CN111565851B - 用于辊系统的研磨线的自动优化和控制的智能的自适应控制装置及对应的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对颗粒状水果等进行研磨和/或压碎的产品处理设备和对应的方法，具体地涉及一种用于对碾磨设备和碾磨设备的辊系统的研磨线进行自优化控制的自适应调节和控制方法以及对应的调节和控制装置。研磨线包括多个处理单元，所述多个处理单元基于操作处理参数在其各自的操作中能够各自借助于调节和控制装置被单独地控制且被单独地调节。在处理单元中具有限定的处理顺序的分批控制能够借助于操作处理办法被调节，其中，借助于操作处理办法能够通过一种或更多种输入材料来生产限定量的最终产品。基于被分配给操作处理办法的特定的操作分批处理参数来控制处理单元。

Description

用于辊系统的研磨线的自动优化和控制的智能的自适应控制 装置及对应的方法

技术领域

本发明总体上涉及一种用于对研磨系统和辊系统、特别是具有辊磨机的碾磨设备进行自动调节和控制的智能的自适应调节及控制装置，但也涉及磨机系统和研磨设备。本发明特别地涉及用于谷物磨机和用于谷物的处理和粉碎的其他设备的调节装置，其他装置特别是用于谷物的粉碎、运输、筛分和调节的装置，并且本发明涉及用于对这样的设备进行自优化控制和监测的调节和控制方法以及调节装置。出于过程监测(测量、监测)以及对设备或比如测量的例如水分含量、蛋白质含量、淀粉损坏、面粉(或研磨的中间产品)的灰分含量(矿物质)、残留淀粉含量、研磨细度等工艺进行控制和/或调节的目的，根据本发明的装置的可能的应用还涉及下述研磨系统和辊系统：该研磨系统和辊系统在谷物研磨设备中在产品准备和处理期间具有实时或准实时测量且监测操作参数比如辊温度、辊间隙、辊旋转速度、辊压紧力和/或一个或各种辊驱动器的能量摄入的监测，和/或具有成分或质量参数的实时或准实时测量。然而，如上所述，本发明总体上还涉及适合用于对比如矿石或水泥等粗粒度的材料进行研磨的磨机系统，例如球磨机或所谓的半自动研磨磨机(SAG)。即使使用这样的磨机，生产量和产品质量参数也通过调整各种设定或参考变量比如磨机滚筒的旋转速度、磨机滚筒的能量摄入、(粗)粒度的原始材料/输入材料的供应、矿石磨机中的水分供应、和/或出口处存在的研磨材料的排出速度来控制。即使使用这些磨机，研磨材料的粒度分布也是重要的质量特征。特别地，它可能会影响磨机系统的下游的其他部件比如浮选部件的产量。最高可能的生产量通过高产品质量和低能耗以及材料要求即材料成本来实现。

因此，本发明在优选应用中涉及包括辊或辊对的辊系统、产品处理设备和研磨设备，以及用于这样的研磨系统和辊系统或产品处理设备的优化操作的对应的方法。特别地，所提及的设备涉及用于以下各者的完整设备：(i)谷物碾磨厂，(ii)工业面包房的面粉制备，(iii)用于特殊碾磨的设备，(iv)用于为牲畜和家畜制造优质饲料的生产设备，(v)用于为鱼类和甲壳纲动物制造饲料的特殊设备，(vi)用于制造活性成分混合物的预混和浓缩设备，(vii)从油籽中生产油，(viii)提取的谷类和白色片状物的处理，(ix)用于处理生物质和制造能量球的高水平设备，(x)用于乙醇生产的设备，(xi)完整的大米加工设备，(xii)用于食物、种子和合成材料的分选设备，(xiii)谷物和大豆处理，(xiv)用于通过存储与排出谷物、油料种子和衍生物来装卸和卸载船只、卡车和火车的设备，(xv)用于竖向的钢和混凝土仓和平面存储的仓装备，(xvi)机械和气动的船只卸料机和船只装载机，(xvii)传送部件，(xviii)工业麦芽制造和压碎设备，(xix)用于处理可可豆、坚果和咖啡豆的机械装置和装备，(xx)用于制造巧克力和填充料以及涂层的机器和设备，(xxi)用于模制巧克力制品的机器和设备，(xxii)用于制备长货、干货、面条、千层面、蒸粗麦粉和特殊糊状产品的生产线的整体构思，(xxiii)用于对早餐谷物、食品和饲料成分、宠物食品、水产饲料和药物进行挤压(蒸煮和定形状)的系统和设备，(xxiv)用于制造涂料、清漆和分散剂的设备，(xxv)用于湿磨技术的完整解决方案的计划以及用于制造化妆品、电子和化学工业的印刷油墨、涂层和颗粒分散体的机器和过程装备的生产，(xxvi)聚合物(PET)的热处理，(xxvii)用于制造PET瓶的设备，(xviii)用于处理PET和其他塑料制品的SSP和调节设备，(xxix)用于瓶到瓶回收的设备，(xxx)制造即用型纳米颗粒分散体，(xxxi)用于液相中的纳米颗粒的统包处理工艺，(xxxii)用于干燥和进一步热处理的工业解决方案，(xxiii)从麦麸、大米强化等分离和表征糊粉。

背景技术

碾磨，特别是谷物碾磨，也被称为技术。与其他工业领域不同，在其他领域中，决定过程动态的各种因素的影响通常是公知的，并且因此在其他领域中可以使用合适的等式和公式轻易地对相关过程进行参数设置，或相应地对所涉及的设备和装置进行简单地控制和调节，在碾磨工业中影响研磨质量以及所加工的最终产品的产量的相关因素的数目非常多。因此，作为人类专家，碾磨者通常必须基于其直觉和专业知识在对原始材料/原材料进行分析之后手动地调整和设置整个研磨或碾磨设备，以在最终产品的预期质量和产量(例如灰分含量、产量、烘烤质量等)方面获得最佳的结果。所有这些同时使成本最小化，即，特别是使能源效率最小化。还应当注意的是，原始材料例如研磨的小麦或谷物的研磨性能是研磨处理的基础。由于研磨设备通常必须通过主要的碾磨者来调节，因此主要的碾磨者对所生产的面粉的特性的控制也具有决定性的影响。这开始于小麦类别的选择，以影响某些谷物属性比如某种蛋白质范围，小麦类别的选择可以参考市场类别和小麦的产地或生产区域两者。碾磨者还对添加到研磨设备的小麦混合物/谷物进行控制。碾磨者还可以测量碾磨流、辊速度、速度差、带槽的辊的分布例如尖到尖的分布以及在平滑辊的情况下的辊压力。碾磨者将附加的调节选项与筛分和清洁以及最终的研磨电流选择结合，以用于混合所生产的最终面粉。碾磨者使用所有这些参数和调节选项，以一致地生产一定质量的面粉。

