CZ20021807A3 - Způsob regulace množství materiálu zaváděného během přemísťování materiálu - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká systému vážení a dodávky, konkrétně se týká zlepšeného způsobu regulace množství materiálu dodávaného během přemísťování materiálu.

Dosavadní stav techniky

V mnohých systémech dávkového vážení/ míšení jsou materiály zaváděné do mísících nádob, a to sekvenčně a v množství, které je předepsané předpisem nebo vzorcem. Materiály jsou do mísící nádoby zaváděné při různých rychlostech zavádění. U některých systémů se rychlost zavádění mění v rozmezí od méně jak 0,45 kg/s do 135 kg/s. Bez ohledu na rychlost zavádění je důležité zavádět přesné množství materiálu v dávce v nejkratším možném čase. Znamená to zavádět materiál při maximální rychlosti co nejdéle, a po tom co zaváděné množství dosáhne hodnoty cílového množství, zastavit dodávky materiálu, a tím získat přesné a zamýšlené množství materiálu bez omezení rychlosti zaváděného produktu.

Během zavádění materiálu se hodnota množství materiálu přečtená na stupnici váhy v daném okamžiku liší od skutečné hodnoty množství zavedeného materiálu, nebo od konečné hodnoty hmotnosti, a to po zastavení nebo přerušení dodávky v tom daném okamžiku. Rozdíl mezi konečnou hmotností dávky a přečtenou hodnotou na stupnici v době přerušení se nazývá přetečení (Spill). Z tohoto důvodu není možné, z důvodu získání přesného požadovaného množství materiálu, materiál zavádět při maximální hodnotě toku a potom dodávku zastavit, když přečtená hodnota na stupnici dosáhla hodnotu cílové hmotnosti, a tím i požadovaného množství materiálu.

Jeden z tradičních přístupů k tomuto problému používá dvoufázové zavádění materiálu, které systém přepíná na pomalé jemné dávkování, jestliže čtený údaj na stupnici dosahuje procentní hodnotu (obvykle 80-90%) cílové hodnoty. Variace tohoto přístupu využívají způsob vícefázových zavádění, nebo používají škrticí ventily, přitom všechny podobné postupy vedou k prodlužování doby zavádění. Přesnost lze zlepšit snížením poměru jemného dávkování na úkor doby zavádění. Použitá míchadla během procesu mohou způsobit „šum“ na stupnici, který může být omezen pouze mechanickým nebo elektronickým filtrováním, čímž se zvyšuje střídání mezi přesností a dobou zavádění.

To co se požaduje a je pro řešení problému potřebné, je způsob kvantifikování a předvídání jakou hodnotu bude mít, během zavádění materiálu, již zmíněné přetečení (Spill).

I » · · · · 4 * ·

-2 • · · • · · · · ·

Kromě toho se požaduje lepší způsob řízení množství materiálu zaváděného během přesunu, a to z hlediska jeho požadovaného množství.

Podstata vynálezu

Vynález se týká způsobu regulace množství materiálu zaváděného během přesunu.Tento způsob zahrnuje kroky vložení cílového množství materiálu dodávaného ze zdroje do místa určení, aktualizace cílového množství během zavádění materiálu, a to použitím algoritmu na bázi předpovědního modelu, a dále aktualizaci zmíněného algoritmu na bázi předpovědního modelu na základě procesu zpracování dat, a to použitím rekurzivní procedury nejmenších čtverců. Vynález se rovněž týká algoritmu adaptivního výběru, který se používá ke stanovení, zda by bylo možné nahradit alespoň jeden dřívější parametr algoritmu na bázi předpovědního modelu alespoň jedním novým parametrem algoritmu na bázi předpovědního modelu, a to za účelem přizpůsobení algoritmu na bázi předpovědního modelu jako odpověď na změnu procesu. Vynález se rovněž týká způsobu překrytí zavádění alespoň jednoho nezávisle měřeného materiálu se zaváděním hlavního materiálu během procesu jeho přemísťování.

Přehled obrázků na výkrese

Zatímco popis tohoto vynálezu odpovídá nárokům, které konkrétně nárokují tento vynález, je zřejmé, že vynález bude srozumitelnější z následujících popisů provedení, kterým se dává přednost, a to s přihlédnutím k přiloženým výkresům, na kterých stejné referenční číslice identifikují stejné prvky a na kterých:

