DE102006031969A1

DE102006031969A1 - Verfahren zum Steuern einer Durchflussmesseinrichtung und Vorrichtung zum Dosieren von Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE102006031969A1
Application number: DE102006031969A
Authority: DE
Inventors: Jochen Pilz
Original assignee: Bopp and Reuther Messtechnik GmbH
Current assignee: Bopp and Reuther Messtechnik GmbH
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2026-07-12
Also published as: DE102006031969B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern mindestens einer Durchflusseinrichtung sowie eine Vorrichtung zum Dosieren von Flüssigkeiten mit wenigstens einem Dosierkanal mit einem Dosierventil und einer Durchflussmesseinrichtung. Dabei werden ein von einer Durchflussmesseinrichtung erfassten Dosierströme mit in einem oder mehreren vorhergehenden Dosiervorgängen erfassten Dosierströme und/oder mit Dosierströmen identischer parallel geschalteter Durchflussmesseinrichtungen hinsichtlich einer oder mehrerer charakteristischer Größen verglichen. Ein Auswerten der so ermittelten Vergleichswerte ermöglicht ein frühzeitiges Erkennen von Fehlfunktionen der Durchflussmesseinrichtungen und damit verbundenen Dosierfehlern, welche somit durch entsprechendes Anpassen der Dosierströme vermieden werden können.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern mindestens einer Durchflusseinrichtung und eine Vorrichtung zum Dosieren von Flüssigkeiten mit wenigstens einem Dosierkanal mit einem Dosierventil und einer Durchflussmesseinrichtung.
Dosiervorrichtungen dieser Art werden hauptsächlich in der Lebensmittelindustrie, der Pharmaindustrie und der Getränkeindustrie eingesetzt. Dort ist das exakte Fördern einer bestimmten Flüssigkeitsmenge je Zeiteinheit von Bedeutung. Beispielsweise sind beim mengengenauen Fördern und Dosieren kleiner bis kleinster Flüssigkeitsmengen selbst kleine Normabweichungen der entsprechenden Dosierströme bedeutend und die Kontrolle und Überwachung dieser Dosierströme ist entscheidend, um Falschdosierungen und den damit verbundenen kostenintensiven Produktionsausfällen bzw. langwierigen Reinigungsprozessen entgegenzuwirken.
Bei der Förderung eines solchen Fluidstromes können jedoch Fehlerquellen verschiedenster Art auftreten, so kann die Geschwindigkeit des Volumenstromes in unerwünschter Weise durch Druckschwankungen im System verändert sein, beispielsweise bei Wiederauffüllung eines Vorratstankes des zu fördernden Fluids oder bei stetiger Entleerung dieses Vorratstankes während eines Dosiervorgangs. Auch Eigenschaften des Fluids selbst spielen eine Rolle, wie eine Änderung der Viskosität oder Luft- bzw. Gaseinschlüsse. Weiterhin können auch anlagenbedingt zeitliche Verzögerungen am Ende eines Dosiervorganges auftreten, wie die Verzögerungszeit beim Schließen eines mechanischen Ventils, deren Einfluss auf die jeweiligen Dosiermengen schwer vorhersehbar ist, da dieser direkt von den veränderlichen Parametern des Dosierstromes abhängt.
Zur Fehlererkennung bzw. -vermeidung sind Steuerungen bekannt, die bei Registrierung einer Veränderung des Dosierstromes mittels eines Sensors die Dosierzeit und somit den Dosierstrom kontinuierlich dem Bedarf anpassen. Dies kann beispielsweise durch einen ständigen Vergleich eines vorgegebenen Soll-Signals mit einem gemessenen Ist-Signal realisiert sein.
Solche Dosierverfahren sind jedoch mit erheblichen Nachteilen behaftet. So ist die Genauigkeit der jeweils abgefüllten Dosiermenge mit der Genauigkeit des zugeordneten Messsystems verknüpft. Bei Auftreten von Messfehlern werden diese direkt auf eine fehlerhafte Anpassung des Dosierstromes übertragen, ohne dass eine Fehlermeldung erfolgt. Somit ist eine kostenaufwändige regelmäßige Wartung der Messeinrichtung zwingend notwendig. Auch bei fehlerfreier Funktion der Messsysteme ergeben sich bei vorbekannten Verfahren oftmals temporär inkorrekte Dosiermengen, da im Falle eines Systemfehlers oder beim Registrieren veränderter Umgebungs- Bedingungen während eines Dosiervorgangs das System nur im nachfolgenden Dosiervorgang darauf reagieren kann.
