DD292334A5 - METHOD AND DEVICE FOR PERMANENT FUNCTIONAL DIAGNOSIS INCLUDING THE CONTROL OF THE SYSTEM VACUUM OF FUEL SYSTEMS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung mit dem vorgenannten Ziel als kombinierte permanente Diagnose- und Regeleinrichtung. Dabei werden die Diagnoseparameter direkt aus den Signalen von Druck-, Temperatur- und Volumenstrommessung gewonnen und nach einem Diagnosealgorithmus in einer Rechen- und Auswerte- oder Logikeinheit (20, 21, 22, 23, 24) verarbeitet und dargestellt, wobei der Volumenstromsensor 15 direkt die Reserveluftmenge, der bzw. die Drucksensoren (17 a bis 17 n) zeitvariable elektrische Druckwerte fuer das statische Verhalten des Systemvakuums fuer die Funktionsdiagnose und der/die Temperatursensoren (16 a bis 16 n) Meszwerte fuer die Zustandsbewertung der Vakuumerzeuger (1 a bis 1 n) liefern sowie infolge dessen das UEberschreiten von Grenzwerten signalisiert bzw. alarmiert und den Diagnoseparameter Systemvakuum im Milchentzugsbereich, direkt und mehrfach gekoppelt, geregelt wird. Anwendungsgebiete: Permanente Funktionsdiagnose einschlieszlich der Regelung dessen Systemvakuums von kompletten Melkanlagen in Tierproduktionsstaetten der Landwirtschaft. Fig. 1{Melkanlage; Funktionsdiagnoseeinrichtung; Regelvorrichtung; Drucksensor; Volumenstromsensor; Temperatursensor; Diagnoseparameter; Systemvakuum; Volumenstromreserve; Rechen-/Auswerte-/Logikeinheit; Signalisierung/Alarmierung; Diagnosealgorithmus}The invention relates to a method and a device with the aforementioned goal as a combined permanent diagnostic and control device. The diagnostic parameters are obtained directly from the signals of pressure, temperature and volume flow measurement and processed and represented by a diagnostic algorithm in a computing and evaluation or logic unit (20, 21, 22, 23, 24), wherein the flow sensor 15 directly the reserve air quantity, the pressure sensor (s) (17 a to 17 n) time-variable electrical pressure values for the static behavior of the system vacuum for the functional diagnosis and the temperature sensor (s) (16 a to 16 n) metric values for the condition evaluation of the vacuum generators (1 a to 1 n n) and as a result of which the exceeding of limit values is signaled or alarmed and the diagnostic parameter system vacuum in the milk extraction area, directly and repeatedly coupled, is regulated. Areas of application: Permanent functional diagnosis including the regulation of the system vacuum of complete milking systems in animal production facilities of agriculture. Fig. 1 {milking plant; Function diagnostic device; Control means; Pressure sensor; Volume flow sensor; Temperature sensor; Diagnostic parameters; System vacuum; Flow reserve; Computing / evaluation / logic unit; Signaling / alarm; Diagnostic algorithm}
Description
Das Optimum wird dabei vorzugsweiseVon der funktionalen BeziehungThe optimum is preferably from the functional relationship
B = 7^-= 0,8 bis 1,2 1CiR - anlagenspezifisch erforderliche VolumenstromreoerveB = 7 ^ - = 0.8 to 1.2 1 CiR - system-specific required volumetric flow reserve
Vlv - theoretischer Volumenstromverbrauch der betreffendenVlv - theoretical volume flow consumption of the concerned
Anlage charakterisiert.Plant characterizes.
Mit dem Überschreiten der Konstanten Kn,m und Kmax wird über eine Steuer- und Regeleinheit durch Zu- bzw. Abschaltung von Vakuumerzeugern die Stabilität des Systemvakuums gesichert.By exceeding the constants K n , m and K max , the stability of the system vacuum is ensured by a control and regulation unit by switching on or off of vacuum generators.
