DD222108A5 - Verfahren zur ermittlung der differenz der anzahl der umdrehungen, schaltungsanordnung zur durchfuehrung dieses verfahrens sowie verfahren zur steuerung des bandzuges in einer biegestreckrichtanlage - Google Patents

Abstract

Zur Ermittlung der Differenz der Anzahl von Umdrehungen von wenigstens zwei Wellen, Rollen oder dergleichen zwischen wenigstens zwei Messzeitpunkten werden die Wellen oder Rollen mit einem Impulsgeber ausgestattet und die Impulse verschiedener Wellen, Rollen oder dergleichen gesondert gezaehlt und voneinander subtrahiert. Zusaetzlich zu der Differenz der Zahlen der Impulse wird nun die Phasenlage der Impulsreihen zu voneinander verschiedenen Messzeitpunkten ermittelt und es wird ein Korrekturglied fuer die Zahl der Impulse gebildet. Dieses Messverfahren eignet sich im besonderen fuer die rasche Ermittlung von Aenderungen der Anzahl der Umdrehungen zwischen verschiedenen Messzeitpunkten und wird im Zusammenhang mit einem Verfahren zum Steuern des Bandzuges in einer Biegestreckrichtanlage zur Erzielung einer vorgegebenen Bandlaengung mit besonderem Vorteil angewendet. Fig. 3

Description

Berlin* den 20. 11. 1934 63 260/17

Verfahren zur Ermittlung der Differenz uer Anzahl der Umdrehungen und Schaltungsanordnung zur Durchführung diesea Verfahrens

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung der Differenz der Anzahl der Umdrehungen von wenigstens zwei Wellen« Rollen oder dergleichen zwischen wenigstens zwei Meßzeitpunkten β insbesondere zur Ermittlung des Streckgrades eines über hintereinander geschaltete Wellen oder Rollen geführten draht- oder bandförmigen Materials_β bei welchem die Wellen, Rollen oder dergleichen mit einem Impulsgeber ausgestattet sind und die Impulse verschiedener Wellen« Rollen oder dergleichen gesondert gezählt und voneinander subtrahiert werden, sowie auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

In Blegestreckrichtanlagen sollen Bänder in jeder Betriebsphase um einen bestimmten Prozentsatz gestreckt werden· Dazu ist eine möglichst kontinuierliche« rasche und genaue Erfassung der aktuellen Längung des Bandes und eine schnelle Ausregelung von Abweichungen notwendig. Diese Messung und Regelung soll auch in Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsphasen und bei verschiedenen Geschwindigkeiten mit gleicher Genauigkeit funktionieren«

AV,n- 2145 H

ChJB₁ rak_rte.ri8t.lk _Ί der ..bekannten, technische^ Lösungen

Im Rahmen der¹ Meß- und Regelanlagen für die Regelung des Streckgrades von Biegestreckrichtanlagen sind Meßverfahren„ bei welchen die Drehzahl von voneinander verschiedenen Wellen durch Bestimmung von Impulsen und Zählung derselben ermittölt wird₄ bereits vorgeschlagen worden. Die bekannten Regeleinrichtungen beinhalten am Einlauf und am Auslauf angebrachte Meßräder mit angebauten Impulsgebern und es wird auf diese Weise die einlaufende und auslaufende Bandlänge gemessen und die prozentuelle Differenz S gebildet«

S» AusJLauf impulszahl - Einlauf impulszahl _l00 .q,.

Einlaufimpulszahl

Um den Wert S mit vernünftigem technischen Aufwand zu berechnen, wird die Einlaufimpulszahl oder Referenzzahl als ganzzahlige Potenz von IO eingestellt.^

Da die Meßzeit umgekehrt proportional zur Straßengeschwindigkeit und zur eingestellten Referenzzahl ist, ergibt sich bei großen Referenzzahlen eine zu lange Meßzeit und bei kleinen Referenzzahlen eine ungenügende Meßgenauigkeit,

Als Regler werden übliche elektronische Einzelregler eingesetzt, die entsprechend dem schwächsten Band und der maximal zulässigen Regelabweichung in der Größe begrenzte Zukraftänderüngen im Zyklus der Messung an das Stellglied ausgeben· Als Stellglieder kommen Ventile für Hydraulikmotoren, Regeleinrichtungen für Elektromotoren oder dergleichen in Frage.

Ziel dar Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die langer! Meßzeiten und die , Meßungenauigkeiten zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der^jErf indung

Aufgabe der Erfindung ist es, dia Totzeiten, insbesondere wenn die Impulszahl zu klein ist, zu verringern und auch während der Beschleunigungs- und Verzögerungaphase und bei niedriger Straßengeschwindigkeit den vorgegebenen Streckgrad ausreichend schnell und genau regelbar zu machen.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß zusätzlich zu der Differenz der Zahl der Impulse die Phasenlage der Impulsreihen zu voneinander verschiedenen Meßzeitpunkten ermittelt wird und ein Korrekturglied für die Zahl der Impulse gebildet wird.

