Die Erfindung betrifft ein Steuermodul zum Steuern von mindestens einer Füllstelle in einer Abfüllanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Abfüllanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 17. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum dosierten Abfüllen eines fließfähigen Mediums gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 19, sowie ein Verfahren zur Bestimmung der Viskosität eines fließfähigen Mediums gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 20.The invention relates to a control module for controlling at least one filling station in a filling installation according to the preamble of claim 1 and to a filling installation according to the preamble of claim 17. The invention further relates to a method for metered filling of a flowable medium according to the preamble of claim 19. and a method for determining the viscosity of a flowable medium according to the preamble of claim 20.
Eine Abfüllanlage zum dosierten Abfüllen eines fließfähigen Mediums in Behälter (beispielsweise Flaschen) umfasst in der Regel einen Vorlagebehälter, der das fließfähige Medium enthält, sowie eine Mehrzahl von Abfüllstellen, die über eine zentrale Zuführleitung mit dem Vorlagebehälter in Verbindung stehen. Zur automatisierten Steuerung des Abfüllvorgangs werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Beispiele für derartige Feldgeräte sind Füllstandsmessgeräte, Massedurchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte etc., die als Sensoren die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck bzw. Temperatur erfassen.A bottling plant for the metered filling of a flowable medium into containers (for example bottles) generally comprises a storage container containing the flowable medium, as well as a plurality of filling points, which communicate with the storage container via a central supply line. For automated control of the filling process field devices are often used, which serve for the detection and / or influencing of process variables. Examples of such field devices are level gauges, mass flowmeters, pressure and temperature measuring devices, etc., which detect the corresponding process variables level, flow, pressure or temperature as sensors.
Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten.In principle, field devices are all devices that are used close to the process and that provide or process process-relevant information.
Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress+Hauser hergestellt und vertrieben.A variety of such field devices is manufactured and sold by the company Endress + Hauser.
Der Abfüllvorgang in einer Abfüllmaschine sollte nur kurze Zeit in Anspruch nehmen, damit ein hoher Durchsatz erzielt werden kann. Dennoch sollte die Abfüllmenge, die in jeden Behälter gefüllt wird, möglichst genau stimmen. Dabei kommt es insbesondere darauf an, eine vorgegebene Abfüllmenge mit guter Reproduzierbarkeit abzufüllen, wobei über eine Charge hinweg lediglich geringe Abweichungen von der Sollmenge auftreten sollen.The filling process in a filling machine should take only a short time, so that a high throughput can be achieved. Nevertheless, the filling amount that is filled in each container should be as accurate as possible. It is particularly important to fill a given filling quantity with good reproducibility, which should occur over a batch of only slight deviations from the target amount.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Steuermodul zum Steuern einer oder mehrerer Füllstellen in einer Abfüllanlage zur Verfügung zu stellen, welches in der Lage ist, die Reproduzierbarkeit des Abfüllvorgangs zu verbessern.It is an object of the invention to provide a control module for controlling one or more filling points in a filling plant, which is able to improve the reproducibility of the filling process.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1, 17, 19 und 20 angegebenen Merkmale.This object is achieved by the features specified in claims 1, 17, 19 and 20.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.
Ein Steuermodul entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dient zum Steuern von mindestens einer Füllstelle in einer Abfüllanlage, wobei die Abfüllanlage einen Vorlagebehälter aufweist, der ein fließfähiges Medium enthält, sowie eine Mehrzahl von Füllstellen aufweist, die über eine zentrale Zuführleitung an den Vorlagebehälter angeschlossen sind. Jede der Füllstellen umfasst ein Durchflussmessgerät zur Bestimmung des Durchflusses durch die Füllstelle sowie ein Abfüllventil zum dosierten Abfüllen des fließfähigen Mediums. Das Steuermodul ist dazu ausgelegt, für mindestens eine Füllstelle einen Verlauf des Durchflusses durch die jeweilige Füllstelle während eines Abfüllzyklus als Funktion der Zeit in Echtzeit zu erfassen, in Abhängigkeit vom Verlauf des Durchflusses Steuersignale zum Öffnen und Schließen von Abfüllventilen der mindestens einen Füllstelle zu erzeugen, den Verlauf des Durchflusses während des Abfüllzyklus in Echtzeit zu überprüfen und Anomalien im Verlauf des Durchflusses während des Abfüllzyklus zu erkennen.A control module according to the embodiments of the present invention is used to control at least one filling station in a bottling plant, wherein the bottling plant comprises a storage container containing a flowable medium, and a plurality of filling points, which are connected via a central supply line to the storage container. Each of the filling points includes a flow meter for determining the flow through the filling point and a filling valve for metered filling of the flowable medium. The control module is designed to detect in real time, for at least one filling point, a course of the flow through the respective filling point during a filling cycle as a function of time, in dependence on the course of the flow, to generate control signals for opening and closing filling valves of the at least one filling point. to monitor the flow in real time during the filling cycle and to detect anomalies in the flow during the filling cycle.