Verfahrensgemäß wird mit der Verringerung des Arbeitsbereiches des Regelventils dessen Regelgenauigkeit und -dynamik verbessert.According to the method, with the reduction of the working range of the control valve whose control accuracy and dynamics improved.
Nach Bildung dos Verfahrens wird dio Temperatur als ein weiterer Diagnoseparameter für die Funktionssicherheit des Systems einbezogen. Die permanente Verarbeitung des Temperatursignals aus einem Sensor, dor an jedem Vakuumerzeuger in günstiger Anordnung vorgesehen wird, wird ständig entsprechend dem Diagnosealgorithmus nach Figur 2 mit einer BetriebswarngrenzeAfter formation of the method, the temperature is included as another diagnostic parameter for the reliability of the system. The permanent processing of the temperature signal from a sensor, which is provided on each vacuum generator in a favorable arrangement, is constantly in accordance with the diagnostic algorithm of Figure 2 with a Betriebswarngrenze
Ow) sowie einem Betriebsgrenzwert (θ0) der Vakuumerzeuger verglichen. Die Information zum Erreichen und Übet schreiton derOw) and an operating limit (θ 0 ) of the vacuum generator. The information to reach and practice cries of the
Betriebswarngrenze wird durch einen akustischen Signalgeber angezeigt. Die Erreichufng und Überschreitung des Betriebsgrenzwertes (Oq) ist mit einer Notabschaltung des betreffenden Vakuumerzeugers gekoppelt. Eine Vakuumerzeugersteuerung kompensiert selbsttätig infolge der Notabschaltung den Kapazitätsausfall durch Zuschaü'ing eines in Redundanz befindlichen einsatzbereichen Vakuumerzeugers.Operating warning limit is indicated by an acoustic signal generator. The achievement and exceeding of the operating limit (Oq) is coupled with an emergency shutdown of the relevant vacuum generator. A vacuum generator control automatically compensates for the capacity failure due to the emergency shutdown by adding redundant vacuum generator areas of use.
Die Vorrichtung zur Durchführung dos Verfahrens wird in einer Anordnung gesehen, die aus Volumonstromson?or und aus ein oder mehreren Druck- und Temperatursensoren sowie einer ortsgebundenen bzw. stationären Rechen- und Auswerte- oder Logikeinheit besteht. Zur Volumenstrombestimmung wird direkt an dem die freie Luft ansaugenden Abgang des Regelventils ein Volumenstromsensor angeordnet.The device for performing the method is seen in an arrangement consisting of Volumonstromson? Or and one or more pressure and temperature sensors and a stationary or stationary computing and evaluation or logic unit. For determining the volumetric flow, a volumetric flow sensor is arranged directly at the outlet of the control valve which draws in the free air.
Die Druckentnahme wird iin Milchleitungssystem in optimalem Abstand zu den Melkbecherinnenräumen angeordnet. Zur Optimierung werden 1 ...n Drucksensoren in einem Gesamtsystem angeordnet. Als Regelgröße wird das arithmetische Mittel aller Meßstellen aufbereitet und verarbeitet. Vorzugsweise erfolgt die Druckentnahme in Milchsammeiräumen > 400cm3. Je nach Art des Regelventils erfolgt die Übertragung der Meßgröße Druck elektrisch oder pneumatisch. Dabei findet beiThe pressure withdrawal is arranged in the milk line system at an optimal distance from the milking cup interior. For optimization, 1 ... n pressure sensors are arranged in an overall system. As a controlled variable, the arithmetic mean of all measuring points is processed and processed. Preferably, the pressure is taken in Milchsammeiräumen> 400cm 3rd Depending on the type of control valve, the transmission of the measured variable pressure is carried out electrically or pneumatically. It will be included
Übertragungswegen ? 4000mm vorzugsweise die elektrische Form Anwendung.Transmission paths? 4000mm preferably the electric mold application.
