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DE202005020612U1 - Device for controlling mains voltage failure has monitoring device for monitoring and control unit which slows down working of process elements in plant whereby change in kinetic energy of elements is thus converted into electrical energy - Google Patents

Device for controlling mains voltage failure has monitoring device for monitoring and control unit which slows down working of process elements in plant whereby change in kinetic energy of elements is thus converted into electrical energy Download PDF

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DE202005020612U1
DE202005020612U1 DE202005020612U DE202005020612U DE202005020612U1 DE 202005020612 U1 DE202005020612 U1 DE 202005020612U1 DE 202005020612 U DE202005020612 U DE 202005020612U DE 202005020612 U DE202005020612 U DE 202005020612U DE 202005020612 U1 DE202005020612 U1 DE 202005020612U1
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mains voltage
plant
process elements
electrical energy
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Aradex AG
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Abstract

The device has monitoring device for monitoring the mains voltage and control unit which on failure of voltage supply slows down the working of various process elements or transportation elements in plant. The retardation in kinetic energy of elements is thus converted into electrical energy for the continuation of working of elements in plant.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betrieb von Anlagen bei Netzspannungsausfällen.The The invention relates to a device for operating installations Power failures.

Anlagen dieser Art können generell als Maschinen oder Produktionsanlagen ausgebildet sein, wie zum Beispiel Pressen, bahnverarbeitenden Maschinen wie Folienreckanlagen, Druckmaschinen und dergleichen.Attachments of this kind can generally be designed as machines or production facilities, such as presses, web-processing machines such as film stretching lines, Printing machines and the like.

Generell weisen derartige Anlagen Prozesselemente zur Durchführung von Transport- und/oder Arbeitsprozessen auf, welche von Antrieben, die mit einer Netzspannung gespeist werden, angetrieben werden.As a general rule Such systems have process elements for carrying out Transport and / or work processes, which of drives, which are fed with a mains voltage can be driven.

Ein wesentliches Problem bei derartigen Anlagen besteht darin, dass selbst kurzzeitige Netzspannungsausfälle zu unerwünschten Stillstandszeiten der Anlage führen, wodurch erhebliche Produktionsverluste entstehen. Da die Anlage nach einem Netzspannungsausfall wieder neu angefahren muss und zu bearbeitende Güter, wie Bahnen in bahnverarbeitenden Maschinen von neuem in diese eingeführt werden müssen, können die Stillstandszeiten mehrere Stunden betragen.One The main problem with such systems is that even short-time mains voltage failures to unwanted Lead downtime of the system, causing considerable production losses. Because the plant after a mains voltage failure must be restarted again and closed processing goods, how webs in web-processing machines are reintroduced into these have to, can The downtime may be several hours.

Ein weiteres Problem bei Auftreten eines Netzspannungsausfalls besteht darin, dass in diesem Fall die Antriebe der Anlage unkontrolliert anstrudeln können, wodurch die Gefahr von Beschädigungen der zu bearbeitenden Güter oder der Anlage selbst gegeben ist.One Another problem is when a mains power failure occurs in that in this case the drives of the system are uncontrolled can whirl around, thus reducing the risk of damage the goods to be processed or the plant itself is given.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen sicheren Betrieb von Anlagen der eingangs genannten Art bei Auftreten von Netzspannungsausfällen zu gewährleisten.Of the Invention is the object of a safe operation of Systems of the type mentioned in the occurrence of mains voltage failures guarantee.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.to solution This object, the features of claim 1 are provided. advantageous embodiments and appropriate training The invention are described in the subclaims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Betrieb von Anlagen mit Transport- und/oder Arbeitsprozesse durchführenden, beweglichen Prozesselementen, die von Antrieben angetrieben werden, die von einer Netzspannung gespeist werden. Bei Auftreten eines Netzspannungsausfalls werden die Prozesselemente und/oder weitere mittels Antrieben angetriebene externe bewegliche Elemente abgebremst, wobei die bei deren Abbremsen auftretende Änderung der kinetischen Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, die zu einer Weiterführung des Betriebs der Anlage genutzt wird.The inventive device is used to operate systems with transport and / or work processes performing, movable process elements driven by drives which are powered by a mains voltage. When a Mains voltage failure, the process elements and / or more braked by means of drives driven external movable elements, wherein the change in the kinetic energy occurring during their deceleration is converted into electrical energy, which leads to a continuation of the Operation of the plant is used.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, durch Abbremsen mechanischer Komponenten gewonnene Energie in elektrische Energie umzuwandeln, die dann dazu genutzt werden kann um Netzspannungsausfälle für eine vorgegebene Zeit zu überbrücken.Of the The basic idea of the invention thus consists in braking mechanical energy recovered energy into electrical energy which can then be used to supply mains failures for a given Time to bridge.

Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass Netzspannungsausfälle überwiegend nur kurzzeitig auftreten, wobei die Ausfallzeiten typischerweise unterhalb einer Sekunde liegen. Die meisten Netzspannungsausfälle liegen dabei typischerweise im Bereich zwischen 100 ms bis 500 ms.there the invention is based on the finding that mains voltage failures predominantly only occur for a short time, with downtime typically lie below one second. Most mains voltage failures are typically in the range between 100 ms to 500 ms.

