CN113348062B - 控制一混拌机的方法及相应的混拌机 - Google Patents

Abstract

一种控制用于粉末、干与半干颗粒、水泥基混拌料或可比拟的混拌料或混拌物的一混拌机(10)的方法，包括一输入步骤，其中所述输入步骤提供用以对所述混拌机(10)的一控制与命令单元(15)传达与在一混拌周期中必须要被处置的一混拌料的一配方相关的多个输入数据；一检测步骤，其中所述检测步骤提供用以检测所述混拌机(10)中所包括的一驱动单元(12)的一电力线的一电量特征的多个值；一处理步骤，在所述处理步骤中，所述控制与命令单元(15)处理在所述检测步骤中被检测的数据以计算被生成作为一时间函数的总有功功率，并且执行一个或多个验证，将所述被处理的数据与在所述输入数据中被引入的一个或多个相应的数据进行比较，以发送到一可编程逻辑控制器(14)，所述可编程逻辑控制器(14)交替发出命令使所述混拌机(10)的功能发出一同意信号或一异常信号，所述同意信号用以排放经历所述混拌周期的所述混拌料，所述异常信号选择性地与已有一负面结果的所述一个或多个验证相关，以使操作者可以分别在一第一情况下发出命令从所述混拌机(10)排放所述混拌料及在一第二情况下对所述混拌周期的后续校正动作发出命令。

Description

控制一混拌机的方法及相应的混拌机

技术领域

本发明涉及一种用于混凝土、砂浆、粉末、干与半干颗粒、水泥基混拌料或相似物或可比拟的混拌料或混拌物(concrete, mortar, powders, dry and semi-drygranulates, cement-based mixes or similar or comparable mixes or mixtures)的一混拌机的控制方法。

本发明还关注一种混拌机，例如具备诸多水平轴的类型，适合于根据所述控制方法进行操作。

背景技术

在建筑业中，很长一段时间以来，用于混凝土、砂浆、粉末、干与半干颗粒及相似的团块材料(conglomerate materials)的诸多混拌机已被广泛使用，以制备大量此类团块，优选地是意图要被装载在诸多车载混凝土混拌机(truck-mounted concrete mixers)，然后要被浇筑(cast)。诸多混拌机的诸多实例在以申请人的名义的欧洲专利申请EP-A-1.685.933、EP-A-2.146.795及EP-A-2.146.796中被描述。

具备诸多水平轴及诸多垂直轴的诸多混拌机是已知的。特别地，被使用的诸多传统水平轴混拌机包括一混拌罐体，一个或多个可旋转的横轴在所述混拌罐体内运行，通常平行及反向旋转，以混拌被装载在所述罐中的所述诸多混拌料。

这些可旋转的横向轴中的每一个支撑一系列径向臂，所述径向臂被用于支撑多个相应的混拌叶片，在所述多个相应轴的旋转期间，其能够有效地介入所述要被混拌的混拌料，反复混拌并适当地融合被装载入所述罐的所述混拌料的诸多组分。

在所述混拌罐体外，诸多驱动装置被安装以使每个混拌轴旋转。根据现有技术中已知的一些实施例，所述驱动单元设置有一电动马达，所述电动马达直接地或通过现有技术中已知类型的诸多运动传动装置使相应的混拌轴体旋转。

本领域已知的诸多混频器通常可以配备有诸多电流表及/或诸多功率表，分别意图测量被吸收的电流强度及由上述诸多驱动单元生成的有功电力(active electricpower)。

一已知类型并设置有诸多标准特性的这些仪器然后将多个被检测的值发送到所述混拌机的所述控制单元，以使后者能够发出诸多警报信号指示任何危险情况。例如：一过度吸收的电流，或一过多有功电力(active electric power)被生成，可能指示所述诸多驱动装置操作不正常，因此有必要启动所述混拌机所具备的所述诸多安全与保护装置，以符合现行安全规定，例如：停止所述诸多驱动装置并因此中断所述诸多混拌轴体的旋转。

在这个领域，持续需要制造诸多坚固且可靠的混拌机。另一个必要条件是控制所述混拌机的功能，以在混拌后获得具有所需粘稠度(consistency)及均质度(homogeneity)特征的一高质量产品。此外，所述领域深感需要优化诸多混拌时间，在产品准备好后立即结束所述混拌周期，以节省时间及电能，因而显着节省所述混拌机的操作成本。

因此，本发明的一个目的是完善一种控制混凝土、砂浆、粉末、干与半干颗粒、水泥基混拌料或相似物或可比拟的混拌料或混拌物的一混拌机的方法，所述方法克服影响已知混拌机功能的缺点，优化诸多混拌时间以获得一混拌料，所述混拌料具有所需粘稠度及均质度特征。

本发明的另一个目的是完善一种用于一混拌机的反馈控制方法，其允许对操作者发出信号表明在所述混拌周期的期间被检测或被处理的信息的基础上可能要被执行的校正动作。

本发明的另一个目的是完善一种控制一混拌机的方法，所述方法允许增加所述混拌机的工作寿命，使遭受这种现象的诸多构件的磨损更少，从而需要更少的维护干预，因此花费更少。

本发明的另一个目的是完善一种控制一混拌机的方法，其允许获得关于所述混拌罐体的状态的间接信息，诸如作为非限制性示例，关于它的清洁或维护状态的信息，以及有关它完全排空的信息。

本发明的另一目的在于提供一种能够实现上述控制方法的混拌机，以克服现有技术中已知的诸多混拌机的缺点。

申请人已经设计、测试及实施本发明，以克服现有技术的缺点，并获得这些及其他目的及优点。

发明内容

本发明在独立权利要求中阐述及表征，而从属权利要求描述本发明的其他特征或主要发明思想的变体。

根据上述目的，提供一种控制混凝土、砂浆、粉末、干与半干颗粒、水泥基混拌料或相似物或可比拟的混拌料或混拌物的混拌机的方法，所述方法允许克服现有技术的局限并消除其中的缺陷。

