EP2249984A1 - Verfahren und einrichtungen zur regelung von stellgrössen in hütten-technischen anlagen - Google Patents

Verfahren und einrichtungen zur regelung von stellgrössen in hütten-technischen anlagen

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Publication number
EP2249984A1
EP2249984A1 EP09709203A EP09709203A EP2249984A1 EP 2249984 A1 EP2249984 A1 EP 2249984A1 EP 09709203 A EP09709203 A EP 09709203A EP 09709203 A EP09709203 A EP 09709203A EP 2249984 A1 EP2249984 A1 EP 2249984A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
variable
control
actuator
oil
controlled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09709203A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Axel Weyer
Martin Klein
Uwe Kopfstedt
Erich Hovestädt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Siemag AG
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Filing date
Publication date
Application filed by SMS Siemag AG filed Critical SMS Siemag AG
Publication of EP2249984A1 publication Critical patent/EP2249984A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/74—Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product

Definitions

  • the invention relates to a method and apparatus for controlling a wide variety of controlled variables in metallurgical plants such as steel mills, continuous casters, rolling mills for example control of hydraulic, electrical and pneumatic devices with a control system, with the from the reference variable and the feedback large the calculation of a taken place control deviation is performed and a new control variable for the controlled system is specified, with which the example consisting of a valve actuator converts the controlled variable, then with the process supplied total supply of, for example, hydraulic oil, water, air, electrical voltage or electricity the given supply is regulated.
  • the controlled variable is influenced according to the following principle.
  • the control system receives the reference variable for the controlled variable and calculates the so-called control deviation from the feedback variable.
  • the manipulated variable for the controlled system is specified.
  • the controlled system valves, etc.
  • the controlled system must implement this value from the given supply (hydraulic oil, electrical voltage, water, air, etc.) and feed it to the further process, whereby the controlled system is often not available in the current state of the art It is able to precisely control the controlled variable from a given supply quantity with corresponding accuracy by more than a limited ratio.
  • DE 2 344438 describes a method for controlling the cooling of a strand emerging from a continuous casting strand with the possibility of cooling the strand material in individual zones exactly to the extent that corresponds to the change in the heat transfer resistance with increasing solidification.
  • the reference quantity of the groundwater quantity which is based on the optimum amount of water, is set.
  • the coolant quantities applied to the individual strand sections are determined by integrating the speed of the individual strand sections over the running time and simultaneous retention of the time spent by a strand section in the cooling region, compared with corresponding lead quantities and the residual coolant quantities still to be applied to these strand sections ,
  • the setting is then made by adjustable slides or possibly by appropriate
  • the coolant quantity of all spray units is jointly controlled by a valve.
  • DE 103 21 791 A1 discloses a method for controlling the temperature of a metal strip in a hot rolling finishing train, wherein a target function for actuators is formed by comparing a desired temperature profile with an actual temperature profile, the deviations from any in the finishing train Positioned target specifications are recorded metrologically and mass flow (belt speed) and coolant flow on the one hand by prediction and on the other hand online by solving a quadratic optimization problem with linear constraints regulated or controlled.
  • the object of the invention is to further develop the existing control of various control variables in metallurgical plants so that even with commercial conventional actuators with a small control range, the control system and a larger desired controlled variable always secured and reproducible with a optimal and improved control quality sets.
  • At least one actuator with variably adjustable controlled variable for example a control valve, with at least one actuator with adjustable controlled variable, for example a switching valve, is connected in parallel in the controlled system.
  • the latter actuator (and all others) are, for example, pure open-close
  • the fixed value is adjustable and forms part of the supply value.
  • the passage parameters of the actuator such as resistance, throttle, line diameter changed and / or other actuators are connected in parallel.
  • the desired control variable must not be adjusted in this way only by an actuator with a limited control ratio, but is set from a freely selectable manipulated variable x combined with a fixed value. This results in a significantly extended control range and a more accurate and / or exact adjustability (or improved control performance) for the entire control task.
  • the prerequisite here is that the solid actuators have a nearly constant and reproducible property in the control value output.