如通过所讨论的示例示出的，磨辊需要永久监测，特别是例如用于谷物研磨的磨辊需要永久监测。除了优化生产和最终产品的特性外，还可能发生例如所谓的空运行、调节控制摇摆或存在其他操作异常。如果异常情况持续太长时间，则例如磨辊的温度可能会上升到临界范围，并且有可能引起火灾或损坏磨辊。然而，操作异常可能会以不同的方式影响设备的最优操作，特别是影响质量、产量或能耗。尽管在许多领域中，研磨设备至少是部分自动化的，但是与自动控制和最优操作有关的当前系统难以实现自动化。因此，在现有技术中，磨机系统通常仍然由操作人员根据其实证经验来手动设置。操作的自动控制或调节通常受限于例如经由PLC控制和具有图形用户界面(GUI)的连接的输入装置的信号传输和控制命令的传输。PLC指的是可编程逻辑控制器，该可编程逻辑控制器可以用作控制或调节机器或设备的装置，并且可以基于数字进行编程。如果所供应的材料的质量变化，则在可以以良好的产品质量再次获得高生产量之前通常要花费一定时间。另外，操作员通常仅间接地进行质量控制，这例如是由于在下游部件中的一个部件的产量下降而造成的。这也使磨机系统的良好设置或例如研磨处理中出现异常时的及时干预复杂化。然而，如果在磨辊系统的调节和控制中有一名操作员(主要的碾磨者)，则绝对有必要对整个生产过程进行完全控制，以便能够完全“手动地”执行这种控制。控制的结果基本上取决于操作员、即主要的监督碾磨者的相应技术技能和经验。如果例如在特殊时间(节假日、夜间工作等)期间用于操作的有资质的人员较少，则这可能例如由于白面粉等的产量较低而导致磨机的效率下降。试图用基于处理器的调节装置代替主要的碾磨者[原文如此]，主要的碾磨者的复杂知识和经验不能简单地借助于规则控制的装置，特别是不能通过独立、自给的功能调节设置规则控制的装置来实现自动化，规则控制的装置在无需定期进行例行人工干预的情况下运行。

就研磨和还原系统而言，现有技术中已知不同的研磨和还原系统。迄今为止，辊磨机对谷物和谷物磨机而言是最重要的研磨装置。无论要加工玉米、普通小麦、硬质小麦、黑麦、大麦还是麦芽，辊磨机通常都为所有类型的谷物提供最理想的处理方式。在谷物磨机中使用的工艺是阶段粉碎。面粉芯(胚乳)通过穿过多个带槽的钢辊对或平滑的钢辊对逐步破碎。在分离器中通过筛子将面粉芯(胚乳)从麸皮中分离，并且通过筛子将籽苗分离。在辊磨机的成对辊的情况下，一个辊通常比另一辊旋转得快。由于两个辊的反向旋转，物料被吸入到辊间隙中。槽的形状、深度和旋涡以及旋转速度差决定每个步骤中的研磨强度。冲击式磨机也是已知的。冲击式磨机适用于例如研磨谷物磨机(研磨的谷物和副产品)、动物饲料工厂(动物饲料、豆类)、啤酒厂(用于捣碎过滤的精粉生产)、油磨机(提取粉和压碎的油饼)或者甚至面食工厂(面食废弃物)中的广泛的多种产品。将产品从预备容器给送至冲击式磨机或锤击式磨机，并且由搅拌器转子捕获。将颗粒粉碎，直到颗粒可以穿过筛壳的围绕转子的开口为止。最后，还已知压片设备，在压片设备中，压片磨机与对应的蒸汽装置一起形成芯。在片状材料到达压片磨机之前，在上游的蒸汽装置中对片状材料进行水热处理。该设备适用于处理珍珠大麦(完整、清洁和去皮的燕麦核)以及去壳的燕麦(切开的燕麦核)、玉米、普通小麦、大麦、荞麦和大米。应当注意的是，由于通过谷物和类似产品生产面粉和粗面粉的特殊问题和要求，已经开发了一种独立类型的辊磨机，即所谓的碾磨式辊磨机，与岩石的研磨技术相比，通过植物原材料等生产片状物的碾磨式辊磨机包括非常独特的研磨技术。

不管谷物磨机的具体性能如何，在现有技术中所讨论的研磨系统中的所有研磨系统中都已知的(例如，参见DE-OS 27 30 166)是，存在并且可以总是存在不允许理想的研磨条件的破坏性影响。除此之外，这些破坏性影响还包括不均匀的辊温度、改变一对辊的弹簧特性、改变研磨间隙或研磨压力等。本发明特别地涉及一种控制及调节装置，该控制及调节装置用于对所描述的研磨系统和谷物碾磨设备的操作处理参数进行稳定的自适应控制和调节以及及时检测破坏性影响或其他操作异常，研磨系统用于研磨谷物并影响处理因素(研磨材料和设备因素)，谷物碾磨设备的操作处理参数可以分配给研磨系统。已知的是，这样的控制及调节系统的提供和自动化是复杂的，因为必须考虑多个至少部分相互依赖的参数，即相关联的参数(例如，EP0013023B1、DE2730166A1)。研磨装置的操作受多种参数影响，比如通过选择谷物或谷物混合物的类型和生长区域、收获时间、期望的质量标准、比重和/或个别种类的谷物的水分或谷物混合物比例、空气温度、相对空气湿度、磨机系统中所使用的安装元件的技术数据和/或所期望的作为指定过程变量的面粉质量以及距离的选择、研磨压力、温度和/或磨辊的马达的功率摄入、所获得的研磨材料的流动速率和/或水分含量和/或与混合物比例相关的面粉的质量，这使谷物碾磨设备中的研磨处理的差异化控制十分复杂。通常足以使这些过程变量中的一些过程变量和操作处理参数超出其公差范围，从而对磨机的操作产生巨大影响。由于过程的这种复杂性，尽管尽了所有努力使设备自动化，但主要的碾磨者仍然是现有的，因为作为“人类专家”，他必须决定分配给输入信号变量的控制信号是否出现期望的变化。主要的碾磨者将始终考虑目标变量。如果他已经在所提及的输入信号变量与控制信号变量之间找到最优分配，则通常通过在谷物碾磨设备内进行对应的内存分配和寻址来确保这种分配。

