FI85731C - Reglersystem i en pappers- eller kartongmaskin - Google Patents

Description

85731 1 Paperi- tai kartonkikoneen säätöjärjestelmä Reglersystem i en pappers- eller kartongmaskin 5

Keksinnön kohteena on paperi- tai kartonkikoneen säätöjärjestelmä, jolla säädetään valmistettavan rainan poikittaista ominaisuusprofiilia, etenkin paksuusprofiilia, joka säätöjärjestelmä käsittää joukon toimilaitteita -JO ja vastaavan määrän (N kpl) toimilaiteohjaimia, jotka toimilaitteet on sovitettu vaikuttamaan profiililtaan säädettävän rainan leveyden yli ja jossa säätöjärjestelmässä on prosessitietokone tai vastaava looginen osa sekä takaisinkytkentähaara, jossa on säädettävän rainaprofiilin mittausjärjestely.

15

Ennestään tunnetusti paperi- tai kartonkikoneiden huuliaukosta syötetään massasuspensiosuihku muodostusviiralle tai -viirojen väliseen kitaan. Perälaatikon huuliaukon poikittainen profiili määrää myös massasuihkun profiilin. Huuliaukon profiilia säädetään ja tällä 20 säädöllä voidaan kompensoida myös massasuihkun niitä virheitä, jotka ovat syntyneet perälaatikossa tai sitä ennen.

Ennestään tunnetaan paperikoneen perälaatikon neliöpainoprofiilihuulen ohjausjärjestelmä, joka käsittää kulmavaihde-askelmoottori-ohjauslaitteen, 25 J ossa säätöhuulten kärkilistaa ohjataan siihen n. 10-15 cm välein kiinnitetyillä säätökaroilla, joita liikuttaa niiden toisessa päässä oleva askelmoottori kulmavaihteen välityksellä. Tunnetuissa säätökarojen ohjausjärjestelmissä on useita epäkohtia, joista suurin osa johtuu siitä, että kunkin toimilaitteen ohjaus tapahtuu erikseen suoraan 30 hierarkiassa yläpuolella olevasta järjestelmästä, mistä aiheutuu mm. seuraavla epäkohtia: askelmoottoreita ohjataan rinnakkaisesti, joten jokaista eri toimilaitetta varten vaaditaan useita johtimia, koska normaalisti toimi-35 laitemäärä on n. 50-100, 2 85731 1 - toimilaitteiden paikallisen älykkyyden puuttuessa joutuu hierar kiassa yläpuolinen säätöjärjestelmä hoitamaan kaikkien toimilaitteiden säätöä samanaikaisesti, mikä luonnollisesti kuormittaa erityisen runsaasti kyseistä säätöjärjestelmää, 5 - em. kuormituksen vuoksi myös järjestelmän nopeus jää alhaiseksi ja vasteajat tulevat pitkiksi, koska kaikkia toimilaitteita säädetään samalla tavalla, paikallisia 10 olosuhteita ja mekaanisia erilaisuuksia esim. kulmavaihteistossa ei voida ottaa huomioon, joten säätötarkkuudessa on parantamisen varaa ja virhetoimintojen havaitseminen on vaikeaa.

Kuten edellä on ainakin osittain selvinnyt tunnetulla tekniikalla perä-15 laatikon huuliaukon kärkilistan profilointi tapahtuu kutakin säätö-vaihdetta erikseen ohjaten peräkkäisellä kättelysekvenssillä. Jotta asennoiminen onnistuisi vaadittavalla n. 10 pm:n tarkkuudella, tarvitaan myös säätökarojen paikanmittauselektroniikka. Tyypillisesti asennoiminen kestää n. 5 sekuntia toimilaitetta kohti ja pelkkä mittauksen lukeminen 20 1,2 sekuntia. Kaikkien toimilaitteiden läpikäynti 80 säätökaran kärki- listalla kestää siis l,5:sta 6,5:een minuuttiin. Toimilaitteen tilasta saadaan tietoa vain hetkittäin.

Tunnetusti kaapelointi prosessorikaapilta on hoidettu kahdella järjes-25 telmäkaapelilla ja sähkönsyöttökaapelilla kuivista tiloista perälaati-kolla sijaitsevalle kytkentäkaapille (etäisyys 50-250 metriä), josta erilliset kaapelit on vedetty jokaisen toimilaitteen paikka-anturille ja askelmoottorille (10-30 metriä).

