zweite Variante der erfindungsgemäßen Steuer- und/oder Regeleinrichtung. Im Unterschied zuFig 8 sind neben dem Achsenregler 10 und den Positionsgebern 8a...8d der Hydraulikzylinder 7a...7d des Rollensegments 3 auch die Hydraulikventile 16a...16d Teil des Busnetzwerks 20. Die Verbindung sämtlicher Achsenregler 10 mit der gemeinsamen Steuerung 13 erfolgt wie inFig 8 durch ein sternförmiges Netzwerk 21. Jedem Rollensegment 3 ist außerdem ein separater Ventilstand 17 auf der technologischen Stützkonstruktion 11 der Stranggießmaschine 1 zugeordnet. Die Ventile des separaten Ventilstands 17 werden ebenfalls vom Achsenregler 10 über das Busnetzwerk 20 angesteuert. Der separate Ventilstand 17 schaltet den Pumpendruck P einer nicht dargestellten Hydraulikversorgung, die sich üblicherweise in einem Versorgungsraum innerhalb der techn. Stützkonstruktion 11 oder im Keller, befindet zu den Ventilen 16a...16d auf den Rollensegment 3 durch. Vor einem Segmentwechsel wird der Ventilstand 17 stromlos geschaltet, sodass die Ventile 16a...16d drucklos sind, d.h. der Tankdruck T anliegt. Dann werden nicht dargestellte Hydraulikleitungen zwischen dem Ventilstand 17 und den Ventilen 16a...16d, bevorzugt über Schnellkupplungen, getrennt. Schließlich wird auch das Buskabel 30 zwischen dem Achsenregler 10 und dem Rollensegment 3 getrennt. Bei denFig 8-10 weisen die offenen Enden des Busnetzwerks 20 Abschlusswiderstände 15 auf um unerwünschte Reflektionen zu verhindern. Damit wird die Qualität der Datenübertragung über das Busnetzwerk 20 verbessert. - Die
Fig 10 zeigt eine dritte Variante der erfindungsgemäßen Steuer- und/oder Regeleinrichtung. Im Unterschied zuFig 9 sind die Ventile 16a...16d auf dem Rollensegment 3 und die Ventile 17 auf dem separaten Ventilstand 17 analog mit dem separaten Achsenregler 10 verbunden. Hierzu werden Kabel von den Ventilen 16a...16d auf dem Rollensegment 3 und den Ventilen auf dem separaten Ventilstand 17 zu einem Steckverbinder 40 (hier ein sog. Harting Stecker), und vom Steckverbinder 40 zu einem analogen Eingang 35 auf dem Achsenregler 10 geführt. Auch das hier dick dargestellte Buskabel 30, das die Positionsgeber 8a...8d mit dem Achsenregler 10 verbindet, ist durch den Steckverbinder 40 lösbar mit dem separaten Achsenregler 10 verbunden. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass bei einem Tausch des Rollensegments 3 nur der Stecker 40 getrennt werden muss, um das Rollensegment 3 elektrisch vom Achsenregler 10 zu trennen. Ebenso gut wäre es möglich, die Ventile 16a...16d und die Ventile auf dem separaten Ventilstand 17 digital mit dem Achsenregler 10 zu verbinden. In diesem Fall wäre der analoge Eingang 35 ein digitaler Eingang. Weitere elektrische Verbindungen, z.B. zur elektrischen Versorgung, können über den Steckverbinder 40 verbunden werden. - Bei einem Wechsel eines Rollensegments 3 der Strangführung 2 wird wie folgt vorgegangen: Zuerst wird das Busnetzwerk 20 zwischen dem separaten Achsenregler 10, der dem Rollensegment 3 zugeordnet ist, und dem Rollensegment 3 sowie die Hydraulikverbindungen zwischen dem Ventilstand 17 und dem Rollensegment 3 getrennt. Am bequemsten erfolgt dies durch das Abstecken eines einzigen Steckverbinders 40 (siehe
