DE102011004141A1

DE102011004141A1 - Verfahren zum Steuern von Materialströmen, insbesondere in Form von Schüttgut und dergleichen und entsprechende Vorrichtung

Info

Publication number: DE102011004141A1
Application number: DE201110004141
Authority: DE
Inventors: Stefan Boschert; Torsten Hellmuth; Hermann Georg Mayer; Roland Rosen; Martin Schneider
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2012-03-08
Also published as: WO2012028442A3; US8930018B2; WO2012028442A2; CL2013000124A1; US20130166065A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern von Materialströmen, umfassend zumindest eine Eingabeeinrichtung zum Eingeben von Material zumindest einer Materialart, zumindest eine Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben von Material zumindest einer Materialart, eine Transporteinrichtung zum Transportieren des Materials, zumindest einen Sensor zur Bestimmung zumindest eines zustandsabhängigen Parameters der Vorrichtung, sowie eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Einrichtungen, wobei die Steuereinrichtung zur Verarbeitung ereignisbasierter Signale, insbesondere des zumindest einen Sensors, ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein entsprechendes Verfahren sowie entsprechende Verwendungen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern von Materialströmen, insbesondere in Form von Schüttgut und dergleichen, eine entsprechende Vorrichtung sowie entsprechende Verwendungen.
Obwohl auf beliebige Vorrichtungen zum Steuern von Materialströmen anwendbar, werden die vorliegende Erfindung und der ihr zugrundeliegende Hintergrund im Hinblick auf Verfahren und Vorrichtungen zum Steuern von Transportströmen von Schüttgut erläutert.
Verfahren bzw. Vorrichtungen zum Steuern von Materialströmen werden beispielsweise im Bereich des Transportes von pulveroder schüttgutartigem Material eingesetzt, z. B. im Minenbereich zum Transport von Erzen und dergleichen. Aus der US 3834473 ist eine Vorrichtung zur Steuerung von Materialströmen bekannt geworden. Dabei wird eine bestimmte eingegebene Menge von Material zeitlich dosiert für eine Weiterverarbeitung wieder ausgegeben.
Eine übliche Vorrichtung zum Steuern von Materialströmen kann dabei einen verschließbaren Trichter aufweisen, der das zu transportierende Material enthält. Der Trichter wird dabei beispielsweise mittels eines Baggers, welcher Eisenerz abgebaut hat, befüllt. Der Trichter ist im unteren Bereich verschlossen. Am unteren Ende des Trichters ist beispielsweise ein Transportband angeordnet, sodass bei einem Öffnen des Trichters entsprechend das Eisenerz auf das Transportband fallen kann. Das Transportband transportiert das Eisenerz an einem vorbestimmten Ort und wird dort über eine Ausgabeeinrichtung an eine Weiterverarbeitungs-vorrichtung ausgegeben, beispielsweise in Form einer Eisenbahnwagon-Verladeeinrichtung, mit der das Eisenerz in entsprechende Wagons zum Weitertransport verladen werden soll.
Um den Transport von dem Trichter zu der Eisenbahn-Verladeeinrichtung zu steuern, ist üblicherweise eine Steuereinrichtung vorgesehen, die beispielsweise anhand eines oder mehrerer Sensoren den Zustand der Vorrichtung laufend überwacht. Hierzu werden die aktuellen Messwerte der Sensoren in regelmäßigen Zeitabständen abgefragt. Dies bedingt einen hohen Rechenaufwand und zudem einen hohen Energieaufwand.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche energiesparend sind und gleichzeitig einen verminderten Rechenaufwand aufweisen. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung eine längere Lebensdauer und verlängerte Wartungsintervalle bei der Vorrichtung zur Verfügung zu stellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Genauigkeit zu verbessern.
Diese Aufgaben werden durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 9 gelöst.