根据本发明，所述控制方法提供一输入步骤，在所述输入步骤中，它提供对所述混拌机的一控制与命令单元传达多个输入数据，所述多个输入数据与在所述混拌周期中要被处置的所述混拌料的特定配方(particular formulation)(即“配方(recipe)”，就构成所述混拌料的组分和相对数量而言)相关，一检测步骤，在所述检测步骤中，它提供检测在所述混拌机中所包括的一驱动单元的电力线的一电量特征。

根据一些实施例，所述被检测的电量选自于以下各项所组成的群组：电流、电压、有功功率及无功功率。

在一个实施例中，所述检测步骤提供通过多个霍尔效应传感器检测所述电流。

根据一个实施例，所述电量的所述多个值的检测的频率是非常高的，特别是等于或高于每秒5或10次。

根据一个实施例，被提供检测单个电量，例如所述电流，并且在一随后的处理步骤中决定如上所列的其他量，作为多个被检测的电流值的一函数。

根据本发明的一个特征方面，所述控制方法提供一处理步骤，其中一控制与命令单元处理在所述检测步骤中被检测的数据，用以计算被生成作为一时间函数的总有功功率，以及进行一个或多个验证，将被处理的数据与在所述输入数据中被引入的一个或多个所述相应的数据进行比较，用以发送到所述可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器交替发出命令使所述混拌机的功能发出一同意信号或一异常信号，所述同意信号用以排放经历所述混拌周期的所述混拌料，所述异常信号选择性地与已有一负面结果的所述一个或多个验证相关，以使所述操作者可以分别在一第一情况下发出命令从所述混拌机排放所述混拌料及在一第二情况下对所述混拌周期的后续校正动作发出命令。

根据一个实施例，所述处理步骤提供以图形重建一第一曲线，也被称为负载曲线，所述第一曲线示出作为一时间函数的所述总有功功率的多个被计算的平均值的发展。根据一个实施例，所述处理步骤提供以图形重建一第二曲线，所述第二曲线的发展实质上遵循所述第一曲线的发展，但所述第二曲线具有以连续的多个波峰及多个波谷为特征的振荡发展，并且示出作为一时间函数的所述总有功功率扣除所述平均值的逐个时刻的所述多个被计算的值的发展。

根据本发明的教导，所述第一曲线与经历所述混拌周期的所述混拌料的所述粘稠度相关；并且在一实施例中，所述处理步骤提供将所述平均的总有功功率的所述多个值与(在所述输入数据中被引入的)一预定阈值进行比较，低于所述预定阈值被认为所述混拌料的粘稠度是足够的。

此外，根据本发明，所述第二曲线与经历所述混拌周期的所述混合料的所述均质度直接相关。在一个特定的实施例中，所述处理步骤提供以计算在每个振荡波峰与随后的波谷之间平行于所述y轴的所述被测量的距离，随后将所述距离与(在所述输入数据中被引入)用作一阈值的一预定距离值进行比较，低于所述预定距离值被认为所述混拌料的均质度是足够的。

在一个实施例中，根据本发明的方法提供的是，一旦所述粘稠度及均质度的值都低于所述多个相应的阈值，所述控制与命令单元对所述可编程逻辑控制器发送同意所述排放的所述信号。

根据在此提供的诸多实施例，所述处理步骤提供用以验证在所述混拌机中所包括的一混拌罐体的状况，以验证：特别是，所述混拌罐体在前一混拌周期结束时是否完全排空，或所述混拌罐体是否必须被清洁或被维护，或所述混拌罐体是否已被装载一过量的材料。在这些实施例中，被提供用以通过将所述多个被计算的有功功率的平均值，特别是在所述混拌周期的多个确定部分中，与在所述输入数据中被引入的所述功率的多个合适的阈值进行比较，用以识别所述混拌罐体的多个如上所列的状况。通常，如果所述平均的有功功率超过所述多个阈值，它提供用以对所述可编程逻辑控制器传达一异常信号，以对所述混拌罐体进行必要的校正清洁或维护操作，或者排放所述过多材料的量。

根据本发明的一些实施例，所述处理步骤还提供将所述第一曲线的发展与在所述输入数据中被引入并且与正在加工的所述混拌料的特定配方直接相关的一参考模型曲线进行比较，用以验证所述第一曲线保持于由一第一虚线在上方及由一第二虚线在下方所界定的一公差带内，所述公差带的形状由在所述输入数据中被引入的多个参考坐标决定。在一个实施例中，所述处理步骤还提供用以验证在一被决定的时刻后，所述第一曲线是否保持一递减的单调发展。根据这些实施例，如果所述第一曲线偏离所述公差带，或者在所述被决定的时刻后没有所述被提供的递减的单调发展，所述控制与命令单元对所述可编程逻辑控制器传达一异常信号。

根据一些实施例，所述控制与命令单元只有在已验证如上所述所有验证都已具有一正面结果后，才对所述可编程逻辑控制器传达同意所述排放的所述信号。如果即使被执行的多个验证中只有一个具有一负面结果，则允许所述排放的所述信号不被发送，但反而是一异常信号被发送到所述可编程逻辑控制器并且与未被通过的验证相对应。

根据本发明的另一方面，提供一种混拌机，所述混拌机包括多个可旋转轴，所述多个可旋转轴用于混拌在一混拌罐体内的所述混拌料，以及至少一驱动单元使所述可旋转轴转动；其中所述混拌机还包括一控制与命令单元，所述控制与命令单元与所述混拌机的一可编程逻辑控制器通信以执行根据本发明的一控制方法，其中所述可编程逻辑控制器被配置为发出命令与所述驱动单元相关联的多个逆变器进行调节及控制所述驱动单元的功能。