现有技术文献WO9741956A1公开了一种用于在具有多个研磨单元的磨机中对研磨处理进行自动控制的方法。在研磨单元的出口处筛分样品。在样品中，将保留的研磨材料的生产量百分比与预限定的标准值进行比较。如果测量到偏差，则根据该偏差来调节所涉及的研磨单元的研磨辊对的研磨辊之间的间隙。现有技术的DE2413956A1也涉及一种用于使用研磨单元将谷物研磨成面粉并随后进行筛分的方法。如已知的，当研磨谷物时，研磨材料通过许多连续的辊磨机，其中，对所出现的材料进行筛分以分离已经研磨成所需尺寸的材料，同时将剩余的材料给送至随后的研磨单元，所述研磨单元相继地设置。借助于监测单元对研磨单元进行监测。在研磨处理期间，研磨单元的行为基于预定方案来控制，使得研磨单元的行为与预定方案相匹配。最后，JPH06114282A示出了一种用于监测研磨设备中的粒度分布的方法，其中，目的是在设备内保持恒定的粒度分布。在该方法中，对输送速度、磨辊之间的距离以及辊的弹簧压力进行监测，以获得期望的粒度分布。该方法适于在检测到粒度分布与期望的粒度分布有偏差时对研磨设备进行调节。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中已知的缺点和技术问题。特别地，将提供用于对辊系统的研磨线进行自动优化和控制的智能的自适应控制/调节装置，利用该装置可以使研磨和/或粉碎优化和自动化，并且该装置增加了磨机的操作安全性，并且同时优化操作或对发生的异常自动做出反应。控制/调节装置应当能够识别生产的长期趋势并检测操作异常。该控制/调节装置意在能够使关键生产参数，特别是产量、能量和生产量/机器运行时间的简单的自动化监测和检测成为可能，并且允许通过优化相关参数自动适应操作，或者在异常或反常的情况下自动适应操作。最后，该方法应当允许在初始设置期间快速、自动和稳定地设置磨机系统。

根据本发明，这些目的特别是通过独立权利要求的特征部分的元件来实现。从从属权利要求、附图和说明书中也得出其他有利的实施形式。

特别地，本发明通过一种用于对碾磨设备和/或碾磨设备的辊系统的研磨线进行自优化控制的智能的自适应调节及控制装置和/或设备来实现这些目的，在碾磨设备中，研磨线包括多个处理单元、比如带槽的辊和/或平滑的辊和/或筛等，所述多个处理单元可以基于操作处理参数在其操作中借助于调节及控制装置进行单独控制，并且可以进行单独调节，其中，借助于操作处理办法，可以在处理单元中以限定的处理顺序调节分批控制，其中，可以借助于操作处理办法通过一种或更多种原始材料生产限定量的最终产品，并且其中，处理单元基于被分配给操作处理办法的特定操作的分批处理参数而被控制。调节及控制装置包括模式识别模块，该模式识别模块用于检测具有多维分批参数模式的操作处理办法，其中，操作处理办法包括所存储的至少一个或更多个原始参数、研磨处理在研磨线的处理单元内的限定顺序、以及被分配给研磨线的相应的处理单元的操作的分批处理参数。调节及控制装置包括存储装置，该存储装置用于存储具有历史分批处理参数的历史操作处理办法，其中，处理办法的历史分批处理参数各自在标准范围内限定优化的分批处理的过程典型的多维分批处理参数模式。当输入新的操作处理办法的最终产品参数和/或输入产品参数时，基于所分配的作为新的分批参数模式的多维分批参数模式、借助于所存储的历史操作处理办法的一个或更多个历史操作处理办法的模式识别模块的模式识别来选择和/或触发最接近的分批处理参数模式。借助于调节及控制装置，基于所触发的最接近的分批处理参数模式，产生具有用于所输入的新的操作处理办法的新的分批处理参数的新的分批处理参数模式，其中，基于所产生的具有所分配的分批操作处理参数，借助于调节及控制装置对处理单元进行相应的控制和调节。在新的操作处理办法的研磨处理期间，可以借助于调节及控制装置连续地监测操作处理参数，其中，在检测到异常的情况下，警告信号被传输至警报单元，异常比如为所监测的操作处理参数与新的操作处理办法的指定操作处理参数的限定偏差。分批处理参数例如可以至少包括与碾磨设备的一个或更多个辊磨机的电流和/或功率摄入有关的测量参数。所述一个或更多个辊磨机例如可以至少包括带槽的辊(B通道)和/或平滑的辊(C通道)。分批处理参数例如尤其可以至少包括与碾磨设备的一个或更多个辊磨机的电流和/或功率摄入有关的测量参数。除此之外，本发明具有以下优点：可以提供用于对辊系统的研磨线进行自动优化和控制的技术上新颖、智能的自适应控制/调节装置，利用该装置，研磨和/或粉碎可以被优化并且完全自动化，并且该装置提高了磨机的操作安全性，并且同时优化了操作或对发生的异常自动做出反应。本发明的控制/调节装置能够识别生产的长期趋势并检测操作异常。该装置能够使关键的生产参数，特别是产量、能量和生产量/机器运行时间的新颖的简单的自动化监测和检测成为可能，并且允许在操作期间自动适应操作以优化这些参数，或者在操作期间在检测到异常或反常的情况下自动适应操作。如果最终将本发明的系统和方法用于初始设置，则这允许基于历史优化参数设定对磨机系统进行快速且稳定地设置。

在一种实施方式中，可以借助于标准范围内的优化的分批处理的过程典型的分批处理参数来确定取决于原始产品的最终产品的质量参数以及特定的面粉产量。限定的质量参数例如可以至少包括粒度分布和/或淀粉损坏和/或蛋白质质量和/或水分含量。所监测的分批处理参数例如可以至少包括产量和/或能量摄入/消耗和/或生产量/机器运行时间。

