CN103201209B - 装瓶设备的操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明说明的操作装瓶设备的方法至少包括：一个装瓶设备启动阶段(1)，以及一个装瓶设备启动后的正常操作阶段(2)。通过测量适当操作状态的至少一个参数(P)特性的实际值(M)、以及在启动阶段中允许实际值与参数的期望值(S、S1)的偏差不同于正常操作阶段中的偏差，从而在不对正常操作期间的实际值相对于期望值的允许偏差进行改变、或者不对正常操作中的控制进行限制的情况下，实际值相对于期望值的允许偏差可以适用于设备启动期间的相对不稳定操作条件。

Description

装瓶设备的操作方法

技术领域

本发明涉及一种装瓶设备的操作方法，其包括至少一个启动装瓶设备的阶段、以及一个启动后的装瓶设备的正常操作的阶段。

背景技术

在装瓶设备中生产饮料等的过程中，通常会对适当操作状态的参数和机器状况特性进行不断的监视。为此，针对各参数来确定期望值和相对于该期望值的允许偏差，其中，通常认为超出允许偏差会造成上述机器的停止。这里的相对于期望值的各允许偏差是根据对各产品的质量要求、灌装条件和机器结构所确定的。

例如，在进行生产时，通常出现诸如恒定压力、均匀流速和恒定性能值等的稳定的生产条件。这些情况通常会防止超出各允许偏差。然而，在启动或关闭设备过程中，不是总能获得这种稳定的条件。不稳定的原因可能是例如在接通或连接阀或泵期间由水锤所引起的压力变化。其它原因例如是机器部件加速时质量的惯性，或者各驱动器的控制模式所造成的各驱动器的相对于预定同步运行的偏差。

由于这种波动，各参数相对于其各自期望值的偏差可能会暂时超出允许水平。尽管在这种情况中不一定会出现故障，然而各设备部件可能停止，从而可能导致各参数进一步波动，因而可能造成其它停止。因而，可能出现一连串的假阳性错误(false positive error)消息，由此使得装瓶设备的启动处理被不必要地延迟，并需要操作者进行额外干预。

例如，在这种情况下必须使确认开关等反复进行动作以删除假阳性错误消息，并且导致各机器重新启动。

因此，存在改善装瓶设备的操作方法以使得上述问题不出现或仅以温和的形式出现的需求。

发明内容

为了实现本发明的目的，测量适当操作状态的至少一个参数特性的实际值，以及在启动阶段中，允许所述实际值相对于所述参数的期望值的偏差不同于在所述正常操作阶段中的偏差。由此，在不对正常操作期间的实际值相对于期望值的允许偏差进行改变、或者不对正常操作中的控制进行限制的情况下，实际值相对于期望值的允许偏差可以适用于设备启动期间的不稳定操作条件。

优选地，允许针对所述启动阶段的偏差的量与所述正常操作阶段相比更大。通过加宽实际值的允许波动范围，可以防止各参数至少暂时增大的相对于正常操作的波动导致假阳性错误消息。因此，可以防止各机器的不必要的停顿。可以将偏差定义为例如基于期望值的相对值或绝对值、或者具有允许最大值和允许最小值的值的范围。

优选地，允许针对所述启动阶段的偏差的时间与所述正常操作阶段相比更长。由此，可以防止各参数的暂时波动导致各机器无缘由地关断。为此，可以例如在特定时间段内对参数进行平均，并且可以评价出测量的平均结果。然而，也可以允许偏差的量超出给定的波动范围，不过这种超出的持续时间不长于给定的时间段。

优选地，针对所述启动阶段的期望值不同于所述正常操作阶段的期望值。由此，可以考虑到在启动设备期间，加速阶段或灌装阶段等发生会造成耗电增加或流速增加等。因而，可以在不会使相对于期望值的允许偏差增大至不期望的程度从而影响到错误检测的精确度的情况下，考虑启动期间装瓶设备的已知的动态行为。

在尤其有益的实施例中，在所述启动阶段，允许如下偏差，其中基于对所述适当操作状态的所述参数的测量和/或至少另一个参数特性的测量在启动期间对该偏差进行更新。由此，可以总是与变化的条件相适应地对装瓶设备进行监视。因而，在不影响错误检测精确度的情况下，即使是仅能够有限度地被预测的操作条件的变化也可以影响启动期间装瓶设备的监视。特别地，即使在例如变化的环境条件等的不可预测或不受影响的操作条件下，也可以可靠地防止参数监视的假阳性结果。