obr. 1 schematicky znázorňuje postupový diagram přístroje pro regulaci množství materiálu přiváděného během přenosu materiálu, obr.2 schematicky znázorňuje postupový diagram řídicí logiky pro stanovení závěrného bodu zavádění materiálu, přitom zmíněná řídicí logika může být zahrnutá do ovladače rozsahu měřítka stupnice, obr.3 znázorňuje vývojový diagram způsobu regulace množství materiálu zaváděného během přesunu materiálu, obr.4 znázorňuje vývojový diagram způsobu regulace množství a časování vícenásobného zavádění materiálu s použitím techniky překrývajícího se zavádění, obr. 5 znázorňuje příklad způsobu stanovení, zda alespoň jeden předchozí parametr algoritmu na bázi předpovědního modelu lze nahradit alespoň jedním parametrem algoritmu • · · · ···· · · ·· ··· na bázi předpovědního modelu, a to za účelem přizpůsobení algoritmu na bázi předpovědního modelu, obr.6 znázorňuje příklad procesu uspořádání systému vážení/míšení zaváděných dávek, obr.7 znázorňuje schéma tradičního sekvenčního uspořádávání vícenásobného zavádění materiálu, a to bez použití techniky překrývání, tak jak je tomu u dosavadního stavu techniky, obr.8 znázorňuje schéma nového sekvenčního uspořádávání vícenásobného zavádění materiálu s použitím techniky překiývání, tak jak je to popsáno tímto vynálezem, obr.9 znázorňuje schéma výpočtu u techniky zavádění materiálu s překrýváním.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje provedení systému 10, kterému se dává přednost, a to v souladu s tímto vynálezem Systém 10 zahrnuje mísící kontejner 11 a kontejner předběžného vážení 12. Použít se může jakékoliv množství kontejnerů obou typů. Použít se mohou různé materiály, například (bez omezení na ně) tekutiny, prášky, granule atd. Tyto materiály se mohou zavádět (a měřit) do obou kontejnerů 11, 12 přes ventily, například přes ventily 13 - 15. Použít se může jakýkoliv typ ventilu, například škrticí křídlový ventil Množství materiálu v kontejneru 11, 12 se může měřit dynamometry 16. Použít se může jakýkoliv typ dynamometru, například dynamometry od Mettler Toledo. Systém 10 rovněž zahrnuje řídicí jednotku rozsahu měřítka stupnice 17. připojenou k programovatelnému řadiči řízenému logikou (PLC) 18. Řídicí jednotka rozsahu měřítka stupnice přenáší informace o zavádění materiálu, například informace o hmotnosti materiálu 19, o rychlosti zavádění materiálu 2_a o příznaku přerušení 21 do PCL 18. Řídicí jednotka rozsahu měřítka stupnice 17 a PCL 18 společně pracují s ovladačem výstupního ventilu 22, a to za účelem určení daného času k uzavření ventilů umožňujících přívod materiálu, a to s cílem dosáhnout požadovaného množství dodávaného materiálu. Nyní, když je měřítko stupnice dynamometru a řídicí jednotka rozsahu měřítka stupnice již popsaná, odborník v oboru jistě ocení použití alternativního systému měření a/nebo systémů ovladačů (řídicích jednotek) včetně systému před běžného vážení, průtokoměrů, zaváděcího pásového zařízení s možností vážení a jejich kombinací. Interface operátora 23 technikovi umožňuje přístup do systému 10 s cílem vytvářet zprávy a hlášení, nebo provádět jiné relevantní systémové funkce.

Na obr.2 je schematicky znázorněný blokový postupový diagram řídicí logiky pro stanovení závěrného bodu zaváděného materiálu. Řídicí logika může být zahrnuta v řídicí

I

-4jednotce rozsahu měřítka stupnice 17. Výstup z dynamometru 16 může být filtrován filtrem 30, a to za účelem snížení šumu, například šumu způsobeného míchadlem uvnitř mísícího kontejneru 11.

Použitím filtrovaného výstupu se hodnoty hmotnosti 19 a rychlosti zaváděného materiálu přenáší do PLC , tak jak je to znázorněno na obr.1. Řídicí cílové množství 33 a vstup z PCL 18 se porovnává s hmotností 19 v rozhodovacím bloku 34 s cílem stanovit závěrný bod pro uzavření vstupních ventilů materiálu. Logické parametry se používají v bloku 35 pro usnadnění indikace okamžiku uzavření ventilů, použít se však mohou i jiné způsoby .Na obr.3 je znázorněný postupový diagram zobrazující způsob regulace množství materiálu dodávaného během přemisťování materiálu. Na obr.3 a 4 jsou použité standardní symboly postupového diagramu s pravoúhlými bloky, které představují realizaci kroků, například počátek zavádění nebo čtení hodnot hmotnosti materiálu, přitom bloky ve tvaru kosočtverce představují rozhodovací bloky, kde rozhodování je realizováno systémem 10 a/nebo jeho složkou. Písmeno v kroužku na pravé straně diagramu představuje výchozí bod ze kterého se do diagramu na levé straně vstupuje v bodě se stejným písmenem v kroužku. Způsob začíná ve startovacím bloku 40. Počáteční hmotnost uvedená na stupnici (SW) se měří v bloku 42. V bloku 44 se nastavuje cílová hmotnost (TW) tak, aby se rovnala SW + plánovaná hmotnost (FW), kde plánovaná hmotnost FW je požadovaná hmotnost zaváděného materiálu. Ventil 13 je otevřený, čímž se umožňuje zavádění hlavního materiálu v bloku 46. Čte se současná hodnota hmotnosti na stupnici, která je následně filtrována, tak jak je to uvedeno na obr.2, je upravená na filtrovanou hmotnost čtenou na stupnici (W) v bloku 48. Průtok matriálu (Q) se vypočítá rovnicí Q = (W- W_{p o s} i ) /1 - t_p <, s i ), kde t je doba trvání zavádění materiálu a W_p o s i a t p o _s i jsou hodnoty z předchozího čtení. Tenko krok se realizuje v bloku 50. Přepokládané přetečení (PS) je definované a vypočítané v bloku 52 následujícím předpovědním modelem, kde PS = Ki * Q + K₂ * Q², kde Ki a K₂ jsou parametry předpovědního modelu a jsou nezávislé na průtoku zmíněného materiálu., parametr Q je měřená nebo vypočítaná hodnota průtoku zmíněného materiálu. Předpokládaná konečná hmotnost (PFW) je definovaná a vypočítaná z rovnice PFW = W + PS, a to v bloku 54. Pokud je v rozhodovacím bloku hodnota PFW menší jak hodnota TW, způsob vystupuje z místa u zakroužkovaného písmene A na pravé straně diagramu a znovu vstupuje do místa u zakroužkovaného písmene A na levé straně diagramu, jinak způsob pokračuje do bloku 58. Ventil 13 (a podobné ventily) je uzavřený, aby zastavil zavádění materiálu v bloku 58. Dostatečná doba (1 až 3 s) může proběhnout, aby se umožnilo nastavení hodnot měřítka stupnice v bloku 60. Konečná hmotnost FW materiálu se měří v bloku 62. Chyba zavádění (E) • · • · · ·

-5je definovaná a vypočítaná v bloku 64 rovnicí E = FW- TW. Skutečné přetečení (S) je definované a vypočítané v bloku 66 rovnicí S = předpovídané přetečení v závěrném bodě (PS_C ) + Ε. V bloku 68 se aktualizují parametry Ki a K₂ předpovědního modelu v místech s novými daty (Q, S), kde Q se rovná hodnotě průtoku v závěrném bodě a S je hodnota skutečného přetečení. Způsob končí v koncovém bloku 70.

