Streckwerk mit vermaschter Regelung

Abstract

 Das Streckwerk besitzt eine Hauptregelung (9.a, 9.b, 10.a, 10.b) und min­destens eine Hilfsregelung (8.a, 8.b, 8.c, 8.d) für die Antriebsgruppen (7.1, 7.2) der Strecke. Die Strecke weist ein Einlauf- und ein Auslauf-­Messorgan (9.1, 9.2) auf, welche Messignale für eine zentrale Rechnerein­heit liefern. Mittels eines Kennfeldes (R) und unter Verwendung des Aus­lauf-Messignals (A_out) wird ein den Einlauf-Bandquerschnitt (m_E) repräsen­tierndes Signal (m_e) bestimmt. Das Kennfeld wird während dem Betrieb laufend angepasst. Mittels eines Schwellwertschalters (25) wird die Be­rücksichtigung kurzfristiger Ungleichmässigkeiten des einlaufenden Ban­des gesteuert.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung liegt im Bereich der Textilindustrie und bezieht sich auf ein Verfahren für die Regelung eines Streckwerkes gemäss den Oberbe­griffen der Patentansprüche 1 bzw. 8.

[0002] Zum Vergleichmässigen von Faserbändern sind verschiedene Einrichtungen und Regelungen bekannt, die auf dem Prinzip des Verzugs der Bänder beruhen. In der Regel werden die Bänder doubliert und in einem zweistu­figen Verzugsprozess, einem Vor- und einem Hauptverzug, vergleichmäs­sigt. Im Rahmen des Verzugsprozesses wird die Herstellung eines mög­lichst homogenen Faserbandes angestrebt. In den entsprechenden Streck­werken fallen eingangsseitig mit Unregelmässigkeiten bzw. Störungen behaftete Bänder an, die ausgangsseitig zu einem Band mit möglichst gleichmässigem, vorgegebenen Querschnitt zusammengeführt sein sollen. Dieses Erfordernis bedingt eine Regelung des Streckprozesses. Zum Stand der Technik gehören verschiedene Antriebsanordnungen sowie Regel- und Steuereinrichtungen, die sich diesem Problem annehmen.

[0003] So sind offene und geschlossene Regelkreise sowie deren Kombinationen bekannt, welche durch Messung des ausgangsseitigen Bandquerschnitts bzw. der Querschnitte am Einlauf entsprechende Messgrössen liefern, die mittels Stellgliedern den Verzug der Strecke steuern oder regeln. Die Probleme die sich bei der Verwendung von offenen Regelkreisen ergeben sind allgemein im Rahmen der Regelungstechnik und für die Regelung von Streckprozessen im besonderen bekannt. Dabei handelt es sich um Schwierigkeiten, die sich aus Laufzeit zwischen Messort und Stellglied aber auch aus der fehlenden Rückkopplungsinformation ergeben, wobei im Zusammenhang mit Streckwerken noch prozessspezifische Probleme hin­zukommen. Andererseits sind auch geschlossene Regelkreise problembe­haftet, da hier z.B. wegen der Totzeit zwischen Messgrösse und Stellglied kurzfristig auftretende Störungen nicht kompensiert werden können. Da­neben sind im Bereich der Bandbearbeitung messtechnische Schwierigkei­ten zu überwinden.

[0004] Aus der europäischen Patentanmeldung 0 176 661 ist bspw. ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Optimierung des Streckprozesses bei Regulier­strecken der Textilindustrie mit einem offenen und einem geschlossenen Regelkreis bekannt. Ausgehend von den oben angesprochenen Schwierigkeiten wird in jener Schrift vorgeschlagen, einen Rückkopplungspfad zwischen ausgangsseitiger Messstelle und Steuerschaltung vorzusehen und die Rückkopplungsinformation zur Beeinflussung der Steuerparameter zu ver­wenden. Das grundsätzlich bekannte Regelungskonzept sieht eine rechne­rische Verknüpfung der eingangs- und aussgangsseitigen Messgrössen mit­tels einer Kreuzkorrelation vor.

[0005] Die Berücksichtigung von sowohl einer ausgangsseitigen als auch einer eingangsseitigen Messgrösse, wie dies der Stand der Technik zeigt, kann grundsätzlich zu einer besseren Regelung der Gleichmässigkeit eines Fa­serbandes führen. Indessen werden durch die bekannten Vorrichtungen und Verfahren die regeltechnischen und vor allem messtechnische Besonder­heiten unberücksichtigt gelassen, so dass diese Regelungen trotz zusätzli­cher Massnahmen nur beschränkte Resultate liefern. Solche Besonderhei­ten bei der Regelung von Strecken führten auch dazu, dass die Anlagen während dem Betrieb überwacht werden und gewisse Parameter manuell justiert oder korrigiert werden mussten. So lag insbesondere ein Nachteil darin, dass in der Regel Totzeit und/oder Verstärkung manuell eingestellt wurden und eine Anpassung während des Betriebs erforderten. Dies erfor­derte eine dauernde Überwachung durch eine Betriebsperson.

[0006] Weitere Probleme ergeben sich aus der bisherigen Ausgestaltung der An­triebsanordnungen und -vorrichtungen. Die durch die Antriebe verursach­ten Störungen und Schwankungen wurden durch die bekannten Regelungen zwar berücksichtigt. Allerdings zeigt sich, dass die Berücksichtigung der entsprechenden Störungen im Rahmen einer einzigen Haupt- bzw. Ge­samtregelung eine Kompensation sehr grosser Regelbereiche erforderte, was herkömliche Vorrichtungen überforderte. Gleichzeitig liegt ein Nach­teil darin, dass die gesamte Rechenlast konzentriert wurde und Zeitab­hängigkeiten der Regelung nicht optimiert wurden.

