Ansaldo Sistemi Industriali s Technology Matters

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1 Year 3 September 2011 Ansaldo Sistemi Industriali s Technology Matters Quarterly Newsletter for Customers and Community Members Special edition CASE2011 Trieste, Italy

2 CONTENTS INDICE Technological control functions Piero Angela Controlli tecnologici in plate mills nei laminatoi per lamiere 02 Our automation system for a continuous Roberta Gatti & Sergio Murgia tandem mill coupled with pickling line Il nostro sistema di automazione per un decatreno 12 Artics, asi real time integrated control system Urli Lanfranco Il nostro sistema di automazione improvements using industrial ethernet 24 INTEGRITY Brand labeling agreement Aleksandra Ovcharenko Accordo di brand labeling 30 INTELLECT Dalì and the irrelevance of perception Kaila Haines Dalì e l irrilevanza della percezione Native views: Aquileia Elena Ercoli Diario di viaggio: Aquileia Brain challenge Keep training with... Giochi per la mente

3 Piero Angela Technological control functions in plate mills INTRODUCTION In the last years Ansaldo Sistemi Industriali got contracts for supply electrical and automation equipments for Plate Mills. All these customers required strict dimensional performances and production of special steels with particular processing targets. Starting from previous experiences coming from Hot strip mills and Steckel mills, the automation system able to guarantee the market production targets for this kind of plants has been developed and commissioned with very good results. The paper presents the Technological automation functions for the Hot area of a typical two stand wide Plate Mill. THE PLATE MILL The plate rolling process has the purpose to transform a caster produced slab into one or more thinner and wider plates. Fig. 1 - Typical Plate Mill layout Fig. 1 - Un tipico impianto per produzione lamiere The cold slab is taken from the Slab Yard where is stocked after the continuous casting process, and charged into the reheat furnace for heating to a temperature of C. When the slab reaches the target temperature, it is discharged from the reheat furnace, passes through the descale box and is moved to the roughing mill stand, where it is reduced to an intermediate thickness bar; moreover, it is rotated and rolled to reach the final target width. At the end of the roughing stand passes, the bar is moved to the finishing stand where it is reduced to the final thickness at the target temperature. The plate exiting the mill, passes through the accelerated cooling, reaches the hot leveller and is charged on the cooling bed to reach environment temperature for further processing in the cold area (side trim, cut to length). TYPICAL NUMBERS DESCRIBING CAPABILITY OF PLATE MILL Main Features Values Entry thickness mm Entry width mm Entry length mm Exit thickness mm Exit width mm Exit length mm Main motor power (Rougher) 6 8 MW Main motor power (Finish) 8 10 MW Rolling force 7,000-10,000 kn Production 1.4 millions tons/year Thickness performance ± 1 % to ± 1.2 % Width performance 0 20 to 0 30 mm THE PLATE ROLLING PROCESS Plate rolling is composed by four phases called sizing, broadsiding, roughing and finishing. The peculiar characteristic of the process is that the piece is rotated two times, one after the sizing and one after the broadsiding phases: this is needed to reach the final plate width starting from the initial narrower slab width. The slab arrives in front of the roughing mill and is rolled for one or two passes (sizing). It is rotated and then rolled for some passes in such a way that the final length of the piece becomes the target width of the final product (broadsiding). Controlli tecnologici nei laminatoi per lamiere INTRODUZIONE Negli ultimi anni, Ansaldo Sistemi Industriali ha acquisito alcuni contratti per fornire la parte elettrica e l automazione per impianti per la laminazione delle lamiere. Tutti i clienti hanno richiesto performance dimensionali strette e la capacità di produrre acciai speciali con particolari caratteristiche di processo. Partendo dall esperienza acquisita nei laminatoi per nastri a caldo (sia continui che steckel), il sistema di automazione capace di garantire gli obiettivi produttivi di mercato per questo genere di impianti, è stato sviluppato e installato con risultati molto soddisfacenti per i clienti. L articolo presenta le funzioni tecnologiche di automazione per l area a caldo di un tipico laminatoio per lamiere a due gabbie. IL LAMINATOIO LAMIERE Il processo di laminazione lamiere ha lo scopo di trasformare la bramma prodotta dalla colata in una o più lamiere, più sottili e più larghe. La bramma fredda viene presa dal parco bramme dove è immagazzinata dopo la produzione alla colata continua, e viene caricata nel forno di riscaldo per essere portata alla temperature di C. Quando raggiunge la temperatura obiettivo, viene scaricata dal forno di riscaldo, passa attraverso la discagliatrice e viene portata davanti alla gabbia sbozzatrice, dove è ridotta ad una barra di spessore intermedio; inoltre viene ruotata e laminata per ottenere la larghezza finale obiettivo. Al termine delle passate alla gabbia sbozzatrice, la barra viene portata alla gabbia finitrice e ridotta allo spessore finale alla temperature obiettivo. La lamiera uscente dal laminatoio, passa attraverso la zona di raffreddamento accelerato, raggiunge la spianatrice a caldo e viene caricata sui letti di raffreddamento per raggiungere la temperature ambiente per l ulteriore fase di lavorazione nell area a freddo (rifilatura, taglio a lunghezza). LA LAMINAZIONE DELLE LAMIERE La laminazione delle lamiere è composta da 4 fasi chiamate sizing, broadsiding, roughing and finishing. La caratteristica peculiare del processo è che il pezzo viene ruotato due volte, una dopo la sizing e una dopo la broadsiding: questa azione viene compiuta per raggiungere la larghezza finale partendo dalla larghezza iniziale della bramma che è più stretta. La bramma arriva davanti allo sbozzatore e viene laminate per una o più passate (sizing). Viene ruotata a poi laminata per alucne passate in modo che la lunghezza finale del pezzo diventa uguale alla larghezza obiettivo del prodotto finale (broadsiding). 2 3

4 Piero Angela Sizing Phase Broadside Phase Roughing & Finishing Phase RM Fig. 3 - Typical Plate Rolling The piece is rotated again and reduced to the bar thickness (roughing) then moved to the finishing stand where the last rolling passes are executed to reach the final thickness: the recording of plate rolling at the finishing stand in 5 passes is presented above. Hot rolled plate pass through the accelerated cooling area (if cooling treatment is required) and goes to the Hot Leveller to compensate for residual longitudinal stresses; then it is charged on the cooling bed waiting to reach ambient temperature and to be processed in the cold area. 90 Fig. 4 - First plate 30 mm at Finishing Mill stand (PRC) RM 90 FM RM Fig. 3 - Tipica laminazione delle lamiere Gaugemeter thickness and roll gap DS/OS Load cells Roll forces (tons) Pyrometer Temperatures Cº: Descaling, stand entry and stand delivery Top/Bottom Main motor torque (%) Top/Bottom Main motor speed (rpm) Fig. 4 - Lamiera di 30 mm alla gabbia finitrice (Cina) THE AUTOMATION SYSTEM The automation system is organized in a hierarchical way following the ARTICS system layout: level 1 automation is composed by AMS racks connected through high speed network; HMI is managed on Windows PCs linked to AMS with Ethernet network; Level 2 Windows based servers are connected to level 1 with dedicated network and exchange data over ethernet with other systems as the Reheat Furnace level 2 and the Level 3 production planning computer. The level 1 automation provides the automatic se- Il pezzo viene ruotato nuovamente e ridotto allo spessore di barra (roughing), poi trasportato alla gabbia finitrice dove vengono eseguite le ultime passate per raggiungere lo spessore finale: a fianco (fig. 4) viene visualizzata la registrazione della laminazione di una lamiera alla gabbia finitrice in 5 passate. La lamiera laminata passa attraverso la zona di raffreddamento accelerato (se è richiesto il trattamento termico) e va alla spianatrice a caldo per compensare le tensioni longitudinale residue; poi viene caricata sui letti di raffreddamento per raggiungere la temperatura ambiente per la lavorazione a freddo. IL SISTEMA DI AUTOMAZIONE Il sistema di automazione è organizzato in maniera gerarchica seguendo lo schema del sistema ARTICS: l automazione di livello 1 è composta da quadri AMS connessi con rete ad alta velocità; l HMI è realizzato su PC Windows collegati agli AMS via rete ethernet; i server di livello 2 su sistema Windows, sono connessi al livello 1 con rete dedicata e scambiano dati via ethernet con altri sistemi quali il livello 2 dei forni di riscaldo e il livello 3 di programmazione della produzione. L automazione di livello 1 provvede al sequenziamento automatico dell impianto dallo scaricamento dal forno di riscaldo fino all entrata nei letti di raffreddamento, insieme a tutti gli anelli di controllo per comandare gli apparati elettrici e meccanici. L automazione di livello 2 riceve il programma di produzione dal livello 3, insegue il pezzo dall uscita del forno di riscaldo all ingresso nei letti di raffreddamento, calcola la scheda di laminazione per ottenere le caratteristiche finali della lamiere e acquisisce le misure di impianto per ritornare al livello 3 i risultati della produzione. IL SISTEMA DI AUTOMAZIONE Il sistema di automazione ASI fornisce tutte le funzioni per comandare automaticamente la lavorazioni del pezzo sull impianto. In particolare rende disponibile i controlli che si preoccupano di ottenere la produzione con i parametri di qualità richiesti. Queste funzioni sono definite controlli tecnologici e sono qui di seguito brevemente illustrate. Calcolo scheda di laminazione Scopo della funzione è calcolare le riduzioni e le velocità sulle due gabbie per raggiungere le dimensioni finali richieste, la temperatura e per massimizzare la produttività. Il calcolo è diviso in due moduli principali: Strategia di laminazione: calcola il numero di passate e le riduzioni per tutte le fasi Parametri di laminazione: calcola le velocità, forze, coppie basandosi sul risultato della strategia Il calcolo è l esecuzione iterativa dei due moduli fino a che gli obiettivi di spessore, larghezza, temperature e produzione non sono raggiunti. La strategia è basata sull ottimizzazione dei carichi di coppia per la gabbia sbozzatrice e dipende dal controllo della planarità per la gabbia finitrice. La predizione dei parametri di laminazione è basata su accurati modelli adattivi per la deformazione del materiale e l evoluzione della temperatura. La scheda viene calcolata per ogni pezzo da laminare usandola temperatura attuale e le condizioni dell impianto; inoltre viene aggiornata al termine di ogni passata di laminazione partendo dalle misure acquisite, migliorando la precisione. Quando la laminazione del pezzo è terminate, le misure acquisite vengono elaborate e I parametric dei modelli vengono aggiornati per essere utilizzati per i calcoli per i pezzi successivi. Controllo di posizione dei cilindri Il controllo della posizione dei cilindri è gestito attraverso l azione combinata dei vitoni elettromeccanici sopra alla gabbia e le capsule idrauliche poste sotto. I vitoni vengono usati per la modifica del set di posizione tra le passate, mentre le capsule vengono usate per la compensazione della pass line e il controllo dello spessore. Il controllo di posizione delle casule è l anello più veloce nel sistema con un tempo di ciclo che scende fino a 2 ms, comandando il flusso di olio nelle servo valvole in base al feedback dei trasduttori di posizione. Controllo di spessore Il controllo di spessore ha lo scopo di ottenere uno spessore costante per tutta la lunghezza della lamiera durante ogni passata di laminazione. Inoltre è responsabile di controllare che la riduzione sia uniforme sui due lati della gabbia., in modo da evitare problemi di sciabolatura (controllo di livellamento). La base del controllo è il modello di stima dello spessore a partire dalla posizione dei cilindri e dalla forza di laminazione attraverso la curva di cedimento della struttura della gabbia; sono anche considerati i contributi del film d olio, dell espansione termica e dell usura dei cilindri. Inoltre, quando è disponibile la misura dal misuratore di spessore (raggi gamma), il modello viene adattato comparando la stima con il valore attuale. L uscita del controllo è una correzione alla posizione dei cilindri che viene applicata usando il controllo delle capsule idrauliche (HGC). Controllo di forma Il comportamento intrinsico della laminazione delle lamiere con la fase di broadsiding porta alla generazione di una forma non perfettamente rettangolare per il prodotto finito: per ottenere la forma rettangolare, è necessario usare 4 5