30 Paperi- ja kartonkikoneissa sekä niihin liittyvissä liimapuristimissa, päällystyslaitteissa ja kalantereissa säädetään valmistettavan rainan profiilia laitteilla, joissa ainakin osittain esiintyvät samat ongelmat kuin edellä selostetuissa ennestään tunnetuissa perälaatikon huuliaukko profiilin säätöjärjestelmissä. Näin ollen tätä keksintöä ei ole rajoi-35 tettu yksinomaan perälaatikon huuliaukon säätöjärjestelmään, vaan sitä voidaan soveltaa erilaisissa paperi- ja kartonkikoneiden sekä niiden jälkikäsittelykoneiden säätölaitteissa, joilla hallitaan rainan poikit- 85731 3 täistä ominaisuusproflilla. Ennestään tunnettuja kyseisiä rainan poik-kiprofiiliin vaikuttavia laitteita ovat edellä esitettyjen laitteiden lisäksi esim. paperikoneen puristinosaan sijoitettavat höyrylaatikot, päällystyskoneen päällystysterien profilointilaitteet sekä esim. kalan-5 teritelojen yhteyteen sovitetut sähkötoimiset induktiokuumennuslaitteet, joilla hallitaan kalanteroimisnipin viivapaineprofiilia.

Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnölle on pääasiassa tunnusomaista se, että säätöjärjestelmän eri 10 toimilaitteet on varustettu älykkäillä toimilaiteohjaimilla, että tietoliikenne säätöhierarkiassa ylemmän ohjauslaitteen ja eri toimilaiteohjaimien välillä on järjestetty eri toimilaiteohjaimille yhteistä väylää pitkin, ja että eri toimilaite-ohjaimet on liitetty profiloitavan rainan profiloinnin mittaus- ja laskentajärjestelmään verkkopal-15 veiijalla varustetulla sarjaväylällä.

Keksinnön mukaisessa säätöjärjestelmässä säätö perustuu toimilaitteiden hajautettuun älykkyyteen, jota yläpuolinen järjestelmä ainoastaan para-metroi antamalla asetusarvot. Jokainen toimilaiteohjain näkyy ylöspäin 20 itsenäisenä yksikkönä, jolle annetaan digitaalisessa muodossa sarja-väylää pitkin asetusarvo, minkä jälkeen toimilaiteohjain hoitaa mekaa-i nisen säädön itsenäisesti oman mittaus-säätö-algoritminsa mukaisesti.

Säätöhierarkiassa yläpuolella olevana ohjaavana laitteena voi toimia 25 erityisesti tätä tarkoitusta varten oleva väyläserveri, joka siirtää asetusarvoja automaatio-järjestelmältä toimilaitteille ja status- ja mitta-arvoja toimilaitteilta järjestelmälle päin. Automaatiojärjestelmä voi myös suoraan ohjata toimilaitteita tietyn linjakurin mukaan. Automaatiojärjestelmän ja toimilaitesarjan välisenä väylänä voi toimia 30 yksinkertainen asynkroninen linja. Täten vain yksi kaapeli tarvitaan kulkemaan koko toimilaitesarjalle. Lisäksi vaaditaan käyttösähkö oh-jauskortille ja askelmoottoreille. Lähetettyään asetusarvot toimilaitteille yläpuolen järjestelmä on vapaa kuormituksesta, säätö/mittaus tapahtuu toimilaitteilla itsenäisesti ja samanaikaisesti. Näin säätö ci 35 kuormita järjestelmää ja toimintanopeus on olennaisesti entistä suurempi.

4 85731 1 Keksinnössä jokainen rainan poikkiprofiilia säätävä eri toimilaite on järjestetty itsenäiseksi asennoittimeksi, joka tarvittaessa pystyy valvomaan omaa toimintaansa reaaliaikaisesti. Toimilaitteet liitetään profiloinnin laskentajärjestelmään sarjaväylällä, jolloin yhtäaikaisten g toimintojen määrää rajoittavat vain tiedonsiirron nopeus tai teholähteen kapasiteetti. Jos keksinnössä käytetään esim. 19200 baudin tiedonsiirtonopeutta perälaatikon 80 karan ohjaukseen sanomapltuuden ollessa 8+6 tavua, saadaan jokaiselle toimilaitteelle uusi asetusarvo alle kahdessa sekunnissa. Jos keksintö tahdotaan toteuttaa niin, että vain kymmenen Ί0 (10) toimilaitetta toimii yhtäaikaa, kestää kaikkien toimilaitteiden asennoiminen alle puoli minuuttia.

Ohjausjärjestelmän ja toimilaitesarjan keskeinen kaapelointi on keksinnössä toteutettavissa kampamaisella jännitteen- ja tiedonjakeluketjulla, -J5 johon itse toimilaiteohjaimet liitetään esim. vaihteen, paikka-anturin ja moottorin muodostaman toimilaitteen välittömässä läheisyydessä.

