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EP2566633A2 - Betriebsverfahren für eine fertigstrasse mit prädiktion der leitgeschwindigkeit - Google Patents

Betriebsverfahren für eine fertigstrasse mit prädiktion der leitgeschwindigkeit

Info

Publication number
EP2566633A2
EP2566633A2 EP11710447A EP11710447A EP2566633A2 EP 2566633 A2 EP2566633 A2 EP 2566633A2 EP 11710447 A EP11710447 A EP 11710447A EP 11710447 A EP11710447 A EP 11710447A EP 2566633 A2 EP2566633 A2 EP 2566633A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
band
point
control computer
finishing train
points
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.)
Granted
Application number
EP11710447A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2566633B1 (de
Inventor
Klaus Weinzierl
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.)
Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP11710447.1A priority Critical patent/EP2566633B1/de
Publication of EP2566633A2 publication Critical patent/EP2566633A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2566633B1 publication Critical patent/EP2566633B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
    • C21D11/005—Process control or regulation for heat treatments for cooling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226—Hot rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2261/00—Product parameters
    • B21B2261/20—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2275/00—Mill drive parameters
    • B21B2275/02—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2275/00—Mill drive parameters
    • B21B2275/02—Speed
    • B21B2275/04—Roll speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2275/00—Mill drive parameters
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    • B21B2275/06—Product speed
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    • 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
    • B21B37/46—Roll speed or drive motor control

Definitions

  • the present invention relates to an operating method for a finishing train for rolling a strip
  • Band point and nominal value are characteristic of the desired energy content of the first band point
  • the actual value is bezo ⁇ gen to a location in front of the finishing line and the target size is based on a location downstream of the finishing ⁇ road,
  • control computer determines a leading variable prior to the arrival of the first band point in the finishing train for the first band point on the basis of a determination rule
  • control computer determines a Leitge ⁇ speed based on the Leitulate and operates the finishing train at the time of entry of the first band point in the finishing train at the conduction velocity
  • the present invention further relates to a computer program comprising machine code which can be processed directly by a control computer for a finishing train for rolling a strip and whose execution by the control computer causes the control computer to operate the finishing line according to such an operating method.
  • the present invention further relates to a control computer for a finishing train for rolling a belt, wherein the control computer is designed such that it operates the finished road ⁇ according to such a method of operation.
  • the present invention further relates to a finishing line for rolling a belt, which is equipped with such a control computer.
  • a hot strip mill consists of at least one finishing train and one cooling line downstream of the finishing train.
  • the finishing train may be preceded by a roughing train - alternatively or in addition to the cooling section - or the finishing train may be preceded by a casting device.
  • the finishing train has a number of rolling stands.
  • the number of rolling stands can be determined as needed.
  • there are several rolling stands for example four to seven rolling stands. In individual cases, however, only a single rolling stand can be present. For each roll stand - regardless of their number - a setpoint decrease is specified for every rolling pass to be performed. If several rolling stands are available, generally further input and / or outlet-side desired trains are specified. If only a single roll stand is present, one and / or Auslaufseifiger Sollzug can be specified. However, this is not mandatory.
  • the final rolling temperature that is, the temperature at which the strip exits the finishing train.
  • Al ⁇ tively to finish rolling temperature can also be used the energy content of the tape at this location variable describing others, such as the enthalpy.
  • the target size should be kept as far as possible over the entire length of the tape.
  • the target size may alternatively be constant or vary along the length of the band.
  • the conduction velocity is a speed from the - gege ⁇ appropriate in conjunction with the Hughes- in the finishing train Vice border pass reductions and desired features - within the
  • Finishing occurring strip and Walzenorgsgeschwindig ⁇ speeds are clearly determined.
  • it may be a fictitious speed of the tape head or the speed of the first rolling stand of the finishing train.
  • the guide speed can be defined, for example, as a function as a location of the tape head.
  • the finishing train is usually arranged downstream of a cooling section.
  • the strip In the cooling section, the strip is cooled in a defined manner to a reel temperature (or enthalpy).
  • the speed with which the belt passes through the cooling ⁇ stretch is determined by the Leitgesch ⁇ sets.
  • the adjustment of the cooling curves required for the individual strip points is achieved by tracking the strip points and by controlling the control valves of the cooling devices of the cooling section, which adjust the flow of coolant, in a time-correct manner.
  • the control valves in practice considerable tarry ⁇ delay times that are often in the order of several seconds. In order to be able to control the control valves in good time, it is therefore necessary to be on time knowing in advance when a certain band point is within the control of a particular cooling device.
  • the (actual) is further known to detect and final rolling temperature track the Leitgeschwindig ⁇ ness in the sense of a minimization of the deviation of the actual final rolling temperature of the predetermined Sollendwalztempe-.
  • This tracking can be done by means of a classical or - as described for example in DE 103 21 791 AI - by means of a model predictive control. Regardless of the type of control (classic or model predictive), the control intervention, ie changing the conduction velocity, is carried out simultaneously to determine the
  • the prediction even if it were correct or at least approximately correct, would in principle be limited to a single control step in the teaching of DE 103 21 791 A1. This would be completely insufficient for a timely tracking of the control signals for the actuators of the cooling section or of the intermediate structure cooling devices of the finishing train. Varying the conduction velocity results therefore that the set of the actuators of the cooling line ⁇ brought coolant quantities not been to the strip points ⁇ be introduced for which the coolant amounts previously calculated. Therefore, deviations of the temperature (or of the energy content) of the band points at the end of the cooling ⁇ stretch (for example, on a reel) of desired setpoints arise. The exact compliance with the final rolling temperature is therefore "bought" in the prior art with an increased fluctuation, for example, of the coiler temperature.
  • the object of the present invention is to provide opportunities to be able to reliably realistically determine the Leit ⁇ size not only for this band point, but also for incoming after this band point in the finishing line tape points before entering a band point in the finishing mill.
  • Target size is related to a location behind the finishing train
  • control computer determined on the basis of the determined for the respective band point guide each a Leitgeschwindig- speed and operates the finishing train at the time of running ⁇ of the respective band point in the finishing mill with the respective conduction velocity
  • each individual size is related in each case to one of the band points, the actual and nominal size of which go into the determination of the respective reference variable
  • control computer for example, carry a weighted or unweighted Mittelwertbil ⁇ dung.
  • control computer for each band point, for which he determined its Leitsting,
  • the guide values are provisional values
  • the operating method according to the invention is still very compute-intensive. To reduce the computational effort is preferably provided
  • control computer prepares in advance a data field in which the control computer stores the expected variable resulting for the respective possible actual variable at the respective possible guide speed for a multiplicity of possible guide speeds and possible actual variables
  • control computer determines the parameters for the band points using the data field.
  • Finished road accepts a measure that for an actual energy content of each band point at the place is characteristic behind the finishing train, to which the corresponding nominal value is related, and
  • the model of the finishing train characterized adapted that it adds in the use of the data field to the actual variables an offset, scaled, the conduction velocities with a scaling factor and / or adds an offset to them and / or to the erstoff ⁇ th using the data field expectation quantities a Offset added.
  • the actual size and the desired size of the points already entered the finishing line are received for each master in their determination only if these tape points at the time for which the respective guide is determined, not from the finishing train have leaked.
  • the actual and nominal values of all band points, which are located at the time when the determined band point enters the finishing train in the finishing train can be included in the determination of the reference variable for a specific band point.
  • Finished road accepts a measure that for an actual energy content of each band point at the place is characteristic behind the finishing train, to which the corresponding nominal value is related, and
  • control computer compares the expected energy content with the actual energy content and tracks the control values
  • control computer tracks the guiding parameters
  • control computer takes into account the changed course of the parameter when determining expectation variables.
  • control computer carries out the tracking for all already determined control variables.
  • control computer automatically readjusts only those command variables based on the comparison, which were determined for strip points which have a minimum distance at the time of performing After ⁇ from the entrance of the finishing train.
  • This procedure is particularly advantageous if the control computer or other control means uses the determined command variables for determining at least a further manipulated variable and the further controlling variable ⁇ SSE delayed by a dead time and acts locally on the tape. This procedure is optimal if the minimum distance is determined in such a way that a time difference corresponding to the minimum distance is at least as long as the dead time.
  • the model can be adapted immediately. This corresponds to the adaptation of the investigation rule. Is then re-determined for at least one of the already ermit ⁇ telten command variables the guide variable using the adapted model of the finishing train.
  • This ent ⁇ speaks from the approach of tracking the already determined control variables.
  • a smooth transition from the originally determined control variables to the newly determined control parameters can take place.
  • the operating method according to the invention already provides then represents a significant advance over the prior art, when the prediction horizon is relatively small, amounts to ⁇ play, three to five points on the strip. Its full superiority but showing operation method of the invention particularly when the first tape point, and the part of the second strip points for which their respective Leitgrö ⁇ SSE was determined prior to entry of the first tape point in the finished ⁇ road, a prediction horizon entspre ⁇ Chen, at least as large as the dead time with which the further manipulated variable acts on the band. This applies in particular in cooperation with the tracking of the already determined control variables, if the tracking is also tuned to the said dead time.
  • control computer chains together the determined guiding variables or the corresponding guiding speeds by a spline, so that a guiding-speed course resulting from the linking is continuous and differentiable.
  • the control computer preferably executes the determination of the control variables online or in real time as part of a precalculation.
  • the inventive object is also achieved by a Compu ⁇ terprogramm of the type mentioned.
  • the computer program is designed in this case such that the control computer executes an operating method with all steps of an operating method according to the invention.
  • the object is further achieved by a control computer for a finishing train for rolling a belt, which is formed from ⁇ such that it performs such operation during operation.
  • the object is further achieved by a finishing train for rolling a belt, which is equipped with such a control computer.
  • FIGs 3 to 6 exemplify various states of a Fer ⁇ tigments
  • FIG 7 an example of a snapshot of the finished ⁇ road
  • FIGS. 8 to 11 are flow charts
  • FIG. 15 is a flow chart.
  • a hot strip mill comprising at least one Fer ⁇ tig letters 1.
  • a tape 2 is to be rolled.
  • the band 2 is usually a metal band, in ⁇ example, a steel strip. Alternatively (to steel), the band may be made of copper, brass, aluminum or another metal.
  • the finishing train 1 has for rolling the belt 2 a Walzge ⁇ setup 3 or - as shown in Figure 1 - several rolling stands 3 on. Three such rolling mills 3 are shown in FIG. 1.
  • the actual number of rolling mills 3 can be three, as shown. Alternatively, it may be different from three, in particular larger. In general, the number is at ⁇ at roll stands 3, four to eight, in particular 5 to 7. Further, illustrated only the work rolls of the roll stands 3 in FIG 1 (2-high).
  • the rolling stands 3 include in addition to the work rolls back-up rolls (4-high), sometimes in addition also intermediate rolls (6-high).
  • the finishing train 1 may comprise a heating device 4, for example an induction furnace. If the heating device 4 is present, it is usually located at the entrance of the finishing train 1. Alternatively or additionally - as with intermediate stand cooling devices - 3 heaters may be present between the rolling stands. The heating device 4, if it is present, in the context of the present invention as part of the finishing train 1 ⁇ see. As an alternative or in addition to the heating device 4, the finishing train 1 may have interstitial cooling devices 5. If the inter-frame cooling devices 5 present are each inter-frame cooling device 5 of two of the rolling stands 3 eingabelt. They are, if they are present, part of the finishing train 1. Each inter-frame cooling device 5 has at least one control valve 5 'and at least one spray nozzle 5 ".
  • the finishing train 1 can continue nachge ⁇ a cooling track 6 nachge ⁇ assigns. If the cooling section 6 is present, it has cooling devices 7. Each cooling device 7 has at least one control valve 1 'and at least one spray nozzle 7 ".
  • the strip 2 is cooled with a liquid cooling medium (usually water with or without admixtures).
  • a liquid cooling medium usually water with or without admixtures.
  • the finishing train 1 is furthermore equipped with a control computer 8.
  • the control computer 8 serves At the very least the control of the finishing train 1, that is, the Walzgerüs ⁇ te 3 and - if present - of the heater 4 and the intermediate stand cooling means 5. If desired, also control other devices, the control computer 8, for example, the cooling section 6 and the cooling means 7 Alternatively, the cooling section 6 can be controlled by another control device 8 '.
  • the operation of the control computer 8 is determined by a Compu ⁇ terprogramm 9, the control computer 8 - is fed - beispiels- example via a mobile data carrier 10th
  • the mobile data carrier 10 can be designed as required, for example as a CD-ROM, as a USB memory stick or as an SD memory card.
  • On disk 10 is the computer pro stored program 9 in machine-readable form, for example in electronic form.
  • the computer program 9 comprises machine code 11 with which the control computer 8 is programmed and which can be processed directly by the control computer 8.
  • the execution of the machine code 11 by the control computer 8 causes the control ⁇ calculator 8 operates the finishing train 1 according to an operating method, which will be explained in more detail below.
  • the programs mieren with the computer program 9 thus effects a entspre ⁇ sponding embodiment of the control computer. 8
  • control computer 8 In the context of the operating method, the control computer 8 according to FIG. 2 must have an actual size G and a number of second band points 13 of the band 2 in a step S1 for a first band point 12 of the band 2, a number of second band points 13 of the band 2 Target size G * be known, and at the latest at a time when the first band point 12 is still in front of the finishing train 1.
  • control computer 8 does not have to know all the actual variables G and the nominal values G * for the first band point 12, the second band points 13 and the third band points 13 'at the same time. However, it will also be apparent that the knowledge must be completed before the first band point 12 enters the finishing train 1.
  • the second band points 13 are all located behind the first band point 12, that is, they run into the finishing line 1 after the first band point 12.
  • the Figu ⁇ ren 3 to 6 show respective embodiments.
  • the actual size G is thus at the location xE in front of the finishing train 1 based.
  • the location xE can be determined as needed. In particular, according to FIG. 1, it may be a location which is located immediately before the first device 4, 3 of the finishing train 1, by means of which - directly or indirectly - the temperature of the belt 2 is influenced. It is still possible that a temperature measuring device is arranged at this location. In general, however, the temperature measuring device 14 is arranged upstream of the location Xe.
  • the target quantity G * each band point 12, 13, 13 'is characteristic of the energy content of the respective strip point 12, 13, 13' behind the finishing train 1 is to aufwei ⁇ sen in a place xA.
  • the desired values G * are therefore related to the location xA behind the finishing train 1.
  • the location xA can be determined as required, analogously to the location xE in front of the finishing train 1. In ⁇ example, it may be the location of a temperature measuring device 15, which downstream of the finishing train 1, the cooling section 6, however, upstream.
  • the type of the actual size G and the target size G * can be determined as needed. As a rule, these are the corresponding temperatures. Alternatively, an enthalpy in particular comes into question.
  • place always refers below to a location that is relative to the finishing line 1 stationary.
  • strip-point be ⁇ takes place in contrast, always on a point be ⁇ cardi of the band 2 is stationary.
  • Distances between the points on the strip 12, 13, 13 'from each other are determined in the present invention is not limited by their geometric distances, since these distances change due to the rolling of the strip 2 in the Fer ⁇ tig No. 1 Rather, the distances are defined by the mass which is located between the band points 12, 13, 13 '.
  • the band points 12, 13, 13 ' may, based on the mass of the band 2 located between them, be equidistant.
  • the time interval between two successive band points 12, 13, 13 ' is generally between 100 ms and 500 ms, typically between 150 ms and 300 ms. For example, it may be 200 ms.
  • a step S2 the control computer 8 determines - even ⁇ understood prior to entry of the first tape point 12 in the finishing mill - for the first strip point 12 based on a determination rule a master value L *.
  • the control computer 8 is also determined at least for a part of the second strip points 13 by means of a Ermittlungsvor ⁇ writing a respective master value L *.
  • the control computer 8 also executes step S3 before entering the first strip point 12 into the finishing train 1.
  • the steps S2 and S3 of FIG. 2 usually form one unit in practice. The separate illustration in FIG 2 serves single ⁇ Lich of better illustrate the present invention.
  • control computer 8 determines in the context of step S3 for all second band points 13, which - starting from the first band point 12 - are within a predetermined recuper ⁇ ditationshorizontes H, whose master size L *. If, as part of step S3, the guide variable L * is determined for a specific second band point 13, the respective other band points 13, which lie between the first band point 12 and the determined second band point 13, will generally also be the other Guide size L * determined.
  • the command variables L determined * are each for charac- table with which conduction velocity vL, the control computer 8, the finishing mill 1 operates when the strip point 12, 13, for which the respective command variable L was determined *, enters the Fer ⁇ tig letters. 1
  • the guide speed vL can be For example, be the speed at which the belt 2 enters the finishing train 1. Alternatively, it may be the speed at which the tape 2 runs from the finishing ⁇ road first Other sizes - for example, a determination of the mass flow or a roller speed or a roller peripheral speed - are conceivable. Is decisive ⁇ DEND that by conduction velocity vL - given ⁇ appropriate in combination with reductions per pass and desired features - are uniquely determined every band and Walzentoxinssge- occurring in the finishing train 1 speeds.
  • a step S4 the control computer 8 determines, if necessary, the corresponding guide speeds vL on the basis of the control variables L *.
  • the control computer 8 operates the finishing train 1 in accordance with the guide speeds vL determined in step S4.
  • the control computer 8, the conduction velocity vL thus always such a that the finishing train 1 is operated with the Leitge ⁇ speed vL at any time, with the guidance parameter L * of the currently entering the finishing train 1 Volume point 12, corresponds. 13
  • the determination rule for determining the guiding variables L * is in each case specific to the respective band point 12, 13.
  • the determined value of the reference variable L * for a particular band point 12, 13 can not therefore be readily determined by the value of the reference variable L * for another band point 12, 13 CLOSED ⁇ sen.
  • the actual quantities G and the set values G * of at least one further band point 12, 13, 13 ', which at the time at which the considered band point 12, 13 enters the finishing train 1, already enter the finishing train 1 in the respective determination rule is turned ⁇ occur.
  • FIG. 7 shows by way of example a snapshot of the finishing train 1 while the belt 2 is being rolled in the finishing train 1.
  • the strip points PI to P4 have in this case, the finished ⁇ road 1 already left again, so are from the finished road one already resigned.
  • the band points P31 to P35 are still in front of the finishing train 1.
  • the band point P31 occurs in this case next in the finishing train 1 a.
  • the band points P32, P33, P34 and P35 enter the finishing train 1 in succession.
  • the actual and target variables G, G * are known up to and including the band point P35.
  • the band point P30 is the band point that has just entered the finishing train 1. In the determination of the control variable L *, which must have been completed by the time of the occurrence of the band point P26 at the latest, have arrived
  • the determination of the guiding quantity L * for the band point P30 is sufficient for the determination of the guiding quantity L * for the band point P30 to take into account the actual and nominal quantities G, G * of the band points P5 to P30, ie those band points which, according to the representation of FIG Finishing line 1 are located.
  • the guiding variables L * are determined for the band points P31 to P35.
  • the band point P31 corresponds to the first band point 12, the band points P32 to P35 to the second band points 13.
  • the determination of the guide quantities L * for these band points P31 to P35 must each be at the latest at the time of entry of the band point P27 to P31 in FIG completed the finishing train 1.
  • the band ⁇ points PI to P30 corresponding to the third band points 13 '.
  • Band points PI to P30 preferably for at least one of the band points P6 to P30.
  • the guiding variables L * for the band points P32 to P35 can also be determined. For example, for the band point P35 go into the determination for the guide size L *
  • Band points PI to P34 The actual and nominal sizes G, G * for the strip points PI to P9 can hereby be disregarded, as the band points already quit PI to P9 to the date on which the band point P35 enters the Fer ⁇ tig Avenue one back from the finishing train 1 are.
  • Typical numbers values are between 10 and 200, for example between 50 and 100. It is possible to take into account only a few band points 12, 13, 13 'of the band points 12, 13, 13' which are currently located in the finishing train 1 at a particular time - For example, every second or every fourth band point 12, 13, 13 '. This approach leads to a redu ⁇ ed computational effort and yet gives acceptable resulting ⁇ nisse.