[0007] Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Strecke und ein Verfahren zur Regelung einer Strecke zu schaffen, welche nach Einstellung der Füh­rungsgrössen für die Regelung einen automatisierten Prozessablauf mit optimierter Vergleichmässigung des Bandes erlauben.

[0008] Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil der Patentansprü­che 1 bzw. 8 genannten Merkmale gelöst.

[0009] In der vorliegenden Erfindung sind Antriebsanordnung, Regelung und Messsystem optimal aufeinander abgestimmt, so dass eine Optimierung der Vergleichmässigung erreicht wird. Gleichzeitig ist es möglich, das System so zu regeln, dass manuelle Eingriffe weitgehend überflüssig wer­den. Die bisher erforderlichen Justierungen und Anpassungen von Parame­tern während des Betriebes, die durch Bedienungspersonal vorgenommen werden mussten und mithin eine zusätzliche Fehleranfälligkeit in sich bargen, entfallen weitgehend.

[0010] Anhand der folgenden Figuren ist das erfindungsgmässe Verfahren und ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Streckwerk mit einem Vor- und Hauptverzugsabschnitt und den prinzipiellen Messeinrichtungen.

Fig. 2 zeigt einen Messwandler für das Einlaufmessorgan 9.1.

Fig. 3 zeigt das Funktionsprinzip des erfindungsgemässen Verfahrens

[0011] Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles der Strecke. Mehrere Faserbänder 15.1-15.6, im Beispiel deren sechs, werden nebeneinander zu einem lockeren Vlies zusammengefasst und durch mehrere Walzensysteme 1-6 geführt. Dadurch, dass die Umfangs­geschwindigkeit der Walzen in Transportrichtung des Fasermaterials in zwei Stufen zunimmt, wird dieses über die erste Stufe vorverzogen (Vor­verzug), über die zweite zum gewünschten Querschnitt weiter verzogen (Hauptverzug). Das aus der Strecke austretende Vlies 18 ist dünner als das Vlies der eingespeisten Bänder 15.1-15.6 und entsprechend länger. Dadurch, dass die Verzugsvorgänge in Abhängigkeit des Querschnittes der eingespeisten Bänder geregelt werden können, werden die Bänder bzw. das Vlies während seinem Durchgang durch die Strecke vergleichmässigt, das heisst, der Querschnitt des austretenden Vlieses ist gleichmässiger als der Querschnitt des eingespeisten Vlieses bzw. der Bänder. Die vorlie­gende Strecke weist einen Vorverzugsbereich 11 und einen Hauptverzugs­bereich 12 auf. Selbstverständlich kann die Erfindung auch im Zusammen­hang mit Strecken mit nur einem oder mehr als zwei Verzugsbereichen in analoger Weise eingesetzt werden.

[0012] Die Bänder 15.1-15.6 werden durch zwei Systeme 1 und 2 von Förderwal­zen in die Strecke eingespeist. Ein erstes System 1 besteht z.B. aus zwei Walzen 1.1 und 1.2, zwischen denen die eingespeisten und zu einem lok­keren Vlies zusammengefassten Bänder 15.1-15.6 transportiert werden. In Transportrichtung der Bänder folgt ein Walzensystem 2, das hier aus einer aktiven Förderwalze 2.1 und zwei passiven Förderwalzen 2.2, 2.3 besteht. Während der Einspeisung durch die Walzensysteme 1 und 2 wer­den die eingespeisten Bänder 15.1-15.6 nebeneinander zu einem Vlies 16 zusammengeführt. Die Umfangsgeschwindigkeiten v₁ und v₂ (= v_in) aller Walzen der beiden Walzensysteme 1 und 2 der Einspeisung sind gleich gross, sodass die Dicke des Vlieses 16 im wesentlichen der Dicke der eingespeisten Bänder 15.1-15.6 entspricht.

[0013] Auf die beiden Walzensysteme 1 und 2 der Einspeisung folgt in Trans­portrichtung des Vlieses 16 ein drittes System 3 von Vorverzugswalzen 3.1 und 3.2, zwischen denen das Vlies weitertransportiert wird. Die Um­fangsgeschwindigkeit v₃ der Vorverzugswalzen ist höher als diejenige der Einlaufwalzen v_1,2, sodass das Vlies 16 im Vorverzugsbereich 11 zwischen den Einlaufwalzen 2 und den Vorverzugswalzen 3 verstreckt wird, wobei sich sein Querschnitt verringert. Gleichzeitig entsteht aus dem lockeren Vlies 16 der eingespeisten Bänder ein vorverzogenes Vlies 17. Auf die Vorverzugswalzen 3 folgt ein weiteres System 4 von z.B. einer aktiven Förderwalze 4.1 und zwei passiven Förderwalzen 4.2, 4.3 zum Weitert­ransport des Vlieses. Die Umfangsgeschwindigkeit v₄ der Förderwalzen 4 zum Weitertransport ist dieselbe wie v₃ der Vorverzugswalzen 3.