本发明有利地允许优化一混拌周期的持续时间，一旦所述混拌料具有期望的粘稠度及均质度特征就发出信号表明它的结束。

因此，本发明使得所述混拌机的功能非常灵活，因为所述诸多混拌周期持续必要的时间，并且没有在所述要被混拌的混拌料的配方的基础下提前预设的一持续时间，反而就像在最先进的解决方案(solutions in the state of the art)中发生的那样。应被注意的是，本发明的灵活性还有利地允许延迟所述混拌料的排放(discharge)，即使它已经准备好，保持一温和混拌(bland mixing)，以允许所述混拌料保持良好的融合，而不会对其进行一多余的过度混拌(superfluous over-mixing)，这可能会改变其状态，并且在能源消耗及所述混拌机一些构件的磨损方面会很昂贵。

这有利地允许减少所述混拌周期的次数及/或保证所述混拌料仅在其在粘稠度及均质度方面达到所需特性时才被排放。

此外，本发明的所述控制方法也非常可靠，并且允许将维护操作减少到最少，这些维护操作仅在实际需要时被进行。

本发明还允许延长所述混拌机及/或其许多构件的使用寿命，幸得在此描述的控制方法，这些构件不会过载或经历一较慢磨损。

本发明的一些形式有利地允许根据环境条件例如温度或湿度、在所述混拌罐体的外部及/或内部以优化所述混拌周期。

根据一些实施例，本发明有利地提供一种控制方法，能够根据机器学习技术自学习先前的诸多混拌周期的行为，其中相同的配方产品被处置，以自动更新所述输入数据，诸如上述的所述多个阈值，以进一步细化所述混拌周期的所述优化。

根据在此提供的实施例，可以有利地执行根据本发明的控制所述混拌机的方法以控制适合被集成在一现有产线或工作设备上的一混拌机，而无需特别调整。根据本发明的所述控制方法被配置为控制模块化及可扩展系统领域中的诸多混拌机，其中可以在所述混拌机的上游及下游添加附加的装置或器具(additional devices or apparatuses)并与后者可操作地连接，此非暗示长时间且费力的诸多适应操作。

附图说明

本发明的这些及其他特征将从以下的一优选形式的实施例的描述中变得明显，被给出作为参考附图作为一非限制性示例。

图1是根据在此描述的诸多实施例的一混拌机的控制逻辑的一描述性框图。

图2是包含在根据本发明的一方法控制的一混拌机中的多个驱动单元吸收的作为一时间函数的有功功率(active power)的一图形。

图3示出根据本发明的一控制方法的一个实施例的一框图。

为了便于理解，在可能的情况下使用相同的附图标记以标识在附图中相同共同元件。应当理解的是，一个实施例的诸多元件及诸多特征可以方便地被结合到其他实施例中而无需进一步澄清。

具体实施方式

我们现在将详细参考本发明的各种实施例，其中一个或多个示例在附图中被示出。每个实施例都是通过说明本发明的方式被提供的，且不应被理解为对本发明的限制。例如：作为一个实施例的一部分而被示出或被描述的特征可以用于其他实施例或与其他实施例相关联以产生另一实施例。应当理解的是，本发明应包括所有此类修改及变体。

图1示意性地示出根据本发明教导的一方法控制的一混拌机(mixer)10，例如具备诸多水平轴(horizontal axes)的类型。在此被讨论的所述混拌机10包括多个可旋转的轴体(rotatable shafts)(未被示出)以混拌所述要被融合的混拌料(mix to beamalgamated)，其被设置在适合容纳所述要被混拌的混拌料(mix to be mixed)的一混拌罐体(mixing tank)11内。每个可旋转的轴体设置有多个混拌叶片(mixing blades)，例如被成形的，也未示出，其有效地介入(interfere with)所述要被融合的混拌料(mix to beamalgamated)，以将它混拌及融合。

所述混拌罐体11还可以被配置为允许由于重力从底部排放所述被制备的混拌料，通常进入一输送料斗(conveying hopper)。

在一些实施例中，所述混拌机10可包括一个或多个驱动单元(one or more driveunits)12，每个驱动单元包括一相应的马达，诸如一电动马达，以使所述多个可旋转的轴体旋转。例如：多个驱动单元12可以被提供为与多个要被驱动的可旋转的轴体一样多。或者可以提供单个驱动单元12，其被配置为驱动所述混拌机10所设置的所有所述可旋转的轴体。

在一些实施例中，所述混拌机10可以包括现有技术中已知类型的一逆变器(inverter)13，其允许调节所述驱动单元12的电力供应电流的诸多特征参数，从而修改其诸多操作条件。

根据一些实施例，所述混拌机10包括一可编程逻辑控制器(或PLC)，其框由图1中的附图标记14表示，并且其功能将在后面对根据本发明的所述控制方法的诸多实施例的详细描述的上下文中更详细地描述。

根据一些实施例，所述混拌机10还包括一控制与命令单元(control and commandunit)15，其被适当地设计及编程以实现根据本发明的所述方法。在一个实施例中，所述控制与命令单元15可以包括一电子板(electronic board)，所述电子板设置有多个开关输出以将多个信号传达给所述可编程逻辑控制器14，以及多个输入以接收所述输入数据。

根据在此描述的一些实施例，所述控制与命令单元15通过一数据接口(datainterface)16与一外部的数据库(external database)17通信，例如至少包含与要被混拌的混拌料的组分有关的信息。

此外，在一些实施例中，所述控制与命令单元15被连接到一用户界面(userinterface)18，所述操作者可以通过所述用户界面18显示所述混拌机10正在进行的混拌过程的诸多参数及特征信息。在一个实施例中，所述用户界面18包括一电子装置，例如固定式或便携式的一计算机或一平板电脑，其设置有一显示器，例如一触敏(touch-sensitive)类型，其允许所述操作者显示所述诸多参数及数据。