Fig 10 ). Anschließend wird das Rollensegment 3 aus dem Stützrollengerüst 2 der Stranggießmaschine 1 ausgebaut. Dies erfolgt üblicherweise durch einen Kran, der das Rollensegment 3 auf Schienen 115 (sieheFig 1-2 ) aus dem Stützrollengerüst 2 ausfährt. Das ausgefahrene Rollensegment wird typischerweise neben der Stranggießmaschine 1 wieder instandgesetzt. Ein bereits instandgesetztes Rollensegment wird als neues Rollensegment 3' bezeichnet. Bei der Instandsetzung werden ggf. Strangführungsrollen 4 oder Spritzdüsen 120 getauscht. Zumindest beim Tausch von Strangführungsrollen 4 ist es notwendig, das Rollensegment 3 neu zu kalibrieren. Hierzu wird zwischen dem Ober- und dem Unterrahmen 6, 5 des Rollensegments 3 ein Strangabschnitt mit definierter Dicke eingeführt und der Oberrahmen 6 gegenüber dem Unterrahmen 5 mittels der vier Hydraulikzylinder 7 auf Anschlag verfahren. Die Positionswerte der einzelnen Positionsgeber 8a...8d der Hydraulikzylinder 7a...7d werden ausgelesen und als Kalibrierdaten in einem nicht flüchtigen Speicher 19 der jeweiligen Busschnittstellen 9a...9d der Positionsgeber gespeichert. Nach dem Einbau des neuen Rollensegments 3' in das Stützrollengerüst 2 der Stranggießmaschine 1 werden das Busnetzwerk 20 zwischen dem separaten Achsenregler 10, der nunmehr dem neuen Rollensegment 3' zugeordnet ist, und dem neuen Rollensegment 3' und die Hydraulikverbindungen zwischen dem Ventilstand 17 und dem neuen Rollensegment 3' wieder verbunden. Anschließend werden die Kalibrierdaten der Hydraulikzylinder 7a...7d des neuen Rollensegments 3' aus den permanenten Speichern 19 in den separaten Achsenregler 10 ausgelesen und dort gespeichert. Falls notwendig werden auch wieder die Ventile 16a...16d und das Ventil des separaten Ventilstands 17 wieder mit dem Achsenregler elektrisch verbunden. Im Betrieb wird der separate Achsenregler 10 durch die gemeinsame Steuerung 13 angesteuert, wobei der separate Achsenregler 10 unter Berücksichtigung der Kalibrierdaten je ein Stellgrößensignal an ein Ventil 16 auf dem neuen Rollensegment 3' ausgibt, sodass die Ist-Position eines Positionsgebers 16a...16d des Hydraulikzylinders 7a...7d der Soll-Position möglichst genau entspricht. - Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele für Brammen-Stranggießmaschinen näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Insbesondere kann die Erfindung auch bei Stranggießmaschinen für Langprodukte, z.B. Knüppel-, Vorblock- oder Vorprofilsträngen, angewendet werden. Ebenso wie bei Brammen-Stranggießmaschinen wird durch die Erfindung auch bei Stranggießmaschinen für Langprodukte die Verkabelung vereinfacht und die Zeit für das Auswechseln eines Segments der Strangführung verringert.