[0014] Auf das Walzensystem zum Weitertransport 4 folgt in Transportrichtung des Vlieses 17 ein fünftes System 5 von Hauptverzugswalzen 5.1 und 5.2. Die Hauptverzugsgswalzen haben wiederum eine höhere Oberflächenge­schwindigkeit v₅ als die vorangehenden Transportwalzen 4, so dass das vorverzogene Vlies 17 zwischen den Transportwalzen 4 und den Hauptver­zugswalzen 5 im Hauptverzugsbereich 12 weiter zum fertig verzogenen Vlies 18 verzogen wird, wobei das Vlies 18 über einen Trichter T zu ei­nem Band zusammengeführt wird.

[0015] Zwischen einem Paar 6 von Auslaufwalzen 6.1, 6.2, deren Umfangsge­schwindigkeit v₆ (= v_out) gleich ist wie diejenige der vorangehenden Hauptverzugswalzen (v₅) wird das fertig verstreckte Band 18 aus der Strecke weggeführt und bspw. in rotierende Kannen 13 abgelegt.

[0016] Die Walzensysteme 1, 2 und 4 werden von einem ersten Motor 7.1 über ein Getriebe bzw. vorzugsweise über Zahnriemen angetrieben. Die Vor­verzugswalzen 3 sind mechanisch mit dem Walzensystem 4 gekoppelt, wobei die Übersetzung gegenüber den Walzensystemen 1 und 2 einstellbar sein kann bzw. ein Sollwert vorgebbar ist. Das Getriebe (auf der Figur nicht sichtbar) bestimmt das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten der Einlaufwalzen (v_in) und der Umfangsgeschwindigkeit v₃ der Vorver­zugswalzen 3.1, 3.2, mithin das Vorverzugsverhältnis. Die Einlaufwalzen 1.1, 1.2 können ebenfalls über den ersten Motor 7.1 oder optional über einen unabhängigen Motor 7.3 angetrieben sein.

[0017] Die Walzensysteme 5 und 6 werden ihrerseits von einem zweiten Motor 7.2 angetrieben. Die beiden Motoren 7.1 und 7.2 verfügen erfindungsge­mäss je über einen eigenen Regler 8.1 bzw. 8.2. Die Regelung erfolgt je über einen geschlossenen Regelkreis 8.a, 8.b bzw. 8.c, 8.d. Zudem kann der Ist-Wert des einen Motors dem anderen Motor in einer oder in beiden Richtungen über eine Kontrollverbindung 8.e übermittelt werden, damit jeder auf Sollwertabweichungen des anderen entsprechend reagieren kann.

[0018] Am Einlauf der Strecke wird der Gesamt-Querschnitt der eingespeisten Bänder 15.1-15.6 von einem Einlaufmessorgan 9.1 gemessen. Am Austritt der Strecke wird der Querschnitt des austretenden Bandes 18 dann von einem Auslaufmessorgan 9.2 gemessen.

[0019] Eine zentrale Rechnereinheit 10 übermittelt eine initiale Einstellung der Sollgrösse für den ersten Antrieb 7.1 via 10.a an den ersten Regler 8.1. Die Messgrössen der beiden Messorgane 9.1, 9.2 werden während des Streckprozesses via die Verbindungen 9.a und 9.b dauernd an die zentrale Rechnereinheit übermittelt. Aus diesen Messresultaten und aus dem Soll­wert für den Querschnitt des austretenden Bandes 18 wird in der zentra­len Rechnereinheit und allfälligen weiteren Elementen mittels dem erfin­dungsgemässen Verfahren der Sollwert für den zweiten Antrieb 7.2 be­stimmt. Dieser Sollwert wird via 10.b dauernd an den zweiten Regler 8.2 vorgegeben. Mit Hilfe dieses Regelsystems können Schwankungen im Querschnitt der eingespeisten Bänder 15.1 - 15.6 durch entsprechende Re­gelung des Hauptverzugsvorganges kompensiert bzw. eine Vergleichmässi­gung des Bandes erreicht werden.

[0020] Als Regler werden im Rahmen der Hilfsregelung Positionsregler (nicht Drehzahlregler) eingesetzt, da diese auch im Falle eines Stillstandes des Motors die Regelung gewährleisten. Die entsprechenden Regler 8.1, 8.2 (oder allfällige weitere Regler im Rahmen der Ausführungsvarianten) können separate Rechnereinheiten (bspw. mit digitalen Rechenelemente; Mikroprozessoren) enthalten oder aber auch als Modul der zentralen Rechnereinheit 10 ausgeführt sein.

[0021] Im folgenden soll das Messprinzip näher erläutert werden. Im dargestell­ten Ausführungsbeispiel einer geregelten Strecke soll ein konstanter Vor­verzug erfolgen. Die Regelung des Bandquerschnittes bzw. dessen Ver­gleichmässigung wird damit im wesentlichen durch Veränderung des Ver­zugs im Hauptverzugbereich 12 erreicht. Das Einlaufmessorgan 9.1 liefert das eingangsseitige Messignal mit der Information über den Querschnitt der eingespeisten Bänder 15.1-15.6. Der Erhalt des gewünschten Einlauf-­Messsignals bietet bekannterweise messtechnische Schwierigkeiten. Eine Querschnittsmessung ohne Beeinträchtigung des Materials und mit hoher Dynamik ist in herkömmlicher Weise nur schwer möglich. In der Konse­quenz muss ein indirektes Messverfahren mit einem Messwandler durch­geführt werden. Verschiedene herkömmliche Wandler liefern für den ge­wünschten Zweck nur ungenügende Resultate. Es wird deshalb im Zusam­menhang mit dieser Erfindung ein Messkondensator 21 gemäss Figur 2 verwendet, durch welchen die eingespeisten Bänder 15.1-15.6 laufen. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, dass das Volumen der Bänder zwi­schen den Kondensatorplatten, welches beim Durchlauf schwankt, eine Veränderung des Dielektrikums bewirkt. Beim Durchlauf dieser Bänder durch den Kondensator 21 kann bei angelegtem Wechselstrom U- bspw. durch Messung der Spannung U über dem Kondensator ein Rückschluss auf das Dielektrikum gezogen werden. Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass der Feuchtigkeitsgehalt der Bänder und andere Störungen die Messung stark beeinträchtigen können beträgt doch die Dielektrizitätszahl ε_Ψ von Wasser 81 im Vergleich zu Dielektrizitätszahl von bspw. Baumwolle ε