5 Piero Angela Entry RHF HMI RM area HMI FM area HMI HPL area HMI #1 #1 To other system ETHERNET #2 ADT HMI Sever #4 #4 Computer Room Level 2 Main Level 2 Backup #3 RDB Main #1 L1 & L2 Engeneering WS DAS Server #4 #2 #1 Maintenance & Engineering WS Configuration Unit #4 #2 #2 #1 AMS1 AMS2 AMS3 AMS4 AMS5 Slab discharg entry roller table descaling Roughing mill controls Finishing Mill controls Mill Area Auxiliary System logics HPL controls Cooling System controls Fig. 5 - Automation system layout for Hot Plate Mill area Fig. 5 - Schema del sistema di automazione per l area a caldo quencing of the plant operations from reheat furnace discharging to cooling bed entry and all the control loops for driving the mechanical and electrical parts. The Level 2 automation receive the production planning from the level 3, track the piece from the reheat furnace entry to the cooling bed, compute the rolling schedule for obtaining the final plate characteristics and collect plant measurements to send back to level 3 the production results. Fig. 6 - Level 2 HMI page for piece tracking Fig. 6 - Pagina HMI di livello 2 per il tracking di pezzo TECHNOLOGICAL CONTROL FUNCTIONS The ASI automation system provides all the functions to drive automatically the piece processing along the plant. Particularly it supplies the controls that take care of obtaining the production with the target requirements of quality. These functions are defined as the technological control and are here briefly illustrated. Rolling Schedule Calculation Purpose of the function is to calculate the reductions and speeds on the two stands so to reach the required plate final dimensions and temperature and to maximize the production rate. The calculation is divided in two main modules: Rolling Strategy: calculates the number of passes and the drafts for all the rolling phases Rolling Parameters: calculates the rolling speed, forces, torque basing on the strategy results. The calculation is an iterative execution of the two modules until the requirements for thickness, width, temperature and production are reached. Rolling strategy is based on the optimization of torque loads at the roughing stand and on shape control requirements on finishing stand; Rolling parameters prediction is based on accurate adaptive material deformation and temperature evolution models. Fig. 7 - Level 1 HMI page for stand overview Schedule is calculated for each piece to be rolled using actual temperature and plant conditions; moreover schedule is updated after every rolled pass starting from the collected measurements, increasing the prediction precision. When piece rolling is terminated, collected measurements are processed and model parameters are updated so to be used for next pieces schedule calculation. Roll Gap Control The roll gap position is managed through the combined action of mechanical screwdowns on the top of the stand and hydraulic capsules placed on the bottom. Screwdowns are used for the inter-pass gap change, and the capsules for passline compensation and in-pass thickness control. Capsule position control is the fastest loop in the system with cycle time down to 2 ms, using position transducers feedback to manage the servovalves flow. Thickness Control The thickness control has the target to obtain constant thickness along the length of the plate during every rolling pass. Moreover it is responsible for controlling that the reduction is uniform on the two sides of the mill stand, so avoiding camber problems (steering control). h ref e h h calc Fig. 7 - Pagina HMI di livello 1 per supervisione della gabbia THICKNESS CALCULATION THICKNESS CONTROLLER Fig. 8 - Thickness Control AGC Monitor correction Stand Measures pos ref MONITOR CONTROLLER HGC h mea h Thickness gauge Fig. 8 - Controllo spessore 6 7

6 Piero Angela Fig. 9 - Rolling schedule for 80 mm plate The key of the thickness control is the thickness estimation model based on the actual rolls gap and rolling force through the mill stretch curve; contribution of oil film, roll thermal crown and wear are also considered. Moreover, when measurement from the thickness gauge (Gamma ray) is available, the model is adapted comparing the estimation with the actual value. The output of the control are corrections to the roll gap position, that are applied using Hydraulic gap control (HGC). Pattern Control The intrinsic behaviour of the plate rolling with the broadsiding phase leads to the generation of a not rectangular pattern shape for the finished plate: to give plate the final rectangular pattern, the use of shear for head and tail ends and side trimming for the sides is needed. Anyway the amount of material to be cut can be reduced by applying the so called tapering thickness profile strategy during sizing and broadsiding phases. Tapered thickness profile is calculated by the level 2 mainly basing on the amount of elongation applied to the piece during the broadsiding phase. It is applied to the last sizing and broadsiding passes by the thickness control function. The result in applying this function is to improve yield performance (less material scrap to be cut at the end). Thermomechanical Rolling & Accelerated Cooling Improvement of strength, toughness, ductility and weldability of steels is requested for many products. Grain refinement is one of the most effective methods, to achieve this market demand and it is applied using Thermomechanical Rolling Process (TM), i.e. deformation without recrystallization and Thermomechanical Controlled Process (TMCP), which combines thermomechanical rolling with accelerated cooling. h ref Fig Tapered thickness profile Fig. 9 - Scheda di laminazione per lamiera da 80 mm Tapering Lengths Tapared Thickness Piece length Fig Tapered thickness profile In Thermomechanical rolling, the final reductions are executed when the temperature is below a given value so that the piece is deformed in a defined material phase. Rolling is suspended before entering the finishing stand until piece is cooled down to a specified temperature that is generally just below the re-crystallization value. Then the piece is rolled to the final thickness. The cooling time is calculated by the mathematical models and level 1 checks the pyrometer value in front of the finishing stand to confirm that the target temperature is reached. Because time to cool down by air the piece can be 5-10 minutes or more, the mill is dramatically slowed down. Batch rolling sequencing is so applied to the mill to guarantee a higher production rate: the space in between the two stands is used as storage bay for the bars waiting for cooling, so that the effective time for cooling the pieces is reduced. When, it is necessary to cool down plate temperature after rolling with a certain rate to get the requested mechanical properties for particular applications (like shipbuilding, off-shore construction), the Accelerated Cooling zone is used. la cesoia per tagliare testa e coda e la rifilatrice per le parti laterali. La quantità di materiale da tagliare può essere ridotta applicando la strategia del profilo di spessore tapered durante le fasi di sizing e broadsiding. Il profilo è calcolato dal livello 2 basandosi sulla quantità di elongazione applicata durante la fase di broadsiding. Viene applicato all ultima passata sizing e all ultima passata broadsiding dalla funzione di controllo di spessore. Il risultato dell applicazione di questa funzione è il miglioramento delle prestazioni di resa (meno scarto di materiale da tagliare alla fine). Laminazione Termomeccanica e Raffreddamento Accelerato Per molti prodotti è richiesto un miglioramento della forza, resistenza, duttilità e saldabilità dell acciaio. L affinazione del grano è uno dei metodi più efficaci per raggiungere questa caratteristica di mercato, e viene applicato usando il processo di laminazione termo meccanica, cioè la deformazione senza recristallizzazione e il processo di controllo termomeccanico, che combina la laminazione termo meccanica con il raffreddamento accelerato. Nella laminazione termomeccanica, le riduzioni finali sono eseguite quando la temperatura è sotto un dato valore, in modo che il pezzo venga deformato in una definita fase del materiale. La laminazione viene sospesa prima di entrare alla gabbia finitrice fino a che il pezzo si raffredda fino a una temperatura indicata che è generalmente appena sotto il valore di recristallizzazione. Da qui, il pezzo viene laminato allo spessore finale. Il tempo di raffreddamento viene calcolato dai modelli matematici il livello 1 controlla il pirometro davanti alla gabbia finitrice per confermare che la temperatura obiettivo è stata raggiunta. Siccome il tempo di raffreddamento in aria può essere 5-10 minuti o più, il laminatoio viene pesantemente rallentato. Così viene applicata la strategia di laminazione a lotti in modo da garantire un valore di produttività più alto: lo spazio tra le due gabbie viene utilizzato come zona magazzino per le barre che aspettano di raffreddarsi, cosicchè il tempo effettivo di raffreddamento viene ridotto. Fig Batch rolling Stand Batch rolling sequencing is so applied to the mill to guarantee a higher production rate: the space in between the two stands is used as storage bay for the bars waiting for cooling, so that the effective time for cooling the pieces is reduced. Quando è necessario raffreddare la lamiera con una certa intensità per raggiungere le proprietà meccaniche richieste per applicazioni particolari (come costruzioni di navi o piattaforme off-shore), viene utilizzata la zona di raffreddamento accelerato. È composta da un insieme di getti laminari di acqua sopra la via a rulli e da un insieme di spruzzi al di sotto: ogni unità è equipaggiata con servo valvole e viene controllato il flusso con l utilizzo di misuratori di portata. I modelli matematici calcolano la configurazione di unità di raffreddamento, le portate di acqua e la velocità del pezzo per raggiungere la temperatura obiettivo con il cooling rate imposto, partendo dalla misura di temperatura in uscita laminatoio. Il sistema di automazione si occupa di gestire il setup di portata delle unità di raffreddamento e muovere la lamiera nella zona di raffreddamento con la velocità di riferimento. Quando la lamiera raggiunge il pirometro di uscita, il modello matematico viene adattato in base alle attuali misure di temperatura, velocità e portata d acqua. Controllo spianatrice La spianatrice a caldo si occupa di compensare le differenze di tensione longitudinale che possono essere introdotte dal processo di laminazione e raffreddamento. Principalmente, esegue un allungamento del materiale all interno dei cilindri che sono posizionati ad un certo valore di apertura, in modo da imporre un determinato valore di tensione sulla lamiera in differenti modi: il bending modifica l inflessione dei cilindri, lo skewing applica differenti aperture dei cilindri tra ingresso e uscita, il tilting applica differenti aperture tra lato motore e lato operatore. I modelli matematici calcolano la scheda per la spianatrice in base alla temperatura attuale e alle informazioni dell operatore sulla planarità della lamiera. Stand Fig Laminazione a lotti 8 9

7 Piero Angela Target Temperature Cooling Rate Adaption Spray Pattern and Flow Rates Roller table speed Plate cooling Setup Model PRIMARY DATA Exit Temperature Entry Temperature Fig Plate Cooling Control diagram Fig Schema del controllo zona di raffreddamento It is composed by a set of laminar water sprays over the roller table and a set of water sprays under: each unit is equipped with servovalve and water flow value control is performed with the presence of flow meters. Mathematical models calculate the cooling units pattern and flows and the piece speed to reach the target temperature with the given cooling rate, starting from the mill exit measured temperature. The automation system takes care of the water valve flow setup and leads the plate into the cooling zone with the reference speed. When the plate reaches the exit pyrometer, the mathematical model is adapted basing on the actual temperature measurements, speed and water flow. Hot Leveller Control Residual longitudinal stresses coming from rolling and cooling process, are compensated using the Hot Leveller machine. Basically, the leveller performs a sort of stretching of the material by driving it through a number of rolls, set at a calculated gap and able to impress a calculated tension on the material in different ways: bending modifies the deflection of the rolls, skewing Fig Hot Leveller Fig Spianatrice a caldo applies different gap opening from entry to exit roll, tilting gives different position to operator and motor side gap. Mathematical models calculate the levelling schedule basing on actual plate temperature and on flatness informations given by the operator