Ist die Steuereinrichtung zur Verarbeitung ereignisbasierter Signale ausgebildet, wird mit dem Eintritt eines Ereignisses, beispielsweise des Eingebens des Materials der entsprechende Eingabezeitpunkt genau erfasst, wohingegen der Zeitpunkt des Eintritts des Ereignisses bei einer regelmäßigen zeitlichen Abfrage nicht genau, sondern lediglich auf eine Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten eingegrenzt werden kann. Gleichzeitig wird dadurch auch der Rechenaufwand und die zu übertragende Datenrate gesenkt, da nicht mehr regelmäßig der Sensor abgefragt respektive überwacht werden muss, sondern der Sensor sendet dann ein Signal bei einer Änderung des Ereignisses, beispielsweise wenn ein Trichter zum Eingeben von Material kurzzeitig geöffnet wird. Gleichzeitig wird die Lebensdauer der Vorrichtung erhöht, da zumindest der betroffene Sensor weniger Signale übermitteln muss. Außerdem werden die Wartungsintervalle der Vorrichtung verlängert, was ebenfalls kostengünstig ist.
Eine grundlegende Idee der Erfindung ist demnach, ein zumindest teilweise ereignisbasiertes Erfassen eines Zustandes der Vorrichtung vorzusehen und insbesondere anhand des Zustandes einen zukünftigen Zustand mittels zustandsabhängiger Parameter zu berechnen und insbesondere die Vorrichtung entsprechend zu steuern.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Vorteilhafterweise sind zwei Sensoren angeordnet, wobei zumindest ein Sensor an der Eingabeeinrichtung angeordnet ist. Der Vorteil dabei ist, dass damit zumindest ein sich ändernder Zustand der Eingabevorrichtung erfasst werden kann und über den zweiten Sensor ein weiterer Zustandsparameter der Vorrichtung ermittelt werden kann, sodass dann der zukünftige Zustand der Ausgabevorrichtung und/oder der Transportvorrichtung einfach und zuverlässig ermittelt werden kann.
Zweckmäßigerweise ist zumindest ein Sensor an der Eingabevorrichtung zur Messung eines Materialstroms ausgebildet. Auf diese Weise ist es möglich, einen Materialstrom von der Eingabevorrichtung auf die Transporteinrichtung zu bestimmen, indem der Fluss (Volumen/Zeit) des Materials durch den Sensor ermittelt wird. Wird gleichzeitig noch die entsprechende Zeit ermittelt, während der Materialstrom auf die Transporteinrichtung gegeben wird, ist eine einfache und zuverlässige Bestimmung des Materialvolumens in der Transportvorrichtung möglich. So kann verhindert werden, dass sich zuviel Material in der Transporteinrichtung befindet und so diese verstopft wird oder bei entsprechender Masse des Materials eine Überbelastung auftritt.
Zweckmäßigerweise umfasst die Steuereinrichtung eine Recheneinrichtung, welche ausgebildet ist, um einen zukünftigen Zustand der Vorrichtung zu berechnen. Der erzielte Vorteil dabei ist, dass damit auf zuverlässige Weise beispielsweise der Zeitpunkt der Ausgabe des zu transportierenden Materials ermittelt werden kann. Zusätzliche und damit teure Sensoren, welche die Ausgabe und/oder die Art des Materials bei der Ausgabe feststellen, können damit entfallen.
Vorteilhafterweise umfasst die Steuereinrichtung eine Speichereinrichtung, welche zur Speicherung von zumindest einer Liste ausgebildet ist, wobei die Liste eine ereignisbasierte Liste ist und zumindest die Einträge Eingabezeitpunkt, Ausgabezeitpunkt und Menge des Materials sowie zumindest die beiden Ereignisse Eingabe und Ausgabe des Materials umfasst. Mittels der Speichereinrichtung ist es auf einfache Weise möglich, eine ereignisbasierte Liste zu speichern und ggf. abzuändern, falls neu eintretende Ereignisse, beispielsweise eine Änderung der Transportgeschwindigkeit, eine Änderung eines Eintrages in der ereignisbasierten Liste erfordern.
Vorteilhafterweise sind eine Mehrzahl von Eingabeeinrichtungen und/oder Ausgabeeinrichtungen angeordnet. Der erzielte Vorteil dabei ist, dass damit mehrere verschiedene Materialströme von beispielsweise unterschiedlichen Reservoirs auf einer einzigen Transporteinrichtung z. B. sequentiell hintereinander zu verschiedenen Ausgängen transportiert werden können. Damit wird die Flexibilität der Vorrichtung wesentlich erhöht. Sind lediglich eine Mehrzahl von Eingabeeinrichtungen mit unterschiedlichen Eingängen für die Transportvorrichtung angeordnet, können mehrere Materialien an einem Ausgang in einem bestimmten Mischungsverhältnis bereitgestellt werden, indem diese nacheinander mittels der Transporteinrichtung in ein geeignetes Behältnis transportiert werden. Sind eine Eingabeeinrichtung und mehrere Ausgabeeinrichtungen angeordnet, kann auf einfache Weise Material beispielsweise an verschiedenen Bearbeitungsstationen bereitgestellt werden. Damit kann eine Bearbeitungszeit für das Material erheblich reduziert werden.