在其它有益实施例中，在所述启动阶段，允许如下偏差，其中在启动期间作为时间的函数对该偏差进行更新，这意味着所述偏差取决于时间。如果必须考虑对操作状态的基本已知的动态影响，则该做法尤为有益。例如，可以采用分配至启动中的特定阶段的各种标准程序。在这种情况下，要测量和评价的参数的数量是最少的。

优选地，手动地开始从所述启动阶段到所述正常操作阶段的改变。这允许操作者进行额外的监视。由此，可以避免针对设备启动所优化的允许偏差也用于正常生产操作，因而避免了检测不到相对于正常操作过高的参数波动。

在其它有益实施例中，基于所述装瓶设备中开关状态的改变、时间的函数、或者对所述适当操作状态的至少一个参数特性的测量，自动地开始从所述启动阶段到所述正常操作阶段的改变。由此，可以找到从启动阶段改变至正常操作阶段的最佳时间点。在该实施例中，也可以防止针对启动装瓶设备所优化的允许偏差用于正常生产操作阶段。

优选地，在超出针对所述启动阶段所允许的偏差的情况下，判断为不适当操作状态，然后在该不适当操作状态下，停止生产、或者从常规产品流选择性地排出受到所述不适当操作状态影响的产品。因而，可以随时将所定义的操作状态分配至测量到的参数。因而可以与检测到的操作状态相对应地激活或控制装瓶设备。例如，可以发出用于停止生产的命令。由此，例如可以防止以不适当的参数值进行操作而生产出缺陷产品、或者导致装瓶设备损坏。通过排出被分配至不适当操作状态的产品，可以防止对缺陷产品进一步加工。此外，可以对各产品进行检查，并且如果符合预定质量标准，则可将该产品重新供给至常规产品流。

在尤其有益的实施例中，在所述启动阶段中还检查所述实际值是否超出针对所述正常操作阶段所允许的偏差。由此，可以更可靠地对相对于期望值超出预定偏差进行判断。

如果所述实际值超出了针对所述正常操作阶段所允许的偏差并且未超出针对所述启动阶段所允许的偏差，则判断为非正常操作状态，然后在该非正常操作状态下，从常规产品流选择性地排出受到所述非正常操作状态影响的产品、并且/或者检查各个产品。由此，例如，可以通过与正常条件相比、增加的缺陷产品质量发生几率的存在来定义操作状态。因此，例如，可以在不必须停止装瓶设备的情况下排出各产品并检查这些产品的缺陷。例如，可以区分出只是预料到产品质量必会降低、但装瓶设备出现损坏的可能性低的情况。此外，可以减少在超出允许偏差的情况下需要停止的次数，以防止自身的每次停止引起进一步的参数波动、从而以不期望的方式延长启动阶段。

优选地，所述参数是：压力、电力、电阻抗、导电性、速率、角速率、转动速度、加速度、重量、浓度、温度或力。这些参数尤其适合用于检查机器状况。例如，可以同时对所述参数中的多个参数进行检测，并将其实际值与各允许偏差进行比较，以能够更可靠地判断适当操作状态或不适当操作状态。

在有益实施例中，还包括装瓶设备关闭阶段，其中在所述关闭阶段中，允许所述实际值相对于所述参数的期望值的偏差不同于在所述正常操作阶段中的偏差。由于在装瓶设备的关闭期间，出现的参数波动也高于装瓶设备的正常操作期间的参数波动，所以通过使用与在正常操作期间的偏差不同的在关闭期间的实际值的偏差，因此，原则上可以达到与针对启动阶段所说明的相同的有利效果。

特别地，对于关闭阶段，也可以允许其偏差的量高于正常操作阶段中的偏差的量。同样地，其偏差时间可以长于正常操作阶段的偏差时间。针对关闭阶段，可以以相对于正常操作的期望值偏离的相同的有益方式来预先确定期望值。还可以如启动阶段所述，类似地实施针对关闭阶段的允许偏差的更新。同样地，如针对启动阶段与正常操作阶段之间的改变的说明，可以手动或自动地开始从正常操作阶段至关闭阶段的改变。此外，类似于启动阶段，对于关闭阶段，同样可以判断出不适当的操作状态并可选地判断出非正常操作状态。由此，可以实现与针对装瓶设备的选择性关闭和受影响产品的选择性排出相同的优势。