  • the actual and nominal values G, G * of all band points 12, 13, 13 ' are taken into account for the determination of the guide variable L * for a specific band point 12, 13, which coincide at the time of entry of that band point
  • the guide variable L * is determined already in the finished ⁇ road 1 in the finishing train. 1
  • the illustration shown in FIG. 7 is of course purely exemplary.
  • the number of (second) band points 13 whose lead variable L * is predicted is purely exemplary.
  • the prediction horizon H is purely exemplary. In particular, in practical An ⁇ applications the prediction horizon H several seconds Betra ⁇ gene that is, at a timing of, for example 200 ms per measurement recording of the actual value G corresponding to five times the number of strip points 12, 13. In some cases even a prediction horizon H of up to one minute and more possible, which ent ⁇ speaking at a timing of 200 ms of tape point to strip point ei ⁇ nem prediction horizon H 300 tape points and more.
  • control computer 8 in step Sl of FIG 2 the actual and target variables G, G * for all band points 12,
  • control computer 8 passes through the steps S2 and S3 only once and in the steps S2 and S3 - so ⁇ say in one stroke - the guiding variables L * for all band points 12, 13, 13 'of the band 2 determined. In this case the control computer 8 executes the determination of the control variables L * on the basis of a prediction online.
  • control computer 8 executes the determination of the control variables L * in real time with the control of the finishing train 1. In this case, the control computer 8 determines the guiding variables L * by the prediction horizon H, so to speak.
  • control computer 8 executes the determination of the control variables L * in real time.
  • the control computer 8 in a given passage of the loop only the actual and target variables G, G * of band points 12, 13 known, which not yet in the finishing mill. 1 occurred.
  • the actual and target variables G, G * of the band points 13 ', which have already entered the finishing train 1, are known to the control computer 8 in this case, however, on the basis of earlier loop passes. In this case, it is only necessary for the control computer 8 to "remember" the "old" actual and target variables G, G *.
  • steps S2 and S3 of FIG 2 8 selects the control computer shown in FIG 8, in a step Sil first one of the strip points 12, 13, ⁇ sen actual and desired size G, G *, the control computer 8 already be ⁇ known are. For example, the control computer 8 selects the band point P31 of FIG. 7.
  • the control computer 8 13 determines all band ⁇ points 12, 13 ', their actual and nominal sizes G, G * in the determination of the guide variable L * for the strip point 12, 13 is ⁇ hen, the control computer 8 in Step Sil has selected.
  • the control computer 8 - see FIG. 7 - determine the band points P6 to P31 for the band point P31.
  • the control computer would determine the band points P7 to P32 for the band point P32 in step S12, for the band point P33 the band points P8 to P33, etc.
  • step S13 the control computer 8 selects one of the band points 12, 13, 13 'determined in step S12.
  • step S14 the control computer 8 determines a single-wire size 1 * for the tape point 12, 13, 13 'selected in step S13-for example for the tape point P6. * Go 'only the actual value G and the target size ⁇ G * of the selected band in step S13, point 12, 13, 13 in the determination of the Einzelleitchel. 1 The respective individual wire size 1 * is therefore related to this one tape point 12, 13, 13 '.
  • the Einzelleit disclose 1 * determines a corresponding Leit ⁇ speed vL.
  • the control computer 8 assumes that the band point 12, 13, 13 'considered in step S14 passes through the finishing line 1 and the finishing line 1 through the finishing line 1 during the entire passage of the considered band point 12, 13, 13' Time of entry into the finishing train 1 until the time of departure from the tig Vietnamese 1 - is constantly driven ⁇ with this guide speed vL, which is determined by the corresponding Einzelleitiere 1 *.
  • an energy ⁇ content is for the considered strip point 12, 13, 13 'at the location xA, to the desired size G * of the considered band point 12, 13, 13' is related expected.
  • the control computer 8 determines this expected energy content.
  • the determination of the expected energy content can be determined by the control computer 8, for example by means of a finishing road model. Suitable finishing road models are known as such. They are used, for example, to determine the expected final rolling temperature, see the already mentioned DE 103 21 791 AI.
  • the expected energy content is characterized by a corresponding expectation quantity GE.
  • the expectation variable GE can alternatively be the temperature or the enthalpy, analogous to the actual and set values G, G *.
  • the control computer 8 determines the Einzelleitiere 1 * for the considered band point 12, 13, 13 'in step S14 such that the expected size GE with the target size G * for the considered band point 12, 13, 13' matches.
  • step S15 the control computer 8 checks whether it has already performed step S14 for all band points 12, 13, 13 'to be used. If this is not the case, the control computer 8 returns to step S13. In the renewed execution of step S13, the control computer 8 naturally selects another, previously not yet considered, band point 12, 13, 13 ', which enters into the determination of the sought-after control variable L *, for example the band point P7.
  • step S15 the control computer 8 determines in step S15 that it has already determined all the required individual line sizes 1 *.
  • the control computer 8 proceeds to a step S16.
  • step S16 the control computer 8 determines based on all ⁇ A zelleit administratn 1 * he has determined in the context of the repeated working off of the step S14, the guide variable for L * the selected band in step Sil point 12, 13.
  • Example ⁇ example the control computer 8 are the weighted or unweighted average of the Einzelleitieren 1 *.
  • step S17 the control computer 8 checks whether it has the
  • FIG. 8 The procedure of FIG. 8 is implemented slightly differently in practice than explained above.
  • the strip point P28 of FIG 7 - is in the determination of the guide variable L * of many points on the strip 12, 13, 13' a, for example - based on FIG 7 - in the determination of the band points P28, P29, ... P53.
  • the respective Einzelleitiere 1 * it is possible and even preferred to determine the respective Einzelleitiere 1 * only once and then save, so that they must be retrieved for later uses only from the memory.
  • steps S13 to S16 of FIG. 8 As an alternative to the procedure of FIG. 8, according to FIG. 9, it is possible to replace steps S13 to S16 of FIG. 8 by steps S21 to S23.
  • the steps Sil, S12 and S17 of FIG. 8 are adopted in the procedure of FIG. 9 from FIG.
  • step S21 the control computer 8 determines on the basis of
  • control computer 8 determines an effective setpoint G '* in step S22 on the basis of the setpoint values G * of the band points 12, 13, 13' determined in step S12.
  • control computation ⁇ ner 8 in Steps S21 and S22 may be a weighted or unsaturated weighted averaging. Regardless of which approach is taken, the detailsswei ⁇ sen of the steps S21 and S22 should, however, correspond to each other.
  • step S23 the control computer 8 determines the reference variable L * for the band point 12, 13 selected in step S11.
  • the master variable L * determined in step S23 corresponds to a corresponding master speed vL. If the im
  • the STEU ⁇ errechner 8 determines the master value L * in step S23 such that the expected size GE determined coincides with the effective target size G '*.
  • the determination of the expectation ⁇ size GE may - be effected by means of an appropriate, known finishing train model - analogous to the procedure of step S14 of FIG. 8
  • step S31 sets the control computer 8 in a step S31, the command variables L *, which it is to determine, - that the Leitgrö ⁇ SEN L * for the first swath dot 12 and for at least a portion of the second strip points 13 - first as a preliminary ⁇ te at .
  • step S32 the control unit 8 in step S31 for the considered strip points 12 determines, 13 a respective He ⁇ maintenance size GE.
  • the determined at step S32 expectation ⁇ sizes GE are provided for the expected energy content of the respective corresponding band point 12, 13 disciplinaryis ⁇ table that is expected for each strip point 12, 13 when the respective strip point 12, 13, the finishing mill 1 ent ⁇ speaking the scheduled course of the guide speed vL - as defined by the sequence of the guiding variables L * - goes through.
  • the expected energy contents GE are each related to the location xA, to which the desired quantities G * for the band points 12, 13 are related.
  • the control computer 8 forms a target function Z. At least the amounts of the differences of the expectation variables GE from the corresponding desired values G * enter into the objective function Z.
  • the Zielfunkti ⁇ on Z contain a sum, for example, each summand is the square of the difference of an expectation GE of the corresponding desired size G * according to the representation in FIG.
  • the objective function Z can thus have the following form:
  • indices i, j were used because the indices i and j run over different ranges.
  • ⁇ and ßj are - in principle arbitrary, non-negative - weighting factors.
  • the control computer 8 varies the applied guiding variables L * with the aim of optimizing the target function Z according to the embodiment above. With a correspondingly different design of the objective function Z, maximizing would also be possible.
  • FIGS. 8 and 9 are applicable regardless of whether only a few control variables L * are determined in a single execution of steps S2 and S3 of FIG. 2 or whether the control variables L * are valid for all band points 12, 13, 13 'of the band 2 be determined in advance.
  • the approach of FIG 10, however, provides only meaningful results when the prediction horizon H covers the entire band 2 or - if the band 2 is long enough - is sufficiently large.
  • the prediction horizon H should be as large in the procedure of FIG 10 in case of a long tape 2, that it corresponds to at least the effective Fertigstra ⁇ .
  • the effective length of the finishing train is determined by the maximum number of simultaneously located arrival in the finishing train 1 Volume ⁇ points 12, 13, 13 determines'.
  • control computer 8 as shown by FIG 11 in a step S41 in advance - He ⁇ submit to the command variables L * that is in front of the - creates a data field.
  • the control computer 8 deposits in the data field in a step S42 for a multiplicity of possible guide speeds vL and possible actual variables G, which expectation variable GE results for the respective possible actual variable G and the respective possible guide speed vL. Because in this case, the control computer 8 in the context of appropriately designed
  • Steps S2 and S3 of FIG 2 determine the guiding variables L * for the band points 12, 13 using the data field.
  • the control unit 8 determines the Einzelleitieren 1 * using the data field so that the use of the data field is of an indirect nature.
  • the respective control variable L * is determined directly.
  • the data field is used to determine the respectively resulting expected quantities GE.
  • the data field can also be used in conjunction with the procedure of FIG. Because it can be formed in the first and usually already very good approximation for a particular band point 12, 13, 13 ', the mean of all Leitieren G * or all conduction velocities vL, with the finishing train 1 during the passage of the respective band ⁇ point 12, 13, 13 'is operated by the finishing train 1. This mean value can be regarded as the effective guide speed vL. The data field can thus be evaluated at this point to determine the expected size of GE for the ent ⁇ speaking strip point 12, 13, 13 '.
  • the data field can be designed as needed.
  • Example ⁇ it may be a pure checkpoint field with examples play, 5, 8, 10, ... reference points for each dimension. Between individual linear interpolation points may be (for example by means of splines) INTERPO ⁇ lines linearly or not in this case.
  • the data field may be formed, for example, as a neural network.
  • the location xE is located in front of the prefabricated street 1, to which the actual quantities G are related, but behind the temperature measuring device 14. It is therefore necessary to divide the measured quantities into the actual quantities G (which refer to the location xE). convert. This is relatively easy, since only an air gap must be calculated. Input values for the air gap is measured by means of the Tempe ⁇ raturmess issued 14 temperature value and the time for each strip point 12, 13, 13 'is obtained until the corresponding strip point 12, 13, 13' the location xE before reached the finishing train 1.
  • the finishing train 1 has neither an input-side heating device 4 nor inter-frame cooling devices 5. If the heating device 4 and / or the inter-frame cooling devices 5 are present, the operating method according to the invention can be adapted accordingly. The necessary adjustments will be explained below in connection with a single inter-frame cooling device 5.
  • the corresponding embodiments are also readily applicable to embodiments of the finishing train 1, which more than one inter-frame cooling device 5 and / or an input-side heater 4, wherein the heater 4 may be provided alternatively or in addition to the inter-frame cooling devices 5 ,
  • the finishing mill 1 a single Zvi ⁇ rule scaffold-cooling device 5, for example between the second and the third roll stand 3 according to the depicting ⁇ lung of FIG 1.
  • the model of the finished Road 1 - this is immediately and readily apparent - are divided into three submodels, which are designated in FIG 12 as Sectionmo ⁇ model TMl, partial model TM2 and partial model TM3.
  • the partial model TMI corresponds in its approach a model of a ⁇ ner finishing mill 1, as previously thought, so ei ⁇ nem model of a finishing mill 1 without intermediate stand cooling facilities. It models the behavior of the belt 2 in the finishing train 1 to before the inter-frame cooling device 5.
  • the sub-model TMl receives as input variables the actual size G of a band point 12, 13, 13 'and the leading speed vL and the corresponding Leit ein.
  • the partial model TMI provides as an output an expectation TE size that corresponds to an expected energy content with which the corresponding strip point 12, 13, 13 enters' into the insectsge ⁇ Ruest cooling device.
  • the partial model TMI is two ⁇ dimensional, because it has two input variables, namely the actual variable G and the conduction velocity vL.
  • the partial model TM2 models the inter-frame cooling device 5 as such. It receives as input variables supplied by the part ⁇ model TMI expected size TE, the Leitgeschwin ⁇ speed vL with which the band point in question 12, 13, 13 ', the intermediate stand cooling device 5 passes and - as such given - refrigerant quantity M, at which the tape 2 Per
  • the quantity M of cooling liquid per unit time is preferably defined as a function of the material of the tape 2 ⁇ amount which has the Eisengerüst- cooling device 5 already happened.
  • the amount M of cooling fluid per unit of time may be defined, for example, as a function of the respective band point 12, 13, 13 ', which is just entering the inter-frame cooling device 5.
  • the partial model TM2 thus has three input variables, in contrast to a model of a finishing train 1 without interstand cooling devices. Setting up a corresponding three-dimensional data field for the three-dimensional part Model TM2 may still be possible depending on the computing power available.
  • the partial model TM2 is preferably split into two submodels ⁇ 2 ', TM2 ", which are multiplicatively linked to one another, because with sufficient accuracy, a three-dimensional function f, which predetermines an expected variable TA behind the inter-frame cooling device 5 as a function of the expected variable TE the inter-frame cooling device 5, the guide speed vL and the amount M of cooling fluid per unit time, are shown as the product of a two-dimensional function g and a one-dimensional function h, the function g is here of the expected value TE, which is supplied by the submodel TM1, The function h depends only on the quantity M of cooling liquid per unit of time, so it can be used
  • TE is the expected size for the energy content of the considered band point 12, 13, 13 'in front of the inter-frame cooling device 5,
  • M is the amount of cooling fluid applied to the belt 2 per unit of time.
  • the submodel TM3 has the same structure as the submodel TM1. It models the part of the finishing train 1 which is arranged behind the intermediate stand cooling device 5.
  • the submodels TM1 to TM3 are connected to each other and concatenated with each other, so that the output variables of the one submodel TM1, TM2 input variables of the next mo- dells TM2, TM3.
  • the dimensionality of Mo ⁇ dell istsproblems can already be substantially reduced with each other, namely on the viewing a three-dimensional and two-dimensional two- problems.
  • the complexity can be reduced even further. In particular, by this Redu ⁇ cation of the complexity of the three-dimensional problem, the real-time and online capability is maintained even if the inter-frame cooling devices 5 and / or the heater 4 are present.
  • the intermediate stand cooling devices 5 and / or the heating device 4 are available, so they can, provided that the course of the set M is added to the cooling liquid per unit of time, the command variables L * calculated ⁇ the.
  • the quantity M can then be varied for each intermediate stand cooling device 5 in order to obtain the expected energy contents of the strip points 12, 13, 13 'as far as possible from the corresponding desired energy contents the band ⁇ points 12, 13, 13 'approach.
  • the determination of the correct quantities M takes place completely analogously to the determination of the correct quantities of cooling liquid for the cooling devices 7 of the cooling section 6.
  • control computer 8 it is possible for the control computer 8 to control the finishing train 1 without detecting a measured quantity GM which is characteristic of the actual energy content of the band points 12, 13, 13 'behind the finishing train 1.
  • the control computer 8 can ⁇ a corresponding measured temperature value against take, which was detected by the temperature measuring device 15.
  • control computer 8 in a step S52 for at least a portion of the band points 12, 13, 13 '- preferably for all band points 12, 13, 13' - each have an expectation GE '.
  • the control computer 8 ⁇ determined for each strip point 12, 13, 13 'whose expectation ⁇ size GE', while the respective strip point 12, 13, 13 'the finishing train 1 passes.
  • the control computer 8 it is alternatively possible for the control computer 8 to determine the corresponding expectation variable GE 'before the respective band point 12, 13, 13' passes through the finishing train 1. Any such identified expectations ⁇ tung size GE 'is characteristic of the energy content of the band for the respective point 12, 13, 13' is at the location xA, to which the desired quantities are G * based expected.
  • the control computer 8 determines the expected quantities GE 'using the Leit Anlagensverlaufs, with the jewei ⁇ lige band point 12, 13, 13' actually passes through the finishing train 1.
  • step S52 the determined in step S52 actual energy contents of the band points 12, 13, 13 'exactly the actual ⁇ union energy content , which are determined by the corresponding measured quantities GM.
  • the model of finishing train 1 is faulty. The reasons for this can be manifold. For example, the modeling can be easily attached or it may have a sys ⁇ atic error, the model, such as the heat transfer be wrong modeled.
  • the control computer 8 therefore compares the energy content according to the measured variable GM and the energy content according to the corresponding expected variable GE 'with each other.
  • the control computer 8 automatically carries out at least a part of those control points. large L *, which the control computer 8 has already determined at the time of the comparison.
  • step S54 refers only to those control variables L *, which are indeed already determined at this time, but are still pending execution.
  • the step S54 is thus carried out only for guiding variables L * which were determined for band points 12, 13 which have not yet entered the finishing train 1 at the time of the tracking.
  • the first tracked guide variable L * can be tracked by 10% of its variation, the second tracked guide variable by 20% of its amendments ⁇ tion, the third tracked guide variable L * by 30% of their ⁇ n ⁇ alteration etc ..
  • control computer 8 in one step
  • the adapting the determination procedure can in particular comprise adapting the model of the finishing train 1 and here insbeson ⁇ particular the heat transfer model.
  • the expectation quantities GE, GE ' are determined by means of the above-mentioned data field, it is possible to carry out the adaptation of the model of the finishing line 1 for the strip 2, which is currently passing through the finishing line 1, in a simplified manner.
  • the adaptation can be carried out, for example, in that an offset is added to the actual variables G, before being used as input ⁇ size of the data field.
  • the guide speed vL can be scaled by a factor and / or an offset added to it before it is used as input to the data field.
  • an offset can be added to the expected variable GE, GE 'determined using the data field in each case.
  • the real-time capability of the operating method according to the invention is maintained in this ver ⁇ simplified type of adaptation of the model of the finishing line first
  • step S54 it is possible to track all the control variables L * which have already been determined at this time, but have not yet been executed, that is to say, for example, the master variable L * for the (first) band point entering the finishing train 1 next 12.
  • the STEU ⁇ errechner 8 only those command variables L resulting from the comparison of step S53stä ⁇ tig However * after that were determined for (second) strip points 13, which was a minimum distance at the time of tracking of the entrance of the finishing train 1 MIN (see FIG. 14).
  • the operating method according to the invention has a prediction horizon H with regard to the control variable course.
  • the prediction horizon H is determined by the second band point 13, whose master size L * is already determined and which has the greatest distance from the finishing line 1 from the second band points 13 whose guiding variables L * have already been determined. It may be useful if the control computer 8 self based on the comparison act only those command variables L * readjusts that were determined for second strip points 13 which have at the time of the post ⁇ passing from the entrance of the finishing mill 1 the minimum distance MIN. This will be illustrated below in connection with FIG.
  • the control computer 8 furthermore receives from the temperature measuring device 15 the actual temperature which is measured for the belt point P2. This corresponds to the step S51 of FIG. 13. It is assumed that the comparison of the step S53 gives a deviation. Despite the deviation of the control computer 8 leaves - for example - the already determined Leitgrö ⁇ Shen L * for the band points P31 to P34 unchanged. Based on the comparison of step S53 in step S54, it only traces the reference variable L * of the band point P35. The guiding variables L * for subsequent band points P36, P37 associated with this
  • Step S55 adapted based on the comparison of step S53 adap ⁇ .