Jm Rahmen einer Einrichtung zur Regelung des Streckgrades wird somit wiederum ein Meßteil, bestehend aus zwei Meßrändern mit angebauten Impulsgebern, die am Ein- und Auslauf der Anlage angebracht sind, verwendet· Zur Ermittlung des Streckgrades werden das Verhältnis von Referenzzahl und Auslaufimpulszahl3 das Verhältnis von Gesamtimpuls- und Restimpulslänge sowie die Phasenverschiebung der beiden Impulsreihen verwendet.

Die Referenzzahl wird geschwindigkeitsabhängig geändert, um die Meßzeiten kleiner als die Totzeiten der Stellglieder zu halten. Vor allem die Bestimmung der Phasenverschiebung erlaubt hierbei bereits wesentlich früher die Ermittlung von

Korrektursignalen und es läßt eich damit eine raschere Regelung durchführen.

In besonders vorteilhafter Weise wird das erfindungsgemäße Verfahren hierbei so durchgeführt, daß mit Beginn der Messung ein Oszillator mit gegenüber der Frequenz der Impulse höherer Frequenz zugeschaltet wird* daß die Zahl der Schwingungen dieses Oszillators zwischen gleichsinnigen Impulsflanken der beiden Impulsreihen am Beginn der Messung gemessen und gespeichert wird_s daß die Zahl der .Schwingungen dieses Oszillators für die Dauer einer Impulsperiode ermittelt wird, daß die Zahl der Schwingungen dieses Oszillators zwischen gleichsinnigen Impulsflanken der beiden Impulsreihen zu einem nachfolgenden Meßzeitpunkt neuerlich gemessen wird, und daß aus der Differenz der zu verschiedenen Meßzeitpunkten gemessenen Zahl der Schwingungen des Oszillators bezogen auf die Zahl der Schwingungen für eine Impulsperiode die Phasenlage ermittelt wird, ₎

Um bereits zu einem möglichst frühen Zeitpunkt Korrektursignale zu erhalten« wird vorzugsweise so vorgegangen, daß der erste Meßzyklus nach Beginn der Zählung zur Bestimmung der Phasenlage herangezogen wird*

Die Regelung kenn im Rahmen eines übergeordneten Steuerverfahrens eingesetzt werden« wobei im Regelteil eine Kennlinie aufgenommen wird» die einen Zusammenhang zwischen Streckgrad und Stellgröße bei konstanter Straßengeschwindigkeit für das zu streckende Band darstellt« Durch Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgänge und unterschiedliche Straßengeschwindigkeiten entstehen Streckgradschwankungen» die nach einer

anlagenabhängigen Kennlinie kompensiert werden.

Ira Rahmen des erfindungsgeroäßen Verfahrens zum Steuern des Bandzuges in einer Biegestreckrichtaniage zur Erzielung einer vorgegebenen Bandlängung wird hierbei so vorgegangen, daß der Bandzug bei zunehmender Bandgeschwindigkeit erhöht und bei Verringerung der Bandgeschwindigkeit erniedrigt wird. Hierbei können durch die Approximation des Dehnungsverhaltens eines Bandes mittels einer Geraden und der Korrektur der Steigung dieser Geraden durch die Ermittlung des Geschwindigkeitseinflusses bei der Regelung des Streckgrades in Biegestreckrichtanlagen PI-Regler eingesetzt werden. Hierbei ist es von besonderem Vorteil» wenn bei der Berechnung der neuen Stellgröße die zu erwartende Straßengeschwindigkeit berücksichtigt wird.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Meß- und Steuerverfahrens bevorzugte Schaltungsanordnung weist wenigstens je einen einer ersten und einer zweiten Welle, Rolle oder dergleichen zugeordneten Impulsgeber auf, wobei mit jedem Impulsgeber wenigstens ein Zähler verbunden ist, sowie eine Steuer- und Verarbeitungsschaltung für die Ablaufsteuerung und für die Verarbeitung der Zählersignale. Die erfindungs*- gemäße Schaltungsanordnung ist hierbei im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß an einen eine gegenüber der Folgefrequenz der Geberirapulse höhere Frequenz aufweisenden Oszillator über ein während einer Periodendauer des Pulsee des zweiten Impulsgebers geöffnetes Gatter ein dritter Zähler und über ein vom Ende einer Meßperiode bis zum nächstfolgenden Impuls des zweiten Impulsgebers geöffnetes Gatter ein vierter Zähler angeschlossen sind, deren Ausgänge

iait einer in der Steuer- und Verarbeitungsschaltung enthaltenen Rechenschaltung zur Ermittlung des Korrekturgliedes als Bruchteil der Pulsperiodendauer verbunden sind»