welche in der Grössenordung von 4 liegt. Mit anderen Worten besteht die Schwierigkeit darin, das gewünschte Signal über das zu einem bestimmten Zeitpunkt im Kondensator befindliche Volumen, welches den Gesamtquer­schnitt der eingespeisten Bänder repräsentiert, direkt über den Mess­wandler zu erhalten. Erfindungsgemäss wird die Spannung U über dem Kondensator gemessen und das erhaltene Signal in einen Realteil R_x und einen Imaginärteil C_x aufgespalten. Diese Signale R_x und C_x werden, wie weiter unten ausgeführt wird, im Rahmen der Regelung ausgewertet, wobei dabei das Auslauf-Messignal beigezogen wird. Die Schwierigkeiten bei der eingangsseitigen Messung bilden mit einen Grund dafür, dass die erfindungsgemässe Regelung so ausgestaltet wird, dass Messfehler im Rahmen einer adaptiven Regelung kompensiert werden.

[0022] Das Auslaufmessorgan 9.2 kann ein herkömmliches Messinstrument sein, welches ein Signal A_out mit der Information über den Querschnitt des austretenden Bandes 18 liefert. Auch dieses Signal wird in der Folge für die Regelung weiterverwertet. Es ist zu beachten, dass die erforderlichen Messungen nicht nur unmittelbar am Ein- und Auslauf erfolgen können, sondern es ist nur erforderlich, dass ein Messorgan vor und eines nach der Regelstrecke (im regeltechnischen Sinn), d.h. hier dem Hauptverzugs­bereich 12, angeordnet ist. Im Hinblick auf eine günstige Zeitabhängig­keit der Regelung wäre z.B. auch eine unmittelbar vor dem Hauptver­zugsbereich 12 liegende Anordnung des eingangsseitigen Messorgans von Vorteil.

[0023] Es wird davon ausgegangen, dass für eine optimierte Regelung sowohl hoch- als auch niederfrequente Änderungen bzw. Ungleichmässigkeiten des Bandes korrigiert werden sollen. Die Regelung soll sowohl den Mit­telwert des Bandes möglichst konstant halten (erste Priorität) als auch Ungleichmässigkeiten ausregulieren. Die betreffenden Abweichungen der Regelgrösse können im Rahmen der Regelung als hoch- und nieder­frequente Anteile der gemessenen Regelungsgrössen erfasst werden. Mess- und regelungstechnisch stellt sich das Problem der Gewinnung der Informationen über diese Grössen und deren Umsetzung in die gewünschte Stellgrösse. Insbesondere bei den hochfrequenten Änderungen muss die Laufzeit zwischen Mess- und Stellorgan berücksichtigt werden. Eingangs­seitig, d.h. beim Einlaufmessorgan 9.1 besteht die Möglichkeit, die hoch­frequenten Signalanteile zu gewinnen. Wegen der Totzeit der von dieser ausgangsseitigen Messung mittels dem Auslaufmessorgan 9.2 abhängigen Regelung können hier nur die niederfrequenten Anteile des Signals im Rahmen der Regelung kompensiert werden. Messtechnisch bedingte Pro­bleme und Fehler werden nun erfindungsgemäss im Rahmen der Regelung mitberücksichtigt, indem die Messignale des Auslauf-Messorgans 9.2 zur Anpassung der Regelung an einlaufseitige Messfehler oder andere Abwei­chungen berücksichtigt werden. Erfindungsgemäss wird dafür ein vorzugs­weise empirisch ermitteltes und während dem Betrieb laufend angepas­stes Kennfeld R vorgesehen.

[0024] Figur 3 veranschaulicht das Regelprinzip und das erfindungsgemässe Ver­fahren in einer schematischen Übersicht der Hauptregelung. Die Strecke ist durch Pfeile, welche die Durchlaufrichtung des Bandes angeben, sowie durch zwei Blöcke für den Vorverzug 11 und den Hauptverzug 12 ange­deutet. Der tatsächliche Querschnitt m_E der Bänder am Einlauf wird durch die Grösse m_e, der tatsächliche Querschnitt m_A des fertig verzoge­nen Bandes durch die Grösse m_a repräsentiert, wobei dies im vorliegenden Beispiel die Massen für einen je definierten, kurzen Bandanbschnitt Δl sind. Am Einlauf werden die Bänder mit der Geschwindigkeit v_in einge­speist und das fertige Band tritt am Auslauf mit einer Geschwindigkeit v_out aus. Die Grösse des Vorverzugs K1 kann mittels einem Vorgabeorgan 19 eingestellt werden. Die Regelstrecke (im regeltechnischen Sinn) wird hier durch den Hauptverzugsbereich 12 gebildet. Die Laufzeit zwischen dem Einlaufmessorgan 9.1 und dem Hauptverzugsbereich 12 ist mit t1, diejenige zwischen dem Hauptverzugsbereich und dem Auslaufmessorgan 9.2 mit T2 gekennzeichnet. Die Messgrössen A_out, R_x und C_x der Messor­gane 9.1, 9.2 stellen Eingangsgrössen einer Regelanlage dar. Diese ent­hält eine zentrale Rechnereinheit 10, welcher die Messgrössen C_x, R_x, die Temperatur I_T sowie allfällige weitere Informationen I_1-n, wie bspw. Luft­ feuchtigkeit, zugeführt werden. Als Führungsgrösse wird die Grösse A_soll vorgegeben.