Bei dem Steuermodul entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird der Verlauf des Durchflusses während eines Abfüllzyklus in Echtzeit erfasst. In Abhängigkeit von dem erfassten Durchfluss erzeugt das Steuermodul die Steuersignale zum Öffnen und Schließen von Abfüllventilen. Darüber hinaus kann der in Echtzeit erfasste Durchfluss während des Abfüllzyklus daraufhin überprüft werden, ob er einem vordefinierten gewünschten Verlauf entspricht oder nicht. Hierzu kann der erfasste Verlauf des Durchflusses beispielsweise mit einem vordefinierten Sollverlauf verglichen werden. Oder aber es wird ermittelt, ob der erfasste Verlauf des Durchflusses innerhalb eines vordefinierten Toleranzbands liegt oder nicht. Durch eine derartige Überwachung des Durchflussverlaufs ist es möglich, Abweichungen des Durchflusses vom gewünschten Sollverhalten frühzeitig zu erkennen und darauf zu reagieren, beispielsweise durch eine Anpassung der Abfüllparameter oder schlimmstenfalls durch einen vorzeitigen Abbruch der Abfüllung. Durch die Echtzeitüberwachung des Durchflussverlaufs während eines Abfüllzyklus wird die Verlässlichkeit und Reproduzierbarkeit des Abfüllvorgangs gesteigert. Darüber hinaus erhält man diagnostische Informationen über den Zustand der Abfüllanlage.In the control module according to embodiments of the present invention, the flow of the flow during a filling cycle is detected in real time. Depending on the detected flow, the control module generates the control signals for opening and closing filling valves. In addition, the flow detected in real time during the filling cycle can be checked to see if it meets a predefined desired course or not. For this purpose, the detected course of the flow can be compared for example with a predefined set course. Or it is determined whether the detected flow of the flow is within a predefined tolerance band or not. Such a monitoring of the flow rate makes it possible to detect deviations of the flow from the desired nominal behavior at an early stage and to react to it, for example by adjusting the filling parameters or, in the worst case, by prematurely stopping the filling. The real-time monitoring of the flow during a filling cycle increases the reliability and reproducibility of the filling process. In addition, diagnostic information about the condition of the bottling plant is obtained.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Abfüllanlage mindestens ein Druckmessgerät zum Erfassen des Drucks im fließfähigen Medium auf, und das Steuermodul ist dazu ausgelegt, für mindestens eine Füllstelle einen Verlauf des Drucks im fließfähigen Medium während eines Abfüllzyklus als Funktion der Zeit zu erfassen.According to an advantageous embodiment of the invention, the filling system has at least one pressure gauge for detecting the pressure in the flowable medium, and the control module is adapted to detect a course of the pressure in the flowable medium during a filling cycle as a function of time for at least one filling point.
Das Steuermodul erfasst also zusätzlich zum Verlauf des Durchflusses als Funktion der Zeit gleichzeitig auch den Verlauf des Drucks im fließfähigen Medium. Das Steuermodul erfasst den Verlauf des Durchflusses durch eine Füllstelle als Funktion der Zeit und zeitgleich parallel dazu den zeitlichen Verlauf des zugehörigen Drucks des fließfähigen Mediums. Erst aus der Zusammenschau des zeitlichen Verlaufs des Durchflusses und des zeitlichen Verlaufs des Drucks im Medium ergibt sich ein vollständiges Bild des Abfüllvorgangs in der jeweiligen Füllstelle. Wenn man sowohl den zeitlichen Verlauf des Durchflusses als auch den zeitlichen Verlauf des Drucks als Eingangsgrößen für die Erzeugung von Steuersignalen für die Abfüllventile heranzieht, verbessert sich die Genauigkeit und insbesondere auch die Reproduzierbarkeit des Abfüllvorgangs.The control module thus detects in addition to the flow of the flow as a function of time at the same time the course of the pressure in the flowable medium. The control module detects the course of the flow through a filling point as a function of time and at the same time parallel to the time course of the associated pressure of the flowable medium. Only from the synopsis of the time course of the flow and the time course of the pressure in the medium gives a complete picture of the filling process in the respective filling. If one uses both the time profile of the flow and the time profile of the pressure as input variables for the generation of control signals for the filling valves, the accuracy and in particular the reproducibility of the filling process improves.
Darüber hinaus ergibt sich aus der Zusammenschau der zeitlichen Verläufe von Durchfluss und Druck ein ziemlich weitreichendes Bild von den Vorgängen an einer Füllstelle. Anhand der erfassten Kurven von Durchfluss und Druck können Anomalien im Verlauf von Durchfluss und Druck während des Abfüllzyklus erkannt werden.In addition, the synopsis of the temporal courses of flow and pressure gives a rather far-reaching picture of the processes at a filling station. The recorded flow and pressure curves can be used to detect anomalies in the flow and pressure during the filling cycle.
Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn das Steuermodul dazu ausgelegt ist, anhand des Verlaufs von Durchfluss und Druck eine Anzahl von vordefinierten Fehlerbildern zu erkennen. Es hat sich herausgestellt, dass einige der in einer Abfüllanlage typischerweise auftretenden Störungen den zeitlichen Verlauf von Durchfluss und Druck in einer für die jeweilige Störung charakteristischen Art und Weise beeinflussen. Insofern ist es möglich, anhand des zeitlichen Verlaufs von Durchfluss und Druck vordefinierte Fehlerbilder zu erkennen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können aus dem Verlauf des Durchflusses und des Drucks während eines Abfüllzyklus diagnostische Informationen über den Zustand der jeweiligen Füllstelle abgeleitet werden.In this case, it is particularly advantageous if the control module is designed to detect a number of predefined fault images on the basis of the course of flow and pressure. It has been found that some of the faults typically encountered in a bottling plant affect the timing of flow and pressure in a manner characteristic of the particular disorder. In this respect, it is possible to recognize predefined fault patterns based on the time course of flow and pressure. According to a preferred embodiment, diagnostic information about the state of the respective filling point can be derived from the course of the flow and the pressure during a filling cycle.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawing.