在另一实施方式中，在研磨处理期间，当检测到异常时，通过调节及控制装置记录所监测的分批处理参数的连续长期变化，其中，所监测的操作处理参数与新的操作处理办法的所生成的操作处理参数的限定偏差根据所测量的连续长期变化来确定。

在另一实施方式变型中，所监测的分批处理参数从多个调节及控制装置经由网络被传输至中央监测单元，其中，所述多个调节及控制装置被集中地监测和调节。

在又一实施方式变型中，所监测的操作处理参数与新的操作处理办法的所生成的操作处理参数的限定偏差根据可限定的x²标准偏差内的自然波动来确定。

此时，应当注意的是，本发明不仅涉及根据本发明的装置，而且涉及用于实现根据本发明的装置的方法。

具体实施方式

下面使用示例来描述本发明的各实施方式变型。通过以下附图来图示各实施方式的各示例，在附图中：

图1示意性地图示了根据本发明的实施方式变型的表示，其中，从所有的辊磨机(B(2：21,...,23)/C(3：31,...,33))观察电流，所有辊磨机被划分成B通道(此处为带槽的辊21,...,23)和C通道(此处为平滑的辊31,...,33)。对于每个办法和装置设定/特性而言，都存在典型的模式，该模式根据原材料和先前的处理步骤(比如粒度分布611、淀粉损坏612、蛋白质质量613、水分含量614)确定最终产品的质量61以及特定的面粉产量62。典型模式也可以由特定的典型颜色表示。将电流的模式或颜色模式的变化检测为异常，并且生成对应的电子信号以生成警告信息或激活其他装置或设备。

图2示意性地图示了辊磨机的电流的典型模式的表示，即，办法的典型标志。产生了用于4种办法的在大约6个月内操作的电流平均值。

图3示意性地示出了用于波动的类似模式的表示。同一时期和同一办法的电流的标准偏差。

图4和图5示意性地示出了标志的长期趋势的表示。由于磨损、季节性因素或其他条件因素，模式会随时间变化。图4和图5示出了3月(图4)和6月(图5)中的各月内的波动。

图6和图7示意性地示出了具有异常行为的离群值/批次的图示，其中，可以基于它们的不同标志来检测这种异常行为。良好/正常批次可以通过自学单元/机器学习单元或操作员标记为“良好”，使得将要被预期为“正常”的行为的定义变成动态的，并且可以考虑长期趋势。

图8至图11示意性地示出了根据过程变量(图8至图9)以及过程变量的过程分析(图10)和办法概述(图11)检测到的异常情况的进一步的表示。

图12示意性地示出了研磨设备1，在该设备中，在例如每3分钟的过程期间测量并记录传感器数据。特别地，图12示出了输入产品5的测量参数51的测量值比如输入产品5的水分含量、以及最终产品6的面粉性能61和产量62的测量值。

出于本发明的目的，“产品”应当理解为表示散装材料或块。出于本发明的目的，“散装材料”表示呈粉末状、颗粒状、或粒状形式的产品，本发明用于散装材料处理工业，即，用于处理碾磨工业的谷物、谷物研磨产品和谷物最终产品(特别是普通小麦、硬质小麦、黑麦、玉米和/或大麦的研磨)或特殊碾磨(特别是果壳和/或大豆、荞麦、大麦、斯佩尔特小麦、小米/高粱、假谷物和/或豆类的研磨)，制造用于农场动物和宠物、鱼类和甲壳纲动物的饲料，处理油籽，处理生物质以及制造能量球，工业麦芽和麦芽处理厂；处理可可豆、坚果和咖啡豆，制造化肥，用在制药工业或固体化学中。出于本发明的目的，“块状物”应当理解为表示诸如巧克力块或糖块之类的食物块或印刷油墨、涂料、电子材料或化学品，特别是精细化学品。出于本发明的目的，“对产品进行处理”表示以下各者：(i)将碾磨工业或特殊碾磨工业的散装材料，特别是谷物、谷物研磨产品和谷物最终产品研磨、粉碎和/或成片，如上所述，用于碾磨目的，在下面更详细地描述的所述一对磨辊或压片辊可以作为一对辊来使用；(ii)对块状物，特别是诸如巧克力块或糖块之类的食品块进行细化，例如细辊对可以用于细化；以及(iii)湿磨和/或分散，特别是印刷油墨、涂料，电子材料或化学品特别是精细化学药品的湿磨和/或分散。

本发明的含义内的磨辊被设计成用于研磨颗粒状的经研磨的材料，所述经研磨的材料通常在具有两个磨辊的一对磨辊之间实现。磨辊、特别是根据本发明的所述一对磨辊中的磨辊通常具有大致非弹性表面(特别是在其周缘表面上)，为此目的，该表面可以包含金属或由金属组成，金属例如为钢、特别是不锈钢。在所述一对磨辊中的磨辊之间通常存在相对牢固且通常由液压调节的研磨间隙。在许多研磨设备中，研磨材料被大致竖向地向下导引穿过这样的研磨间隙。另外，在许多研磨设备中，研磨材料借助于它们的重力被给送至一对磨辊中的磨辊，其中，这种供应可以可选地以气动的方式支持。研磨材料通常是颗粒状的，并且像流体流一样移动穿过研磨间隙。这些性能将磨辊和包括至少一个这样的磨辊的研磨设备例如与在例如可以用于输送纸张的技术中所使用的其他辊区分开。