Durch die erfindungsgemäße Umwandlung kinetischer Energie mechanischer Komponenten in elektrische Energie können derartige kurzzeitige Netzspannungsausfälle vollständig überbrückt werden, so dass in diesen Fällen trotz auftretender Netzspannungsausfälle die Anlage weiterbetrieben werden kann. Da somit ein Stillsetzen der Anlage bei Auftreten derartiger Netzspannungs ausfälle vermieden werden kann, wird die Produktivität und Verfügbarkeit derartiger Anlagen signifikant erhöht.By the conversion of the invention kinetic energy of mechanical components into electrical energy can Such short-term mains voltage failures are completely bypassed, so that in these make the system continues to operate despite mains voltage failures can be. As a result, a shutdown of the system when such Mains voltage failures can be avoided, the productivity and availability of such facilities significantly increased.

Gemäß einer ersten Variante der Erfindung können die bei einem Netzspannungsausfall abzubremsenden mechanischen Komponenten von Prozesselementen der Anlage selbst gebildet sein. Diese Prozesselemente dienen zur Durchführung von Transport- und/oder Arbeitsprozessen und können beispielsweise von rotierenden Walzen oder Zylindern gebildet sein. Bei einem Netzspannungsausfall werden diese Prozesselemente abgebremst um die erforderliche elektrische Energie zur Überbrückung des Netzspannungsausfalls zu gewinnen. Dabei erfolgt die Abbremsung derart, dass mit den Prozesselementen die Anlage mit reduzierten Prozessgeschwindigkeiten kontrolliert weiter betrieben werden kann.According to one first variant of the invention can the mechanical components to be slowed down in the event of a power failure be formed by process elements of the plant itself. These process elements serve to carry out of transport and / or work processes and can be used, for example, by rotating Rollers or cylinders may be formed. In case of mains failure These process elements are braked by the required electrical Energy for bridging the Mains power failure to win. The deceleration takes place here such that with the process elements the plant with reduced process speeds controlled to continue to operate.

Insbesondere wird die Abbremsung der Prozesselemente derart durchgeführt, dass deren Prozessgeschwindigkeiten noch groß genug sind, die auftretenden Reibungskräfte zu überwinden. Weiterhin wird die durch Abbremsung der Prozesselemente gewonnene elektrische Energie so groß gewählt, das diese ausreicht, sämtliche Komponenten der betreffenden Anlage mit der notwendigen Energie zu versorgen.Especially the deceleration of the process elements is performed such that whose process speeds are still large enough, the occurring frictional forces to overcome. Furthermore, the obtained by deceleration of the process elements electrical energy chosen so big, that this is sufficient, all Components of the plant concerned with the necessary energy to supply.

Andererseits erfolgt die Abbremsung der Prozesselemente und die dadurch mögliche Entnahme von elektrischer Energie derart, dass die Überbrückungszeit, für welche ein Netzspannungsausfall überbrückt werden kann, möglichst groß ist.on the other hand the deceleration of the process elements and the possible removal takes place of electrical energy such that the bridging time for which a mains voltage failure can be bridged can, if possible is great.

Ein weiteres wesentliches Kriterium zur Vorgabe des Profils der Abbremsung der Prozesselemente ist, dass durch die auftretenden Bremsbeschleunigungen keine Beschädigungen von Anlagenkomponenten auftreten dürfen. Dies begrenzt generell die zulässigen Bremsbeschleunigungen auf einen anlagenspezifischen Maximalwert, wodurch auch die maximale Überbrückungszeit begrenzt ist.One Another essential criterion for specifying the profile of the deceleration The process elements is that by the occurring braking accelerations no damages of plant components may occur. This generally limits the permissible Braking accelerations to a plant-specific maximum value, which also gives the maximum bridging time is limited.

Die Vorgabe des Abbremsprofils und damit der Überbrückungszeit erfolgt zweckmäßig in einer zentralen Steuereinheit. Die so optimierte Überbrückungszeit ist typischerweise signifikant größer als die Ausfallzeiten der Netzspannung, die üblicherweise kleiner als eine Sekunde sind. Bei derartigen kurzzeitigen Netzspannungsausfällen setzt somit die Netzspannung noch innerhalb der Überbrückungszeit ein. Dann wird über die Steuereinheit der normale Prozess der Anlage wieder aufgenommen. Zweckmäßiger werden hierzu die Prozesselemente nach einer kurzzeitigen Stabilisierung der Prozessgeschwindigkeiten gezielt beschleunigt.The Specification of the Abbremsprofils and thus the bridging time is expedient in a central control unit. The optimized bridging time is typical significantly larger than the downtime of the mains voltage, which is usually less than one Second are. In such short-term power failures sets thus the mains voltage still within the bridging time. Then it is via the control unit the normal process of the plant resumed. Be useful in addition the process elements after a short-term stabilization Speeds up process speeds.

Für den Fall, dass die Dauer eines Netzspannungsausfalls die maximale Überbrückungszeit übersteigt, wird am Ende dieses Zeitintervalls die Anlage über die Steuereinheit kontrolliert zum Stillstand gebracht um Beschädigungen an der Anlage zu vermeiden.In the case, that the duration of a mains voltage failure exceeds the maximum bridging time, At the end of this time interval, the system is controlled by the control unit brought to a standstill for damage to avoid at the plant.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung können zur Gewinnung elektrischer Energie zur Überbrückung von Netzspannungsausfällen auch bewegliche Elemente, die nicht zur Anlage selbst gehören, abgebremst werden.According to one Another variant of the invention can be used to obtain electrical Energy for bridging Power failures also slowed down moving elements, which do not belong to the plant itself become.