[0025] Der Übersichtlichkeit halber wird das Regelsystem in der Darstellung in mehrere "Pfade" 1-4 gegliedert. Ein erster Pfad 1 enthält die zentrale Rechnereinheit 10 mit Zu- und Wegführungen sowie mehrere Zeitglieder Z1.1-Z3 und dient erfindungsgemäss der Aufbereitung der Messdaten. Ein zweiter Pfad 2 dient der Optimierung der Verzögerungszeit t1. Ein drit­ter Pfad 3 dient der Optimierung der Konstanthaltung des Bandmittel­wertes und der Kompensation langfristiger Störungen. Schliesslich ist ein vierter Pfad 4 vorgesehen, der eine optimierte Kompensation kurzfristi­ger Störungen vorsieht. Es ist vorwegzunehmen, dass bevorzugterweise eine digitale Regelung im Rahmen der Erfindung verwendet wird. Damit wird es möglich, sämtliche Elemente des Regelsystems in einem Rechner zu realisieren. Zur Darstellung des Regelprinzips werden die wesent­lichen, für die Erläuterung der Erfindung notwendigen Elemente in Figur 3 schematisch aufgegliedert.

[0026] Beginnend bei Pfad 3 (Konstanthaltung des Mittelwerts) ist ein Verglei­cher 35 vorgesehen der eine Differenzbildung zwischen dem Auslauf-Si­gnal A_out und dem Sollwert A_soll vornimmt. Die derart ermittelte Abwei­chung dA wird über ein I-Glied 38 einer Additionsstelle 36 zugeführt. Durch Integration der Mittelwertsabweichungen in einem I-Glied 38 und Addition von 1 wird das Signal Δm gebildet. In einer zweiten Additions­stelle 37 werden diese Abweichung und die durch kurzfristige Störungen verursachten Abweichungen Δh, welche in Pfad 1 und 4 gemäss nachfol­genden Ausführungen bestimmt werden, addiert und schliesslich der Fak­tor 1+Δm+Δh in einer Multiplikationsstelle 39 mit dem vorgegebenen No­minalwert K3 des Hauptverzugs multipliziert. Im vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel wurde die Variante mit einer Multiplikationsstelle 39 bevor­zugt, da die Stellgrösse y hier im Rahmen eines Divisionsgliedes (x/y) für die Regelung des Hauptverzugs verwendet werden soll. Die entsprechende Multiplikation ergibt die erforderliche Stellgrösse y für die Regelung des Hauptverzugs.

[0027] Das Auslauf-Messignal A_out wird des weiteren einem Hochpassglied 47 des Pfades 2 zugeführt. An einer Multiplikationsstelle 40 wird das gefilterte Signal quadriert und daraus das Signal ΔH gewonnen, welches den hoch­frequenten Anteil der Mittelwertsschwankungen angibt. Berücksichtigt werden für diesen Pfad die hochfrequenten Anteile, die in diesem Aus­führungsbeispiel bei bis ca. 300 Hz liegen. Das Signal ΔH wird einem ersten Regelglied R1 mit einer Übertragungsfunktion zur Minimalisierung von ΔH zugeführt. Ausgang des Regelgliedes R1 bildet das Signal S_t1, welches die Verzögerungszeit verschiedener Zeitglieder Z1.1, Z1.2, Z4 optimiernd beeinflusst oder direkt der zentralen Rechnereinheit (10) ein­gespeist wird. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird für die Bestimmung der Verzögerungszeit t1 ein zusätzliches (hier nicht näher dargestelltes) Korrekturglied in Pfad 2 vorgesehen. Dieses ermög­licht es, bei bestimmten Bedingungen am Eingang, insbesondere bei einem Bandbruch, einen korrigierenden Regeleingriff um eine bestimmte, kurze Zeit Δt1 reduzierte Verzögerungszeit t1 beim Stellglied vorzunehmen. Dadurch wird ermöglicht, dass bei sprunghaften Ungleichmässigkeiten der einlaufseitigen Bänder eine vollständige Korrektur erreicht wird, wobei eine allfällige Überkompensation in Kauf genommen werden kann.