In Dosieranlagen, bei denen die Abfüllung eines Fluids parallel in eine Mehrzahl von Rezeptoren erfolgt, erhöht sich die Fehleranfälligkeit des Gesamtsystems mit der Anzahl der Dosierkanäle und den jeweils zugeordneten Messeinrichtungen. Zusätzlich fällt in solchen Anlagen bei Auftreten einer Fehlabfüllung auch ein höherer Gesamtschaden an, da beispielsweise im Falle der simultanen Abfüllung eines Mehrfach-Packs das gesamte Produkt bei Mangelabfüllung nur eines der Packs unbrauchbar ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile insbesondere die Zuverlässigkeit von Durchflussmesseinrichtungen erhöhen und die Fehleranfälligkeit einer Dosieranlage beim Dosieren einer vorgegebenen Dosiermenge weiter vermindern soll.
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass ein von einer Durchflussmesseinrichtung erfassten Dosierströme mit in einem oder mehreren vorhergenden Dosiervorgängen erfassten Dosierströme und/oder mit Dosierströmen identischer parallel geschalteter Durchflussmesseinrichtungen hinsichtlich einer oder mehrerer charakteristischer Größen verglichen werden. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die mindestens eine Durchflussmesseinrichtung zum Vergleich aktueller Durchflusswerte eines Dosiervorganges, wie Durchflussgeschwindigkeit oder Durchflussmenge mit Kontrollwerten ausgebildet ist. Die Überwachung erfolgt in Echtzeit während einer aktuellen Dosierung.
Erfindungsgemäß werden eine oder mehrere charakteristische Größen der Dosierströme nach einem vorgegebenen Zeitintervall nach dem Beginn eines Dosiervorganges ermittelt, wobei das Zeitintervall kleiner ist als die Dosierdauer. Dabei werden bevorzugt Wertepaare von nach einem vorgegebenen Zeitintervall nach Beginn des Dosiervorganges ermittelten Messdaten einer oder mehrerer charakteristischer Größen und der dabei eintretenden Überlaufmenge abgespeichert. Somit können durch Vergleichen mit den entsprechenden Messwerten vorhergehender Dosiervorgänge notwendige Anpassungen der Dosierströme noch vor Beendigung des momentanen Dosiervorgang – in Echtzeit – durchgeführt und Fehldosierungen vermieden werden.
Dabei kann auch ein Mittelwert aus Messwerten vorhergehender Dosiervorgänge gebildet werden, mit dem die aktuellen Messwerte dann verglichen werden.
In bevorzugter Ausführung beträgt das vorgegebene Zeitintervall etwa die Hälfte der Dosierdauer. Es kann jedoch auch eine Anpassung dieses Zeitintervalls notwendig sein, beispielsweise wenn die jeweils maximalen Durchflussgeschwindigkeiten der Dosierströme zum Vergleich herangezogen werden. Die Durchflussgeschwindigkeiten können innerhalb eines Dosiervorgangs variieren, beispielsweise können diese durch temporäre Verzögerung beim Öffnen eines mechanischen Ventils zunächst zunehmen, bevor sie einen konstanten Maximalwert erreichen. Das Ermitteln dieser Verzögerungszeit kann von der Steuereinheit übernommen werden, beispielsweise durch Vergleichen der jeweiligen zeitlichen Ableitungen.