Es zeigen:Show it:
1 eine schematische Darstellung einer Abfüllanlage; 1 a schematic representation of a bottling plant;
2 eine schematische Darstellung einer Abfüllanlage, welche einen Umwälzkreislauf umfasst; 2 a schematic representation of a filling plant, which comprises a circulation circuit;
3 eine Darstellung einer Abfüllanlage, die durch eine Mehrzahl von Steuermodulen gesteuert wird; 3 an illustration of a bottling plant, which is controlled by a plurality of control modules;
4 ein Diagramm, das für einen Abfüllzyklus den Durchfluss sowie den Druck im Medium als Funktion der Zeit angibt; 4 a diagram indicating the flow and the pressure in the medium as a function of time for a filling cycle;
5 ein Diagramm, das die bei einem Abfüllvorgang auftretende Nachlaufmenge veranschaulicht; 5 a diagram illustrating the follow-up amount occurring during a filling process;
6A, 6B verschiedene Möglichkeiten zum Überprüfen der Füllkennlinie in Echtzeit; 6A . 6B various possibilities for checking the filling characteristic in real time;
7 eine Füllkennlinie sowie einen Druckverlauf, die für einen Druckabfall im Medium charakteristisch sind; 7 a Füllkennlinie and a pressure curve, which are characteristic of a pressure drop in the medium;
8 das Verfolgen der Viskosität des fließfähigen Mediums anhand des Verlaufs von Durchfluss und Druck; und 8th tracking the viscosity of the fluid through the flow and pressure curves; and
9 eine Füllkennlinie sowie einen Druckverlauf, die für ein defektes Membranventil charakteristisch sind. 9 a Füllkennlinie and a pressure curve, which are characteristic of a defective diaphragm valve.
1 zeigt eine Abfüllanlage, die dazu ausgelegt ist, ein fließfähiges Medium in Behälter abzufüllen, beispielsweise in Flaschen. Die Abfüllanlage umfasst einen Vorlagebehälter 100, der das fließfähige Medium 101 enthält. Das fließfähige Medium kann über eine Zuführleitung 102 in den Vorlagebehälter 100 eingefüllt werden, wobei der Zustrom von fließfähigem Medium über das Regelventil 103 eingestellt wird. Zur Messung des Füllstands im Vorlagebehälter 100 kann ein Füllstandsmessgerät 104 vorgesehen sein, das den Füllstand im Vorlagebehälter 100 beispielsweise kapazitiv oder mittels Radar bestimmt. Die Zufuhr von fließfähigem Medium kann mittels des Regelventils 103 in Abhängigkeit vom Füllstand gesteuert werden. 1 shows a bottling plant, which is designed to fill a flowable medium into containers, for example in bottles. The bottling plant includes a storage tank 100 that is the flowable medium 101 contains. The flowable medium can via a feed line 102 in the storage container 100 be filled, with the influx of flowable medium through the control valve 103 is set. For measuring the level in the storage tank 100 can be a level gauge 104 be provided that the level in the storage tank 100 For example, capacitive or determined by radar. The supply of flowable medium can by means of the control valve 103 be controlled depending on the level.
Damit das fließfähige Medium schnell und präzise abgefüllt werden kann, wird das Medium mit einem Druck beaufschlagt. Hierzu ist der Vorlagebehälter 100 mit einer Druckluftleitung 105 verbunden, die dazu dient, den Vorlagebehälter 100 mit einem Druck zu beaufschlagen. Dabei kann der Druck mittels des Druckregelventils 106 eingestellt werden. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass das fließfähige Medium 101 während des Abfüllvorgangs unter einem vorgegebenen Druck steht.So that the flowable medium can be filled quickly and accurately, the medium is pressurized. For this purpose, the reservoir is 100 with a compressed air line 105 connected, which serves to the storage container 100 to apply a pressure. In this case, the pressure by means of the pressure control valve 106 be set. In this way it is guaranteed that the flowable medium 101 during the filling process is below a predetermined pressure.
Der Vorlagebehälter 100 ist über eine Rohrleitung 107 mit einer zentralen Zuführleitung 108 verbunden, und an die zentrale Zuführleitung 108 ist eine Anzahl n von Füllstellen angeschlossen. Den angeschlossenen Füllstellen wird das fließfähige Medium über die zentrale Zuführleitung 108 zugeführt.The original container 100 is over a pipeline 107 with a central supply line 108 connected, and to the central supply line 108 a number n of filling stations is connected. The connected filling points become the flowable medium via the central supply line 108 fed.
Jede der Füllstellen umfasst einen Durchflussmesser 109-1 bis 109-n sowie ein Abfüllventil 110-1 bis 110-n. Jedem Abfüllventil 110-1 bis 110-n wird ein Steuersignal 111-1 bis 111-n zugeführt, welches das Öffnen und Schließen des jeweiligen Abfüllventils 110-1 bis 110-n steuert. Während eines Abfüllzyklus werden die unter den Füllstellen positionierten Flaschen 112-1 bis 112-n mit dem fließfähigen Medium befüllt und anschließend weitertransportiert. Das Befüllen der Flaschen 112-1 bis 112-n erfolgt in kurzer Zeit; vorzugsweise dauert ein Abfüllzyklus weniger als 1 Sekunde. Während des Abfüllzyklus erfasst das jeweilige Durchflussmessgerät 109-1 bis 109-n die Menge des fließfähigen Mediums, die durch das jeweilige Durchflussmessgerät 109-1 bis 109-n hindurch fließt. Durch die Durchflussmessung kann gewährleistet werden, dass die Flaschen 112-1 bis 112-n mit der gewünschten Menge von fließfähigem Medium befüllt werden.Each of the filling stations includes a flow meter 109-1 to 109-n as well as a filling valve 110-1 to 110-n , Every filling valve 110-1 to 110-n becomes a control signal 111-1 to 111-n fed, which is the opening and closing of the respective filling valve 110-1 to 110-n controls. During a filling cycle, those under the filling points become positioned bottles 112-1 to 112-n filled with the flowable medium and then transported on. Filling the bottles 112-1 to 112-n takes place in a short time; preferably, a filling cycle lasts less than 1 second. During the filling cycle, the respective flow meter detects 109-1 to 109-n the amount of flowable medium passing through the respective flowmeter 109-1 to 109-n flows through it. Through the flow measurement can be ensured that the bottles 112-1 to 112-n be filled with the desired amount of flowable medium.