应当注意的是，所述可编程逻辑控制器14及所述数据接口16被配置为分别与所述混拌机10外部例如被设置在其所在的工厂中的一同源控制器(homologous controller)19及一对应的数据接口(corresponding data interface)20通信。

图2示出一图形，所述图形示出由所述驱动单元12吸收的有功功率的发展作为一时间函数的一示例。在所述图形中所示的曲线也称为所述“负载曲线(load curve)”，其是被引入所述混拌罐体11的一组材料或“配方(recipe)”的组成物的一函数(function)。换句话说，每个“配方”由它的负载曲线来表征(characterized)。

通常，在此领域中，所有所述负载曲线提供一些步骤，在时间上彼此交错，其中提供以将诸多要被混拌的组分引入所述混拌罐体11中。在一个典型的示例中，首先意图引入惰性材料(即原始粒状矿物材料，诸如沙子、砾石等)，然后是水泥，最后是水或其他液体。在一些情况下，还被提供以引入一种或多种建筑行业常用的添加剂，诸如一已知类型的合适增稠剂。

在所述配方的不同组分之间，以重量表示(expressed by weight)，的相对比例必须根据要被获得的产品历经所述混拌周期改变。

在建筑行业中，已知将许多不同的“配方”引入到所述混拌罐体11中，其通常区分由所述领域中的不同操作者制造的不同产品，他们可以各自配制他们拥有的配方以获得相应的产品。

所述负载曲线根据所述配方而变化，因为它是由正在混拌的混拌料的化学物理条件被决定的。事实上，由于所述驱动单元12生成的有功功率被示出在所述负载曲线中，因此所述混拌料相对于所述多个混拌叶片的阻力越大，被生成的有功功率就越大。因此，例如：在所述混拌罐体11内的固态物质的组分越高，所述有功功率越高，并且它随着所述混拌料与被引入的液体(例如水)被融合而逐渐降低，这使得所述混拌料更成糊状，为一半固态(semi-solid state)。

所述附图示出一第一曲线(curve)21，其描绘逐个时刻(instant by instant)的所述被计算的有功功率的所述多个平均值，以及一第二曲线22，其反而图形地示出基于所做的诸多测量被计算的所述有功功率的发展。换句话说，所述第二曲线22是通过将随时间被计算的所有有功功率值设置在所述图形上被构建的。由于采样频率非常高，正如我们将在本详细说明中的下文中更详细地看到的，所述第二曲线22实质上是连续的。

在图2中，作为非限制性示例，T1指示惰性材料开始被引入所述混拌罐体11的时刻，T2指示水泥被引入的时刻，T3指示水被引入的时刻。此外，Ts指示所述混拌料从所述混拌罐体11排放的时刻，因此所述混拌机10可以被停止。需被注意的是，在时刻T1及时刻Ts之间的时间间隔定义所述混拌时间Tmesc。

此外，在同一附图中，一第一线(first line)由附图标记23表示，及一第二线(second line)由附图标记24表示。在一个实施例中，以示例的方式在附图中被示出，所述第一线23具有与所述第二线24相同的发展，但是相对于所述第二线24沿y轴向移动一定量。根据一些实施例，所述第一线23及所述第二线24可以由诸多断线限定，例如如图2中所示。根据未示出的一变型实施例，所述第一线23及所述第二线24可以具有一实质连续的发展(substantially continuous development)，即没有间断。

根据一些实施例，所述第一线23定义所述多条曲线21、22的一上限，而所述第二线24定义所述多条曲线21、22的一下限。换句话说，所述多条线23、24标识一公差带(tolerance band)，所述多条曲线21、22必须始终保持在所述公差带内。否则，如将在下面更详细地被描述的，根据本发明的所述控制方法检测一功能异常，并以信号通知所述操作者。

参照图3，我们将详细描述根据本发明的一混拌机10的所述控制方法的诸多步骤。

在一第一步骤(框30)中，选择在所述混拌机10中要被处理的“配方”，即，将被引入所述混拌罐体11的不同组分按重量计相对于要被引入的总负载的相对比例。在一个实施例中，所述“配方”被存储在公司数据库(company database)17中并且可以通过所述数据接口16被传送到所述控制与命令单元15。

在一第二步骤(框31)中，将所述被选择的“配方”及多个输入数据传送到所述控制与命令单元15，这些输入数据也可以存储在所述公司数据库17中，并与所述被选择的“配方”直接相关。

所述被发送到控制与命令单元15的输入数据包括以下被列出的至少一者或多者。

- 混拌时间Tmesc。

- 在空的罐体状态下被生成的最大有功功率Pmax的一个或多个阈值。

- 所述第一曲线21的诸多阈值的特征，这将在下面更详细地被描述。

- 所述第二曲线22的诸多阈值的特征，也在下面更详细地被描述。

- 多条线23、24的发展，例如就多个不连续点的笛卡尔坐标(Pa, T)而言。

- 一最大有功过载功率(maximum active overload power)，在所述混拌机10发挥功能(functioning)的期间必须未曾达到。

- 所述混拌机10的三相电力供应线的不同相之间的电流或电压或有功功率或无功功率的诸多值的诸多最大不平衡阈值。

- 可能地，一第一曲线21作为用于每个特定“配方”的一“模型”特征，作为所述第一曲线21的一比较项，根据本发明的所述方法提供在所述混拌周期的期间被计算的诸多平均有功功率值的基础上进行重建。

最大有功过载功率可以由一有功参考曲线(active reference curve)定义，至少在所述混拌周期的一初始瞬态时期(an initial transient period of the mixingcycle)没被超过。

随后，一检测步骤(框32)被提供，其中所述控制与命令单元15接收在对所述混拌机10供电的所述驱动单元12上的多个被检测的数据。

在一个实施例中，检测三相线路(three-phase line)的电流值被提供。根据在此提供的实施例，电流是用最先进的技术中已知类型的霍尔效应传感器(Hall effectsensors)测量。