Toimilaitteiden elektroniikat on toteutettavissa standardimoduleina, jotka ovat jokaisella toimilaitteella identtisiä. Asennuksessa joka 20 laitteelle voidaan antaa oma tunnus kortilla olevilla kiertokytkimillä, minkä jälkeen laite osaa toimia väylällä oikein tunnistaessaan oman tunnuksensa. Yläpuolen ohjaava järjestelmä siis lähettää väylälle kaikille toimilaitteille asetusarvon, sekä voi käydä lukemassa mitta-arvon sekä statuksen, joka sisältää tila- ja virhetietoja.

25

Jokaisen eri toimilaitteen elektroniikkakortilla on sopivimmin oma prosessorinsa, muistia, sarjaliikenne-elektroniikka, integroitu askel-moottorin ohjauselektroniikka ja A/D-muunnin mittauksen suorittamiseen LVDT-anturilta. Kortilla oleva ohjelmisto hoitaa sarjaliikenteen ylöspäin, 30 askelmoottorin ohjauksen annettujen asetusarvojen perusteella sekä takai-sinkytkentämittauksen säädön onnistumisesta. Ajon aikana voidaan tarvittaessa tutkia esim. toimintalämpötilaa, vaihteiston jäykkyyttä, säädön tarkkuutta ym. suureita, joiden arvon oleellinen muuttuminen aiheuttaa virheilmoituksen ja säädön lopettamisen. Normaaleissa rajoissa muuttuva 35 suure kompensoidaan laskemalla algoritmin perusteella sopiva korjaus säätöön tai mittaukseen.

85731 5 1 Säädön ja diagnostiikan perustuminen ohjelmistoon tekee laitteesta helposti sovitettavan eri käyttötarkoituksiin ja ympäristöihin ja jopa erityyppiseen ohjausmekaniikkaan. Myös myöhempi hienoviritys ja parannellut algoritmit ovat vaikeuksitta istutettavissa laitteeseen.

5

Seuraavassa keksintöä ja siihen lähiten liittyvää tekniikan tasoa selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioihin ja niissä esitettyihin eräisiin edullisiin keksinnön sovellusesimerkkeihin.

10

Kuvio A esittää keksinnön lähtökohtana olevaa tekniikan tasoa paperikoneen perälaatikon huuliaukon säädön osalta.

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti paperikonetta ja siihen liittyviä jälki-J5 käsittelylaitteita, joiden yhteydessä sovelletaan keksinnön mukaista säätöjärjestelmää ja toimilaiteohjalnsarjaa.

Kuvio 2 esittää kaaviollisesti ja osittain aksonometrisena kuvantona keksinnön mukaista säätöjärjestelmää sovellettuna paperikoneen perä-20 laatikon huuliaukon säätöön.

Kuvio 3 esittää kuviota A vastaavalla tavalla keksinnön mukaisen säätöjärjestelmän ja toimilaiteohjaimen toteutusperiaatetta.

25 Kuvio 4 esittää toimilaiteohjaimen lohkokaaviota.

Kuviossa A on esitetty ennestään tunnettu tekniikan tason mukainen paperikoneen perälaatikon huuliaukon profiilinsäätöjärjestelmä. Järjestelmään kuuluu N kpl rinnakkaisia mittaus-askelmoottori-yksiköitä 30 Cj...C^, joilla säädetään ja mitataan huuliaukkoa profiloivaan kärki- llstaan yhdistettyjä säätökaroja (kuvio 2, osat 31^...31^) · Ohjausviesti tuodaan kuhunkin yksikköön C^...CN kytkentäkaapista 6-napaisten eri ; ; kaapeleiden fj...fN kautta ja vastaavasti yksiköiden Cj...C^ mittaus- viestit siirretään kytkentäkaapin B2 yhteydessä olevaan mittausyksikköön 35 kustakin yksiköstä omalla 5-napaisella kaapelilla e^...e^ Tekniikan tason mukaiseen säätöjärjestelmään kuuluvat keskusyksikkö (CPU) A^, 6 85731 1 sähkötehon lähde A2· Keskusyksikköön tulevat käyttö- ja ylläpito-asemalta signaalit kaapelin a kautta ja paperirainan profiilin ohjaustiedot kaapelin b kautta. Keskusyksikön A^ ja kytkentäkaapin Bj välillä on kaksi 32-napaista kaapelia c ja d. Tällä tunnetulla säätöjärjestel-5 mällä on edellä käsitellyt epäkohdat, jotka esillä oleva keksintö tehokkaasti poistaa.