Am Vorlagebehälter 100, an der Rohrleitung 107 oder an der zentralen Zuführleitung 108 ist ein Druckmessgerät 113 zur Bestimmung des Drucks des fließfähigen Mediums angeordnet. In Abhängigkeit von dem so bestimmten Druck im Medium kann das Druckregelventil 106 für die Druckluftzufuhr so geregelt werden, dass der Druck des fließfähigen Mediums auf einen vorbestimmter Wert eingestellt wird.At the original container 100 , on the pipeline 107 or at the central supply line 108 is a pressure gauge 113 arranged to determine the pressure of the flowable medium. Depending on the pressure thus determined in the medium, the pressure regulating valve 106 be regulated for the compressed air supply so that the pressure of the flowable medium is set to a predetermined value.
In 2 ist eine alternative Ausführungsform einer Abfüllanlage gezeigt, die zum dosierten Abfüllen eines fließfähigen Mediums eingesetzt wird. Die in 2 gezeigte Abfüllanlage umfasst einen Vorlagebehälter 200, der zumindest teilweise mit einem fließfähigen Medium 201 gefüllt ist. Über eine Zuleitung 202 kann fließfähiges Medium in den Vorlagebehälter 200 eingefüllt werden, wobei der Zufluss von fließfähigem Medium über das Regelventil 203 gesteuert wird.In 2 an alternative embodiment of a filling system is shown, which is used for the metered filling of a flowable medium. In the 2 The bottling plant shown comprises a storage container 200 that at least partially with a flowable medium 201 is filled. Via a supply line 202 can flowable medium in the reservoir 200 be filled, with the inflow of flowable medium through the control valve 203 is controlled.
Zur Erfassung des Füllstands im Vorlagebehälter 200 kann ein Füllstandsmessgerät 204 vorgesehen sein.For detecting the level in the storage tank 200 can be a level gauge 204 be provided.
Der Vorlagebehälter 200 ist über eine Rohrleitung 205 mit einem Umwälzkreislauf 206 verbunden. Der Umwälzkreislauf 206 umfasst eine Umwälzpumpe 207, die das fließfähige Medium ständig durch den Umwälzkreislauf pumpt, wie durch den Pfeil 208 veranschaulicht ist. Durch das Umwälzen des fließfähigen Mediums im Medium ein Druck erzeugt, der durch die Pumpgeschwindigkeit der Umwälzpumpe 207 bestimmt wird. Der Umwälzkreislauf 206 umfasst ein Druckmessgerät 209, das den Druck des Mediums erfasst. Die Pumpgeschwindigkeit der Umwälzpumpe 207 kann dann in Abhängigkeit von gemessenem Druck so eingeregelt werden, dass ein gewünschter Druck des Mediums erreicht wird.The original container 200 is over a pipeline 205 with a circulation circuit 206 connected. The circulation circuit 206 includes a circulation pump 207 which constantly pumps the flowable medium through the recirculation circuit, as indicated by the arrow 208 is illustrated. By circulating the flowable medium in the medium generates a pressure caused by the pumping speed of the circulation pump 207 is determined. The circulation circuit 206 includes a pressure gauge 209 that captures the pressure of the medium. The pumping speed of the circulation pump 207 can then be adjusted depending on the measured pressure so that a desired pressure of the medium is reached.
Der Umwälzkreislauf 206 ist über eine Rohrleitung 210 mit einer zentralen Zuführleitung 211 verbunden, und an die zentrale Zuführleitung 211 sind eine Anzahl n von Füllstellen angeschlossen. Jede der n Füllstellen umfasst ein Durchflussmessgerät 212-1 bis 212-n sowie ein Abfüllventil 213-1 bis 213-n, das durch ein zugehöriges Steuersignal 214-1 bis 214-n gesteuert wird. Durch das Steuersignal 214-1 bis 214-n wird das Öffnen und Schließen des Abfüllventils 213-1 bis 213-n gesteuert. Unterhalb der Füllstellen befinden sich die zu befüllenden Flaschen 215-1 bis 215-n. Die Flaschen 215-1 bis 215-n werden innerhalb eines Abfüllzyklus befüllt und anschließend weitertransportiert.The circulation circuit 206 is over a pipeline 210 with a central supply line 211 connected, and to the central supply line 211 a number n of filling stations are connected. Each of the n filling points includes a flow meter 212-1 to 212-n as well as a filling valve 213-1 to 213-n by an associated control signal 214-1 to 214-n is controlled. By the control signal 214-1 to 214-n will open and close the filling valve 213-1 to 213-n controlled. Below the filling points are the bottles to be filled 215-1 to 215-n , The bottles 215-1 to 215-n are filled within a filling cycle and then transported on.
In 3 ist veranschaulicht, wie der Abfüllvorgang durch eine Mehrzahl von Steuermodulen entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gesteuert wird. Hierzu ist in 3 eine Abfüllanlage gezeigt, bei der der zur Abfüllung erforderliche Druck im Medium durch eine Beaufschlagung mit Druckluft erzeugt wird, wie dies anhand von 1 gezeigt worden war. Die in 3 gezeigte Abfüllanlage umfasst einen Vorlagebehälter 300, der zumindest teilweise mit einem fließfähigen Medium 301 gefüllt ist. Über eine Zuleitung 302, die durch ein Regelventil 303 gesteuert wird, kann der Vorlagebehälter 300 mit fließfähigem Medium befüllt werden. Der Füllstand im Vorlagebehälter 300 wird durch ein Füllstandsmessgerät 304 gemessen. Das fließfähige Medium 301 wird über eine Druckluftleitung 305 mit Druckluft beaufschlagt, wobei der Druck im Medium über das Druckregelventil 306 eingestellt wird. Es ist eine Druckregelung vorgesehen, die über das Druckregelventil 306 die Druckluftzufuhr so regelt, dass sich im Vorlagebehälter 300 ein gewünschter Druck ergibt. Um die in dieser Anmeldung beschriebenen diagnostischen Möglichkeiten ausschöpfen zu können, ist es jedoch häufig von Vorteil, die Drucknachregelung bei der Erfassung von Durchfluss und Druck für diagnostische Zwecke kurzfristig auszuschalten.In 3 Fig. 3 illustrates how the filling operation is controlled by a plurality of control modules according to embodiments of the present invention. This is in 3 a bottling plant shown in which the pressure required for filling in the medium is generated by applying compressed air, as described by 1 had been shown. In the 3 The bottling plant shown comprises a storage container 300 that at least partially with a flowable medium 301 is filled. Via a supply line 302 passing through a control valve 303 is controlled, the original container 300 be filled with flowable medium. The level in the storage tank 300 is through a level gauge 304 measured. The flowable medium 301 is via a compressed air line 305 pressurized with compressed air, wherein the pressure in the medium via the pressure regulating valve 306 is set. There is a pressure control provided via the pressure control valve 306 the compressed air supply controls so that in the storage tank 300 gives a desired pressure. In order to exploit the diagnostic possibilities described in this application, however, it is often advantageous to switch off the pressure readjustment when detecting flow and pressure for diagnostic purposes in the short term.