Die Anordnung der Temperaturmeßstelle ist am bzw. im Vakuumerzeuger im Abstand von max. 150 mm zur Außenkante des Vakuumerzeugers an der abluftseitigen Rohrleitung vorgesehen.The arrangement of the temperature measuring point is on or in the vacuum generator at a distance of max. 150 mm to the outer edge of the vacuum generator on the exhaust side piping provided.
Die Vorrichtung umfaßt eine Rechen- und Auswerte- oder Logikeinheit, die mit der Meßanordnung an dem Regelventil (Volumenstrom), in dem Milchleitungssystem (Druck) und den Vakuumorzeugern (Temperatur) und zugehörigem Meßwertanpaßmodul ständig verbunden ist, den Meßwertaufbereitungsmodul und den Rechner mit dem speziellen Diagnosealgorithmus aufnimmt sowie mit einem Bedienmodul und Ausgabemodul für Anzeige, Alarmierung, Steuerung, Regelung und Datenübernahme gekoppelt ist. Eine solche Vorrichtung als permanente Funktionsdiagnose· und Regeleinrichtung ermöglicht die komplexe und schnelle Erfassung und Auswertung der wesentlichen Funktionsparameter von Melkanlagen unter Betriebsbedingungen sowie die Regelung deren stabilen Systemvakuums in Abhängigkeit von der gemessenen Volumenstrumreserve.The device comprises a computing and evaluation or logic unit, which is permanently connected to the measuring arrangement on the control valve (volume flow), in the milk line system (pressure) and the vacuum generators (temperature) and associated Meßwertanpaßmodul, the Meßwertaufbereitungsmodul and the computer with the special Receives a diagnostic algorithm and is coupled with a control module and output module for display, alarm, control, regulation and data transfer. Such a device as a permanent functional diagnosis and control device enables the complex and rapid detection and evaluation of the essential functional parameters of milking systems under operating conditions as well as the regulation of their stable system vacuum as a function of the measured volume flow reserve.
Anordnung und Gestaltung der Sensoren für Volumenstrom, Druck und Temperatur werden vorrichtungsseitig so ausgeführt, daß an diesem mobile Vorrichtungen für die Überprüfung von Melkanlagen zur Nutzung der permanent anliegenden Diagnosesignale angeschlossen werden können.Arrangement and design of the sensors for flow, pressure and temperature are on the device side designed so that it can be connected to this mobile devices for the review of milking systems for the use of permanently applied diagnostic signals.
Durch Anwendung dieser verfahrenstechnischen Lösung werden Eutererkrankungen im Kuhbestand infolge instabiler Vakuumverhältnisse in Melkanlagen verhindert sowie die energetischen Aufwendungen zum Betreiben des Maschinensystems minimiert. Die quantitative und qualitative Ausbeute der ermelkbaren und ermolkenen Rohmilch wird spürbar erhöht sowie notwendige Veterinär-medizinische Behandlungen und Kuhmerzungen infolge Mastitiserkrankungen minimiert. Gesenkt werden außerdem die Betriebskosten für Melkanlagen.By using this procedural solution, udder diseases in the cow's herd are prevented as a result of unstable vacuum conditions in milking parlors and the energy expenditure for operating the machine system is minimized. The quantitative and qualitative yield of the raw milk that can be melted and milked is noticeably increased and necessary veterinary medical treatments and cow bites due to mastitis diseases are minimized. In addition, the operating costs for milking systems are lowered.
Zur Erläuterung des Verfahrens und der Vorrichtung dient die Figur 1. Die Erzeugung des Vakuums geschieht mittels der elektrisch angetriebenen Vakuumerzeuger 1 a bis 1 n.To illustrate the method and the device is the figure 1. The generation of the vacuum is done by means of the electrically driven vacuum generator 1 a to 1 n.