  • the finishing train 1 is usually downstream of a cooling section 6.
  • the cooling section 6 hasdeein ⁇ directions 7.
  • Each cooling device has (at least) a control valve 1 'and a number of spray nozzles 7 "assigned to the respective control valve 1'
  • Control valve 1 ' is set, how much cooling liquid is delivered locally to the belt 2.
  • the control valves 1 'rea ⁇ yaw relatively sluggish.
  • T the time at which a control valve 1 'is controlled with a changed manipulated variable S up to the time at which the changed control affects the band 2
  • the controller 8 'of the cooling section 6 can predict response to future upcoming changes in Leitge ⁇ speed vL time.
  • the control device 8 'of the cooling section 6 must therefore use the control variable L * - and also ⁇ future upcoming control variables L * - to determine the set large S for the control valves 1' when the correct amounts of coolant to the "right" places of This applies, of course, in an analogous form even if the control of the cooling section 6 is carried out by the control computer 8.
  • the prediction horizon H according to FIG 14 is at least as the dead time T is preferably larger than the dead time T explained above.
  • the prediction horizon H is even greater than the dead time T. If, for example - see FIG. 7 - the dead time T corresponds to the band points P31 to P33, the prediction horizon H should exceed more than two band points extend, for example, according to the illustration of FIG 7 over four band points.
  • the minimum distance should least MIN within which the tracking of the SEN Leitgrö ⁇ L * is suppressed at least as large as the dead time to be T, 7 for example, be in accordance with FIG three strip points.
  • step S4 is designed in the form of a step S61 according to FIG.
  • the control computer 8 chains the determined control variables L * to each other by a spline, so that the chaining results in a control variable course that is continuous and differentiable.
  • the so-defined Leit beausverlauf is continuous and differen ⁇ zierbar.
  • a step S62 could be present.
  • the control computer 8 determines the corresponding point-specific guide speeds vL on the basis of the guide variables L * determined on a point-by-point basis. In this case, the control computer 8 chains the corresponding guide speeds vL by a spline to each other, so that the chaining results in a continuous and differentiable conduction velocity course.
  • Steps S61 and S62 are alternative to each other. Although they are therefore both shown in FIG 15, but both drawn only ge ⁇ dashed.
  • the operating method for the Fer ⁇ tig Avenue 1 described above provides - first - conduction velocities v L, until the last strip point 13 of the tape 2 in the finishing train
  • the Leitiere L * was further explained in each case in conjunction with the band points 12, 13, which run into the finishing train 1 at certain times. However, this is not to be understood as meaning that the corresponding guiding variables L * are permanently assigned to the corresponding band points 12, 13. For the corresponding guide variable L * global effect on all the tape 2. It is crucial, therefore, only the assignment of the respective command variable L * at a given time, said time is defined by the fact that the corresponding band ⁇ point 12, 13 at this time in the finishing train 1 on ⁇ runs.
  • the present invention has many advantages. Insbeson ⁇ wider it possible one or Leitieren- Leitgeschwin- dtechniksverlauf predict that will later actually met during operation of the finishing line first Associated with this results in improved accuracy in maintaining the nominal energy content at the outlet of the finishing train 1 and In addition, an improved - even considerably improved ⁇ serte - accuracy with which the cooling section 6 controlled ⁇ who can. Thus, it is possible, for example, both a final ⁇ Walztemperatur (at the outlet of the finishing train 1) and a reel temperature (at the outlet of the cooling section 6) comply with high accuracy.

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Abstract

Einem Steuerrechner (8) sind spätestens zu einem Zeitpunkt, zu dem ein erster Bandpunkt (12) eines Bandes (2) sich noch vor einer Fertigstraße (1) befindet, für den ersten und eine Anzahl von zweiten und dritten Bandpunkten (12, 13, 13') des Bandes (2) jeweils eine Istgröße (G) und eine Sollgröße (G*) bekannt. Für jeden Bandpunkt (12, 13, 13') ist die Istgröße (G) für den Ist-Energieinhalt charakteristisch, den der jeweilige Bandpunkt (12, 13, 13') an einem Ort (xE) vor der Fertigstraße (1) aufweist. Für jeden Bandpunkt (12, 13, 13') ist die Sollgröße (G*) für den Soll-Energieinhalt charakteristisch, den der jeweilige Bandpunkt (12, 13, 13') an einem Ort (xA) hinter der Fertigstraße (1) aufweist. Die zweiten Bandpunkte (13) laufen nach dem ersten Bandpunkt (12) in die Fertigstraße (1) ein, die dritten Bandpunkte (13') vor dem ersten Bandpunkt (12). Vor dem Einlaufen des ersten Bandpunktes (12) in die Fertigstraße (1) ermittelt der Steuerrechner (8) für den ersten Bandpunkt (12) und zumindest einen Teil der zweiten Bandpunkte (13) anhand einer jeweiligen Ermittlungsvorschrift jeweils eine Leitgröße (L*). Anhand der je- weiligen Leitgröße (L*) ermittelt der Steuerrechner (8) jeweils eine Leitgeschwindigkeit (vL) und betreibt die Fertigstraße (1) zum Zeitpunkt des Einlaufens des jeweiligen Bandpunktes (12, 13) in die Fertigstraße (1) mit der jeweiligen Leitgeschwindigkeit (vL). Für die jeweilige Leitgröße (L*) gehen in deren Ermittlungsvorschrift Ist- und Sollgröße (G, G*) des zu diesem Zeitpunkt jeweils in die Fertigstraße (1) eintretenden Bandpunktes (12, 13) sowie Ist- und Sollgröße (G, G*) mindestens eines zu diesem Zeitpunkt bereits in die Fertigstraße (1) eingetretenen Bandpunktes (12, 13, 13') ein.

Description

Beschreibung
Betriebsverfahren für eine Fertigstraße mit Prädiktion der Leitgeschwindigkeit
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine Fertigstraße zum Walzen eines Bandes,
- wobei einem Steuerrechner für die Fertigstraße spätestens zu einem Zeitpunkt, zu dem ein erster Bandpunkt des Bandes sich noch vor der Fertigstraße befindet, für den ersten
Bandpunkt eine Istgröße und eine Sollgröße bekannt sind,
- wobei die Istgröße für den Ist-Energieinhalt des ersten
Bandpunktes und Sollgröße für den Soll-Energieinhalt des ersten Bandpunktes charakteristisch sind,
- wobei die Istgröße auf einen Ort vor der Fertigstraße bezo¬ gen ist und die Sollgröße auf einen Ort hinter der Fertig¬ straße bezogen ist,
- wobei der Steuerrechner vor dem Einlaufen des ersten Bandpunktes in die Fertigstraße für den ersten Bandpunkt anhand einer Ermittlungsvorschrift eine Leitgröße ermittelt,
- wobei der Steuerrechner anhand der Leitgröße eine Leitge¬ schwindigkeit ermittelt und die Fertigstraße zum Zeitpunkt des Einlaufens des ersten Bandpunktes in die Fertigstraße mit der Leitgeschwindigkeit betreibt,
- wobei in die Ermittlungsvorschrift für die Leitgröße die
Istgröße und die Sollgröße des in die Fertigstraße eintre¬ tenden Bandpunktes eingehen.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Computerpro- gramm, das Maschinencode umfasst, der von einem Steuerrechner für eine Fertigstraße zum Walzen eines Bandes unmittelbar abarbeitbar ist und dessen Abarbeitung durch den Steuerrechner bewirkt, dass der Steuerrechner die Fertigstraße gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen Steuerrechner für eine Fertigstraße zum Walzen eines Bandes, wobei der Steuerrechner derart ausgebildet ist, dass er die Fertig¬ straße gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Fertigstra- ße zum Walzen eines Bandes, die mit einem derartigen Steuerrechner ausgestattet ist.
Eine Warmbandstraße besteht in der Regel zumindest aus einer Fertigstraße und einer der Fertigstraße nachgeordneten Kühl- strecke. Gegebenenfalls kann - alternativ oder zusätzlich zur Kühlstrecke - der Fertigstraße eine Vorstraße vorgeordnet sein oder kann der Fertigstraße eine Gießeinrichtung vorgeordnet sein. Die Fertigstraße weist eine Anzahl von Walzgerüsten auf. Die Anzahl an Walzgerüsten kann nach Bedarf bestimmt sein. In der Regel sind mehrere Walzgerüste vorhanden, beispielsweise vier bis sieben Walzgerüste. In Einzelfällen kann jedoch auch nur ein einziges Walzgerüst vorhanden sein. Für jedes Walzgerüst - unabhängig von deren Anzahl - wird bei jedem durchzuführenden Walzstich eine Sollstichabnahme vorgegeben. Falls mehrere Walzgerüste vorhanden sind, werden weiterhin in der Regel ein- und/oder auslaufseitige Sollzüge vorgegeben. Falls nur ein einziges Walzgerüst vorhanden ist, kann ein- und/oder auslaufseifiger Sollzug vorgegeben sein. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
Eine der Zielgrößen, die bei einer Warmbandstraße eingehalten werden sollen, ist die Endwalztemperatur, das heißt die Tem- peratur, mit der das Band aus der Fertigstraße ausläuft. Al¬ ternativ zur Endwalztemperatur kann auch eine andere, den Energieinhalt des Bandes an diesem Ort beschreibende Größe verwendet werden, beispielsweise die Enthalpie. Die Zielgröße soll möglichst über die gesamte Länge des Bandes eingehalten werden. Die Zielgröße kann alternativ konstant sein oder über die Länge des Bandes variieren. Zum Erreichen der Zielgröße wird in der Regel die Leitge¬ schwindigkeit der Fertigstraße entsprechend eingestellt. Die Leitgeschwindigkeit ist eine Geschwindigkeit, aus der - gege¬ benenfalls in Verbindung mit den in der Fertigstraße einzu- stellenden Stichabnahmen und Sollzügen - die innerhalb der
Fertigstraße auftretenden Band- und Walzenumfangsgeschwindig¬ keiten eindeutig ermittelbar sind. Beispielsweise kann es sich um eine fiktive Geschwindigkeit des Bandkopfes oder um die Drehzahl des ersten Walzgerüsts der Fertigstraße handeln. Die Leitgeschwindigkeit kann beispielsweise als Funktion als Ortes des Bandkopfes definiert sein.
Als weitere Stellglieder können gegebenenfalls Zwischenge¬ rüst-Kühleinrichtungen und/oder ein der Fertigstraße vorge- ordneter Induktionsofen vorhanden sein. Diese Stellglieder wirken - ebenso wie Kühleinrichtungen der Kühlstrecke - nur lokal auf das Band. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist das Vorhandensein dieser weiteren Stellglieder jedoch von untergeordneter Bedeutung. Entscheidend kommt es auf die Leit- geschwindigkeit (oder eine für die Leitgeschwindigkeit cha¬ rakteristische Größe, beispielsweise den Massenfluss) und de¬ ren Ermittlung an.
Wie bereits erwähnt, ist der Fertigstraße in der Regel eine Kühlstrecke nachgeordnet. In der Kühlstrecke wird das Band in definierter Weise auf eine Haspeltemperatur (bzw. -enthalpie) abgekühlt. Die Geschwindigkeit, mit der das Band die Kühl¬ strecke durchläuft ist durch die Leitgeschwindigkeit festge¬ legt. Die Einstellung der für die einzelnen Bandpunkte gefor- derten Abkühlverläufe erfolgt dadurch, dass die Bandpunkte wegverfolgt werden und Stellventile der Kühleinrichtungen der Kühlstrecke, welche den Kühlmittelmengenfluss einstellen, zeitrichtig angesteuert werden. Die Stellventile weisen in der Praxis erhebliche Verzöge¬ rungszeiten auf, die oftmals in der Größenordnung von mehreren Sekunden liegen. Um die Stellventile rechtzeitig vorher ansteuern zu können, ist es daher erforderlich, rechtzeitig vorher zu wissen, wann ein bestimmter Bandpunkt sich im Einflussbereich einer bestimmten Kühleinrichtung befindet. Um genau berechnen zu können, wann ein bestimmter Bandpunkt in diesen Einflussbereich eintritt und wann er aus ihm austritt, ist es erforderlich, nicht nur den Momentanwert der Leitge¬ schwindigkeit zu kennen, sondern auch den zukünftigen Verlauf der Leitgeschwindigkeit, zumindest im Rahmen der Verzöge¬ rungszeit der Stellventile. Darüber hinaus beeinflusst auch die Durchlaufzeit als solche, also die Zeit, die der jeweili- ge Bandpunkt zum Durchlaufen der Kühlstrecke benötigt, die Haspeltemperatur. Auch die Durchlaufzeit wird - selbstverständlich - durch den Verlauf der Leitgeschwindigkeit beeinflusst . Im Stand der Technik ist bekannt, den Leitgeschwindigkeits- verlauf auf vereinfachte Weise zu ermitteln. Beispielsweise wird ein Anfangswert vorgegeben, mit dem der Bandkopf die Fertigstraße durchlaufen soll. Weiterhin wird eine Beschleu¬ nigungsrampe vorgegeben, über die das Band auf eine Endge- schwindigkeit beschleunigt wird, sobald der Bandkopf aus der Fertigstraße ausgelaufen ist. Diese Vorgehensweise erweist sich in der Praxis als untauglich, um eine vorgegebene Soll- endwalztemperatur (bzw. einen entsprechenden Temperaturverlauf) mit hoher Genauigkeit einzuhalten.
Im Stand der Technik ist weiterhin bekannt, die (tatsächliche) Endwalztemperatur zu erfassen und die Leitgeschwindig¬ keit im Sinne einer Minimierung der Abweichung der tatsächlichen Endwalztemperatur von der vorgegebenen Sollendwalztempe- ratur nachzuführen. Diese Nachführung kann mittels eines klassischen oder - wie beispielsweise in der DE 103 21 791 AI beschrieben - mittels einer modellprädiktiven Regelung erfolgen. Unabhängig von der Art der Regelung (klassisch oder mo- dellprädiktiv) erfolgt der Regeleingriff, also das Verändern der Leitgeschwindigkeit, jedoch simultan zum Ermitteln der
Leitgeschwindigkeit. Eine etwaige Prädiktion beschränkt sich - analog zur ungeregelten Vorgehensweise - auf die Vorgabe einer zukünftig erwarteten Beschleunigungsrampe. Ob auf Grund der Soll- und Istgrößen des nächsten Regelschrittes tatsächlich die vorhergesagte Leitgeschwindigkeit angenommen wird, ist nicht sicher. Ferner erstreckt sich die Prädiktion systembedingt auf einen einzelnen Regelschritt.
Diese Vorgehensweise erweist sich in der Praxis zwar in der Regel als geeignet, eine vorgegebene Sollendwalztemperatur (bzw. einen entsprechenden Verlauf) mit hoher Genauigkeit einzuhalten. Jedoch ist bei dieser Vorgehensweise nicht vor- hersagbar, in welche Richtung und um welchen Wert die Leitgeschwindigkeit im nächsten Regelschritt tatsächlich variieren wird. Die etwaige Prädiktion ist mehr ein Raten als ein echtes Ermitteln.
Darüber hinaus wäre die Prädiktion selbst dann, wenn sie korrekt bzw. zumindest in etwa korrekt wäre, bei der Lehre der DE 103 21 791 AI prinzipiell auf einen einzigen Regelschritt beschränkt. Dies wäre für ein rechtzeitiges Nachführen der Steuersignale für die Stellglieder der Kühlstrecke oder von Zwischengerüst-Kühleinrichtungen der Fertigstraße völlig unzureichend. Das Variieren der Leitgeschwindigkeit führt daher dazu, dass die von den Stellgliedern der Kühlstrecke aufge¬ brachten Kühlmittelmengen nicht auf die Bandpunkte aufge¬ bracht werden, für welche die Kühlmittelmengen zuvor berechnet wurden. Es ergeben sich daher Abweichungen der Temperatur (bzw. des Energieinhalts) der Bandpunkte am Ende der Kühl¬ strecke (beispielsweise an einem Haspel) von gewünschten Sollwerten. Das genaue Einhalten der Endwalztemperatur wird daher im Stand der Technik mit einer erhöhten Schwankung beispielsweise der Haspeltemperatur „erkauft".
In der älteren, am Anmeldetag der vorliegenden Erfindung noch nicht veröffentlichten europäischen Patentanmeldung 09 171 068.1 (Anmeldetag 23.09.2009) ist eine modellprädiktive Rege- lung beschrieben, welche eine Fertigstraße und eine Kühlstre¬ cke mittels einer Prognose gemeinsam regelt. Hierbei wird auch der Massenfluss prädiziert. Dieser Ansatz benötigt von Stellgliedern der Kühlstrecke ausgegebene Kühlmittelmengen, um den Massenfluss ermitteln zu können. Weiterhin wird auch hier stets der Massenfluss sofort nachgeregelt. Auch dieser Ansatz löst daher nicht das Problem, zuverlässig vorab einen Leitgeschwindigkeitsverlauf ermitteln zu können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, auf zuverlässige Weise bereits vor dem Einlaufen eines Bandpunktes in die Fertigstraße die Leit¬ größe nicht nur für diesen Bandpunkt, sondern auch für nach diesem Bandpunkt in die Fertigstraße einlaufende Bandpunkte realitätsgetreu ermitteln zu können.
Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren für eine Fertigstraße mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 14.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
- dass einem Steuerrechner für die Fertigstraße spätestens zu einem Zeitpunkt, zu dem ein erster Bandpunkt des Bandes sich noch vor der Fertigstraße befindet, für den ersten Bandpunkt, eine Anzahl von zweiten Bandpunkten und eine Anzahl von dritten Bandpunkten des Bandes jeweils eine
Istgröße und eine Sollgröße bekannt sind,
- dass für jeden Bandpunkt die jeweilige Istgröße für den
Ist-Energieinhalt des jeweiligen Bandpunktes und die jewei¬ lige Sollgröße für den Soll-Energieinhalt des jeweiligen Bandpunktes charakteristisch sind,
- dass für jeden Bandpunkt die jeweilige Istgröße auf einen Ort vor der Fertigstraße bezogen ist und die jeweilige
Sollgröße auf einen Ort hinter der Fertigstraße bezogen ist,
- dass die zweiten Bandpunkte nach dem ersten Bandpunkt und die dritten Bandpunkte vor dem ersten Bandpunkt in die Fer- tigstraße einlaufen,
- dass der Steuerrechner vor dem Einlaufen des ersten Bandpunktes in die Fertigstraße für den ersten Bandpunkt und zumindest einen Teil der zweiten Bandpunkte anhand einer für den jeweiligen Bandpunkt spezifischen Ermittlungsvorschrift jeweils eine Leitgröße ermittelt,
- dass der Steuerrechner anhand der für den jeweiligen Bandpunkt ermittelten Leitgröße jeweils eine Leitgeschwindig- keit ermittelt und die Fertigstraße zum Zeitpunkt des Ein¬ laufens des jeweiligen Bandpunktes in die Fertigstraße mit der jeweiligen Leitgeschwindigkeit betreibt und
- dass für die jeweilige Leitgröße in deren Ermittlungsvor¬ schrift die Istgröße und die Sollgröße des zu diesem Zeit- punkt jeweils in die Fertigstraße eintretenden Bandpunktes sowie die Istgröße und die Sollgröße mindestens eines zu diesem Zeitpunkt bereits in die Fertigstraße eingetretenen Bandpunktes eingehen.
