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Dokumentenidentifikation DE19712614A1 01.10.1998
Titel Nachstellregler zur Erzielung bestimmter Gemisch-Eigenschaften
Anmelder Braun GmbH Industrie-Elektronik, 71334 Waiblingen, DE
Erfinder Braun, Albrecht, Dipl.-Ing., 71332 Waiblingen, DE;
Braun, Bernhard, Dipl.-Ing., 71332 Waiblingen, DE;
Braun, Bruno, Dipl.-Ing., 70736 Fellbach, DE
DE-Anmeldedatum 26.03.1997
DE-Aktenzeichen 19712614
Offenlegungstag 01.10.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.10.1998
IPC-Hauptklasse G05D 11/00
IPC-Nebenklasse G05D 21/00   
Zusammenfassung Um eine bestimmte Eigenschaft des Gemischs zu erzielen, die sich nicht unmittelbar aus dem Zumischverhältnis ihrer Komponenten ergibt, wird ein Nachstell-Regelkreis für die gewünschte Gemischeigenschaft gebildet. Er überlagert sich der Mischverhältnis-Regelung einer oder mehrerer der beteiligten Komponenten und bewirkt die Ausregelung einer auftretenden Abweichung des Gemischs von dieser geforderten Eigenschaft.

Beschreibung[de]

Bei der Herstellung eines Gemisches aus mehreren Komponenten (Flüssigkeiten, Feststoffe, Gase) werden diese in vorgewählten Mischverhältnissen zueinander nach einer bestimmten festgelegten Rezeptur zusammengeführt. Dies kann dadurch geschehen, daß man die Komponenten in entsprechend vorgewählten Mengen in einen Mischbehälter einspeist (Batch Blending) oder dadurch, daß man durch stetige Regler schon während des Mischvorgangs die Strömungen der Komponenten in den betreffenden Verhältnissen hält (In-Line Blending). In allen Fällen sind die Mischverhältnisse (Rezeptur) während des Vorgangs gleichbleibend.

Nach diesen Verfahren ist jedoch eine bestimmte gewünschte Eigenschaft des Mischprodukts nicht immer zu erzielen; nämlich dann nicht, wenn die Eigenschaft der Komponente schwankt, welche die betreffende Produkteigenschaft (Produktqualität) bestimmt. Beispiele hierfür sind der Zuckergehalt einer Getränkemischung, wenn der Zuckergehalt des zugemischten Fruchtsaftkonzentrats schwankt oder der Fettgehalt von Milch, die aus Magermilch und Rahm gemischt wird, wenn der Fettgehalt der Rahmkomponente schwankt. Die entstehende Abweichung in der Gemischeigenschaft wird entweder als Qualitätsverlust hingenommen oder man versucht, dies durch nachträgliche Zugaben zu korrigieren, anhand von Meßwerten der geforderten Produkteigenschaft. Dies ist aber ein zeitraubendes und umständliches Verfahren, welches auch nur dann gelingt, wenn die Abweichung in einem Mangel besteht; ein Überschuß ist nur durch Zugabe aller anderen Komponenten zu kompensieren, was noch wesentlich schwieriger ist.

Das neue Gemischregelverfahren behebt diese Nachteile, indem es bereits während des In-Line-Blending Mischvorgangs laufend das Zumischverhältnis der für die Mischungsqualität bestimmenden Komponente stetig nach höheren oder tieferen Werten verstellt, abhängig von der ebenso laufend gemessenen Eigenschaft der entstehenden Mischung. Dies kann dadurch erfolgen, daß man den Sollwert des Zumischverhältnisses der betreffenden Komponente verstellt oder das Führungssignal für die betreffende Komponente verändert. Entscheidend ist, daß diese Nachstellung laufend während des Vorgangs erfolgt, so daß eine bestehende Abweichung zwischen Sollwert und Istwert der geforderten Gemischeigenschaft schon während des Mischvorgangs ausgeregelt wird.

Dadurch entsteht ein Regelkreis für die Produkteigenschaft des Gemisches, der sich der Mischverhältnisregelung für die betreffende Komponente überlagert. Als Sollwert wird die gewünschte Eigenschaft des Mischprodukts (z. B. Dichte, Brixgehalt, Viskosität) eingestellt, der Istwert für diese Eigenschaft wird laufend am Mischprodukt gemessen (z. B. durch Dichtemesser oder Analysengerät) und die Stellgröße ist die Veränderung im Zumischverhältnis.

Diese Änderung des Zumischverhältnisses läßt sich bei einem digitalen Gemischregler durch einen Eingriff in seinen digitalen Mischverhältnis-Sollwert erzielen, über laufenden Datenverkehr zwischen Nachstellregler und Gemischregler. Alternativ kann man das Zumischverhältnis ändern, indem man die Führungsgröße für den Gemischregler verstellt. Dies läßt sich durch gesteuerte Frequenzänderung erzielen, wenn dem Gemischregler Führung und Folge als Frequenzsignal dargestellt werden, oder durch eine potentiometrische Änderung des Führungssignals, wenn es sich um eine analoge Gemischregelung handelt.

Die vollständige Ausregelung einer Abweichung zwischen Soll- und Istwert der Produkteigenschaft erfordert bekanntlich einen I-Anteil im Nachstell-Regelsignal. Dieser darf jedoch nicht als Zeitintegral gebildet werden, sondern er muß das Integral über die durchgesetzte Menge sein, so daß die Verstellgeschwindigkeit sich nach der Durchflußstärke richtet. Dies läßt sich erzielen, indem man die laufend gebildete Regelabweichung der Produkteigenschaft bewertet mit Inkrementen dV der durchgesetzten Menge:



yI = kI∫(W-X)dV.

Dies ist über den Rechenalgorithmus des Prozessors zu erzielen, der den Reglerausgang berechnet, wobei dV aus Inkrementen von Führung und Folge gebildet werden kann oder durch Bewertung des anstehenden Durchflußsignals.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren für die Gemischregelung mehrerer Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß das Zumischverhältnis einer oder mehrerer Komponenten laufend nachgeregelt wird, in Abhängigkeit von der bestehenden Soll-Ist-Abweichung in der Eigenschaft des entstehenden Gemisches.
  2. 2. Regelverfahren nach Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstellregelung einen Integral-Anteil enthält, der als Mengenintegral gebildet wird.
  3. 3. Regelverfahren nach Anspruch (1) oder (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Regelwirkung erzielt wird durch Beeinflussung des Zumisch-Sollwerts einer oder mehrerer Komponenten oder durch die Beeinflussung des Führungssignals oder des Folgesignals dieser Komponente(n).






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