Der Vorlagebehälter 300 ist über eine Rohrleitung 307 mit einer zentralen Zuführleitung 308 verbunden. Die Rohrleitung 307 umfasst ein Druckmessgerät 309, das den Druck des fließfähigen Mediums ermittelt. An die zentrale Zuführleitung 308 sind n Füllstellen angeschlossen, wobei jede der n Füllstellen jeweils ein Durchflussmessgerät 310-1 bis 310-n und ein Abfüllventil 311-1 bis 311-n aufweist.The original container 300 is over a pipeline 307 with a central supply line 308 connected. The pipeline 307 includes a pressure gauge 309 , which determines the pressure of the flowable medium. To the central supply line 308 n filling stations are connected, each of the n filling points each having a flow meter 310-1 to 310-n and a filling valve 311-1 to 311-n having.
Zur Steuerung des Abfüllvorgangs sind m verschiedene Steuermodule 312-1 bis 312-m vorgesehen, wobei jedes der Steuermodule für die Steuerung des Abfüllvorgangs in zwei benachbarten Füllstellen ausgelegt ist. Das erste Steuermodul 312-1 ist dazu ausgelegt, den Abfüllvorgang in der ersten und zweiten Füllstelle zu steuern, das zweite Steuermodul 312-2 ist dazu ausgelegt, den Abfüllvorgang in der dritten und vierten Füllstelle zu steuern, etc. Das m-te Steuermodul 312-m ist dazu ausgelegt, den Abfüllvorgang in der vorletzten und letzten Füllstelle zu steuern. Jedes der m Steuermodule 312-1 bis 312-m ist mit der erforderlichen Hardware und Software ausgestattet, um den Abfüllvorgang selbsttätig steuern zu können. Die Steuermodule 312-1 bis 312-m sind also als eigenständige Steuermodule konzipiert, in denen die zur Steuerung des Abfüllvorgangs benötigten Routinen gespeichert sind.To control the filling process are m different control modules 312-1 to 312-m provided, wherein each of the control modules is designed for the control of the filling process in two adjacent filling stations. The first control module 312-1 is designed to control the filling process in the first and second filling stations, the second control module 312-2 is designed to control the filling process in the third and fourth filling stations, etc. The mth control module 312-m is designed to control the filling process in the penultimate and last filling stations. Each of the m control modules 312-1 to 312-m is equipped with the necessary hardware and software to control the filling process automatically. The control modules 312-1 to 312-m are therefore designed as independent control modules, in where the routines needed to control the filling process are stored.
Die Steuermodule 312-1 bis 312-m können für eine Mehrzahl von unterschiedlichen Betriebsmodi ausgelegt sein, wobei in Abhängigkeit von den jeweiligen Erfordernissen der Steuerung ein passender Betriebsmodus ausgewählt werden kann.The control modules 312-1 to 312-m may be configured for a plurality of different operating modes, wherein a suitable operating mode may be selected depending on the respective requirements of the controller.
Entsprechend einem ersten Betriebsmodus wird die Steuerung des Abfüllvorgangs in Abhängigkeit von Durchfluss und Druck durchgeführt. Dies soll im Folgenden am Beispiel des ersten Steuermoduls 312-1 erläutert werden. Als Eingangsgröße wird dem ersten Steuermodul 312-1 der vom Durchflussmessgerät 310-1 erfasste Durchfluss in der ersten Füllstelle zugeführt. Außerdem wird dem ersten Steuermodul 310-1 der vom Durchflussmessgerät 310-2 ermittelte Durchfluss in der zweiten Füllstelle zugeführt. Als weitere Eingangsgröße wird dem ersten Steuermodul 312-1 über die Signalleitung 313 der vom Druckmessgerät 309 erfasste Druck des fließfähigen Mediums zugeführt.In accordance with a first operating mode, the control of the filling process is carried out as a function of flow and pressure. This will be explained below using the example of the first control module 312-1 be explained. The input value is the first control module 312-1 that of the flowmeter 310-1 detected flow supplied in the first filling point. It also turns the first control module 310-1 that of the flowmeter 310-2 determined flow supplied in the second filling station. Another input is the first control module 312-1 over the signal line 313 that of the pressure gauge 309 supplied detected pressure of the flowable medium.
Als Eingangsgrößen stehen dem Steuermodul 312-1 also der Durchfluss als Funktion der Zeit für jede der beiden Füllstellen sowie der Druck als Funktion der Zeit in Echtzeit zur Verfügung. Die Kurve von Durchfluss versus Zeit wird auch als "Füllkennlinie" bezeichnet. Ausgehend vom Durchfluss als Funktion der Zeit und vom Druck als Funktion der Zeit erzeugt das Steuermodul 312-1 für jedes der beiden Abfüllventile 311-1, 311-2 ein geeignetes Steuersignal, welches das Öffnen und Schließen des jeweiligen Abfüllventils während eines Abfüllzyklus steuert. Die vom Steuermodul 312-1 erzeugten Steuersignale werden zu den beiden Abfüllventilen 311-1 und 311-2 übermittelt.As input variables are the control module 312-1 so the flow as a function of time for each of the two filling points and the pressure as a function of time in real time available. The flow versus time curve is also referred to as the "fill curve". Based on the flow as a function of time and pressure as a function of time generated by the control module 312-1 for each of the two filling valves 311-1 . 311-2 a suitable control signal which controls the opening and closing of the respective filling valve during a filling cycle. The from the control module 312-1 generated control signals to the two filling valves 311-1 and 311-2 transmitted.