研磨设备的一对磨辊中的至少一个辊、特别地两个辊可以被设计为例如平滑的辊或带槽的辊或具有拧紧板的辊基体。平滑的辊可以为筒形或弧形的。带槽的辊可以具有不同的带槽的几何形状，例如屋顶形状或梯形的带槽的几何形状，并且/或者带槽的辊具有附接至周缘表面的区段。所述一对磨辊的至少一个辊、特别地两个辊可以具有从500mm至2000mm的范围内的长度和从250mm至300mm范围内的直径，特别地，所述一对磨辊中的至少一个磨辊、特别地两个磨辊可以具有从500mm至2000mm的范围内的长度和从250mm至300mm范围内的直径。辊的周缘表面、特别是磨辊的周缘表面优选地以不可拆卸的方式连接至辊体，并且特别地与辊体一体地形成。这允许产品的简单制造以及可靠且稳定的(robust)处理、特别是研磨。辊可以设计有用于记录测量值的至少一个传感器，测量值对辊中的至少一个辊的状态进行表征，特别是对所述一对辊中的两个辊的状态进行表征。特别地，这可以是辊中的至少一个辊的周缘表面的条件，特别地，这可以是所述一对辊中的两个辊的周缘表面的条件。该状态可以是辊中的至少一个辊、特别是所述一对辊中的两个辊的例如温度、压力、力(一个或更多个方向上的力分量)、磨损、振动、变形(膨胀和/或偏转路径)、旋转速度、旋转加速度、环境湿度、位置或取向。传感器可以被设计为例如MEMS传感器(MEMS：微机电系统)。传感器优选地与至少一个数据传感器进行数据连接，其中，数据传输器被设计成用于将至少一个传感器的测量值以非接触的方式传输至数据接收器。借助于所述至少一个数据传输器，可以将测量值以非接触的方式传输至不是辊的一部分的数据接收器。研磨设备还可以包括用于检测过程参数或产品参数或操作参数的传感器和测量单元，特别地可以包括用于测量一个或更多个辊的电流/功率摄入的测量装置。除此之外，传感器可以是(i)至少一个温度传感器，但是优选为用于测量辊温度或沿着辊的温度分布的多个温度传感器；(ii)一个或多个压力传感器；(iii)一个或多个力传感器(所述一个或多个力传感器用于确定一个或多个方向上的一个或多个力分量)；一个或多个磨损传感器；(iv)一个或多个振动传感器，特别地所述一个或多个振动传感器用于确定卷绕，也就是说经加工的产品粘接至辊的周缘表面，这会在这个位置处阻碍加工、特别是研磨；(v)一个或多个变形传感器(所述一个或多个变形传感器用于确定膨胀和/或偏转路径)；(vi)一个或多个旋转速度传感器，特别地所述一个或多个旋转速度传感器用于确定辊的停止；(vii)一个或多个旋转加速度传感器；(viii)用于确定环境湿度的一个或多个传感器，所述一个或多个传感器优选地布置在辊子的端面上；(ix)一个或多个陀螺仪传感器，所述一个或多个陀螺仪传感器用于确定辊的位置和/或取向，特别是用于确定所述一对辊中的两个辊之间的间隙宽度，间隙宽度取决于辊的位置和/或取向以及平行度；和/或(x)用于确定所述一对辊中的两个辊之间的间隙、特别是用于确定所述一对磨辊中的两个磨辊之间的研磨间隙的宽度的一个或多个传感器，例如设置在辊的端面中的传感器、特别地MEMS传感器。这些传感器的任何组合也是可能的。例如，辊可以包括多个温度传感器和变形传感器。还可能并且在本发明的范围内的是，所有传感器是相同类型的传感器，也就是说，例如，所有传感器都被设计为用于测量一个或多个辊的功率摄入的测量单元。

在此处和下面，磨损应当理解为意味着辊、特别是磨辊的周缘表面的机械磨损。在现有技术中，这种磨损可以例如通过由周缘表面上的材料移除所引起的阻力变化来确定。替代性地或此外，磨损可以经由改变的压力和/或经由改变的路径长度和/或经由改变的电容来确定。如果单元仅包括单个数据传输器，则该单元可以包括至少一个多路复用器，所述至少一个多路复用器被设置并设计成用于将由传感器检测到的测量值交替传输至数据传输器。非接触式传输可以例如通过红外辐射、光脉冲、射频信号、电感耦合或其任何组合的方式来进行。此处和下面的测量值的非接触式传输始终还包括数据的传输，所述数据是通过对测量值进行适当处理而获得的，并且因此所述数据基于测量值。例如，具有传感器的单元可以包括用于对由所述至少一个传感器检测到的测量值进行转换的至少一个信号转换器、特别是至少一个A/D转换器。可以给每个传感器分配至少一个信号转换器，所述至少一个信号转换器对由该传感器检测到的测量值进行转换。然后可以将经转换的信号馈给至如以上已经描述的多路复用器。如果信号转换器是A/D转换器，则多路复用器可以是数字多路复用器。在第二种可能的变型中，信号转换器也可以设置在如上所述的多路复用器与数据传输器之间。在这种情况下，多路复用器可以是模拟多路复用器。具有传感器的单元可以包括至少一个印刷电路板(特别是MEMS印刷电路板)，单元的传感器中的一个或多个传感器和/或至少一个多路复用器和/或至少一个信号转换器和/或至少一个数据传输器和/或至少一个能量接收器和/或至少一个能量发生器设置在所述至少一个印刷电路板上。印刷电路板可以包括测量线，传感器经由测量线连接至多路复用器。这样的印刷电路板具有以下优点：所提及的部件可以以非常紧凑的方式设置在印刷电路板上，并且印刷电路板可以被制造为单独的组件且至少在一些示例性实施方式中可以根据需要再次被替换。作为印刷电路板的替代性方案，传感器也可以经由线缆束连接至数据传输器和/或多路复用器。研磨设备的辊中的一个或多个辊可以包括至少一个数据存储器、特别是包括RFID芯片。例如，辊的单个标识尤其可以被存储或能够存储在该数据存储器中。替代性地或此外，辊的至少一种性能比如辊的尺寸和/或辊的外倾角中的至少一者可以被存储或能够存储在数据存储器中。存储在数据存储器中的数据优选地也以非接触式的方式来传输。为此，辊可以具有数据传输器。可以设想的是，数据存储器的数据借助于同一数据传输器来传输，根据本发明，所述至少一个传感器的测量值借助于该数据传输器来传输。具有传感器的测量装置还可以包括集成在其中的数据处理器，特别是微处理器、FPGA、PLC处理器或RISC处理器。该数据处理器可以例如进一步处理由所述至少一个传感器检测到的测量值，并且然后可选地将所检测到的测量值传输至数据传输器。特别地，数据处理器可以全部或部分地接管上述多路复用器和/或信号转换器的功能。微处理器也可以是上述印刷电路板的一部分。替代性地或此外，微处理器还可以执行以下功能中的至少一者：与至少一个数据总线系统通信(特别是IP地址的管理)；印刷电路板存储器管理；能源管理系统特别是如下所述的能源管理系统的控制；一个或多个辊的标识特征比如几何数据和辊历史管理和/或存储；接口协议的管理；无线功能。此外，测量装置、特别地印刷电路板可以具有能量管理系统，该能量管理系统可以执行以下功能中的一项功能、多项功能或全部功能：(i)从数据传输器定期地、特别是周期性地传输测量值；(ii)仅在满足预定条件时、特别是在满足以下描述的警告标准时从数据传输器传输测量值；(iii)使电容器或储能器的定期地、特别是周期性地充电和放电。用于处理产品的研磨设备/产品处理设备、特别是用于对研磨材料进行研磨的研磨设备包括至少一个辊或一对辊，特别地包括一对磨辊。在所述一对辊的辊之间形成有间隙。特别地，在一对磨辊的磨辊之间形成有研磨间隙。特别是在对研磨材料进行研磨时，研磨材料可以被大致竖向地向下导引穿过这种研磨间隙。另外，尤其是在对研磨材料进行研磨时，该研磨材料优选地借助于其重力被给送至磨辊，这可以可选地以气动的方式支持。产品、特别是散装材料、特别是研磨材料可以是颗粒状的，并且像流体流一样移动穿过研磨间隙。特别地，在对诸如巧克力块或糖块之类的块进行细化的情况下，该块也可以替代性地从底部穿过辊之间形成的间隙而被导引至顶部。