[0028] Als verbindendes Kernstück der Pfade 1 und 4 ist erfindungsgemäss ein Kennfeldelement 50 vorgesehen. Dieses kann beispielsweise als schreib­ und lesbarer Speicher ausgebildet sein und kann seinerseits in die zentra­le Rechnereinheit 10 integriert sein. In diesem Kennfeldelement ist ein empirisch ermitteltes Ausgangs-Kennfeld R bezüglich der Grössen R_x und C_x gespeichert und bezieht sich auf die Grösse m_e = f(R_x, C_x). Dem Kennfeldelement 50 werden die gemessenen Wertepaare R_x, C_x zugeführt und dieses liefert als Ausgangssignal die Grösse m_e. Das Kennfeld R wird während dem Betrieb laufend angepasst. Diese Anpassung erfolgt im Pfad 1. Die Signale R_x, C_x werden in diesem Ausführungsbeispiel, verzögert in entsprechenden Zeitgliedern Z1.1-Z2.2, in die zentralen Rechnereinheit 10 eingespeist. Die Zeitglieder Z1.1-Z2.2 dienen der Berücksichtigung der gesamten Laufzeit t1 + T2 vom Einlauf- bis zum Auslaufmessorgan. Die gefilterte Grösse m_e/t1, unter Berücksichtigung der Laufzeit t1 verzögert und in einem Divisionsglied 43 verzugsbereinigt, wird über ein Zeitglied Z3 einem weiteren Eingang der zentralen Rechnereinheit zugeführt. Das Signal A_out mit der Information über den Auslauf-Bandquerschnitt m_A, repräsentiert durch die gemessene Grösse m_a, bildet ebenfalls einen Ein­gang der Rechnereinheit 10. Die Grösse m_a wird vorzugsweise ebenfalls gefiltert bevor sie der zentralen Rechnereinheit 10 zufgeführt wird, wo­bei in einem entsprechenden Filter 46 des Pfades 1 die niederfrequenten Signalanteile beschnitten werden. Die Laufzeit t1 kann anstelle der Ver­wendung dieser Zeitglieder Z1.1-Z3 auch direkt durch die zentrale Rech­nereinheit berücksichtigt werden, indem dieser das Ausgangssignal S_t1 des Pfades 2 zugeführt wird.

[0029] Alle der Rechnereinheit gelieferten Signale werden im folgenden für die Bereinigung des Kennfeldes R des Kennfeldelements 50 verwendet, indem als Ausgang der Rechnereinheit 10 in das Kennfeldelement 50 die unter Auswertung der Messdaten ermittelte ("effektive") Grösse m_e zum jewei­ligen Wertepaar C_x, R_x übertragen wird. Dadurch ist eine permanente An­ passung des Kennfeldes R an Veränderungen innerhalb des Regelprozesses gewährleistet. Es ist ersichtlich, dass die zentrale Rechnereinheit 10 mindestens die Signale m_e, R_x, C_x und m_a auswerten muss um die Kennfeldadaption zu gewährleisten. Die erwähnten zusätzlichen Messda­ten I_T, I_1-n können jedoch unter bestimmten Bedingungen eine weitere Verbesserung der Regelung bewirken.

[0030] Ähnlich wie in Pfad 2 sieht Pfad 4 eine Filterung des Signals A_out vor, diesmal aber mit einem Bandpassglied 48 anstelle eines Hochpassgliedes. Dem Banpassglied 48 ist eine Multiplikationsstelle 41 sowie ein Regel­glied R2 zur Minimalsisierung des entsprechenden Signals ΔB nachgeschal­tet. Das Regelglied R2 liefert an seinem Ausgang einen Faktor f_B, der in einer Multiplikationsstelle 42 mit dem Signal m_e/t1 verknüpft wird. Dieses Signal m_e/t1 steht am Ausgang eines Filters 49 an, dem über ein Zeitglied Z4 das Signal m_e aus dem Kennfeldelement 50 zugeführt wird. Dieser Filter 49 beschneidet die niederfrequenten Signalanteile. Der Pfad 4 ent­hält des weiteren einen Schwellwertschalter 25 mit einem einstellbaren Vorgabewert δ. Liegt das Signal m_e/t1 unter diesem Vorgabewert δ, so ist der Schalter in einer ersten Position p1. Sobald der Vorgabewert δ über­schritten wird, d.h. grosse Schwankungen von m_e um den Mittelwert auf­treten, schaltet der Schalter in eine Position p2 bei der das Signal m_e/t1 direkt zum Pfad 3 durchgeschlauft ist, so dass diese Schwankungen voll für den Hauptverzug berücksichtigt werden. Liegen die Werte für m_e/t1 jedoch unter diesem Vorgabewert δ, so kommt die Optimierung des Pfa­des 4 zum Zuge. Das Signal m_e/t1 wird in der Multiplikationsstelle 42 mit dem mittels der Minimalisierungsfunktion des Regelgliedes R2 bestimm­ten Faktor f_B multipliziert und das Ausgangssignal der Multiplikations­stelle dem Pfad 3 über den Schalter 25 zugeführt. Die Umschaltung mit­tels dem Schwellwertschalter 25 und die Berücksichtigung der Optimie­rung durch das Regelglied R2 verhindert, dass bei kleinen und sehr klei­ nen, kurzfristigen Mittelwertsabweichungen allfällige bspw. durch Rau­schen verursachte Störeinflüsse in den Pfad 3 eingeschleust werden.

[0031] Gleichzeitig dient der Schwellwertschalter der Ein- bzw. Ausschaltung der Optimierung durch die Regelglieder R1, R2. Liegt m_e über dem Vor­gabewert δ, so ist die Optimierung der Regelglieder R 1, R2 ausgeschal­tet, andernfalls eingeschaltet. Es ist nicht unbedingt erforderlich, die jeweilige durch die Regelglieder R1, R2 bewirkte Optimierung bei einem Überschreiten des Vorgabewertes δ auszuschalten, kann doch ein Davon­laufen der entsprechenden Regelung auch durch Kompensationsglieder realisiert werden. Im Rahmen einer digitalen Regelung ist jedoch das Ein-/Ausschalten der entsprechenden Regelungen einfachst möglich, so dass diese Variante bevorzugt wird.