Zweckmäßigerweise ist die Steuereinrichtung zur Regelung der Geschwindigkeit der Transporteinrichtung ausgebildet, insbesondere in Abhängigkeit des berechneten zukünftigen Zustandes der Vorrichtung. Der erzielte Vorteil dabei ist, dass damit eine flexible und gleichzeitig genaue Steuerung des Materialstroms ermöglicht wird. Ändert sich beispielsweise die Geschwindigkeit mit der das Material transportiert wird, wird das transportierte Material zu einem anderen Zeitpunkt ausgeben als zum Zeitpunkt der Eingabe des Materials in die Transporteinrichtung berechnet. Damit kann dann das Material, falls dieses nach Transport und der Ausgabe weiterverarbeitet werden soll, für dessen Weiterverarbeitung, beispielsweise in Abhängigkeit der genauen Zusammensetzung des Materials, immer in geeigneter Menge respektive Menge/Zeit zur Verfügung gestellt werden.
Vorteilhafterweise wird eine ereignisbasierte Liste angelegt, umfassend zumindest die Einträge Eingabezeitpunkt, Ausgabezeitpunkt und Menge des Materials sowie zumindest die beiden Ereignisse Eingabe und Ausgabe des Materials. Der erzielte Vorteil dabei ist, dass damit ein Optimum von Speicherbedarf für die ereignisbasierte Liste und Einträgen der ereignisbasierten Liste ermöglicht wird. Selbstverständlich ist es möglich, die Liste um weitere Einträge zu ergänzen, beispielsweise um die entsprechenden Eingänge und/oder Ausgänge falls mehrere Eingänge und/oder Ausgänge angeordnet sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Dabei zeigt:
1 ein Ablaufdiagramm für einen Gurtförderer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2a, b ein Ablaufdiagramm für ein reversierendes Band zum Materialtransport gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; sowie
3a, b ein Ablaufdiagramm für ein Band zum Materialtransport mit mehreren Ausgängen gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4a, b eine Prinzipskizze eines Gurtförderers mit Steuerungseinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt – wie auch die 2a, b und 3a, b – ein x-y-Diagramm, wobei auf der x-Achse 1 die Zeit aufgetragen ist und auf der y-Achse 2 das Volumen pro Zeit. Weiterhin gezeigt sind drei Materialpakete 3, 4, 5, welche als Rechtecke im x-y-Diagramm dargestellt sind. Die Länge des Rechtecks gibt die Zeit wieder, in der Material auf einen Gurtförderer 6 aufgegeben wurde, die Höhe des Rechtecks gibt die Rate wieder, mit der Volumen des Materials auf den Gurtförderer 6 aufgegeben wurde. Die Fläche des Rechtecks gibt somit das Volumen des Materials insgesamt wieder.
In zeitlicher Abfolge erfolgt die Eingabe des ersten, zweiten und dritten Materialpaketes 3, 4, 5. Das erste Materialpaket 3 weist einen ersten Ausgabezeitpunkt 101a und einen ersten Stopzeitpunkt 101b auf. Der Ausgabezeitpunkt ist dabei der Zeitpunkt, zu dem Material vom Materialpaket den Gurtförderer verlässt, der Stopzeitpunkt ist der Zeitpunkt, zu dem das Materialpaket den Gurtförderer vollständig verlassen hat. Dabei kann das Band 6a des Gurtförderers 6 sich mit einer ersten vorgegebenen Geschwindigkeit bewegen. In 1 bewegt sich das Band von rechts nach links.