8 Roberta Gatti & Sergio Murgia Our automation system for a continuous tandem mill coupled with pickling line INTRODUCTION The cold rolling is one of the main sectors for rolling flat products. In the last 3 years Ansaldo Sistemi Industriali (ASI) acquired 20 cold rolling plants, of which 17 from a major Chinese customer, who demonstrated to be very satisfied of our automation systems developed in our Genoa factory (with the support of our office in Beijing). The paper presents the state of art of what is normally considered the most comprehensive and significant type of cold rolling plant: the continuous tandem mill coupled with pickling line. In Italy we call it decatreno (fig. 1). THE PLANT AND ITS REQUIREMENTS The purpose of a cold rolling mill is to reduce the thickness of the entering coils of steel (coming from a hot strip mill) to a defined target with great accuracy, guaranteeing the best surface quality of the final strip and high plant productivity: note that a rolling mill usually works 24h/7d. There are more than one different type of mills able to reach these targets, smaller or larger depending on productivity and final product characteristics. The largest one is composed by a set of rolling stands (usually 5) able to reduce the steel thickness by means of pressure (fig. 2, rolling force), created by hy- Fig. 1 - The continuous tandem mill coupled with a pickling line. Fig. 1 - Il decatreno draulic capsules and exercised by 2 work rolls on the strip itself; and by means of the tensions between one stand and the others (interstand tensions); 4 or, as in the picture, 6 rolls in total are present in each stand for giving the suitable stiffness to the whole assembly. The plant inserted in fig. 2 is a coil-to-coil tandem mill: each coil is inserted into the mill, is rolled and is extracted when it has finished. Its productivity, in addition to stability of operations, can definitively increase if the coil-to-coil process is transformed into a continuous process by welding the head of a coil to the tail of the previous one: in this way, the tandem can roll continuously, without stopping and restarting when a coil finishes. Because welding machines require the strip to stop for a while, an accumulator (looper) is necessary in order to not stop rolling at the tandem mill (see fig. 1, where vertical loopers are showed, but horizontal structures are often used). A flying shear located at tandem exit cuts the strip when a new coil has been formed on the coiler so that the process turns back to be discontinuous. Much time can pass after hot rolling and before cold process, rust is formed on the metal and it must be eliminated from the surface of the strip before it is rolled by having the strip passed inside tanks filled with a solution of water and hydrochloric acid; this can be done in pickling line before the coils reaches the tandem mill, or, more efficiently, the pickling line can be directly inserted between the welding machine and the 1 st stand; additional loopers are required upstream of the stands to decouple the different phases giving maximum flexibility to such a plant, which can now reach 300 m length and accumulate 2000 m of strip in the loopers (see again fig. 1). Il nostro sistema di automazione per un decatreno INTRODUZIONE La laminazione a freddo è uno dei principali settori della laminazione dei prodotti piani ed ASI ha acquisito, negli ultimi 3 anni, 20 impianti di questo tipo, di cui ben 17 da un grosso cliente cinese, particolarmente soddisfatto dei nostri sistemi di automazione; questi vengono sviluppati dai colleghi della sede di Genova (col supporto dell ufficio di Pechino) e l articolo si pone lo scopo di illustrare lo stato dell arte di quello che è normalmente ritenuto il più completo e significativo dei numerosi impianti dell area a freddo, il tandem continuo con decapaggio; noi italiani lo abbreviamo con decatreno (fig. 1). L IMPIANTO E I SUOI REQUISITI Lo scopo del laminatoio a freddo (chiamato anche tandem a freddo) è di ridurre ad un ben definito target e con grande accuratezza lo spessore dei rotoli di acciaio in ingresso (provenienti da un laminatoio a caldo), garantendo la migliore qualità superficiale del nastro finale ed una elevata produttività dell impianto: si noti che un laminatoio normalmente lavora 24 ore al giorno, 7 giorni su 7. Esistono vari tipi di laminatoi capaci di raggiungere questi target, più o meno grandi a seconda della produttività e delle caratteristiche del prodotto finale. Il più grande è composto da un certo numero di gabbie di laminazione (di solito sono 5) che riducono lo spessore dell acciaio sia per mezzo della pressione (fig. 2, rolling force) generata da capsule idrauliche ed esercitata sul nastro da due cilindri di lavoro (work rolls) che per mezzo dei tiri tra una gabbia e l altra (interstand tension); in ciascuna gabbia ci sono 4 o, come in figura, 6 cilindri per conferire una adeguata rigidità all intera struttura. L impianto mostrato in fig. 2 è un laminatoio coil-tocoil: ogni rotolo viene introdotto nel laminatoio, viene laminato ed estratto una volta che è terminato. La produttività, oltre che la stabilità delle operazioni, può certamente aumentare se il processo discontinuo coil-to-coil viene trasformato in continuo, e questo si fa saldando la testa di un rotolo alla coda del rotolo che lo precede: così facendo, il tandem può laminare continuativamente, senza doversi fermare e ripartire ogni volta che il rotolo finisce. Poiché le saldatrici richiedono che il nastro si fermi per un poco per la saldatura, è necessario un accumulatore (looper) per non far fermare la laminazione al tandem quando il nastro è fermo alla saldatrice (in fig. 1 sono mostrati looper verticali, ma più spesso si utilizzano strutture orizzontali). Una cesoia volante (flying shear) all uscita del tandem taglia il nastro quando un nuovo rotolo sull aspo avvolgitore si è completato e il processo ritorna così ad essere discontinuo

9 Roberta Gatti & Sergio Murgia Rolling force Interstand tension Fig. 2 - Tandem mill applies forces and tensions to reduce the strip thickness. Fig. 2 - Il laminatoio riduce lo spessore del nastro per mezzo di forze e di tiri A few numbers taken from a typical plant can give an idea of the complexity of the cold rolling process and, as a consequence, of its automation system (tab. 1): this real-time control system must deal with a highlyinterconnected fast process and must guarantee accuracy, reliability and productivity by means of efficient generation of references for a large number of control loops able to run at cycle times of a few ms, connected to many actuators, sensors and supervision stations. Entry thickness mm Exit thickness mm Thickness measure accuracy ± 0.01 % Total thickness reduction up to 90 % Exit speed 20 m/s Main motor power (5 stands) MW Rolling forces 10,000 kn Interstand tensions MPa Thickness performances ± 1 3 % exit thickness in 98 % of the strip body Flatness performances (see details ± 8 12 I.U. (fiber differential in the Flatness paragraph) elongation = ± μm per 1 rolled meter) Production 1.2 millions tons per year Tab. 1 - Some typical data summarize the high-demanding capabilities requested from a modern cold rolling mill Tab. 1 - Alcuni valori tipici riassumono le stringenti richieste di prestazioni per un moderno laminatoio a freddo Work rolls Rolling stand THE AUTOMATION SYSTEM Fig. 3 illustrates in a very simplified way the theoretical scheme of our automation systems, while fig. 4 presents the automation layout for the continuous mill: Level 1: includes many regulators which control position or pressure of the hydraulic capsules, tension and thickness of the strip, speeds of the motors, and so on: inner and outer loops, concurrent loops, decoupling actions and on-line gain calibrations are often necessary; the level 1 also manages logic, sequences, hydraulics, communication with the field (sensors, actuators, electrical drives, operator desks, etc.). Data acquisition is used to investigate details in regulators. Level 2: the references to be sent to the regulators change depending on the different products to be rolled (production programs comes from the production management department level 3) and/or due to the intrinsic tempo-variance of the plant (e.g., work rolls heat up and wear) so that they are recalculated by dedicated mathematical models for each new piece (consider many tens of pieces per day); measures are collected for autoadapting the models piece-by-piece and for certifying the quality of each coil produced. Spesso passa parecchio tempo tra la laminazione a caldo e quella a freddo, per cui sul metallo si forma della ruggine che deve essere eliminata facendo passare il nastro dentro alcune vasche con una soluzione di acqua e acido cloridrico; questo processo di decapaggio (pickling line) può essere fatto in un altro impianto prima di laminare il nastro al tandem o, più efficientemente, il decapaggio può essere inserito direttamente tra la saldatrice e la prima gabbia; servono dunque altri looper prima delle gabbie per disaccoppiare le diverse fasi e conferire così il massimo di flessibilità all impianto, che ora può raggiungere i 300 m in lunghezza ed accumulare 2000 m di nastro nei looper (v. ancora fig. 1). Alcune cifre di un tipico impianto possono dare l idea della complessità del processo di laminazione a freddo e, di conseguenza, del suo sistema di automazione (tab. 1): questi controlli in real-time devono gestire un processo veloce ed altamente interconnesso e devono garantire accuratezza, affidabilità e produttività per mezzo di una efficiente generazione dei riferimenti per un gran numero di anelli di regolazione che girano a tempi di ciclo dell ordine di pochi ms, connessi ad altrettanto numerosi attuatori, sensori e stazioni di supervisione. IL SISTEMA DI AUTOMAZIONE La fig. 3 illustra in maniera molto semplificata lo schema teorico dei nostri sistemi di automazione, mentre la fig. 4 presenta la configurazione di automazione per un decatreno: Livello 1: comprende molti regolatori che controllano posizioni e pressioni delle capsule idrauliche, tiri e spessori del nastro, velocità dei motori e così via; spesso sono necessari anelli interni ed esterni, anelli concorrenti, azioni di disaccoppiamento e calibrazioni on-line; il livello 1 gestisce anche le logiche, le sequenze, le idrauliche, le comunicazioni col campo (sensori, attuatori, azionamenti elettrici, banchi operatore, ecc.). Un completo sistema di acquisizione dati consente di investigare accuratamente i dettagli di comportamento dei regolatori. Livello 2: i riferimenti necessari ai regolatori possono cambiare a seconda dei diversi prodotti da laminare (i programmi di produzione arrivano dal dipartimento che gestisce la produzione livello 3) e/o a causa della intrinseca tempo-varianza dell impianto (p. es., i cilindri di lavoro si scaldano e si usurano); i riferimenti vengono dunque ricalcolati pezzo per pezzo (e si laminano molte decine di pezzi al giorno) da modelli matematici appositamente sviluppati; durante la laminazione vengono raccolte moltissime misure sia per auto-adattare i modelli matematici pezzo dopo pezzo, sia per certificare la qualità di ciascun nastro prodotto. Le caratteristiche peculiari che contraddistinguono il tandem continuo possono essere ora brevemente descritte per aggiungere informazioni pratiche al precedente schema teorico. Calcolo del setup e funzioni di livello 2 di base La scheda di laminazione che contiene i riferimenti che il livello 1 deve attuare viene calcolata da accurati modelli matematici quando il rotolo viene saldato, quando si trova al decapaggio e prima di entrare nel tandem; i calcoli necessari al meccanismo di auto-adattamento dei modelli matematici sono effettuati quando il rotolo finito viene tagliato e lascia il tandem, usando le misure acquisite durante il suo processamento. Inoltre, i server di processo raccolgono, gestiscono e immagazzinano tutti i dati relativi a ciascun rotolo laminato (dati primari, scheda di laminazione, calcoli di adattamento, riferimenti applicati, misure di qualità) e alla produzione effettuata. Gestiscono anche la connessione col sistema di automazione di livello 3. Cambio di Set al Volo Il mondo dei modelli matematici e dell attuazione dei riferimenti per i laminatoi è parecchio ampio e variegato, ma ciò che sicuramente fa la differenza in un laminatoio continuo è il cambio di set al volo, che coinvolge sia capacità modellistiche che regolazioni e logiche real-time. La scheda di laminazione, calcolata per ciascun nastro, assicura riferimenti ottimali per quel nastro; ma quando la saldatura tra due diversi nastri passa attraverso le gabbie, il punto operativo dell impianto si deve spostare dallo stato del nastro corrente a quello del successivo e questo cambio deve essere continuamente gestito dal sistema di automazione. Diversi set intermedi (v. fig. 5), calcolati dai modelli matematici e applicati al momento giusto dai regolatori mentre la saldatura si muove attraverso il tandem, permettono di mantenere la stabilità di laminazione (limitando il rischio di rottura nastro) per minimizzare la lunghezza di nastro fuori tolleranza, limitando l area di transizione e massimizzando la produzione. Controllo Automatico di Spessore & Controllo di Tiro (AGC & ATC) Lo spessore del prodotto finito che sta in tolleranza è ciò che appare immediatamente al cliente finale e ha fondamentale importanza sia per quel che riguarda la qualità del nastro che per la bontà complessiva dell impianto (v. fig. 6). I modelli matematici calcolano riduzioni nominali e tiri intergabbia al fine di ottenere le condizioni operative desiderate in assenza di disturbi. I controlli tecnologici sono progettati per minimizzare le variazioni che sorgono durante la laminazione: per esempio, variazioni di spessore e di durezza del materiale d ingresso, fenomeni termici sui cilindri di lavoro, usura ed eccentricità dei cilindri e variazioni di attrito, se non vengono adeguatamente controllati dal sistema di automazione, provocano deviazioni di spessore dal target garantito per il prodotto finale (fig. 7). Nella fig. 8 è mostrato il sistema di controllo: sono eviden

