运行造纸机的方法、驱动系统和造纸机与流程

本发明涉及一种用于运行造纸机的方法、驱动系统以及造纸机。

背景技术：

造纸机通常具有多个驱动器(马达，转换器)。为了运行造纸机，必须使造纸机的多个驱动器在其运动参数(例如速度，转矩)上协调。

在运行中发生故障的情况下，根据现有技术，造纸机的操作人员很快会因为驱动器之间的大量依赖关系而不知所措。纸页断头和停机时间是不利的后果。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是对造纸机进行控制，从而可以简化操作。

该目的通过根据权利要求1的方法实现。

该目的还通过根据权利要求10的运动控制器和根据权利要求14的造纸机来实现。

有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。

在运行造纸机的方法中，造纸机包括多个驱动器和运动控制器。在此，驱动器和可选的检测器提供用于运动控制器的运动参数，其中，运动控制器基于运动参数和/或调节器参数确定至少一个性能值，其中，至少一个性能值指明造纸机的运行状态，其中，至少一个性能值被显示在显示器上，其特征在于，性能值是基于运动参数中的至少一个或至少一个调节器参数的。特别地，相应的性能值是基于至少一个运动参数的时间变化和/或至少一个调节器参数的时间变化的。

有利地，基于相应的性能值来优化运动参数和/或调节器参数。

运动参数和/或调节器参数的优化有利地以改善或提高性能值的方式实现。

可以通过基准方法(benchmark-verfahren)确定合适的性能值。

优选地，将不同造纸机或造纸机的不同部件的性能值相互比较。

有利地，基于另外的造纸机或另外的造纸机的部件的更好或更高的性能值来进行各个运动参数和/或调节器参数的调整。

有利地，借助于人工智能实现运动参数和/或调节器参数的调整。

优选地，性能值被配置成使得各个造纸机的几个部件是可比较的。

有利地，非中央处理单元(也称为云)用于交换并调整相应造纸机的不同部件的相应性能值。

有利地，将第一造纸机或造纸机的第一单元或部件的调节器参数和/或运动参数与第二造纸机或第二造纸机的另一单元进行比较。通过这种比较，可以形成多个造纸机或造纸机单元的全局性能值。

有利地，第一造纸机的单元的运动参数和/或调节器参数可以用作优化另一造纸机的至少一个性能值的基础。

代替造纸机，本发明还可用于改善另一工业设施的功能。

该驱动系统特别设计用于造纸机。该驱动系统具有多个驱动器以及运动控制器和显示器，其中，驱动器和/或检测器被设计用于提供运动参数，其中，运动控制器被设置用于由运动参数和/或调节器参数来确定性能值，其中，该显示器被设置用于显示性能值，其特征在于，性能值由运动参数和/或调节器参数得出，特别是由它们各自的时间变化得出。

本发明基于以下总体思想，即性能值(也称为关键性能指标，keyperformanceindicators)的显示简化了造纸机的操作。通过显示性能数据，操作员将能够监视造纸机的功能、利用率和/或生产率。性能值可以从造纸机的单个部件确定。示例性地，造纸机的单个部件是：

-恒定部，

-筛网部，

-压榨部，

-干燥部，

-滚卷部。

前述部件的性能值的显示可以使操作人员快速并轻松了解造纸机的功能。

通过利用合适的性能值对各个部件进行比较，可以快速并轻松识别相互作用中的薄弱环节。

运动控制器优选地具有可编程逻辑控制器(plc)。这样的控制装置还可以包括cpu(中央处理单元)，例如西门子公司的simatic(如有可能还带有附加模块)。

运动参数应理解为例如转速、转矩或实际转速与额定转速的偏差。另外，各个马达的负载或温度也可以是运动参数。

调节器参数应理解为例如调节器的控制变量。影响调节器功能的任何参数都适于作为调节器参数。调节器参数例如是调节的微分分量、调节的积分分量或反馈因子。

优选地，根据相应的调节器参数和/或它们的时间变化来确定调节质量。调节质量有利地作为性能值被显示。

该驱动系统通常包括多个驱动器，其中，这些驱动器是耦合在一起的。驱动器通常包括至少一个马达以及各一个变频器。在马达之间，经由机械元件(例如，由两个马达驱动的传送带)的相互作用来实现耦合。