Derartige bewegliche Elemente können beispielsweise von Schwungrädern, sogenannten fly wheels gebildet sein, die als externe Energiespeicher dienen.such movable elements can for example, flywheels, So-called fly wheels be formed, which are called external energy storage serve.

Bei Auftreten eines Netzspannungsausfalls werden diese beweglichen Elemente abgebremst, wobei die dabei gewonnene elektrische Energie zur Weiterführung des Betriebs der Anlage genutzt wird.at Occurrence of a mains voltage failure will cause these moving elements decelerated, wherein the electrical energy thereby obtained to continue the Operation of the plant is used.

Besonders vorteilhaft hierbei ist, dass bei Nutzung der Energie dieser externen beweglichen Elemente die Anlage ohne Abbremsung deren Prozesselemente, das heißt ohne Beeinträchtigung des Produktionsbetriebs der Anlage weiter betrieben werden kann. Je nach Auslegung der beweglichen Elemente kann damit die Anlage für eine bestimmte Überführungszeit weiter betrieben werden.Especially advantageous here is that when using the energy of these external movable elements the plant without deceleration their process elements, this means without impairment the production operation of the system can continue to operate. Depending on the design of the movable elements can thus the plant for one certain transfer time continue to operate.

In einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Variante kann bei längeren Netzspannungsausfällen anschließend an diese Überbrückungszeit eine Abbremsung der Prozesselemente der Anlage erfolgen. Mit der dadurch zusätzlich gewonnenen elektrischen Energie kann die Anlage für eine weitere Überbrückungszeit weiterbetrieben werden, und zwar mit entsprechend der Abbremsung der Prozesselemente reduzierten Prozessgeschwindigkeiten.In An advantageous development of this variant can subsequently at longer mains voltage failures this bridging time a deceleration of the process elements of the system done. With that by additionally The electrical energy gained can be used by the plant for another bridging time continue to operate, and with according to the deceleration the process elements reduced process speeds.

Durch diese zweistufige Überbrückung von Netzspannungsausfällen können die Überbrückungszeiten zur Vermeidung von Anlagenstillständen erheblich erhöht werden.By this two-stage bridging of Power failures can the bridging times to Avoidance of plant shutdowns significantly increased become.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist die fortlaufende Überwachung der Netzspannung mittels einer Überwachungseinheit. Mit dieser Überwachungseinheit wird überprüft, ob sich die Netzspannung innerhalb eines zulässigen Bereichs befindet. Ist dies nicht der Fall, wird anhand eines in der Überwachungseinheit generierten Signals die Steuereinheit zur Überbrückung des Netzspannungsausfalls aktiviert.One An essential aspect of the invention is the continuous monitoring the mains voltage by means of a monitoring unit. With this monitoring unit will check if yourself the mains voltage is within a permissible range. is this is not the case, is based on a generated in the monitoring unit Signals the control unit to bridge the Mains power failure activated.

In einer ersten Ausführungsform können mit der Überwachungseinheit alle drei Phasen der als Wechselspannung vorliegenden Netzspannung überprüft werden.In a first embodiment can with the monitoring unit all three phases of the AC voltage present as AC voltage to be checked.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann ein Gleichspannungszwischenkreis vorgesehen sein, an welchen Antriebsumrichter zur Ausstreuung von Antrieben angeschlossen sind, wobei mit den Antrieben die Prozesselemente der Anlage und gegebenenfalls die externen beweglichen Elemente angetrieben werden.In In a further advantageous embodiment, a DC voltage intermediate circuit be provided on which drive converter for the spread of Drives are connected, with the drives the process elements the system and, where applicable, the external moving elements are driven.

In diesem Fall kann mit der Überwachungseinheit die Gleichspannung im Gleichspannungszwischenkreis überwacht werden.In This case can be with the monitoring unit monitors the DC voltage in the DC intermediate circuit become.

Die Antriebsrichter sind bevorzugt als Einheiten mit Netzrückspeisung ausgebildet, so dass diese zur Generierung der elektrischen Energie bei Abbremsung der Prozesselemente und/oder der beweglichen Elemente genutzt werden können.The Drive converters are preferred as units with mains feedback designed so that these generate electricity when braking the process elements and / or the moving elements can be used.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bei Anlagen unterschiedlicher Ausprägungen einsetzbar. Beispielsweise können die Anlagen von Pressen, Pressenvorschüben oder dergleichen gebildet sein. Generell eignen sich Anlagen, bei welchen Prozesselemente mit hinreichend großer kinetischer Energie eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind Folienextruder von Folienreckanlagen. Generell eignet sich die vorliegende Erfindung zur Überbrückung von Netzspannungsausfällen in bahnverarbeitenden Maschinen, wobei diese insbesondere als Druckmaschinen ausgebildet sein können.The inventive device can be used for systems of different types. For example can the systems of presses, press feeds or the like formed be. In general, plants are suitable for which process elements with sufficiently large kinetic energy are used. Examples are film extruders of film stretching lines. In general, the present invention is suitable for bridging Power failures in web-processing machines, these in particular as printing presses can be trained.

Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The The invention will be explained below with reference to the drawings. It demonstrate:

1: Schematische Darstellung einer als Zentralzylinderdruckmaschine ausgebildeten Anlage. 1 : Schematic representation of a system designed as a central cylinder printing machine.

2: Blockschaltbild der Spannungsversorgung der Anlage gemäß 1. 2 : Block diagram of the power supply of the system according to 1 ,

3: Zeitlicher Verlauf der Winkelgeschwindigkeit des Gegendruckzylinders der Zentralzylinderdruckmaschine gemäß 1 während eines Abbremsvorgangs zur Überbrückung eines Netzspannungsausfalls. 3 : Time course of the angular velocity of the impression cylinder of the central cylinder printing machine according to 1 during a deceleration process to bridge a mains voltage failure.

4: Schematische Darstellung einer als Einzelständerdruckmaschine ausgebildeten Anlage. 4 : Schematic representation of a designed as a single-stand printing machine system.

1 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel eine Anlage zur Durchführung von Transport- und Arbeitsprozessen den Aufbau einer Zentralzylinderdruckmaschine 1 zur Bedruckung von Bahnen 2, insbesondere Papierbahnen. Die Zentralzylinderdruckmaschine 1 weist einen Gegendruckzylinder 3 auf, über dessen Mantelfläche die zu bedruckende Bahn 2 geführt wird. In Umfangsrichtung sind am Gegendruckzylinder 3 mehrere Farbwerke in Abstand hintereinander angeordnet, wobei im vorliegenden Fall acht dieser Farbwerke vorgesehen sind. Jedes Farbwerk weist einen Formatzylinder 4 auf, der am Umfang des Gegendruckzylinders 3 umläuft. Dabei wird die Bahn 2 zwischen den Formatzylindern 4 und dem Gegendruckzylinder 3 geführt. Zudem weist jedes Farbwerk eine dem jeweiligen Formatzylinder 4 zugeordnete Rasterwalze 5 auf. Auf der Mantelfläche jedes Formatzylinders 4 ist ein nicht dargestelltes Klischee aufgebracht, mittels dessen das jeweilige Druckmotiv auf die Bahn 2 aufgedruckt wird. Die für den Druckprozess erforderliche Farbe wird von der Rasterwalze 5 auf den zugeordneten Formatzylinder 4 übertragen. 1 shows as a first embodiment of a system for carrying out transport and work processes the construction of a central cylinder printing machine 1 for printing on webs 2 , especially paper webs. The central cylinder printing machine 1 has an impression cylinder 3 on, over whose lateral surface the web to be printed 2 to be led. In the circumferential direction are on the impression cylinder 3 several inking units arranged at a distance one behind the other, wherein eight of these inking units are provided in the present case. Each inking unit has a format cylinder 4 on the circumference of the impression cylinder 3 circulates. This is the track 2 between the format cylinders 4 and the impression cylinder 3 guided. In addition, each inking unit has a respective format cylinder 4 associated anilox roller 5 on. On the lateral surface of each format cylinder 4 an unillustrated cliché is applied, by means of which the respective print motif on the web 2 is printed. The color required for the printing process is taken from the anilox roller 5 on the assigned format cylinder 4 transfer.

Der Gegendruckzylinder 3 sowie die Formatzylinder 4 und Rasterwalzen 5 werden mittels Antrieben 6 angetrieben, wodurch diese entsprechende Rotationsbewegungen durchführen. 2 zeigt schematisch den Anschluss dieser Antriebe 6 an eine Netzspannung. Der Übersichtlichkeit halber sind in 2 nur drei dieser Antriebe 6 dargestellt.The impression cylinder 3 as well as the format cylinders 4 and anilox rolls 5 be by means of drives 6 driven, whereby they perform corresponding rotational movements. 2 schematically shows the connection of these drives 6 to a mains voltage. For the sake of clarity, in 2 only three of these drives 6 shown.

Eine Spannungsversorgung 7 dient zur Bereitstellung der Netzspannung der Anlage, wobei im vorliegenden Fall ein Gleichspannungszwischenkreis 8 vorgesehen ist, der eine Gleichspannung bereitstellt. An den Gleichspannungszwischenkreis 8 sind Antriebsumrichter 9 angeschlossen, wobei mit diesen Antriebsumrichtern 9 jeweils ein Antrieb 6 angesteuert wird.A power supply 7 serves to provide the mains voltage of the system, in the present case a DC voltage intermediate circuit 8th is provided, which provides a DC voltage. To the DC voltage intermediate circuit 8th are drive inverters 9 connected, with these drive inverters 9 one drive each 6 is controlled.

Die Antriebe 6 mit den Antriebsumrichtern 9 werden von einer nicht dargestellten Steuereinheit gesteuert, die von einem Mikroprozessorsystem oder dergleichen gebildet sein kann. An die Steuereinheit ist eine ebenfalls nicht dargestellte Überwachungseinheit zur Kontrolle der Netzspannung angeschlossen.The drives 6 with the drive inverters 9 are controlled by a control unit, not shown, which may be formed by a microprocessor system or the like. To the control unit, a monitoring unit, also not shown, for controlling the mains voltage is connected.