在一优选实施例中，用于检测上述电流值的采样频率非常高，例如等于或大于10赫兹(Hz)。在其他实施例中，所述采样频率可以等于或大于5 Hz。

随后，根据本发明的所述方法提供所述被检测的数据的一初步处理步骤(框33)。

在所述初步处理步骤中，在对于三个步骤中每一个被测量的电流及电压值的基础上，计算有功功率及无功功率的多个对应值(corresponding values)。此步骤提供对被检测的电流值的逐个时刻地进行比较，以突显在不同步骤之间的多个值的不平衡。

在一个实施例中，如果一个步骤的均质值(电流、电压或功率)与其他步骤之间的差异超过某个不平衡阈值(其已在输入数据中被传达给所述控制与管理单元15)，则所述控制与命令单元15对所述可编程逻辑控制器14发出信号表明一异常(anomaly)已经发生，以通知所述操作者(框34)。特别地，此初步处理步骤允许对所述可编程逻辑控制器14发出信号表明(to signal)哪个步骤已经发生不平衡，以及关于哪个电量(电流、电压、有功或无功功率)。如果对于任何被监视的量的不平衡阈值从未被超过，就没有步骤而言，此初步处理步骤的结果将是正面的，并且所述控制方法对所述可编程逻辑控制器14发出信号表明不存在不平衡并且它可以继续进行下一步骤。

下一步骤是实际处理步骤(框35)，其提供计算由对所述混拌机10供电的所述驱动单元12生成的总有功功率。应被注意的是，这些总有功功率值不同于先前在所述初步处理步骤中被计算的那些，其涉及三相线路中的单相。

根据此步骤被计算的所述多个总有功功率值，可以得到如图2所示的一图形，特别是一第一曲线21，所述多个平均有功功率的平均值的一函数被计算，以及一第二曲线21，允许显示随时间被计算的所述多个总有功功率值的特征振荡发展。

根据本发明的所述方法，所述处理步骤还提供进行在以下段落中被描述的诸多进一步的处理中的一者或多者。

通常，所述处理步骤的结果是通过将一适当的信号传达给所述可编程逻辑控制器14被获得的。如果所有后续的处理及验证都成功，则此信号可以是卸载所述混拌机10的同意(框36)，或者，在相反情况下，一异常信号选择性地参考具有/已有(has/had)一负面的验证/多个验证(框37)。在这种情况下，如将在下面更详细地被描述的，所述可编程逻辑控制器14对所述操作者发出信号表明诸多校正操作被需要的(框38)，这例如可以要求减慢或完全停止所述混拌机10(框39)。

粘稠度(Consistency)。

由所述混拌机10工作的所述混拌料的所述粘稠度是其后续可加工性的一指标，并且可以通过所谓的“坍落度测试(slump test)”被测量，如监管机构所规定的那样，其可以直接在现场例如在建筑工地轻松且快速地被测量。

申请人进行的测试及试验揭示所述第一曲线21的发展与正在被加工的混拌料的粘稠度之间的直接相关性。

因此，所述处理步骤提供逐个时刻地将所述平均总有功功率(第一曲线21)与已在所述输入数据中被传达给所述控制与命令单元15的所述第一曲线21相关的所述多个特征值进行比较。特别地，这些特征值至少包括一预定阈值，低于所述阈值被认为所述混拌料的所述粘稠度是足够的。所述处理步骤提供记忆某个时刻T_consist_ok，从所述时刻开始，已经达到所述混拌料的合适粘稠度。

如果时刻T_consist_ok在时间上早于Ts，则所述控制与命令单元15对所述可编程逻辑控制器14发出信号表明在预期时刻之前已经达到所述期望的粘稠度。

相反，如果时刻T_consist_ok在时间上晚于Ts，则所述控制与命令单元15对所述可编程逻辑控制器14发出信号表明尚未达到所述期望的粘稠度。在这种情况下，所述操作者被通知所述混拌机10的所述混拌周期将具有一持续时间，所述持续时间等于一混拌时间，所述混拌时间高于预定混拌时间，并且被记忆在所述输入数据中，并且所述排放时刻Ts将相对于所述多个预期时间被延迟。

均质度(Homogeneity)。

在此领域，已经混拌的所述混拌料的均质度也是一重要特征，以保证所述混拌料后续可加工性。

申请人进行的测试及试验已经示出在所述第二曲线22的发展与被加工的所述混拌料的均质度之间的直接相关性。特别地，所述处理步骤提供计算在每个振荡波峰(oscillation peak)与随后的波谷(hollow)之间平行于y轴被测量的距离。此距离在图2中表示，在所述曲线的两个不同点处，分别具备参考符号A1、A2。

然后，所述处理步骤将被计算的每个振荡波峰与随后的波谷之间的距离与已在所述输入数据中被传达给所述控制与命令单元15的所述第二曲线22相关的所述多个特征值进行即时比较。特别地，这些特征值至少包括一距离的预定值，所述距离的预定值用作一阈值，低于所述阈值则被认为所述混拌料的所述均质度是足够的。所述处理步骤提供记忆某个时刻T_omog_ok，从所述时刻开始，所述混拌料已经达到期望的均质程度(desireddegree of homogenization)。

如果时刻T_omog_ok在时间上早于Ts，则所述控制与命令单元15对所述可编程逻辑控制器14发出信号表明在预期时刻之前已经达到所述期望的均质度。

相反，如果时刻T_consist_ok在时间上晚于Ts，则所述控制与命令单元15对所述可编程逻辑控制器14发出信号表明尚未达到所述期望的均质度。在这种情况下，所述操作者被通知所述混拌机10的所述混拌周期将具有一持续时间，所述持续时间等于一混拌时间，所述混拌时间高于所述预定混拌时间，并且被记忆在所述输入数据中，并且所述排放时刻Ts相对于所述多个预期时间被延迟。