Das Vakuum wird über das Verteilerrohr 3, den Druckausgleichsbehälter 4, die Vakuumleitung 6 und die Milchleitung 7 den Vakuumverbrauchern der Melkanlage zugeführt.The vacuum is supplied via the manifold 3, the pressure equalizing tank 4, the vacuum line 6 and the milk line 7 the vacuum consumers of the milking plant.
Die Messung des Vakuums erfolgt im Milchleitungssystem, an dessen instabilster Stelle, wahlweise in den Systemteilen 7,9,10 oder 11. Im Ausführungsbeispiel wird die Vakuummessung an einer großvolumigen Milchleitung 7 dargestellt.The measurement of the vacuum takes place in the milk line system, at its most unstable point, optionally in the system parts 7, 9, 10 or 11. In the exemplary embodiment, the vacuum measurement is displayed on a large-volume milk line 7.
Die gewonnenen Drucksignale werden über ein Meßwertanpassungsmodul 18 verstärkt und dem Meßwertaufbereitungsmodul 20 der Rechen- und Auswerteeinheit 20,21,22,23,24zugeführt.The obtained pressure signals are amplified by a Meßwertanpassungsmodul 18 and fed to the Meßwertaufbereitungsmodul 20 of the computing and evaluation unit 20,21,22,23,24.
Durch die Anordnung mehrerer Drucksensoren 17a bis 17 η in Vakuumverbrauchernähe kann von der Rechen- und Auswerteeinheit 20,21,22,23,24, unter Berücksichtigung der Grenzwerte für die einzelnen Druckmeßstellen, ein von den Systemteilen 7,9,10 oder 11 unabhängiger Mittelwert de? Vakuums gebildet und dem Regeiprogramm des Rechners als Istwert vorgegeben werden. In Abhängigkeit des Regelalgorithmus gemäß Figur 2 erfolgt durch de Ausgabebaugruppe 24 die Ansteuerung des Regelventiles 5 und somit die Stabilisierung des Systemvakuums.By arranging a plurality of pressure sensors 17a to 17 η in close proximity to the vacuum consumer, the computing and evaluation unit 20, 21, 22, 23, 24, taking into account the limit values for the individual pressure measuring points, can have an average independent of the system parts 7, 9, 10 or 11 de? Vacuum formed and the regei program of the computer can be specified as an actual value. Depending on the control algorithm according to FIG. 2, the triggering of the control valve 5 and thus the stabilization of the system vacuum are effected by the output module 24.
Da der Vakuumverbrauch in Melkanlagen, bedingt durch die Verbraucher, starken Schwankungen unterliegt, ist ein Reserveluftbedarf erforderlich, welcher über das Regelventil 5 in die Melkanlage einströmt und über den Volumenstromsensor 15 gemessen wird. Gleichzeitig erfolgt die Messung der Tem leraturen der Vakuumerzeuger 1a bis 1nSince the vacuum consumption in milking systems, due to the consumer, is subject to strong fluctuations, a reserve air requirement is required, which flows through the control valve 5 in the milking system and is measured via the volume flow sensor 15. At the same time, the measurement of the temperatures of the vacuum generators 1a to 1n takes place
durch die Temperatursensoren 16a bis 16n, die an geeigneter Stelle für die thermische Zustandsbostimmung an denby the temperature sensors 16a to 16n, which at the appropriate location for the thermal state bidding to the
Vakuumerzeugern 1 a bis 1 η bzw. an dofen Krümmer angebracht sipcfOlose Meßsignale werden über Meßvvertanpassungsmodule 18 dem Meßwertaufbereltungsmodijl 20 zugeführt.Vacuum generators 1 a to 1 η or attached to the manifold sipcfOlose measuring signals are fed via Meßvvertanpassungsmodule 18 Meßwertaufbereltungsmodijl 20.