Mit der Überwachungseinheit, wird geprüft, ob sich die Netzspannung in einem vorgegebenen Sollwertbereich befindet. Dadurch können Netzspannungsausfälle sicher detektiert werden.With the monitoring unit, is checked, whether the mains voltage is within a specified setpoint range. Thereby can Power failures safely detected.

Bei regulärem Betrieb, das heißt bei im Sollwertbereich liegender Netzspannung wird die Anlage mit einer vorgegebenen Prozessgeschwindigkeit betrieben, das heißt die zu bedruckende Bahn 2 wird mit einer vorgegebenen vorzugsweisen konstanten Bahngeschwindigkeit zur Bedruckung in den Farbwerken gefördert. Der Gegendruckzylinder 3 sowie die Formatzylinder 4 und Rasterwalzen 5 werden hierzu mit vorgegebenen vorzugsweise konstanten Drehzahlen betrieben.During regular operation, that is to say with mains voltage lying within the setpoint range, the system is operated at a predetermined process speed, that is to say the web to be printed 2 is conveyed at a predetermined preferably constant web speed for printing in the inking units. The impression cylinder 3 as well as the format cylinders 4 and anilox rolls 5 are operated for this purpose with predetermined preferably constant speeds.

Bei einem in der Überwachungseinheit registrierten Netzspannungsausfall werden die Prozesselemente der Zentralzylinderdruckmaschine 1, nämlich die Gegendruckwalze sowie die Formatzylinder 4 und Rasterwalzen 5 abgebremst. Die dadurch bewirkte Änderung der kinetischen Energie dieser Prozesselemente wird in elektrische Energie umgesetzt, die zur Spannungsversorgung der Anlage während des Netzspannungsausfalles genutzt werden.In case of a power failure detected in the monitoring unit, the process elements of the central cylinder printing machine become 1 namely, the counterpressure roller and the format cylinder 4 and anilox rolls 5 braked. The resulting change in the kinetic energy of these process elements is converted into electrical energy, which are used to supply power to the system during the mains voltage failure.

Zur Generierung der elektrischen Energie werden Antriebsumrichter 9 eingesetzt. Bei einer Änderung der kinetischen Energie der Prozesselemente werden in den Antriebsumrichter 9 Spannungen induziert, die zur Bereitstellung der elektrischen Energie genutzt werden, die zu einer Überbrückung eines Netzspannungsausfalles genutzt werden kann. Im vorliegenden Fall sind die Antriebsumrichter 9 an den Gleichspannungszwischenkreis 8 angeschlossen, so dass in diesen die Rückspeisung von elektrischer Energie erfolgt. Generell kann auch auf einen derartigen Gleichspannungszwischenkreis 8 verzichtet werden, so dass die Antriebsumrichter 9 direkt an die Netzspannung angeschlossen sind. In diesem Fall sind die Antriebsumrichter 9 mit Netzrückspeisung versehen.To generate the electrical energy become drive inverters 9 used. When changing the kinetic energy of the process elements are in the drive inverter 9 Induces voltages that are used to provide the electrical energy that can be used to bridge a grid voltage failure. In the present case, the drive inverters 9 to the DC voltage intermediate circuit 8th connected, so that in these the return of electrical energy takes place. In general, can also be applied to such a DC voltage link 8th be waived so that the drive inverter 9 directly connected to the mains voltage. In this case, the drive inverters 9 provided with mains feedback.

Die kinetische Energie Wkin der Prozesselemente der Anlage gemäß 1 errechnet sich nach folgender Formel:

Figure 00080001
wobei die verwendeten Bezeichnungen folgende Bedeutungen haben:

θG
= Trägheitsmoment des Gegendruckzylinders 3
θR
= Trägheitsmoment einer Rasterwalze 5
θF
= Trägheitsmoment eines Formatzylinders 4
ωG
= Winkelgeschwindigkeit des Gegendruckzylinders 3
ωR
= Winkelgeschwindigkeit einer Rasterwalze 5
ωF
= Winkelgeschwindigkeit eines Formatzylinders 4
n
= Anzahl der Druckwerke.
The kinetic energy W kin of the process elements of the system according to 1 calculated according to the following formula:
Figure 00080001
where the terms used have the following meanings:
θ G
= Moment of inertia of the impression cylinder 3
θ R
= Moment of inertia of an anilox roller 5
θ F
= Moment of inertia of a format cylinder 4
ω G
= Angular velocity of the impression cylinder 3
ω R
= Angular velocity of an anilox roller 5
ω F
= Angular velocity of a format cylinder 4
n
= Number of printing units.

Durch die Bedingung der konstanten Oberflächengeschwindigkeiten der Prozesselemente erhält man für die Winkelgeschwindigkeiten folgende Beziehungen

Figure 00090001
wobei Dg, Dr, Df die Durchmesser von Gegendruckzylinder 3, Rasterwalze 5 und Formatzylinder 4 bedeuten.The condition of the constant surface velocities of the process elements gives the following relationships for the angular velocities
Figure 00090001
where Dg, Dr, Df are the diameters of impression cylinders 3 , Anilox roller 5 and format cylinder 4 mean.

Damit läßt sich die kinetische Energie formulieren alsIn order to let yourself formulate the kinetic energy as

Figure 00090002
Figure 00090002

In dieser Formel sind alle Einzel-Trägheitsmomente zu einem effektiven Gesamtträgheitsmoment θGesamt zusammengefasst.In this formula, all individual moments of inertia are combined into an effective total moment of inertia θ total .