Di© Schaltungsanordnung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der an aen ersten Impulsgeber angeschlossene erste Zähler mit einem Vergleicher verbunden ist» der beim Erreichen eines als Referenzwert vorbestimmten Zählerstandes ein Signal an die Löscheingänge des ersten Zählere, dös dritten Zählers und des vierten Zählers, über ein Verzögerungsglied an den Löscheingang des zweiten Zählers, an den Löscheingang eines dem zweiten Zähler vorgeschalteten Impulsspeichers, an den Setzeingang eines diesem vorgeschalteten Flipflops _a dessen Rückstelleingang an den Ausgang des Verz:ögerungsgliedes angeschlossen ist, sowie an den Setzeingang eines dem vierten Zähler vorgeschalteten Flipflops, dessen invertierter Ausgang mit dem Setzeingang eines dem dritten Zähler vorgeschalteten Flipflops verbunden ist, abgibt, wobei die Rückstelleingänge der beiden letztgenannten Flipflops an den zweiten Impulsgeber angeschlossen sind, daß an den nichtinvertierten Ausgang des dem Impulsspeicher vorgeschalteten Flipflops und an den zweiten Impulsgeber einerseits ein UND-Gatter mit zwei nichtinvertierenden Eingängen, dessen Ausgang mit dem Zähleingang des Impulsspeichers verbunden ist, und anderseits ein UND-Gatter mit einem invertierenden bzw» einem nichtinvertierenden Eingang angeschlossen sind, daß der Ausgang des letzteren UND-Gatters und der Ausgang des Impulsspeichers, dessen Auslese-Eingang mit dam nichtinvertierten Ausgang des diesem vorgeschalteten Flipflops verbunden^ ist, mit einer Prüfschaltung für eine

Impulszahl ^ 1 verbunden sind, an deren Ausgang der Zähleingang des zweiten Zählers angeschlossen ist, daß der nichtinvertierte Ausgang des dem dritten Zähler vorgeschalteten Flipflops und der Oszillator an die Eingänge des als UND-Gatter ausgebildeten Gatters für den Zähleingang des dritten Zählers und der nichtinvertierte Ausgang des dem vierten Zähler vorgeschalteten Flipflops und der Oszillator an die Eingänge des als UND-Gatter ausgebildeten Gatters für den Zähleingang des vierten Zählers angeschlossen sind·

Der Meßteil besteht somit aus den Meßrädern, den daran an gebauten hochauflösenden Gebern« Lichtleitern bzw· Koaxialkabeln zur Impulsübertragung, einer Steuerung für die Zähler und den Zählern. Im einzelnen können hierbei fünf Zähler Zl bis Z5 vorgesehen sein, welch© die nachfolgende Bestimmung erfüllen·

Zl für die Messung der einlaufenden Bandlänge (Referenzzahl) ZZ für die Messung der auslaufenden Bandlänge Z3 für die Messung einer Impulslänge (Periode) Z4 für die Messung der Phasenverschiebung der Impulsreihen Z5 für die Messung der Straßengeschwindigkeit

Der Streckgrad wird nach folgender Formel berechnet:

²² " ²⁴U + Z4n-1 _ Zl Z3n Z3n-1

S a __ - _φ 100 (%)

Zl

S der Streckgrad in % Zl der Referenzwert

Z2 der Wert der ausgelaufenen Bandlänge beim Referenzwert

Z3n-1 der Wert der Impulsperiode beim Referenzwert zum Zeitpunkt tn-1

Z4n-1 der Wert der Phasenverschiebung am Beginn des \ Meßzyklus tn

Z3n Der Wert der Impulsperiode beim Referenzwert am Ende des Meßzyklus zum Zeitpunkt tn

Z4n der Wert der Phasenverschiebung am Ende des Meßzyklus tn

Bei Gleichheit von Einlaufimpulszahl und Referenzwert werden die Zählstände der Zähler 1 bis 4 vom Auswertegerät übernommen und der Strackgradistwert nach obiger Formel berech·» net. Damit wird die benötigte Genauigkeit bei jedem Referenzwert und bei jeder Straßengeschwindigkeit erreicht* wobei der Meßzyklus durch Referenzwertumschaltung annähernd kon» stant gehalten wird.

Um bei allen Straßengeschwindigkeiten bei annähernd konstantem Meßzyk^us die geforderte Genauigkeit zu erreichen, 1st

es notwendig, den Restimpuls des Auslaufgebere bei Gleichheit von Einlaufimpulszahl und Referenzwert sowie die Phasenverschiebung der Impulsreihen zu messen«

Zu diesem Zweck werden bei Gleichheit von Einlaufimpulszahl und Referenzwert hochfrequente Oszillatorirapulee so lange in den Zähler Z4 gezählt» bis der nächste Auslauf- * geberimpuls den Restimpuls abschließt«

Itn Zähler Z3 werden die Impulse desselben Oszillators während der nächsten Periode des Auslaufgeberimpulses eingezahlt und die Periodendauer eines Impulses festgestellt·

Da man davon ausgehen kann» daß sich zwei aufeinanderfolgende Geberimpulsperioden in der Länge kaum unterscheiden und auch Änderungen der Straßengeschwindigkeit auf Grund der geringen Beschleunigung©- und Verzögerungswerte keine Änderung der Längen zweier aufeinanderfolgender Impulse bewirken, ergibt die Differenz der Zählerstände Z3 - Z4 die Länge des Restimpulses und gleichzeitig die Phasenverschiebung der beiden Impulsreihen für den nächsten Meßzyklus·

Dieser Restimpuls wird vom Zählerstand Z2_e der die ganzen Impulse des ausgelaufenen Bandes vom Beginn der Messung bis zur Gleichheit von Einlaufimpulszahl und Referenzwert beinhaltet, substrahiert und die Phasenverschiebung (vom Beginn des Meßzyklus) addiert.