Beispielsweise kann vorgesehen sein,
- dass der Steuerrechner jede der Leitgrößen anhand einer
Vielzahl von Einzelleitgrößen ermittelt,
- dass jede Einzelleitgröße jeweils auf einen der Bandpunkte bezogen ist, dessen Ist- und Sollgröße in die Ermittlung der jeweiligen Leitgröße eingehen,
- dass der Steuerrechner für jeden Bandpunkt dessen Einzelleitgröße derart ermittelt, dass eine jeweilige Erwartungs¬ größe mit der korrespondierenden Sollgröße übereinstimmt, und
- dass die jeweilige Erwartungsgröße für einen erwarteten
Energieinhalt charakteristisch ist, den der jeweilige Band¬ punkt an dem Ort hinter der Fertigstraße, auf den die je¬ weils korrespondierende Sollgröße bezogen ist, annehmen würde, wenn der Steuerrechner die Fertigstraße während des gesamten Durchlaufs des jeweiligen Bandpunktes durch die Fertigstraße mit einer mit der Einzelleitgröße korrespon¬ dierenden Leitgeschwindigkeit betreiben würde.
Zum Ermitteln der jeweiligen Leitgröße anhand der jeweiligen Vielzahl von Einzelleitgrößen kann der Steuerrechner beispielsweise eine gewichtete oder ungewichtete Mittelwertbil¬ dung vornehmen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Steuerrechner für jeden Bandpunkt, für den er dessen Leitgröße ermittelt,
- anhand der Istgrößen, die in die Ermittlung der Leitgröße für den jeweiligen Bandpunkt eingehen, eine effektive
Istgröße und anhand der Sollgrößen, die in die Ermittlung der Leitgröße für den jeweiligen Bandpunkt eingehen, eine effektive Sollgröße ermittelt,
- eine Erwartungsgröße ermittelt, die für einen erwarteten Energieinhalt charakteristisch ist, den der jeweilige Band- punkt an dem Ort hinter der Fertigstraße, auf den die ef¬ fektive Sollgröße bezogen ist, annehmen würde, wenn der Steuerrechner die Fertigstraße während des gesamten Durchlaufs des jeweiligen Bandpunktes durch die Fertigstraße mit einer mit der Leitgröße für den jeweiligen Bandpunkt kor- respondierenden Leitgeschwindigkeit betreiben würde, und
- die Leitgröße derart ermittelt, dass die Erwartungsgröße an dem Ort hinter der Fertigstraße, auf den die effektive Sollgröße bezogen ist, die effektive Sollgröße aufweist. Auch hier kann der Steuerrechner zum Ermitteln der effektiven Istgröße und der effektiven Sollgröße eine gewichtete oder ungewichtete Mittelwertbildung vornehmen.
Ebenso kann alternativ vorgesehen sein,
- dass der Steuerrechner zum Ermitteln der Leitgrößen die
Leitgrößen zunächst als vorläufige Werte ansetzt,
- dass der Steuerrechner für den ersten Bandpunkt und zumindest einen Teil der zweiten und dritten Bandpunkte eine je¬ weilige Erwartungsgröße ermittelt,
- dass jede Erwartungsgröße für einen erwarteten Energieinhalt charakteristisch ist, den der jeweilige Bandpunkt an dem Ort hinter der Fertigstraße, auf den die jeweils kor¬ respondierende Sollgröße bezogen ist, annehmen würde, wenn der Steuerrechner die Fertigstraße während des gesamten Durchlaufs des jeweiligen Bandpunktes durch die Fertigstra¬ ße mit Leitgeschwindigkeiten betreiben würde, die mit den angesetzten Leitgrößen korrespondieren, und - dass der Steuerrechner die angesetzten Leitgrößen variiert, so dass eine Zielfunktion optimiert wird, in die die Beträ¬ ge der Differenzen der Erwartungsgrößen von den korrespondierenden Sollgrößen eingehen.
Bei der letztgenannten Alternative ist vorzugsweise vorgese¬ hen, dass in die Zielfunktion zusätzlich auch ein Strafterm eingeht, mittels dessen Änderungen der Leitgeschwindigkeit bestraft werden.
Unabhängig davon, welche der drei oben genannten Alternativen ergriffen wird, ist das erfindungsgemäße Betriebsverfahren immer noch sehr rechenintensiv. Zur Reduzierung des Rechenaufwands ist vorzugsweise vorgesehen,
- dass der Steuerrechner vorab ein Datenfeld erstellt, in dem der Steuerrechner für eine Vielzahl von möglichen Leitgeschwindigkeiten und möglichen Istgrößen die sich für die jeweilige mögliche Istgröße bei der jeweiligen möglichen Leitgeschwindigkeit ergebende Erwartungsgröße hinterlegt, und
- dass der Steuerrechner die Leitgrößen für die Bandpunkte unter Verwendung des Datenfeldes ermittelt.
Das Betriebsverfahren, so wie es bisher beschrieben worden ist, arbeitet bereits recht gut. Es kann dadurch noch weiter verbessert werden, dass der Steuerrechner
- zumindest für einen Teil der Bandpunkte eine jeweilige Er¬ wartungsgröße ermittelt, die für einen erwarteten Energie¬ inhalt charakteristisch ist, der für den jeweiligen Band- punkt an dem Ort hinter der Fertigstraße, auf den die je¬ weils korrespondierende Sollgröße bezogen ist, auf Grund der Leitgeschwindigkeiten, mit denen der Steuerrechner die Fertigstraße während des gesamten Durchlaufs des jeweiligen Bandpunkts durch die Fertigstraße betreibt, erwartet wird, - nach dem Durchlauf des jeweiligen Bandpunktes durch die
Fertigstraße eine Messgröße entgegen nimmt, die für einen Ist-Energieinhalt des jeweiligen Bandpunktes an dem Ort hinter der Fertigstraße, auf den die korrespondierende Sollgröße bezogen ist, charakteristisch ist, und
- anhand eines Vergleichs des erwarteten Energieinhalts mit dem Ist-Energieinhalt selbsttätig ein Modell der Fertig- straße (1) adaptiert und
- das Modell der Fertigstraße dadurch adaptiert, dass er bei der Verwendung des Datenfeldes auf die Istgrößen einen Offset addiert, die Leitgeschwindigkeiten mit einem Skalierungsfaktor skaliert und/oder auf sie einen Offset addiert und/oder auf die unter Verwendung des Datenfeldes ermittel¬ ten Erwartungsgrößen einen Offset addiert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gehen für jede Leitgröße in deren Ermittlung die Istgröße und die Sollgröße der bereits in die Fertigstraße eingetretenen Punkte nur dann ein, wenn diese Bandpunkte zu dem Zeitpunkt, für den die jeweilige Leitgröße ermittelt wird, noch nicht aus der Fertigstraße ausgetreten sind. Insbesondere können in die Ermittlung der Leitgröße für einen bestimmten Bandpunkt die Ist- und Sollgrößen aller Bandpunkte eingehen, die sich zum Zeitpunkt des Eintretens des bestimmten Bandpunkts in die Fertigstraße in der Fertigstraße befinden.
Das Betriebsverfahren, so wie es bisher beschrieben worden ist, arbeitet bereits recht gut. Es kann dadurch noch weiter verbessert werden, dass der Steuerrechner zumindest für einen Teil der Bandpunkte
- eine jeweilige Erwartungsgröße ermittelt, die für einen er¬ warteten Energieinhalt charakteristisch ist, der für den jeweiligen Bandpunkt an dem Ort hinter der Fertigstraße, auf den die jeweils korrespondierende Sollgröße bezogen ist, auf Grund der Leitgeschwindigkeiten, mit denen der Steuerrechner die Fertigstraße während des gesamten Durchlaufs des jeweiligen Bandpunkts durch die Fertigstraße be- treibt, erwartet wird,
- nach dem Durchlauf des jeweiligen Bandpunktes durch die
Fertigstraße eine Messgröße entgegen nimmt, die für einen Ist-Energieinhalt des jeweiligen Bandpunktes an dem Ort hinter der Fertigstraße, auf den die korrespondierende Sollgröße bezogen ist, charakteristisch ist, und
- anhand eines Vergleichs des erwarteten Energieinhalts mit dem Ist-Energieinhalt selbsttätig zumindest einen Teil der bereits ermittelten Leitgrößen nachführt.
Wenn der Steuerrechner den erwarteten Energieinhalt mit dem Ist-Energieinhalt vergleicht und die Leitgrößen nachführt, ist es möglich, dass der Rechner den Vergleich für alle Band- punkte nacheinander ausführt. Es ist jedoch hinreichend, den Vergleich für einen Teil der Bandpunkte durchzuführen, beispielsweise für jeden dritten oder jeden zehnten Bandpunkt.
Wenn der Steuerrechner die Leitgrößen nachführt, berücksich- tigt der Steuerrechner selbstverständlich bei der Ermittlung von Erwartungsgrößen den geänderten Leitgrößenverlauf.
Es ist möglich, dass der Steuerrechner das Nachführen für alle bereits ermittelten Leitgrößen vornimmt. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass der Steuerrechner anhand des Vergleichs selbsttätig nur diejenigen Leitgrößen nachführt, die für Bandpunkte ermittelt wurden, die zum Zeitpunkt des Nach¬ führens vom Eingang der Fertigstraße einen Mindestabstand aufweisen. Diese Vorgehensweise ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Steuerrechner oder eine andere Steuereinrichtung die ermittelten Leitgrößen zur Ermittlung mindestens einer weiteren Stellgröße verwendet und die weitere Stellgrö¬ ße um eine Totzeit verzögert und nur lokal auf das Band wirkt. Optimal ist diese Vorgehensweise, wenn der Mindestab- stand derart bestimmt ist, dass eine mit dem Mindestabstand korrespondierende Zeitdifferenz mindestens so groß wie die Totzeit ist.
Zusätzlich zum Nachführen bereits ermittelter Leitgrößen kann der Steuerrechner - selbstverständlich - die Ermittlungsvorschrift für noch nicht ermittelte Leitgrößen als solche adap¬ tieren. Das Adaptionsergebnis kann, je nach Lage des Einzel¬ falls, bereits bei der Ermittlung weiterer Leitgrößen dessel- ben Bandes oder erst bei der Ermittlung von Leitgrößen für nachfolgende Bänder berücksichtigt werden.
Die beiden zuletzt genannten Vorgehensweisen - Stichwort „Nachführen bereits ermittelter Leitgrößen" einerseits und „Adaptieren der Ermittlungsvorschrift" andererseits können beispielsweise derart miteinander verkoppelt sein, dass der Steuerrechner ein Modell der Fertigstraße umfasst, mittels dessen ermittelt wird, welche Temperatur für einen Bandpunkt auslaufseitig der Fertigstraße erwartet wird, wenn der jewei¬ lige Bandpunkt einlaufseitig der Fertigstraße eine gegebene Temperatur aufweist und die Fertigstraße durchläuft, während die Fertigstraße mit einer gegebenen Leitgeschwindigkeit be¬ trieben wird. In diesem Fall kann das Modell sofort adaptiert werden. Dies entspricht dem Adaptieren der Ermittlungsvorschrift. Sodann wird für mindestens eine der bereits ermit¬ telten Leitgrößen die Leitgröße unter Verwendung des adaptierten Modells der Fertigstraße neu ermittelt. Dies ent¬ spricht vom Ansatz her dem Nachführen der bereits ermittelten Leitgrößen. Gegebenenfalls kann ein weicher Übergang von den ursprünglich ermittelten Leitgrößen zu den neu ermittelten Leitgrößen erfolgen.
Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren stellt bereits dann einen erheblichen Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik dar, wenn der Prädiktionshorizont relativ klein ist, bei¬ spielsweise drei bis fünf Bandpunkte beträgt. Seine volle Überlegenheit zeigt das erfindungsgemäße Betriebsverfahren jedoch insbesondere dann, wenn der erste Bandpunkt und der Teil der zweiten Bandpunkte, für die deren jeweilige Leitgrö¬ ße vor dem Einlaufen des ersten Bandpunktes in die Fertig¬ straße ermittelt wurde, einem Prädiktionshorizont entspre¬ chen, der mindestens so groß wie die Totzeit ist, mit der die weitere Stellgröße auf das Band wirkt. Dies gilt insbesondere im Zusammenwirken mit dem Nachführen der bereits ermittelten Leitgrößen, wenn das Nachführen ebenfalls auf die genannte Totzeit abgestimmt ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass der Steuerrechner die ermittelten Leitgrößen oder die entsprechenden Leitgeschwindigkeiten durch einen Spline aneinander kettet, so dass ein sich durch die Verkettung ergebender Leitgeschwindigkeitsverlauf stetig und differenzierbar ist. Der sich ergebende Vorteil besteht in einem sanfteren und gleichmäßigeren Betrieb der Fertigstraße. Dies gilt ganz besonders, wenn der sich erge¬ bende Leitgrößenverlauf nicht nur differenzierbar ist, son- dern stetig differenzierbar ist.
Der Steuerrechner führt das Ermitteln der Leitgrößen vorzugsweise im Rahmen einer Vorausberechnung online oder in Echtzeit aus.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin durch ein Compu¬ terprogramm der eingangs genannten Art gelöst. Das Computerprogramm ist in diesem Fall derart ausgestaltet, dass der Steuerrechner ein Betriebsverfahren mit allen Schritten eines erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens ausführt.
Die Aufgabe wird weiterhin durch einen Steuerrechner für eine Fertigstraße zum Walzen eines Bandes gelöst, der derart aus¬ gebildet ist, dass er im Betrieb ein derartiges Betriebsver- fahren ausführt.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Fertigstraße zum Walzen eines Bandes gelöst, die mit einem derartigen Steuerrechner ausgestattet ist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:
FIG 1 schematisch eine Warmbandstraße,
FIG 2 ein Ablaufdiagramm,
FIG 3 bis 6 beispielhaft verschiedene Zustände einer Fer¬ tigstraße, FIG 7 beispielhaft eine Momentaufnahme der Fertig¬ straße,
FIG 8 bis 11 Ablaufdiagramme,
FIG 12 ein Modell der Fertigstraße,
FIG 13 ein Ablaufdiagramm,
FIG 14 ein Zeitdiagramm und
FIG 15 ein Ablaufdiagramm.
Gemäß FIG 1 umfasst eine Warmbandstraße zumindest eine Fer¬ tigstraße 1. In der Fertigstraße 1 soll ein Band 2 gewalzt werden. Das Band 2 ist in der Regel ein Metallband, bei¬ spielsweise ein Stahlband. Alternativ (zu Stahl) kann das Band aus Kupfer, Messing, Aluminium oder einem anderen Metall bestehen .
Die Fertigstraße 1 weist zum Walzen des Bandes 2 ein Walzge¬ rüst 3 oder - wie in FIG 1 dargestellt - mehrere Walzgerüste 3 auf. Dargestellt sind in Figur 1 drei solcher Walzgerüste 3. Die tatsächliche Anzahl an Walzgerüsten 3 kann, wie darge- stellt, drei sein. Alternativ kann sie von drei verschieden sein, insbesondere größer sein. In der Regel beträgt die An¬ zahl an Walzgerüsten 3 vier bis acht, insbesondere 5 bis 7. Weiterhin sind von den Walzgerüsten 3 in FIG 1 nur die Arbeitswalzen dargestellt (2-high) . In der Regel umfassen die Walzgerüste 3 zusätzlich zu den Arbeitswalzen Stützwalzen (4- high) , manchmal zusätzlich auch noch Zwischenwalzen (6-high).
Die Fertigstraße 1 kann eine Heizeinrichtung 4 aufweisen, beispielsweise einen Induktionsofen. Wenn die Heizeinrichtung 4 vorhanden ist, befindet sie sich in der Regel am Eingang der Fertigstraße 1. Alternativ oder zusätzlich können - analog zu Zwischengerüstkühleinrichtungen - auch zwischen den Walzgerüsten 3 Heizeinrichtungen vorhanden sein. Die Heizeinrichtung 4 wird, falls sie vorhanden ist, im Rahmen der vor- liegenden Erfindung als Bestandteil der Fertigstraße 1 ange¬ sehen. Alternativ oder zusätzlich zur Heizeinrichtung 4 kann die Fertigstraße 1 Zwischengerüstkühleinrichtungen 5 aufweisen. Wenn die Zwischengerüstkühleinrichtungen 5 vorhanden sind, ist jede Zwischengerüstkühleinrichtung 5 von zwei der Walzgerüste 3 eingegabelt. Sie sind, falls sie vorhanden sind, Bestandteil der Fertigstraße 1. Jede Zwischengerüst- Kühleinrichtung 5 weist je mindestens ein Stellventil 5' und mindestens eine Spritzdüse 5" auf.
Der Fertigstraße 1 kann weiterhin eine Kühlstrecke 6 nachge¬ ordnet sein. Wenn die Kühlstrecke 6 vorhanden ist, weist sie Kühleinrichtungen 7 auf. Jede Kühleinrichtung 7 weist je min- destens ein Stellventil 1' und mindestens eine Spritzdüse 7" auf .
Sowohl mittels der Zwischengerüstkühleinrichtungen 5 als auch mittels der Kühleinrichtungen 7 wird das Band 2 mit einem flüssigen Kühlmedium (in der Regel Wasser mit oder ohne Beimischungen) gekühlt. Der Unterschied zwischen den Zwischenge- rüstkühleinrichtungen 5 und den Kühleinrichtungen 7 der Fertigstraße 6 besteht darin, dass die Kühleinrichtungen 7 hinter dem letzten Walzgerüst 3 der Fertigstraße 1 angeordnet sind, die Zwischengerüstkühleinrichtungen 5 zwischen je zwei der Walzgerüste 3.
Gemäß Figur 1 ist die Fertigstraße 1 weiterhin mit einem Steuerrechner 8 ausgestattet. Der Steuerrechner 8 dient zu- mindest der Steuerung der Fertigstraße 1, also der Walzgerüs¬ te 3 und - falls vorhanden - der Heizeinrichtung 4 und der Zwischengerüstkühleinrichtungen 5. Gegebenenfalls kann der Steuerrechner 8 auch weitere Einrichtungen steuern, beispielsweise die Kühlstrecke 6 und deren Kühleinrichtungen 7. Alternativ kann die Kühlstrecke 6 von einer anderen Steuereinrichtung 8' gesteuert werden.
Die Wirkungsweise des Steuerrechners 8 wird durch ein Compu¬ terprogramm 9 bestimmt, das dem Steuerrechner 8 - beispiels- weise über einen mobilen Datenträger 10 - zugeführt wird. Der mobile Datenträger 10 kann nach Bedarf ausgestaltet sein, beispielsweise als CD-ROM, als USB-Memorystick oder als SD- Speicherkarte. Auf dem Datenträger 10 ist das Computerpro- gramm 9 in maschinenlesbarer Form gespeichert, beispielsweise in elektronischer Form.
Das Computerprogramm 9 umfasst Maschinencode 11, mit dem der Steuerrechner 8 programmiert ist und der von dem Steuerrechner 8 unmittelbar abarbeitbar ist. Das Abarbeiten des Maschinencodes 11 durch den Steuerrechner 8 bewirkt, dass der Steu¬ errechner 8 die Fertigstraße 1 gemäß einem Betriebsverfahren betreibt, das nachfolgend näher erläutert wird. Das Program- mieren mit dem Computerprogramm 9 bewirkt also eine entspre¬ chende Ausgestaltung des Steuerrechners 8.
Im Rahmen des Betriebsverfahrens müssen dem Steuerrechner 8 gemäß FIG 2 in einem Schritt Sl für einen ersten Bandpunkt 12 des Bandes 2, eine Anzahl von zweiten Bandpunkten 13 des Bandes 2 und eine Anzahl von dritten Bandpunkten 13' des Bandes 2 jeweils eine Istgröße G und eine Sollgröße G* bekannt sein, und zwar spätestens zu einem Zeitpunkt, zu dem der erste Bandpunkt 12 sich noch vor der Fertigstraße 1 befindet.
Aus den nachfolgenden Erläuterungen wird ersichtlich werden, dass dem Steuerrechner 8 die Istgrößen G und die Sollgrößen G* für den ersten Bandpunkt 12, die zweiten Bandpunkte 13 und die dritten Bandpunkte 13' nicht alle zur gleichen Zeit be- kannt werden müssen. Es wird aber ebenfalls ersichtlich werden, dass das Bekannwerden abgeschlossen sein muss, bevor der erste Bandpunkt 12 in die Fertigstraße 1 einläuft.