Bei einem Netzspannungsausfall werden die Prozesselemente über die Steuereinheit abgebremst und dabei ein Teil der kinetischen Energie der Prozesselemente in elektrische Energie gewandelt, die zum Betrieb der Anlage während des Netzspannungsausfalles genutzt wird.at a mains voltage failure, the process elements on the Control unit braked while a part of the kinetic energy of the process elements converted into electrical energy, which is used to operate the Plant during the mains voltage failure is used.

Für den Fall einer konstanten elektrischen Entnahmeleistung P ist diese durch folgende Beziehungen definiert: In the case a constant electric withdrawal power P is this through defines the following relationships:

Figure 00100001
Figure 00100001

Dabei ist Wkin, Start die kinetische Energie der Prozesselemente zu Beginn des Netzspannungsausfalles und Wkin(t) die noch vorhandene kinetische Energie, die nach einer Zeit t nach Beginn des Netzspannungsausfalles noch vorhanden ist.Here, W kin, start the kinetic energy of the process elements at the beginning of the mains voltage failure and W kin (t) is the remaining kinetic energy that is still present after a time t after the beginning of the mains voltage failure.

Mit der zuvor hergeleiteten Beziehung für die kinetische Energie der Prozesselemente in Abhängigkeit des Gesamtdrehmoments θGesamt ergibt sich dadurch folgende zeitliche Abhängigkeit der Winkelgeschwindigkeit ωG von der Zeit Tstoer für welche der Netzspannungsausfall überbrückt werden soll: With the previously derived relationship for the kinetic energy of the process elements as a function of the total torque θ total, this results in the following time dependence of the angular velocity ω G of the time T stoer for which the mains voltage failure is to be bridged:

Figure 00100002
Figure 00100002

Der zeitliche Verlauf von ωG ist in 3 dargestellt. Aus diesem Verlauf ist ersichtlich, dass WG im vorliegenden Fall nach einer Zeit von Tstoer,max = 5 Sekunden auf den Wert Null abgesunken ist, das heißt zu diesem Zeitpunkt Tstoer,max ist die kinetische Energie der Prozesselemente verbraucht. Damit stellt Tstoer,max die oberste Grenze für eine Überbrückungszeit T dar, für welche durch Umwandlung von kinetischer Energie der Prozesselemente in elektrische Energie ein Netzspannungsausfall überbrückbar ist.The time course of ω G is in 3 shown. It can be seen from this graph that W G has dropped to the value zero in the present case after a time of T stoer, max = 5 seconds, ie at this time T stoer, max the kinetic energy of the process elements is consumed. Thus, Tstoer, max represents the upper limit for a bridging time T, for which a mains voltage failure can be bridged by converting the kinetic energy of the process elements into electrical energy.

Jedoch ist die real erreichbare Überbrückungszeit T kleiner als Tstoer,max, da während der Überbrückung des Netzspannungsausfalles die Anlage nicht stillgesetzt werden soll, sondern mit einer reduzierten Prozessgeschwindigkeit weiter betrieben werden soll. Diese reduzierte Prozessgeschwindigkeit ist durch systemspezifische Anlagenparameter definiert, wie beispielsweise dem Strombedarf der zu versorgenden Einheiten sowie Reibungskräften, die bei den Prozesselementen zu überwinden sind. Zudem dürfen bei der Anlage kritische Beschleunigungen nicht überschritten werden, wodurch eine weitere Begrenzung der Überbrückungszeit gegeben ist.However, the real achievable bridging time T is smaller than T stoer, max , since during the bypass of the mains voltage failure, the system should not be shut down, but should continue to operate at a reduced process speed . This reduced process speed is defined by system-specific system parameters, such as the power consumption of the units to be supplied as well as frictional forces to be overcome in the process elements. In addition, critical accelerations must not be exceeded in the system, which further limits the bridging time.

Aufgrund dieser systembedingten Anforderungen ist die Überbrückungszeit T signifikant kleiner als die in 3 dargestellte maximale Zeit Tstoer,max. Jedoch ist die Überbrückungszeit T typischerweise signifikant größer als 1 Sekunde. Damit kann ein Großteil der auftretenden Netzspannungsausfälle überbrückt werden, da die typischen Ausfallzeiten im Bereich von 100 bis 500 ms liegen. Durch eine geeignete Vorgabe des Profils der Abbremsung der Prozesselemente und dadurch bedingt einer geeigneten zeitlichen Variation der Entnahmeleistung kann die Überbrückungszeit T optimiert werden.Due to these systemic requirements, the bridging time T is significantly smaller than that in 3 displayed maximum time T stoer, max . However, the bridging time T is typically significantly greater than 1 second. Thus, a large part of the occurring mains voltage failures can be bridged, since the typical downtime is in the range of 100 to 500 ms. By a suitable specification of the profile of the deceleration of the process elements and thereby due to a suitable temporal variation of the removal power, the bridging time T can be optimized.