Bei der Erzeugung der Steuersignale kann zusätzlich eine empirisch ermittelte Nachlaufmengenkorrektur vorgesehen werden. Mittels der Nachlaufmengenkorrektur wird diejenige Menge an fließfähigem Medium erfasst, die nach dem Befehl zum Schließen des Ventils noch aus der Füllstelle herausläuft.When generating the control signals, additionally an empirically determined follow-up quantity correction can be provided. By means of the follow-up quantity correction, that amount of flowable medium is detected which still runs out of the filling point after the command to close the valve.
Durch Analyse der Eingangsgrößen ist das Steuermodul 312-1 auch in der Lage, Abweichungen vom Sollverhalten beim Abfüllvorgang zu erkennen. Dadurch kann das Steuermodul 312-1 anhand der Eingangsgrößen, insbesondere anhand des Verlaufs von Durchfluss und Druck, typische Fehlerbilder und Störungen erkennen.By analyzing the input variables is the control module 312-1 also able to detect deviations from the nominal behavior during the filling process. This allows the control module 312-1 recognize typical fault patterns and faults on the basis of the input variables, in particular on the basis of the flow and pressure.
In 3 ist darüber hinaus eine Betriebsspannungsversorgungsleitung 314 mit eingezeichnet, welche die Steuermodule 312-1 bis 312-m mit der benötigten Betriebsspannung versorgt. Zur Anbindung an einen gemeinsamen Feldbus sind die Steuermodule 312-1 bis 312-m jeweils mit einer Feldbusschnittstelle ausgestattet. Über diese Feldbusschnittstelle sind die Steuermodule 312-1 bis 312-m an einen gemeinsamen Feldbus 315 angeschlossen, beispielsweise an einen Feldbus gemäß einem der Standards Profibus, Field Bus Foundation, HART, etc. An den Feldbus 315 kann darüber hinaus ein Steuerrechner 316 angeschlossen sein, der als Master fungiert. Die Daten und Kurven zu den verschiedenen Abfüllvorgängen werden von den Steuermodulen 312-1 bis 312-m zum Steuerrechner 316 übermittelt. Umgekehrt kann vom Steuerrechner 316 aus eine Parametrierung und Konfigurierung der Steuermodule 312-1 bis 312-m durchgeführt werden, damit die Parametrierung und Konfigurierung der Steuermodule 312-1 bis 312-m an den jeweiligen Abfüllvorgang und das jeweilige fließfähige Medium angepasst werden kann.In 3 is also an operating voltage supply line 314 marked with the control modules 312-1 to 312-m supplied with the required operating voltage. For connection to a common fieldbus are the control modules 312-1 to 312-m each equipped with a fieldbus interface. The control modules are via this fieldbus interface 312-1 to 312-m to a common fieldbus 315 connected, for example, to a fieldbus according to one of the standards Profibus, Fieldbus Foundation, HART, etc. To the fieldbus 315 In addition, a tax calculator 316 be connected, which acts as a master. The data and curves for the various filling operations are provided by the control modules 312-1 to 312-m to the control computer 316 transmitted. Conversely, from the control computer 316 from a parameterization and configuration of the control modules 312-1 to 312-m be carried out so that the parameterization and configuration of the control modules 312-1 to 312-m can be adapted to the respective filling process and the respective flowable medium.
In dem in 4 gezeigten Diagramm sind sowohl eine Füllkennlinie 400 als auch ein Druckverlauf 401 für einen Abfüllzyklus gezeigt. Die Füllkennlinie 400 zeigt den vom Durchflussmessgerät der jeweiligen Füllstelle erfassten Durchfluss als Funktion der Zeit. Dabei wird der Durchfluss des fließfähigen Mediums als Volumen pro Zeiteinheit angegeben. Der Druckverlauf 401 zeigt den Drucks des fließfähigen Mediums als Funktion der Zeit. Auf der Hochachse des in 4 gezeigten Diagramms sind der Druck bzw. der Durchfluss aufgetragen, wohingegen auf der Rechtsachse die Zeit aufgetragen ist.In the in 4 shown diagram are both a filling characteristic 400 as well as a pressure gradient 401 shown for a filling cycle. The filling characteristic 400 shows the flow detected by the flowmeter of the respective filling station as a function of time. The flow of the flowable medium is specified as the volume per unit of time. The pressure gradient 401 shows the pressure of the flowable medium as a function of time. On the vertical axis of in 4 The diagram shows the pressure and the flow are plotted, whereas on the right axis, the time is plotted.
Der Abfüllvorgang beginnt zum Zeitpunkt 403 mit dem Befehl zum Öffnen des Abfüllventils. Bei dem Abfüllventil handelt es sich in der Regel um ein Membranventil. Das Öffnen des Abfüllventils nimmt eine gewisse Zeitspanne 404 in Anspruch, so dass das Abfüllventil erst zum Zeitpunkt 405 vollständig geöffnet ist. Durch das Öffnen des Abfüllventils kommt es zuerst zu einer Druckverringerung 406 im fließfähigen Medium. Außerdem beginnt sich das in den Rohrleitungen befindliche fließfähige Medium in Bewegung zu setzen. Daher ist etwas phasenversetzt zur Druckverringerung 406 ein Anstieg 407 im Durchfluss zu erkennen, und das in der Füllleitung enthaltene fließfähige Medium beginnt zu fließen.The filling process begins at the time 403 with the command to open the filling valve. The filling valve is usually a diaphragm valve. The opening of the filling valve takes a certain amount of time 404 in use, so that the filling valve only at the time 405 is completely open. By opening the filling valve, it comes first to a reduction in pressure 406 in the flowable medium. In addition, the flowable medium in the pipelines starts to move. Therefore, something is out of phase for pressure reduction 406 an increase 407 can be seen in the flow, and the flowable medium contained in the filling line begins to flow.