Zwischen dem Stopzeitpunkt 101b des ersten Materialpaketes 3 und dem Ausgabezeitpunkt 102a des zweiten Materialpaketes 4 wurde kein neues Material auf den Gurtförderer 6 gegeben; der Materialstrom auf den Gurtförderer ist somit 0 m³/h. Das erste Materialpaket 3 ist bereits vollständig, das zweite Materialpaket 4 ist gemäß 1 zum Teil vom Gurtförderer 6 ausgegeben worden zu einem Simulationszeitpunkt 200, und zum Teil noch auf dem Gurtförderer 6 (in 1 rechts des Simulationszeitpunktes 200). Der Simulationszeitpunkt 200 in 1 repräsentiert den Zeitpunkt der Ausgabe des Materials, also wenn das entsprechende Material das Ende des Gurtförderers 6 erreicht hat und dieses den Gurtförderer 6 für eine Weiterverarbeitung verlässt.
Das zweite Materialpaket 4 wurde weiterhin mit einer geringeren Volumen/Zeit-Rate auf den Gurtförderer 6 gegeben. Der Stopzeitpunkt 102b des zweiten Paketes ist dabei rechts des Simulationszeitpunktes 200 und der Stopzeitpunkt 102b entspricht dem Ausgabezeitpunkt 103a des dritten Materialpaketes 6. Das dritte Materialpaket 6 wird mit einer größeren Volumen/Zeit-Rate auf den Gurtförderer 6 gegeben als das erste und das zweite Materialpaket 4, 5, jedoch erfolgt die Eingabe des dritten Materialpaketes 6 insgesamt kürzer, d. h. die Zeitspanne zwischen drittem Ausgabezeitpunkt 103a und Stopzeitpunkt 103b ist kleiner als die zwischen erstem und zweitem Ausgabezeitpunkt 102a und Stopzeitpunkt 102b.
Bei jeder Änderung eines Zustandes des Gurtförderers 6, d. h. bei Eintritt eines neuen Ereignisses, beispielsweise einer Änderung der Bandgeschwindigkeit, bei einer Eingabe oder Ausgabe von Materialpaketen, etc. wird ein entsprechendes ereignisbasiertes Signal mittels eines Sensors an eine Steuerungsvorrichtung übermittelt. Die Steuerungsvorrichtung berechnet dann anhand der Geschwindigkeit des Bandes des Gurtförderers 6, des eingegebenen Volumens von Material, beispielsweise anhand der Öffnungszeit eines Trichters und der Fließgeschwindigkeit des Materials das auf dem Gurtförderer 6 befindliche Volumen sowie den Ausgabezeitpunkt für das jeweilige Materialpaket. Des Weiteren ist es möglich, die Belastung des Gurtförderers, d. h. das Gewicht des auf dem Gurtförderer 6 befindlichen Materials, zu berechnen.
Wird ein neues Materialpaket auf den Gurtförderer 6 gegeben, wird jeweils durch die Steuerungsvorrichtung der Ausgabezeitpunkt am Ausgang berechnet. Weiterhin ist es möglich, wenn das Materialpaket bereits teilweise den Gurtförderer verlassen hat und teilweise sich noch auf dem Band 6a des Gurtförderers 6 befindet, die Gewichtskraft des Teils des Materialpakets, welches sich auf dem Band befindet, zu jedem gewünschten Zeitpunkt zu berechnen.
Werden also Materialpakete 4, 5 auf den Gurtförderer 6 am Eingang E gegeben, welcher beispielsweise oberhalb und im Bereich des Bandes 6a angeordnet ist, wird der Ausgabezeitpunkt wie folgt bestimmt: Der Ausgabezeitpunkt ergibt sich aus der Summe aus Simulationszeitpunkt 200 und dem Quotienten aus dem Betrag der Wegstreckendifferenz zwischen Eingang E und Ausgang A und der Bandgeschwindigkeit. Die Berechnung der Materialmenge des jeweiligen Materialpaketes 3, 4, 5 erfolgt dann mittels des Produktes aus der Differenz zwischen Ausgabezeitpunkt und Stopzeitpunkt und dem Materialvolumenstrom. Die abgegebene Materialmenge durch den Gurtförderer 6 wird mittels des Integrals des Materialstroms über der Zeitdifferenz zwischen dem Simulationszeitpunkt und dem ersten Ausgabezeitpunkt berechnet. Die auf dem Band des Gurtförderers 6 noch befindliche Materialmenge kann mittels des Integrals des Materialstroms über der Zeitdifferenz zwischen Endzeitpunkt und Simulationszeitpunkt berechnet werden. Auf diese Weise ist es zu jedem Zeitpunkt möglich, die jeweils auf dem Band des Gurtförderers befindliche Materialmenge und die bisher bereits abgegebene Materialmenge zu berechnen.