所述混拌罐体11的状态的验证。

所述处理步骤允许验证所述混拌罐体11的状态。

根据在此提供的所述控制方法的一些实施例，所述处理步骤提供将所述多个平均有功功率的所述多个值(第一曲线21)与在排空的罐体状态下的最大有功功率阈值Pmax进行比较，所述在排空的罐体状态下的最大有功功率阈值Pmax是在所述输入数据中被传达给所述控制及管理单元15。特别地，被提供在所述第一时刻T1之前的诸多时刻进行这种比较，当所述混拌罐体11应该是空的(在引入惰性材料之前)时，以及在所述排放时刻Ts之后，当所述混拌罐体应该再次是空的，在所述混拌周期结束时已被清空之后。

特别地，如果在这些时间所述平均有功功率是高于所述阈值Pmax，则这可能意谓的是所述混拌罐体11没被有效地排空，因此一随后的信号被发送到所述可编程电子控制器14以警告所述操作者。

根据一个实施例，提供两个不同的最大功率阈值，分别为Pmax1及Pmax2，所述第一个最大功率阈值高于所述第二个最大功率阈值。在本实施例中，所述平均有功功率高于Pmax1的事实指示所述混拌罐体11在前一混拌周期结束时并未被完全排空。此外，在本实施例中，还提供监测所述平均有功功率低于Pmax1但高于Pmax2的情况。这种情况指示所述混拌罐体11在前一个混拌周期结束时被完全排空，但随着时间的推移，材料及污垢的残留物已经积累，从而需要对所述混拌罐体11进行特别的清洁及/或维护操作。如果所述平均有功功率低于两个阈值，这意味着没有检测到所述罐体状态异常，因此所述混拌周期可以有规律地继续。在一个实施例中，在后一种情况下也可以被提供的是，所述控制与命令单元15对所述可编程逻辑控制器14传达所述混拌罐体11的诸多状况的验证已经成功。

应被注意的是，幸得所述处理步骤允许验证所述罐体的状况，特别是根据上述方法，所述混拌罐体11可以有利地没有诸多称重装置，诸如诸多称重传感器(load cells)，否则在引入所述负载之前及它被排放之后，将必须验证在所述混拌罐体11内是否存在残余材料。

过载保护(Protection from overload)。

如果所述平均有功功率上升到一极限值以上，则所述控制与命令单元15将此传达给所述可编程逻辑控制器14。这种情况可能是例如由于所述混拌罐体装载有过量的材料。

评估所述混拌过程中的异常情况(Evaluation of anomalies in the mixingprocess)。

在一个实施例中，在所述平均有功功率的多个被计算的值的基础上被构建的所述第一曲线21与正在加工(being worked)的所述特定配方的所述“模型(model)”负载曲线之间进行的一比较，由所述控制与命令单元15在所述输入数据中获取作为参考。在此实施例中，关于“模型”曲线的超过一定的限制阈值的偏差触发对所述可编程逻辑控制器14发送一信号表明所述混拌过程中正在发生异常。

根据在此提供的诸多实施例，所述处理步骤提供即时地验证所述第一曲线21是否保留在由所述控制与命令单元15在所述输入数据中获取的所述多条线23、24内。如果它没有这样做，例如出于以下通过示例方式解释的原因，所述控制与命令单元15对所述可编程逻辑控制器14发出信号表明所述异常。

例如：如果在所述第一时刻T1之后，所述第一曲线21没有以预期的增长梯度显着上升，则所述第一曲线21将越过所述第二线24，从而生成所述异常信号。这可能是由于没有将预期数量的惰性材料引入所述罐体中，或者惰性材料具有与预期不同的化学物理状态特性。例如：如果惰性材料包含大量具备低粘度的粘土，其中一液体组分超越(prevailingover)所述固体组分，这可能导致上述异常。

根据另一示例，如果在所述第三时刻T3之后的一特定时刻T*之后，所述第一曲线21不再保持一单调递减(decreasing monotonic)曲线，而是反转曲率并且开始上升，它将越过所述第一线23，从而生成一异常信号。例如：这可能是由于被引入的水量少于被预期的水量。

在上述两个示例中，根据本发明的所述控制方法，通过对所述操作者发出信号表明所述异常，允许所述“配方”的一“动态(dynamic)”校正，这可以相对于所述混拌周期结束被提前进行，添加某个组分，以返回符合“模型”曲线的所述负载曲线。相反，在现有技术中已知的解决方案中，所述操作者将只会在所述周期结束时才注意到任何异常，然后要么将混拌料丢弃而无法使它复原(recover)，或者在一随后的混拌周期将它校正。很明显，相反，根据本发明的所述控制方法允许在所述混拌周期的期间实现正在加工的“配方”的校正动作，从而允许避免诸多加工丢弃物(working discards)，从而减少所述混拌机对环境的影响，并在进行所述混拌周期时校正可能的错误，从而减少加工时间及成本。

所述处理步骤因此提供执行上述的所有验证。

在一个实施例中，如果上述诸多验证及诸多比较是成功的，则在所述处理步骤结束时，所述控制与命令单元15对所述可编程逻辑控制器传达所述混拌周期在某个时刻T_ok被终止。此时刻T_ok可以早于或晚于所述预定排放时刻Ts。在第一种情况下，所述混拌周期被提前终止，所述混拌时间小于所述预期时间Tmesc。在另一种情况下，所述混拌周期相对于所述预期时间被延长并且所述混拌时间Tmesc大于所述预设值。

在一个实施例中，时刻T_ok可以被定义为当所述控制单元15将它同意排放所述混拌料传达给所述可编程逻辑控制器14时的那个时刻。

根据在此描述的诸多实施例，为了识别一时刻T_ok，所述被混拌的混拌料必须已经达到所述期望的粘稠度及均质度，并且可以符合在T_consist_ok与T_omog_ok之间的在时间上跟随的时刻(temporally following instant)。换句话说，当上述粘稠度及均质度的条件被验证时，就这些方面而言，就有可能识别一时刻T_ok。然而，在时刻T_ok，上述其他条件也必须得到满足，诸如例如所述第一曲线21在由多条线23、24定义的所述公差带内的事实。