Damit wurde die innerhalb eines Meßzyklus tatsächlich ein- und ausgelaufene Bandlänge erfaßt.

Aus fü hrung β be is pi el

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sowie an Hand schematischer Diagramme näher erläutert. Ee zeigen:

Fig. Ii den typischen Verlauf des Streckgrades in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit bei verschiedenen konstanten Zügen und Bändern ;

Fig. 2: den typischen Verlauf des Streckgrades verschiedener Bänder mit dem 2ug\bei konstanten Geschwindigkeiten;

Fig« 3: den Bandkennlinienverlauf, wie er im Zusammenhang mit einer Streckgradsteuerung verwendet werden kann ;

Fig. 4: eine schematische Darstellung des Meßprinzips;

Fig. 5: ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung für die Drehzahlmessungen·

Während die bisher verwendeten Regelungen vom Prinzip her reine I-Regler (eventuell mit Strukturumschaltung auf Grund der Soll-Istdifferenz) waren, ist die beschriebene Regelung ein PI-Regler, der mit den im folgenden beschriebenen Verfahren den band- und geschwindigkeitsabhängigen Zugkraftanteil automatisch bestimmmt«

Der geschwindigkeitsabhängige Zugkraftanteil ist weitgehend anlagenbedingt (Verluste mit zunehmender Geschwindigkeit, Geometrieänderungen in der Zone der Streckwalzen) und kaum

fflaterialabhängig« Er kann mit einer Geradan» die auf einen minimalen Zug* der die elastische Dehnung aufhebt, normiert ist und in der Folge Geschwindigkeitsgerad© genannt wird« angenähert werden· Die Neigung der Geschwindigkeitsgeraden ist anlagenspezifisch· Für das Regeln des Streckgrades während Beschleunigung®- und Verzögerungsphasen wird der geschwindigkeitsabhängige Zugkraft-Anteil laufend angeglichen bzw. für die Berechnung der nächsten Stellgröße vorausberechnet«

Die Fig« 1 zeigt den typischen Verlauf des Streckgrades mit der Geschwindigkeit«

Die geschwindigkeitsabhängige Streckgradänderung wird mit ausreichender Genauigkeit wie folgt ermittelt:

Aus einem Tachometersignal, dessen Ausgangssignal der momentanen Straßengeschwindigkeit proportional ist, wird ermittelt» ob sich 'die Bandgeschwindigkeit zwischen zwei Meßzyklen geändert hat.

War die Bandgeschwindigkeit zum Zeitpunkt tn-1 kleiner als die Bandgeschwindigkeit tn, so wurde die Straße beschleunigt* Analog wird die Verzögerung bzw. die konstante Geschwindigkeit ermittelt.

Abhängig von der Erkenntnis, ob beschleunigt, gebremst oder mit konstanter Straßengeschwindigkeit gefahren wird, wird angenommen, daß dieser Zustand bis zum nächsten J^eßzyklus tn+1 gilt.

Somit kann die zu erwartende Geschwindigkeit beim Meßzyklus tn + 1

Δ^νν ^{β V}tn " errechnet werden*

Hierbei ist;

/Λ ν die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Meßpunkt tn und Meßpunkt tn+1

V_t die Geschwindigkeit beim Meßzyklus tn (Aktuelle Mesöung)

^Vtn+1 ^die ;^{2U erwartönde} Geschwindigkeit beim Meßzyklus tn+1 (Abschluß der nächsten Messung) ^J

s der Weg zwischen zwei Meßzyklen (entspricht dem Referenzwert oder der Einlaufimpulszahl)

\ · ' ' ί

a die Beschleunigung in m/s

K der Umrechnungsfaktor für die Einlaufimpuls in m

Die durch dieses Verfahren entstehenden Fehler (Oberschwingen) bei Änderung der Geschwindigkeit können auf Grund der meisten geringen Beschleunigungswerte in derartigen Anlagen vernachlässigt werden.

IIB nächsten Schritt wird ciie Geschwindigkaitsdif feren2 ZA v mit einer anlagenabhängigen, empirisch ermittelten Konstanten Kvanl multiplizierte '

Hiermit ergibt sich dia durch die Geschwindigkeitsänderung zu erwartende Änderung des Streckgrades Ekorr·

Ekorr = £\ ν» Kvanl

Die die Rampen für Beschleunigung bzw. Verzögerung nicht gleich sein müssen_s kann es erforderlich sein» für Beschleunigung und Verzögerung die Konstanten Kvanlb bzw· Kvanlv zur Ermittlung von Ekorr einzusetzen.