优选地，在所述关闭阶段中，允许所述实际值相对于所述参数的期望值的偏差不同于在所述启动阶段中的偏差。由此可以考虑到例如装瓶设备的耗电在关闭期间通常会降低等的情况。因而，可以特别针对参数波动的出现来选择性地和准确地检查设备。

附图说明

附图示出发明的优选实施例。图1示出在设备启动阶段、正常操作阶段和关闭阶段期间的特征性设备参数、所分配的期望值和允许偏差的示意图。

具体实施方式

附图示出对装瓶设备的适当操作状态的监视的参数P特性的期望值S和实际值M的时间历史，该参数可以是例如电力消耗、压力或流速等。此处的例子仅用于示出根据本发明的方法，并且不限于特定参数P、或者期望值S或实际值M的特定曲线进展。实际值M可以是参数P的单个测量值，也可以是以适当方式计算出的测量结果。

在图中，通过示例示出了装瓶设备的操作，该操作以在时间点T0进行装瓶设备启动的第一阶段1作为开始。在时间点T1时，装瓶设备的操作从启动的第一阶段1改变为启动后的装瓶设备的正常操作的第二阶段2。该生产条件较为稳定的阶段持续至时间点T2，在时间点T2时装瓶设备的操作改变为装瓶设备关闭的第三阶段3。可以手动地以及自动地进行操作阶段1～3之间的改变，特别地，该改变还取决于测量出的参数P。

从图中还可以看出，将参数P的第一期望值S1分配至装瓶设备启动的第一阶段1，将参数P的第二期望值S2分配至正常操作的第二阶段2，以及将参数P的第三期望值S3分配至关闭的第三阶段3。仅作为示例给出作为不同常数值的期望值S1～S3。例如，可以将图中由虚线表示的共同恒定期望值S、随时间变化的期望值分配至图中所示的阶段1～3。同样地，在装瓶设备操作期间，期望值S、S1～S3可以遵循任何曲线进展。根据装瓶设备的各个机器的操作模式，还可以考虑在所示阶段1～3中至少一个阶段内的一个期望值S或者数个期望值的阶梯式进展。还可以以特定间隔来更新期望值S1～S3。给出各个期望值S1～S3之间的区别仅为了更好的理解所述实施例。

将实际值M相对于期望值S1～S3的允许偏差各自分配至所示的操作阶段1～3，其中，本示例中的允许偏差各自由实际值M的允许波动范围ΔP1～ΔP3来定义，这意味着由参数P的值的允许范围来定义，以及由考虑或计算偏差ΔP1～ΔP3的量的时间段Δt1、Δt2、Δt3来定义。因而，允许波动范围ΔP1～ΔP3与允许的超出和/或低于所分配的期望值S、S1～S3的部分相对应。

在示例中，不适当的操作状态的定义是，相对于期望值S1～S3，实际值或测量值M至少在时间段Δt1、Δt2、Δt3期间的偏差量分别大于允许偏差ΔP1～ΔP3。这是例如装瓶设备启动的第一阶段1的情况，其以虚线所示的曲线部分M′来表示。换句话说，实际值M根据曲线段M′的进展可以表示不适当的操作状态的特性，该状态例如可以触发机器的停止。作为对比，根据实线所表示的曲线进展，在启动的第一阶段1中实际值M的变化量小于允许偏差ΔP1。因此，启动的第一阶段1中实际值M的实线曲线进展表示适当的操作状态的特性。

对于根据本发明的方法，例如，可以将允许波动范围ΔP1～ΔP3表述为相对于期望值S、S1～S3的相对偏差，还可以表述为绝对偏差或独立于符号的偏差。相对于期望值S、S1～S3中至少一个的所允许的超出或低于在各情况下也可以各不相同。当然，也可以通过实际值M的相应最大值和最小值之间的值的范围来给出期望值S、S1～S3的允许波动范围ΔP1～ΔP3。