10 Roberta Gatti & Sergio Murgia REPORTS MATHEMATICAL MODELS MODEL ADAPTION Level 2 Production Programs Production Reports Fig. 3 - Functional structure of the automation system The peculiar features that distinguish the continuous tandem mill can be now briefly described for adding more practical information to the previous theoretical scheme. OPERATOR STATIONS & LOCAL CONTROL DESKS LEVEL 2 & COMPUTER ROOM LEVEL 1 LEVEL 0/PLANT Entry pulpit LEVEL 3 NETWORK (to level 3 system) Entry and pickling areas + - Process Servers Drives Level 3 R R REGULATOR Adaption Measures Level 1 Fig. 4 - ASI automation system for a cold tandem mill coupled with pickling line PLANT Fig. 3 - Struttura funzionale del sistema di automazione Setup Calculation and Level 2 Basic Functions The rolling schedule to be actuated by level 1 is calculated by accurate mathematical models when the coil is welded, when it is at the pickling line and before entering the tandem mill; calculations dedicated to autoadapt the mathematical models using actual plant measures are carried out when the coil is cut and exits the plant. In addition, the process servers are dedicated to collect, manage and store all of the information related to each coil (primary data, rolling schedules, adaption calculations, applied sets, quality measures) and to production and operations. They also manage the connection to the level 3 system. HMI NETWORK DATA ACQUISITION NETWORK Maintenance stations COMMUNICATION NETWORK Side trimmer pulpit Fast I/O HMI Servers MAIN NETWORK Tandem pulpit Engineering stations Drives Tandem area Data acquisition client FIELD NETWORK Slow I/O Fig. 4 - Il sistema di automazione ASI per un decatreno ziati i relativi sensori e le funzioni principali. L ATC (Controllo Automatico di Tiro) ha lo scopo di mantenere il tiro ben vicino al riferimento calcolato dai modelli matematici e di prevenire rotture del nastro. Un rullo tensiometrico, posizionato in ciascuna intergabbia, fornisce la misura di tiro. Sia la velocità delle gabbie che la luce tra i cilindri agiscono sui tiri intergabbia: sono così usati due diversi regolatori: Controllo di tiro tramite carico: agisce su posizione o forza dei cilindri della gabbia a valle (HGC Controllo Idraulico di Posizione - in fig. 8). Controllo di tiro tramite velocità: agisce sulla velocità delle gabbie a valle o a monte (non mostrato in fig. 8); Il primo regolatore è usato a bassa velocità, quando sono presenti diverse condizioni di laminazione: il coefficiente di attrito tra cilindri di lavoro e nastro è così grande che il controllo di tiro tramite carico richiederebbe correzioni di forza eccessive e danneggerebbe la planarità del nastro. L ATC tramite carico lavora a velocità più alta. La commutazione da una modalità all altra avviene in maniera automatica. Una differenziazione va fatta quando il tandem lamina con basse riduzioni sull ultima gabbia: in questa situazione è preferibile controllare il tiro dell ultima intergabbia agendo solo sulla velocità della gabbia 4 (indipendentemente dalla velocità di laminazione) così che il controllo di posizione sull ultima gabbia sia disponibile per il controllo di planarità. L AGC (Controllo Automatico di Spessore) riceve la misura di deviazione di spessore dai misuratori a raggi X. A differenza del tiro, lo spessore non viene misurato all uscita di ogni gabbia a causa dei costi elevati e dei rischi di danneggiamento in casi di strappo del nastro. La configurazione tipica prevede tre misuratori (v. fig. 8 per il loro posizionamento). L AGC comprende due sottosistemi principali: AGC di ingresso: ha lo scopo di mantenere il corretto spessore del nastro all uscita dalla prima gabbia, usando le misure che arrivano dai primi due misuratori. AGC di uscita: controlla lo spessore del nastro all uscita dal tandem usando la misura dell ultimo sensore e agendo sulla velocità delle ultime due gabbie. Infine, il monitor AGC ha lo scopo di riportare nei limiti la correzione dell AGC di uscita nel caso in cui entri in regione di pre-saturazione; il monitor, in pratica, ricalibra il target di spessore dell AGC di ingresso così da risistemare il flusso di materiale che entra nel tandem in accordo con i requisiti dell AGC di uscita. È fondamentale, per i tandem a freddo, che l errore di spessore all uscita della prima gabbia sia mantenuto costante, anche se non nullo, poiché l AGC di uscita è perfettamente in grado di correggere deviazioni di spessore molto lente, ma è meno efficace per correggere errori occasionali dato che la sua dinamica è limitata dai ritardi di trasporto tra l ultima gabbia (su cui il controllo opera) e il misuratore di spessore: l errore di spessore, infatti, prima di essere rilevato deve arrivare dalla gabbia al misuratore, per cui l azione di controllo deve necessariamente essere lenta per evitare l insorgere di instabilità. La presenza di sofisticati misuratori di velocità (laser) a monte e a valle della prima gabbia consente all AGC massflow di applicare azioni di controllo veloci sull HGC della prima gabbia. L AGC massflow si basa sul principio di conservazione della portata di metallo (massflow), il che significa che la quantità di materiale che entra nella gabbia è uguale a quella che esce. E poiché nella laminazione a freddo la larghezza del nastro non varia, è possibile scrivere: h IN v IN = h OUT v OUT dove h IN = spessore d ingresso; h OUT = spessore d uscita; v IN = velocità lineare del nastro in ingresso; h OUT = velocità lineare del nastro in uscita. L AGC massflow corregge l errore ε massflow = v IN _ h* OUT v OUT h IN dove h* OUT = spessore nominale in uscita dalla prima gabbia. Chiaramente, azzerare ε massflow significa far sì che lo spessore che esce dalla prima gabbia sia uguale al riferimento calcolato dai modelli matematici. Stiamo gestendo anche guasti a sensori delicate come i misuratori laser di velocità, usando al loro posto gli encoder che sono sempre presenti sulla briglia d ingresso e sulla gabbia. L AGC massflow può così ottenere ottime prestazioni anche in assenza dei misuratori laser di velocità: per esempio, i grafici di fig. 6 (tratti da un tandem senza misuratori laser di velocità) mostrano come lo spessore in uscita dalla prima gabbia sia mantenuto comunque costante malgrado i cambi nello spessore d ingresso e nella velocità di laminazione. L AGC massflow può agire accoppiato ad una funzione di monitor (monitor di massflow) che ha lo scopo di compensare errori di valutazione del massflow (errori di misura, slittamenti, ) basandosi sulla misura di deviazione di spessore proveniente dal misuratore a valle della prima gabbia. Controllo Automatico di Planarità (AFC) La planarità del nastro, con lo spessore, è la più importante caratteristica del prodotto a cui il mercato dell acciaio è estremamente sensibile. Il requisito di base è che il nastro laminato a freddo sia piano e completamente privo di curvature; nel prodotto finale ci saranno, infatti, difetti di planarità se gli stress residui dopo la laminazione eccederanno certi valori critici. In questi casi, il nastro mostrerà difetti di planarità come onde laterali o sfondamenti centrali

11 Roberta Gatti & Sergio Murgia Flying Setup Change The world of the mathematical models and references actuation for rolling mills is quite wide and variegated, but what surely makes the difference in a continuous tandem mill is the flying setup change, that involves both modelling capabilities and real-time regulation and logic. The rolling schedule calculated for each coil to be rolled ensures the optimal references for that coil; but when the weld seam between two different coils passes through the stands, the mill operating point must move from the current state to the future state of the next product and the change has to be continuously managed by the automation system. Different intermediate sets (see fig. 5), calculated by mathematical models and applied in the correct moments by regulators while weld seam moves along the mill, allow to maintain rolling stability (limiting the risk of strip breakage), to minimize the length of offspecification rolled strip by limiting the transition area and to maximize the production. Automatic Gauge Control & Tension Control (AGC & ATC) The in-tolerance thickness of the final product is what immediately appears to the final customers and has a fundamental importance both on the strip quality and on the entire plant bounty (fig. 6). The mathematical models calculate the nominal stand reductions and interstand tensions in order to get the desired operating conditions in the absence of disturbances. The technological controls are designed to minimise the variations which occur during rolling: for example, thickness and hardness variations in the entry strip, thermal phenomena affecting the work rolls, roll wear, roll eccentricity and friction variations cause deviations from the guaranteed target thickness in the final product if not adequately controlled by the automation system (fig. 7). The control system is shown in figure 8: the relevant sensors and the main functions are pointed out. ATC (Automatic Tension control) is aimed to maintain tension close to the reference calculated by mathematical models and to prevent strip breaks. A tensionmeter roll located in each interstand supplies the tension feedback. Both stand speeds and stand rollgap positions affect the interstand tensions: two different controllers are then used: Tension control by load: operates by adjusting the rollgap position/force of the downstream stand (HGC - Hydraulic Gap Control - in fig. 8). Tension control by speed: operates by adjusting the speed of the upstream or downstream stand (not shown in fig. 8); The first regulator is used at low speed, when different rolling conditions are present: the friction coefficient between work rolls and strip is so high that the tension control by load would require excessive corrections of force, thus affecting strip flatness. ATC by load operates at higher speed. The switch from one mode to the other one is automatic. A distinction must be done for the last interstand when the mill rolls steel sheet with a small reduction at the last stand: in this situation, it is preferable to control tension by acting on stand 4 speed only (independently on the rolling speed), so that the rollgap on the last stand is available for shape control. AGC (Automatic Gauge Control) gets thickness deviation feedback from x-ray gauges. Unlike tension, thickness is not measured at the exit of all stands, due to the cost and the risk of damage during strip breakages. The typical plant configuration foresees three gauges (see fig. 8 for their location). AGC includes two main subsystems: Entry AGC: is aimed to maintain a consistent strip thickness at stand 1 exit, by using the feedbacks coming from the first two x-rays. Exit AGC: it controls the strip thickness at mill exit, by using the feedback coming from the last x-ray. and acting on the last stands speed. Moreover, AGC Monitor aims to bring the Exit AGC correction in range when it enters into a pre-saturation region; it recalibrates the Entry AGC thickness target, thus adjusting the material flow entering the mill according to the requirements of Exit AGC. For tandem mills it is fundamental that the thickness error at the exit of stand 1 is kept constant, even if not null, as the Exit AGC is perfectly able to compensate very slow deviations, but it is less effective for occasional errors, being its dynamics limited by the transport delay between the last stand (on which the control operates) and the exit thickness gauge: the thickness error has to travel from the stand to the gauge before being detected; because of this, the control action must be slow to avoid instability. The presence of accurate strip speed sensors (such as laser speedometers) at stand 1 entry and exit allows Massflow AGC to apply fast control action on stand 1 HGC. Massflow AGC is based on massflow constancy principle, i.e. the material entering the stand is equal to the one going out of the stand. Fig. 5 - A weld is passing through the mill: the change of references is calculated and applied stand by stand. Fig. 5 - Una saldatura sta passando attraverso le gabbie: il cambio di riferimenti viene calcolato ed applicato gabbia per gabbia. Fig. 6 - A minimum thickness of 140μm has been reached during a test aimed at demonstrating the feasibility of so a thin thickness in a tandem mill (Continuous Tandem Mill - PRC). Fig. 6 - Lo spessore minimo di 140μm è stato ottenuto in un test volto a dimostrare la capacità dell impianto di realizzare uno spessore così sottile in un tandem a freddo (Tandem Continuo - Cina). Fig. 7 - A coil with non-uniform thickness (e.g., due to skid marks at hot rolling) enters the 1st stand: AGC works very effectively so to bring the exit thickness within the tolerances (Tandem Mill - Italy) Fig. 7 - Un nastro con spessore non uniforme (p. es., a causa di skid-marks durante la laminazione a caldo) entra nella prima gabbia: l AGC lavora molto efficientemente e mantiene lo spessore entro le tolleranze (Tandem - Italy) 18 19