Kuvio 1 havainnollistaa keksinnön mukaisen säätöjärjestelmän ja toimilaiteohjaimen eri sovelluskohteita paperi- tai kartonkikoneilla ja 10 siihen liittyvillä on-line-jälkikäsittelylaitteilla. Kuviossa 1 on kaaviollisesti esitetty vain eräs paperikoneen sovellusesimerkki ja keksintöä ei ole mitenkään rajoitettu tähän esimerkkiin, vaan sitä voidaan soveltaa monissa erilaisissa paperi- tai kartonklkoneissa, joissa on tarpeen säätää valmistettavan rainan poikittaista ominaisuus-15 profiilia, etenkin paksuusprofillia mutta tarvittaessa myös muita omi-naisuusprofiileita kuten sileysprofiilia.

Kuvion 1 mukaisessa paperikoneessa on viiraosa 11, jossa on yläviira 11a ja alaviira 11b. Perälaatikko 10 syöttää massasuspensiosuihkun, jonka 20 poikittaista profiilia keksinnön mukaisesti hallitaan, alaviiran alkuosalle. Tämän jälkeen seuraa kaksiviirainen osuus 11c. Alaviiralta 11b raina irrotetaan pick-up-kohdassa P ja siirretään puristinosaan ylä-huovalle 12a, jonka alapinnalla raina W viedään puristinosan ensimmäiseen nippiin , joka on kaksihuopainen 12a,12b. Ensimmäisen nipin 25 jälkeen raina W seuraa ylähuopaa 12a siirtyen toiseen nippiin josta raina W siirtyy puristimen keskitelan sileällä pinnalla kolmanteen nippiin ja siltä edelleen puristimen neljännelle huovalle 14a.

Kuviossa 1 näkyy etukuivatusosan loppuosasta yläpuolinen kuivatusviira 30 14c ja alapuolinen kuivatusviira 14d sekä viimeiset kuivatussylinterit 14d. Kuivatusosan jälkeen seuraa on-line-päällystyslaite, jossa on terä- päällystimet 16 ja päällystysnippi N , minkä jälkeen raina W siirtyy L· jälklkuivaimeen, jossa on kuivatussylinterejä 16b ja kuivatusviira 16a. Kuviossa l näkyvät jälkikuivattimen viimeiset kuivatussylinterit 16b ja 35 alaviira 16c, minkä jälkeen raina W siirtyy kalanteroimisnipin läpi ja siitä edelleen pope-rullaimelle 19.

7 85731 1 Kuvion 1 mukaisesti keksinnön mukaista säätöjärjestelmää 100 ja siihen liittyviä toimilaiteohjaimia sovelletaan perälaatikon 10 huuliaukon profilointiin, puristimen nlpplen ja välillä imutelan yhteydessä olevan höyrylaatikon 13 säätökarojen ohjaukseen, teräpäällystimen 16 5 päällystysterän profilointiin ja/tal kalanteroimisnipin N profilointiin

K

induktiivisilla kuumennuslaitteilla 17. Kuvion 1 mukaisesti säätöjärjestelmään 100 liittyy takaisinkytkentähaara, jossa rainan W ominaisuuksia esim. sen poikkisuuntaista paksuusprofiilia mitataan kuivatusosan jälkeen sijoitetulla traversoivalla mittausanturilla 15 tai vastaavalla 10 anturisarjalla, ja kalanterin jälkeen sovitetulla vastaavalla mittaus-palkilla 18, jonka yhteydessä voi olla myös rainan W poikittaisen sileysprofiilin tai vastaavan mittaus.

Mainitut rainan profiilin mittauslaitteet 15 ja 18 ovat yhteillä m^ ja 15 m2 yhdistetty säätöjärjestelmään 100. Säätöjärjestelmä 100 ohjaa yhteiden ja kautta eri toimilaitteiden sarjoja, jotka käsittävät tämän keksinnön mukaiset myöhemmin selostettavat toimilaiteohjaimet. Yhteiden ci>c2»c3 ja kautta siirtyy tieto myös eri toimilaitteiden asemasta Ja tilasta säätöjärjestelmälle 100.

20

Todettakoon, että kuviossa 1 säätöjärjestelmä 100 ja paperikone on esitetty hyvin kaaviollisesti ja kuvio 1 on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön eri sovelluskohteita, joissa säädetään valmistettavan rainan W poikittaista ominaisuusprofiilia.