Die zweiten Bandpunkte 13 befinden sich alle hinter dem ers- ten Bandpunkt 12, laufen also nach dem ersten Bandpunkt 12 in die Fertigstraße 1 ein. Die dritten Bandpunkte 13' laufen vor dem ersten Bandpunkt 12 in die Fertigstraße 1 ein. Die Figu¬ ren 3 bis 6 zeigen entsprechende Ausgestaltungen. Die Istgröße G jedes Bandpunktes 12, 13, 13' ist für den
Energieinhalt charakteristisch, den der jeweilige Bandpunkt 12, 13, 13' an einem Ort xE vor der Fertigstraße 1 aufweist. Die Istgröße G ist somit auf den Ort xE vor der Fertigstraße 1 bezogen. Der Ort xE kann nach Bedarf bestimmt sein. Insbesondere kann es sich gemäß FIG 1 um einen Ort handeln, der sich unmittelbar vor der ersten Einrichtung 4, 3 der Fertigstraße 1 befindet, mittels derer - direkt oder indirekt - die Temperatur des Bandes 2 beeinflusst wird. Es ist weiterhin zwar möglich, dass an diesem Ort eine Temperaturmesseinrichtung angeordnet ist. In der Regel ist die Temperaturmesseinrichtung 14 jedoch dem Ort Xe vorgeordnet. Die Sollgröße G* jedes Bandpunktes 12, 13, 13' ist für den Energieinhalt charakteristisch, den der jeweilige Bandpunkt 12, 13, 13' an einem Ort xA hinter der Fertigstraße 1 aufwei¬ sen soll. Die Sollgrößen G* sind daher auf den Ort xA hinter der Fertigstraße 1 bezogen. Der Ort xA kann - analog zum Ort xE vor der Fertigstraße 1 - nach Bedarf bestimmt sein. Bei¬ spielsweise kann es sich um den Ort einer Temperaturmesseinrichtung 15 handeln, die der Fertigstraße 1 nachgeordnet, der Kühlstrecke 6 jedoch vorgeordnet ist. Die Art der Istgröße G und der Sollgröße G* kann nach Bedarf bestimmt sein. In der Regel handelt es sich um entsprechende Temperaturen. Alternativ kommt insbesondere eine Enthalpie in Frage . Der guten Ordnung halber sei erwähnt, dass der Begriff „Ort" sich nachfolgend stets auf einen Ort bezieht, der bezüglich der Fertigstraße 1 ortsfest ist. Der Begriff „Bandpunkt" be¬ zieht sich im Gegensatz hierzu stets auf einen Punkt, der be¬ züglich des Bandes 2 ortsfest ist. Abstände der Bandpunkte 12, 13, 13' voneinander sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht durch ihre geometrischen Abstände bestimmt, da sich diese Abstände durch das Walzen des Bandes 2 in der Fer¬ tigstraße 1 ändern. Die Abstände sind vielmehr definiert durch die Masse, die sich zwischen den Bandpunkten 12, 13, 13' befindet.
Die Bandpunkte 12, 13, 13' können, bezogen auf die zwischen ihnen befindliche Masse des Bandes 2, äquidistant sein. AI- ternativ können die Bandpunkte 12, 13, 13' dadurch definiert sein, dass - beispielsweise mittels der Temperaturmessein¬ richtung 14 - in zeitlich äquidistanten Schritten jeweils ein Messwert für die Istgröße G erfasst wird. Der zeitliche Ab- stand zwischen zwei aufeinander folgenden Bandpunkten 12, 13, 13' liegt in der Regel zwischen 100 ms und 500 ms, typisch zwischen 150 ms und 300 ms. Beispielsweise kann er bei 200 ms liegen . In einem Schritt S2 ermittelt der Steuerrechner 8 - selbst¬ verständlich vor dem Einlaufen des ersten Bandpunktes 12 in die Fertigstraße - für den ersten Bandpunkt 12 anhand einer Ermittlungsvorschrift eine Leitgröße L* . In einem Schritt S3 ermittelt der Steuerrechner 8 zumindest für einen Teil der zweiten Bandpunkte 13 ebenfalls anhand einer Ermittlungsvor¬ schrift eine jeweilige Leitgröße L* . Auch den Schritt S3 führt der Steuerrechner 8 vor dem Einlaufen des ersten Bandpunktes 12 in die Fertigstraße 1 aus. Die Schritte S2 und S3 von FIG 2 bilden in der Praxis meist eine Einheit. Die separate Darstellung in FIG 2 dient ledig¬ lich der besseren Erläuterung der vorliegenden Erfindung.
Vorzugsweise ermittelt der Steuerrechner 8 im Rahmen des Schrittes S3 für alle zweiten Bandpunkte 13, die - ausgehend vom ersten Bandpunkt 12 - innerhalb eines vorbestimmten Prä¬ diktionshorizontes H liegen, deren Leitgröße L* . Wenn also im Rahmen des Schrittes S3 für einen bestimmten zweiten Bandpunkt 13 dessen Leitgröße L* ermittelt wird, wird in der Re- gel auch für alle anderen zweiten Bandpunkte 13, die zwischen dem ersten Bandpunkt 12 und dem bestimmten zweiten Bandpunkt 13 liegen, deren jeweilige Leitgröße L* ermittelt.
Die ermittelten Leitgrößen L* sind jeweils dafür charakteris- tisch, mit welcher Leitgeschwindigkeit vL der Steuerrechner 8 die Fertigstraße 1 betreibt, wenn der Bandpunkt 12, 13, für den die jeweilige Leitgröße L* ermittelt wurde, in die Fer¬ tigstraße 1 einläuft. Die Leitgeschwindigkeit vL kann bei- spielsweise die Geschwindigkeit sein, mit der das Band 2 in die Fertigstraße 1 einläuft. Alternativ kann es sich um die Geschwindigkeit handeln, mit der das Band 2 aus der Fertig¬ straße 1 ausläuft. Auch andere Größen - beispielsweise eine Bestimmung des Massenflusses oder eine Walzendrehzahl oder eine Walzenumfangsgeschwindigkeit - sind denkbar. Entschei¬ dend ist, dass durch die Leitgeschwindigkeit vL - gegebenen¬ falls in Verbindung mit Stichabnahmen und Sollzügen - alle in der Fertigstraße 1 auftretenden Band- und Walzenumfangsge- schwindigkeiten eindeutig bestimmt sind.
In einem Schritt S4 ermittelt der Steuerrechner 8, falls erforderlich, anhand der Leitgrößen L* die entsprechenden Leitgeschwindigkeiten vL . In einem Schritt S5 betreibt der Steu- errechner 8 die Fertigstraße 1 entsprechend den im Schritt S4 ermittelten Leitgeschwindigkeiten vL . Der Steuerrechner 8 stellt die Leitgeschwindigkeit vL also stets derart ein, dass zu jedem Zeitpunkt die Fertigstraße 1 gerade mit der Leitge¬ schwindigkeit vL betrieben wird, die mit der Leitgröße L* des momentan in die Fertigstraße 1 eintretenden Bandpunktes 12, 13 korrespondiert.
Die Ermittlungsvorschrift zum Ermitteln der Leitgrößen L* ist jeweils spezifisch für den jeweiligen Bandpunkt 12, 13. Aus dem ermittelten Wert der Leitgröße L* für einen bestimmten Bandpunkt 12, 13 kann also nicht ohne weiteres auf den Wert der Leitgröße L* für einen anderen Bandpunkt 12, 13 geschlos¬ sen werden. Insbesondere gehen in die Ermittlungsvorschrift für die Leitgröße L* für einen bestimmten Bandpunkt 12, 13 zunächst die Istgröße G und die Sollgröße G* des entsprechen¬ den Bandpunktes 12, 13 ein. Zusätzlich gehen in die jeweilige Ermittlungsvorschrift die Istgrößen G und die Sollgrößen G* mindestens eines weiteren Bandpunktes 12, 13, 13' ein, der zu dem Zeitpunkt, zu dem der betrachtete Bandpunkt 12, 13 in die Fertigstraße 1 eintritt, bereits in die Fertigstraße 1 einge¬ treten ist. Dieser Sachverhalt wird nachfolgend in Verbindung mit FIG 7 anschaulich erläutert. FIG 7 zeigt exemplarisch eine Momentaufnahme der Fertigstraße 1, während das Band 2 in der Fertigstraße 1 gewalzt wird. Die Bandpunkte 12, 13 werden in Verbindung mit den Erläuterungen zu FIG 7 als Bandpunkte Pi (i = 1, 2, 3, ...) bezeichnet.
Man nehme an, entsprechend der Darstellung von FIG 7 befinden sich momentan die Bandpunkte P5 bis P30 in der Fertigstraße 1. Die Bandpunkte PI bis P4 haben in diesem Fall die Fertig¬ straße 1 bereits wieder verlassen, sind also aus der Fertig- Straße 1 bereits wieder ausgetreten. Die Bandpunkte P31 bis P35 befinden sich noch vor der Fertigstraße 1. Der Bandpunkt P31 tritt in diesem Fall als nächstes in die Fertigstraße 1 ein. Nach dem Bandpunkt P31 treten nacheinander die Bandpunkte P32, P33, P34 und P35 in die Fertigstraße 1 ein. Die Ist- und Sollgrößen G, G* seien bis einschließlich zum Bandpunkt P35 bekannt.
Bei der in FIG 7 dargestellten Situation muss die Ermittlung der Leitgröße L* für den Bandpunkt P4 bereits seit langem ab- geschlossen sein, da der Bandpunkt P4 nicht nur bereits in die Fertigstraße 1 eingetreten ist, sondern sogar bereits wieder aus der Fertigstraße 1 ausgetreten ist. In die Ermitt¬ lung der Leitgröße L*, mit der die Fertigstraße 1 zu dem Zeitpunkt betrieben wurde, zu dem der Bandpunkt P4 in die Fertigstraße 1 eingetreten ist, sind erfindungsgemäß einge¬ gangen
- die Istgröße G und die Sollgröße G* für den Bandpunkt P4 und
- die Istgröße und die Sollgröße G, G* für mindestens einen der Bandpunkte PI, P2 und P3.
Unter der Annahme, dass der Prädiktionshorizont H vier Band¬ punkten entspricht, muss die Ermittlung der Leitgröße L* für den Bandpunkt P4 einen Zeittakt vor dem Zeitpunkt des Eintre¬ tens des Bandpunktes PI in die Fertigstraße 1 abgeschlossen gewesen sein. In analoger Weise sind in die Ermittlung der Leitgröße L* für den Bandpunkt P7 eingegangen
- die Ist- und die Sollgröße G, G* für den Bandpunkt P7 und - die Ist- und die Sollgröße G, G* für mindestens einen der
Bandpunkte PI bis P6.
Diese Ermittlung muss spätestens zum Zeitpunkt des Eintretens des Bandpunktes P3 abgeschlossen gewesen sein.
Der Bandpunkt P30 ist derjenige Bandpunkt, der gerade in die Fertigstraße 1 eingetreten ist. In die Ermittlung der Leitgröße L*, die spätestens zum Zeitpunkt des Eintretens des Bandpunktes P26 abgeschlossen gewesen sein muss, sind einge- gangen
- die Ist- und die Sollgröße G, G* für den Bandpunkt P30 und
- die Ist- und die Sollgröße G, G* für mindestens einen der Bandpunkte PI bis P29.
In aller Regel ist es für die Ermittlung der Leitgröße L* für den Bandpunkt P30 ausreichend, die Ist- und Sollgrößen G, G* der Bandpunkte P5 bis P30 zu berücksichtigen, also diejenigen Bandpunkte, die sich gemäß der Darstellung von FIG 7 momentan in der Fertigstraße 1 befinden.
In analoger Weise werden die Leitgrößen L* für die Bandpunkte P31 bis P35 bestimmt. Der Bandpunkt P31 entspricht in der Darstellung von FIG 7 dem ersten Bandpunkt 12, die Bandpunkte P32 bis P35 den zweiten Bandpunkten 13. Die Ermittlung der Leitgrößen L* für diese Bandpunkte P31 bis P35 muss jeweils spätestens zum Zeitpunkt des Eintretens des Bandpunktes P27 bis P31 in die Fertigstraße 1 abgeschlossen sein. Die Band¬ punkte PI bis P30 entsprechen den dritten Bandpunkten 13' .
In die Ermittlung der Leitgröße L* für den Bandpunkt P31 ge¬ hen ein - die Ist- und die Sollgröße G, G* für den Bandpunkt P31 und
- die Ist- und Sollgrößen G, G* für mindestens einen der
Bandpunkte PI bis P30, vorzugsweise für mindestens einen der Bandpunkte P6 bis P30.
Letzteres gilt insbesondere deshalb, weil die Bandpunkte PI bis P5 zu dem Zeitpunkt, zu dem der Bandpunkt P31 in die Fer¬ tigstraße 1 eintritt, bereits wieder aus der Fertigstraße 1 ausgetreten sind.
In analoger Weise können auch die Leitgrößen L* für die Bandpunkte P32 bis P35 bestimmt werden. Beispielsweise für den Bandpunkt P35 gehen in die Ermittlung für dessen Leitgröße L* ein
- die Ist- und die Sollgröße G, G* für den Bandpunkt P35 und
- die Ist- und Sollgrößen G, G* für mindestens einen der
Bandpunkte PI bis P34. Die Ist- und Sollgrößen G, G* für die Bandpunkte PI bis P9 können hierbei unberücksichtigt bleiben, da die Bandpunkte PI bis P9 zu dem Zeitpunkt, zu dem der Bandpunkt P35 in die Fer¬ tigstraße 1 eintritt, bereits wieder aus der Fertigstraße 1 ausgetreten sind.
Für die übrigen Bandpunkte P32, P33 und P34 gelten analoge Ausführungen .
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird für jeden in die Fertigstraße 1 eintretenden Bandpunkt 12, 13 - beispielsweise für den Bandpunkt P31 gemäß FIG 7 - die Leitgröße L* somit anhand der Ist- und Sollgrößen G, G* derjenigen Bandpunkte 12, 13, 13' bestimmt, die sich zu die¬ sem Zeitpunkt gerade in der Fertigstraße 1 befinden, also noch nicht aus der Fertigstraße 1 ausgetreten sind.
In der Fertigstraße 1 befinden sich in der Regel gleichzeitig eine Vielzahl von Bandpunkten 12, 13, 13'. Typische Zahlen- werte liegen zwischen 10 und 200, beispielsweise zwischen 50 und 100. Es ist möglich, von den Bandpunkten 12, 13, 13' die sich zu einem bestimmten Zeitpunkt gerade in der Fertigstraße 1 befinden, nur einige Bandpunkte 12, 13, 13' zu berücksich- tigen, beispielsweise jeden zweiten oder jeden vierten Bandpunkt 12, 13, 13'. Diese Vorgehensweise führt zu einem redu¬ zierten Rechenaufwand und liefert dennoch akzeptable Ergeb¬ nisse. Vorzugsweise werden für die Ermittlung der Leitgröße L* für einen bestimmten Bandpunkt 12, 13 jedoch die Ist- und Sollgrößen G, G* aller Bandpunkte 12, 13, 13' berücksichtigt, die sich zum Zeitpunkt des Eintretens desjenigen Bandpunktes
12, 13, dessen Leitgröße L* ermittelt wird, in die Fertig¬ straße 1 bereits in der Fertigstraße 1 befinden. Die in FIG 7 gezeigte Darstellung ist selbstverständlich rein beispielhaft. So ist beispielsweise die Anzahl an in der Fer¬ tigstraße 1 befindlichen (dritten) Bandpunkten 13' rein beispielhaft. Auch ist die Anzahl an (zweiten) Bandpunkten 13, deren Leitgröße L* prädiziert wird (hier die Bandpunkte P32 bis P35) rein beispielhaft. Auch der Prädiktionshorizont H ist rein beispielhaft. Insbesondere kann in praktischen An¬ wendungen der Prädiktionshorizont H etliche Sekunden betra¬ gen, d. h. bei einem Zeittakt von beispielsweise 200 ms pro Messwerterfassung der Istgröße G eine entsprechend fünffache Anzahl an Bandpunkten 12, 13. Teilweise ist sogar ein Prädiktionshorizont H von bis zu einer Minute und mehr möglich, was bei einem Zeittakt von 200 ms von Bandpunkt zu Bandpunkt ei¬ nem Prädiktionshorizont H von 300 Bandpunkten und mehr ent¬ spricht .
Es ist möglich, dass dem Steuerrechner 8 im Schritt Sl von FIG 2 die Ist- und Sollgrößen G, G* für alle Bandpunkte 12,
13, 13' des (gesamten) Bandes 2 bekannt sind. In diesem Fall ist es möglich, dass der Steuerrechner 8 die Schritte S2 und S3 nur einmal durchläuft und in den Schritten S2 und S3 - so¬ zusagen in einem Schlag - die Leitgrößen L* für alle Bandpunkte 12, 13, 13' des Bandes 2 ermittelt. In diesem Fall führt der Steuerrechner 8 das Ermitteln der Leitgrößen L* im Rahmen einer Vorausberechnung online aus.
Alternativ ist es möglich, dass dem Steuerrechner 8 zwar im Rahmen des Schrittes Sl von FIG 2 die Ist- und Sollgrößen G, G* für alle Bandpunkte 12, 13, 13' des gesamten Bandes 2 be¬ kannt sind, er in den Schritten S2 und S3 von FIG 2 aber stets nur für einige der Bandpunkte 12, 13, 13' deren Leit¬ größen L* ermittelt. In diesem Fall sind die Schritte S2 und S3, wie in FIG 2 gestrichelt angedeutet, in eine Schleife eingebunden. In diesem Fall führt der Steuerrechner 8 das Ermitteln der Leitgrößen L* in Echtzeit mit der Ansteuerung der Fertigstraße 1 aus. Der Steuerrechner 8 ermittelt in diesem Fall die Leitgrößen L* sozusagen um den Prädiktionshorizont H vorausschauend.
Wie in FIG 2 ebenfalls gestrichelt angedeutet ist, ist es so¬ gar möglich, dass auch der Schritt Sl in die Schleife mit eingebunden ist. Auch in diesem Fall führt der Steuerrechner 8 das Ermitteln der Leitgrößen L* in Echtzeit aus.
In dem Fall, dass auch der Schritt Sl in die Schleife mit eingebunden ist, werden dem Steuerrechner 8 bei einem bestimmten Durchlauf der Schleife nur die Ist- und Sollgrößen G, G* von Bandpunkten 12, 13 bekannt, welche noch nicht in die Fertigstraße 1 eingetreten sind. Die Ist- und Sollgrößen G, G* der Bandpunkte 13' , welche bereits in die Fertigstraße 1 eingelaufen sind, sind dem Steuerrechner 8 in diesem Fall jedoch auf Grund von früheren Schleifendurchläufen bekannt. Es ist in diesem Fall also lediglich erforderlich, dass der Steuerrechner 8 sich die „alten" Ist- und Sollgrößen G, G* „merkt" .
Zum Ermitteln der Leitgrößen L* für einen bestimmten Band- punkt 12, 13 - also zur Implementierung der Schritte S2 und
S3 von FIG 2 - sind verschiedene Vorgehensweisen möglich. Die verschiedenen Alternativen werden nachfolgend nacheinander in Verbindung mit den FIG 8, 9 und 10 näher erläutert. Nach Be¬ darf ist hierbei FIG 7 mit heranzuziehen.
In einer ersten möglichen Ausgestaltung der Schritte S2 und S3 von FIG 2 selektiert der Steuerrechner 8 gemäß FIG 8 in einem Schritt Sil zunächst einen der Bandpunkte 12, 13, des¬ sen Ist- und Sollgröße G, G* dem Steuerrechner 8 bereits be¬ kannt sind. Beispielsweise selektiert der Steuerrechner 8 den Bandpunkt P31 von FIG 7.