  • the hysteresis h results in a smaller required control range S for the variable control variable actuator, which is determined as follows:
  • FIG. 1 shows a control scheme according to the prior art
  • FIG. 2 shows a controlled system with three actuators connected in parallel
  • FIG. 3 shows a control diagram for high-level control
  • FIG. 4 shows a control diagram for turning it down
  • FIG. 1 shows a control scheme according to the prior art
  • FIG. 2 shows a controlled system with three actuators connected in parallel
  • FIG. 3 shows a control diagram for high-level control
  • FIG. 4 shows a control diagram for turning it down
  • FIG. 1 shows a control scheme according to the prior art
  • FIG. 2 shows a controlled system with three actuators connected in parallel
  • FIG. 3 shows a control diagram for high-level control
  • FIG. 4 shows a control diagram for turning it down
  • FIG. 4 shows a control diagram for turning it down
  • Fig. 5 control diagram for up and down rules of the constant actuator.
  • FIG 1 a conventional control scheme according to the prior art in the form of a flow chart is shown.
  • the starting point here is the control system 3, in which a predetermined reference variable 1 and a current feedback variable 2 are input for calculating the manipulated variable 4.
  • the manipulated variable 4 then sets in the actuator 5 with a certain control ratio the control variable 7, with the then from the supply 6, the total supply required in the process 10 is provided.
  • the manipulated variable 4 calculated by the control system 3 is fed into a controlled system (actuator circuit) 8 shown in FIG.
  • a controlled system actuator circuit 8 shown in FIG.
  • three actuators are connected in parallel with each other in the illustrated embodiment.
  • Each of these actuators 5 1 , 2 , 0 is connected to the supply 6 and removes this one of its controlled variable 7i, 2 , n correspondingly large supply subset 6i, 2 , n> summed up, the control variable 7 corresponding to the process 10 to be supplied total supply amount ,
  • the trained with adjustable control ratio actuator 5i acts on the total control variable 7 with a variable controlled variable 7i and the parallel connected actuators ⁇ 2 and 5 n each with a fixed set control variable 7 2 and controlled variable 7 n .
  • the actuator 5i For desired values greater than x, the actuator 5i must also set only values of x minus fixed control variable 7 2 to 100% minus fixed set control variable 7 2 reproducible, so can safely realize the large bandwidth of the entire control range despite a small control ratio.
  • the down-regulation required of the value x of the actuator 5i to a low value then the fixed set control variable 7 2 from the value x to the required control variable 7 to supplement is shown in dashed lines.
  • connection 11 and the shutdown 12 of the actuator 5 2 is shown according to the indicated directional arrows.
  • the different switching on and off operations of FIGS. 3 and 4 caused by the hysteresis h, as well as the position of the switching points x and xh, are emphasized more clearly by this illustration.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Die Anforderungen an die Regelung unterschiedlichster Regelgrößen in hütten-technischen Anlagen sind inzwischen so hoch geworden, dass oftmals das benötigte Regelverhältnis von Stellgliedern (Ventile, etc.) deutlich größer als auf dem Markt erhältlich ist. Um auch mit handelsüblichen Stellgliedern mit kleinem Regelbereich eine größere gewünschte Regelgröße immer gesichert und reproduzierbar mit einer optimalen und verbesserten Regelgüte einstellen zu können, wird zur Realisierung eines möglichst großen Regelbereichs für die Gesamtversorgungsmenge erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine Stellgliedschaltung (8) zu verwenden, bei der beim Hochregeln ab einer Stellgröße (4) = x zum vorhandenen Stellglied (51) mit variabler Regelgröße (71) mindestens ein weiteres Stellglied (52) mit einer frei wählbaren fest eingestellten Regelgröße (72) parallel zugeschaltet wird und ab dieser Stellgröße (4) = x die Gesamtversorgungsmenge durch die fest eingestellte Regelgröße (72) und die variable Regelgröße (71) kombiniert eingestellt wird.

Description

Verfahren und Einrichtungen zur Regelung von Stellgrößen in hüttentechnischen Anlagen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung unterschiedlichster Regelgrößen in hüttentechnischen Anlagen wie beispielsweise Stahlwerke, Stranggießanlagen, Walzwerke zur beispielsweisen Ansteuerung von hydraulischen, elektrischen und auch pneumatischen Vorrichtungen mit einem Regelungssystem, mit dem aus der Führungsgröße und der Rückführ- große die Berechnung einer stattgefundenen Regelabweichung durchgeführt und eine neue Stellgröße für die Regelstrecke vorgegeben wird, mit dem das beispielsweise aus einem Ventil bestehende Stellglied die Regelgröße umsetzt, mit der dann die dem Prozess zuzuführende Gesamtversorgungsmenge von beispielsweise Hy-drauliköl, Wasser, Luft, elektrischer Spannung bzw. Strom aus der gegebenen Versorgung geregelt wird.
Beim Betrieb von hüttentechnischen Anlagen sind eine Reihe von Regelungen unterschiedlichster Regelgrößen zur Ansteuerung von hydraulischen, elektrischen und auch pneumatischen Antrieben notwendig, die sich direkt oder indi- rekt auf die innere als auch auf die äußere Qualität des Endproduktes auswirken. Als Beispiel sei hier die Spritzkühlung genannt, die zum einen die innere Qualität durch die Geschwindigkeit der Durcherstarrung beeinflusst, als auch als äußere Qualität die Oberfläche des Endproduktes. Die Qualität (Regelgüte), mit der alle Regelungen, die an der Produktion von stranggegossenen Produk- ten beteiligt sind, ihre Regelgrößen einstellen, ist dabei von großer Bedeutung.
In vielen Fällen sind die Anforderungen an diese Regelungen inzwischen so hoch geworden, dass die Hersteller von Stellgliedern (Ventile, etc.), die in Stranggießanlagen Einsatz finden, diesen Anforderungen nicht mehr nach- kommen können. Für die Regelung des Spritzwassers stehen am Markt nur Regelventile zur Verfügung, die ein Regelverhältnis über die Regelstrecke von maximal 1 : 15 ermöglichen, wobei 1 die minimale und 15 die maximale zu regelnde Regelgröße darstellen. Bei einem immer breiter werdendem Spektrum von Stahlqualitäten, die auf einer Stranggießanlage gegossen werden sollen, werden allerdings Regelverhältnisse von weit mehr als 1 : 15 benötigt, da eine immer größer werdende Bandbreite des einzustellenden Spritzwasserdurch- flusses gefordert wird.
Nach dem Stand der Technik wird beispielsweise bei den an Stranggießanlagen eingesetzten Regelungen die Regelgröße nach folgendem Prinzip beein- flusst. Das Regelungssystem erhält die Führungsgröße für die Regelgröße und berechnet aus der Rückführgröße die so genannte Regelabweichung. Entsprechend der Regelabweichung wird die Stellgröße für die Regelstrecke vorgegeben. Die Regelstrecke (Ventile, etc.) muss diesen Wert aus der gegebenen Versorgung (Hydrauliköl, elektrische Spannung, Wasser, Luft, etc.) umsetzen und dem weiteren Prozess zuführen, wobei die Regelstrecke aufgrund des der- zeitigen Standes der Technik oft nicht in der Lage ist, die Regelgröße aus einer gegebenen Versorgungsmenge mit entsprechender Genauigkeit um mehr als ein begrenztes Verhältnis exakt zu regeln.
So wird in der DE 2 344438 ein Verfahren zur Regelung der Kühlung eines aus einer Durchlaufkokille austretenden Stranges mit der Möglichkeit beschrieben, das Stranggut in einzelnen Zonen genau in dem Umfang zu kühlen, wie es der Veränderung des Wärmedurchgangswiderstandes bei zunehmender Erstarrung entspricht. Für jede Zone wird zu Beginn eines Gießvorgangs die Führungsgröße der Grundwassermenge eingestellt, die von der optimalen Wassermenge ausgeht. Während des Gießens wird durch Integrieren der Geschwindigkeit der einzelnen Strangabschnitte über die Laufzeit und gleichzeitiges Festhalten der von einem Strangabschnitt im Kühlbereich verbrachten Zeit mit einem Rechner die auf die einzelnen Strangabschnitte aufgebrachten Kühlmittelmengen ermittelt, mit entsprechenden Führungsmengen verglichen und die noch auf diese Strangabschnitte aufzubringenden Restkühlmittelmengen bestimmt. Die Einstellung erfolgt dann durch einstellbare Schieber oder eventuell durch entspre- chende Dϋsenbestückung, wobei beispielsweise die Kühlmittelmenge aller Sprüheinheiten gemeinsam durch ein Ventil geregelt wird.
Weiterhin ist aus der DE 103 21 791 A1 ein Verfahren zur Temperaturregelung eines Metallbandes in einer Warmwalz-Fertigstraße bekannt, wobei durch Ver- gleich eines Soll-Temperaturverlaufs mit einem Ist-Temperaturverlauf eine Zielfunktion für Stellglieder gebildet wird, die Abweichungen von beliebig in der Fertigstraße positionierten Soll-Vorgaben messtechnisch erfasst und Massenfluss (Bandgeschwindigkeit) und Kühlmittelfluss einerseits durch Vorausberechnung und andererseits online durch Lösen eines quadratischen Optimierungsprob- lems mit linearen Nebenbedingungen geregelt bzw. gesteuert werden.
Ausgehend von diesem geschilderten Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die bestehende Regelung unterschiedlichster Regelgrößen in hüttentechnischen Anlagen so weiter zu entwickeln, dass auch mit handels- üblichen Stellgliedern mit kleinem Regelbereich das Regelsystem auch eine größere gewünschte Regelgröße immer gesichert und reproduzierbar mit einer optimalen und verbesserten Regelgüte einstellt.
Die gestellte Aufgabe wird verfahrensmäßig mit den kennzeichnenden Merkma- len des Anspruchs 1 und vorrichtungsmäßig mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 6 dadurch gelöst, dass zur Realisierung eines möglichst großen Regelbereichs für die Gesamtversorgungsmenge eine Regelstrecke verwendet wird, bei der beim Hochregeln zum vorhandenen Stellglied mit variabler Regelgröße ab einer Stellgröße = x mindestens ein weiteres Stellglied mit einer frei wählbaren fest eingestellten Regelgröße parallel zugeschaltet wird und ab dieser Stellgröße = x die Gesamtversorgungsmenge aus den hieraus resultierenden Versorgungsteilmengen kombiniert eingestellt wird.
Hierzu ist in der Regelstrecke mindestens ein Stellglied mit variabel einstellba- rer Regelgröße, beispielsweise ein Regelventil, mit mindestens einem Stellglied mit einstellbarer Regelgröße, beispielsweise ein Schaltventil parallel geschaltet. Letzteres Stellglied (und alle weiteren) sind beispielsweise reine Auf-Zu-
Stellglieder und beaufschlagen die Regelgröße mit einem festen Wert aus der Versorgung. Der Festwert ist einstellbar und bildet einen Teil des Versorgungswertes. Zur Einstellung der festen Regelgröße können die Durchgangsparameter des Stellgliedes wie beispielsweise Widerstand, Drossel, Leitungsdurch- messer verändert und/oder weitere Stellglieder parallel zugeschaltet werden.
Die gewünschte Regelgröße muss auf diese Weise nicht mehr nur durch ein Stellglied mit begrenztem Regelverhältnis eingestellt werden, sondern wird ab einer frei wählbaren Stellgröße x mit einem Festwert kombiniert eingestellt. Hierdurch entsteht ein deutlich erweiterter Stellbereich und eine genauere und/oder exaktere Einstellbarkeit (bzw. verbesserte Regelgüte) für die gesamte Regelungsaufgabe. Voraussetzung ist hierbei, dass die festen Stellglieder eine nahezu konstante und reproduzierbare Eigenschaft in der Stellgrößenausgabe besitzen.
Bei Stellgröße = x wird beim Hochregeln nicht nur ein Stellglied mit fest eingestellter Regelgröße zugeschaltet, sondern gleichzeitig das Stellglied mit variabler Regelgröße so weit heruntergeregelt, dass mit neu eingestellter variabler Regelgröße plus der fest eingestellten Regelgröße der Regelvorgang auch o- berhalb der Stellgröße = x fortgesetzt und die Gesamtversorgungsmenge sichergestellt ist. Auf Grund vorhandener Trägheit beim Schaltvorgang (Hysterese) ist beim Herunterregeln die vorhandene eigene definierte Hysterese h zu berücksichtigen. Dies geschieht in der Weise, dass bei der Stellgröße = x - h das Ausschalten des „kon-stanten" Stellgliedes erfolgt und ab diesem Wert das „variable" Stellglied im Bereich 0 bis x - h die Regelung der Gesamtversorgungsmenge wieder übernimmt. Für das Herunterregeln ergibt sich für das Stellglied mit variabler Regelgröße somit durch die Hysterese h ein kleinerer erforderlicher Regelbereich S, der wie folgt ermittelt wird:
für x - h < 50 % gilt S = x und für x - h > 50% gilt S = x - h. Die Überschneidung der Stellgröße des „variablen" Stellgliedes und aller parallelen Stellglieder wird über die Auslegung der Parallelzweige und des „variablen" Stellgliedes definiert, so dass das Regelsystem die gewünschte Regelgrö- ße immer gesichert und reproduzierbar mit einer optimalen und verbesserten Regelgüte einstellt.
Zur Erreichung der erforderlichen Regelbereiche mit einer gesicherten Genauigkeit in hüttentechnischen Anlagen wie beispielsweise Stahlwerke, Strang- gießanlagen, Walzwerke zur beispielsweisen Ansteuerung von hydraulischen, elektrischen und auch pneumatischen Vorrichtungen (Luft, Wasser, Öl als hydraulisches Medium z. B. HFC Ultra Safe, Quintolubric oder mineralisches Hyd- rauliköl), Öl als Schmierstoff etc. können erfindungsgemäß folgende Kombinationen innerhalb einer Regelstrecke angewendet werden:
- Parallelschaltung von Regel- und Schaltvorrichtungen,
- Parallelschaltung von mehreren Regelvorrichtungen,
- Parallelschaltung von mehreren Schaltvorrichtungen (Kaskadierung),
wobei diese Regelungen mit Vorteil verwendet werden zur:
- Regelung von Luft, Wasser, Öl als hydraulisches Medium wie beispielsweise HFC Ultra Safe, Quintolubric oder mineralisches Hydrauliköl, Öl als Schmierstoff oder ähnlichen Medien im Stahlwerk zur Erzeugung und Weiterverarbei- tung von Flüssigstahl sowie flüssigen NE-Metallen,
- Regelung von Luft, Wasser, Öl als hydraulisches Medium wie beispielsweise HFC Ultra Safe, Quintolubric oder mineralisches Hydrauliköl, Öl als Schmierstoff oder ähnlichen Medien einer Stranggießanlage zur Weiterverarbeitung von Flüssigstahl sowie flüssigen NE-Metallen zu Halbzeugen wie etwa Brammen, Dünnbrammen, Knüppeln, Blöcken, oder Ähnlichem, - Regelung von Luft, Wasser, Öl als hydraulisches Medium wie beispielsweise HFC Ultra Safe, Quintolubric oder mineralisches Hydrauliköl, Öl als Schmierstoff oder ähnlichen Medien eines Walzwerkes zur Weiterverarbeitung von Brammen, Dünnbrammen, Knüppeln, Blöcken, oder Ähnlichem,
- Regelung von Luft, Wasser, Öl als hydraulisches Medium wie beispielsweise HFC Ultra Safe, Quintolubric oder mineralisches Hydrauliköl, Öl als Schmierstoff oder ähnlichen Medien für Nebeneinrichtungen eines Walzwerkes wie beispielsweise Haspel, Laminarkühlstrecke und Ähnlichem,
- Regelung von Luft, Wasser, Öl als hydraulisches Medium wie beispielsweise HFC Ultra Safe, Quintolubric oder mineralisches Hydrauliköl, Öl als Schmier- stoff oder ähnlichen Medien einer Bandbehandlungsanlage.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an in schematischen Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Regelungsschema nach dem Stand der Technik, Fig. 2 eine Regelstrecke mit drei parallel geschalteten Stellgliedern, Fig. 3 Regeldiagramm für Hochregeln, Fig. 4 Regeldiagramm für Herunterregeln,
Fig. 5 Regeldiagramm für Hoch- und Herunterregeln des konstanten Stellgliedes.
In der Figur 1 ist ein übliches Regelungsschema nach dem Stand der Technik in Form eines Flussdiagramms dargestellt. Ausgangspunkt ist hier das Regelungssystem 3, in das eine vorgegebene Führungsgröße 1 und eine aktuelle Rückführgröße 2 zur Berechnung der Stellgröße 4 eingegeben werden. Die Stellgröße 4 stellt dann im Stellglied 5 mit einem bestimmten Regelverhältnis die Regelgröße 7 ein, mit der dann aus der Versorgung 6 die im Prozess 10 benötigte Gesamtversorgungsmenge bereitgestellt wird.
Um die zur Regelung einer Gesamtversorgungsmenge erforderlichen Regelverhältnisse zu erhöhen, wird erfindungsgemäß die vom Regelungssystem 3 berechnete Stellgröße 4 in eine in der Figur 2 dargestellte Regelstrecke (Stellgliedschaltung) 8 eingespeist. Innerhalb dieser Regelstrecke 8 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Stellglieder parallel miteinander geschaltet. Jedes dieser Stellglieder 51,2,0 ist mit der Versorgung 6 verbunden und entnimmt dieser eine seiner Regelgröße 7i,2,n entsprechend große Versorgungsteilmenge 6i,2,n> die aufsummiert, der Regelgröße 7 entsprechend, die dem Prozess 10 zuzuführende Gesamtversorgungsmenge ergibt. Das mit einstellbarem Regelverhältnis ausgebildete Stellglied 5i beaufschlagt dabei die Gesamtregelgröße 7 mit einer variablen Regelgröße 7i und die parallel zugeschalteten Stellglieder Ö2 und 5n jeweils mit einer fest eingestellten Regelgröße 72 und Regelgröße 7n.
In den Figuren 3 bis 5 ist die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Regeldiagramms mit einem Stellgrößenbereich von bis zu 100 % dargestellt. Die Figur 3 zeigt das Hochregeln der Regelgröße 7 mit zwei parallel geschalteten Stellgliedern O1 und 52. Aufgetragen ist hier die gewünsch- te Regelgröße 7 in %, die dem Prozess zugeführt werden soll in Abhängigkeit von der Stellgröße 4 in %. Zu Beginn des Regelvorgangs wird dieser Wert allein durch das Stellglied 5i übernommen, so dass die gestrichelt eingezeichneten Werte der Regelgröße 7i parallel zur Regelgröße 7 verlaufen. Ab einer Stellgröße 4 = x (beträgt etwa 65 %) übernimmt das parallel zugeschaltete Stellglied 52 eine fest eingestellte Regelgröße 72, so dass das Stellglied 5i nur einen Bereich von 0 bis zu diesem Wert x reproduzierbar einstellen muss. Für gewünschte Werte größer x muss das Stellglied 5i ebenfalls nur Werte von x minus feste Regelgröße 72 bis 100 % minus fest eingestellte Regelgröße 72 reproduzierbar einstellen, kann also trotz kleinem Regelverhältnis die große Bandbreite des gesamten Regelbereichs sicher realisieren. Das beim Wert x erforderliche Herunterregeln des Stellgliedes 5i auf einen niedrigen Wert, um anschließend die fest eingestellte Regelgröße 72 ab dem Wert x auf die erforderliche Regelgröße 7 zu ergänzen, ist gestrichelt eingezeichnet.
Um ein ständiges Ein- und Ausschalten um den um den Schaltpunkt mit dem Wert x zu vermeiden, arbeiten alle parallel geschalteten Stellglieder mit ihrer eigenen definierten Hysterese h. Das Ausschalten erfolgt daher beim Wert x - h. Das Stellglied O1 muss deshalb hier nur einen kleineren Regelbereich übernehmen. In der Figur 4 sind die sich daraus ergebenden Verhältnisse in gleicher Weise wie bei der Figur 3 dargestellt. Der Abschaltpunkt x - h für das Stellglied 52 liegt nun um den Betrag der Hysterese h gegenüber dem Zuschalt- punkt x der Figur 3 niedriger und beträgt hier etwa 54 %, weshalb auch entsprechend später das Stellglied 5i bei diesem Abschaltpunkt wieder hoch geregelt werden muss.
In der Figur 5 ist nur das Zuschalten 11 und das Abschalten 12 des Stellgliedes 52 entsprechend der eingezeichneten Richtungspfeile dargestellt. Die durch die Hysterese h hervorgerufenen unterschiedlichen Ein- und Ausschaltvorgänge der Figuren 3 und 4, sowie die Lage der Umschaltpunkte x und x-h werden durch diese Darstellung klarer hervorgehoben.
Bezugszeichenliste
1 Führungsgroße
2 Rückführgröße
3 Regelungssystem
4 Stellgröße
5i,2,n Stellglied
6 Versorgung
61,2,n Versorgungsteilmenge
7 Regelgröße
71,2,n Regelgröße (Teilregelgröße)
8 Regelstrecke (Stellgliedschaltung)
9 Hysterese
10 Prozess
11 Zuschalten
12 Abschalten h Hysterese
S Stellbereich

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Regelung unterschiedlichster Regelgrößen (7i,2) in hüttentechnischen Anlagen zur Ansteuerung von Vorrichtungen mit einem Rege- lungssystem (3), mit dem aus der Führungsgröße (1 ) und der Rückführgröße (2) die Berechnung einer stattgefundenen Regelabweichung durchgeführt und eine neue Stellgröße (4) für die Regelstrecke (8) vorgegeben wird, mit dem das Stellglied (5) die Regelgröße (7) umsetzt, mit der dann die dem Prozess (10) zuzuführende Gesamtversorgungsmenge eines Mediums aus der gegebenen Versorgung (6) geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisierung eines möglichst großen Regelbereichs für die Gesamtversorgungsmenge eine Regelstrecke (8) verwendet wird, bei der beim Hochregeln zum vorhandenen Stellglied (5i) mit variabler Regelgrö- ße (7i) ab einer Stellgröße (4) = x mindestens ein weiteres Stellglied (52) mit einer frei wählbaren fest eingestellten Regelgröße (72) parallel zugeschaltet wird und ab dieser Stellgröße (4) = x die Gesamtversorgungsmenge aus den hieraus resultierenden Versorgungsteilmengen (61i2,n) kombiniert eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei Stellgröße (4) = x während des Zuschaltens (11 ) des Stellgliedes (52) gleichzeitig das Stellglied (5i) heruntergeregelt wird und mit neu ein- gestellter variabler Regelgröße (7i) den Regelvorgang fortsetzt und die geforderte Gesamtversorgungsmenge sicherstellt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Her-unterregeln (12) die vorhandene eigene definierte Hysterese (h) in der Weise berücksichtigt wird, dass bei Stellgröße (4) = x - h das Ausschalten (12) des Stellgliedes (52) erfolgt und ab diesem Wert das
Stellglied (5i) im Bereich 0 bis x - h die Regelung der Gesamtversor- gungsmenge wieder übernimmt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Hysterese (h) erforderliche kleinere Regelbereich (S) des Stellgliedes (5i) wie folgt ermittelt wird: für x - h < 50 % gilt S = x und für x - h > 50% gilt S = x - h
5. Verfahren nach Anspruch 1 , 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der konstanten Regelgröße (J2) die Durchgangsparameter des Stellgliedes (5∑) wie beispielsweise Widerstand, Drossel, Lei- tungsdurchmesser verändert und/oder weitere Stellglieder (5n) parallel zugeschaltet werden.
6. Vorrichtung zur Regelung unterschiedlichster Regelgrößen (7^) in hüttentechnischen Anlagen zur Ansteuerung von hydraulischen, elektrischen und auch pneumatischen Vorrichtungen mit einem Regelungssystem (3), mit dem aus der Führungsgröße (1 ) und der Rückführgröße (2) die Berechnung einer stattgefundenen Regelabweichung durchgeführt und eine neue Stellgröße (4) für die Regelstrecke (8) vorgegeben wird, mit dem das Stellglied (δ^.n) die Regelgröße (7i,2,n) umsetzt, mit der dann die dem Prozess (10) zuzuführende Gesamtversorgungsmenge von beispielsweise
Hydrauliköl, Wasser. Luft, elektrischer Spannung bzw. Strom aus der gegebenen Versorgung (6) geregelt wird, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Regelstrecke (8) mindestens ein Stellglied (5i) mit variabel einstellbarer Regelgröße (7i) mit mindestens einem Stellglied (52) mit frei wählbarer fest einge-stellter Regelgröße (72) parallel geschaltet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (5i) eine Regelvorrichtung und das Stellglied (52-n) eine Schaltvorrichtung ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Stellglieder (5i) mit variabler Regelgröße (7i) miteinander parallel geschaltet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Stellglieder (52) mit fest eingestellter Regelgröße (72) in Form einer Kaskadierung miteinander parallel geschaltet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellglieder (52) mit fest eingestellter Regelgröße (72) reine Auf- Zu- bzw. An-Aus-Stellglieder sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (5i) über eine variable Regelgröße (7i) verfügt, mit der mindestens die Stellgröße (4) bis x % und danach für Werte größer x die Stellgröße von x bis 100 % minus fest eingestellter Regelgröße (72) geregelt werden.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11 , gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur Regelung von Luft, Wasser, Öl als hydraulisches Medium wie beispielsweise HFC Ultra Safe, Quintolubric oder mineralisches Hydrauliköl, Öl als Schmierstoff oder ähnlichen Medien im Stahlwerk zur Erzeugung und Weiterverarbeitung von Flüssigstahl sowie flüssi- gen NE-Metallen.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11 , gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur Regelung von Luft, Wasser, Öl als hydraulisches Medium wie beispielsweise HFC Ultra Safe, Quintolubric oder mineralisches Hydrauliköl, Öl als Schmierstoff oder ähnlichen Medien einer Stranggießanlage zur Weiterverarbeitung von Flüssigstahl sowie flüssigen NE-Metallen zu Halbzeugen wie etwa Brammen, Dünnbrammen, Knüppeln, Blöcken, oder Ähnlichem.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11 , gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur Regelung von Luft, Wasser, Öl als hydraulisches Medium wie beispielsweise HFC Ultra Safe, Quintolubric oder minerali- sches Hydrauliköl, Öl als Schmierstoff oder ähnlichen Medien eines Walzwerkes zur Weiterverarbeitung von Brammen, Dünnbrammen, Knüppeln, Blöcken, oder Ähnlichem.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11 , gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur Regelung von Luft, Wasser, Öl als hydraulisches Medium wie beispielsweise HFC Ultra Safe, Quintolubric oder mineralisches Hydrauliköl, Öl als Schmierstoff oder ähnlichen Medien für Nebeneinrichtungen eines Walzwerkes wie beispielsweise Haspel, Laminar- kühlstrecke und Ähnliches.
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11 , gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur Regelungen von Luft, Wasser, Öl als hy-draulisches Medium wie beispielsweise HFC Ultra Safe, Quintolubric oder mineralisches Hydrauliköl, Öl als Schmierstoff oder ähnlichen Medien einer Band- behandlungsanlage.
EP09709203A 2008-02-06 2009-01-23 Verfahren und einrichtungen zur regelung von stellgrössen in hütten-technischen anlagen Withdrawn EP2249984A1 (de)

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