25

Kuvio 2 esittää tarkemmin keksinnön sovellusta paperikoneen perälaatikon 10 huuliaukosta A muodostusviiralle 11b purkautuvan massasuspensiosuihkun J poikittaisen profiilin säätöön. Perälaatikko 10 on pääpiirteissään ennestään tunnettu ja se käsittää huuliaukosta A alkaen massasuspension 30 virtaussuuntaan F nähden vastakkaiseen suuntaan mentäessä ensin huuli-kanavan 21, sitten turbulenssigeneraattorin 22, tasauskammion 25, jako-putkiston 23 ja jakotukin 24. Ylähuulipalkin etuseinämään on sinänsä tunnetusti kiinnitetty kärkilista 30, joka määrää huuliaukon A profiilin ja täten massasuihkun poikittaisen profiilin.

Kärkilista 30 on kiinnitetty säätökaroihin 31^...31^. Jos karat 31 ovat esim. 10 cm etäisyydellä toisistaan on n. 8 m:n levyisellä paperikoneella 35 8 85731 1 80 kpl säätökaroja (N = 80). Kukin säätökara 31 on yhdistetty kulmavaih- teeseen 32, jonka kautta askelmoottorit 33 siirtävät karoja 31 niiden pituussuunnassa. Kuhunkin eri kulmavaihde-askelmoottoriyksikköön 32,33 on yhdistetty kaapelilla 45 oma älykäs toimilaiteohjain 42^...42^.

5 Mainitut ohjaimet 42J...42JJ ovat keskenään identtisiä ja niiden toteutuksen eräs edullinen sovellusesimerkki selostetaan myöhemmin tarkemmin, etenkin kuvioihin 4 ja 5 viitaten.

Eri toimilaiteohjaimet 42 on yhdistetty yhteiseen kaapeliin 41, jossa on Ί0 haravamaisesti jaettu osa 44. Kaapeli 41 on esim. 7-napainen ja siinä on neljä napaa kytkettynä verkkopalvelijaan 40 ja kolme napaa sähköteholah-teeseen 49. Ohjainosat 42 on yhdistetty kaapelein 45 toimilaitteen mittaus-osaan 34 ja askelmoottoriosaan 33. Verkkopalvelin a 40 saa ohjaussignaalit kaapelin 48 kautta operaattoriasemalta 47 sekä kaapelien 46 kautta ohjaus- 15 signaalit rainan W profiilin mittaus- ja säätötietokoneelta 101.

Kuviossa 2 on esitetty rainan profiilin mittausasema 15, jossa mittauspalkiston 26 ja sen varassa liikuvan vaunun 28 yhteydessä on rainan profiilin mittausanturi 27, josta saadaan mittaussignaali m^.

20 Mainittu mittaussignaali m^ johdetaan mittaus- ja säätötietokoneelle 101, jonka käyttö- ja ylläpitoasemaa on esitetty viitenumerolla 102. Tietokoneelta 101 syötetään profiilin ohjaustiedot kaapelin 46 kautta verkkopalvelijalle 40.

25 Tämän keksinnön mukaisesti keskenään identtiset älykkäät toimilaite-ohjaimet 42, joita on N kpl (yleensä N = 10-100) toimivat kukin itsenäisenä asennoittimena, joka myös valvoo omaa toimintaansa reaaliaikaisesti. Kaapeli 41 ja sen haravaosa 44 muodostavat osan sarjaväylää niin, että yhtäaikaisten toimintojen määrää rajoittaa vain tiedonsiirron 30 nopeus tai teholähteen kapasiteetti. Käytettäessä 19200 baudin tiedonsiirtonopeutta ja sanomanopeuden ollessa 8+6 tavua saadaan jokaiselle ohjaimelle 42, kun karojen 31 lukumäärä N = 80, uusi asetusarvo ajassa, : joka on pienempi kuin 2 s.

35 Kuvion 4 mukaisesti kunkin toimilaiteohjaimen 42 elektroniikka koostuu viidestä toiminnallisesta lohkosta, jotka ovat: mittausosa 58,59,59a; säätöosa 51; virtalähde 52; suoritlnosa 54,55,56,57 ja kytkinpaneeli.

9 85731 1 Karojen 31^...31 alapään liikkeen mittaukseen käytetään LVDT-antureita 59, jonka ensiökäämiin syötetään sopiva vaihtojännite. Anturien 59 toislokäämeissä olevat operaatiovahvistintasasuuntaajat tasasuuntaavat käämin puolikkaista saatavat karan 31 liikkeeseen verrannolliset vaihto-5 jännitteet. Lähtöjännite mitataan A/D-muuntimella 58, ja suoritinyksikkö 54 lukee A/D-muuntimen 58 I/O-porteista tehdyn synkronisen sarjaväylän kautta ja sijoittaa saadun muunnostuloksen RAM:iin 56,

Askelmoottorin 33 ohjauselektroniikka koostuu tehotransistoreista, Ί0 joiden rinnalle on kytketty palautusdiodit. Askelmoottorin 33 läpi menevä virta vakavoidaan komparaattoreilla, jotka katkaisevat teho-transistorien ohjauksen askelmoottorin virran noustessa liian suureksi. Varsinaiset tehotransistorien ohjaukset tulevat optoerotettuina CPU:n 54 porteista.