Ab dem Zeitpunkt 405 wird das fließfähige Medium mit einem im Wesentlichen konstanten Durchfluss 408 in den jeweiligen Behälter abgefüllt. Während des Abfüllvorgangs ist der Druck im fließfähigen Medium etwas niedriger als vor dem Öffnen des Abfüllventils.From the moment 405 becomes the flowable medium with a substantially constant flow 408 filled into the respective container. During the filling process, the pressure in the flowable medium is slightly lower than before the filling valve was opened.
Der Befehl zum Schließen des Abfüllventils erfolgt zum Zeitpunkt 409. Nach dem Befehl zum Schließen des Abfüllventils dauert es eine gewisse Zeitspanne 410, bis das Abfüllventil tatsächlich geschlossen ist. Erst zum Zeitpunkt 411 ist das Abfüllventil dann vollständig geschlossen. Durch das Schließen des Abfüllventils kommt es zuerst zu einem Durchflussabfall 412; der Durchfluss des fließfähigen Mediums durch das Abfüllventil wird gestoppt. Etwas phasenverzögert zum Durchflussabfall 412 steigt der Druck im fließfähigen Medium wieder an, es kommt es zu einem Druckanstieg 413.The command to close the filling valve takes place at the time 409 , It takes some time after the command to close the filling valve 410 until the filling valve is actually closed. Only at the time 411 the filling valve is then completely closed. By the Closing the filling valve first causes a flow drop 412 ; the flow of the flowable medium through the filling valve is stopped. Somewhat phase delayed to the flow drop 412 If the pressure in the flowable medium rises again, a pressure increase occurs 413 ,
Allerdings treten auch nach dem Schließen des Abfüllventils während der Zeitspanne 414 noch Schwankungen 415 im Durchfluss sowie entsprechende Schwankungen 416 im Druck auf, die durch ein Nachschwingen des fließfähigen Mediums hervorgerufen werden. Erst zum Zeitpunkt 417 ist der Durchfluss wirklich gleich Null.However, even after closing the filling valve during the period 414 still fluctuations 415 in the flow and corresponding fluctuations 416 in the pressure, which are caused by a ringing of the flowable medium. Only at the time 417 the flow is really zero.
Anhand von 4 ist erkennbar, dass der Durchfluss und der Druckverlauf während eines Abfüllzyklus stark miteinander korreliert sind. Entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden der Verlauf des Durchflusses und der Verlauf des Drucks im Medium zusammen in Echtzeit erfasst und gemeinsam ausgewertet. Dabei kann zunächst bestimmt werden, ob sich die Füllkennlinie 400 und der Druckverlauf 401 im Rahmen des zu erwartenden Verhaltens bewegen oder ob die Abweichungen der Füllkennlinie 400 und des Druckverlaufs 401 von der Sollkennlinie bzw. dem Solldruckverlauf zu stark sind. Es wird also ermittelt, ob sich die Füllkennlinie 400 sowie der Druckverlauf 401 im Rahmen eines vorgegebenen Toleranzbereichs bewegen.Based on 4 It can be seen that the flow and the pressure curve are strongly correlated during a filling cycle. According to the embodiments of the present invention, the course of the flow and the course of the pressure in the medium are detected together in real time and evaluated together. It can first be determined whether the filling characteristic 400 and the pressure gradient 401 move within the expected behavior or whether the deviations of the filling characteristic 400 and the pressure curve 401 are too strong from the setpoint characteristic or the desired pressure curve. It is therefore determined whether the filling characteristic 400 as well as the pressure curve 401 within a given tolerance range.
Zusätzlich dazu können anhand der Füllkennlinie 400 und des Druckverlaufs 401 aber auch typische Fehlerbilder beim Abfüllvorgang erkannt werden, wie sie typischerweise während der Abfüllung eines fließfähigen Mediums auftreten können. Anhand charakteristischer Abweichungen zwischen dem gemessenen und dem idealen Verlauf von Durchfluss und Druck kann auf die Art des zugrunde liegenden Fehlers zurückgeschlossen werden. Darüber hinaus sind bestimmte Fehler, beispielsweise ein Verschleiß des Membranventils, bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt aus dem Verlauf der Füllkennlinie 400 und des Druckverlaufs 401 herauslesbar. Insofern können die Füllkennlinie 400 und der Druckverlauf 401 auch zu einer Frühdiagnose von Fehlern und Verschleiß herangezogen werden, die erst in Zukunft zu signifikanten Störungen führen würden.In addition to this, you can use the filling curve 400 and the pressure curve 401 but also typical defects in the filling process are recognized, as they can typically occur during the filling of a flowable medium. Based on characteristic deviations between the measured and the ideal course of flow and pressure can be deduced the nature of the underlying error. In addition, certain errors, such as wear of the diaphragm valve, already at a very early date from the course of the filling characteristic 400 and the pressure curve 401 out to read. In this respect, the filling characteristic 400 and the pressure gradient 401 also be used for early diagnosis of defects and wear that would only lead to significant disruptions in the future.