Zur weiteren Erhöhung der Überbrückungszeit T können bei derartigen Anlagen auch externe bewegliche Elemente wie Schwungräder eingesetzt werden, die als externe separate Energiespeicher dienen. Auch diese werden bevorzugt mit Antrieben 6 angetrieben, die Antriebsumrichter 9 mit Netzrückspeisung aufweisen. Damit kann durch Abbremsen dieser Elemente zusätzliche elektrische Energie gewonnen werden, wodurch die Überbrückungszeit erhöht werden kann.To further increase the bridging time T, external devices such as flywheels can also be used in such systems, which serve as external separate energy storage. These are also preferred with drives 6 driven, the drive inverter 9 with mains feedback. This can be obtained by braking these elements additional electrical energy, whereby the bridging time can be increased.

Generell wird für den Fall, dass der Netzspannungsausfall vor Ablauf der zur Verfügung stehenden Überbrückungszeit wieder endet, die Anlage wieder in den regulären Betrieb gebracht. Hierzu werden über die Steuereinheit die Prozesselemente wieder beschleunigt, so dass diese aus den reduzierten Prozessgeschwindigkeiten wieder in die regulären Prozessgeschwindigkeiten hochgefahren werden. Bei derartigen kurzzeitigen Netzspannungsausfällen werden somit Stillstände der Anlage komplett vermieden.As a general rule is for the case that the mains voltage failure before the expiry of the available bridging time again ends, the plant brought back to regular operation. For this be over the control unit accelerates the process elements again, so that these from the reduced process speeds back into the regular Process speeds are ramped up. In such short-term power failures are thus stoppages completely avoided.

Übersteigt die Dauer des Netzspannungsausfalles die Überbrückungszeit, so werden vor deren Ablauf die Prozesselemente bis zum Stillstand abgebremst.exceeds the duration of the mains voltage failure the bridging time, so before that Process the process elements are braked to a standstill.

4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer von einer bahnverarbeitenden Maschine gebildeten Anlage. Diese Anlage ist als Einzelständerdruck maschine 10 ausgebildet. Die Einzelständerdruckmaschine 10 weist als Prozesselemente ebenso wie die Zentralzylinderdruckmaschine 1 gemäß 1 eine Anzahl von angetriebenen Walzen auf, deren kinetische Energie analog zum Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 zur Überbrückung von Netzspannungsausfällen genutzt werden kann. 4 shows a further embodiment of a plant formed by a web-processing machine. This system is as single stand pressure machine 10 educated. The single-stand printing machine 10 points as process elements as well as the central cylinder printing press 1 according to 1 a number of driven rollers, whose kinetic energy is analogous to the embodiment according to the 1 to 3 can be used to bridge mains voltage failures.

Die Einzelständerdruckmaschine 10 weist einen ersten angetriebenen Zylinder 11 zur Abwicklung einer zu bedruckenden Bahn 2 und einen zweiten angetriebenen Zylinder 12 zur Aufwicklung der fertig bedruckten Bahn 2 auf. Zum Spannen der Bahn 2 sind diesen Zylindern 11, 12 Vorzugswerke 13, 14 mit jeweils zwei gegenläufig rotierenden Vorzugswalzen 13a,b, 14a,b zugeordnet. Zur Bedruckung der Bahn 2 sind mehrere Einzeldruckwerke 15 in Förderrichtung der Bahn 2 hintereinander angeordnet. Jedes Einzeldruckwerk 15 besteht entsprechend der Ausführungsform gemäß 1 aus einem Gegendruckzylinder 3', einem Formatzylinder 4' und einer Rasterwalze 5'.The single-stand printing machine 10 has a first driven cylinder 11 for processing a web to be printed 2 and a second driven cylinder 12 for winding the finished printed web 2 on. For tensioning the train 2 are these cylinders 11 . 12 preference works 13 . 14 each with two counter-rotating feed rollers 13a, b . 14a, b assigned. For printing the web 2 are several single printing units 15 in the conveying direction of the web 2 arranged one behind the other. Each individual printing unit 15 exists according to the embodiment according to 1 from an impression cylinder 3 ' , a formyltyline of the 4 ' and an anilox roller 5 ' ,

11
ZentralzylinderdruckmaschineCentral cylinder printing press
22
Bahntrain
33
GegendruckzylinderImpression cylinder
3'3 '
GegendruckzylinderImpression cylinder
44
Formatzylinderformat cylinder
4'4 '
Formatzylinderformat cylinder
55
Rasterwalzeanilox roller
5'5 '
Rasterwalzeanilox roller
66
Antriebedrives
77
Spannungsversorgungpower supply
88th
GleichspannungszwischenkreisDc link
99
Antriebsumrichterdrive
1010
EinzelständerdruckmaschineSingle stand printing press
1111
Zylindercylinder
1212
Zylindercylinder
1313
Vorzugswerktraction unit
13a,b13a, b
Vorzugswalzeadvancement roller
1414
Vorzugswerktraction unit
14a,b14a, b
Vorzugswalzeadvancement roller
1515
EinzeldruckwerkeIndividual printing units

Claims (18)