Die gespeicherten Werte aus vorherigen Dosiervorgängen können herangezogen werden, um während eines nachfolgenden Dosiervorgangs eine Anpassung der Dosierdauer in der angege benen Weise durchzuführen. Beispielsweise können Wertepaare mit Messdaten von in vorherigen Dosiervorgängen ermittelten charakteristischen Größen der Dosierströme in den Durchflussmesseinrichtungen abgespeichert werden. Anhand dieser Wertepaare kann dann die Dosiermenge durch Vergleichen der Dosierströme des momentanen Dosiervorgangs mit Dosierströmen aus einem oder mehreren vorhergehenden Dosiervorgängen und den bei diesen Dosiermengen bestimmt werden, beispielsweise durch lineare Inter- oder Extrapolation oder durch gezieltes Auswählen eines nächstliegenden Messwerts und dessen zugeordneter überschüssig abgegebener Dosiermenge.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gekennzeichnet durch mindestens zwei jeweils eine Durchflussmesseinrichtung aufweisenden Dosierkanälen, wobei die Durchflussmesseinrichtungen mit einer gemeinsamen elektronischen Steuervorrichtung verbunden sind.
Da die Fehleranfälligkeit einer Gesamtzahl mehrerer Durchflussmessgeräte in statistischer Hinsicht geringer ist als die eines einzelnen kann die Steuervorrichtung durch Vergleichen charakteristischer Messwerte der einzelnen Messgerate untereinander defekte Geräte gezielt ausfindig machen und entsprechende Maßnahmen treffen. Dadurch besitzt das Messsystem eine interne Eigenfehlererkennung, wodurch eine externe Wartung und Funktionsverifizierung reduziert werden kann.
Die Selbstüberwachung eines Messkanals kann nicht feststellen, ob sich die Umgebungsbedingungen im Vergleich zu einem vorhergehenden Zeitpunkt verändert haben. Beispielsweise würde eine Druckerhöhung zu einer größeren Durchflussgeschwindigkeit des Dosierstromes und zu unterschiedlichen Vergleichswerten aller Messkanäle mit vorher gemessenen Durchflussgeschwindigkeiten führen. Durch ein zusätzliches Vergleichen und Feststellen gleicher Messwerte der Messgerate untereinander ist sichergestellt, dass veränderte Umgebungsbedingungen vorliegen und kein Versagen einzelner Messkanäle.
Wenn veränderte physikalische Eigenschaften der Dosierströme und ein fehlerfreies Funktionieren der einzelnen Messkanäle festgestellt wurden, kann eine Anpassung der einzelnen Dosierströme erfolgen, beispielsweise durch Verändern der Dosierzeit, wie frühes Abschalten. Das Vergleichen der einzelnen Messwerte erfolgt in der Regel direkt durch die Durchflussmesseinrichtungen während das Anpassen der Dosierströme aufgrund – wie erläutert – vorgenommener Vergleiche, von einer allen Messkanälen gemeinsamen elektronischen Steuereinrichtung durchgeführt wird.
In bevorzugter Ausführung werden die von den Durchflussmesseinrichtungen erfassten Dosierströme einem gemeinsamen Vorratsbehälter entnommen. Somit können identische physikalische Eigenschaften der Fluidströme in allen Dosierkanälen vorausgesetzt werden, deren Einzelmessungen an den jeweiligen Durchflussmesseinrichtungen als Stichproben einer statistischen Fehlerauswertung mit einer Verminderung der Messunsicherheit und Standardabweichung herangezogen werden können. Messwerte außerhalb des statistischen Schwankungsbereichs liefern einen deutlichen Hinweis auf die Fehlfunktion eines Messgeräts. Eine temporäre Veränderung des Mittelwerts einer gemessenen charakteristischen Größe aller Messgeräte, die um den Betrag einer vorgegebenen Größe außerhalb der Varianz der Messung des vorhergehenden Dosiervorgangs liegt, liefert einen Hinweis auf physikalische Veränderungen der Dosierströme.
Neben den Durchflussgeschwindigkeiten der jeweiligen Dosierströme können andere physikalische Eigenschaften, wie die Durchflussmengen oder elektrochemische Gleichspannungen des Fluids an den Elektroden der Durchflussmessgeräte, herangezogen werden. Auch produktbedingte Einflußgrößen an den einzelnen Dosierkanälen, wie Störspannungen durch Beläge an den Elektroden oder Nullpunktswerte der Messelektronik einzelner Dosierkanäle, können den jeweiligen Dosierströmen zugeordnet und zur Überwachung der Messanlage herangezogen werden.