本发明例如涉及产品处理设备，特别是用于对研磨材料进行研磨的研磨设备。产品处理设备包括至少一个辊或一对辊。另外，产品处理设备可以具有至少一个数据接收器、特别是固定的数据接收器，以用于接收由辊或所述一对辊中的至少一个辊的数据传输器传输的测量值。研磨系统例如可以是谷物磨机的单个辊磨机或具有至少一个辊磨机的整个谷物磨机，其中，所述至少一个辊磨机包括如上所述的至少一个磨辊。然而，产品处理设备也可以设计为(i)用于使散装材料、特别是使来自如上所述的碾磨工业或特殊碾磨工业的谷物、谷物碾磨产品和谷物最终产品成片的辊式压片磨机，(ii)用于巧克力生产的辊磨机或辊式磨机，特别是具有例如两个或五个辊尤其是两个或五个细辊的粗磨机或端部细辊磨机，(iii)用于对例如印刷油墨、涂料、电子材料或化学品尤其是精细化学品进行湿磨和/或分散的辊式磨机，特别是三辊磨机。本发明特别地涉及一种用于操作如上所述的产品处理设备特别是如上所述的研磨设备的方法。该方法包括以下步骤：在该步骤中，利用产品处理设备的数据接收器，通过辊或所述一对辊中的至少一个辊的数据传输器来接收测量值。然后，对以这种方式接收的数据进行进一步处理。为此，数据可以被馈给至产品处理设备特别是研磨设备的控制单元，数据可以从控制单元处被传递至可选的更高级别的导引系统。在控制单元和/或导引系统的帮助下，可以控制和/或调节整个产品处理设备特别是整个研磨设备或其一部分。

如果满足预定义的警告标准，则例如由控制单元发出警告信息或生成电警报信号。该警告标准例如可以在于，传感器中的至少一个传感器的测量值超过为这个传感器预定的极限值。在另一变型中，警告标准可以在于，通过预定数量的传感器所测量的最大测量值与最小测量值之间的差超过预定的极限值。如果满足警告标准，则可以(例如，以光学和/或声音的方式)输出警告信号和/或可以(例如，通过控制单元)使产品处理设备停止。另外，控制单元可以使通过所述至少一个传感器获取的测量值或通过其获得的数据可视化。产品处理设备可以包括用于对颗粒尺寸及其在一对辊的就产品流而言的下游的分布进行测量的装置。因此，颗粒尺寸及其分布的测量可以例如与磨损状态和/或辊接触压力的测量相结合。这在辊、尤其磨辊是带槽的辊的情况下是特别有利的。作为替代性方案或此外，还可以在辊特别是磨辊的下游设置用于产品流特别是研磨材料流的NIR测量的装置。这在辊、尤其磨辊是平滑的辊的情况下是特别有利的。由于检测到磨损状态，因此这两种变型都能够及早进行维护计划。

利用根据本发明的产品处理设备，可以在例如产品分批的研磨处理期间连续地客观监测(单独或成对的)磨辊的功率摄入。可以测量和监测其他参数。例如，还可以将辊温度或辊磨机的壳体的内部温度和/或室温即外部温度包括在监测中，因为这些温度值会对磨辊等的温度产生影响。接触压力越高，能量需求即千瓦的消耗就越大。在较高的接触压力下，会产生更多的粉碎能量，粉碎能量作为热部分地释放到待粉碎的产品，并且也释放到辊材料。这意味着在辊磨机或类似机器的内部的温度也会升高。如果产品幕是均匀的，则可以通过借助于接触压力和/或研磨间隙调整来改变分配给待加工产品的最佳温度，从而借助于设定在辊表面上并通过温度探头记录的温度来优化研磨工作。这种改变可以借助于计算机和/或控制装置例如SPC控制装置(可自编程控制装置)或者还有PLC控制装置(可编程逻辑控制装置)(调节装置)而手动地和完全自动地进行。可以为进一步监测的参数指定物理、技术或与过程相关的限制，这些限制被指定为要遵守的必要边界条件。这种边界条件的附加监测可以导致控制行为的改善并且使最终产品的产品质量更好。

根据本发明，研磨设备1通过智能的自适应调节及控制装置4进行调节，装置4具有对碾磨设备1及碾磨设备1的辊系统的研磨线的自优化控制。研磨线包括多个处理单元2(B)/3(C)，基于操作处理参数4111,...,411x，所述多个处理单元2(B)/3(C)可以各自在其操作中借助于调节及控制装置4进行单独控制和单独调节。在处理单元2(B)/3(C)中具有限定的处理顺序的分批控制可以借助于操作处理办法411来调节，其中，限定量的最终产品6是由具有测量参数51的一个或多个原始材料5借助于具有测量参数61(611,...,61x)和产量62的操作处理办法411来生产的。处理单元2(B)/3(C)是基于分配给操作处理办法的具体操作分批处理参数来控制的。调节及控制装置4包括用于检测具有多维分批处理参数模式4111,...,411x的操作处理办法41的模式识别模块，其中，操作处理办法41包括所存储的至少一个或多个原始产品5、研磨处理在研磨线的处理单元2(B)/3(C)内的限定顺序、以及被分配给研磨线的相应的处理单元的操作性的分批处理参数4111,...,411x。调节及控制装置4包括存储装置43，该存储装置43用于存储具有历史分批处理参数4311,...,431x的历史操作处理办法431，其中，处理办法431的历史分批处理参数4311,...,431x各自在标准范围内限定优化的分批处理的过程典型的多维分批处理参数模式4321,...,432x。