Předpokládané přetečení a předpovědní model

Teorie zmíněného vzorce předpokládaného přetečení připouští vliv následujících čtyřech komponent (a-d), které přispívají k neshodě mezi čtenou hodnotou na stupnici v kterémkoliv okamžiku a hodnotou koncové hmotnosti na stupnici, ke které dochází při zastavení dodávky materiálu v daném okamžiku, to znamená, že ventil v tomto okamžiku dostal pokyn k uzavření, což se označuje výrazem „závěrný“ okamžik:

a. Materiál ve formě suspenze - část materiálu která prošla ventilem může být ve stavu „volného pádu“ a nedosáhla stavu směsi.

b. Zpomalovací síla - k zastavení padajícího materiálu do směsi je zapotřebí jistá síla. Hodnota této dynamické síly se přičítá k přečtené hodnotě na stupnici až do doby, kdy se tok materiálu zastaví.

c. Zpožděni stupnice/filtru- v průběhu zavádění materiálu může čtení skutečné hodnoty na stupnici vykazovat zpoždění, jestliže se provádí filtrace k potlačení vibrace způsobené míchadly nebo jinými složkami procesu. Bez ohledu na typ filtrace - mechanický, elektronický nebo digitální-, neshoda hodnoty hmotnosti na stupnici, nebo zmíněného zpoždění, se při zvýšení rychlosti toku materiálu rovněž zvýší. Větší filtrování s cílem uhlazení vibrací zvýší i hodnotu zpoždění.

d. Propouštění ventilem- ventil nemůže být okamžitě zavřený, přitom nějaký materiál při zavírání vždy ještě projde.

Neshoda mezi čtenou hodnotou měřené hmotnosti v závěrném bodě a konečnou hodnotou hmotnosti materiálu v mísícím kontejneru po procesu usazení se nazývá přetečení, které je přesně definované jako: přetečení = konečná hmotnost dávky - přečtená hodnota na stupnici v závěrném místě. Použitím tohoto principu byla odvozena praktická aplikace zahrnutá do předpovědního modelu PS = K+ * Q + K₂ * Q², kde Q je měřená nebo vypočítaná hodnota průtoku materiálu a Κι , K₂ jsou parametry předpovědního modelu, nezávislé na průtoku materiálu Q.

• · * « • ·

Podle zmíněného předpovědního modelu PS = Kj * Q + K₂ * Q² , pokud počáteční rychlost zaváděného materiálu směrem dolů se rovná nule, nebo je nezávislá na průtoku materiálu, použijí se následující hodnoty:

K, = T_f + K_v . v₀ /32,2

K₂ =0 kde Tf je časová konstanta složeného filtru,

K_v je faktor propouštění ventilem rovný vo ζ f [x_v (t)] dt, vo je počáteční rychlost materiálu směřující směrem dolů

Jestliže počáteční rychlost materiálu směřující směrem dolů je úměrná hodnotě průtoku materiálu, použijí se následující hodnoty:

K, = T_f + K_v, kde Tf je časová konstanta složeného filtru,

K_v je faktor propouštění ventilem rovný vo ζ f [x_v (t)] dt,

K₂ = -1/ (32,2 */? * A_v ) kde/? je hustota materiálu,

A_v je plocha průřezu ventilu nebo jiného potrubí, kterým se materiál pohybuje z místa zdroje do cílového místa.

Obr.4 znázorňuje postupoiový didagram zobrazující způsob regulace množství a časování různých dodávek materiálu při použití techniky překrývajícího se zavádění. Tento způsob začíná ve startovacím bloku 80. Počáteční hmotnost SW se měří v bloku 42. V bloku 84 se se nastaví hodnota cílové hmotnosti TW tak aby se rovnala hodjnotě SW + plánovaná hmotnost FW, přitom FW je požadovaná hmotnost zaváděného materiálu. Hmotnost každé překrávající se předem zvážené dávky materiálu se přičte k TW v bloku 86. Doba zpoždění T_{d t} se vypočítá v bloku 88 pro zpoždění zaváděného zhlavního materiálu, což se někdy rovněž nazývá start hlavní dodávky. Všechny překrývající se předem zvážené dávky začínají v bloku 90. Doba zpoždění Ta t čeká na vypršení v bloku 92, a to před začátkem zavedení hlavního materiálu v bloku 94. V bloku 96 čeká zmíněný způsob na dokončení všech překrávajících se předem zvážených zaváděných dávek materiálu. Cílová hmotnost TW je upravena chybami hmotnosti ve zmíněných překrývajících se předem zvážených zaváděných dávkách materiálu.. Způsob dále pokračuje do bloku 98 , kde se průběžná hmotnost na stupnici měří, filtruje a nastavuje na hodnotu W. V bloku 100 se vypočítá průtok materiálu podle rovnice Q = (W - W_{p o} s i) / (t - t_{p o s} i ), t je doba trvání zavádění materiálu a W_{p o s} i a t p o _s i jsou hodnoty z předchozího čtení. Předpokládané přetečení PS je definované a vypočítané v bloku 102 následujícím předpovědním modelem PS = Kj * Q + K₂ * Q², kde Q

-74 4

4 4 4 4 je měřená nebo vypočítaná hodnota průtoku materiálu a Κι , K2 jsou parametry předpovědního modelu, nezávislé na průtoku materiálu . Předpokládaná konečná hmotnost (PFW) je definovaná a vypočítaná v bloku 104 z rovnice PFW = W + PS. V rozhodovacím bloku 106 platí, že je-li hodnota PFW menší než hodnota TW, způsob opouští diagram v místě zakroužkovaného písmene B na levé straně, jinak způsob pokračuje blokem 108.