12 Roberta Gatti & Sergio Murgia Mass Flow HGC 1 Mass Flow Monitor HGC 2 HGC 3 HGC 4 HGC 5 Monitor Speed 4 Speed 5 Feedback ATC by load laser speedometers: for example, figure 6 (taken from a tandem mill without lasers) shows that stand 1 exit thickness is maintained constant by the control in spite of the entry thickness changes and of the rolling speed changes. AGC Massflow can operate coupled with a monitor function (Massflow Monitor) aiming to compensate for the massflow estimation errors (measure errors, slipping ), basing on the thickness deviation feedback coming from the gauge at stand 1 exit. MASS FLOW AGC AGC MONITOR laser speedometer X-ray thickness gauge tensiometer Fig. 8 - Thickness and Tension control at a glance Top view of the strip, fiber by fiber EXIT AGC Fig. 8 - Un colpo d occhio sui controlli di spessore e di tiro Le Lm Fig. 10-3D representation of strip flatness error: note that every sample is in tolerance (±12 I.U.) (Continuous Tandem Mill - Italy) Fig Rappresentazione tridimensionale dell errore di planarità del nastro: si noti che tutti i campioni sono in tolleranza (±12 I.U.) (Tandem Continuo - Italia) As in cold rolling strip width remains constant, we can write: Automatic Flatness Control (AFC) The strip flatness is the most important product characteristic, along with thickness, to which the steel market is extremely sensitive. A basic requirement is that the cold rolled strip must be flat and completely free of camber; flatness defects in the final product will occur if the residual stresses remaining after rolling exceed critical values. Le h IN v IN = h OUT v OUT where h IN : entry thickness, h OUT : exit thickness, v IN : strip entry linear speed, v OUT : strip exit linear speed. tension forces tension to Rewind Reel A fiber, side view Fig. 9 - Definition of strip flatness S L Fig. 9 - Definizione di planarità del nastro Then Massflow AGC considers as error the following: ε massflow = v IN _ h* OUT v OUT h IN where h* OUT : stand 1 exit nominal thickness. Clearly, nullifying ε massflow means obtaining strip exiting the 1 st stand at the thickness calculated by the mathematical models. Failures in sensitive sensors such as laser speedometers are being handled through encoders that are present both on entry bridle and stand 1. Massflow AGC can reach very good performances also in absence of the from the last stand rolling direction Fig Working scheme of the shapemeter: the rotors measure the vertical forces Fig Schema operativo dello shapemeter: i rotori misurano le forze verticali 20 21

13 Roberta Gatti & Sergio Murgia In this case, the strip will show flatness defects as wavy edges or centre buckles. Fig. 9 illustrates the flatness definition, while fig. 10 shows a snapshot of the 3d representation of flatness measured during rolling. Consider that the guaranteed tolerances range around 10 I.U. (International Units) and this means to detect and control a delta length between the wavy and the tight fibers of 1 mm only in a wave 10 meters long! Strip flatness is measured with a shapemeter: a segmented roll located at the 5th stand exit which measures, rotor by rotor, the vertical forces to which the strip is subjected during rolling, across the width of the strip (see fig. 11); it is then mathematically possible to obtain the longitudinal tensions from the forces and, from them, the flatness index of the strip. ASI s flatness control processes rough measurements coming from the shapemeter in order to extract the three components of the error that the available actuators can most efficiently correct (see fig. 12); bending and intermediate shifting quickly and accurately compensates for symmetrical defects, while tilting acts on the asymmetrical defects in the strip. Localized defects, usually a result of thermal phenomena, can be efficiently corrected by selective cooling sprays: they have a slow dynamic, but can act on a precise area of the strip. A Feedforward Force Compensation function (FFC) calculates a further contribution of bending, taking into account that the force can change during rolling, e.g. due to corrections from AGC, or from ATC. La fig. 9 illustra la definizione di planarità, mentre la fig. 10 mostra una rappresentazione tridimensionale della planarità misurata durante la laminazione. Si consideri che l intervallo di tolleranza garantito è intorno alle 10 I.U., il che significa rilevare e controllare una differenza di lunghezza tra la fibra ondeggiante e quella tesa di 1 solo mm su un onda lunga 10 m! La planarità del nastro è misurata con uno shapemeter: si tratta di un rullo segmentato posizionato all uscita della quinta gabbia in grado di misurare, rotore per rotore, le forze verticali a cui il nastro è soggetto durante la laminazione, sulla larghezza del nastro stesso (v. fig. 11); dopodiché, dalle forze è possibile calcolare matematicamente i tiri longitudinali e, da essi, l indice di planarità del nastro. Il controllo di planarità di ASI processa le misure grezze provenienti dallo shapemeter ed estrae le tre componenti dell errore che possono essere efficacemente correcti dagli attuatori disponibili (v. fig. 12); il bending e lo shifting intermedio sono in grado di correggere velocemente ed accuratamente i difetti simmetrici, mentre il tilting (posizione differenziale dei cilindri) agisce sui difetti asimmetrici del nastro. I difetti locali, che di solito sono il risultato di fenomeni termici, possono essere efficacemente corretti mediante il raffreddamento selettivo dei cilindri di lavoro: hanno una dinamica lenta, ma possono agire su ben precise zone del nastro. Infine, la funzione di compensazione di forza in anello aperto calcola un ulteriore contributo di bending in base alle variazioni di forza che possono avvenire durante la laminazione, p. es., dovute a correzioni dell AGC o dell ATC. Roll Selective Cooling Shapemeter Roll Bending Roll Shifting Tilting (differential gap) Asymmetric Symmetric Shape Signal Components Local Fig The 3 components of shape error are corrected separately Fig Le 3 componenti dell errore di planarità sono corrette separatamente Fig Stand Tandem Mill (PRC) Fig Tandem a 5 gabbie (China) 22 23

14 Lanfranco Urli ARTICS, ASI Real Time Integrated Control System improvements using industrial ethernet INTRODUCTION Modern automation platforms need to replace legacy field bus, for drive and remote I/O, based on RS485 standard and the communication between the control systems, with Ethernet management. This improvement allows an increase in performance of the control system and makes the recovery of diagnostic information easier. The aim of this paper is to illustrate the application of modern Ethernet communications to a real time based automation platform: ARTICS. About 30 years after the first development, made by Xerox, on Ethernet, IEC (International Electrotechnical Commission) decided to tackle the standardization of Real-Time Ethernet. Ethernet was designed for computer networks without realtime requirements. Because of its media access control (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - CSMA/CD) it is not deterministic and its behaviour does not allow the management of real-time constraints. Today Ethernet is becoming the first solution for industrial communications in the metals industry, replacing all other LAN standards such as token ring, Fiber Distributed Data Interface (FDDI) and Attached Resource Computer Network (ARCNET) based on RS485 standard. Demand for Ethernet as a real-time control network is increasing because Ethernet offers many benefits over existing solutions. If Ethernet is used as a control network, 10 Gbps Ethernet offers much extended bandwidth for field bus networks (such as the 12 Mbps of ProfiBus) and can also support real-time communication. Industrial applications, such as in the metals industry, implement distributed tasks in their automation systems that require synchronization in order to guarantee the real-time features. Traditional Ethernet and field bus systems cannot handle these requirements, but real time Industrial Ethernet allows cycle times less than one millisecond. AUTOMATION PLATFORM An industrial automation platform can be described using five levels, from fieldbus to production planning to Enterprise Resource Planning. Different process cycle times, of course, must be assigned to every layer. This concept can be well illustrated by using the pyramidal model of fig. 1. Every automation layer has different necessities, so some protocols can be evaluated (see Table I). PROTOCOL Protocol based directly ARCNET over Ethernet OPC APPLICATION Field busexit thickness on layer 2 of ISO/OSI model Communications between different control systems HMI and other types of data acquisition systems Tab. 1 - Protocols and applications Tab. 1 - Schema operative dello shapemeter: i rotori misurano le forze verticali ProcessTime LEVEL 2 hours minutes 0.1 sec 0.01 sec Autoadaptive Mathematical Models sec Production Process Automation Basic Automation Drives, Motors, Sensors Measures and Events References + Planning Level 0 LEVEL 1 Level Level 3 3 Level Level 2 2 Level 1 Level 1 Level 0 COMPANY PLANT AREA LEVEL 0 - REG PLANT INDUSTRIAL ETHERNET IMPROVEMENT BETWEEN LEVEL 0 AND LEVEL 1 In the metals industry, the automation system is mostly based on real-time operating systems (RTOS) and hard realtime criteria must be respected. In particular, field bus communication must be faster than the application tasks for process control. Till now Profibus was the best solution for communication between PLC/DCS, sensors and drives and the following scheme has been used inside many plants But today we have to speak about Industrial Ethernet. For this reason ARTICS has been upgraded to the modern communication model for automation platform. Several communication protocols using Ethernet for field bus have emerged over the past years: some of them are based on TCP (Modbus TCP) or UDP (Modbus UDP) and some others are built directly using Ethernet link layer (Ethernet Powerlink, EtherCAT, Profinet RT, Profinet IRT, Eth- CELL FIELD Fig. 1 - Conceptual architecture of an industrial control system, where automation levels with their typical cycle times are highlighted. Fig. 1 - Architettura concettuale di un sistema di controllo di tipo industriale, in cui sono evidenziati i livelli di automazione e la durata tipica dei cicli. Miglioramenti del sistema integrato di controllo ARTICS, legati all uso di ethernet di tipo industriale INTRODUZIONE Le piattaforme moderne di automazione richiedono la sostituzione del bus di campo legacy, per il comando e l I/O remoto, basato sullo standard RS485 e la comunicazione tra sistemi di controllo, con la gestione Ethernet. Questo miglioramento permette un incremento delle prestazioni del sistema di controllo e facilita il recupero delle informazioni diagnostiche. Lo scopo del presente articolo è di illustrare l applicazione delle comunicazioni moderne Ethernet su una piattaforma di automazione operante in tempo reale: ARTICS. Circa 30 anni dopo il primo sviluppo, realizzato da Xerox, sull Ethernet, l IEC - International Electrotechnical Commission (Commissione elettrotecnica internazionale) ha deciso di standardizzare il Real-Time Ethernet (Ethernet per applicazioni in tempo reale). Ethernet è stato progettato per reti di computer senza requisiti di funzionamento in tempo reale. A causa del proprio controllo dell accesso al mezzo (accesso multiplo tramite rilevamento della portante con rilevamento delle collisioni - CSMA/CD), esso non è deterministico ed il proprio comportamento non permette la gestione di vincoli in tempo reale. Oggi Ethernet sta diventando la prima soluzione per le comunicazioni industriali nell industria metallurgica, sostituendo tutti gli altri standard LAN quali reti Token ring, Fiber Distributed Data Interface (FDDI) e Attached Resource Computer Network (ARCNET) basati sullo standard RS485. La richiesta di Ethernet come rete di controllo in tempo reale è in aumento poiché Ethernet offre innumerevoli vantaggi sulle soluzioni esistenti. Utilizzando Ethernet come una rete di controllo, Ethernet a 10 Gbps offre una banda molto più estesa (quale il 12 Mbps di ProfiBus) e può inoltre supportare la comunicazione in tempo reale. I sistemi di automazione delle applicazioni industriali, quali ad esempio dell industria metallurgica, presentano task distribuiti che richiedono la sincronizzazione, per poter garantire il funzionamento in tempo reale. I sistemi con Ethernet tradizionale e con bus di campo non possono soddisfare questi requisiti, mentre l Ethernet industriale in tempo reale permette cicli inferiori ad un millisecondo. PIATTAFORMA DI AUTOMAZIONE Una piattaforma di automazione industriale può essere descritta utilizzando cinque livelli, dal bus di campo alla pianificazione della produzione e delle risorse di impresa (ERP). Naturalmente ad ogni livello dovranno essere assegnati diversi cicli di durata del processo. Questo concetto può essere illustrato chiaramente utilizzando il modello piramidale rappresentato in Fig. 1. Ciascun livello di automazione presenta necessità diverse, quindi alcuni protocolli possono essere valutati (vedere Tabella I)