在正常操作的第二阶段2，允许比启动的第一阶段1的波动范围小的波动范围ΔP2。同样地，实际值M必须在允许波动范围ΔP2内的相应评价时间段Δt2短于启动的第一阶段1的评价时间段Δt1。然而，也可以针对第一阶段1和第二阶段2来定义相同的评价时间段Δt1和评价时间段Δt2。同样，可以想到仅不同地定义第一阶段1的评价时间段Δt1和第二阶段2的评价时间段Δt2，并允许实际值M的波动范围ΔP1和ΔP2相同。

例如，如果已知在启动的第一阶段1的适当操作状态下，实际值M出现的暂时波动的量大于启动的第一阶段1的允许波动范围ΔP1，则不相同的评价时间段Δt1、Δt2是有意义的。在这种情况下，要防止实际值M的该暂时偏差导致假阳性错误消息并且该暂时偏差被分配至不适当的操作状态。

从本发明的意义上来说很重要的是，在启动的第一阶段1中实际值M相对于期望值S、S1的允许偏差不同，从而考虑到装瓶设备在启动期间的动态行为，但是也可以在稳定的正常操作中进行可靠的错误检测。例如，针对启动阶段1的允许偏差与正常操作阶段2的允许偏差的不同可以仅是由不相同的评价时间段Δt1、Δt2造成，或者仅是由不相同的波动范围ΔP1、ΔP2造成，或者是由不相同的评价时间段Δt1、Δt2和不相同的允许波动范围ΔP1、ΔP2的组合造成。这也可以由第一阶段期望值S1和第二阶段期望值S2的不相同、以及实际值M的保持不变或仅略微改变的绝对阈值来间接地实现。

对于可选的装瓶设备关闭的第三阶段3，显然参数P的实际值M的量可以大于允许波动范围ΔP3的量，但在这里，如果实际值M在短于所分配的相应的评价时间段(这里为Δt3)内大于允许波动范围ΔP3，则不一定存在不适合的操作状态。

在装瓶设备启动的第一阶段1的区域，另外表示了正常操作的第二阶段2的允许波动范围ΔP2。除已描述的启动阶段1中的评价之外，还可以将实际值M与正常操作的第二阶段2的允许波动范围ΔP2相比较。例如，可以针对以下情况来定义非正常操作状态：启动的第一阶段1中的实际值M保持在第一阶段1的允许偏差ΔP1、Δt2以内，但未保持在第二阶段2的允许偏差ΔP2、Δt2以内。

对于非正常操作状态，可以这样将其表示为与不适当操作状态相比较为不严重的状态，其中，尽管进一步生产出缺陷产品的可能性增高，但仍可以将装瓶设备本身发生故障的风险划分为低。然而，通常可以进行操作状态的分级评价。因而，例如在不必须停止装瓶设备的情况下、能够将分配至该非正常操作状态的产品从常规产品流中挑选出来可能就足够了。然后，可以对被挑选出的产品、例如灌装后的瓶或贴有标签但尚未灌装的瓶进行单独的过程步骤以检查其产品质量。通过使装瓶设备在这种情况下不必须停止，首先防止了启动的第一阶段1以不期望的方式延长，其次防止了装瓶设备本身的停止所造成的额外参数波动带来其它停止的风险。

可以理解的是，就本发明的意义来说，可以同时对适当操作状态的多个参数P特性进行评价，并且可以将各结果相互比较，例如，比较特性波动的一致性，特别是诸如最大值、最小值、测量曲线的转折点和过零等参数特性变化的时间点。由此，还可以检查例如错误消息的合理性或对于非正常和/或不适当操作状态的判断。

此外，在启动的第一阶段1和/或关闭的第三阶段3的各区间中，可以评价不同的参数P。例如，特定参数P对于各个阶段1～3中的部分区间可能尤其重要，然而在相同的阶段1～3的其它部分区间中，该参数可能特别受到并非由故障所导致的操作波动的影响。

作为示例，关闭的第三阶段3表示期望值S3的允许波动范围ΔP3在所示的阶段1～3中的一个阶段期间不必恒定，而可以改换为任意模式。在该例子中，允许波动范围ΔP3在关闭的第三阶段3期间连续地线性减少。

同样地，可以想到其它作为时间t的函数的曲线进展，例如，渐进曲线进展，或由任意数学函数所定义的曲线进展。同样地，可以基于查找表来更新允许波动范围ΔP1～ΔP3的进展。例如，可以将期望值S、S1～S3的预期进展或期望值的预期波动整合在该表中。还可以想到，基于先前获得的特性参数P的测量数据来更新在所示阶段1～3中至少一个阶段中的允许偏差。