在所有情况下，本发明的所述控制方法是一种可以被定义为自适应的方法，并且允许所述操作者在时刻T_ok被通知所述混拌料已经获取所述期望的粘稠度及均质度的特征并且准备好被排放。这有利地允许优化所述诸多混拌周期的所述持续时间，将它们减少到最低限度必要量(the minimum necessary)，以节省时间，同时，如果所述混拌料在对于所述特定配方预先确定的所述排放时刻Ts没准备好，避免长的且费力的校正操作随后要被进行。

根据在此提供的诸多实施例，根据本发明的所述控制方法提供一控制步骤，在所述控制步骤中，所述操作者通过所述可编程逻辑控制器14可以致动(actuate)一个或多个操作，基于所述处理步骤的结果，即是，基于所述控制与命令单元15已经发送给所述可编程逻辑控制器14的信息。

根据一些实施例，在所述控制步骤中被致动的诸多操作可以包括，例如，通过由所述可编程逻辑控制器14指挥的诸多逆变器(inverters)13，改变作用在所述驱动单元12上的所述多个混拌轴的转速。

在一第一个示例中，在所述命令步骤的期间，一旦达到时间T_ok，所述操作者可以开始从所述混拌罐体11的底部排放所述被混拌的混拌料(框40)。

在一第二个示例中，在所述命令步骤的期间，如果已经达到时间T_ok，所述操作者可以减慢在所述混拌罐体11内的所述可旋转混拌轴的旋转，但是不可能继续所述排放步骤，例如因为所述混拌料被排放而进入的料斗还没有准备好接收它(框41)。通过这种方式，所述多个混拌轴可以保持所述混拌料被充分融合，直到可以将它从所述混拌罐体排放，同时减少因降速旋转所造成的磨损。

在另一个示例中，在所述命令步骤中，当达到所述功率极限值时，例如由于被引入所述混拌罐体中的一过大负载，被提供使所述多个混拌轴减慢可以发生。以此方式，可以防止所述驱动单元12过热而可能被损坏。

由所述操作者在所述命令步骤中指挥的诸多干预(interventions)的其他示例可以是所述驱动单元的完全停止，例如对所述混拌罐体11进行必要且不可推迟的维护或清洁操作，或者例如引入更多数量的所述“配方”的一种或多种组分，以在所述处理步骤中出现的信息的基础上以一“动态”方式对它进行修正，或再次排放一部分被引入所述混拌罐体11的过量材料。

在一个实施例中，根据本发明的所述控制方法提供不引入与在所述输入数据中的一确定的“配方”相关的一“模型”负载曲线。这尤其在所述混拌机10必须混拌它以前从未处理过的“配方”时发生。在这种情况下，根据本发明的所述控制方法提供执行上述步骤，其中所述处理步骤的所有验证及比较都通过一算法所建立的诸多标准参考值被执行。在作为示例被给出的一个实施例中，这些值可以被初始化为诸多标准参考值，或者它们可以被初始化为用于相似于正在加工的“配方”的诸多值。

在此实施例中，根据本发明的所述控制方法提供新的“配方”的所述第一混拌周期是一设置或校准周期，在此期间被执行的所有测量及处理也将被用于定义诸多比较阈值及/或上述诸多线的形状，其将被所述控制与命令单元15用于以相同配方在其中加工的所有后续的混拌周期。

根据在此提供的诸多实施例，根据本发明的所述控制方法可以提供一自学习步骤，利用现有技术中已知类型的机器学习技术，在日益普及在许多工业应用中的人工智能算法领域中被开发。根据这些实施例，已经加工的相同“配方”的后续诸多混拌周期适应在先前混拌周期中发生的情况。换句话说，根据这些实施例，根据本发明的所述控制方法“自学习(self-learns)”，例如通过修改上述不同的阈值及/或所述多条线23、24的形状。作为非限制性示例，在一随后的周期中被考虑的诸多阈值可以被认为非常接近在前一个周期中被找到的诸多最佳值，正如所述多条线23、24的形状可以符合以下方式修改所述多个曲线21、22是相同“配方”的前一混拌周期中被计算出的所述多个值的一函数。

根据在此提供的诸多实施例，所述混拌机10可以设置有温度及相对湿度的诸多传感器，能够分别检测环境温度及相对湿度(即，在所述混拌罐体11外部)以及在所述混拌罐体11内部。在这种情况下，考虑到被检测的诸多环境条件，所述控制与命令单元15可以执行根据本发明的所述控制方法。作为非限制性示例，根据一些实施例，所述多条线23、24可以例如以一“动态”方式被重新定义，特别是通过适当地修改多条断线的多个不连续点的笛卡尔坐标(T, Pa)，基于在所述混拌周期执行的期间被检测的温度及相对湿度的诸多值。

根据在此提供的诸多实施例，用于测量变形的多个装置被安装在所述混拌罐体11中，例如最先进的技术中已知类型的诸多应变计(strain gauges)，特别是在最大应力区域中被适当地定位及定向。在这些实施例中，所述控制与命令单元15接收由所述诸多应变计检测到的数据并将它们传达给所述可编程逻辑控制器14。如果由所述诸多应变计检测到的数据揭示明显的变形，这可能是由于例如撞击或故障造成的，则所述命令步骤可以提供以采取适当的校正措施。例如：所述操作者可以作用于所述驱动单元12以减慢所述多个混拌轴的旋转，甚至可以完全停止所述多个混拌轴，以查明故障的可能原因，或是直到所述诸多应变计返回以检测被提供的诸多限制内的诸多变形值。根据这些实施例，被提供引入也在所述输入数据中的上述限制，超过所述限制，所述控制与命令单元15对所述可编程逻辑控制器14发送一异常信号。