15 Lanfranco Urli ernet/ip, Sercos III). The best performance can be obtained by using the last family of protocols based directly on layer 2 of ISO/OSI model, as shown in the following table. Today, EtherCAT is becoming the most important fieldbus inside ARTICS platform. EtherCAT (IEC IEC 61784) is a master-slave communication protocol, based on IEEE standard and the master cycle time can be in the microsecond range and can use the standard infrastructure elements as switches for the networking of devices. AMS Adaptor Sensor DP master (class 1) FIELD BUS MAX DEVICES APPLICATION AS-Interface 62 NO CANOpen 127 NO ControlNet 99 NO CC-Link 64 NO DeviceNet 64 NO EtherCAT YES Ethernet Powerlink 240 YES EtherNet/IP almost unlimited NO Interbus 511 NO LanWorks NO Modbus 246 NO PROFIBUS DP 126 NO PROFIBUS PA 126 NO PROFINET IO almost unlimited NO PROFINET IRT almost unlimited YES SERCOS III 511 YES SERCOS interface 254 YES Foundation Fieldbus H1 240 NO PROFIBUS-DP DP slaves INDUSTRIAL ETHERNET IMPROVEMENT INSIDE LEVEL 1 ARCNET is an embedded networking technology wellsuited for real-time control applications in both the industrial and commercial marketplaces. ARCNET was originally developed by the Datapoint Corporation as a high-speed local area network (LAN) and has been frequently used in office automation applications. Like Ethernet and Controller Area Network (CAN), ARCNET is a data-link layer technology with no defined application layer. Designers write their own Decentralized inputs and outputs AMS application layer to meet their particular needs and frequently do not advertise the fact that ARCNET is being used in their product. ARCNET receives no name recognition, but is frequently the network of choice in embedded applications. MIGLIORAMENTO DELL ETHERNET INDUSTRIALE TRA LIVELLO 0 E LIVELLO 1 Nell industria metallurgica, i sistemi di automazione sono principalmente basati su sistemi operativi in tempo reale (RTOS) e si devono rispettare severi criteri riguardo alla capacità di funzionamento in tempo reale. In particolare, la comunicazione del bus di campo deve essere più veloce dei task dell applicazione per il controllo del processo. Fino ad ora Profibus ha rappresentato la soluzione migliore per la comunicazione tra PLC/DCS, sensori e comandi, e lo schema seguente è stato utilizzato in molti impianti. Oggi invece si deve parlare di Ethernet industriale. Per questo motivo ARTICS ha subito un aggiornamento al modello di comunicazione moderna per piattaforme di automazione. Negli anni passati sono emersi parecchi protocolli di comunicazione che utilizzano Ethernet per il bus di campo: alcuni di essi basati su TCP (Modbus TCP) o UDP (Modbus UDP) ed altri costruiti direttamente utilizzando il livello di collegamento Ethernet (Ethernet Powerlink, EtherCAT, Profinet RT, Profinet IRT, Ethernet/IP, Sercos III). Le prestazioni migliori possono essere ottenute utilizzando l ultima famiglia di protocolli basati direttamente sul livello 2 del modello ISO/OSI, come mostrato nella tabella seguente. Oggi EtherCAT sta diventando il bus di campo più importante all interno della piattaforma AR- TICS. EtherCAT (IEC IEC 61784) è un protocollo di comunicazione del tipo master-slave, basato sullo standard IEEE e la durata del ciclo master può essere nell ordine dei microsecondi e può utilizzare elementi standard dell infrastruttura, quali switch, per il collegamento in rete dei dispositivi. Originally introduced at about the same time as Ethernet, ARCNET incorporates a token-passing protocol where media access is determined by the station with the token. When a station receives the token, it can either initiate a transmission to another station or it must pass the token to its logical neighbor. MIGLIORAMENTO DELL ETHERNET INDUSTRIALE NEL LIVELLO 1 ARCNET è una tecnologia di rete integrata adatta per applicazioni di controllo in tempo reale sia in ambito industriale sia in ambito commerciale. ARCNET in origine è stato sviluppato da Datapoint Corporation come rete locale (LAN) ad alta velocità ed è stato utilizzato frequentemente in applicazioni di burotica. Analogamente all Ethernet ed al Controller Area Network (CAN), ARCNET è una tecnologia di collegamento dati a livelli, senza alcun livello applicazioni definito. I progettisti compilano il proprio livello applicazioni in modo da soddisfare le proprie particolari esigenze e frequentemente non pubblicizzano il fatto che si utilizzi ARCNET nei loro prodotti. ARCNET, sebbene non abbia alcuna notorietà, rappresenta spesso la scelta utilizzata per le reti in applicazioni integrate. Introdotto originariamente nello stesso periodo dell Ethernet, ARCNET incorpora un protocollo token passing in cui l accesso è determinato dalla stazione con il token. Quando una stazione riceve il token, può iniziare la trasmissione ad un altra stazione o dovrà passare il token alla stazione vicina. Tutte le stazioni sono considerate alla pari e nessuna stazione può consumare tutta la banda disponibile, poiché ad ogni passaggio del token può essere inviato un solo pacchetto. Questo schema evita collisioni e fornisce ad ARCNET il maggior vantaggio nelle applicazioni in tempo reale: essere un sistema deterministico. Essendo deterministico, il progettista può calcolare precisamente il tempo richiesto da una particolare stazione per accedere alla rete ed inviare un messaggio. Ciò si rivela particolarmente importante per applicazioni di controllo e/o di robotica, in cui sono richieste risposte tempestive o movimenti coordinati. ARCNET su Ethernet permette l uso di mezzi più potenti per lo scambio di dati. Tutte le caratteristiche tipiche di AR- CNET, innanzitutto il determinismo, sono conservate, ma con un miglioramento significativo delle prestazioni. Oggi il protocollo di livello fisico RS485 è sostituito dal protocollo Fast Ethernet con prestazioni ad alta velocità. Questo protocollo è chiamato EtherARC (ARCNET su mezzi Ethernet). Inoltre, il mezzo Ethernet permette unlayout con topologia a stella, con un ottimizzazione significativa del cablaggio. È inoltre più facile utilizzare la fibra ottica senza la necessità di inserire particolari convertitori, come nel caso dell RS485. Il protocollo EtherARC, basato sull IEEE 802.3, è stato implementato per la piattaforma ARTICS su scheda PMC. CONCLUSIONI I miglioramenti descritti nei capitoli precedenti permettono ad ARTICS di incrementare le prestazioni dello scambio dati tra i vari livelli della piattaforma di automazione ASI e permettono ad ARTICS di essere competitivo nel mondo dell automazione industriale del futuro. All stations are considered peers and no station can consume all the bandwidth since only one packet can be sent at each token pass. This scheme avoids collisions and gives ARCNET its greatest advantage in realtime applications: it is deterministic. By being deterministic, the designer can accurately calculate the time that a particular station requires to gain access to the network and send a message

16 Lanfranco Urli This is of particular importance for control and/or robotic applications where timely responses or coordinated motions are needed. ARCNET over Ethernet allows the use of a newer and more powerful media for data exchange. All characteristic features of ARCNET, first of all determinism, are preserved but with a significant improvement in performance. Today the RS485 physical layer protocol is replaced by Fast Ethernet protocol with high speed performance. This protocol is named EtherARC (ARCNET over Ethernet media). Further, Ethernet media allows a star topology layout which significantly streamlined the wiring. It is also easier to use optical fiber without using special media converter, as in the case of RS485. EtherARC protocol, based on IEEE 802.3, was implemented for ARTICS platform on PMC card. CONCLUSIONS The improvements described in the previous chapters allows ARTICS to increase the performances for data exchange between different layers of ASI automation platform and allows ARTICS to be competitive in the future of industrial automation world. EtherARC SWITCH ETHERNET AMS: Ansaldo Micro System EtherARC Station EtherARC Station EtherARC Station AMS AMS AMS Mathematical models and production planning stations Level 2 Fast Ethernet, TCP/IP Operator and engineering stations HMI & Maintenance Fast Ethernet, TCP/IP Power AMS high speed multiprocessing controllers SmartPRO AMS control unit Third Party Products Real Time Network Field Bus Field Bus Third Party Products (remote I/O, Sensors etc.) Drives 28 29