In einem Schritt S12 ermittelt der Steuerrechner 8 alle Band¬ punkte 12, 13, 13', deren Ist- und Sollgrößen G, G* in die Ermittlung der Leitgröße L* für den Bandpunkt 12, 13 einge¬ hen, den der Steuerrechner 8 im Schritt Sil selektiert hat. Beispielsweise kann der Steuerrechner 8 - siehe FIG 7 - für den Bandpunkt P31 die Bandpunkte P6 bis P31 ermitteln. In analoger Weise würde der Steuerrechner im Schritt S12 beispielsweise für den Bandpunkt P32 die Bandpunkte P7 bis P32 ermitteln, für den Bandpunkt P33 die Bandpunkte P8 bis P33 usw ..
In einem Schritt S13 selektiert der Steuerrechner 8 einen der im Schritt S12 ermittelten Bandpunkte 12, 13, 13'. In einem Schritt S14 ermittelt der Steuerrechner 8 für den im Schritt S13 selektierten Bandpunkt 12, 13, 13' - beispielsweise für den Bandpunkt P6 - eine Einzelleitgröße 1*. In die Ermittlung der Einzelleitgröße 1* gehen nur die Istgröße G und die Soll¬ größe G* des im Schritt S13 selektierten Bandpunktes 12, 13, 13' ein. Die jeweilige Einzelleitgröße 1* ist daher auf die- sen einen Bandpunkt 12, 13, 13' bezogen.
Die Einzelleitgröße 1* bestimmt eine korrespondierende Leit¬ geschwindigkeit vL . Der Steuerrechner 8 nimmt an, dass der im Schritt S14 betrachtete Bandpunkt 12, 13, 13' die Fertigstra- ße 1 durchläuft und die Fertigstraße 1 während des gesamten Durchlaufs des betrachteten Bandpunkts 12, 13, 13' durch die Fertigstraße 1 - also von dem Zeitpunkt des Einlaufens in die Fertigstraße 1 bis zum Zeitpunkt des Auslaufens aus der Fer- tigstraße 1 - konstant mit dieser Leitgeschwindigkeit vL be¬ trieben wird, die durch die entsprechende Einzelleitgröße 1* bestimmt ist. In diesem Fall wird für den betrachteten Bandpunkt 12, 13, 13' am Ort xA, auf den die Sollgröße G* des be- trachteten Bandpunktes 12, 13, 13' bezogen ist, ein Energie¬ inhalt erwartet. Der Steuerrechner 8 ermittelt diesen erwarteten Energieinhalt. Die Ermittlung des erwarteten Energieinhalts kann vom Steuerrechner 8 beispielsweise mittels eines Fertigstraßenmodells ermittelt werden. Geeignete Fertigstra- ßenmodelle sind als solche bekannt. Sie werden beispielsweise zur Ermittlung der erwarteten Endwalztemperatur eingesetzt, siehe die bereits genannte DE 103 21 791 AI.
Der erwartete Energieinhalt ist durch eine entsprechende Er- wartungsgröße GE charakterisiert. Die Erwartungsgröße GE kann alternativ die Temperatur oder die Enthalpie sein, analog zu den Ist- und Sollgrößen G, G* . Der Steuerrechner 8 ermittelt die Einzelleitgröße 1* für den betrachteten Bandpunkt 12, 13, 13' im Schritt S14 derart, dass die Erwartungsgröße GE mit der Sollgröße G* für den betrachteten Bandpunkt 12, 13, 13' übereinstimmt .
In einem Schritt S15 prüft der Steuerrechner 8, ob er den Schritt S14 bereits für alle heranzuziehenden Bandpunkte 12, 13, 13' ausgeführt hat. Wenn dies nicht der Fall ist, geht der Steuerrechner 8 zum Schritt S13 zurück. Bei der erneuten Ausführung des Schrittes S13 selektiert der Steuerrechner 8 selbstverständlich einen anderen, bisher noch nicht betrachteten Bandpunkt 12, 13, 13', der in die Ermittlung der ge- suchten Leitgröße L* eingeht, beispielsweise den Bandpunkt P7.
Wenn der Steuerrechner 8 im Schritt S15 feststellt, das er bereits alle erforderlichen Einzelleitgrößen 1* ermittelt hat, geht der Steuerrechner 8 zu einem Schritt S16 über. Im Schritt S16 ermittelt der Steuerrechner 8 anhand aller Ein¬ zelleitgrößen 1*, die er im Rahmen des wiederholten Abarbeitens des Schrittes S14 ermittelt hat, die Leitgröße L* für den im Schritt Sil selektierten Bandpunkt 12, 13. Beispiels¬ weise kann der Steuerrechner 8 den gewichteten oder ungewichteten Mittelwert der Einzelleitgrößen 1* bilden. In einem Schritt S17 prüft der Steuerrechner 8, ob er die
Schritte Sil bis S16 bereits für alle Bandpunkt 12, 13 ausge¬ führt hat, deren Leitgrößen L* berechnet werden sollen. Wenn dies nicht der Fall ist, geht der Steuerrechner 8 zum Schritt Sil zurück. Dort selektiert der Steuerrechner 8 selbstver- ständlich einen anderen, bisher noch nicht betrachteten Bandpunkt 12, 13. Anderenfalls ist das Verfahren von FIG 8 been¬ det .
Die Vorgehensweise von FIG 8 wird in der Praxis geringfügig anders implementiert als obenstehend erläutert. Denn die Ein¬ zelleitgröße 1* für einen bestimmten Bandpunkt 12, 13, 13' - beispielsweise für den Bandpunkt P28 von FIG 7 - geht in die Ermittlung der Leitgröße L* vieler Bandpunkte 12, 13, 13' ein, beispielsweise - bezogen auf FIG 7 - in die Ermittlung der Bandpunkte P28, P29, ... P53. Selbstverständlich ist es möglich und sogar bevorzugt, die jeweilige Einzelleitgröße 1* nur einmal zu ermitteln und dann zu speichern, so dass sie für spätere Verwendungen nur noch aus dem Speicher abgerufen werden muss.
Alternativ zur Vorgehensweise von FIG 8 ist es gemäß FIG 9 möglich, die Schritte S13 bis S16 von FIG 8 gemäß FIG 9 durch Schritte S21 bis S23 zu ersetzen. Die Schritte Sil, S12 und S17 von FIG 8 werden bei der Vorgehensweise von FIG 9 aus FIG 8 übernommen.
Im Schritt S21 ermittelt der Steuerrechner 8 anhand der
Istgrößen G der im Schritt S12 ermittelten Bandpunkte 12, 13, 13' eine effektive Istgröße G' . In analoger Weise ermittelt der Steuerrechner 8 im Schritt S22 anhand der Sollgrößen G* der im Schritt S12 ermittelten Bandpunkte 12, 13, 13' eine effektive Sollgröße G' * . Beispielsweise kann der Steuerrech¬ ner 8 in den Schritten S21 und S22 eine gewichtete oder unge- wichtete Mittelwertbildung vornehmen. Unabhängig davon, welche Vorgehensweise ergriffen wird, sollten die Vorgehenswei¬ sen der Schritte S21 und S22 jedoch miteinander korrespondieren .
Im Schritt S23 ermittelt der Steuerrechner 8 die Leitgröße L* für den im Schritt Sil selektierten Bandpunkt 12, 13.
Die im Schritt S23 ermittelte Leitgröße L* korrespondiert mit einer entsprechenden Leitgeschwindigkeit vL . Wenn der im
Schritt Sil selektierte Bandpunkt 12, 13 an den Ort xE, auf den die Istgröße G des im Schritt Sil selektierten Bandpunktes 12, 13 bezogen ist, die effektive Istgröße G' aufweisen würde und der Steuerrechner 8 die Fertigstraße 1 während des gesamten Durchlaufs des im Schritt Sil selektierten Bandpunktes 12, 13 mit dieser Leitgeschwindigkeit vL betreiben würde, würde für diesen Bandpunkt 12, 13 am Ort xA, auf den die Sollgröße G* des im Schritt Sil selektierten Bandpunktes 12, 13 bezogen ist, ein Ist-Energieinhalt erwartet werden, der durch eine Erwartungsgröße GE charakterisiert ist. Der Steu¬ errechner 8 ermittelt die Leitgröße L* im Schritt S23 derart, dass die ermittelte Erwartungsgröße GE mit der effektiven Sollgröße G' * übereinstimmt. Die Ermittlung der Erwartungs¬ größe GE kann - analog zur Vorgehensweise des Schrittes S14 von FIG 8 - mittels eines entsprechenden, an sich bekannten Fertigstraßenmodells erfolgen.
Alternativ zu den Vorgehensweisen der FIG 8 und 9 ist es möglich, dass die Leitgrößen L* gemäß FIG 10 wie folgt ermittelt werden:
Gemäß FIG 10 setzt der Steuerrechner 8 in einem Schritt S31 die Leitgrößen L*, die er ermitteln soll, - also die Leitgrö¬ ßen L* für den ersten Bandpunkt 12 und für zumindest einen Teil der zweiten Bandpunkte 13 - zunächst als vorläufige Wer¬ te an . In einem Schritt S32 ermittelt der Steuerrechner 8 für die im Schritt S31 betrachteten Bandpunkte 12, 13 eine jeweilige Er¬ wartungsgröße GE . Die im Schritt S32 ermittelten Erwartungs¬ größen GE sind jeweils für den erwarteten Energieinhalt des jeweils korrespondierenden Bandpunktes 12, 13 charakteris¬ tisch, der für den jeweiligen Bandpunkt 12, 13 erwartet wird, wenn der jeweilige Bandpunkt 12, 13 die Fertigstraße 1 ent¬ sprechend dem angesetzten Verlauf der Leitgeschwindigkeit vL - wie er durch die Abfolge der Leitgrößen L* definiert ist - durchläuft. Die erwarteten Energieinhalte GE sind jeweils auf den Ort xA bezogen, auf den die Sollgrößen G* für die Bandpunkte 12, 13 bezogen sind.
In einem Schritt S33 bildet der Steuerrechner 8 eine Ziel- funktion Z. In die Zielfunktion Z gehen zumindest die Beträge der Differenzen der Erwartungsgrößen GE von den korrespondierenden Sollgrößen G* ein. Beispielsweise kann die Zielfunkti¬ on Z eine Summe enthalten, wobei entsprechend der Darstellung in FIG 10 beispielsweise jeder Summand dem Quadrat der Diffe- renz einer Erwartungsgröße GE von der korrespondierenden Sollgröße G* ist.
Es ist möglich, die obenstehend beschriebene Zielfunktion Z so zu verwenden, wie sie bisher beschrieben wurde. Vorzugs- weise gehen in die Zielfunktion Z jedoch weitere Größen ein. Insbesondere kann in die Zielfunktion Z zusätzlich ein Straf¬ term eingehen, mittels dessen Änderungen der Leitgeschwindigkeit vL bestraft werden. Beispielsweise kann die Zielfunktion Z also folgende Form aufweisen:
' j
In den beiden Summen wurden hierbei verschiedene Indizes i, j verwendet, weil die Indizes i und j über verschiedene Berei- che laufen. ± und ßj sind - prinzipiell beliebig wählbare, nicht negative - Wichtungsfaktoren. In einem Schritt S34 variiert der Steuerrechner 8 die angesetzten Leitgrößen L* mit dem Ziel, die Zielfunktion Z zu optimieren, gemäß der oben stehenden Ausgestaltung zu minimieren. Bei entsprechender anderer Gestaltung der Zielfunktion Z käme auch ein Maximieren in Frage.
Die Vorgehensweisen der FIG 8 und 9 sind unabhängig davon anwendbar, ob bei einer einzelnen Abarbeitung der Schritte S2 und S3 von FIG 2 nur einige wenige Leitgrößen L* ermittelt werden oder ob die Leitgrößen L* für alle Bandpunkte 12, 13, 13' des Bandes 2 vorab ermittelt werden. Die Vorgehensweise von FIG 10 hingegen liefert in der Regel nur dann sinnvolle Ergebnisse, wenn der Prädiktionshorizont H das gesamte Band 2 abdeckt oder - falls das Band 2 lang genug ist - hinreichend groß ist. Insbesondere sollte bei der Vorgehensweise von FIG 10 im Falle eines langen Bandes 2 der Prädiktionshorizont H so groß sein, dass er mindestens der effektiven Fertigstra¬ ßenlänge entspricht, besser mindestens doppelt so groß ist. Die effektive Fertigstraßenlänge ist durch die maximale An- zahl an gleichzeitig in der Fertigstraße 1 befindlichen Band¬ punkten 12, 13, 13' bestimmt.
Sowohl im Rahmen der Vorgehensweise von FIG 8 als auch im Rahmen der Vorgehensweise von FIG 9 als auch im Rahmen der Vorgehensweise von FIG 10 müssen Erwartungsgrößen GE ermit¬ telt werden. Die Ermittlung der Erwartungsgrößen GE erfolgt - vom Ansatz her - mittels eines Modells der Fertigstraße 1, welche die thermischen Vorgänge (Wärmeleitung und Wärmeübergang, eventuell auch Phasenumwandlungen und Gefügebildung) in der Fertigstraße 1 modelliert. Derartige Modelle sind an sich bekannt, siehe die DE 103 21 791 AI.
Es ist möglich, ein derartiges Modell als solches auch in den Schritten S14, S23 und S32 zu verwenden. Bevorzugt ist je- doch, dass der Steuerrechner 8 entsprechend der Darstellung von FIG 11 in einem Schritt S41 vorab - das heißt vor dem Er¬ mitteln der Leitgrößen L* - ein Datenfeld erstellt. In dem Datenfeld hinterlegt der Steuerrechner 8 in einem Schritt S42 für eine Vielzahl von möglichen Leitgeschwindigkeiten vL und möglichen Istgrößen G, welche Erwartungsgröße GE sich bei der jeweiligen möglichen Istgröße G und der jeweiligen möglichen Leitgeschwindigkeit vL ergibt. Denn in diesem Fall kann der Steuerrechner 8 im Rahmen der entsprechend ausgestalteten
Schritte S2 und S3 von FIG 2 (bzw. der Schritte S14, S23 und S32) die Leitgrößen L* für die Bandpunkte 12, 13 unter Verwendung des Datenfeldes ermitteln. Bei der Vorgehensweise ge¬ mäß FIG 8 ermittelt der Steuerrechner 8 die Einzelleitgrößen 1* unter Verwendung des Datenfeldes, so dass die Verwendung des Datenfeldes indirekter Natur ist. Bei der Vorgehensweise gemäß FIG 9 wird direkt die jeweilige Leitgröße L* ermittelt. Bei der Vorgehensweise gemäß FIG 10 wird das Datenfeld zur Ermittlung der sich jeweils ergebenden Erwartungsgrößen GE verwendet.
Durch die Verwendung des Datenfeldes ist eine erhebliche Be¬ schleunigung erreichbar. Denn auch das Datenfeld muss zwar im Rahmen einer Vorabberechnung, also wenn das heiße Band 2 zum Walzen in der Fertigstraße 1 schon bereit steht, ermittelt werden. Das Datenfeld kann also nicht offline ermittelt wer¬ den. Vielmehr muss das Datenfeld online ermittelt werden, al¬ so nachdem die Banddaten dem Steuerrechner 8 vorgegeben worden sind. Es stehen für die Ermittlung des Datenfeldes daher nur wenige Sekunden zur Verfügung. Dennoch tritt eine erhebliche Beschleunigung auf. Denn im Rahmen des Datenfeldes müs¬ sen nur relativ wenige Werte mittels des Modells der Fertig¬ straße 1 vollständig durchgerechnet werden, beispielsweise für je 10 mögliche Istgrößen G und je 10 mögliche Leitge- schwindigkeiten vL, so dass die Modellrechnung für insgesamt 100 Werte durchgeführt werden muss. Dies ist aber immer noch erheblich schneller, als später im Rahmen der Schritte S14, S23, S32 stets für jeden einzelnen Bandpunkt 12, 13, 13' mit¬ tels des Modells der Fertigstraße 1 dessen Erwartungsgröße GE zu ermitteln.
Die Art der Einbindung des Datenfeldes in die Vorgehensweisen der FIG 8 und 9 ist sofort ersichtlich, da die Istgröße G dem Steuerrechner 8 bekannt ist und die Beziehung zwischen der möglichen Leitgeschwindigkeit vL und der Erwartungsgröße GE eineindeutig ist (je größer bei gegebener Istgröße G die Leitgeschwindigkeit vL ist, desto größer ist auch der erwar- tete Energieinhalt des entsprechenden Bandpunktes 12, 13,
13' ) . Das Datenfeld ist aber auch in Verbindung mit der Vorgehensweise von FIG 10 anwendbar. Denn es kann in erster und in der Regel bereits sehr guter Näherung für einen bestimmten Bandpunkt 12, 13, 13' der Mittelwert aller Leitgrößen G* bzw. aller Leitgeschwindigkeiten vL gebildet werden, mit der die Fertigstraße 1 während des Durchlaufs des betreffenden Band¬ punktes 12, 13, 13' durch die Fertigstraße 1 betrieben wird. Dieser Mittelwert kann als effektive Leitgeschwindigkeit vL angesehen werden. Das Datenfeld kann also an dieser Stelle ausgewertet werden, um die Erwartungsgröße GE für den ent¬ sprechenden Bandpunkt 12, 13, 13' zu ermitteln.
Das Datenfeld kann nach Bedarf ausgebildet sein. Beispiels¬ weise kann es sich um ein reines Stützstellenfeld mit bei- spielsweise 5, 8, 10, ... Stützstellen je Dimension handeln. Zwischen einzelnen Stützstellen kann in diesem Fall linear oder nicht linear (beispielsweise mittels Splines) interpo¬ liert werden. Alternativ kann das Datenfeld beispielsweise als neuronales Netz ausgebildet sein.
Wenn die Istgröße G auf einer gemessenen Größe basiert, bei¬ spielsweise mittels der Temperaturmesseinrichtung 14 erfasst wird, ist es möglich, die gemessenen Größen direkt zu verarbeiten. In der Regel befindet sich der Ort xE vor der Fertig- straße 1, auf den die Istgrößen G bezogen sind, jedoch hinter der Temperaturmesseinrichtung 14. Es ist daher erforderlich, die gemessenen Größen in die Istgrößen G (die auf den Ort xE bezogen sind) umzurechnen. Dies ist relativ einfach möglich, da lediglich eine Luftstrecke durchgerechnet werden muss. Eingangswerte für die Luftstrecke sind der mittels der Tempe¬ raturmesseinrichtung 14 gemessene Temperaturwert sowie die Zeit, die für den jeweiligen Bandpunkt 12, 13, 13' anfällt, bis der entsprechende Bandpunkt 12, 13, 13' den Ort xE vor der Fertigstraße 1 erreicht. Die Zeit ergibt sich für jeden Bandpunkt 12, 13, 13' durch die Leitgeschwindigkeiten der vorgeordneten Bandpunkte 12, 13, 13'. Es entsteht somit ein rückgekoppeltes Problem. Zur Lösung dieses Problems wird zunächst ein vorläufiger Verlauf der Leitgeschwindigkeit vL angesetzt. Unter der Annahme, dass dieser angesetzte Verlauf zutrifft, werden die Istgrößen G ermittelt, die auf den Ort xE vor der Fertigstraße 1 bezogen sind. Mit den nunmehr ermittelten Istgrößen G wird der Verlauf der Leitgeschwindigkeit vL ermittelt. Der ermittelte Verlauf der Leitgeschwindigkeit vL wird wiederum herangezo¬ gen, um die Istgrößen G neu zu ermitteln. In der Praxis zeigt sich, dass die Vorgehensweise sehr schnell konvergiert. In der Regel sind nur wenige Iterationen erforderlich - beispielsweise drei bis fünf Iterationen -, um zu hinreichend stabilen Ergebnissen zu gelangen.