Ventil 13 a podobné ventily jsou zavřené, čímž zastavují zavádění materiálu v bloku 108. Aby se mohla stupnice v bloku 110 ustálit, může proběhnout dostatečně dlouhý časový úsek (1 až 3 s). Konečná hmotnost (FW) materiálu se měří v bloku 112. Chyba zavádění (E) je definovaná a vypočítaná v bloku 114 z rovnice E = FW- TW. Skutečné přetečení (S) je definované a vypočítané v bloku 116 z rovnice S = předpokládané přetečení v závěrném bodě (PS_C ) + Ε. V bloku 118 se aktualizují parametry předpovědního modelu Κι , K2 novými data (Q, S), přitom hodnota Q se rovná hodnotě průtoku materiálu v závěrném bodě a hodnota S je hodnota skutečného přetečení. Tento způsob končí v koncovém bloku 120.

Adoptivní aktualizace předpovědního modelu

Parametry Ki a K2 předpovědního modelu jsou na průtoku materiálu Q nezávislé, ale mohou se vlivem změn charakteristik procesu nebo materiálu, například změnou složení povrchu ventilu a jiných procesních jevů, měnit. Po každém zavedení materiálu se použije následující rutina a strategie, a to pro určení, zda nové tvrzení (například závěrný tok, skutečné přetečení) je pro aktualizaci předpovědního model platné. Na obr.5 je definován systém souřadnic 130 umožňující zobrazení hodnot závislých proměnných proti hodnotám alespoň jedné nezávislé proměnné. Vztah mezi závislou proměnnou a nezávislou proměnnou je dán matematickou funkcí, která je definovaná předpovědním modelem, tak jak to již bylo uvedeno. Srovnávací okénko 132 je definováno systémem souřadnic 130. Uzavřené srovnávací okénko 132 zahrnuje pevný středový bod 140 umístěný v hodnotách závislých a nezávislých proměnných na základě předem stanovených přijatelných hodnotách dat dodávek materiálu, přitom rozměry uzavřeného srovnávacího okénka jsou zpočátku dány na základě předem stanovených přijatelných hodnotách dat dodávek materiálu. Tyto rozměry a středový bod 140 se podrobují nastavení podle jistých pravidel, a to použitím procesu zpracování dat. Omezený počet postupně menších uzavřených výběrových okének 134, 136 (dvě okénka se používají například na obr.5, použít se však může libovolný počet), je definován systémem souřadnic 130. Každé z uzavřených výběrových okének 134, 136 zahrnuje středový bod 138 umístěný podle hodnot závislých a nezávislých proměnných, tak jak byly vypočítané při zpracování dat. Rozměry uzavřených výběrových okének 134, 136 jsou definované postupně »··*

-8menšími zanedbatelnými násobky rozměrů uzavřených srovnávacích okének. Definováno je alespoň pravidlo rozhodování, pomocí kterého se může k výběru specifického pravidla pro modifikaci předpovědního modelu použít specifický nový datový bod (například bod 141,

142, 143 a 144 na obr. 5), který má hodnoty závislých a nezávislých proměnných odvozených z procesu zpracování dat. Výběr závisí na tom, které ze zmíněných okének 132. 134, zahrnuje datový bod. Jestliže nový datový bod 141 leží uvnitř obou nejmenších výběrových okének 136 a uvnitř uzavřeného srovnávacího okénka 132. potom aktualizuje alespoň jeden parametr předpovědního modelu. Jestliže nový datový bod leží uvnitř obou větších výběrových okének 134 a uvnitř uzavřeného srovnávacího okénka 132. ale nikoliv uvnitř menšího výběrového okénka 136. potom alespoň jeden parametr předpovědního modeluje obnoven. Jestliže nový datový bod 143 leží uvnitř uzavřeného srovnávacího okénka 132, ale nikoliv uvnitř kteréhokoliv z obou výběrových okének 134, 136, potom se při prvním výskytu v těchto oblastech nerealizuje žádná změna kteréhokoliv parametru předpovědního modelu.

Tento způsob nebo rutina se sama odstartuje tím, že počáteční hodnoty parametrů algoritmu na bázi předpovědního modelu se automaticky nastaví pomocí dat prvního zavedení materiálu.. Kromě toho, tento způsob nebo rutina se sama opravuje tím, že parametiy algoritmu na bázi předpovědního modelu se obnoví, jak mile se zjistí změna procesu nebo specifických kritérií materiálových charakteristik.

Rovnice aktualizace a obnovení

Jednotlivé parametry předpovědního modelu Ki a K2 se používají a udržují pro každý a různý materiál v dávkové (zaváděcí) sekvenci. Parametry předpovědního modelu Κι , K₂ se aktualizují a obnovují po každém zavedení materiálu, a to podle již popsané výběrové procedury. Rovnice používané k aktualizaci a obnově jsou odvozeny použitím konvečního matematického přístupu, který se nazývá „rekurzivní procedura nejmenších čtverců“, které pro sekvenci datových bodů minimalizují součet čtverců odchylky mezi skutečným datovým bodem a odhadem bodu, který poskytuje předpovědní modul. Každý datový bod sestává z hodnoty závěrného toku Q představující nezávislou proměnou a z hodnoty skutečného přetečení S představující závislou proměnou. Po ukončení zavádění materiálu se pro aktualizaci a obnovu parametrů Κι , K₂ předpovědního modulu a dalších parametrů, definovaných později, v následujících rovnicích použije nový datový bod (Q, S).

Mějme (Qi, Si ), kde Qi - závěrný tok a Si = skutečné přetečení, které představují nový datový bod.