在该方法的有利设计方案中，分别由两个运动控制器使用运动参数和/或调节器参数来确定至少一个性能值，其中，运动控制器与造纸机的不同单元相关联。

有利地，相应的性能值被调整为，使得造纸机的不同单元能够相互比较。

优选地，基于相应的性能值来迭代地调整调节器参数和/或运动参数。有利地，基于由具有更好性能值的造纸机单元提供的调节器参数和/或运动参数来迭代地调整调节器参数和/或运动参数。

有利地，将造纸机的一个单元的运动参数提供给造纸机的另外的单元。

如果相应的性能值可以通过使用所提供的调节器参数和/或运动参数而得到改善，则可以调整另外的单元的调节器参数和/或运动参数。

因此，相应造纸机的一个单元可以向相应造纸机的另外的单元学习。

优先选择调节器参数和/或运动参数

在这种情况下，可以比较造纸机的部件，或者分别比较不同造纸机的部件。

例如，压榨部和干燥部可以分别通过适当的性能值进行比较。

例如，可以将压榨部的生产率和干燥部的生产率作为性能值进行比较。

此外，可以将相应干燥部和相应压榨部的相应单位能量消耗(生产每吨纸张的能量单位数)作为性能值进行比较。相应单位能量消耗的比较允许相应能量使用的有利分布，以使总能量消耗最小。

在该方法的另一有利的设计方案中，运动控制器与不同的造纸机相关联，在运动控制器之间传输的数据借助于技术数据连接、尤其是经由云来传输。

通过该设计方案，可以比较不同造纸机的各个部件。因此，造纸机可以检查，在能量消耗或生产率的性能值方面是否与另外的造纸机成比例。

如果性能值明显不同，则可以借助运动参数和/或调节器参数的比较来分析，如有必要时如何更改设置以更改相应的性能值。

在此可以有利地使用关于在另外的造纸机上进行的设置方面的知识。

此外，可以为运动控制器提供存储的运动参数和/或调节器参数。优选地在云中实现存储。

在该方法的另一有利设计方案中，性能值与相应造纸机的不同运行状态相关联。

造纸机的不同运行状态例如是用于生产不同纸张类型的设置。不同的运行状态也可以是在相应造纸机的利用率减少的情况中的节能模式。

通过定义不同的运行状态，相应运行状态的运动参数和/或调节器参数可以被存储并借助于性能值来显示给操作人员。

在该方法的另一有利设计方案中，性能值的显示以蜘蛛网图、红绿灯图(ampeldarstellung)或趋势图的形式实现。

通过以有利的方式所选择的性能值显示方式，操作人员可以一目了然地识别出造纸机的功能模式。

通过在图表中显示各个性能值之间联系，可以将相互共轭的量一同显示。

性能值的趋势可以理解为通过模拟求出的预览。优选地，也在云中实现对相应性能值的模拟。

特别地，性能值能够以其在时间上的发展过程来表示。这样的表示允许操作者确定一种措施是否对特定的操作模式具有期望的作用。

在该方法的另一有利设计方案中，显示性能值的时间函数。

通过将性能值描述为时间的函数，例如作为造纸机的使用寿命的函数，可以轻松识别出磨损迹象。因此，操作人员可以根据时间变化来识别，对造纸机或相应驱动器的维护是否影响以及有什么影响。