同样地，可以基于对适当操作状态的其它参数特性的测量来对允许偏差进行调整。该调整可以涉及评价时间段Δt1～Δt3以及允许波动范围ΔP1～ΔP3。因而，可以对实际值相对于期望值S、S1～S3的允许偏差进行动态调整以适合于变化的操作条件，从而增加监视装瓶设备的精确度以及减少假阳性监视结果的出现。

根据本发明的方法可以用于装瓶设备和相关的生产设备，尤其也用于针对例如饮料产业或药品生产中这些设备的各个处理站。由于在分块组合的这类复杂系统中，必须对大量的各个驱动单元进行同时供给并同步操作，因而在这类系统中该方法的使用尤为有益，例如在包括吹塑机器、贴标签机器、灌装机器、以及可选的包装和码垛机器的机器块中。这里，例如，由于要同时移动这些块，惯性矩的出现使同步和对各特性参数的监视恶化。因而，根据本发明的方法，可以用按需要制定的方法来控制设备的启动阶段和设备的关闭阶段，其中，尤其可以使监视的精确度提高并且更好地防止假阳性造成生产中断。

Claims (16)

1.一种操作装瓶设备的方法，其至少包括一个装瓶设备启动阶段(1)，以及一个装瓶设备启动后的正常操作阶段(2)，其中：

测量适当操作状态的至少一个参数(P)特性的实际值(M)，以及

在所述启动阶段(1)中，允许所述实际值(M)相对于所述参数(P)的期望值(S、S1)的偏差(ΔP1、Δt1)不同于在所述正常操作阶段(2)中的偏差。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，允许针对所述启动阶段(1)的偏差的量(ΔP1)与所述正常操作阶段(2)相比更大。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，允许针对所述启动阶段(1)的偏差的时间(Δt1)与所述正常操作阶段(2)相比更长。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，针对所述启动阶段(1)的期望值(S1)不同于所述正常操作阶段(2)的期望值。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述启动阶段(1)，允许如下偏差(ΔP1、Δt1)，其中基于对所述适当操作状态的所述参数(P)的测量和/或至少另一个参数特性的测量在启动期间对该偏差进行更新。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述启动阶段(1)，允许如下偏差(ΔP1、Δt1)，其中在启动期间作为时间(t)的函数对该偏差进行更新。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，手动地开始从所述启动阶段(1)到所述正常操作阶段(2)的改变。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，基于所述装瓶设备中开关状态的改变、时间(t)的函数、或者对所述适当操作状态的至少一个参数(P)特性的测量，自动地开始从所述启动阶段(1)到所述正常操作阶段(2)的改变。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在超出针对所述启动阶段(1)所允许的偏差(ΔP1、Δt1)的情况下，判断为不适当操作状态，然后在该不适当操作状态下，停止生产、或者从常规产品流选择性地排出受到所述不适当操作状态影响的产品。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述启动阶段(1)中还检查所述实际值(M)是否超出针对所述正常操作阶段(2)所允许的偏差(ΔP2、Δt2)。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述装瓶设备中，如果所述实际值(M)超出了针对所述正常操作阶段(2)所允许的偏差(ΔP2、Δt2)并且未超出针对所述启动阶段(1)所允许的偏差(ΔP1、Δt1)，则判断为非正常操作状态，然后在该非正常操作状态下，从常规产品流选择性地排出受到所述非正常操作状态影响的产品、并且/或者检查各个产品。

12.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述参数(P)是：电力、电阻抗、导电性、速率、转动速度、加速度、重量、浓度、温度或力。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述参数(P)是压力。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述参数(P)是角速率。

15.根据权利要求1或2所述的方法，其中，还包括装瓶设备关闭阶段(3)，其中在所述关闭阶段中，允许所述实际值(M)相对于所述参数(P)的期望值(S、S3)的偏差(ΔP3、Δt3)不同于在所述正常操作阶段(2)中的偏差。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，在所述关闭阶段(3)中，允许所述实际值(M)相对于所述参数(P)的期望值(S、S3)的偏差(ΔP3、Δt3)不同于在所述启动阶段(1)中的偏差。