Der nach diesem Verfahren gefundene Wert Ekorr wird in der Folge entsprechend Beschleunigung oder verzögerung zur Korrektur der Regelabweichung /\ E des Streckgrades und damit zur Ermittlung der Stellgröße verwendet.

Der bandabhängige Zugkraft-Anteil ist abhängig von Querschnitt, Qualität und Dicke des Bandes (Fig. 2). Für die Bestimmung des .bandabhängigen Zugkraft-Anteiles, im folgenden Bandkennlinie genannt, wird folgender Ablauf verwendet (Fig. 3): .

Das Stellglied wird mit einem Sollwert Pl beaufschlagt, der einem Streckgrad El entspricht, der mit Sicherheit auch beim schwächsten Band keinen Bandriß bzw. Einschnürungen hervorruft. Nach Ablauf einer anlagenspezifischen, der Größe des Regelsprunges entsprechenden variablen Totzeit werden der erreichte Streckgrad El und die Geschwindigkeit Vl gemessen·

Abhängig von der Größe des erreichten Streckgrades El wird die Stellgröße nochmals definiert auf den Wert P2 verändert und nach Ablauf der Totzeit Streckgrad E2 und Geschwindigkeit V2 gemessen«

Wenn Vl und V2 gleich sind, also keine Beschleunigung oder Verzögerung stattfindet« wurde mit diesem Verfahren eine Gerade durch die Punkte Pl/El und P2/E2 bestimmt, die durch ihre Steigung b den bandabhängigen Zugkraft-Anteil für die Geschwindigkeit Vl (V2) beschreibt.

In der Folge erlaubt diesa Gerade die Berechnung des fur den Sollwert E3 erforderlichen Zuges P3. Liegen die beiden Meßwert© El und E2 so eng beisammen, daß die Bandkennlinie nicht bestimmt werden kann» erfolgt so lange eine Veränderung der Stellgröße in Richtung Streckgradsollwört mit dem bekannten Verfahren ©ines I-Reglers mit Strukturumschaltung in Abhängigkeit der Soll-Ist-differenz, bis die Aufnahme der Bandkennlinie gelungen ist·

Sind Vl und V2 unterschiedlich, d. h, es wurde während der Aufnahme der Bandkennlinie beschleunigt oder gebremst, muß einer der Meßwerte mit der geschwindigkeitsabhängigen Streck·» gradänderung Ekorr korrigiert werden, da bei sehr starken Bändern bei Beschleunigung die Steigung der Bandkennlinie negativ werden kann bzw. durch die Geschwindigkeitsabhängigkeit bei Beschleunigung zu starke, bei Verzögerung zu schwache Bänder vorgetäuscht werden.

Zweckmäßigerweise wird der Meßwert korrigiert, der bei einer Geschwindigkeit aufgenommen wurde, die am.weitesten von der Momentangeschwindigkeit abweicht·

Erfahrungsgemäß ist bereits der zweite Meßwert für die Bestimmung der Bandkennlinie verwendbar* so daß die zusätzliche, langsame I-Regelung kaum zur Anwendung kommt» sondern nach dem beschriebenen Verfahren geregelt wird« .:„.·

Da in Biegestreckrichtanlagen ohne kontinuierlichen Betrieb (d* h, ohne vorgeschalteten Bandspeicher) die Aufnahme der Bandkennlinie stets während der Beschleunigungsphase erfolgt, müssen die gemessenen Streckgradwerte El und E2 mit den Korrekturwerten für die Geschwindigkeiten Vl und V2 korrigiert werden« um die materialbezogene Bandkennlinie zu erhalten* Diese Korrektur entspricht einer Normierung der Bandkennlinie (in der Folge "geschwindigkeitskorrigierte Bandkennlinie" genannt) auf eine theoretische konstante Straßengeschwindigkeit Vl oder V2 und ergibt die Punkte EIv und E2v»

Die bei Beschleunigung bzw« Verzögerung von einem Meßzyklus zum nächsten auftretende Geschwindigkeitsänderung wird berechnet und damit, die beschriebene der zu erwartende Geschwindigkeitswert, die Geschwindigkeitsdifferenz, der Korrekturwert Ekorr und die Richtung der Geschwindigkeitsänderung ermittelt.