17 Aleksandra Ovcharenko Brand labeling agreement On 8, July 2011 a landmark Agreement was signed between OJSC Elektrogaz, subsidiary of Gazprom, and Ansaldo Sistemi Industriali S.p.A. (ASI). Brand Labeling Agreement is to regulate the joint activities in terms of marketing and intellectual property. The Contract represents a real milestone for the cooperation and business development that would evolve in a fullscale production localization in Krasnodar, Russia. The subject of cooperation is LV drives with the power range from 4 kw up to 400 kw that would be labeled by both trademarks and sold either stand-alone or integrated in the cabinets / containers on the Russian market for different applications: fans, pumps, air and oil cooling systems, various technological needs and auxiliary applications. For this purpose has been elaborated a new logo GTR3000 where R stands for Russia. Production facility selected for the project implementation is situated in Afip plant in Krasnodar, South of Russia, and represents one of the manufacturing branches of Elektrogaz. The product is engineered to provide maximum control and efficiency. Thus with our technological cutting edge and flexibility coupled with Elektrogaz know-how and application experience customers can rest assured that they will get the maximum uptime performance, contributing to increased production capacity and lower operating and maintenance expenses. In future we plan to cover with the solution all the Gazprom needs for LV variable frequency converters settling in this way the problem of equipment unification and energy saving program. The common product would serve the INTEGRITY existing vast gas infrastructure and could be integrated in the greenfield gas pipeline projects as Nord Stream and South Stream. We believe the project will be our springboard in the region that would encourage a deeper penetration of ASI to the Russian market through developing the presence of production base, improving the competitive position in the region due to costs reduction and adaptation of the product to the local requirements, setting up an engineering and service center on the basis of product localization and would foster a further business expansion. For the reference Elektrogaz provides the repair and maintenance services in oil and gas industry for over 25 years. Today the company operates in several levels and is an integral partner of Gazprom for all the large projects. The Company operates in 3 levels: contracting services activities (Capital repairs, technical services, construction and erection works, commissioning of the energy equipment of Gazprom); manufacturing (power transformers, panels, package transformer substations, etc.); complex design activities. Accordo di brand labeling Lo scorso 8 luglio Ansaldo Sistemi Industriali (ASI) ha firmato un accordo con OJSC Elektrogaz, società controllata da Gazprom. L accordo di Brand Labeling ha lo scopo di regolamentare le attività comuni in riferimento alla proprietà intellettuale e di marketing. Il contratto rappresenta un ottimo punto di partenza per la cooperazione e lo sviluppo commerciale che evolverà in una produzione locale a Krasnodar, in Russia. L oggetto della cooperazione sono i drives di bassa tensione con gamma di potenza da 4 kw a 400 kw, che verranno marchiati con i loghi di entrambe le società e venduti, sia stand-alone sia integrati nel quadro o container, sul mercato russo per diverse applicazioni: ventilatori, pompe, sistemi di raffreddamento ad aria ed olio, diverse esigenze tecnologiche e le applicazioni ausiliarie. A questo scopo è stato elaborato un nuovo logo "GTR3000" dove "R" sta per Russia. La sede produttiva selezionata per la realizzazione del progetto si trova nell impianto AFIP a Krasnodar, nel sud della Russia, e rappresenta uno delle linee di produzione di Elektrogaz. La linea di prodotto è progettata per fornire il massimo controllo ed efficienza grazie alla nostra tecnologia all avanguardia e alla flessibilità congiuntamente alle conoscenze di mercato di Elektrogaz; garantiremo così ai nostri clienti le massime performance up-time contribuendo ad incrementare la capacità produttiva e a diminuire le spese di funzionamento e mantenimento del loro impianto. A regime, saremo in grado con le nostre soluzioni, di soddisfare tutte le esigenze di Gazprom legate ai convertitori di frequenza variabile risolvendo in questo modo il problema dell'unificazione dei componenti e attuando il programma di risparmio energetico. La linea di prodotto sarà in grado di adattarsi alla vasta infrastruttura di gas esistente e potrà essere integrata nei progetti green-field per la costruzione di gasdotti come il Nord Stream e South Stream. Questo progetto rappresenta il nostro trampolino di lancio nell area russa; favorirà una maggiore penetrazione di ASI nel mercato attraverso lo sviluppo di una presenza produttiva e un generale miglioramento della nostra posizione competitiva nella regione dovuto alla riduzione dei costi e all'adattamento del prodotto ai requisiti locali; infine la creazione di un centro di ingegneria e di service sulla base della localizzazione del prodotto favorirà un ulteriore espansione del business. Per saperne di più Elektrogaz fornisce servizi di riparazione e manutenzione nel settore oil&gas da oltre 25 anni. Oggi l'azienda opera a vari livelli della filiera ed è partner di Gazprom per tutti i progetti di grandi dimensioni. La società opera a 3 livelli: attività di service (riparazioni, servizi tecnici, lavori costruttivi, messa in servizio dei componenti di Gazprom), manifatturiero (trasformatori, pannelli, sottostazioni, ecc), complesse attività di progettazione

18 32 Kaila Haines DALÌ AND THE IRRELEVANCE OF PERCEPTION Everyone knows Dalì. Salvador Dalì, born in Spain 1904, who turned the artistic world on its ear by launching not only the surrealist movement but also art as a commercial industry. In the collective imagination of the time, art was an aristocratic activity. The convention up until that time was the classic image of the struggling, suffering artist connected to the world through a series of wealthy benefactors who understood the artist s talent and were able to promote his art in the world at large. That these same people were also able to make significant amounts of money by selling and reselling the artist s work, was considered part of the price of being an artist. Dalì seemed to flout convention, taking the promotion of his work primarily into his own hands. He also set about to develop large quantities of images that he then turned into commercial products becoming his own corporation. Dalì Inc. did more than flood the market with products. It inflamed the imagination, creating a strong demand for his uniquely bizarre vision of the world. Dalì s art challenged our perception by distorting our world and delving into landscapes of the subconscious. Art after Dalì would never be the same again. However, the truth of Dalì s life was quite different from the image we have of him. Dalì was an aristocrat from birth, well able to support himself and his art. After a falling out with his father caused him to be cut off from his family s wealth, he was taken under the wings of several wealthy and influential benefactors such as Julian Levy and Edward James, who did much to promote his success. In other words, despite the collective myth, Dalì s artistic career differed little from other artists of his time. Dalì Inc. was the myth generated after the fact by Dalì s success. Today we live in a world of myth. Through publicity, marketing and social networks the collective memory, INTELLECT our perception of the world, has never been more important, if not more real. And yet, it is becoming increasingly difficult to separate fact from fiction. Even more disconcerting, as the recent tragedy in Norway sadly demonstrated, facts can often be lost in the sea of fiction that is out there. Every day we turn on the television to hear one disturbing piece of news after another the US debt crisis, rampant starvation and draught in Africa, the near collapse of Greece. The pertinence of these reflections for us is that we need to keep focused. Business is all about relations. By focusing on our customers and their needs, by getting to know them intimately, by favoring a collaborative environment, we are able to share essential information and find solutions that allow us to grow, despite the economic turmoil around us. Dalì remained focused on his art his entire lifetime. Despite criticism and attacks concerning his political affiliations and the eccentricity of his lifestyle, Dalì continued his artistic expression, adapting his medium and his subjects to the changes he saw taking place in the world around him. Today, whether we perceive Dalì as an artistic maestro or a charlatan, is irrelevant. His work will remain as a testimony for future generations. In other words, it is through concrete results that we are ultimately measured. Dalì e l irrilevanza della percezione Tutti conoscono Dalì. Salvador Dalì, nato in Spagna nel 1904, ha trasformato il mondo artistico con il movimento surrealista e trasformando l'arte in un industria commerciale. Nell'immaginario collettivo del tempo, l'arte era un'attività aristocratica. La convenzione fino a quel momento vedeva l artista come sofferente e mantenuto da una serie di ricchi benefattori che avevano capito il suo talento ed erano in grado di promuovere la sua arte nel mondo, guadagnando così ingenti somme di denaro vendendone e rivendendone le opere. Dalì sembrava beffarsi delle convenzioni, svolgendo da sé la promozione del suo lavoro. Egli decise di sviluppare una grande quantità di immagini che poi trasformò in prodotti commerciali per la sua azienda. La Dalì Inc. ha così inondato il mercato con i suoi prodotti, solleticando la fantasia e creando una forte domanda per la sua visione unica e bizzarra del mondo. L'arte di Dalì ha sfidato la nostra percezione, alterato il nostro mondo e approfondito i paesaggi del subconscio. L arte dopo Dalì non sarà più la stessa. Tuttavia, la verità sulla vita di Dalì è molto diversa dall'immagine che abbiamo di lui. Dalì era un aristocratico dalla nascita in grado di mantenere se stesso e la sua arte. Un litigio con il padre lo tagliò fuori dalla ricchezza della sua famiglia e dovette così passare sotto la protezione di diversi ricchi e influenti benefattori, come Julian Levy e Edward James, che contribuirono molto per promuovere il suo successo. In altre parole, nonostante il mito collettivo, la carriera artistica di Dalì differisce poco da quella degli altri artisti del suo tempo. Dalì Inc. è frutto del mito generato a seguito del successo dell artista. Oggi viviamo in un mondo di miti. Attraverso la pubblicità, il marketing e i social network, la memoria collettiva, ovvero la nostra percezione del mondo, non è mai stata più importante: sta diventando sempre più difficile separare la realtà dalla finzione. È ancora più sconcertante pensare che fatti reali, come la tragedia recente in Norvegia ha tristemente dimostrato, possano perdersi nel mare della finzione. Ogni giorno accendiamo il televisore per ascoltare una serie di notizie inquietanti: la crisi degli Stati Uniti, la fame dilagante in Africa, la Grecia sull orlo della crisi. La riflessione che possiamo trarre è che abbiamo bisogno di mantenere alta la concentrazione. Il business è una questione di relazioni: focalizzando l'attenzione sui nostri clienti e sulle loro esigenze, cercando di conoscerli nel profondo e favorendo un ambiente collaborativo, siamo in grado di condividere informazioni essenziali e trovare soluzioni che ci permettono di crescere, nonostante la crisi economica che ci circonda. Dalì è rimasto concentrato sulla sua arte per tutta la sua vita. Nonostante le critiche e gli attacchi sul suo pensiero politico e sull'eccentricità del suo stile di vita, Dalì ha portato avanti la sua espressione artistica, adattando i mezzi e i suoi soggetti ai cambiamenti in atto nel mondo che lo circondava. Oggi è irrilevante considerare Dalì come un maestro d'arte o come un ciarlatano: ciò che conta è che il suo lavoro rimarrà come testimonianza per le generazioni future. In altre parole, è attraverso risultati concreti che verremo misurati. 33