15

Suoritinosa 54-57 koostuu esim. Intelin CPU:sta 80C31, joka itsessään sisältää 15 I/O-porttia, USART:n sekä 2 8-bittistä laskuria. Ohjelma-muistin 55 koko on esim. 64 kB ja datamuistia 56 on 8 kB paristo-varmennettuna RAM:a ja 128 byteä EEPROM:a 52. EEPROM:iin 57 talletetaan 20 mittauksen skaalauskerroin sekä mittauksen toimintapiste. Askelmoottorin 33 ohjaus suoritetaan puskuroiduilla ja optisesti erotetuilla I/O-porteilla. Jännitteiden kytkeytymisen jälkeen on ko. ohjauksien vaikutus estetty niin kauan kunnes CPU:n 54 resetointi poistuu ja ohjelman suoritus alkaa. Vahtikoira valvoo ohjelmiston toimintaa ja 25 ensimmäisessä vaiheessa resetoi CPU:n 54, jos ohjelma ei nollaa vahtikoiraa 200 ms:ssa. Suoritinosaan kuuluu myös liitännän 53 lähetin-vastaanottimet, jotka sovittavat CPU:n USART:n käyttämän 0-5 V jännitetason RS 422 -standardin mukaisiksi.

30 Liikennöinti toimilaiteohjaimien 42 ja verkkopalvelijan 40 välillä taphtuu RS422-lilntää pitkin. Se on sähköisesti yhteensopiva myös RS485-liitän-nän kanssa. Liikennöinti tapahtuu 9 bitillä siten, että sanoman alku-merkkiä (STX) lähetettäessä viimeinen lähetettävä bitti on "1", muita sanoman merkkiä lähetettäessä "0". Kaikki toimilaitteet, jotka ovat 35 aktivoineet USART:nsa 9:nnen bitin tunnistuksen, ottavat alkumerkin vastaan. Alkumerkin vastaanoton jälkeen toimilaitteet aktivoivat USART:nsa ottamaan vastaan sellaiset merkit, joitten viimeinen bitti 10 85731 1 on "0", koska sanoman kaikki seuraavat tavut lähetetään siten, että viimeinen lähetettävä bitti on "0".

Liikennöinti verkkopalvelijan 40 ja toimilaiteohjainten 42 välillä 5 tapahtuu kysely-vastaus-periaatteella, jossa verkkopalvelija 40 toimii väylän masterina.

Sanoma muodostuu kehyksestä, joka koostuu alkumerkistä STX, osoitteesta ADDRESS, sanomatyypistä MESSAGE, sanoman pituudesta LENGTH, tarkistus-10 summasta BCC sekä loppumerkistä ETX. Kehyksen osoitekentän pituus on 8 bittiä, joten verkkoon voi kytkeä maksimissaan 255 toimilaitetta.

Sanoman datan ja kehyksen formaatit on binäärisiä. Normaalisti toimilaite vastaa kyselysanomaan vastaussanomalla paitsi virhetilanteissa, jolloin toimilaite lähettää palveluyksikölle hylkäyssanoman (NACK).

15 Toimilaitteen tunnistamia virhetilanteita liikenteessä ovat: - virheellinen sanomatyyppl - väärä sanoman pituus - tarkistussumma väärä 20 - merkkien välinen time-out kulunut - sanoman loppumerkki puuttui

Liikenteessä yksittäiseen toimilaiteohjaimeen 42 viitataan osoitteella, jolloin toimilaite vastaa sanomaan jollakin vastaussanomalla. Mikäli 25 sanoma on tarkoitettu kaikille väylään kytketyille toimilaitteille, sanoman osoitekentän sisältö on OOH. Toimilaitteet eivät kuittaa osoitteeseen OOH tarkoitettua sanomaa mitenkään, vaan suorittavat pyydetyn toiminnan välittömästi sanoman saapuessa.

30 Verkkopalvelija 40 tunnistaa samat virhetilanteet sanomaliikenteessä kuin toimilaitekin. Lisäksi verkkopalvelija 40 valvoo kyselysanoman ja vastaussanoman välistä aikaa ja sanomien välisen time-out:n (5 sek.) kuluttua toistaa sanoman lähetyksen. Uuslntasanomien lähetystä toistetaan 5 kertaa ja jollei toimilaiteohjain 42 vastaa, palveluyksikkö 35 lopettaa liikennöinnin ko. toimilaiteohjaimelle. Edellä kuvattu toiminta virhetilanteessa tapahtuu myös silloin kun toimilaiteohjain 42 kuittaa sille lähetetyn sanoman hylkäyssanomalla. Virhetilanteessa sanoma- 85731 11 1 liikenne toisille toimilaiteohjaimille 42 on keskeytyneenä maksimissaan 25 sekuntia. Palveluyksikkö tiedottaa rikkoutuneesta toimilaitteesta prosessitasolle ylemmän tason virhesanomassa.