显然，在不脱离本发明的领域及范围的情况下，可以对如前所述的混拌机10及其控制方法进行修改及/或增加构件或步骤。

还被阐明的是，虽然本发明已经结合一些具体示例进行描述，但是本领域技术人员当然能够实现许多其他等效形式的混拌机及控制它的一方法，具有在权利要求中提出的特征，因此都属于由此定义的保护领域。

Claims (9)

1.一种控制用于粉末、干与半干颗粒、水泥基混拌料或可比拟的混拌料或混拌物的一混拌机(10)的方法，所述方法包括一输入步骤，其中所述输入步骤提供用以对所述混拌机(10)的一控制与命令单元(15)传达多个输入数据，所述多个输入数据与在一混拌周期中必须要被处置的一混拌料的一配方相关；一检测步骤，其中所述检测步骤提供用以检测所述混拌机(10)中所包括的一驱动单元(12)的一电力线的一电量特征的多个值；一处理步骤，在所述处理步骤中，所述控制与命令单元(15)处理在所述检测步骤中被检测的数据以计算总有功功率，所述总有功功率被生成作为一时间函数，并且执行一个或多个验证，将被处理的数据与在所述输入数据中被引入的一个或多个相应的数据进行比较，以发送到一可编程逻辑控制器(14)，所述可编程逻辑控制器(14)交替发出命令使所述混拌机(10)的功能发出一同意信号或一异常信号，所述同意信号用以排放经历所述混拌周期的所述混拌料，所述异常信号选择性地与已有一负面结果的所述一个或多个验证相关，以使一操作者可以分别在一第一情况下发出命令从所述混拌机(10)排放所述混拌料及在一第二情况下对所述混拌周期的后续校正动作发出命令；

其中所述处理步骤提供以图形重建一第一曲线(21)或负载曲线，所述第一曲线(21)或负载曲线示出作为一时间函数的所述总有功功率被计算的多个平均值的发展；

其特征在于：所述处理步骤还提供将所述第一曲线(21)的发展与在所述输入数据中被引入并且与正在加工的所述混拌料的特定配方直接相关的一参考模型曲线进行比较，以验证所述第一曲线(21)保持于由在上方的第一虚线(23)及在下方的第二虚线(24)界定的一公差带内，所述公差带的形状由在所述输入数据中被引入的多个参考坐标决定；并且所述处理步骤还提供用以验证所述第一曲线(21)是否在一被决定的时刻(T*)后保持一递减的单调发展；其中，如果所述第一曲线偏离所述公差带，或者在所述被决定的时刻(T*)后没有所述递减的单调发展被提供，所述控制与命令单元(15)对所述可编程逻辑控制器(14)传达所述混拌周期的一异常信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述处理步骤提供以图形重建一第二曲线，所述第二曲线的发展实质上遵循所述第一曲线的发展但具有以连续的多个波峰及多个波谷为特征的一振荡发展，并且示出扣除作为一时间函数的所述总有功功率被计算的所述多个平均值来作为一时间函数的所述总有功功率逐个时刻被计算的多个值的发展。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述第一曲线及所述第二曲线的发展分别与经历所述混拌周期的所述混拌料的粘稠度及均质度相关；并且所述处理步骤提供用以将平均的总有功功率的多个值与在所述输入数据中被引入的一预定阈值进行比较，低于所述预定阈值被认为所述混拌料的粘稠度是足够的，并且还提供用以计算在每个振荡的波峰与随后的波谷之间且平行于一y轴被测量的距离，随后将所述距离与在所述输入数据中被引入用作一阈值的一预定距离值进行比较，低于所述预定距离值被认为所述混拌料的均质度是足够的。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：一旦所述粘稠度及均质度的多个值都低于多个相应的阈值，所述控制与命令单元(15)对所述可编程逻辑控制器(14)发送同意排放的信号。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述处理步骤提供用以验证在所述混拌机(10)中所包括的一混拌罐体(11)的状况，以验证：所述混拌罐体(11)在前一混拌周期结束时是完全排空的，及/或所述混拌罐体(11)是否必须被清洁或被维护，或所述混拌罐体(11)是否已被装载一过量的材料。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：在所述处理步骤中，所述处理步骤提供用以通过在所述混拌周期的多个确定部分中，将被计算的总有功功率的多个平均值与在所述输入数据中被引入的功率的多个阈值(Pmax1、Pmax2)进行比较，以识别所述混拌罐体的状况；并且如果平均的总有功功率超过所述多个阈值(Pmax1、Pmax2)，所述处理步骤提供用以对所述可编程逻辑控制器传达一异常信号，以进行所述混拌罐体(11)的校正清洁或维护操作，或排放过多材料的量。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述检测步骤中被检测的电量特征被选自于由以下各项所组成的群组：电流、电压、有功功率、无功功率；并且所述检测步骤提供通过多个霍尔效应传感器检测所述电流。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述检测步骤中，所述电量特征的所述多个值的检测的频率等于或高于5赫兹。

9.一种用于粉末、干与半干颗粒、水泥基混拌料或可比拟的混拌料或混拌物的混拌机，所述混拌机包括多个可旋转轴，所述多个可旋转轴用于混拌被设置在一混拌罐体(11)内的一混拌料，并且至少一驱动单元(12)使所述可旋转轴转动；所述混拌机的特征在于：所述混拌机包括一控制与命令单元(15)，所述控制与命令单元(15)与所述混拌机(10)的一可编程逻辑控制器(14)通信以执行如前述权利要求任一项所述的方法，其中所述可编程逻辑控制器(14)被配置为发出命令使所述驱动单元(12)相关联的多个逆变器(13)进行调节及控制所述驱动单元(12)的功能。

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