当输入新的操作处理办法411的最终产品参数和/或输入产品参数时，基于所分配的多维分批处理参数模式4321,...,432x、借助于所存储的历史操作处理办法432中的一个或更多个历史操作处理办法432的模式识别模块的模式识别来触发和/或选择最接近的分批处理参数模式432i。模式识别模块可以特别地包括基于机器的神经网络结构。然后，例如作为网络训练的一部分，进行模式的标识和识别。基于神经网络的训练例如仅可以基于历史模式432。碾磨设备1的调节参数411可以基于特别是针对至少一个可预限定的目标变量的更新的神经网络结构和优化来调节。借助于调节及控制装置4，基于所触发的最接近的分批处理参数模式432i，会产生具有用于所输入的新的操作处理办法411的新的分批处理参数4111,...,411x的新的分批处理参数模式，其中，基于所产生的具有所分配的分批处理参数的操作处理办法，借助于调节及控制装置4对处理单元2(B)/3(C)进行相应的控制和调节。在新的操作处理办法411的研磨处理期间，借助于调节及控制装置4连续地监测操作处理参数，其中，在检测到异常的情况下，警告信号被传输至警报单元，异常比如为所监测的操作处理参数4111,...,411x与新的操作处理办法411的指定操作处理参数4111,...,411x的限定偏差。分批处理参数例如可以至少包括碾磨设备1的一个或多个辊磨机2(B)/3(C)的流。一个或更多个辊磨机例如可以至少包括带槽的辊(B通道)和/或平滑的辊(C通道)。分批处理参数例如可以至少包括碾磨设备1的所有辊磨机2(B)/3(C)的流。取决于原始产品5和/或其测量参数51的最终产品6的限定的质量参数61(611,...,61x)和特定的面粉产量62例如可以借助于正常范围内的优化的分批处理的过程典型的分批处理参数来确定。限定的质量参数61例如可以至少包括粒度分布611和/或淀粉损坏612和/或蛋白质质量613和/或水分含量614。所监测的分批处理参数4111,...,411x例如可以至少包括产量62和/或能量摄入/消耗和/或生产量/机器运行时间。在研磨处理期间，例如，在检测到异常时，可以通过调节及控制装置来记录所监测的分批处理参数的连续长期变化，其中，所监测的操作处理参数与所产生的新的操作处理办法的处理参数的限定偏差根据所测得的连续长期变化来确定。所监测的分批处理参数例如可以从根据本发明的多个调节及控制装置4经由网络被传输至中央监测单元，其中，所述多个调节及控制装置4被集中地监测和调节。除此之外，本发明具有以下优点：本发明以在技术上新颖的方式允许识别生产的长期趋势，自动检测异常，自动24/7(远程)监测和检测用于(i)产量、(ii)能源和(iii)生产量/机器运行时间等的生产参数。

在实施方式变型中，可以观察到例如被划分成B通道(带槽的辊)和C通道(平滑的辊)的所有辊磨机2(B)/3(C)的电流。对于每种办法而言，都存在典型的模式421，该模式421根据原材料5和先前的处理步骤(粒度分布611、淀粉损坏612、蛋白质质量613、水分含量614)以及特定的面粉产量62确定最终产品6的质量61。系统4将电流模式421的变化自动地检测为异常，并且生成警告信息。

附图标记列表

1 碾磨设备

2 处理单元(B)

21,...,23 带槽的辊

3 处理单元(C)

31,...,33 平滑的辊

4 调节及控制装置

41 输入参数

411 操作处理办法

4111,...,411x 操作处理参数

421 模式

4121,...,412x 分批参数模式

42 模式识别模块

43 存储装置

431 历史操作处理办法

4311,...,431x 历史操作处理参数

431i 触发的最接近的处理参数

432 历史模式

4321,...,432x 分批参数模式

432i 触发的最接近的模式

5 输入产品

51 输入材料的测量参数

6 最终产品

61 最终产品的测量参数

611 粒度分布

612 淀粉损坏

613 蛋白质质量

614 水分含量

62 特定的产量技术领域

Claims (11)

1.一种用于碾磨设备(1)和所述碾磨设备(1)的辊系统的研磨线的自优化控制的自适应调节和控制方法，所述调节和控制方法用于调节及控制装置(4)，其中，研磨线包括多个处理单元(2/3)，所述多个处理单元(2/3)基于操作处理参数(4111,...,411x)在其操作中各自能够借助于所述调节及控制装置(4)被单独控制并且能够被单独调节，其中，在所述处理单元(2/3)中具有限定的处理顺序的分批控制能够借助于操作处理办法(411)被调节，其中，能够借助于所述操作处理办法(411)通过一种或更多种输入产品(5)来生产限定量的最终产品(6)，并且其中，处理单元是基于被分配给所述操作处理办法(411)的特定的操作的处理参数被控制的，其特征在于，

所述调节及控制装置(4)包括模式识别模块，所述模式识别模块用于检测具有多维分批参数模式(4121,...,412x)的操作处理办法(411)，其中，操作处理办法(411)包括所存储的至少一个或更多个输入产品参数(51)和/或最终产品参数(61)、研磨处理在所述研磨线的所述处理单元(2/3)内的限定顺序以及被分配给所述研磨线的相应的处理单元的操作处理参数，

其特征在于，所述调节及控制装置(4)包括存储装置(43)，所述存储装置(43)用于存储具有历史分批处理参数(4311,...,431x)的历史操作处理办法(431)，其中，所述历史操作处理办法(431)的所述历史分批处理参数(4311,...,431x)各自在标准范围内限定优化的分批处理的过程典型的多维分批处理参数模式(4321,...,432x)，

其特征在于，当输入新的操作处理办法的最终产品参数(61)和/或输入产品参数(51)时，基于所分配的作为新的分批参数模式的多维分批处理参数模式(4321,...,432x)、借助于所存储的历史操作处理办法(431)中的一个或更多个历史操作处理办法(431)的所述模式识别模块(42)的模式识别来触发和/或选择最接近的分批处理参数模式，