Die elektronische Steuereinrichtung hat verschiedene Möglichkeiten, auf die ermittelten Mess- und Vergleichswerte zu reagieren. Im Falle einer Abweichung einer oder mehrerer charakteristischer Größen eines oder einzelner Dosierströme von den restlichen Dosierströmen wird/werden während eines Dosiervorgangs der/die abweichenden Dosierströme angepasst, beispielsweise können diese nach einer vorzugebenden Zeit abgeschaltet werden oder die Dosierdauer gemäß der Dosierdauer eines benachbarten Messkanals gewählt werden. Bei einer zu großen Anzahl abweichender Dosierströme werden alle Dosierströme abgeschaltet und eine Fehlermeldung ausgegeben.
Im Falle einer Abweichung einer oder mehrerer charakteristischer Größen aller Dosierströme zu den entsprechenden Dosierströmen einer oder mehrerer vorangehender Dosiervorgänge werden alle Dosierströme angepasst. Dabei wird beispielsweise die Dosierdauer aller Dosierströme verändert, vorzugsweise entsprechend der vorab abgegebenen Dosiermenge nach Beendigung des vorherigen Dosiervorgangs, so dass insgesamt die gewünschte Dosiermenge an die Aufnahmebehälter abgegeben wird.
Bei der Durchführung des Verfahrens können Messdaten einer oder mehrerer charakteristischer Größen der Dosierströme des jeweiligen Dosiervorgangs abgespeichert werden und die se aus beliebigen vorhergehenden Dosiervorgängen jederzeit von der gemeinsamen Steuereinrichtung abgerufen werden.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen vor allem dann zum Vorschein, wenn eine größere – statistisch signifikante – Anzahl von Messkanälen zum Auswerten zur Verfügung stehen. Hierzu sind in einer gattungsgemäßen Vorrichtung die Durchflussmesseinrichtungen mit gemeinsamen elektronischen Steuereinrichtung über einen Datenbus verbunden. Die Durchflußmesser und deren zugehörige Elektronik sind über einen Bus mit der zentralen Steuereinrichtung (z.B. RS485) verbunden, während die Ventile lediglich mit der zugeordneten Durchflußmeßelektronik verbunden sind und durch diese gesteuert werden. Hierbei sind die Durchflussmesseinrichtungen mit jeweils einem integrierten Meßumformer ausgebildet. In alternativer Ausgestaltung können auch jeweils von den Durchflussmesseinrichtungen räumlich getrennte Messumformer vorgesehen sein, welche jeweils sowohl mit einer zugeordneten Durchflussmesseinrichtung als auch dem zugehörigen Ventil eine Wirkverbindung aufweisen und über eine Busverbindung (z.B. RS485) mit der zentralen Steuereinrichtung verbunden sind. Ferner sind in bevorzugter Ausbildung die Dosierkanäle mit derselben Dosierflüssigkeit in einem gemeinsamen Vorratsbehälter verbunden.
Die Durchflussmesseinrichtungen sind zum Messen charakteristischer Größen des Fluidstromes ausgebildet, wie z.B. die Durchflussgeschwindigkeiten und/oder Durchflussmengen, oder auch von an den Durchflussmesseinrichtungen anliegenden Spannungen und/oder eines jeweiligen Nullpunktswert der Messelektronik. Die Steuereinrichtung ist zum Einlesen und gegenseitigem Vergleichen von Messdaten der unterschiedlichen Durchflussmesseinrichtungen ausgebildet.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, anhand welcher sich weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Dosiereinheit mit zehn Dosierkanälen;
2 den exemplarischen zeitlichen Verlauf der Durchflussgeschwindigkeit eines Fluidstromes im Zeitintervall während und nach eines Dosiervorgangs;
3 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Messen und Steuern geförderter Dosierströme.
Die 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1. Diese beinhaltet zehn Dosierkanäle 2.1 bis 2.10, die mit einem Vorratsbehälter 3.1 mit dem zu fördernden Fluid verbunden sind, welches mengengenau in Behälter 4.1 bis 4.10 dosiert werden soll. Der Vorratsbehälter 3.1 weist eine Füllstandssonde 3.2 mit einem Füllstandsregler 3.3 zur Niveauregelung des zu fördernden Fluids auf und ist mit einem Drucksensor 3.4 mit einem Druckregler 3.5 ausgestattet, der auf Druckänderungen reagiert und den Druck gegebenenfalls regelt.