-9Dále mějme počáteční datový bod (z prvního zavádění materiálu), nebo takový, který se může použít k obnovení předpovědního modulu (Qo , So )

Definujme pět dalších parametrů modelu:

A = průměrný tok AA= průměrné přetečení B= průměrný (tok)² BB= průměrný (tok přetečení)

C = průměrný (tok)³

Zmíněný předpovědní model PS = Ki * Q + K₂ * Q² se následně aktualizuje nebo obnovuje podle následujících rovnic:

Pro každý nový datový bod (Qi, Si ), kde Qj = závěrný tok a Si = skutečné přetečení:

Aktualizace

BB_n o v ý - BBs _t a r ý + β( Qi Si . BB_S t a r ý )

AA„ o v ý = AA_{S t} a r ý + β'( Si - AA_S t a r ý ) průměrné přetečení

Potom _v C.AA-B.BB A.C-B' _v A.BB-B.AA ~

A.C-B²

Počáteční bod (Qo , So )& obnovení:

Ao = Qo (průměrné přetečení)

B_o = Qo ² Co - Qo³

AAo = B_o (průměrné přetečení)

BBo = Qo So

Potom

I

- 10·· **· ···* ·· ·· ·»' ·* · · φ · * · « · ·«·· 4 * « • · · · · 4 · ·«· · « r t t t · · * * ··· ·· ·· »*· «· ····

K₂ = 0

V uvedených rovnicích β představuje váhový faktor s hodnotou mezi 0 al. Menší hodnoty β poskytují více vážení předchozích datových bodů. Hodnota β = 0,17, která váží dvacátý pátý poslední datový bod hodnotou 0,01 a padesátý poslední bod hodnotou 0,0001, se používá efektivně u mnoha aplikací tohoto způsobu

Technika překrývám při zavádění materiálu

Existuje spousta návrhů procesů systému zpracování dávek, z nichž každý znamená jistý přínos. Jeden z nejjednodušších systému sestává z několika kontejnerů. Kontejnery mají rozměry, které umožňují zavádět materiál s potřebnou přesností. Umožňují rovněž paralelní operace, což zvyšuje celkovou průchodnost systému. Kontejnery se montují na váhové systémy typu Load cell (dynamometr), u kterých je pohyb materiálu řízen monitorováním změn hmotnosti. Toto uspořádání umožňuje pouze jeden pohyb materiálu v daném okamžiku v kterémkoliv kontejneru.

Podle obr.6 toto vzorové uspořádání procesu 160 dávkového vážení/míšení zahrnuje dva kontejnery předběžného vážení 132, 164, které zásobují hlavní kontejner 166, ve kterém se vyrábí konečný produkt. Toto uspořádání umožňuje, aby byl pomocný materiál zpracováván v horních kontejnerech předběžného vážení 162, 164 a dodáván do spodního hlavního tanku 166, pokud se to požaduje. Obr.6 zobrazuje systém se dvěma kontejnery, přitom odborník v oboru jistě ocení možnost použití střídavého měřicího systému a/nebo ovladačů (bez omezení pouze na uvedené), průtokoměrů, podávačích pásů s možností vážení a kombinace uvedených.

Tradiční operace

V průběhu zpracování produktu každý kontejner prochází předepsaným cyklem a spolupracuje s ostatními kontejnery tak, jak je to znázorněno na schématu na obr. 7. U tohoto příkladu se materiály A, B, a C_ paralelně dodávají do kontejnerů předběžného vážení s aktivitami vyskytujícími se v hlavním kontejneru.. Jakmile je hlavní kontejner připraven k přijetí předem zvážených pomocných materiálů, materiály se přesunou do hlavního kontejneru.při zastavení všech dalších aktivit v hlavním kontejneru. Tento druh přístupu k dávkovému zpracování poskytuje kvalitní produkt s efektivní rychlostí. Jelikož se stále

I ·· ·· ·· · · · · ·· ·· ······· ····

-11- ··· ····· ·· · • ····· · ··· · · • · · · ···· • · · · »· ·· ··· · · ···· zvyšuje poptávka po dalších produktech, typickou nabídkou pro řešení je přidávání dalších zpracovatelských systémů, nebo zvyšování počtu pracovních hodin.

Překrývající se zavádění dávek předem zváženého materiálu

Pro omezení doby cyklu dávky, a tím i pro zvýšení produkce, tento vynález zavádí materiál s použitím systému dynamometrů ve stejné době, kdy je pomocný materiál přenášen z místa předběžného vážení. Tento postup významně zvyšuje výrobu existujícího procesu, aniž by se musely realizovat fyzikální modifikace. Pokles hodnoty doby cyklu závisí na několika faktorech, přitom každý systém musí být pro stanovení vlastní kapacity individuálně ohodnocen. Tak jak je to znázorněno na diagramu překrývající se zaváděcí aktivity na obr. 8, předem zvážené dávky jsou koordinovány se zaváděním hlavního materiálu, takže oba materiály jsou zavedeny do hlavního kontejneru současně. Aby tento způsob mohl fungovat a přesně zaváděl hlavní materiál, zavádění předem zváženého pomocného materiálu skončí ještě před skončení zavádění hlavního materiálu.

Tato technika překrývajícího se zavádění funguje na základě uchovávání informace o výkonnosti mnoha aspektů tohoto procesu. Tato informace, včetně informace o průtoku materiálu, rozměrech kontejneru a času potřebného k vyprázdnění, se během procesu průběžně aktualizuje. Informace se dále použije k předpovědi potřebné k realizaci překrytí dodávek, tak jak je to popsáno v časovém diagramu na obr.9. Podle zobrazení na obr.9 uvádíme následující definice:

Ta b představuje časovou hodnotu „mrtvého pásu“ která může vzniknout během předvážení, aniž by to způsobilo problém při zavádění matriálu. Tuto hodnotu může nastavit operátor, přitom obvyklou hodnotou je 5 s.

T_{d t} představuje vypočítanou dobu, po kterou bude zavádění hlavního materiálu opožděno vlivem zavádění nezávisle měřeného materiálu, čímž se dosahuje požadované hodnoty (T_{m a} + Tdb).