其特征在于，借助于所述调节及控制装置(4)、基于所触发的最接近的分批处理参数模式产生了用于所输入的新的操作处理办法的新的操作处理参数，其中，基于所产生的具有所分配的新的操作处理参数的操作处理办法，借助于所述调节及控制装置(4)对所述处理单元进行相应的控制和调节，以及

其特征在于，在所述新的操作处理办法(41)的所述研磨处理期间，能够借助于所述调节及控制装置(4)连续地监测所述操作处理参数(4111,...,411x)，其中，在检测到异常的情况下，警告信号被传输至警报单元，所述异常为所监测的操作处理参数与所述新的操作处理办法的指定的操作处理参数的限定偏差。

2.根据权利要求1所述的用于碾磨设备(1)和所述碾磨设备(1)的辊系统的研磨线的自优化控制的自适应调节和控制方法，其特征在于，所述操作处理参数(4111,…,411x)至少包括与所述碾磨设备(1)的一个或更多个辊磨机的电流和/或功率消耗和/或产量和/或生产量/机器运行时间有关的测量参数。

3.根据权利要求2所述的用于碾磨设备(1)和所述碾磨设备(1)的辊系统的研磨线的自优化控制的自适应调节和控制方法，其特征在于，所述一个或更多个辊磨机至少包括带槽的辊和/或平滑的辊。

4.根据权利要求2或3中的任一项所述的用于碾磨设备(1)和所述碾磨设备(1)的辊系统的研磨线的自优化控制的自适应调节和控制方法，其特征在于，所述操作处理参数(4111,...,411x)至少包括与所述碾磨设备(1)的所有辊磨机的电流和/或功率消耗相关的测量参数。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的用于碾磨设备(1)和所述碾磨设备(1)的辊系统的研磨线的自优化控制的自适应调节和控制方法，其特征在于，能够借助于标准范围内的优化的分批处理的过程典型的操作处理参数来确定取决于所述输入产品(5)的所述最终产品(6)的最终产品参数以及特定的面粉产量。

6.根据权利要求5所述的用于碾磨设备(1)和所述碾磨设备(1)的辊系统的研磨线的自优化控制的自适应调节和控制方法，其特征在于，所述最终产品参数(61)至少包括粒度分布(611)和/或淀粉损坏(612)和/或蛋白质质量(613)和/或水分含量(614)。

7.根据权利要求1至3中的任一项所述的用于碾磨设备(1)和所述碾磨设备(1)的辊系统的研磨线的自优化控制的自适应调节和控制方法，其特征在于，所述所监测的操作处理参数至少包括产量(62)和/或能量摄入/消耗和/或生产量/机器运行时间。

8.根据权利要求1至3中的任一项所述的用于碾磨设备(1)和所述碾磨设备(1)的辊系统的研磨线的自优化控制的自适应调节和控制方法，其特征在于，在所述研磨处理期间，在检测到异常的情况下，通过所述调节及控制装置(4)来检测所述所监测的操作处理参数的连续长期变化，其中，所述所监测的操作处理参数与所述新的操作处理办法的所生成的操作处理参数的限定偏差根据所测量的连续长期变化来确定。

9.根据权利要求1至3中的任一项所述的用于碾磨设备(1)和所述碾磨设备(1)的辊系统的研磨线的自优化控制的自适应调节和控制方法，其特征在于，多个调节及控制装置(4)的所述所监测的操作处理参数经由网络被传输至中央监测单元，其中，所述多个调节及控制装置(4)被集中地监测和调节。

10.根据权利要求1至3中的任一项所述的用于碾磨设备(1)和所述碾磨设备(1)的辊系统的研磨线的自优化控制的自适应调节和控制方法，其特征在于，所述所监测的操作处理参数与所述新的操作处理办法的所生成的操作处理参数的限定偏差根据可限定的x²标准偏差内的自然波动来确定。

11.一种用于对碾磨设备(1)或辊系统的研磨线进行自动控制和自优化的自适应调节及控制装置(4)，其中，所述研磨线包括多个处理单元(2/3)，所述多个处理单元(2/3)基于操作处理参数能够各自在其操作中借助于所述调节及控制装置(4)被单独控制和单独调节，其中，借助于分批控制，能够根据所述处理单元(2/3)的限定的顺序通过一个或更多个输入产品(5)生产的限定量的最终产品(6)是基于特定的所分配的操作处理参数(4111,...,411x)的，其特征在于，

所述调节及控制装置(4)包括模式识别模块，所述模式识别模块用于检测具有多维分批参数模式(4121,...,412x)的操作处理办法(411)，其中，操作处理办法(411)包括所存储的至少一个或更多个输入产品参数(51)和/或最终产品参数(61)、研磨处理在所述研磨线的所述处理单元(2/3)内的限定的顺序以及被分配给所述研磨线的相应的处理单元的操作处理参数，

其特征在于，所述调节及控制装置(4)包括存储装置(43)，所述存储装置(43)用于存储具有历史分批处理参数(4311,...,431x)的历史操作处理办法(431)，其中，所述历史操作处理办法(431)的历史分批处理参数(4311,...,431x)各自在标准范围内限定优化的分批处理的过程典型的多维分批处理参数模式(4321,...,432x)，

其特征在于，当输入新的操作处理办法的最终产品参数(61)和/或输入产品参数(51)时，能够基于所分配的作为新的分批参数模式的多维分批处理参数模式(4321,...,432x)、借助于所存储的历史操作处理办法(431)中的一个或更多个历史操作处理办法(431)的所述模式识别模块的模式识别来选择和/或触发最接近的分批处理参数模式，

其特征在于，借助于所述调节及控制装置(4)、基于所触发的最接近的分批处理参数模式能够确定用于所输入的新的操作处理办法的新的操作处理参数，其中，基于所确定的操作处理办法和所述新的操作处理参数，借助于所述调节及控制装置(4)对所述处理单元(2/3)进行相应的控制和调节，以及

其特征在于，在所述研磨处理期间，能够借助于所述调节及控制装置对所述操作处理参数(4111,...,411x)进行连续地监测，其中，在检测到异常的情况下，警告信号被传输至警报单元，所述异常为所监测的操作处理参数与所述新的操作处理办法的所确定的操作处理参数的限定偏差。

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