Falls der jeweilige Ausgabezeitpunkt 101a, 102a, 103a größer ist als der Simulationszeitpunkt 200 hat das jeweilige Materialpaket 3, 4, 5 noch nicht den Ausgang A des Gurtförderers 6 erreicht. Ist der Ausgabezeitpunkt 101a, 102a, 103a kleiner als der Simulationszeitpunkt 200 so hat dieses den Ausgang A bereits erreicht und hat zumindest teilweise das Band 6a des Gurtförderers 6 bereits verlassen.
Insgesamt zeigt 1 wie auch die anderen 2 und 3 die Materialströme als Treppenfunktionen über die Zeit dar. Änderungen in den Materialströmen werden zusammen mit der jeweiligen Komponente, also beispielsweise Eingabetrichter, Gurtförderer, etc. in einer Datenstruktur abgelegt. In dieser Datenstruktur wird ebenfalls der Ausgabezeitpunkt, also die Zeit bis das Materialpaket aus Ausgang zur Verfügung steht, die Zeit, an welcher das Materialpaket nicht mehr ausgegeben wird, also der Stopzeitpunkt, und der Materialstrom (Materialvolumen pro Zeit) abgelegt. Zudem wird die jeweilige Materialart, beispielsweise Eisenerz, etc. gespeichert. Weist die Vorrichtung darüber hinaus mehrere Aus- und/oder Eingänge für das jeweilige Material auf, wird auch der entsprechende Aus- und/oder Eingang gespeichert. Jeder Ausgabezeitpunkt und jeder Stopzeitpunkt ist mit einem entsprechenden Ereignis verknüpft. Ereignisse sind dabei beispielsweise: Ändern des Materialstroms am Ausgang, Stoppen der Materialabgabe oder Aktivieren des Ausganges, um Material auszugeben. Darüber hinaus kann jedem Ereignis eine bestimmte Identifikationsnummer, eine sogenannte EventID, zugeordnet werden. Eine entsprechend ausgebildete Steuerungseinrichtung kann dann diese listenartige Datenstruktur in Form von Tupeln zur Steuerung einer entsprechenden Vorrichtung zentral nutzen. Eine derartige Datenstruktur kann beispielsweise in einem Speicherbaustein gespeichert werden, auf den die Steuervorrichtung zugreifen kann oder der beispielsweise Teil der Steuervorrichtung ist. Die Steuervorrichtung kann dann entsprechende Einträge und/oder Änderungen vornehmen, wenn ein neues Ereignis eintritt. So wird beispielsweise, wenn ein neues Materialpaket auf den Gurtförderer aufgegeben wird, ein neuer Eintrag respektive ein neues entsprechendes Tupel für das neue Materialpaket in der Datenstruktur angelegt.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein reversierendes Band zum Materialtransport gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 2 ist ein reversierender Gurtförderer 6 mit einem Band 6a gezeigt. Im Unterschied zum Gurtförderer der 1 ist das Band 6a reversierbar, d. h. in zwei Richtungen bewegbar; der Gurtförderer 6 weist eine vorgegebene Länge L auf. An den beiden Enden des Gurtförderers sind zwei Ausgänge A1, A2 angeordnet, über die Material ausgegeben werden kann. Weiter ist ein Eingang E angeordnet, welcher zur Eingabe von Materialpaketen 3, 4 dient, und der im Wesentlichen in der Mitte und oberhalb des Gurtförderers 6 angeordnet ist.
In 2a bewegt sich das Band 6a von links nach rechts in Richtung des zweiten Ausgangs A2. Material wird nun für eine vorgegebene Zeitspanne kontinuierlich auf das Band 6a gegeben. Das dadurch entstandene Materialpaket 3 befindet sich somit rechts des Eingangs E auf dem Band 6a des Gurtförderers 6 und hat noch nicht den Ausgang A2 erreicht. Die Förderrichtung des Bandes 6a wird nun umgekehrt und das Materialpaket 3 bewegt sich nun auf dem Band 6a nach links gemäß 2b. Gleichzeitig wird ein zweites Materialpaket am Eingang E auf den Gurtförderer 6 gegeben, derart, dass der Ausgabezeitpunkt 101a des ersten Materialpaketes 3 und der Ausgabezeitpunkt 102a des zweiten Materialpaketes 4 übereinstimmen.