Den Dosierkanälen 2.1 bis 2.10 sind Durchflussmessgeräte 5.1 bis 5.10 zugeordnet, welche zum Erfassen und Abspeichern von Messwerten charakteristischer Größen der Fluidströme ausgebildet sind, wie beispielsweise Durchflussgeschwindigkeit oder Durchflussmenge. Die Durchflussmessgeräte 5.1 bis 5.10 sind erfindungsgemäß mit einer Steuereinheit 6.1 über eine Steuerleitung 7 verbunden, die bespiels weise in Form eines Busses ausgebildet ist und einzelne den jeweiligen Durchflussmessgeräte 5.1 bis 5.10 zugeordnete Messkanäle 7.1 bis 7.10 aufweist. Über den gemeinsamen Signallaufweg 7 kann die Steuereinheit 6.1 sowohl die gespeicherten Messwerte aus den einzelnen Durchflussmessgeräte 5.1 bis 5.10 abrufen, als auch den Befehl zur Durchführung einer Messung weiterleiten. Der Signallaufweg 7 kann als Bus gebildet sein. Alternativ kann die Abfrage der Messkanäle 7.1 bis 7.10 im Multiplex erfolgen. Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit 6.1 zum Vergleichen der abgerufenen Messwerte ausgebildet.
Jeder der Dosierkanäle 2.1 bis 2.10 beinhaltet zusätzlich ein Dosierventil 8.1 bis 8.10, durch welches beim Öffnen bzw. beim Schließen ein jeweiliger Dosiervorgang in die Behälter 4.1 bis 4.10 eingeleitet bzw. beendet wird. Die Steuereinheit 6.1 ist über die Steuerleitung 7 in Form eines Busses nur mit dem jeweiligen Durchflussmeßgerät 5.1 bis 5.10 verbunden. Die Durchflussmeßgeräte 5.1 bis 5.10 weisen jeweils eine Wirkverbindung in Form einer Ventilsteuerleitung 9.1 bis 9.10 mit einem der Dosierventile 8.1 bis 8.10 zur Steuerung derselben auf. Die Steuerleitung 7 kann also physisch durch den gleichen Bus realisiert werden. Die Steuereinheit 6.1 kann somit abhängig von den ermittelten Vergleichswerten von Messungen der Durchflussmessgeräte 5.1 bis 5.10 den Befehl zum Öffnen bzw. Schließen der Dosierventile 8.1 bis 8.10 geben.
Die Dosiersteuerung kann aus den Informationen der einzelnen Dosierkanäle sehen, ob eine Abweichung zu vorher bei einzelnen Kanäle oder bei allen Kanälen vorliegt. Somit ist die Dosiersteuerung der Master und entscheidet immer, wie weiter verfahren wird. Die Messkanäle stellen Abweichungen fest, treffen aber keine Entscheidung, führen aber die Anweisung der Dosiersteuerung aus.
Die Steuereinheit 6.1 weist zentrale Ein- und Ausgänge 6.2 auf, beispielsweise zur Ausgabe einer Störmeldung, zum Einlesen von Startsignalen, und verschiedenartige Schnittstellen, über welche zusätzliche Komponenten angeschlossen sein können, wie eine übergeordnete speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) 6.3.
In 2 ist der zeitliche Verlauf einer charakteristischen Größe eines Dosierstroms, wie sie von den Durchflussmessgeräten 5.1 bis 5.10 gemessen wird, anhand der Durchflussgeschwindigkeit v exemplarisch dargestellt. Der Ursprung t_a der Zeitachse t kennzeichnet den Beginn eines Dosiervorgangs, d.h. den Zeitpunkt an dem von der Steuereinheit 6.1 der Befehl zum Öffnen der Dosierventile 8.1 bis 8.10 ausgegeben wird. Durch die mechanische Verzögerung bis zum vollständigen Öffnen der jeweiligen Dosierventile 8.1 bis 8.10 nimmt der Durchflusswiderstand in den Dosierkanälen 2.1 bis 2.10 zunächst kontinuierlich ab und die Durchflussgeschwindigkeit v wächst stetig, bis im vollständig geöffneten Zustand der Dosierventile 8.1 bis 8.10 ein konstanter Maximalwert v_max erreicht ist.