5 Toimilaiteohjaimet 42^...42^ kommunikoivat prosessitietokoneen/prosessi-aseman kanssa RS422- liitännän 53 välityksellä. Liitäntää 53 pitkin tapahtuvalla sanomaliikenteellä toimilaitteelle lähetetään asetusarvot, jotka ovat 16-bittisiä 2-komplementtilukuja. Asetusarvot ovat |im:nä, joten em. lukualueella päästään 65536 um:n säätöalueeseen. Asetusarvojen Ί0 nollapiste on huuliaukon A mekaanisessa nollauksessa määritetty LVDT-anturien mittausalueen keskipiste.

Toimilaiteohjaimet 42^...42^ mittaavat säätökarojen 31^,,,31^ sijaintia itsenäisesti ja valvoo mittausarvojen järkevyyttä. Mittausvlrhetilanteessa J5 toimilaite päättelee vian luonteen ja sen vakavuuden perusteella joko pelkästään tiedottaa viasta ja kieltää kyseisen karan 31 säädön asettamalla sen säätökieltoon. Sijainnin mittaus suoritetaan kaksoisintegroivalla A/D-muuntimella, jonka muunnosjakso kestää n. 200 ms. Tämän vuoksi mittauksella ei voida tunnistaa suuritaajuista värähtelyä karan 31 sijainnissa.

20

Kulmavaihteisiin 32 kytkettyjä karoja 31^...31^ säädetään askelmootto-reilla 33, joiden yksi säätöaskel liikuttaa karaa 31 n. 1,2 um. Karan 31 ajo uuteen asetusarvoon tapahtuu neljässä vaiheessa: 25 vaihe 1: mitataan kulmavaihteen välys ja karan sijainti välyk seen nähden, vaihe 2: ajetaan kara laskettuun uuteen asetusarvoon välys huomioidaan ajosuunnan vaihtuessa, 30 , . vaihe 3: suoritetaan tarkistusmlttaus, vaihe 4: suoritetaan tarvittaessa korjausajo.

! 35 Kulmavaihteiden 32 tiukkuuserojen vuoksi karat 31 eivät välttämättä mene yhdellä yrityksellä uuteen asetusarvoon. Käyttäjä voi määritellä maksimi- 12 85731 1 yrityskertojen määrän, minkä jälkeen toimilaite 42 tiedottaa säätö-virheestä, jollei asetusarvoa saavutettu.

Toimilaite määrittää uuteen asetusarvoon pääsemiseen tarvittavista 5 yrityskerroista itselleen ns. säätöindeksiluvun, jota tutkimalla huoltomies voi päätellä kulmavaihteen tiukkuuden.

Askelmoottorien 33 ohjauspääteasteessa on pääteastepiirien ylilämpö-tilasta aktivoituva termostaatti, joka estää askelmoottorien 33 ohjauk-10 sen. Termostaatin laukeamisesta toimilaite 42 tiedottaa prosessitieto-koneelle, jonka on huomioitava säädön estyminen taivutusrajavalvonnas-saan. Termostaatti voidaan kuitata haluttaessa prosessiasemalta tms. monitorointilaitteelta. Säätövirhetilanteessa toimilaite asettaa itsensä ajokieltoon, jonka käyttäjä voi kuitenkin kuitata.

15

Toimilaitteet valvovat toimintaansa ja tiedottavat mahdollisista toi-mintavirheistä prosessinohjauksen ylemmälle tasolle. Jos virhe on vakava, toimilaite kytkee käyttöjännitteet pois päältä, jolloin toimilaite ei vastaa verkkopalvelijan 40 kyselysanomiin.

20

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetyistä.