Weiterhin werden die Schaltzustandsignale der Vakuumerzeuger 1 a bis 1 η von deren Steuerung 19 auf die Eingabebaugruppe 21 der Rechen- und Auswerteeinheit 20,21,22,23,24 gegeben und über die Ausgabebaugruppe 24 erfolgt die Ansteuerung der Vakuumerzeugorsteuerung 19.Furthermore, the switching state signals of the vacuum generator 1 a to 1 η are given by the controller 19 to the input module 21 of the computing and evaluation unit 20,21,22,23,24 and via the output module 24, the control of the vacuum generator control 19th
Verfahrensgemäß erfolgt nach dem Diagnosealgorithmus entsprechend Figur 2 Im Rechner 23 die Auswertung, Bewertung und Verknüpfung der Meßwerte, die Ausgabe der Funktlonsdiagnosoparameter und die Steuerung der Vakuumerzeugor 1 a bis 1 η in Abhängigkeit dieser Parameter.According to the method according to the diagnostic algorithm according to Figure 2 in the computer 23, the evaluation, evaluation and linkage of the measured values, the output of Funktlonsdiagnosoparameter and the control of Vakuumerzeugor 1 a to 1 η as a function of these parameters.
Zur Information des Betreibers wird eine Anzeige der wichtigsten Meßwerte über die Anzeige 26, eine Anzeige von ermittelten Diagnosefehlern bzw. -hinweisen über die Anzeige 27 und eine akustische Warnung beim Erreichon kritischer Betriebsgrenzwerte über den akustischen Signalgeber 28 ausgegeben.To inform the operator, a display of the most important measured values on the display 26, a display of detected diagnostic errors or warnings on the display 27 and an audible warning when reaching critical operating limits via the acoustic signal generator 28 is output.
Mit Hilfe des Bedienpersonals 25 ist die Eingabe von Soll- und Grenzwerten zur Abarbeitung des Diagnosealgorithmus entsprechend Figur 2 und der Sollparameter des Systemvakuumregelkreises über das Regelventil 5 möglich.With the help of the operating personnel 25, the input of setpoint and limit values for processing the diagnostic algorithm according to FIG. 2 and the setpoint parameter of the system vacuum control loop via the control valve 5 are possible.
Durch die Ausgabebaugruppe 24 wird weiterhin eine Sc'inuUtelle für die Datenausgabe realisiert, so daß über entsprechende Datenübernahmeeinrichtungen, wie Drucker, Datenspeicher oder in der Anlage zentral eingesetzte Rechner eine Datendokumentation bzw. -Weiterverarbeitung möglich ist. Hierbei unterstützt der Rechner 23 den Datenaustausch.Through the output module 24 a Sc'inuUtelle for the data output is further realized, so that via corresponding data transfer devices, such as printers, data storage or in the system centrally used computer data documentation or further processing is possible. In this case, the computer 23 supports the data exchange.
Die Anlage arbeitet permanent, ist fest installiert und kann, bedingt durch die Meßwertübertragung mittels Meßleitung, dezentralisiert und den räumlichen Gegebenheiten entsprechend eingebaut werden. Dadurch kann den klimatischen und den Schutz- und Bedienanforderungen besonders der Baugruppen der Auswerteeinheit 20,21,22,23,24,25 besser entsprochen werden.The system works permanently, is permanently installed and, due to the transmission of measured values by means of a measuring line, can be decentralized and installed according to the spatial conditions. As a result, the climatic and the protection and operating requirements, especially of the modules of the evaluation 20,21,22,23,24,25 are better met.
Die Sensoren 15a bis 15n, 16a bis 16nund 17a bis17n bzw. deren Meßwertanpaßmodule 18 sind so gestaltet, daß die Meßsignale für mobile externe Diagnoseeinrichtungen ausgekoppelt werden können.The sensors 15a to 15n, 16a to 16n and 17a to 17n and their Meßwertanpaßmodule 18 are designed so that the measurement signals for mobile external diagnostic devices can be coupled out.
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vorgegeben.B - Working area of the control valve
specified.
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