Die Durchflussmenge wird fortlaufend von den Durchflussmeßgeräten 5.1 bis 5.10 bestimmt. Der nach einem Zeitintervall Δt_ab ermittelte Wert wird dabei zum Vergleichen herangezogen. Das Zeitintervall Δ_tab kann beispielsweise die Hälfte der mittleren Gesamtdosierdauer betragen. Bevorzugt wird das Zeitintervall Δ_tab so gewählt, falls möglich, dass die zu messende Durchflussgeschwindigkeit v ihren konstanten Maximalwert v_max angenommen hat, um einen aussagekräftigen Vergleichswert mit Messwerten aus vorhergehenden Dosiervorgängen zu erhalten, die Wertepaare beispielsweise aus Durchflussgeschwindigkeit und Überlaufmenge bilden.
Aufgrund der gemessenen Durchflussmenge wird unter Berücksichtigung der Nachlaufmenge das Ventil nach einem Zeitintervall Δ_tac geschlossen, so dass insgesamt im Zeitintervall Δ_tad die gewünschte Dosiermenge jeweils in die Behälter 4.1 bis 4.10 gefördert wird.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 3 in einem Flussdiagramm dargestellt. Vor Beginn des eigentlichen Dosiervorgangs werden zunächst Nullpunktswerte einzelner Messkanäle 7.1 bis 7.10 von der Steuereinheit 6.1 ermittelt (Schritt S1). In Abhängigkeit der Anzahl der Dosierkanäle mit einem fehlerhaften Nullpunkt entscheidet die Steuereinheit 6.1, ob ein Einleiten des Dosiervorgangs überhaupt sinnvoll ist. Meldet beispielsweise keiner der Dosierkanäle einen fehlerhaften Nullpunktswert (Schritt S2), wird das Verfahren direkt mit dem Befehl zum Öffnen der Dosierventile 8.1 bis 8.10 über den Steuerbus 7 fortgesetzt (Schritt S5). Weist ein Großteil der Messkanäle einen fehlerhaften Nullpunktswert auf Schritt S4.1), kann von einem zentralen Fehler ausgegangen werden, wie beispielsweise das Fehlen eines Dosierprodukts im Vorratsbehälter 3.1, und es erfolgt so lange eine Fehlermeldung an die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) 6.3 (Schritt S4.2), bis dieser Fehler behoben ist. Im Falle eines fehlerhaften Nullpunktswerts eines oder einzelner Kanäle 7.1 bis 7.10 (Schritt S3.1), ist eine Fehlfunktion zugeordneter Durchflussmessgeräte 5.1 bis 5.10 wahrscheinlich. Um ein mengengenaues Dosieren dieser Messkanäle trotz fehlerhafter Messung zu erreichen, wird zunächst die Dosierzeit Δt_ac dieser Kanäle festgelegt (Schritt S3.2), entweder gemäß der Dosierdauer des vorangehenden Dosiervorgangs oder der Dosierdauer eines benachbarten fehlerfreien Kanals, worauf eine entsprechende Fehlermeldung an die SPS 6.3 erfolgt (Schritt S3.3) und der Beginn t_a des eigentlichen Dosiervorganges eingeleitet wird (Schritt S5).
Hierzu gibt die Steuereinheit 6.1 einen Befehl zum öffnen der Ventile 8.1 bis 8.10 (Schritt S5) und nach dem vollständigen öffnen derselben werden in den Durchflussmessgeräten 5.1 bis 5.10 die Durchflussgeschwindigkeiten v_max und/oder andere charakteristische Größen ermittelt (Schritt S6). Nach dem Abrufen benötigter Daten (Schritt S7) und Abspeichern der aktuellen Messwerte (Schritt S8) von der Steuereinheit können diese zunächst untereinander verglichen werden, um die Funktionsfähigkeit der Durchflussmessgeräte 5.1 bis 5.10 sicherzustellen. Neben Durchflussmenge oder Durchflussgeschwindigkeit können auch Messungen von Störspannungen oder sonstige aufgetretene Störungen an den Durchflussmessgeräten 5.1 bis 5.10 hierzu herangezogen werden.