Die Differenz der beiden Ausgabe- und Stopzeitpunkte 101a, 101b des ersten Materialpakets 3 verglichen mit der Differenz der entsprechenden Zeitpunkte 102a, 102b des zweiten Materialpaktes 4 kann dabei in einem Sonderfall größer sein. Der Ausgabezeitpunkt der beiden Materialpakete 3, 4 kann als Quotient aus Differenz der Strecke zwischen Eingang E und ersten Ausgang A1 und der entsprechenden Bandgeschwindigkeit berechnet werden. Um das zeitliche Ende der Ausgabe des jeweiligen Materialpaketes 3, 4, also den Stopzeitpunkt 101b, 102b zu berechnen, wird die Differenz zwischen dem Quotient aus Bandlänge L und Bandgeschwindigkeit und der Differenz zwischen Ausgabezeitpunkt 101a, 102a und Simulationszeitpunkt 200 gebildet. Dies entspricht der Differenz der Zeit bis das jeweilige Materialpaket 3, 4 vom Ausgang A2 zum Ausgang A1 transportiert wird und der Zeit bis das Materialpaket 3, 4 den Ausgang A2 erreicht hätte.
Auf diese Weise können auch Gurtförderer 6 mit wechselnden Förderrichtungen eingesetzt werden. In der Datenstruktur, welche – wie oben bereits dargestellt – entsprechende Einträge für die Ereignisse, Materialpakete, etc. enthält, werden dann für die jeweiligen Materialpakete auf dem Band die jeweiligen Ereignisse abgeändert und für neue Materialpakete entsprechende Einträge in die Datenstruktur eingetragen. Der Materialstrom an dem Ausgang A1 des Gurtförderers 6 ergibt sich dann als Summe der Materialströme der Materialpakete 3, 4 sobald die Materialpakete am Ausgang A1 angekommen sind: der Zeitpunkt der Ausgabe liegt somit vor oder ist gleich dem Simulationszeitpunkt 200.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Band zum Materialtransport mit mehreren Ausgängen gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 3a ist ein Gurtförderer 6 im Wesentlichen gemäß 1 gezeigt. Im Unterschied zu 1 ist der Gurtförderer mit Bandschleifenwagen versehen und es sind mehrere Ausgänge angeordnet. In 3a, b sind ein Eingang E und zwei Ausgänge A1 und A2 angeordnet, wobei der Eingang E am Bandanfang (in 3a im linken Bereich des Gurtförderers) und der Ausgang A2 am Bandende angeordnet sind. Der erste Ausgang A1 befindet sich zwischen dem Eingang E und dem Ausgang A2.
In 3a soll ein Materialpaket 3, welches über den Eingang E auf den Gurtförderer 6 aufgegeben wurde, zum Ausgang A2 transportiert werden. Der Ausgabezeitpunkt 103a des Materialpaketes 3 berechnet sich durch den Betrag der Differenz der Strecke zwischen Ausgang A2 und Eingang E geteilt durch die Bandgeschwindigkeit des Gurtförderers. Anschließend wird nun der Ausgang umgeschaltet, d. h. der Ausgang A1 soll nun anstelle des Ausgangs A2 Material ausgeben. Ein derartiges Umschalten des Ausgangs kann durch ein externes Ereignis, beispielsweise einen Stau bei der Weiterverarbeitung des Materials, welches über den zweiten Ausgang A2 entsprechend ausgegeben wird, bedingt sein.
Ist nun der Ausgang A1 aktiv, d. h. es soll das Materialpaket 3 über den Ausgang A1 ausgegeben werden, wird das Materialpaket 3 in zwei Materialpakete 3b, 3c im Bereich des ersten Ausgangs A1 im Wesentlichen aufgeteilt: Das Materialpaket 3b befindet sich dabei zwischen Ausgang A1 und Ausgang A2 auf dem Gurtförderer 6 und wird weiter zum Ausgang A2 transportiert und dort vollständig ausgegeben, d. h. bis der Stopzeitpunkt 103b des Materialpaktes 3b größer ist als der Simulationszeitpunkt 200. Der Stopzeitpunkt 103b des Materialpaketes 3b berechnet sich über die Summe von Simulationszeitpunkt und der betragsmäßigen Streckendifferenz zwischen Ausgang A2 und Ausgang A1 geteilt durch die Bandgeschwindigkeit des Gurtförderers 6. Zum Simulationszeitpunkt 200 wird bereits am Ausgang A2 Material gemäß den 3a, 3b ausgegeben, d. h. der Ausgabezeitpunkt 103a des Materialpaketes 3 ist kleiner, liegt also in der Vergangenheit relativ zu dem Simulationszeitpunkt. Das zweite Materialpaket 3c wird über den Ausgang A1 ausgegeben.
In den 3a, 3b wird somit die Situation dargestellt, dass von einem Ausgang A2 auf einen Ausgang A1 zurückgeschaltet wird. Zurückschalten bedeutet hier, dass der Ausgang A1 in Förderrichtung vor dem Ausgang A2 liegt. Bei einem Umschalten von dem Ausgang A1 auf den Ausgang A2 wird kein neues Materialpaket gebildet. Ein derartiges Materialpaket würde einfach weiter zum Ausgang A2 transportiert und die Ausgabe über den Ausgang A1 beim Umschalten gestoppt. In der bereits vorstehend genannten Datenstruktur müsste dann lediglich eine Aktualisierung des Ausgangs für das Materialpaket vorgenommen werden und ein neuer Ausgabezeitpunkt und ein neuer Stopzeitpunkt für das entsprechende Materialpaket berechnet werden.
Selbstverständlich ist es möglich, beliebig viele Ein- und/oder Ausgänge vorzusehen. Bei mehreren Eingängen kann für jeden Eingang eine entsprechende Datenstruktur vorgesehen werden; an den Ausgängen, über die Material ausgegeben wird, können dann die jeweiligen Materialströme zu einem Gesamtmaterialstrom aufsummiert werden. Wird dann beispielsweise die Bandgeschwindigkeit verändert, müssen lediglich die Ausgabe- und Stopzeitpunkte sowie die mit den genannten Zeitpunkten assoziierten Ereignisse aktualisiert werden.
4 zeigt eine Prinzipskizze eines Gurtförderers mit Steuerungseinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 4 ist ein Gurtförderer 6 gezeigt, der auf der linken Seite einen Eingang E und auf der rechten Seite einen Ausgang A aufweist. Der Gurtförderer 6 weist dabei ein umlaufendes Band auf, welches Material vom Bereich des Eingangs E zum Ausgang A zur Ausgabe des Materials transportiert. Im Bereich des Eingangs E wird mittels einer Fördereinrichtung 9 von einem Silo (nicht gezeigt), welches zu förderndes Material enthält, Material auf den Gurtförderer 6 gegeben. Das Material wird dann zum Ausgang A transportiert, dort mittels einer Ausgabeeinrichtung 10 in einen Trichter 8 ausgegeben. Zu einem Zeitpunkt t₀ detektiert eine Steuereinrichtung 7 den Füllstand des Trichters 8 mittels eines zweiten Sensors 9b anhand eines vorgegebenen Schwellwertes. Weiter misst ein erster Sensor 9a den Materialstrom, der mittels der Fördereinrichtung 9 auf den Gurtförderer gegeben wird. Wird der genannte Schwellwert für den Trichter überschritten, ist der Zustand des Gesamtsystems, umfassend Trichter 8, Gurtförderer 6 mit einer vorgegebenen Länge und dessen vorgegebene Bandgeschwindigkeit, und Materialstrom durch die Fördereinrichtung 9 bekannt. Anhand des festgestellten Zustandes zum Zeitpunkt t₀ kann nun die Steuereinrichtung 7, umfassend eine Recheneinrichtung 7a und eine Speichereinrichtung 7b den Zustand der Vorrichtung und des Systems, umfassend die Vorrichtung mit Eingabe-, Ausgabe- und Transporteinrichtung 6, 9, 10 sowie Steuervorrichtung 7 und den Trichter 8 zu jeden beliebigen zukünftigen Zeitpunkt t_n berechnen. Eine kontinuierliche Messung des Füllstandes des Trichters, beispielsweise um ein Überfüllen zu vermeiden, kann damit entfallen.
Insgesamt weist die Erfindung die Vorteile auf, dass damit zum einen der Rechenaufwand und Speicherbedarf gesenkt werden kann, zum anderen sinkt auch der Energieverbrauch. Darüber hinaus wird die Genauigkeit erhöht, da keine Diskretisierungsfehler auftreten, was insgesamt die Effizienz des Materialtransports erhöht, da beispielsweise Materialverluste auf Grund von Ungenauigkeit beim Transport auf Grund von Diskretisierungsfehlern entfallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 3834473 [0003]

Claims

Vorrichtung zum Steuern von Materialströmen, insbesondere in Form von Schüttgut und dergleichen, umfassend zumindest eine Eingabeeinrichtung (9) zum Eingeben von Material (3, 4, 5) zumindest einer Materialart, zumindest eine Ausgabeeinrichtung (10) zum Ausgeben von Material (3, 4, 5) zumindest einer Materialart, eine Transporteinrichtung (6) zum Transportieren des Materials (3, 4, 5), zumindest einen Sensor (9a) zur Bestimmung zumindest eines zustandsabhängigen Parameters der Vorrichtung, sowie eine Steuereinrichtung (7) zur Steuerung der Einrichtungen (6, 9, 10), wobei die Steuereinrichtung (7) zur Verarbeitung ereignisbasierter Signale, insbesondere des zumindest einen Sensors (9a), ausgebildet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Sensoren angeordnet sind, wobei zumindest ein Sensor (9a) an der Eingabeeinrichtung (9) angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (9a) an der Eingabeeinrichtung (9) zur Messung eines Materialstroms ausgebildet ist.
Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (7) eine Recheneinrichtung (7a) umfasst, welche ausgebildet ist, um einen zukünftigen Zustand der Vorrichtung zu berechnen.
Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (7) eine Speichereinrichtung (7b) umfasst, welche zur Speicherung von zumindest einer Liste ausgebildet ist, wobei die Liste eine ereignisbasierte Liste ist und zumindest die Einträge Eingabezeitpunkt, Ausgabezeitpunkt und Menge des Materials sowie zumindest die beiden Ereignisse Eingabe und Ausgabe des Materials umfasst.
Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Eingabeeinrichtungen (9) und/oder Ausgabeeinrichtungen (10) angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (7) zur Regelung der Geschwindigkeit der Transporteinrichtung (6) ausgebildet ist, insbesondere in Abhängigkeit des berechneten zukünftigen Zustandes der Vorrichtung.
System zur Verarbeitung von Materialströmen, umfassend eine Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–7, eine Weiterverarbeitungseinrichtung (8), wobei die Weiterverarbeitungsvorrichtung (8) einen Sensor (9b) zur Detektion eines Zustandes der Weiterverarbeitungsvorrichtung (8) aufweist und wobei Steuerungseinrichtung (7) zur Steuerung des Systems ausgebildet ist.
Verfahren zum Steuern von Materialströmen, insbesondere geeignet zur Ausführung mit einer Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–7 und/oder insbesondere geeignet zur Ausführung mit einem System gemäß Anspruch 8, umfassend die Schritte a) Eingeben von Material zumindest einer Materialart mittels einer Eingabeeinrichtung b) Transportieren des Materials mittels einer Transporteinrichtung c) Ausgeben des Materials mittels einer Ausgabeeinrichtung wobei ein erster Zustand anhand eines Sensors (9a) zur Bestimmung zumindest eines zustandsabhängigen Parameters von zumindest einer Einrichtung (6, 9, 10) bei Eintritt eines vorgegebenen Ereignisses festgestellt wird und ein zukünftiger Zustand anhand des ersten Zustandes berechnet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei eine ereignisbasierte Liste angelegt wird, umfassend zumindest die Einträge Eingabezeitpunkt, Ausgabezeitpunkt und Menge des Materials sowie zumindest die beiden Ereignisse Eingabe und Ausgabe des Materials.
Verwendung einer Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–7 und/oder eines Systems gemäß Anspruch 8 zur Steuerung von Materialströmen, insbesondere von Schütt- und/oder Pulvergut.
Verwendung einer Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–7 und/oder eines Systems gemäß zumindest Anspruch 8 zum Transport von Materialströmen, insbesondere von Schütt- und/oder Pulvergut.