[0032] Der Schwellwertschalter kann auch durch ein nichtlineares Glied reali­siert werden oder im Kennfeld R integriert sein. Im letzteren Falle lie­fert das Kennfeldelement 50 neben der Ausgangsgrösse m_e auch das er­forderliche Signal zur Aktivierung bzw. Deaktivierung der Optimierung der Regelglieder R1, R2 bzw. einen amplitudenabhängigen Parameter.

[0033] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel können das Hochpassglied des Pfades 2 bspw. Frequenzen über 100 Hz, der Bandpass solche im Bereich von 10-­100 Hz filtern. Die Frequenzbereiche sind abhängig von der Durchlaufge­schwindigkeit der Bänder, die bei den vorstehenden Angaben im Bereich um 600 m/Min. angenommen wurde.

[0034] Es muss beachtet werden, dass die Übertragungsfunktionen der Regelglie­der R1, R2 je nach Ausgestaltung des Regelsystems variieren können. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung können die Filter der Pfade 2 und 4 entfallen und stattdessen die Übertragungsfunktionen so be­stimmt werden, dass die betreffenden Frequenzen in erforderlicher Weise berücksichtigt werden. Selbstverständlich kann auch der Filter 46 des Pfades 1 entfallen und die Filterung kann im Rahmen der zentralen Rechnereinheit 10 realisiert sein. Durch die Möglichkeit der Veränderung der Parameter der entsprechenden Übertragungsfunktionen besteht aus­serdem der Vorteil, dass eine Anpassung an verschiedene Betriebsbedin­gungen (z.B. variable Durchlaufgeschwindigkeit der Bänder) einfach vor­genommen werden kann.

[0035] Eine besondere Ausführungsform sieht in diesem Sinne eine adaptive An­passung der Regelparameter vor. Die Parameter der Übertragungsfunk­tionen der Regelglieder R1, R2 werden im Verlauf der Regelung verän­dert, so dass die Variation der Stellgrösse minimiert wird. Die Parameter der Übertragungsfunktionen werden in einer solchen Ausführung durch die zentrale Rechnereinheit 10 aus den Messgrössen bestimmt. Bei der adap­tiven Regelung muss grosser Wert auf die Stabilität gelegt werden.

[0036] Die zentrale Rechnereinheit 10 wird vorzugsweise durch ein digitales Rechenelement realisiert. Es ist offensichtlich, dass die zur Erläuterung des Verfahrensprinzips explizit dargestellten Funktionen der verschiede­nen Pfade 1-4 in Figur 3 teilweise oder ganz in einem einheitlichen Rechner intergriert sein können.

[0037] Das Ausgangs-Kennfeld R für m_e kann bspw. durch statische Messungen am Messkondensator 21 ermittelt und anschliessend in Tabellenform ge­speichert werden. Zu beachten ist, dass bei abgewandelten Messverfahren andere Kennfelder zu bestimmen sind. Das erfindungsgemässe Prinzip lässt sich demnach auch mit entsprechenden Kennfeldern für andere Ein­lauf- und Auslauf-Messignale ausführen.

[0038] Das erfindungsgemässe Regelprinzip gewährleistet eine sehr gute Ver­gleichmässigung auch bei unvorhergesehenen Änderungen der Betriebsbe­dingungen. Insbesondere werden auch einlaufseitige Messfehler im Rah­men der Regelung kompensiert. Sowohl kurfristige Störungen als auch langsame Änderungen können im Rahmen dieser Regelung optimal kom­pensiert werden. Wird das beschriebene Verfahren zur Hauptregelung des Streckwerkes im Zusammenhang mit der Hilfsregelung der unabhängigen Antriebsgruppen kombiniert und eine entsprechend vermaschte Regelung vorgesehen, so ergeben sich besonders günstige Bedingungen. Die durch die Hauptregelung ermittelte Stellgrösse y wird demnach als Sollwert für den Regler 8.2 des Antriebs für den Hauptverzugsbereich 12 verwendet.

[0039] Es soll hier nur der Vollständigkeit halber erwähnt sein, dass sich die erfindungsgemässen Verfahren Regelung für alle Vorrichtungen der Tex­tilindustrie eigenen, welche eine Regulierung eines Streckprozesses erfor­dern und nicht auf die im Rahmen der Beschreibung erwähnte Strecke limitiert ist.

Ansprüche

1. Verfahren zur Regelung einer Strecke mit einem Messorgan am Einlauf der Strecke und einem Messorgan am Auslauf der Strek­ke, welche Messignale für einen geschlossenen und einen offenen Regelkreis liefern, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslauf-­Messignal (A_out) zur Anpassung der Regelparameter mindestens eines Regelgliedes (50, R1, R2) verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aussgangsseitige Messignal (A_out) zur Anpassung eines Kennfeldes (R) für das Messignal (C_x, R_x) des einlaufseitigen Messorgans (9.1) verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgen­de Verfahrensschritte:

a. das Einlauf-Messignal (R_x, C_x) wird als Eingangsgrösse einem Kennfeld (R) und einer zentralen Rechnereinheit (10) zuge­führt;

b. das Auslauf-Messignal (A_out) wird der zentralen Rechnerein­heit (10) zugeführt;

c. mittels dem Kennfeld (R) wird das Einlauf-Messignal (R_x, C_x) in ein den Einlauf-Bandquerschnitt repräsentierendes Signal (m_e) umgesetzt, welches die kurzfristigen Unregelmässigkei­ten der Bänder am Einlauf angibt;

d. dieses Signal (m_e) wird hinsichlich des Verzugs bereinigt und der zentralen Rechnereinheit (10) zugeführt;

e. unter Verwendung dieses Signals (m_e), des Auslauf-Messignals (A_out) sowie des Einlauf-Messignals (R_x, C_x) wird in der zen­tralen Rechnereinheit (10) die effektive Abhängigkeit des Einlauf-Bandquerschnittes (m_e) vom Einlauf-Messignal (R_x, C_x) bestimmt und das Kennfeld (R) angepasst.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zentralen Rechnereinheit (10) zusätzliche Eingangsgrössen (I_T, I_1-n) zugeführt werden, die für die Kennfeldanpassung verwendet werden.