T_{m a} je doba, po kterou se musí hlsvní materiál zavádět samostatně bez toho, že by se nějaký předem zvážený materiál dostal do kontejneru. Jestliže by některé zavádění předem zvážená dávky vadilo samotné době zavádění, zavádění se zruší.Tuto dobu může nastavit operátor a obecně se nastavuje na hodnotu 15 s.

T_m f je doba očekávaného zavádění materiálu do hlavního kontejneru.

T_o v i je překrývací doba, po kterou bude předem zvážený pomocný materiál a hlavní materiál zaváděný do hlavního kontejneru.

• · · ·

- 12 Tp _w i je nejdelší doba po kterou se předem zvážený pomocný materiál dostane do hlavního kontejneru.

Doplňkové popisy:

M_{a c} t je skutečná rychlost toku, při které se materiál dostane do příjmového kontejneru. Je to živý údaj aktualizovaný každou sekundu.

Ma v _g představuje průměrnou rychlost zavádění. Aktualizuje se na konci každého použití materiálu.

Mete je počet sekund očekávaných pro ukončení dodávky.Během realizace přenosu materiálu se používají živá procesní data.

M_s p je množství materiálu, který se má přidat během operace překrýváni.

PW_{a c} t je skutečná rychlost toku, při které je předem zvážený materiál zaváděn do příjmového kontejneru. Je to živý údaj aktualizovaný každou sekundu.

P_a v g je historická průměrná rychlost, při které je předem zvážený materiál zaváděn do příjmového kontejneru. Hodnota je aktualizovaná na konci každého přenosu předem zváženého materiálu.

PW_e t _c je počet sekund , během kterých se očekává dodávka předem zváženého materiálu. Při přenosu se používají živá procesní data.

PW_m a představuje hmotu, kterou váha předběžného vážení je schopna dodat do příjmového kontejneru. Je stanovena v čase, kdy příjmový kontejner požaduje na váze dodání materiálu.

Během překrývajícího se zavádění se kontroluje mnoho činnosti za účelem snížení možnosti kolapsu. Následně uvádíme kroky a sekvence kontrol při realizaci překrývajícího se zavádění:

1. Systém čeká, až požadované předem vážící váhy dokončí všechny aktivity a jsou připravené přenést své materiály do hlavního kontejneru.

2. Předem vážící váhy jsou vyhodnoceny, aby se stanovilo, které z nich budou mít největší hodnotu T_{p w} i, a to pomocí vzorce PW_{m a} / PW_{a v g} .

3. Doba zavádění materiálu se vypočítá z rovnice T_mf = M_Sp/M_aVg.

4. Celkové množství materiálu v hlavním kontejneru se stanoví kombinací všech předem zvážených množství PW_{m a}, nastavených hodnot zavádění materiálu,

M_s p , a to celkově.

5. Doba pro zpoždění startu zavádění materiálu se vypočte použitím nejvyšších hodnot T_{p w} i, například Tat = (T_{p w} i - T_m f + T_{m a} + T_d b ) kde T_{d t} není nikdy menší jak nula.

I

-13 ·* ·· · · · · ·· · · • ··· ···· • ····· ·· · ····· · ··· · * • · · · · · · • · · · «*· ·· ····

6. Všem váhám předběžného vážení je dán pokyn k zahájení přenosu materiálu.

7. Jakmile váhy zahájí přenos a byla splněna podmínka pro T, přenos materiálu začne.

8. Samotný čas zavádění T_m a se monitoruje, aby byla jistota, že přenos z vah předběžného vážení nenarušil hodnotu T_{m a} materiálů, a to s použitím následující nerovnosti T_{m a} t - PW_e t c.

Na základě výsledků zmíněného srovnání se provede jedna z následujících věcí.

a) Jestliže není samotný čas zavádění narušen, váhy předběžného vážení ukončí přenos. Materiál přestane být zaváděn a při konci zavádění všechna data včetně, ale nikoliv s omezením na informace z nezávisle měřených zavádění, budou aktualizovaná, aby reprezentovala probíhající operace procesu.

b) Jestliže je samotný čas zavádění narušen, nastane následující činnost:

1. Zastaví se zavádění materiálu.

2. Váhy ukončí přenos materiálu a aktualizují procesní data.

.Zjistí se hodnota množství materiálu s podváhou a operátor je informován o zjištěné chybě, aby mohl realizovat opravnou akci.

4. Zakáže se další použití materiálu zaváděného v režimu překrývání, aby se mohla shromáždit přesná systémová data.

5. Běžné aktivity překrývání se obnoví po ukončení sběru přesných systémových dat.

Tento vynález lze realizovat například pomocí výpočetního systému, který provádí sekvence strojově interpretovatelné instrukce.Tyto instrukce mohou být zaznamenané na různých typech nosných médiích, například na disku a v hlavní paměti. Jiný aspekt tohoto vynálezu se týká programového vybavení se strojově interpretovanými instrukcemi, které lze zpracovat procesorem digitálních dat, například základní jednotku (CPU), a to s cílem realizace kroků zmíněného způsobu. Strojově interpretované instrukce mohou být vytvořené jakýmkoliv známým programovacím jazykem (například Visual Basic. C, C++, atd.).

Tento vynález je možné realizovat na kterémkoliv výpočetním systému. Přijatelný výpočetní systém zahrnuje základní jednotku CPU spojenou s hlavní pamětí (RAM), zobrazovací jednotku, pomocnou paměť, a síťový adapter. Komponenty systému mohou být propojeny systémovou sběrnicí.

Základní jednotkou může být například Pentium Processor od Intel Corporation. Mělo by být zřejmé, že tento vynález není omezen pouze na jednu značku základní jednotky, ale lze ho provozovat i na jiných typech základních jednotek, například na pomocných

I ·*····· . . . .