In Verbindung mit der materialbezogenen Bandkennlinie ergibt sich für die Regelung des Streckgrades folgende Beziehung:

^ptn*X' < Δ ^E V- Ekorr) , b +

^Ptn der momentane Zug in der Anlage _B .

tn+1 der fur die Ausregelung der Streckgradabweichung, die für durch Änderung der Bandeigenschaften oder durch Änderung der Anlagengeschwindigkeit hervor-¹ gerufen wurde» erforderliche Zug*

E di® gemessene Abweichung von Streckgradsoll- und Streckgradistwerts

Ekorr die durch Geschwindigkeitsänderung hervorgerufen© Abweichung von Streckgradsoll- und Streckgrad-

' istwert,

b die Steigung der materialbezogenen Bandkennlinie ₈

Dieser Regelvorgang ist in Fig. 3 veranschaulichte In Fig* ist Vl^V2^V3e Aus der geachwindigkeitskorrigierten Bandkennlinie würde sich ohne Berücksichtigung der Änderung der Geschwindigkeit für E soll ein Zug_/ P. ergeben,, Da zwischenzeitlich eine Beschleunigung der Anlage erfolgt©_s ist Ekorr zu berücksichtigen und auf einer zur geschwindigkeits korrigierten Bandkennlinie parallelen Bandkennlinie für die neue Geschwindigkeit ergibt sich der korrekte Wert P3 für di© gewünschte E soll. Wenn eine während der Beschleunigung der Anlage aufgenommene Bandkennlinie zu Grunde gelegt wird, ergibt sich bei P5 ein zu hoher Streckgrad έδ·

Dar Regelvorgang bei konstanter Geschwindigkeit unterscheidet sich vota Regeln während Beschleunigung und Verzögerung nur dadurch« d&Q> bei der Berechnung der Stellgröße der Korrekturwert Ekorr nicht berücksichtigt wird.

9

Die bei Beschleunigung bzw. Verzögerung von einem Meßzyklus zum nächsten auftretende Geschwindigkeitsänderung wird be- , rechnet und damit der zu erwartende Geschwindigkeitswert ermittelt»

Ober die Neigung der Geschwindigkeitsgeraden wird ein Streckgradkorrekturwert Ekorr berechnet.

Mit der "geschwindigkeitskorrigierten Bandkennlinie" wird zuerst auf Grund der Soll-Istdifferenz der auf die momentane Geschwindigkeit bezogene Zug P3 berechnet« der dem bandabhängigen Zugkraft-Anteil entspricht. Bei Beschleunigung oder Verzögerung wird mit der Bandkennlinie und dem Streckgradkorrekturwert Ekorr der geschwindigkeitsabhängige Zugkraft-Anteil P4 errechnet und zum bandabhängigen Zugkraft-Anteil P3 addiert. Die Summe der beiden Zugkraft-Anteile ergibt die Stellgröße P5.

Der Regelvorgang bei konstanter Geschwindigkeit unterscheidet sich vom Regeln während Beschleunigung und Verzögerung riur dadurch* daß zur Berechnung der Stellgröße ausschließlich die -geschwindigkeitskorrigierte Bandkennlinie" für die momentane Geschwindigkeit Verwendung findet.

\n Fig. 4 sind die Impulse an der Einlauf- und der Auslaufseite der Anlage schematisch übereinander und in ihrer zeitlichen Zuordnung zueinander dargestellt. Der obere Kurvengibt hierbei die Verhältnisse am Einlauf und der untere

am Auslauf der Straße wieder» Der Streckgrad ergibt sich hierbei aus den Unterschieden der Impulszahlen am Ein·» und am Auslaufa wobei zum Zwecke der Erhöhung der Genauigkeit die Phasenlage durch zusätzliche Berücksichtigung der Impulszahl eines eine wesentlich höhere Frequenz liefernden Oszillators berücksichtigt wird. Diese höherfrequenten Impulszuge sind mit Z4n-1, Z3n-1, Z4n und Z3n bezeichnet« wobei Z4n~l den Wert der Phasenverschiebung am Beginn des Meßzyklue tn, Z3n-1 den Wert der Impulsperiode beim Referenzwert zum Zeitpunkt tn-1, Z4n den Wert der Phasenverschiebung am Ende des Heßzyklus tn und Z3n den Wert der Impulsperiode beim Referenzwert am Ende des Meßzyklus zum Zeitpunkt Tn darstellt« Der'Meßzyklus wurde mit η bezeichnete Die übrigen verwendeten Bezeichnungen weisen die im Zusammenhang mit der Berechnung des. Streckgrades angegebene Bedeutung auf»

Der Streckgrad S nach dem Meßzyklus Sn gemittelt über den Meßzyklus η kann hierbei nach folgender Formel ermittelt werden. '

¹ Z4n Z3-1 Z3n

Sn '« - __ . 100

ZIn

Für diese Bestimmung des gemittelten Streckgrades ist der korrigierte Zählwert am Auslauf Z2' einzusetzen, welcher sich für den Meßzyklus η nach folgenden Formeln berechnet«

22·η = Z2n - ^¹¹-¹ - ²^"^{1 + Z3n} - ²⁴ⁿ

Z3n-1 Z3n

-. 19

Auf Grund diese© korrigierten Zäh!wertes am Auslauf ergibt sich der über den Meßzyklus η garaittelte Streckgrad

Sn « 22IjU_1-ZIn ♦ 100 (%) ZIn

wobei durch Substitution die eingangs angegebene Formel für die Berechnung des Streckgrades gemittelt über den Meßzyklus η erhalten werden kann*