Im Rahmen der bisherigen Erläuterungen der vorliegenden Er- findung wurde angenommen, dass die Fertigstraße 1 weder eine eingangsseitige Heizeinrichtung 4 noch Zwischengerüst-Kühleinrichtungen 5 aufweist. Falls die Heizeinrichtung 4 und/ oder die Zwischengerüst-Kühleinrichtungen 5 vorhanden sind, kann das erfindungsgemäße Betriebsverfahren entsprechend an- gepasst werden. Die erforderlichen Anpassungen werden nachfolgend in Verbindung mit einer einzigen Zwischengerüst-Kühleinrichtung 5 erläutert. Die entsprechenden Ausführungen sind jedoch ohne weiteres auch bei Ausgestaltungen der Fertigstraße 1 anwendbar, die mehr als eine Zwischengerüst-Kühleinrich- tung 5 und/oder eine eingangsseitige Heizeinrichtung 4 aufweist, wobei die Heizeinrichtung 4 alternativ oder zusätzlich zu den Zwischengerüst-Kühleinrichtungen 5 vorhanden sein kann . Man nehme also an, die Fertigstraße 1 weise eine einzige Zwi¬ schengerüst-Kühleinrichtung 5 auf, beispielsweise zwischen dem zweiten und dem dritten Walzgerüst 3 gemäß der Darstel¬ lung von FIG 1. In diesem Fall kann das Modell der Fertig- Straße 1 - dies ist sofort und ohne weiteres ersichtlich - in drei Teilmodelle aufgeteilt werden, die in FIG 12 als Teilmo¬ dell TMl, Teilmodell TM2 und Teilmodell TM3 bezeichnet sind. Das Teilmodell TMl entspricht vom Ansatz her einem Modell ei¬ ner Fertigstraße 1, wie es bisher angenommen wurde, also ei¬ nem Modell einer Fertigstraße 1 ohne Zwischengerüst-Kühleinrichtungen. Es modelliert das Verhalten des Bandes 2 in der Fertigstraße 1 bis vor die Zwischengerüst-Kühleinrichtung 5. Das Teilmodell TMl erhält als Eingangsgrößen die Istgröße G eines Bandpunktes 12, 13, 13' und dessen Leitgeschwindigkeit vL bzw. den entsprechenden Leitgeschwindigkeitsverlauf . Das Teilmodell TMl liefert als Ausgangsgröße eine Erwartungsgröße TE, die einem erwarteten Energieinhalt entspricht, mit dem der entsprechende Bandpunkt 12, 13, 13' in die Zwischenge¬ rüst-Kühleinrichtung 5 einläuft. Das Teilmodell TMl ist zwei¬ dimensional, denn es weist zwei Eingangsgrößen auf, nämlich die Istgröße G und die Leitgeschwindigkeit vL . Das Teilmodell TM2 modelliert die Zwischengerüst-Kühleinrichtung 5 als solche. Es erhält als Eingangsgrößen die vom Teil¬ modell TMl gelieferte Erwartungsgröße TE, die Leitgeschwin¬ digkeit vL, mit der der betreffende Bandpunkt 12, 13, 13' die Zwischengerüstkühleinrichtung 5 durchläuft und eine - als solche gegebene - Kühlmittelmenge M, mit der das Band 2 pro
Zeiteinheit beaufschlagt wird. Die Menge M an Kühlflüssigkeit pro Zeiteinheit ist vorzugsweise als Funktion der Material¬ menge des Bandes 2 definiert, welche die Zwischengerüst- Kühleinrichtung 5 bereits passiert hat. Alternativ kann die Menge M an Kühlflüssigkeit pro Zeiteinheit beispielsweise als Funktion des betreffenden Bandpunktes 12, 13, 13' definiert sein, der gerade in die Zwischengerüst-Kühleinrichtung 5 einläuft . Das Teilmodell TM2 weist also - im Gegensatz zu einem Modell einer Fertigstraße 1 ohne Zwischengerüst-Kühleinrichtungen - drei Eingangsgrößen auf. Das Aufstellen eines entsprechenden dreidimensionalen Datenfeldes für das dreidimensionale Teil- modell TM2 kann - je nach zur Verfügung stehender Rechenleistung - noch möglich sein. Vorzugsweise wird das Teilmodell TM2 jedoch in zwei Untermodelle ΤΜ2', TM2" aufgespalten, die multiplikativ miteinander verknüpft sind. Denn mit hinrei- chender Genauigkeit kann eine dreidimensionale Funktion f, welche eine Erwartungsgröße TA hinter der Zwischengerüst- Kühleinrichtung 5 als Funktion der Erwartungsgröße TE vor der Zwischengerüst-Kühleinrichtung 5, der Leitgeschwindigkeit vL und der Menge M an Kühlflüssigkeit pro Zeiteinheit angibt, als Produkt einer zweidimensionalen Funktion g und einer eindimensionalen Funktion h dargestellt werden. Die Funktion g ist hierbei von dem Erwartungswert TE, der vom Teilmodell TM1 geliefert wird, und der Leitgeschwindigkeit vL abhängig. Die Funktion h ist nur von der Menge M an Kühlflüssigkeit pro Zeiteinheit abhängig. Es kann also angesetzt werden
TA = f(TE, vL,M) = g(TE, vL)■ h(M)
Hierbei bezeichnen
- TA die Erwartungsgröße für den Energieinhalt des betrachte¬ ten Bandpunktes 12, 13, 13' hinter der Zwischengerüst-Kühleinrichtung 5,
- TE die Erwartungsgröße für den Energieinhalt des betrachte- ten Bandpunktes 12, 13, 13' vor der Zwischengerüst-Kühleinrichtung 5,
- vL die Leitgeschwindigkeit und
- M die Menge an Kühlflüssigkeit, die pro Zeiteinheit auf das Band 2 aufgebracht wird.
Das Teilmodell TM3 ist vom Ansatz her ebenso aufgebaut wie das Teilmodell TM1. Es modelliert den Teil der Fertigstraße 1, der hinter der Zwischengerüstkühleinrichtung 5 angeordnet ist .
Die Teilmodelle TM1 bis TM3 werden aneinander geschaltet und miteinander verkettet, so dass die Ausgangsgrößen des einen Teilmodells TM1, TM2 Eingangsgrößen des jeweils nächsten Mo- dells TM2, TM3 sind. Durch das Verketten der Teilmodelle TM1 bis TM3 miteinander kann bereits die Dimensionalität des Mo¬ dellierungsproblems erheblich reduziert werden, nämlich auf die Betrachtung eines dreidimensionalen und zweier zweidimen- sionaler Probleme. Durch die Aufspaltung des dreidimensiona¬ len Problems - Stichwort Teilmodell TM2 - in eine eindimensi¬ onale und eine zweidimensionale Funktion kann die Komplexität noch weiter reduziert werden. Insbesondere durch diese Redu¬ zierung der Komplexität des dreidimensionalen Problems bleibt die Echtzeit- und Onlinefähigkeit auch dann erhalten, wenn die Zwischengerüst-Kühleinrichtungen 5 und/oder die Heizeinrichtung 4 vorhanden sind.
Wenn die Zwischengerüst-Kühleinrichtungen 5 und/oder die Heizeinrichtung 4 vorhanden sind, können also unter der Voraussetzung, dass der Verlauf der Menge M an Kühlflüssigkeit pro Zeiteinheit gegeben ist, die Leitgrößen L* berechnet wer¬ den. In einem zweiten Schritt kann sodann - bei nunmehr bekanntem Verlauf der Leitgrößen L* - für jede Zwischengerüst- Kühleinrichtung 5 die Menge M variiert werden, um die erwarteten Energieinhalte der Bandpunkte 12, 13, 13' so weit wie möglich an die entsprechenden Soll-Energieinhalte der Band¬ punkte 12, 13, 13' anzunähern. Die Ermittlung der korrekten Mengen M erfolgt völlig analog zur Ermittlung der korrekten Mengen an Kühlflüssigkeit für die Kühleinrichtungen 7 der Kühlstrecke 6.
Es ist möglich, dass der Steuerrechner 8 die Fertigstraße 1 steuert, ohne eine Messgröße GM zu erfassen, die für den tat- sächlichen Energieinhalt der Bandpunkte 12, 13, 13' hinter der Fertigstraße 1 charakteristisch ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung hingegen nimmt der Steuerrechner 8 - in diesem Fall selbstverständlich nach dem Durchlauf der jeweiligen Bandpunkte 12, 13, 13' durch die Fertigstraße 1 - gemäß FIG 13 in einem Schritt S51 für die entsprechenden Bandpunkte 12, 13, 13' jeweils eine entspre¬ chende Messgröße GM entgegen. Beispielsweise kann der Steuer¬ rechner 8 einen entsprechenden Temperaturmesswert entgegen nehmen, der mittels der Temperaturmesseinrichtung 15 erfasst wurde .
Weiterhin ermittelt der Steuerrechner 8 gemäß FIG 13 in einem Schritt S52 für mindestens einen Teil der Bandpunkte 12, 13, 13' - vorzugsweise für alle Bandpunkte 12, 13, 13' - jeweils eine Erwartungsgröße GE' . In der Regel ermittelt der Steuer¬ rechner 8 für jeden Bandpunkt 12, 13, 13' dessen Erwartungs¬ größe GE' , während der jeweilige Bandpunkt 12, 13, 13' die Fertigstraße 1 durchläuft. Es ist jedoch alternativ möglich, dass der Steuerrechner 8 die entsprechende Erwartungsgröße GE' ermittelt, bevor der jeweilige Bandpunkt 12, 13, 13' die Fertigstraße 1 durchläuft. Jede derartige ermittelte Erwar¬ tungsgröße GE' ist für den Energieinhalt charakteristisch, der für den jeweiligen Bandpunkt 12, 13, 13' an dem Ort xA, auf den die Sollgrößen G* bezogen sind, erwartet wird. Der Steuerrechner 8 ermittelt die Erwartungsgrößen GE' unter Verwendung des Leitgeschwindigkeitsverlaufs , mit dem der jewei¬ lige Bandpunkt 12, 13, 13' die Fertigstraße 1 tatsächlich durchläuft.
In dem Fall, dass das Modell der Fertigstraße 1 - unabhängig von der genauen Art des Modells der Fertigstraße 1 - fehler¬ frei ist, entsprechen die im Schritt S52 ermittelten Ist- Energieinhalte der Bandpunkte 12, 13, 13' exakt den tatsäch¬ lichen Energieinhalten, die durch die entsprechenden Messgrößen GM bestimmt sind. In vielen Fällen ist das Modell der Fertigstraße 1 jedoch fehlerhaft. Die Gründe hierfür können vielfältiger Natur sein. Beispielsweise kann die Modellierung zu einfach angesetzt sein oder es kann das Modell einen sys¬ tematischen Fehler aufweisen, beispielsweise der Wärmeübergang falsch modelliert sein. In einem Schritt S53 vergleicht der Steuerrechner 8 daher den Energieinhalt gemäß der Messgröße GM und den Energieinhalt gemäß der korrespondierenden Erwartungsgröße GE' miteinander. In Abhängigkeit von dem Ver¬ gleich des Schrittes S53 führt der Steuerrechner 8 in einem Schritt S54 selbsttätig zumindest einen Teil derjenigen Leit- großen L* nach, die der Steuerrechner 8 zum Zeitpunkt des Vergleichs bereits ermittelt hat.
Das Nachführen der Leitgrößen L* bezieht sich im Rahmen des Schrittes S54 selbstverständlich nur auf diejenigen Leitgrößen L*, die zu diesem Zeitpunkt zwar bereits ermittelt sind, aber noch zur Ausführung anstehen. Der Schritt S54 wird also nur für Leitgrößen L* durchgeführt, die für Bandpunkte 12, 13 ermittelt wurden, die zum Zeitpunkt des Nachführens noch nicht in die Fertigstraße 1 eingelaufen sind.
Es ist möglich, alle nachgeführten Leitgrößen L* sofort in vollem Umfang nachzuführen. Bevorzugt ist jedoch, einen sanfteren Übergang vorzunehmen. Beispielsweise kann die erste nachgeführte Leitgröße L* um 10 % ihrer Änderung nachgeführt werden, die zweite nachgeführte Leitgröße um 20 % ihrer Ände¬ rung, die dritte nachgeführte Leitgröße L* um 30 % ihrer Än¬ derung usw .. Alternativ oder zusätzlich zum Vorhandensein des Schrittes
554 ist es möglich, dass der Steuerrechner 8 in einem Schritt
555 auf Grund des Vergleichs die Ermittlungsvorschrift zum Ermitteln der Leitgrößen L* als solches adaptiert. Dadurch wird erreicht, dass zukünftig ermittelte Leitgrößen L*, die zum Zeitpunkt des Vergleichs des Schrittes S53 noch nicht er¬ mittelt sind, auf verbesserte Weise ermittelt werden. Das Adaptieren der Ermittlungsvorschrift kann insbesondere ein Adaptieren des Modells der Fertigstraße 1 und hier insbeson¬ dere des Wärmeübergangsmodells umfassen.
Insbesondere, wenn die Erwartungsgrößen GE, GE' mittels des oben stehend erwähnten Datenfeldes ermittelt werden, ist es möglich, das Adaptieren des Modells der Fertigstraße 1 für das Band 2, das die Fertigstraße 1 momentan durchläuft, auf vereinfachte Weise vorzunehmen. Denn in diesem Fall kann das Adaptieren beispielsweise dadurch erfolgen, dass auf die Istgrößen G ein Offset addiert wird, bevor sie als Eingangs¬ größe des Datenfeldes verwendet werden. Alternativ oder zu- sätzlich kann die Leitgeschwindigkeit vL mit einem Faktor skaliert werden und/oder auf sie ein Offset addiert werden, bevor sie als Eingangsgröße des Datenfeldes verwendet wird. Alternativ oder zusätzlich kann auf die jeweils unter Verwen- dung des Datenfeldes ermittelte Erwartungsgröße GE, GE' ein Offset addiert werden. Insbesondere die Echtzeitfähigkeit des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens bleibt bei dieser ver¬ einfachten Art der Adaptierung des Modells der Fertigstraße 1 erhalten .
Es ist möglich, im Rahmen des Schrittes S54 alle Leitgrößen L* nachzuführen, die zu diesem Zeitpunkt bereits ermittelt, aber noch nicht ausgeführt sind, also beispielsweise auch die Leitgröße L* für den als nächstes in die Fertigstraße 1 ein- tretenden (ersten) Bandpunkt 12. Vorzugsweise führt der Steu¬ errechner 8 anhand des Vergleichs des Schrittes S53 selbsttä¬ tig jedoch nur diejenigen Leitgrößen L* nach, die für (zweite) Bandpunkte 13 ermittelt wurden, die zum Zeitpunkt des Nachführens vom Eingang der Fertigstraße 1 einen Mindestab- stand MIN (siehe FIG 14) aufweisen.
Denn wie in FIG 14 dargestellt, weist das erfindungsgemäße Betriebsverfahren bezüglich des Leitgrößenverlaufs einen Prädiktionshorizont H auf. Der Prädiktionshorizont H ist durch denjenigen zweiten Bandpunkt 13 bestimmt, dessen Leitgröße L* zwar bereits ermittelt wird und der von den zweiten Bandpunkten 13, deren Leitgrößen L* bereits ermittelt wurden, den größten Abstand zur Fertigstraße 1 aufweist. Es kann sinnvoll sein, wenn der Steuerrechner 8 anhand des Vergleichs selbst- tätig nur diejenigen Leitgrößen L* nachführt, die für zweite Bandpunkte 13 ermittelt wurden, die zum Zeitpunkt des Nach¬ führens vom Eingang der Fertigstraße 1 den Mindestabstand MIN aufweisen. Dies wird nachfolgend in Verbindung mit FIG 7 veranschaulicht werden.
Gemäß der Darstellung von FIG 7 sind - die Bandpunkte PI bis P4 bereits aus der Fertigstraße 1 ausgetreten,
- befinden sich die Bandpunkte P5, P6, P7 ... P30 in der Fer¬ tigstraße 1,
- tritt der Bandpunkt P31 als nächstes in die Fertigstraße 1 ein und
- erstreckt sich der Prädiktionshorizont H, ausgehend vom
Bandpunkt P31, bis zum Bandpunkt P35. Anhand der Isttemperatur beispielsweise des Bandpunkts P2 vor der Fertigstraße 1 und anhand des Leitgeschwindigkeitsver- laufs, mit dem der Bandpunkt P2 die Fertigstraße 1 durchlau¬ fen hat, ermittelt der Steuerrechner 8 die Temperatur, die für den Bandpunkt P2 am Ausgang der Fertigstraße 1 (also am Ort xA) erwartet wird. Dies entspricht dem Schritt S52 von
FIG 13. Der Steuerrechner 8 nimmt weiterhin von der Temperaturmesseinrichtung 15 die Isttemperatur entgegen, die für den Bandpunkt P2 gemessen wird. Dies entspricht dem Schritt S51 von FIG 13. Man nehme an, der Vergleich des Schrittes S53 er- gebe eine Abweichung. Trotz der Abweichung lässt der Steuerrechner 8 - beispielsweise - die bereits ermittelten Leitgrö¬ ßen L* für die Bandpunkte P31 bis P34 unverändert. Er führt anhand des Vergleichs des Schrittes S53 im Schritt S54 nur die Leitgröße L* des Bandpunktes P35 nach. Die Leitgrößen L* für nachfolgende Bandpunkte P36, P37, die zu diesem
Zeitpunkt noch nicht ermittelt sind, ermittelt der Steuer¬ rechner 8 anhand einer Ermittlungsvorschrift, die er im
Schritt S55 anhand des Vergleichs des Schrittes S53 adap¬ tiert .
Es mag in Einzelfällen zwar zulässig sein, auch die Leitgrößen L* der Bandpunkte P31 bis P34 ebenfalls zu ändern. In diesem Fall erfolgt die Änderung der entsprechenden Leitgrößen L* aber nicht auf Grund des Vergleiches des Schrittes S53, sondern auf Grund eines übergeordneten Steuereingriffs, der dem Steuerrechner 8 von einer anderen Steuereinrichtung - beispielsweise der Steuereinrichtung 8' - oder von einer Bedienperson vorgegeben wird. Wie bereits erwähnt, ist der Fertigstraße 1 in der Regel eine Kühlstrecke 6 nachgeordnet. Die Kühlstrecke 6 weist Kühlein¬ richtungen 7 auf. Jede Kühleinrichtung weist (mindestens) ein Stellventil 1' und eine Anzahl dem jeweiligen Stellventil 1' zugeordneter Spritzdüsen 7" auf. Mittels des jeweiligen
Stellventils 1' wird eingestellt, wie viel Kühlflüssigkeit lokal auf das Band 2 abgegeben wird. Die Stellventile 1' rea¬ gieren relativ träge. Gerechnet von dem Zeitpunkt, zu dem ein Stellventil 1' mit einer geänderten Stellgröße S angesteuert wird bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die geänderte Ansteuerung sich auf das Band 2 auswirkt, liegt eine Totzeit T, die oft¬ mals im Sekundenbereich liegt. Totzeiten von zwei bis fünf Sekunden sind durchaus üblich. Weiterhin beeinflusst der Verlauf der Leitgeschwindigkeit vL auch die Durchlaufzeit der Bandpunkte 12, 13, 13' durch die Kühlstrecke 6. Es ist daher erforderlich, dass die Steuereinrichtung 8', welche die AnSteuerung der Kühleinrichtungen 7 der Kühlstrecke 6 vornimmt, nicht nur den momentanen Wert der Leitgeschwindigkeit vL kennt, sondern auch deren zukünftigen Verlauf. Denn nur dann kann die Steuereinrichtung 8' der Kühlstrecke 6 rechtzeitig vorher auf zukünftig anstehende Veränderungen der Leitge¬ schwindigkeit vL reagieren. Die Steuereinrichtung 8' der Kühlstrecke 6 muss also die Leitgröße L* - und zwar auch zu¬ künftig anstehende Leitgrößen L* - zur Ermittlung der Stell- großen S für die Stellventile 1' verwenden, wenn die korrekten Kühlmittelmengen auf die „richtigen" Stellen des Bandes 2 aufgebracht werden sollen. Dies gilt selbstverständlich in analoger Form auch dann, wenn die Steuerung der Kühlstrecke 6 vom Steuerrechner 8 vorgenommen wird.