在该方法的另一有利设计方案中，由至少一个调节器参数和/或至少一个运动参数来确定调节质量以作为性能值。

调节质量是指明待设置的运动参数的调节速度的参量。换句话说，调节质量指明驱动器从实际运动参数到达与其不同的额定运动参数的速度。

借助调节质量的显示，操作人员可以识别出调节器被设置的好坏程度。

在该方法的另一有利设计方案中，性能值中的至少一个是

-造纸机的生产力，

-调节质量，

-功能稳定性

-故障密度，或

-调节器功能。

此外，性能值可以是纸的质量，如干燥部的部件的能量消耗、纸的厚度、纸的纤维取向或每单位时间的生产量。组合参量(如，生产每单位纸张的能源量)也可以是性能值，它们可以分别或以组合的方式来显示。

可以根据造纸机的设计来选择性能值。优选地，显示一个或多个性能值以便能一目了然识别出造纸机的运行状态。

造纸机的生产率在此理解为每单位时间生产的纸张量。功能稳定性可以理解为对例如生产率浮动或所生产纸张质量的量度。例如，性能值“故障密度”可以由每时间单位的纸页断头数来表示。

调节器功能的性能值应理解为表示驱动器遵循其受控运动参数的稳定性程度，或者调节器是否必须在短间隔内补偿相应运动参数的偏差。

总而言之，性能值表示表明造纸机或造纸机部件功能的特征因数。在适当标准化的情况中，可以比较不同造纸机的功能、利用率和设置的质量。

优选地，在非本地计算单元或中央服务器中实现性能值的确定和存储。非本地计算单元或中央服务器在这里也称为云。由运动参数和/或调节器参数来计算性能值的原因尤其是运动控制器或其他本地控制单元的能力不足。

另外，非本地计算单元可以与多个驱动系统，特别是多个造纸机连接。本地网络(intranet)或internet适合作为技术数据连接。优选地，使用以太网连接或wifi连接(w-lan)来连接驱动系统。

在驱动系统的有利设计方案中，总线系统、尤其是现场总线被设置用于为相应运动控制器提供运动参数。

总线系统可以设计为profibus或以太网连接。总线系统用于将传感器或编码器和/或变频器中测定的运动参数传输到相应的运动控制器。传感器确定例如各个驱动器的温度、马达的负载、马达的相应供电电压的频率。各个运动控制器将运动参数转发给非本地处理器或云，或者至少部分地计算用于显示的性能值。

在驱动系统的另一有利的设计方案中，驱动系统通过技术数据连接，特别是通过非本地计算单元或云连接到另一驱动系统。

将运动控制器相互经由云的组合在一起的优点是，可以互换运动控制器的性能值，运动参数或调节器参数。

这里提出的本发明的优选应用是造纸机。造纸机优选地具有在此描述的驱动系统。

代替造纸机，用于生产基础材料的另外的机器(例如石油生产设施、矿石加工机)同样可以是本发明的应用领域。

另外，驱动系统可以是机床、生产机器或另外的工业设施的一部分。

换句话说，本发明涉及一种用于运行造纸机的方法以及一种驱动系统和造纸机。在驱动系统的运行期间或在造纸机的运行期间，确定如马达的转速的运动参数。由运动参数中的至少一个，在运动控制器和/或非本地计算单元中计算出性能值，也称为关键性能指标。至少一个性能值在显示器上显示给造纸机的操作人员。通过显示出至少一个性能值，操作人员可以一目了然地识别相应驱动系统或造纸机的运行方式，并在早期排除故障。

附图说明

下面将参照附图更详细地描述和解释本发明。在此，所示的实施例不应视为对本发明的限制。所示实施例的各个特征可以组合以形成新的实施方式。图中示出：

图1示出了具有驱动系统的造纸机；

图2示出了带有驱动系统的两个运动控制器；

图3示出了两个运动控制器；以及

图4示出了用于提供性能值的方法。

具体实施方式

图1示出了具有驱动系统的造纸机1。该驱动系统包括多个马达3。马达示例性地用于驱动材料幅材，特别是纸张幅材。

马达3分别通过变频器5与运动控制器7和/或可编程逻辑控制器(plc)或cpu、特别是simatic控制器(可选地具有相应的附加模块)连接。运动控制器7优选地具有可编程逻辑控制器sps或cpu。运动控制器7例如从上级控制器(在此表示为计算单元11)获得关于运动参数(速度，转矩等)方面的预设置。上级计算单元11(其也可以设计为中央服务器或云13a)的连接也可以通过技术数据连接13实现。