Eine zum Ausfuhren des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete« in Fig. 5 dargestellte bevorzugte Schaltungsanordnung weist einen Zähler Zl auf, der beim ersten Meßzyklus die Impulse des Einlaufgebers bis zur Gleichheit mit einem geschwindigkeitsabhängigen Referenzwert zählt· Bei Gleichheit von Einlaufimpulszahl und geschwindigkeitsabhängigem Referenzwert wird der Auslaufzählerstand Z2 im Speicher Sp2 gespeichert und die Zähler Zl₄ Z3 und Z4 sowie das Flipflop SR 5 werden für die Bereitstellung der Zählerwerte (Daten«· bereit) gelöscht*

Gleichzeitig wird durch das Setzen von Flipflop SR4 das Tor &4 freigegeben, wodurch mittels Oszillator der Zähler Z4 so lange hochgezählt wird, bis die nächste entsprechende Flanke des Auslaufgeberimpulses über das Flipflop SR 4 und Tor &4 wieder sperrt. Damit ist die Restlänge des letzten Auslaufgeberimpulses gemessen»

Mit dem Rücksetzen von Flipflop SR 4 wird das Flipflop SR 3 gesetzt und damit das Tor &3 so lange geöffnet, bis die nächste entsprechende Flanke des Auslaufgeberimpulses das

Flipflop SR 3 wieder rücksetzt„ Während dieser Zeit, die dör' Perioderiläng© eines Auslaufgaberimpulses entspricht» wird d©r Zähler Z3 mit den Oszillatorirapulsen hochgezählt» Zeitverzögert über das Zeitglied t2 werden die Zählerstände Z3 und 24 in d&n Speichern SP 3 SP 4 abgespeichert und das Signal "Datenbereit" gesetzt«

Zeitverzögert über das Zeitglied ti wird Z2 gelöscht. Die Zeitverzögerung ist so gewählte daß der Löschvorgang innerhalb einer Periode des. Auslaufgeberimpulses abgeschlossen ist» Damit während der Speicher- und Löschphase von Z2 kein Auslaufgeberimpuls verloren gehen kann, wird der eine Auslaufgeberimpuls, der während dieser Zeit auftreten kann_e in einem Impulsspeicher abgelegt und zum Zählerstand des Zählers Z2 addiert»

Somit ist der erste Meßzyklus abgeschlossen und es können auf Grund der gespeicherten Zählerwerte die Phasenverschiebung der beiden Impulsreihen, die Restimpulslänge und der Streckgrad in einem geeigneten Auswertegerät„ z· B_e Mikro~ computers Minicomputer, Auswertehardware usw«. berechnet werden»

Erfindungsgemäß wird auch durch entsprechende Steuerung sichergestellt_tf daß der erste Meßzyklus nur zur Bestimmung der Phasenverschiebung der beiden Impulsreihen verwendet wird« da die Phasenverschiebung am Beginn des ersten Meßzyklus nicht bekannt ist und damit ein Meßfehler erwartet werden muß*

Die nächsten Messungen erfolgen nach dem beschriebenen Ab» lauf_e wobei im Auswertegerät die Restimpulslänge am Beginn

des Meßzyklus als Phasenverschiebung., die Restimpulelänge am Ende des Meßzyklus als Korrektur für die unzureichende Genauigkeit bei kleinen Refarenzzahlen herangezogen werden.

Daneben wird die Straßengeschwindigkeit zyklisch mit dem Zähler Z5 gemessen« dessen Zählisnpulse vom Einlaufimpulsgeber abgenommen warden«, Die Öffnungszeit von Tor &5 und damit die Auflösung der Geschwindigkeitsmessung wird vom Auswertegerät vorgegeben»

Um einen annähernd konstanten Meßzyklus, der im Bereich der Totzeiten des Systems liegen soll, zu erreichen, muß der Referenzwert für den Zähler Zl geschwindigkeitsabhängig sein.

ν

Ändert sich die Straßengeschwindigkeit, die die Referenzzahl entsprechend umgeschaltet.

Abhängig von der Auflösung der Geschwindigkeitsmessung bzw· dem möglichen Bereich der Straßengeschwindigkeit kann jedem Geschwindigkeitswert eine Referenzzahl zugeordnet werden oder der Geschwindigkeitsbereich wird in Abschnitte unterteilt.

Bei einer Unterteilung der Geschwindigkeitsbereiche in Abschnitte wird zur Vermeidung- von Schwingungen, die durch eine Straßengeschwindigkeit im Bereich eines Umschaltpunktes auftreten können, eine Hysterese eingebaut.