19 34 Elena Ercoli NATIVE VIEWS: ACQUILEIA Aquileia is a small municipality situated on the banks of the Natissa River, in the northern part of the province of Udine, in the region of Friuli. The town has a long history running back to ancient times, and is one of Italy s most important archaeological sites. There are therefore many reasons to recommend a visit. The history of the town nec non cum Venetis Aquilieia perfurit armis wrote the Latin poet, Silio Italico, describing the events of the Second Punic War ( B.C.) when the Veneti and Gallo-Carni formed an alliance with Rome and sent a corps of soldiers to help resist the advance of Hannibal s Carthaginian forces. The fact that Aquileia was able to send troops to help Rome against Hannibal implies that even before the time of Roman colonisation, the town must already have been a significant centre with good military organisation. So, when the Romans occupied it, Aquileia was already playing a strategic role, above all in terms of land, river and maritime communications. It developed this function under Roman rule, becoming first the principal hub for the Roman world within the eastern Alpine region, and later the main centre from which Christianity spread towards the north and east, as far as the Danube and Balkan territories. With Roman occupation, the Roman language also spread rapidly. It is possible that the regional dialect which came to be spoken by the inhabitants of Friuli originated from a mix of Latin and the language of the native people of that time. There are other signs which indicate Roman influence. Indeed, today s roads still largely trace the old Roman network, in which the roads running northsouth were known as cardi, and those travelling east-west were called decumani. The administrative complex (the forum, Curia and public basilica), which formed the town centre, was situated exactly on the intersection of the cardo and the principal decumano. INTELLECT Thanks to a good road network and a substantial river port, Aquileia grew in importance as a commercial centre, and developed quite a sophisticated craft industry, producing valuable objects such as glassware, amber-work, pottery and jewellery. Aquileia was thrown into crisis by the arrival of Attila, who overran and destroyed the town on July 18th 452. The local inhabitants fleeing Aquileia were forced to build a new future in the neighbouring centre of Grado. Legends The invasion of the Huns and the conquest of Aquileia by Attila left a deep impression on the collective memory. Even today, the local parlance bestows the name "Attila" on anyone displaying particularly aggressive or destructive behaviour. There are many legends surrounding this character in relation to the town, the three most common of which are as follows: "The Siege". Aquileia was putting up strong resistance against the invading forces. Attila was on the point of ordering his men to retreat when he saw some storks with their young flying away from the town. He then realised that Aquileia no longer had enough provisions to feed the population, so he maintained the siege for a few more days and was then able to take the town. "The Hill". After setting light to the town, Attila, by now a good distance away, gave orders to his warriors to fill their helmets with soil and tip it out on a particular spot. He had a large army, so the soldiers soon managed to build a small hill out of this earth, from the top of which Attila was able to watch the smoke rising from the burning town. It is said that this is the hill on which the castle of Udine was constructed. However, other places in the region also lay claim to the same origin. "The Well of Gold". Some of the inhabitants of Aquileia managed to escape before the fire and found refuge on the Island of Grado. However, before fleeing they ordered their slaves to dig a well in which they hid all their treasure and golden objects. In order to maintain secrecy, the slaves were drowned, and the well of gold has never been found. Diario di viaggio: Acquileia Aquileia è un piccolo comune friulano situato nella parte meridionale della provincia di Udine, sulle rive del fiume Natissa. La cittadina vanta trascorsi antichissimi ed è per questo uno dei siti archeologici più importanti di tutta l Italia. Per tutti questi motivi, vi consigliamo la visita. La storia nec non cum Venetis Aquilieia perfurit armis scriveva il poeta latino Silio Italico cantando le gesta della seconda guerra punica ( a.c.) quando Veneti e Gallo-Carni si allearono a Roma ed inviarono in suo soccorso un corpo di truppe a contrastare l avanzata dei Cartaginesi condotti da Annibale. E ciò segnala che Aquileia doveva essere già allora, prima della colonizzazione romana, una città potente ed organizzata militarmente, tanto da essere in grado di spedire truppe in aiuto di Roma minacciata da Annibale. Così, al momento della penetrazione romana, Aquileia aveva già un ruolo importante, soprattutto in funzione delle vie di comunicazioni terrestri, fluviali e marittime, per le popolazioni del tempo, ed era destinata a sviluppare tale ruolo con la colonizzazione romana, divenendo prima il maggiore polo della romanità nell arco alpino orientale e poi il principale centro d irradiazione del cristianesimo verso nord e verso est, fino ai territori danubiani e balcanici. Con la romanizzazione la lingua dei Romani si diffuse rapidamente e forse dalla fusione tra il latino e la lingua degli autoctoni nacque la parlata tipica del territorio e del Friuli: la lingua friulana. Altri segni sottolineano l influenza romana; ancora oggi infatti le strade moderne ricalcano l antica rete viaria romana nella quale le strade con direzione nord-sud erano dette cardi, quelle con andamento est-ovest decumani e il complesso forense (foro, curia, basilica civile) costituiva il centro cittadino ed era costruito esattamente all intersezione del cardo con il decumano principale. Grazie ad una buona rete viaria e ad un imponente porto fluviale, Aquileia divenne sempre più importante per il suo commercio e per lo sviluppo di un artigianato assai raffinato che produceva preziosi vetri, ambre, fictilia e gemme. La crisi di Aquileia arrivò in seguito alla devastazione di Attila che la occupò e la distrusse il 18 luglio 452. Gli aquileiesi fuggiti dovettero ricostruirsi un futuro nella vicina città di Grado. Leggende Nella memoria collettiva l'invasione degli Unni e la conquista di Aquileia da parte di Attila hanno lasciato una profonda impressione. Ancora oggi, nei modi di dire comuni del territorio, viene dato l'appellativo di "Attila" a chi si dimostra particolarmente aggressivo o distruttivo. Sono numerose le leggende nate su questo personaggio in relazione alla città, tre sono le più ricorrenti. 35

20 Elena Ercoli This myth was given such credence that right up until the First World War, contracts for the sale of land included the clause: I sell you my field, but not the well of gold, ensuring that the original owner would benefit from any possible discovery. A visit to Aquileia It is difficult to sum up the town of Aquileia because, although small, it offers everything to the visitor: history, art, culture and a beautiful setting bathed in a magnificent natural light. The town has been declared a World Heritage Site by UNESCO and encapsulates the atmosphere of the lands of Aquileia, with its lagoon, limestone crags and Alpine peaks, the rich plains of Friuli, and ageold traditions. The Basilica The many centuries of dominion by the Church of Rome are still evident in the features of the beautiful Basilica of Aquileia which, despite many later alterations and additions, still largely retains its 11th century character. Standing in the large Piazza del Capitolo, you can take in all the simple grandeur of this building at a single glance. The facade is Romanesque, with a double lancet window; the entrance is covered by a portico; the belltower, erected by Poppone in the 12th century, reaches 73 metres in height. Especially notable inside the building are the rich mosaics in the northern part of the Theodosian nave and transept. One particularly splendid and large mosaic is made up of nine panels framed by garlands of acanthus, inside which, between geometric shields, there are stylised portraits of benefactors and various symbolic representations. The latter, in accordance with the traditions of early Christianity, convey the new message of the victory of life over death, of light over darkness, and the saving rebirth of Christ. Other parts of the basilica not to be missed are the presbytery, built at the end of the 14th century; the left transept, where you can see a tomb carved with five figures of saints (Canzio, Canziano, Canzianilla, Proto and Ermacora), and the small apse of the chapel of Saint Ilario, decorated with frescoes dating from the 12th century. UNESCO granted the basilica World Heritage Status in The Monastery The Monastery complex is one of the oldest in Aquileia. Its name refers to the ancient Santa Maria Benedictine Abbey for women, which formed a central part of the town and its social life for many centuries. It was one of the richest monasteries in the Holy Roman Empire. Thanks to a good number of donations from the Patriarchs, it amassed huge financial assets and a vast amount of territory, stretching from Friuli to Istria. The oldest part of the Abbey complex consists of a 4th century Paleo-Christian basilica, burnt and damaged by Attila in 452 and then reconstructed as the Benedictine abbey church, also serving the local community. Over the course of time, other buildings were added to the church, to house the monks, visitors and pilgrims, and to serve for agricultural purposes. The Forum The forum, nowadays crossed by Via G. Augusta, was the town s main square, and dates from the 2nd century A.D. It was surrounded by porticos, under which stood shops and public rooms for the town council, the treasury and the archives. It was here that public meetings and assemblies were held. In the legal annexe to the basilica, law cases and business dealings were discussed. The Burial Ground In the Roman era, burial places had to be situated, by law, outside the walls of the town, and from this originated the custom of locating them along the edges of the main roads, known as the vie sepolcrali (burial roads). Amongst the excavations at Aquileia, the burial grounds now visible include five grave areas surrounded by a fence, each of which belonged to a single family. This cemetery can be dated to between the middle of the first century A.D. and the beginning of third century, and is the only example of a Roman burial ground discovered at Aquileia. "L'assedio". Aquileia stava opponendo una dura resistenza agli invasori. Attila stava quasi per ordinare ai suoi la ritirata, quando vide allontanarsi in volo delle cicogne con i loro piccoli. Comprese così che ormai la città non aveva più le provviste necessarie per sfamare la popolazione e mantenne l'assedio ancora per qualche giorno riuscendo così a conquistarla. "Il colle". Una volta incendiata la città, Attila, ormai lontano, diede ordine ai guerrieri di portare della terra nei loro elmi e di riversarla in un punto prestabilito. I soldati erano molto numerosi ed in breve tempo riuscirono a formare una collinetta con la terra riportata sulla quale Attila poté osservare i fumi elevarsi dalla città incendiata. Si dice che il colle sia quello di Udine, su cui sorge il castello, ma anche altre località della regione "pretendono" di avere la stessa origine. "Il pozzo d'oro". Alcuni abitanti di Aquileia erano riusciti a fuggire prima dell'incendio, trovando rifugio nell'isola di Grado. Prima della fuga però avevano fatto scavare ai loro schiavi un pozzo in cui avevano nascosto tutti i tesori e gli oggetti d'oro. Per mantenere il segreto gli schiavi furono annegati, e il pozzo d'oro mai ritrovato. Questo mito era ritenuto talmente verosimile che, fino alla prima guerra mondiale, i contratti di compravendita dei terreni includevano la clausola "Ti vendo il campo, ma non il pozzo d'oro", assicurando l'eventuale ritrovamento al precedente proprietario. Una visita ad Aquileia Inquadrare la città di Aquileia è difficile, perché, nel suo piccolo ha tutto, storia, arte, cultura ed un'aria con una luce particolarissima. Dichiarata dall Unesco Patrimonio dell'umanità, Aquileia città riassume in sé l'atmosfera delle "terre di Aquileia : la laguna, le montagne carsiche ed alpine, la ricca pianura friulana e le tradizioni millenarie. La Basilica I secoli di dominio da parte della Chiesa di Roma sono ancora oggi percepibili nelle sembianze dell incantevole Basilica di Aquileia che, nonostante i diversi interventi posteriori, ha sostanzialmente mantenuto le fattezze dell XI secolo. L ampia piazza del Capitolo consente di cogliere in un colpo solo tutta la semplice grandiosità dell edificio: la facciata è a salienti, con bifora; un portico precede l entrata; il campanile, innalzato da Poppone nel XII secolo, raggiunge i 73 metri di altezza; all interno spiccano i ricchi mosaici dell aula nord teodosiana. In particolare a colpire è il grande mosaico composto da nove riquadri incorniciati da girali d acanto all interno dei quali, entro clipei geometrici, stanno ritratti schematici dei donatori e raffigurazioni diverse che, secondo la tradizione del primo cristianesimo, affidano al simbolo il messaggio della novità cristiana della vittoria della vita sulla morte, della luce sulle tenebre, della rinascita salvifica in Cristo. Altre parti da non perdere assolutamente sono il presbiterio, rialzato alla fine del XIV secolo, il transetto sinistro, dove si trovano un sarcofago con cinque figure di santi (Canzio, Canziano, Canzianilla, Proto e Ermacora), e la piccola abside della cappella di S. Ilario, decorata con affreschi del XII secolo. Nel 1998 l UNESCO ha inserito la Basilica all interno del Patrimonio dell Umanità. Il Monastero Il borgo Monastero è uno dei più antichi di Aquileia. Il suo nome fa riferimento all antico monastero benedettino femminile di Santa Maria, che per secoli fu il centro della struttura urbanistica e della vita sociale del borgo. Era uno dei monasteri più ricchi del Sacro Romano Impero: grazie a varie donazioni dei Patriarchi, aveva accumulato ricchezze finanziarie e vasti territori che dal Friuli arrivavano fino all Istria. Il nucleo più antico del complesso abbaziale è costituito da una basilica paleocristiana del IV secolo, incendiata e danneggiata da Attila nel 452, poi ristrutturata fino a diventare chiesa dell abbazia benedettina e della comunità locale. Nel tempo, a questa chiesa si aggiunsero gli edifici necessari ad ospitare le monache, i visitatori e i pellegrini e quelli adibiti agli usi agricoli. Il Foro Il foro, oggi attraversato dalla via G. Augusta, era la piazza principale della città. Circondato da portici, sotto i quali c'erano botteghe e sale pubbliche per il consiglio cittadino, la tesoreria e gli archivi, risale al II sec. d.c. Qui si tenevano i pubblici comizi e le assemblee. Nell'annessa basilica forense si dibattevano le cause e gli affari. Il Sepolcreto In epoca romana le sepolture dovevano essere collocate, per legge, fuori dalle mura cittadine, da cui derivò il costume di allinearle lungo le vie principali, denominate vie sepolcrali. Nell'area degli scavi il tratto di sepolcreto oggi visibile ad Aquileia, comprende cinque aree sepolcrali circondate da recinto, ciascuna delle quali appartenente ad una famiglia. Questo cimitero collocabile tra la metà del I sec. d. C. e gli inizi del III ca.è l'unico esempio di cimitero romano rinvenuto ad Aquileia. INTELLECT 36 37