各个马达3的运动参数bp通常是耦合的。运动参数bp的耦合优选地在运动控制器7中和/或借助于变频器5实现。

运动参数bp可以是驱动器的位置、路径速度、转速或转矩。运动参数bp也可以是其他变量，例如温度、工艺介质的流量、纸页张力和/或负载参数。

此外，运动参数bp也可以是对控制回路的设置，例如pi或pid调节器的比例分量。

此外，运动控制器7具有至少一个调节器。该调节器提供调节器参数rp。调节器用于调节至少一个运动参数bp。

图2示出了具有驱动器的两个运动控制器7。驱动器分别包括变频器5和马达3。驱动器分别经由总线系统9连接至运动控制器7。举例来说，总线系统是工业网络连接，例如profibus、ethercat或其他以太网连接。

各个运动控制器通过技术数据连接13、例如通过上级网络彼此连接。技术数据连接13也可以通过内部网或互联网来实现。

相应的运动控制器7用于接收由驱动部件提供的运动参数bp。相应的运动控制器用于计算性能值kpi(称为关键性能指标)。

性能值kpi可以显示在显示器15上。造纸机的操作者(未示出)因此可以基于性能值kpi作出对驱动系统或造纸机的运行状态的结论。适合作为显示器15的还有适合的移动显示设备15a，例如平板计算机或移动电话(智能电话)。

调节器设置、(旋转)速度与预定旋转速度的偏差、例如尤其是各个马达3的部件的温度可以作为性能值kpi。

性能值kpi的显示用于快速识别驱动器和/或造纸机的运行状态。

性能值kpi的交换尤其用于比较造纸机不同区域的运行状态或用于造纸机彼此之间的比较。

图3示出了两个运动控制器7，它们通过设计为云13a的技术数据连接7连接。云13a被设计为用于计算性能值kpi和用于存储运动参数bp的分布式计算单元和分布式存储器。

类似于图3，通过多个驱动器提供运动参数bp。每个驱动器都有一个变频器5和一个相应的马达3。另外，借助于总线系统9，其他检测器17或传感器可以确定运动参数bp或其他参数，并将它们提供给相应的运动控制器7。检测器17也可以与转换器5或马达3相关联。

图4示出了用于提供性能值kpi的方法。性能值kpi的计算借助驱动器和/或检测器17提供的运动参数bp实现。

示例性地，运动参数bp和/或调节器参数rp设有时间戳t1，...，t4。通过时间戳t1，...，t4能够以时间的函数来表示运动参数bp。

也可以通过运动参数bp和/或调节器参数rp将性能参数kpi表示为时间的函数。通过将性能值kpi显示为时间的函数，能够以可领会的方式表现机器在运行过程中的变化。

运动控制器7之间的技术数据连接13阐明了，也可以将不同驱动器、特别是造纸机不同区域的驱动器的性能值以及甚至不同造纸机的驱动器的性能值相互比较。

总之，本发明涉及一种用于运行造纸机1的方法和设备以及一种造纸机1。为此，多个马达3连接至运动控制器7。马达3、(频率)变换器5和/或检测器17为运动控制器7提供运动参数bp。根据移动参数bp计算出性能值kpi，该性能值表示造纸机1的运行状态。通过在显示器15上、特别是在具有显示器15的移动设备15a上显示性能值kpi，用户可以有利地识别出造纸机的运行状态。此外，可以通过技术数据连接13连接多个运动控制器7来实现造纸机1、特别是多个造纸机的不同区域的比较。通过这里提出的发明，可以对造纸机1的运行中的负面偏差迅速做出反应。