5. Verfahren zur Regelung eines Streckwerkes nach einem der An­spruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslauf-Messi­gnal (A_out) für die Regelung der kurzfristigen Mittelwerts­schwankungen des Bandes folgendermassen verwendet wird:

a. das Auslauf-Messignal (A_out) wird einem ersten Regelglied (R1) zugeführt dessen Übertragungsfunktion eine Minimalisie­rung der hochfrequenten Anteile dieses Signals (A_out) zur Bestimmung der Totzeit (t1) bewirkt;

b. das Auslauf-Messignal (A_out) wird einem zweiten Regelglied (R2) zugeführt, dessen Übertragungsfunktion eine Minimali­sierung der mittleren Frequenzanteile dieses Signals (A_out) zur Bestimmung des Verstärkungsfaktors (f_B) bewirkt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Gewinnung der hohen Frequenzanteile für das erste Regelglied (R1) ein Hochpassfilter im Bereich 100-300 Hz eingesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Gewinnung der mittleren Frequenzanteile für das zweite Regelglied (R2) ein Bandpassfilter im Bereich 10-100 Hz einge­setzt wird.

8. Verfahren zur Regelung einer Strecke mit einem Messorgan am Einlauf des Streckwerks und einem Messorgan am Auslauf des Streckwerks, welche Messignale für einen geschlossenen und ei­nen offenen Regelkreis liefern, dadurch gekennzeichnet, dass

a. ein den Einlauf-Bandquerschnitt repräsentierende Signal (m_e) mittels einem Schwellwertschalter (25) in Abhängigkeit eines Vorgabewertes (δ) entweder direkt zum Stellorgan zurückge­führt wird, sofern dieser Vorgabewert (δ) überschritten ist, oder in einer Verknüpfungsstelle (42) mit einem Regelverstär­kungsfaktor (f_B) multipliziert wird und das resultierende Si­gnal zum Stellorgan zurückgeführt wird, sofern der Vorgabe­wert (δ) nicht erreicht ist;

b. die Optimierung der Regelverstärkung sowie der Verzöge­rungszeit ausgeschaltet wird sobald das den Einlauf-Band­querschnitt repräsentierende Signal (m_e) den Vorgabewert (δ) überschreitet und eingeschaltet wird, sobald dieses Signal (m_e) diesen Vorgabewert (δ) unterschreitet;

c. dass das gemäss a. bestimmte, die kurzfristigen Abweichun­gen repräsentiernde und optimierte Ausgangssignal (Δh) und ein die langsamen Abweichungen des Auslauf-Banddurchmes­sers (m_A) repräsentierendes Signal (Δm) addiert werden und die Stellgrösse (HV(1+Δm+Δh)) beeinflussen.

9. Verfahren nach Anspruch 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung durch die beiden Regelglieder (R1, R2) ausge­schaltet wird sobald das den Einlauf-Bandquerschnitt repräsentie­rende Signal (m_e) den Vorgabewert (δ) überschreitet und einge­schaltet wird, sobald dieses Signal (m_e) diesen Vorgabewert (δ) unterschreitet;

10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das eingangsseitige Messorgan (9.1) als Messkondensator (21) ausgebildet ist, mit dem die durch den DurchLauf der eingespei­sten Bänder (15.1-15.6) verursachte Änderung des Dielektrikums mittels Messung der Spannung U über dem Kondensator gemessen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene Spannungsänderung in einen Realteil (R_x) und einen Imaginärteil (C_x) des Signals aufgespalten wird welche zum Kennfeld (R) und zur zentralen Rech­nereinheit geführt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeich­net, dass das Einlauf-Messignal (R_x, C_x) sowie das verzugsberei­ nigte, den Einlauf-Bandquerschnitt (m_E) repräsentierende Signal (m_e/t1) der zentralen Rechnereinheit (10) mit einer der Laufzeit zwischen Einlauf-Messorgan (9.1) und Auslauf-Messorgan (9.2) entsprechenden Verzögerung (t1, t2) zugeführt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeich­net, dass die Laufzeit (t1) zwischen dem Einlauf-Messorgan (9.1) und dem Hauptverzugsbereich (12) und/oder die Laufzeit (T2) zwischen dem Hauptverzugsbereich (12) und dem Auslauf-Messor­gan (9.2) durch die zentrale Rechnereinheit (10) berücksichtigt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeich­net, dass die Stellgrösse (HV(1+Δm+Δh)) der Hauptregelung den Sollwert für mindestens eine hilfsgeregelte Antriebsgruppe eines Verzugsbereiches (12) mit einem vorgegebenen Nominalverzug (K3) beeinflusst.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeich­net, dass mittels dem Verfahren eine Strecke gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5 geregelt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mittels dem Verfahren ein auf einer Kämmaschine integriertes Streckwerk geregelt wird.

Zeichnung