Vorrichtung mit einer Steuereinheit zur Steuerung von mit einer Netzspannung gespeisten Antrieben (6) für Transport- und/oder Arbeitsprozesse durchführende Prozesselemente einer Anlage, mit einer Überwachungseinheit zur Überwachung der Netzspannung, wobei bei einem mittels der Überwachungseinheit detektierten Netzspannungsausfall mittels der Steuereinheit die Prozesselemente und/oder externe, mittels Antrieben (6) angetriebene bewegliche Elemente abgebremst werden, und mit Mitteln zur Umwandlung der bei der Abbremsung bewirkten Änderung der kinetischen Energie der Prozesselemente und/oder der beweglichen Elemente in elektrische Energie zur Weiterführung des Betriebs der Anlage.Device having a control unit for controlling mains-powered drives ( 6 ) for transport and / or work processes performing process elements of a system, with a monitoring unit for monitoring the mains voltage, wherein in a detected by the monitoring unit mains voltage failure by means of the control unit, the process elements and / or external, by means of drives ( 6 ) are driven down and driven with means for converting the braking effect on the change in the kinetic energy of the process elements and / or the movable elements into electrical energy to continue the operation of the system. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzspannung mit der Überwachungseinheit fortlaufend erfasst ist, und dass in Abhängigkeit hiervon die Prozesselemente und/oder die externen beweglichen Elemente gesteuert sind.Device according to claim 1, characterized in that that the mains voltage with the monitoring unit is continuously recorded, and that in dependence thereon the process elements and / or the external movable elements are controlled. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Netzspannungsausfall die externen beweglichen Elemente abgebremst werden, und dass mit der dadurch generierten elektrischen Energie der Betrieb der Anlage unverändert aufrechterhalten wird.Device according to one of claims 1 or 2, characterized that in the event of a power failure, the external moving elements be slowed down, and that with the generated electric Energy the operation of the plant is maintained unchanged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Netzspannungsausfall die Prozesselemente abgebremst werden, und dass mit der dadurch generierten elektrischen Ener gie die Anlage mit reduzierten Prozessgeschwindigkeiten weiter betrieben wird.Device according to one of claims 1 or 2, characterized that the process elements are braked in the event of a mains voltage failure be, and that with the thus generated electric energy gie the plant continued to operate at reduced process speeds becomes. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Netzspannungsausfall zunächst nur die externen beweglichen Elemente abgebremst werden, wobei die dabei generierte elektrische Energie für ein vorgegebenes Zeitintervall zur unveränderten Aufrechterhaltung des Betriebs der Anlage genutzt wird, und dass nach Ablauf des Zeitintervalls die Prozesselemente abgebremst werden, wobei mit der dabei generierten elektrischen Energie die Anlage mit reduzierten Prozessgeschwindigkeiten weiter betrieben wird.Device according to one of claims 1 or 2, characterized that in case of a mains voltage failure initially only the external movable Elements are braked, with the generated electrical Energy for a predetermined time interval for the unchanged maintenance of the Operation of the system is used, and that after the expiration of the time interval the process elements are braked, with the generated electrical energy the plant with reduced process speeds continues to operate. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch Vorgabe des Profils der Abbremsung der Prozesselemente und/oder der externen beweglichen Elemente die maximale Überbrückungszeit zur Überbrückung eines Netzspannungsausfalls vorgegebbar ist.Device according to one of claims 1 to 5, characterized that by specifying the profile of the deceleration of the process elements and / or external moving elements the maximum bridging time to bridge a Mains voltage failure can be preset. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Netzspannungsausfall, der kürzer als die maximale Überbrückungszeit ist, nach dem Ende des Netzspannungsausfalls die Anlage im regulären Betrieb weiterbetrieben wird.Apparatus according to claim 5, characterized in that after a mains voltage failure, which is shorter than the maximum bridging time, after the end of the mains voltage failure, the system in the re operation is continued. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Netzspannungsausfall, der länger als die maximale Überbrückungszeit dauert, die Anlage nach Ablauf der maximalen Überbrückungszeit bis zum Stillstand abgebremst wird.Device according to claim 5, characterized in that that at a mains voltage failure, which is longer than the maximum bridging time takes the system after the maximum bridging time to standstill is slowed down. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die externen beweglichen Elemente von Schwungrädern gebildet sind.Device according to one of claims 1 to 8, characterized that the external moving elements are formed by flywheels are. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Umwandlung von kinetischer Energie in elektrische Energie von Antriebsumrichtern (9) mit Netzrückspeisung gebildet sind.Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the means for converting kinetic energy into electrical energy of drive inverters ( 9 ) are formed with mains feedback. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsumrichter (9) an einen Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen sind.Apparatus according to claim 10, characterized in that the drive converter ( 9 ) are connected to a DC voltage intermediate circuit. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Überwachungseinheit die Spannung im Gleichspannungszwischenkreis (8) überwacht wird.Device according to claim 11, characterized in that with the monitoring unit the voltage in the DC voltage intermediate circuit ( 8th ) is monitored. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Überwachungseinheit die Phasen der Netzspannung einzeln überwacht werden.Device according to one of claims 1 to 12, characterized that with the surveillance unit the phases of the mains voltage are monitored individually. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage von einer Presse mit Walzenvorschub oder mit NC-Transfer gebildet ist.Device according to one of claims 1 to 13, characterized that the plant is formed by a press with roll feed or with NC transfer is. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage von einer bahnverarbeitenden Maschine gebildet ist.Device according to one of claims 1 to 14, characterized that the plant is formed by a web-processing machine. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage von einer Folienreckanlage gebildet ist.Device according to claim 15, characterized in that that the plant is formed by a film stretching plant. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage von einer Druckmaschine gebildet ist.Device according to claim 15, characterized in that that the plant is formed by a printing press. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesselemente von Walzen gebildet sind.Device according to claim 17, characterized in that that the process elements are formed by rollers.
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