Claims (5)

1_β Verfahren zur Ermittlung der Differenz der Anzahl der Umdrehungen von wenigstens zwei Wellen, Rollen oder dgl« zwischen wenigstens zwei Meßzeitpunkten, insbesondere zur Ermittlung des Streckgrades eines über hintereinander geschaltete Wellen oder Rollen geführten draht- oder bandförmigen Materials, bei welchem die Wellen, Rollen oder desgleichen mit einem Impulsgeber ausgestattet sind und die Impulse verschiedener Wellen, Rollen' oder dergleichen gesondert gezählt und voneinander subtrahiert werden, gekennzeichnet dadurch, daß zusätzlich zu der Differenz der Zahl der Impulse die Phasenlage der Impulsreihen zu voneinander verschiedenen Meßzeitpunkten ermittelt wird und ein Korrekturglied für die Zahl der Impulse gebildet wird·

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch,daß mit Beginn der Messung ein Oszillator mit gegenüber der Frequenz der Impulse höherer Frequenz zugeschaltet wird® daß die Zahl der Schwingungen dieses Oszillators zwischen gleichsinnigen Impulsflanken der- beiden Impulsreihen aro Beginn der Messung gemessen und gespeichert wird, daß die Zahl der Schwingungen dieses Oszillators für die Dauer einer Impulsperiode ermittelt wird, daß die Zahl der Schwingungen dieses Oszillators zwischen gleichsinnigen Impulsflanken der beiden Impulsreihen zu einem nachfolgenden Meßzeitpunkt neuerlich gemessen wird« und daß aus der Differenz der zu verschiedenen Meßzeitpunkten gemessenen Zahl der Schwingungen des Oszillators, be™

zogen auf dia Zahl der Schwingungen für eine Impulsperiode s die Phasenlage ermittelt wird«

3_# Verfahren nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch« daß a&r erste Meßzyklus nach Beginn der Zählung zur Bestimmung der Phasenlage herangezogen wird.

4. Schaltungsanordnung zum Ausführen das Verfahrens nach einem dar Punkte 1 bis 3₄ wobei wenigstens je ein einer ersten und einer zweiten WeIIe₄ Rolle oder dergleichen zugeordneter Impulsgeber vorhanden ist, mit jedem Impulsgeber wenigstens ein Zähler verbunden ist sowie eine Steuer- und Verarbeitungeschaltung für die Ablaufsteuerung und für die Verarbeitung der Zählersignale vorgesehen ist« gekennzeichnet dadurch, daß an einen eine gegenüber der Folgefrequenz der Geberirapuls höhere Frequenz aufweisenden Oszillator über ein während einer Periodendauer des Pulses des zweiten Impulsgebers geöffnetes Gatter ein dritter Zähler und über ein vom Ende einer Meßperiode bis zum nächstfolgenden Impuls des zweiten Impulsgebers geöffnetes Gatter ein vierter Zähler angeschlossen sind, deren Ausgänge mit einer in der Steuer- und Verarbeitungsschaltung enthaltenen Rechenschaltung zur Ermittlung des Korrekturgliedes als Bruchteil der Pulsperiodendauer verbunden sind.

5· Schaltungsanordnung nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß der an den ersten Impulsgeber angeschlossene erste Zähler mit einem Vergleicher verbunden ist, der beim Erreichen eines als Referenzwert vorbestimmten Zähler-

Standes ein Signal an die Löscheingänge des ersten,Zählers« des dritten Zählers und des vierten Zählers^ über ein Verzögerungsglied an den Löscheingang des zweiten Zählers» an den Löscheingang eines dem zweiten Zähler vorgeschalteten Impulsspeichers» an den Setzeingang eines diesem vorgeschalteten Flipflops, dessen Rückstelleingang an den Ausgang des Verzögerungsgliedes angeschlossen ist, sowie an den Setzeingang eines dem vierten Zähler vorgeschalteten Flipflops,* dessen invertierter Ausgang mit dem Setzeingang eines dem dritten Zähler vorgeschalteten Flipflops verbunden ist, abgibt, wobei die Rückstelleingänge der beiden letztgenannten Flipflops an den zweiten Impulsgeber angeschlossen sind, daß an den nichtinvertierten Ausgang des dem Impulsspeicher vorgeschalteten Flipflops und an den zweiten Impulsgeber einerseits ein UND-Gatter mit zwei nichtinvertierenden Eingängen^ dessen Ausgang mit dem Zähleingang des Impulsspeichers verbunden ist, und anderseits ein UND-Gatter mit einem invertierenden bzw. einem nichtinvertierenden Eingang angeschlossen sind, daß der Ausgang des letzteren UND-Gatters und der Ausgang des Impulsspeichers, dessen Auslese-Eingang mit dem nichtinvertierten Ausgang des diesem vorgeschalteten Flipflops verbunden ist«, mit einer Prüfschaltung für eine Impulszahl £.1 verbunden ssind_e an deren Ausgang der Zähleingang des zweiten Zählers angeschlossen ist, daß der nichtinvertierte Ausgang des dem dritten Zähler vorgeschalteten Flipflops und der ^ Oszillator an die Eingänge des als UND-Gatter ausgebildeten Gatters für den Zähleingang des dritten Zählers und der nichtinvertierte Ausgang des dem vierten Zähler vorgeschalteten Flipflops und der Oszillator an die Eingänge des als UND-Gatter ausgebildeten Gatters für den Zähleingang des vierten Zählers angeschlossen sind«,

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen·