Das Walzen von Flachprodukten ist ein komplexer Prozess, bei dem die Produktqualität von unterschiedlichsten Faktoren wie der mechanischen und elektrotechnischen Ausrüstung, dem eingesetzten Eingangsmaterial, der Schmierung, der Regelungsstrategie usw. abhängig ist.
Die bedeutendsten Qualitätsparameter sind dabei Oberfläche, Planheit, Materialhomogenität und Banddickentoleranzen. Zur Kostenoptimierung und zur maximalen Materialausnutzung sind enge Dickentoleranzen von höchster Bedeutung, denn dadurch kann das Band so nah wie möglich auf die zulässige Mindestdicke gewalzt werden.
Die Produktqualität kann nur dann wirkungsvoll optimiert werden, wenn sowohl die mechanische und elektrische Ausrüstung, als auch die Regelungsstrategie und die Instrumentierung in geeigneter Weise aufeinander abgestimmt sind.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Grundlagen
2.1 Walzprozess
2.2 Ansprüche an das Walzgut
2.3 Fehler im Walzgut
2.3.1 Querwellen
2.3.2 Rattermarken ( Brummer )
2.4 Das Walzgerüst
2.4.1 Sensoren am Walzgerüst
2.4.2 Die Walzenanstellung
2.5 Walzenexzentrizität
2.5.1 Beschreibung der Walzenexzentrizität
2.5.2 Erfassen von Walzenexzentrizitäten
2.5.3 Fourier – Analyse von Walzenexzentrizitäten
2.5.4 Methoden zur Kompensation von Walzenexzentrizitäten
2.6 Regelungen im Walzgerüst und deren Einfluss auf die Walzenexzentrizität
2.6.1 Gaugemeter – Regelung
2.6.2 Rückwärtsregelung (RR) – Monitorregelung
2.7 Applikationsbaugruppe FM 458
2.8 Programmiersprache CFC
2.9 Datenaufzeichnung und Datenanalyse
2.9.1 Datenaufzeichnung mittels iba PDA
2.9.2 Datenanalyse mittels iba Analyzer
3 Programmbeschreibung
3.1 Aufgabe des Programms
3.2 Testumgebung an der TU Clausthal
3.3 Kommunikation zwischen den Anlagenteilen
3.4 Struktur des Programms
3.5 CFC – Pläne
3.5.1 01_S7<->FM458
3.5.2 02_WERTE_EXM_438
3.5.3 03_EINTEILUNG_WALZE
3.5.4 04_BEREICHE_F_ANTEILE
3.5.5 05_KRAFTZUGEHOERIGKEIT
3.5.6 06_ERLERNEN_KRAEFTE
3.5.7 07_ANTEILE_KRAEFTE
3.5.8 08_KRAFT_GELERNT
3.5.9 09_DEHNUNGSKURVE
3.5.10 10_POSITIONSKORREKTUR
4 Ergebnisse und Auswertung
4.1 Vergleich der eingelesenen Drehzahl in der FM 458 und der S7-300 Steuerung
4.2 Erkennung der Walzenexzentrizität
4.2.1 Erkennung in Abhängigkeit von der Drehzahl
4.2.2 Erkennung in Abhängigkeit von der Walzkraft
4.3 Einfluss des AGC’s auf die Walzenexzentrizität
4.4 Genauigkeit der erlernten Kraft
4.4.1 Genauigkeit in Abhängigkeit von der Drehzahl
4.4.2 Genauigkeit in Abhängigkeit von der Walzkraft
4.4.3 Genauigkeit in Abhängigkeit von der Anzahl der Segmente
4.5 Zeittest der Kommunikation zwischen der S7-400 Steuerung und der S7-300 Steuerung
4.6 Genauigkeit des Positionskorrekturwertes
4.6.1 Genauigkeit in Abhängigkeit von der Drehzahl
4.6.2 Genauigkeit in Abhängigkeit von der Walzkraft
4.6.3 Genauigkeit in Abhängigkeit von der Anzahl der Segmente
5 Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit zielt darauf ab, ein Modul für die Siemens Plattform FM458 zu entwickeln, um Walzenexzentrizitäten in Kalt- und Warmwalzprozessen effektiv zu identifizieren und zu kompensieren. Durch die softwaregestützte Lernfähigkeit des Systems sollen periodische Schwankungen im Walzspalt, die durch unrunde Walzen verursacht werden, reduziert werden, um eine höhere Produktqualität bei der Bandwalzung zu erreichen.
- Entwicklung und Implementierung eines Kompensationsprogramms in CFC.
- Analyse und Erfassung von Walzkraftsignalen zur Identifikation der Exzentrizität.
- Optimierung der Walzenanstellung mittels Positionskorrekturwert.
- Vergleich der Ergebnisse bei unterschiedlichen Prozessparametern (Drehzahl, Walzkraft).
- Evaluation der Kommunikation zwischen S7-400 und S7-300 Systemen.
Auszug aus dem Buch
3.1 Aufgabe des Programms
Die nichtideale Form der Walzen ist eine Störgröße, die weder von der Gaugemeter – Regelung, noch von der Monitorregelung kompensiert werden kann.
Der Ansatz des Programms liegt darin, die Exzentrizität der Walzen zu lernen, sie zu speichern und dann als Anstellungskompensation aufzuschalten.
Die Exzentrizität wird also nicht aus dem Messsignal der Walzkraft ausgefiltert, sondern nur von der Anstellung kompensiert.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Komplexität des Walzprozesses ein und stellt die Notwendigkeit der Kompensation von Walzenexzentrizitäten für eine hohe Produktqualität dar.
2 Grundlagen: Hier werden die theoretischen Basisinformationen zu Walzprozessen, Walzgerüsten, Sensorik und den physikalischen Zusammenhängen der Walzenunrundheit dargelegt.
3 Programmbeschreibung: In diesem Kapitel wird die konkrete Implementierung der Kompensationslogik auf der FM 458-Plattform sowie die verwendete Versuchs- und Kommunikationsumgebung beschrieben.
4 Ergebnisse und Auswertung: Dieses Kapitel präsentiert die experimentellen Daten und analysiert die Genauigkeit der Kraftidentifikation sowie der resultierenden Positionskorrektur unter variierenden Betriebsbedingungen.
5 Ausblick: Hier werden die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf industrielle Anlagen diskutiert und Empfehlungen für die praktische Inbetriebnahme gegeben.
Schlüsselwörter
Walzenexzentrizität, Walzprozess, FM 458, Gaugemeter-Regelung, Walzkraft, Positionskorrektur, CFC, Walzgerüst, Banddickenregelung, Automatisierungstechnik, Signalidentifikation, Prozessoptimierung, Fourier-Analyse, Siemens Simatic.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Software-Moduls zur Identifikation und aktiven Kompensation von Walzenexzentrizitäten, um Dickenfehler bei gewalzten Metallbändern zu minimieren.
Welche zentralen Themenfelder deckt die Arbeit ab?
Zentrale Felder sind die Walzwerktechnik, die industrielle Automatisierung mittels Siemens FM 458, signaltechnische Analysemethoden und die mathematische Modellierung von Walzkraftverläufen.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist es, ein System zu schaffen, das die Exzentrizität der Walzen eigenständig erlernt und durch eine dynamische Positionskorrektur der Walzenanstellung ausgleicht.
Welche wissenschaftliche Methode wurde für die Kompensation gewählt?
Es wurde ein lernender Ansatz implementiert, der die Walzkraft in Abhängigkeit von der Walzenposition erfasst und ein Korrektursignal generiert, das als Spiegelbild der Störung auf die Anstellung aufgeschaltet wird.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretischen Grundlagen des Walzens, die detaillierte Beschreibung der CFC-Programmierung auf der FM 458-Baugruppe und die experimentelle Auswertung an einer Testanlage.
Welche Schlagworte charakterisieren das Dokument?
Schlüsselbegriffe sind Walzenexzentrizität, FM 458, Walzkraftkompensation, Positionskorrektur und CFC-Programmierung.
Warum ist die Gaugemeter-Regelung allein nicht ausreichend?
Die Gaugemeter-Regelung kann die durch Walzenexzentrizität verursachten periodischen Störungen nicht ausgleichen; in manchen Fällen verstärkt sie diese sogar, weshalb eine zusätzliche, spezialisierte Kompensation erforderlich ist.
Welche Rolle spielt die Einteilung der Walze in Segmente?
Die Segmentierung ermöglicht es, die Exzentrizität winkelabhängig zu erfassen und zu speichern, um für jede Walzenposition gezielt den passenden Korrekturwert abzurufen.
- Arbeit zitieren
- Sven Herms (Autor:in), 2008, Entwicklung eines Moduls auf der Siemens Plattform FM458 zur Identifikation und Kompensation von Walzenexzentrizitäten in Kalt- und Warmwalzprozessen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/456302