In dem Fall, dass Zwischengerüst-Kühleinrichtungen 5 vorhanden sind, treten bei den Zwischengerüst-Kühleinrichtungen 5 analoge Totzeiten auf. Auch hier sollte daher der Leitgrößenverlauf bei der Ermittlung der Stellgrößen S für die Zwi- schengerüst-Kühleinrichtungen 5 mit verwendet werden, um rechtzeitig vorher auf zukünftig anstehende Veränderungen der Leitgeschwindigkeit vL reagieren zu können. Vorzugsweise ist daher der Prädiktionshorizont H gemäß FIG 14 mindestens so groß wie die obenstehend erläuterte Totzeit T. Vorzugsweise ist der Prädiktionshorizont H sogar größer als die Totzeit T. Wenn beispielsweise - siehe FIG 7 - die Totzeit T mit den Bandpunkten P31 bis P33 korrespondiert, sollte sich der Prä- diktionshorizont H über mehr als zwei Bandpunkte erstrecken, beispielsweise entsprechend der Darstellung von FIG 7 über vier Bandpunkte.
Aus im Wesentlichen gleich gelagerten Gründen sollte der Min- destabstand MIN, innerhalb dessen das Nachführen der Leitgrö¬ ßen L* unterdrückt wird, mindestens so groß wie die Totzeit T sein, beispielsweise gemäß FIG 7 drei Bandpunkte betragen.
Die Leitgrößen L* werden vom Ansatz her punktuell für die einzelnen Bandpunkte 12, 13 ermittelt. Zum Ermitteln eines kontinuierlichen Leitgeschwindigkeitsverlaufs ist gemäß FIG 15 der Schritt S4 in Form eines Schrittes S61 ausgebildet. Im Schritt S61 kettet der Steuerrechner 8 die ermittelten Leitgrößen L* durch einen Spline aneinander, so dass sich durch die Verkettung ein Leitgrößenverlauf ergibt, der stetig und differenzierbar ist. Hiermit korrespondierend ist auch der so definierte Leitgeschwindigkeitsverlauf stetig und differen¬ zierbar . Alternativ zum Schritt S61 könnte ein Schritt S62 vorhanden sein. Im Schritt S62 ermittelt der Steuerrechner 8 anhand der punktuell ermittelten Leitgrößen L* die korrespondierenden punktuellen Leitgeschwindigkeiten vL . In diesem Fall kettet der Steuerrechner 8 die entsprechenden Leitgeschwindigkeiten vL durch einen Spline aneinander, so dass sich durch die Verkettung ein stetiger und differenzierbarer Leitgeschwindigkeitsverlauf ergibt.
Die Schritte S61 und S62 sind alternativ zueinander. Sie sind daher zwar beide in FIG 15 dargestellt, jedoch beide nur ge¬ strichelt eingezeichnet. Das obenstehend beschriebene Betriebsverfahren für die Fer¬ tigstraße 1 liefert - zunächst - Leitgeschwindigkeiten vL, bis der letzte Bandpunkt 13 des Bandes 2 in die Fertigstraße
1 eingelaufen ist. Die Leitgeschwindigkeit vL muss jedoch de- finiert sein, so lange sich mindestens ein Bandpunkt 12, 13 in der Fertigstraße 1 befindet, also auch dann, wenn keine weiteren Bandpunkte 12, 13 mehr in die Fertigstraße 1 einlau¬ fen. Es ist ohne weiteres möglich, die erfindungsgemäße Vor¬ gehensweise entsprechend zu erweitern. Es ist lediglich er- forderlich, innerhalb des Steuerrechners 8 zusätzlich zu den Bandpunkten 12, 13, 13' für das physikalisch vorhandene Band
2 virtuelle Bandpunkte zu berücksichtigen, die an die erstge¬ nannten Bandpunkte angehängt werden. Auch für diese virtuel¬ len Bandpunkte wird eine entsprechende Leitgröße L* ermit- telt. Den virtuellen Bandpunkten ist jedoch weder eine
Istgröße G noch eine Sollgröße G* zugeordnet, so dass die virtuellen Bandpunkte selbst nicht zur Ermittlung der entsprechenden Leitgrößen L* beitragen.
Im Rahmen der Erläuterung der vorliegenden Erfindung wurde weiterhin die Leitgröße L* jeweils in Verbindung mit den Bandpunkten 12, 13 erläutert, die zu bestimmten Zeitpunkten in die Fertigstraße 1 einlaufen. Dies ist jedoch nicht so zu verstehen, dass die entsprechenden Leitgrößen L* den entsprechenden Bandpunkten 12, 13 fest zugeordnet sind. Denn die entsprechende Leitgröße L* wirkt global auf das gesamte Band 2. Entscheidend ist daher lediglich die Zuordnung der jeweiligen Leitgröße L* zu einem bestimmten Zeitpunkt, wobei der Zeitpunkt dadurch definiert ist, dass der entsprechende Band¬ punkt 12, 13 zu diesem Zeitpunkt in die Fertigstraße 1 ein¬ läuft .
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbeson¬ dere wird es ermöglicht, einen Leitgrößen- bzw. Leitgeschwin- digkeitsverlauf vorherzusagen, der später im Betrieb der Fertigstraße 1 auch tatsächlich eingehalten wird. Damit verbunden ergibt sich eine verbesserte Genauigkeit beim Einhalten des Sollenergieinhalts am Auslauf der Fertigstraße 1 und dar- über hinaus auch eine verbesserte - sogar erheblich verbes¬ serte - Genauigkeit, mit der die Kühlstrecke 6 gesteuert wer¬ den kann. So ist es möglich, beispielsweise sowohl eine End¬ walztemperatur (am Auslauf der Fertigstraße 1) als auch eine Haspeltemperatur (am Auslauf der Kühlstrecke 6) hochgenau einzuhalten .
Die obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein.

Claims

Patentansprüche
1. Betriebsverfahren für eine Fertigstraße (1) zum Walzen eines Bandes (2 ) ,
- wobei einem Steuerrechner (8) für die Fertigstraße (1) spä¬ testens zu einem Zeitpunkt, zu dem ein erster Bandpunkt (12) des Bandes (2) sich noch vor der Fertigstraße (1) be¬ findet, für den ersten Bandpunkt (12), eine Anzahl von zweiten Bandpunkten (13) und eine Anzahl von dritten Band- punkten (13') des Bandes (2) jeweils eine Istgröße (G) und eine Sollgröße (G*) bekannt sind,
- wobei für jeden Bandpunkt (12, 13, 13') die jeweilige Ist¬ größe (G) für den Ist-Energieinhalt des jeweiligen Band¬ punktes (12, 13, 13') und die jeweilige Sollgröße (G*) für den Soll-Energieinhalt des jeweiligen Bandpunktes (12, 13,
13' ) charakteristisch sind,
- wobei für jeden Bandpunkt (12, 13, 13') die jeweilige
Istgröße (G) auf einen Ort (xE) vor der Fertigstraße (1) bezogen ist und die jeweilige Sollgröße (G*) auf einen Ort (xA) hinter der Fertigstraße (1) bezogen ist,
- wobei die zweiten Bandpunkte (13) nach dem ersten Bandpunkt (12) und die dritten Bandpunkte (13') vor dem ersten Band¬ punkt (12) in die Fertigstraße (1) einlaufen,
- wobei der Steuerrechner (8) vor dem Einlaufen des ersten Bandpunktes (12) in die Fertigstraße (1) für den ersten
Bandpunkt (12) und zumindest einen Teil der zweiten Band¬ punkte (1) anhand einer für den jeweiligen Bandpunkt (12, 13) spezifischen Ermittlungsvorschrift jeweils eine Leit¬ größe (L*) ermittelt,
- wobei der Steuerrechner (8) anhand der für den jeweiligen Bandpunkt (12, 13) ermittelten Leitgröße (L*) jeweils eine Leitgeschwindigkeit (vL) ermittelt und die Fertigstraße (1) zum Zeitpunkt des Einlaufens des jeweiligen Bandpunktes (12, 13) in die Fertigstraße (1) mit der jeweiligen Leitge- schwindigkeit (vL) betreibt und
- wobei für die jeweilige Leitgröße (L*) in deren Ermitt¬ lungsvorschrift die Istgröße (G) und die Sollgröße (G*) des zu diesem Zeitpunkt jeweils in die Fertigstraße (1) eintre- tenden Bandpunktes (12, 13) sowie die Istgröße (G) und die Sollgröße (G*) mindestens eines zu diesem Zeitpunkt bereits in die Fertigstraße (1) eingetretenen Bandpunktes (12, 13) eingehen .
2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
- dass der Steuerrechner (8) jede der Leitgrößen (L*) anhand einer Vielzahl von Einzelleitgrößen (1*) ermittelt,
- dass jede Einzelleitgröße (1*) jeweils auf einen der Band¬ punkte (12, 13, 13') bezogen ist, dessen Ist- und Sollgröße (G, G*) in die Ermittlung der jeweiligen Leitgröße (L*) eingehen,
- dass der Steuerrechner (8) für jeden Bandpunkt (12, 13, 13') dessen Einzelleitgröße (1*) derart ermittelt, dass ei¬ ne jeweilige Erwartungsgröße (GE) mit der korrespondieren¬ den Sollgröße (G*) übereinstimmt, und
- dass die jeweilige Erwartungsgröße (GE) für einen erwarte¬ ten Energieinhalt charakteristisch ist, den der jeweilige Bandpunkt (12, 13, 13') an dem Ort (xA) hinter der Fertig¬ straße (1), auf den die jeweils korrespondierende Sollgröße (G*) bezogen ist, annehmen würde, wenn der Steuerrechner (8) die Fertigstraße (1) während des gesamten Durchlaufs des jeweiligen Bandpunktes (12, 13, 13') durch die Fertig- Straße (1) mit einer mit der Einzelleitgröße (1*) korres¬ pondierenden Leitgeschwindigkeit (vL) betreiben würde.
3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der Steuerrechner (8) für jeden Bandpunkt (12, 13), für den er dessen Leitgröße (L*) ermittelt,
- anhand der Istgrößen (G) , die in die Ermittlung der Leitgröße (L*) für den jeweiligen Bandpunkt (12, 13) eingehen, eine effektive Istgröße (G' ) und anhand der Sollgrößen (G*), die in die Ermittlung der Leitgröße (L*) für den je¬ weiligen Bandpunkt (12, 13) eingehen, eine effektive Soll¬ größe (G'*) ermittelt, - eine Erwartungsgröße (GE) ermittelt, die für einen erwarte¬ ten Energieinhalt charakteristisch ist, den der jeweilige Bandpunkt (12, 13) an dem Ort (xA) hinter der Fertigstraße (1), auf den die effektive Sollgröße (G'*) bezogen ist, an- nehmen würde, wenn der Steuerrechner (8) die Fertigstraße
(1) während des gesamten Durchlaufs des jeweiligen Band¬ punktes (12, 13) durch die Fertigstraße (1) mit einer mit der Leitgröße (L*) für den jeweiligen Bandpunkt (12, 13) korrespondierenden Leitgeschwindigkeit (vL) betreiben wür- de, und
- die Leitgröße (L*) derart ermittelt, dass die Erwartungs¬ größe an dem Ort (xA) hinter der Fertigstraße (1), auf den die effektive Sollgröße (G'*) bezogen ist, die effektive Sollgröße (G'*) aufweist.
4. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
- dass der Steuerrechner (8) zum Ermitteln der Leitgrößen
(L*) die Leitgrößen (L*) zunächst als vorläufige Werte an- setzt,
- dass der Steuerrechner (8) für den ersten Bandpunkt (12) und zumindest einen Teil der zweiten und dritten Bandpunkte (13, 13') eine jeweilige Erwartungsgröße (GE) ermittelt,
- dass jede Erwartungsgröße (GE) für einen erwarteten Ener- gieinhalt charakteristisch ist, den der jeweilige Bandpunkt
(12, 13, 13') an dem Ort (xA) hinter der Fertigstraße (1), auf den die jeweils korrespondierende Sollgröße (G*) bezo¬ gen ist, annehmen würde, wenn der Steuerrechner (8) die Fertigstraße (1) während des gesamten Durchlaufs des jewei- ligen Bandpunktes (12, 13, 13') durch die Fertigstraße (1) mit Leitgeschwindigkeiten (vL) betreiben würde, die mit den angesetzten Leitgrößen (L*) korrespondieren, und
- dass der Steuerrechner (8) die angesetzten Leitgrößen (L*) variiert, so dass eine Zielfunktion (Z) optimiert wird, in die die Beträge der Differenzen der Erwartungsgrößen (GE) von den korrespondierenden Sollgrößen (G*) eingehen.
5. Betriebsverfahren nach Anspruch 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass in die Zielfunktion (Z) zusätzlich auch ein Strafterm eingeht, mittels dessen Änderungen der Leitgeschwindigkeit (vL) bestraft werden.
6. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
- dass der Steuerrechner (8) vorab ein Datenfeld erstellt, in dem der Steuerrechner (8) für eine Vielzahl von möglichen
Leitgeschwindigkeiten (vL) und möglichen Istgrößen (G) die sich für die jeweilige mögliche Istgröße (G) bei der jewei¬ ligen möglichen Leitgeschwindigkeit (vL) ergebende Erwar¬ tungsgröße (GE) hinterlegt, und
- dass der Steuerrechner (8) die Leitgrößen (L*) für die
Bandpunkte (12, 13) unter Verwendung des Datenfeldes ermit¬ telt .
7. Betriebsverfahren nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der Steuerrechner (8)
- zumindest für einen Teil der Bandpunkte (12, 13, 13') eine jeweilige Erwartungsgröße (GE' ) ermittelt, die für einen erwarteten Energieinhalt charakteristisch ist, der für den jeweiligen Bandpunkt (12, 13, 13') an dem Ort (xA) hinter der Fertigstraße (1), auf den die jeweils korrespondierende Sollgröße (G*) bezogen ist, auf Grund der Leitgeschwindig¬ keiten (vL) , mit denen der Steuerrechner (8) die Fertigstraße (1) während des gesamten Durchlaufs des jeweiligen Bandpunkts (12, 13, 13') durch die Fertigstraße (1) be¬ treibt, erwartet wird,
- nach dem Durchlauf des jeweiligen Bandpunktes (12, 13, 13') durch die Fertigstraße (1) eine Messgröße (GM) entgegen nimmt, die für einen Ist-Energieinhalt des jeweiligen Band- punktes (12, 13, 13') an dem Ort (xA) hinter der Fertig¬ straße (1), auf den die korrespondierende Sollgröße (G*) bezogen ist, charakteristisch ist, - anhand eines Vergleichs des erwarteten Energieinhalts mit dem Ist-Energieinhalt selbsttätig ein Modell der Fertig¬ straße (1) adaptiert und
- das Modell der Fertigstraße (1) dadurch adaptiert, dass er bei der Verwendung des Datenfeldes auf die Istgrößen (G) einen Offset addiert, die Leitgeschwindigkeiten (vL) mit einem Skalierungsfaktor skaliert und/oder auf sie einen Offset addiert und/oder auf die unter Verwendung des Datenfeldes ermittelten Erwartungsgrößen (GE, GE' ) einen Offset addiert.
8. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass für jede Leitgröße (L*) in deren Ermittlung die Istgröße (G) und die Sollgröße (G*) der bereits in die Fertigstraße
(1) eingetretenen Bandpunkte (12, 13, 13') nur dann eingehen, wenn diese Bandpunkte (12, 13, 13') zu dem Zeitpunkt, für den die jeweilige Leitgröße (L*) ermittelt wird, noch nicht aus der Fertigstraße (1) ausgetreten sind.
9. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der Steuerrechner (8) zumindest für einen Teil der Bandpunkte (12, 13, 13')
- eine jeweilige Erwartungsgröße (GE' ) ermittelt, die für ei¬ nen erwarteten Energieinhalt charakteristisch ist, der für den jeweiligen Bandpunkt (12, 13, 13') an dem Ort (xA) hinter der Fertigstraße (1), auf den die jeweils korrespondie¬ rende Sollgröße (G*) bezogen ist, auf Grund der Leitge- schwindigkeiten (vL) , mit denen der Steuerrechner (8) die
Fertigstraße (1) während des gesamten Durchlaufs des jewei¬ ligen Bandpunkts (12, 13, 13') durch die Fertigstraße (1) betreibt, erwartet wird,
- nach dem Durchlauf des jeweiligen Bandpunktes (12, 13, 13') durch die Fertigstraße (1) eine Messgröße (GM) entgegen nimmt, die für einen Ist-Energieinhalt des jeweiligen Band¬ punktes (12, 13, 13') an dem Ort (xA) hinter der Fertig- Straße (1), auf den die korrespondierende Sollgröße (G*) bezogen ist, charakteristisch ist, und
- anhand eines Vergleichs des erwarteten Energieinhalts mit dem Ist-Energieinhalt selbsttätig zumindest einen Teil der bereits ermittelten Leitgrößen (L*) nachführt.
10. Betriebsverfahren nach Anspruch 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der Steuerrechner (8) anhand des Vergleichs selbsttätig nur diejenigen Leitgrößen (L*) nachführt, die für Bandpunkte (12, 13) ermittelt wurden, die zum Zeitpunkt des Nachführens vom Eingang der Fertigstraße (1) einen Mindestabstand (MIN) aufweisen .
11. Betriebsverfahren nach Anspruch 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
- dass der Steuerrechner (8) oder eine andere Steuereinrichtung (8') die ermittelten Leitgrößen (L*) zur Ermittlung mindestens einer weiteren Stellgröße (S) verwendet,
- dass die weitere Stellgröße (S) um eine Totzeit (T) verzö¬ gert und nur lokal auf das Band (2) wirkt und
- dass der Mindestabstand (MIN) derart bestimmt ist, dass ei¬ ne mit dem Mindestabstand (MIN) korrespondierende Zeitdif¬ ferenz mindestens so groß wie die Totzeit (T) ist.
12. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
- dass der Steuerrechner (8) oder eine andere Steuereinrichtung (8') die ermittelten Leitgrößen (L*) zur Ermittlung mindestens einer weiteren Stellgröße (S) verwendet,
- dass die weitere Stellgröße (S) um eine Totzeit (T) verzö¬ gert und nur lokal auf das Band (2) wirkt und
- dass der erste Bandpunkt (12) und der Teil der zweiten
Bandpunkte (13), für die deren jeweilige Leitgröße (L*) vor dem Einlaufen des ersten Bandpunkts (12) in die Fertigstra¬ ße (1) ermittelt wurde, einem Prädiktionshorizont (H) ent¬ sprechen, der mindestens so groß wie die Totzeit (T) ist.
13. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der Steuerrechner (8) die ermittelten Leitgrößen (L*) oder die entsprechenden Leitgeschwindigkeiten (vL) durch ei- nen Spline aneinander kettet, so dass ein sich durch die Verkettung ergebender Leitgeschwindigkeitsverlauf stetig und differenzierbar ist.
14. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der Steuerrechner (8) das Ermitteln der Leitgrößen (L*) im Rahmen einer Vorausberechnung online oder in Echtzeit ausführt .
15. Computerprogramm, das Maschinencode (11) umfasst, der von einem Steuerrechner (8) für eine Fertigstraße (1) zum Walzen eines Bandes (2) unmittelbar abarbeitbar ist und dessen Abarbeitung durch den Steuerrechner (8) bewirkt, dass der Steuerrechner (8) die Fertigstraße (1) gemäß einem Betriebsverfah- ren mit allen Schritten eines Betriebsverfahrens nach einem der obigen Ansprüche betreibt.
16. Steuerrechner für eine Fertigstraße (1) zum Walzen eines Bandes (2 ) ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der Steuerrechner derart ausgebildet ist, dass er die Fertigstraße (1) gemäß einem Betriebsverfahren mit allen Schritten eines Betriebsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 betreibt.
17. Fertigstraße zum Walzen eines Bandes (2),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Fertigstraße mit einem Steuerrechner (8) nach An¬ spruch 16 ausgestattet ist.
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