- 1+ ··· ····· ·· · • ····· · ··· · » • · · · ·· It ··· · · ···· procesorech a co-procesorech. Pomocný paměťový adaptér lze použít k připojení velkokapacitní paměti ( pevného disku) k počítači. Program nemusí být nutně umístěný v počítači. Poslední scénáře výpočetních systému dávají přednost tomu, aby počítač byl součástí počítačové sítě a byl závislý na přístupových mechanismech umístěných na serveru. Zobrazovací jednotka (displej) je k počítači připojena pomocí adaptéru displeje.. Síťový adaptér slouží k připojení počítače k jiným výpočetním systémům.

Ačkoliv byl tento vynález popsán v kontextu s plně funkčním výpočetním systémem, odborníci v oboru ocení, že mechanismy tohoto vynálezu mohou být distribuovány jako programy v různých formách, a to bez ohledu na typy přenosových médií. Příklady přenosových médií signálu zahrnují: floppy disk, pevné disky, CD, ROM a přenosové typy médií, například digitální a analogové spoje a bezdrátové spoje.

Zatímco byla popsána a zobrazena konkrétní provedení tohoto vynálezu, odborníkům je zřejmé, že lze realizovat různé změny a modifikace tohoto vynálezu, aniž by přitom došlo ke vzdálení se od myšlenky a rozsahu vynálezu, přitom cílem přiložených nároků je pokrýt všechny takové modifikace, které nepřesahují rozsah tohoto vynálezu.

Claims (28)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob překrývaného zavádění (dodávky) alespoň jednoho nezávisle měřeného materiálu společně se zaváděním hlavního materiálu během procesu přesunu materiálu.
2. 2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že konečná cílová hmotnost dávky je definovaná jako součet cílového množství hlavního materiálu a úhrnného součtu cílových množství zmíněných nezávisle měřených zaváděných materiálů, při současném zavádění hlavního materiálu, a to s cílem reagovat na jakékoliv změny v zavádění od původních nezávisle měřených cílových množství materiálu.
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zmíněné zavádění hlavního materiálu začíná v čase T_{d t} po započetí zavádění nezávislé měřených dávek materiálu , přitom výpočty se provádí pomocí následujících rovnic:

   jestliže (T_{p w} i - T_{m f} + T_{m a} + T_{d b} ) je větší než. 0, potom T_d t = ( T_{p w} i - T_{m f} +

   T_m a + T_{d b} ), jinak T_d t = 0, kde

   T_d b představuje časovou hodnotu „mrtvého pásu“ která může vzniknout během zavádění nezávisle měřeného materiálu, aniž by to způsobilo problém při zavádění hlavního materiálu,

   Td t představuje vypočítanou dobu, po kterou bude zavádění hlavního materiálu opožděno vlivem zavádění nezávisle měřeného materiálu, čímž se dosahuje požadované hodnoty (T_{m a} + Tdb).

   T_{m a} je doba, po kterou se musí materiál zavádět samostatně bez toho, že by se zaváděl nezávisle měřený materiál,

   T_m r je doba očekávaného dokončení zavedení materiálu,

   T_{p w} i je nej delší očekávaná doba po kterou by se konkrétní nezávisle měřený materiál měl přemístit.
4. 4. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím v počítači.

   že zmíněné kroky jsou zahrnuty
5. 5. Způsob podle nároku 1,vyznačující zahrnuty v digitálním řídicím zařízení.

   se t í m , že zmíněné kroky jsou
6. 6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, zahrnuty v datovém signálu přítomnému v nosné vlně.

   že zmíněné kroky jsou

   I

   - 16» * β · · ti · · ··· *·· ··· • · · · ···· · · • ····· · ··· · · «»·· ·· ·· ··· · · ····
7. 7. Způsob regulace množství materiálu zaváděného během přemísťování materiálu zahrnuje kroky:

   zadání hodnoty cílového množství materiálu, který má být zaveden z místa zdroje do cílového místa, aktualizace cílového množství během zavádění materiálu, a to použitím algoritmu na bázi předpovědního modelu, aktualizace zmíněného algoritmu na bázi předpovědního modelu založená na zpracování procesních dat použitím rekurzivní procedury nejmenších čtverců..
8. 8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že zmíněný algoritmus na bázi předpovědního modelu aktualizuje cílové množství tak, aby se rovnalo přemístěnému množství plus předpokládané množství přetečení, kde zmíněné předpokládané množství přetečení je definováno následujícím předpovědním modelem:

   Ki * Q + K₂ * Q². kde

   K) , K₂ jsou parametry předpovědního modelu, nezávislé na průtoku materiálu, a kde Q je měřená nebo vypočítaná hodnota průtoku materiálu.
9. 9. Způsob podle nároku vyznačující se tím, že počáteční rychlost materiálu směrem dolů se rovná nule, nebo je nezávislá na rychlosti toku materiálu, přičemž

   Ki = T_f + K_v . vo /32,2 K₂ = 0 kde Tf je časová konstanta složeného filtru,

   K_v je faktor propouštění ventilem rovný vo ^lc f [x_v (t)] dt, v₀ je počáteční rychlost materiálu směřující směrem dolů.
10. 10. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že počáteční rychlost materiálu směrem dolů je úměrná rychlosti toku, přičemž:

    Ki = T_f + K_v , kde Tf je časová konstanta složeného filtru,

    K_v je faktor propouštění ventilem rovný vo ζ f [xv (t)] dt,

    K₂ = -1/(32,2 *p * A_v ) kde p je hustota materiálu,

    - 17···· · · · · · · · *> · · · · · · · · · ·

    A_v je plocha průřezu ventilu nebo jiného potrubí, kterým se materiál pohybuje z místa zdroje do cílového místa.
11. 11. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že hodnoty Ki a K₂ se aktualizují z procesu zpracování dat použitím rekurzivní procedury nejmenších čtverců.
12. 12. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že algoritmus adaptivního výběru se používá ke stanovení toho, zda alespoň jeden předchozí parametr algoritmu na bázi předpovědního modelu by měl být nahrazen alespoň jedním parametrem algoritmu na bázi předpovědního modelu, a to s cílem přizpůsobení algoritmu na bázi předpovědního modelu jako odpověď na procesní změnu, kdy zmíněné stanovení je založeno na zpracování procesních dat.
13. 13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že adaptivní výběrový algoritmus zahrnuje kroky:

    definování systému souřadnic pro zobrazení hodnot závislých proměnných vůči hodnotám alespoň jedné nezávislé proměnné, kde zmíněná závislá proměnná souvisí s nezávislou proměnnou pomocí matematické funkce definující předpovědní model, definování referenčního okénka na zmíněném systému souřadnic, kde zmíněné referenční okénko zahrnuje pevný středový bod umístěný v hodnotách závislých a nezávislých proměnných na základě předem stanovených a přijatelných hodnot dat zavádění materiálu, kde rozměry uzavřeného referenčního okénka jsou původně stanoveny na základě předem stanovených a přijatelných hodnotách dat zavádění materiálu, přitom zmíněné rozměry a zmíněný středový bod jsou předmětem nastavení na základě pravidel při použití zpracovaných procesních dat, definování konečného počtu postupně menších uzavřených výběrových okének na zmíněném systému souřadnic, kdy každé okénko zahrnuje středový bod umístěný u hodnot zmíněných závislých a nezávislých proměnných, vypočítaných z hodnot zpracování procesních dat, přitom rozměry uzavřených výběrových okének jsou definované postupně menšími zanedbatelnými násobky zmíněných rozměrů uzavřených referenčních okének, • · · « • · · * • · · • · ·

    - 18definování alespoň jednoho pravidla rozhodování, pomocí kterého se může použít nový datový bod s hodnotami zmíněných závislých a nezávislých proměnných odvozených z hodnot zpracovaných procesních dat, a to k výběru specifického pravidla, na základě kterého se bude modifikovat předpovědní model, kde zmíněný výběr závisí na tom, které ze zmíněných okének obsahuje zmíněný datový bod.
14. 14. Způsob podle nároku 13, vyznačující se tím, že dále zahrnuje kroky:

    definování dvou zmíněných uzavřených okének a následných čtyřech pravidel rozhodování:

    jestliže se nový datový bod nachází uvnitř obou z menších zmíněných výběrových okének a zmíněného uzavřeného referenčního okénka, potom se aktualizují parametry zmíněného předpovědního modelu, jestliže se nový datový bod nachází uvnitř obou větších výběrových okének a uzavřeného referenčního okénka, ale nikoliv uvnitř menšího výběrového okénka, potom se obnoví parametry předpovědního modulu, jestliže se nový datový bod nadchází uvnitř uzavřeného referenčního okénka, ale nikoliv uvnitř některého z výběrových okének, potom se při prvním výskytu uvnitř zmíněné oblasti neprovádí žádná změna parametrů předpovědního modelu, ale obnovují se parametry předpovědního modelu, jestliže se nový datový bod nachází mimo zmíněného referenčního okénka, neprovede se žádná změna parametrů předpovědního modelu.
15. 15. Způsob podle nároku vyznačující se tím, že zmíněná nezávislá proměnná představuje hodnotu skutečného množství přetečení.

    ló.Způsob podle nároku 13, vyznačující se tím, že počet zmíněných nezávislých proměnných se rovná jedné a zmíněná nezávislá proměnná představuje hodnotu závěrné rychlosti toku materiálu.

    - 19«·· ··· ·**· • · · · ··· « ♦ ·
16. 17. Způsob podle nároku 13, vyznačující se tím, že počet uzavřených výběrových okének se rovná dvěma.
17. 18. Způsob podle nároku 13, vyznačující se tím, že počet uzavřených výběrových okének se rovná třem.
18. 19. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že zmíněný způsob se sám nastartuje tím, že počáteční hodnoty parametrů algoritmu na bázi předpovědního modelu se automaticky nastaví z dat prvního zavedení materiálu.
19. 20. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že zmíněný způsob se sám opraví tím, že parametry algoritmu na bázi předpovědního modelu se nastaví, jakmile se zjistí změna procesu nebo vlastností materiálu, která vyhovuje specifikovaným kritériím.
20. 21. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že hodnota Q se rovná maximální naměřené hodnotě nebo vypočítané hodnotě rychlosti toku materiálu.
21. 22. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že zmíněné kroky jsou zahrnuté v digitálním snímacím zařízení.
22. 23. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že zmíněné kroky jsou zahrnuté v digitálním řídicím zařízení.
23. 24. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že zmíněné kroky jsou zahrnuté v datovém signálu počítače v jeho nosné vlně.
24. 25. Způsob regulace množství materiálku zaváděného během přesunu materiálu, kde je rychlost jednoho materiálu udržována až do doby, kdy je zcela ukončeno zavádění materiálu.
25. 26. Způsob podle nároku 25, vyznačující se tím, že rychlost zavádění jednoho materiálu je nastavena na maximum.

    -2027. Způsob podle nároku 25,vyznačující se tím, že zmíněný způsob používá algoritmus na bázi předpovědního modelu a rovněž adaptivní algoritmus, kde zmíněný adaptivní algoritmus aktualizuje alespoň jeden parametr algoritmu na bázi předpovědního modelu.
26. 28. Způsob podle nároku 25, vyznačující se tím, že zmíněné kroky jsou zahrnuté ve snímacím zařízení počítače.
27. 29. Způsob podle nároku 25, vyznačující se tím, že zmíněné kroky jsou zahrnuté v digitálním řídicím zařízení.
28. 30. Způsob podle nároku 25, vyznačující se zahrnuté v datovém signálu počítače v nosné vlně.