-
- 1
- Stranggießmaschine
- 2
- Stützrollengerüst
- 3, 3a...31
- Rollensegment
- 3'
- neues Rollensegment
- 4
- Stützrolle
- 5
- Unterrahmen
- 6
- Oberrahmen
- 7, 7a...7d
- Hydraulikzylinder
- 8, 8a...8d
- Positionsgeber
- 9, 9a...9e
- Busschnittstelle
- 10, 10a...10l
- separater Achsenregler
- 11
- technologische Stützkonstruktion
- 12
- Netzwerkanschluss
- 13
- gemeinsame Steuerung
- 14
- Kokille
- 15
- Abschlusswiderstand
- 16, 16a...16d
- Ventil
- 17
- separater Ventilstand
- 18
- Ventilstand
- 19
- permanenter Speicher
- 20
- Busnetzwerk
- 21
- sternförmiges Netzwerk
- 22
- Druckgeber
- 23
- Hydraulikversorgung
- 24
- Zwischenbühne
- 25
- Hydraulik Schnellkupplung
- 26
- Magnet
- 27
- Router oder Switch
- 28
- Wartungsrechner
- 30
- Buskabel
- 31
- Netzwerkkabel
- 32
- Gestänge
- 35
- Analoge Eingang
- 40
- Steckverbindung
- 100
- Pfannendrehturm
- 105
- Kaltstrangwagen
- 111
- Träger
- 115
- Schienen
- 120
- Spritzdüse
- P
- Pumpendruck
- R
- Gießrichtung
- S
- Strang
- T
- Tankdruck
Claims (15)
- Steuer- oder Regeleinrichtung für ein Stützrollengerüst (2) einer Stranggießmaschine (1), wobei das Stützrollengerüst (2) aus mehreren aufeinanderfolgenden Rollensegmenten (3, 3a...3f) besteht, die jeweils über einen die Stützrollen (4) tragenden Unterrahmen (5) und einen gegenüberliegenden Oberrahmen (6) mittels zumindest eines Hydraulikzylinders (7a...7d) gegeneinander geregelt anstellbar sind, wobei jedes Rollensegment (3, 3a...31) mit einem separaten Achsenregler (10, 10a...101) verbunden ist, der eine Busschnittstelle (9e) und einen Netzwerkanschluss (12, 12a...12g) aufweist, dadurch gekennzeichnet,dass jeder Hydraulikzylinder (7a...7d) einen Positionsgeber (8a...8d) mit einer Busschnittstelle (9a...9d) aufweist;dass die Busschnittstelle (9e) des Achsenreglers (10, 10a...101) mit den Busschnittstellen (9a...9d) der Positionsgeber (8a...8d) ein Busnetzwerk (20) ausbilden;dass die Stranggießmaschine (1) eine gemeinsame Steuerung (13) mit einem Netzwerkanschluss (12) aufweist, wobei die gemeinsame Steuerung (13) und die separaten Achsenregler (10, 10a...10l) ein sternförmiges Netzwerk (21) ausbilden; unddass das Busnetzwerk (20) und das sternförmige Netzwerk (21) zwei separate Netze darstellen, und das Busnetzwerk (20) als Linienbus-Netzwerk, wie ein CAN- oder Profibus, und das sternförmige Netzwerk (21) als LAN ausgebildet sind.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hydraulikzylinder (7a...7d) mit einem Ventil (16) verbunden ist, wobei das Ventil (16) auf dem Rollensegment (3, 3a...3f), insbesondere auf dem Hydraulikzylinder (7a...7d), angeordnet ist und das Ventil (16) mit dem Hydraulikzylinder (7a...7d) über eine, vorzugsweise kurze, Verschlauchung oder eine Verrohrung verbunden ist.
- Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hydraulikzylinder (7a...7d) einen oder zwei Druckgeber (22) zur Messung je eines hydraulischen Drucks aufweist, wobei der Druckgeber (22) mit einer Busschnittstelle (9, 9a...9e) verbunden ist.
- Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der separate Achsenregler (10, 10a...10l), vorzugsweise unmittelbar, neben dem Rollensegment (3, 3a...3f) auf der technologischen Stützkonstruktion (11) angeordnet ist.
- Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stranggießmaschine (1) eine Hydraulikversorgung (23) auf einer Zwischenbühne (24) der Stranggießmaschine (1) aufweist.
- Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stranggießmaschine (1) einen Ventilstand (18) auf der Zwischenbühne (24) aufweist, wobei die Hydraulikversorgung (23) mit dem Ventilstand (18), und der Ventilstand (18) mit den Ventilen (16) auf dem Rollensegment (3,3a...3f) hydraulisch, vorzugsweise über lösbare Schnellkupplungen (25), verbunden ist.
- Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Rollensegment (3,3a...3f) ein separater Ventilstand (17) auf der technologischen Stützkonstruktion (11) angeordnet ist, wobei die Hydraulikversorgung (23) mit dem separaten Ventilstand (17), und der separate Ventilstand (17) mit den Ventilen (16) auf dem Rollensegment, hydraulisch verbunden ist.
- Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder separate Achsenregler (10, 10a...101) und jeder Hydraulikzylinder (7, 7a...7d) mehrere Busschnittstellen aufweisen, wobei die separaten Achsenregler (10, 10a...101) mit den Positionsgebern mehrere unabhängige Busnetzwerke (20) ausbilden.
- Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Busschnittstelle eines Hydraulikzylinders einen permanenten Speicher (19) für achsenspezifische Daten, wie Kalibrierdaten, Betriebsstunden etc., aufweist.
- Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (16) auf dem Rollensegment (3, 3a...3f) eine Busschnittstelle (9) aufweisen, wobei die Busschnittstelle (9) des separaten Achsenreglers (10) mit der oder den Busschnittstellen (9) der Ventile (16) ein Busnetzwerk (20) ausbildet.
- Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Ventil (16) eine Busschnittstelle (9) aufweist.
- Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterrahmen (5) gegenüber dem Oberrahmen (6) durch paarweise angeordnete Hydraulikzylinder (7a...7d) geregelt anstellbar ist.
- Verfahren zum Auswechseln eines Rollensegments (3, 3a...3f) in einem Stützrollengerüst (2) einer Stranggießmaschine (1), aufweisend die Verfahrensschritte:- Trennen eines Busnetzwerks zwischen dem separaten Achsenregler (10, 10a...101) und dem Rollensegment (3, 3a...3f) und Trennen von Hydraulikverbindungen zwischen dem Ventilstand (17, 18) und dem Rollensegment (3, 3a...3f);- Ausbau des Rollensegments (3, 3a...3f) aus dem Stützrollengerüst (2) der Stranggießmaschine (1);- Einbau eines neuen Rollensegments (3') in das Stützrollengerüst (2) der Stranggießmaschine (1), wobei das neue Rollensegment (3') über einen Unterrahmen (5) und einen gegenüberliegenden Oberrahmen (6) mittels zumindest eines Hydraulikzylinders (7a...7d) gegeneinander geregelt anstellbar ist, und jeder Hydraulikzylinder (7a...7d) einen Positionsgeber (8a...8d) oder einen Druckgeber (22) mit einer Busschnittstelle (9a...9d) mit einem permanenten Speicher (20) aufweist, der zumindest Kalibrierdaten für den Hydraulikzylinder (7a...7d) enthält;- Verbinden des Busnetzwerks zwischen dem separaten Achsenregler (10, 10a...101) und dem neuen Rollensegment (3') und Verbinden der Hydraulikverbindungen zwischen dem Ventilstand (17, 18) und dem neuen Rollensegment (3');- Auslesen der Kalibrierdaten der Hydraulikzylinder (7a...7d) des neuen Rollensegments (3') aus den permanenten Speichern (19) in den separaten Achsenregler (10, 10a...10l);- Ansteuern des separaten Achsenreglers (10, 10a...10l) durch die gemeinsame Steuerung (13), wobei der separate Achsenregler (10, 10a...10l) unter Berücksichtigung der Kalibrierdaten jeweils ein Stellgrößensignal an ein Ventile (16) auf dem neuen Rollensegment (3') ausgibt, sodass der Ist-Wert des Hydraulikzylinders (7,7a...7d) dem Soll-Wert möglichst entspricht.
- Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbau das neue Rollensegment (3') außerhalb der Stranggießanlage (1) vorkalibriert wird und die Kalibrierdaten in den permanenten Speicher abgelegt werden.
- Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterrahmen (5) gegenüber dem Oberrahmen (6) durch paarweise angeordnete Hydraulikzylinder (7a...7d) geregelt angestellt wird.
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