25 30 35

Claims (9)

1. 85731 13
2. 1. Paperi- tai kartonkikoneen säätöjärjestelmä, jolla säädetään valmistettavan rainan (W) poikittaista ominaisuusprofiilia, etenkin pak-5 suusprofiilia, joka säätöjärjestelmä käsittää joukon toimilaitteita (30,31,32) ja vastaavan määrän (N kpl) toimilaiteohjaimia (42), jotka toimilaitteet on sovitettu vaikuttamaan profiililtaan säädettävän rainan (W) leveyden yli ja jossa säätöjärjestelmässä on prosessitietokone (101) tai vastaava looginen osa sekä takaisinkytkentähaara, jossa on 10 säädettävän rainaprofiilin mittausjärjestely (15,26,27,28;18), tunnettu siitä, että säätöjärjestelmän eri toimilaitteet (30,31,32) on varustettu älykkäillä toimilaiteohjaimilla (42,...42N), että tietoliikenne säätöhierarkiassa ylemmän ohjauslaitteen (101,40) ja eri toimilaiteohjaimien (42,...42n) välillä on järjestetty eri toimilaiteohjai-15 mille (42,...42N) yhteistä väylää (41) pitkin, ja että eri toimilaite-ohjaimet (42,...42n) on liitetty profiloitavan rainan (W) profiloinnin mittaus- ja laskentajärjestelmään (15,101) verkkopalvelijalla (40) varustetulla sarjaväyIällä (41).
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen säätöjärjestelmä, tunnettu siitä, että säätöjärjestelmässä käytetään hajautettua älykkyyttä, jota : : säätöhierarkiassa yläpuolinen järjestelmä ainoastaan parametroi anta- : maila asetusarvot, että jokainen toimilaiteohjain (42,...42N) näkyy • hierarkiassa ylöspäin itsenäisenä yksikkönä, jolle annetaan digitaali- 25 sessa muodossa sarjaväylää (41) pitkin asetusarvot, minkä jälkeen toi- -· milaiteohjaimet (42,...42N) ohjaavat mekaanisen säädön tapahtumaan itse näisesti oman mittaus-säätöalgoritminsa mukaisesti ja että säätöhierarkiassa yläpuolella olevana ohjaavana laitteena on verkkopalvelija (40), joka siirtää asetusarvoja automaatiojärjestelmältä toimilaiteohjaimille 30 (42,...42N) ja status- ja/tai mitta-arvoja toimilaiteohjaimilta (42,...42N) järjestelmään päin. t : 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen säätöjärjestelmä, t u n - • n e t t u siitä, että eri toimilaiteohjainten (42,...42N) elektroniikat 35 on toteutettu standardimoduleina, jotka ovat jokaisessa toimilaiteoh- ;*. jaimessa keskenään olennaisesti identtiset. 85731 14
4. 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen säätöjärjestelmä, tunnettu siitä, että eri toimilaiteohjainten (42,...42N) elektroniik-kakortilla on oma prosessorinsa (54), muisti- ja sarjaliikenne-elektro- 5 niikkaa (53,55,56,57), toimimoottorin (33) ohjauselektroniikkaa (51) ja toimielimen (31) liikkeen mittausanturin (59) muunnin elektroniikkaa (58) (kuvio 4).
5. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen säätöjärjestelmä, tunnettu 10 siitä, että mainitulle elektroniikkakortille on tallennettu ohjelmisto, joka on järjestetty hoitamaan tietoliikennettä sarjaväylällä (41).
6. 6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen säätöjärjestelmä, tunnettu siitä, että toimilaiteohjaimen (42,...42N) elektroniikka on 15 järjestetty tutkimaan toimilaitteen toimintalämpötilaa sen mekaanisia ominaisuuksia, säädön tarkkuutta ja/tai vastaavia suureita, joiden arvojen oleellinen muuttuminen on aiheuttava virheilmoituksen ja säädön lopettamisen ja että normaaleissa rajoissa muuttuva suure on järjestetty kompensoitavaksi laskemalla algoritmin perusteella sopiva korjaus 20 säätöön tai mittaukseen.
7. 7. Patenttivaatimuksen 1-6 mukainen säätöjärjestelmä, tunnettu siitä, että toimilaiteohjaimet (42,...42N) ovat järjestetyt ohjaamaan paperikoneen perälaatikon kärkilistan (30) säätökaroja (31,...31N), 25 sopivimmin kulmavaihteen (32) ja askelmoottorin (33) välityksellä (kuvio 2).
8. 8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen säätöjärjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmällä on sovitettu ohjaamaan paperira- 30 dan (W) päällystyslaitteen (16,NL) päällystysterän tai vastaavan profi-lointitoimilaitesarj aa.
9. 9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen säätöjärjestelmä, tunnettu siitä, että säätöjärjestelmä on sovitettu ohjaamaan rainan 35 tuntumaan sovitettua höyrylaatikkoa (13), paperikoneen puristusnipin viivapaineprofiilia ja/tai paperikoneen on-line-kalanterin kalanteroi- 15 8S731 misnipin (NK) viivapaineprofiilia, viimemainittua sopivimmin induktiivista profilointilaitetta (17) käyttäen (kuvio 1). 85731 16