Zum Feststellen von veränderten Umgebungsbedingungen hinsichtlich des vorhergehenden Dosiervorgangs werden die aktuellen Messdaten beispielsweise der Durchflussgeschwindigkeit v_max mit Messungen vom vorhergehenden Dosiervorgang verglichen (Schritt S9). Wird dabei eine Abweichung festgestellt bzw. wurden vorhergehend (Schritt 3.1) fehlerhafte einzelne Nullpunktswerte festgestellt (Schritt 11.1), erfolgt ein Schliessen der Ventile entweder in der Dosierzeit der vorhergehenden Dosierung oder durch die Messung der Durchflussmenge des Nachbarkanals (Schritt S11.2). Dazu wird dem fehlerhaften Dosierkanal von der zentralen Steuereinheit 6.1 mitgeteilt, zu welchem Zeitpunkt das Abschalten erfolgen soll. Stimmen die aktuellen Messdaten jedoch mit den Messdaten vorhergehender Dosierungen überein und sind die vorab ermittelten Nullpunktswerte korrekt (Schritt S10.1) erfolgt eine Dosierung jedes der Durchflussmessgeräte hinsichtlich seiner eigenen gemessenen Volumendaten der Durchflussmenge und der vorhergehenden Überlaufmenge (Schritt S10.2). Es erfolgt also kein externer Eingriff durch die zentrale Steuereinheit 6.1. Nun sind die Rezeptoren 4.1 bis 4.10 mengengenau mit der Dosierflüssigkeit gefüllt und das Verfahren wird nach dem Abspeichern der Messdaten (Schritt S12) mit dem nachfolgenden Rezeptorensatz wiederholt (Schritt S1).

1: Dosiereinheit
2.1–2.10: Dosierkanäle
3.1: Vorratsbehälter
3.2: Füllstandssonde
3.3: Füllstandsregler
3.4: Drucksensor
3.5: Druckregler
4.1–4.10: Behälter
5.1–5.10: Durchflussmessgeräte
6.1: Steuereinheit
6.2: Ein-/Ausgänge
6.3: Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)
7: Steuerleitung (Bus)
7.1–7.10: Messkanäle
8.1–8.10: Dosierventile
9.1–9.10: Ventilsteuerleitungen
t: Zeit
v: Durchflussgeschwindigkeit
v_max: Maximale Durchflussgeschwindigkeit
t_a: Beginn des Dosiervorgangs
t_b: Messung der Dosierströme
t_c: Ende des Dosiervorgangs
t_d: Messung überschüssig abgegebener Dosiermenge
Δt_ac: (nominelle) Dosierzeit
Δt_ab: Zeitintervall bis zur Messung
Δt_cd: Verzögerungszeit beim Schliessen der Ventile
Δt_ad: (effektive) Dosierzeit
Mac: in Δt_ac geförderte Dosiermenge
M_cd: in Δt_cd geförderte überschüssige Dosiermenge

Claims

Verfahren zum Steuern mindestens einer Durchflusseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein von einer Durchflussmesseinrichtung erfasster Dosierstrom mit bei einem oder mehreren vorhergenden Dosiervorgängen erfassten Dosierströme und/oder mit Dosierströmen identischer parallel geschalteter Durchflussmesseinrichtungen hinsichtlich einer oder mehrerer charakteristischer Größen verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere bei der Durchflussmessung erfasste charakteristische Größen der Dosierströme mit dem Mittelwert entsprechender charakteristischer Größen von Dosierströmen aus vorhergehenden Dosiervorgängen verglichen wird/werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere der jeweiligen von den Durchflussmesseinrichtungen erfassten Dosierströme an hand der vorher ermittelten Vergleichswerte angepasst wird/werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Dosierströme durch Abschalten derselben oder durch Einstellen der Dosierzeit angepasst wird/werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Durchflussmesseinrichtungen erfassten Dosierströme einem gemeinsamen Vorratsbehälter oder einer Ringleitung entnommen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussmengen (M_ac, M_cd) der Dosierströme als charakteristische Größen der Dosierströme ermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussgeschwindigkeiten (v) der Dosierströme als charakteristische Größen der Dosierströme ermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an den Durchflussmesseinrichtungen (5.1–5.10) anliegende Spannungen als charakteristische Größen für die zugeordneten Dosierströme ermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Nullpunktswerte vor Beginn eines Dosiervorgangs an den Durchflussmesseinrichtungen (5.1–5.10) als charakteristische Größen für die zugeordneten Dosierströme ermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere charakteristische Größen der Dosierströme nach einem vorgegebenen Zeitintervall (Δt_ab) nach dem Beginn eines Dosiervorganges (t_a) ermittelt werden, wobei das Zeitintervall (Δt_ab) kleiner ist als die Dosierdauer (Δt_ac).
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgegebene Zeitintervall (Δt_ab) etwa die Hälfte der Dosierdauer (Δt_ac) beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierdauer (Δt_ac) eines abweichenden Dosierstroms gemäß der Dosierdauer (Δt_ac) eines Dosierstromes eines benachbarten Dosierkanals gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer zu grossen Anzahl abweichender Dosierströme alle Dosierströme abgeschaltet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Abweichungen der Mengen zumindest der überwiegenden Zahl der Durchflussmesseinrichtungen eine Fehlermeldung ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer Abweichung eines oder mehrerer charakteristischer Größen aller Dosierströme zu den enstprechenden Dosierströmen einer oder mehrerer vorangehender Dosiervorgänge alle Dosierströme angepasst werden.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierdauer (Δt_ac) aller Dosierströme verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierdauer (At_ac) aller Dosierströme entsprechend der vorher ermittelten überschüssig abgegebenen Dosiermenge nach Beendigung (c) des Dosiervorgangs verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Dosierströme in den Dosierkanälen durch öffnen bzw. Schliessen zugeordneter Dosierventile erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierventile von zugeordneten Durchflussmesseinrichtungen gesteuert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten einer oder mehrerer charakteristischer Größen der Dosierströme des jeweiligen Dosiervorgangs abgespeichert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass Wertepaare von nach einem vorgegebenen Zeitintervall nach Beginn des Dosiervorganges (Δt_ab) ermittelten Messdaten einer oder mehrerer charakteristischer Größen und der dabei eintretenden Überlaufmenge (M_cd) abgespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass von der jeweiligen Durchflussmessein richtung und/oder der gemeinsamen Steuervorrichtung gespeicherte Messdaten charakteristischer Größen der Dosierströme aus einem oder mehreren Dosiervorgängen abgerufen werden.
Vorrichtung zum Dosieren von Flüssigkeiten mit wenigstens einem Dosierkanal mit einem Dosierventil und einer Durchflussmesseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Durchflussmesseinrichtung (5.1–5.10) zum Vergleich aktueller Durchflusswerte eines Dosiervorganges, wie Durchflussgeschwindigkeit oder Durchflussmenge mit Kontrollwerten ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch mindestens zwei jeweils eine Durchflussmesseinrichtung aufweisenden Dosierkanälen (2.1–2.10), wobei die Durchflussmesseinrichtungen mit einer gemeinsamen elektronischen Steuervorrichtung (6.1) verbunden sind.
Vorrichtung nach ein Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierkanäle (2.1–2.10) mit einem gemeinsamen Vorratsbehälter (3.1) verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussmesseinrichtungen (5.1–5.10) zum Messen charakteristischer Größen eines Fluidstroms ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussmesseinrichtungen (5.1–5.10) zum Messen von an den Durchflussmesseinrichtungen (5.1–5.10) anliegenden Spannungen und/oder eines jeweiligen Nullpunktswerts bei Nichtfließen eines Fluidstromes ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (6.1) zum Einlesen, Speichern, und gegenseitigen Vergleichen von Messdaten der Durchflussmesseinrichtungen (5.1–5.10) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (6.1) zum Anpassen der Fluidströme anhand der ermittelten Vergleichswerte ausgebildet ist.