In 5 ist die bei einem Abfüllvorgang auftretende Nachlaufmenge veranschaulicht. 5 zeigt eine Füllkennlinie 500 während eines Abfüllzyklus. Auf der Hochachse ist Durchfluss aufgetragen, und auf der Rechtsachse ist die Zeit aufgetragen. Der Befehl zum Öffnen des Abfüllventils erfolgt zum Zeitpunkt 501, und zum Zeitpunkt 502 ist das Abfüllventil vollständig geöffnet. Zum Zeitpunkt 503 wird der Befehl zum Schließen des Abfüllventils gegeben. Zum Zeitpunkt 504 ist das Abfüllventil vollständig geschlossen, und die Füllkennlinie 500 hat ihren Nulldurchgang.In 5 is the occurring during a filling process tracking amount illustrated. 5 shows a filling characteristic 500 during a filling cycle. Flow is plotted on the vertical axis and time is plotted on the right axis. The command to open the filling valve takes place at the time 501 , and at the time 502 the filling valve is fully open. At the time 503 the command to close the filling valve is given. At the time 504 the filling valve is completely closed, and the filling characteristic 500 has its zero crossing.
Nach dem Nulldurchgang der Füllkennlinie 500 sind noch einige Nachschwingungen 505 des fließfähigen Mediums in der Füllleitung zu beobachten. Damit diese Nachschwingungen 505 den ermittelten Durchfluss nicht beeinflussen, wird zum Zeitpunkt 504 eine Druckstoßunterdrückung 506 gestartet, die sich bis zum Zeitpunkt 507 erstreckt. Mit der Druckstoßunterdrückung 506 wird erreicht, dass das Durchflussmessgerät den von den Nachschwingungen 505 verursachten Durchfluss nicht mehr erfasst.After the zero crossing of the filling characteristic 500 are still some vibrations 505 to observe the flowable medium in the filling line. So that these vibrations 505 will not affect the determined flow, at the time 504 a surge suppression 506 started, until the time 507 extends. With the surge suppression 506 it is achieved that the flow meter from the ringing 505 caused flow no longer detected.
Im Diagramm von 5 ist zusätzlich die Nachlaufmenge 508 mit eingezeichnet. Als Nachlaufmenge wird die Menge von fließfähigem Medium bezeichnet, die nach dem Befehl zum Schließen des Abfüllventils noch abfließt. Die Nachlaufmenge 508 entspricht daher der Fläche unterhalb der Füllkennlinie 500 zwischen dem Zeitpunkt 503, zu dem der Befehl zum Schließen des Abfüllventils gegeben wird, und dem Zeitpunkt 504, in dem die Füllkennlinie 500 ihren Nulldurchgang hat. Die Nachlaufmenge 508 kann insofern anhand der Füllkennlinie 500 ermittelt werden.In the diagram of 5 is additionally the follow-up quantity 508 marked with. As a follow-up amount of the amount of flowable medium is referred to, which still drains after the command to close the filling valve. The follow-up quantity 508 therefore corresponds to the area below the filling characteristic 500 between the time 503 to which the command to close the filling valve is given, and the time 504 in which the filling characteristic 500 has its zero crossing. The follow-up quantity 508 can insofar on the basis of the filling characteristic 500 be determined.
Zur Kompensation der Nachlaufmenge 508 kann eine sogenannte Nachlaufmengenkorrektur vorgesehen werden. Dazu wird der Befehl zum Schließen des Abfüllventils zeitlich so weit vorverlagert, dass sich unter Berücksichtigung der nach dem Schließbefehl noch zu erwartenden Nachlaufmenge eine korrekte Abfüllmenge ergibt.For compensation of the follow-up quantity 508 a so-called post-processing quantity correction can be provided. For this purpose, the command to close the filling valve is advanced in time so far that, taking into account the after the closing command still to be expected after-run amount results in a correct filling quantity.
Die Nachlaufmenge 508 sollte sich innerhalb eines vorgegebenen Erwartungsbereichs bewegen. Beispielsweise könnte eine zwischen den Zeitpunkten 503 und 504 auftretende Druckänderung im fließfähigen Medium einen unerwünschten Einfluss auf die Nachlaufmenge haben. Eine derartige Druckänderung würde nicht nur die Nachlaufmenge, sondern auch die in den darauffolgenden Abfüllzyklen wirkende Nachlaufmengenkorrektur verfälschen, weil die Nachlaufmengenkorrektur an die geänderte Nachlaufmenge angepasst wird. Einer derartige Fehlerfortpflanzung bei der Nachlaufmengenkorrektur kann nur dann rechtzeitig entgegengewirkt werden, wenn zusätzlich zum Durchflussverlauf auch der Druck im fließfähigen Medium überwacht wird.The follow-up quantity 508 should be within a given expectation range. For example, one could be between times 503 and 504 occurring pressure change in the flowable medium have an undesirable effect on the follow-up amount. Such a pressure change would falsify not only the follow-up quantity, but also the follow-up quantity correction acting in the subsequent filling cycles, because the follow-up quantity correction is adapted to the changed follow-up quantity. Such error propagation during the correction of overflow quantity can only be counteracted in good time if, in addition to the flow rate, the pressure in the flowable medium is also monitored.
In 6A und 6B sind zwei verschiedene Möglichkeiten gezeigt, wie die vom Durchflussmessgerät erfasste Füllkennlinie während des Abfüllvorgangs in Echtzeit überprüft werden kann.In 6A and 6B Two different ways are shown how to check the filling characteristics of the flow meter during the filling process in real time.
6A zeigt die erfasste Füllkennlinie 600, die den Durchfluss als Funktion der Zeit angibt. Entlang der Hochachse ist der Durchfluss aufgetragen, und entlang der Rechtsachse ist die Zeit aufgetragen. Der Abfüllvorgang beginnt zum Zeitpunkt 601 mit dem Befehl zum Öffnen des Abfüllventils, und zum Zeitpunkt 602 ist das Abfüllventil vollständig geöffnet. Zum Zeitpunkt 603 erfolgt der Befehl zum Schließen des Abfüllventils, und zum Zeitpunkt 604 ist das Abfüllventil vollständig geschlossen. 6A shows the recorded filling characteristic 600 , which indicates the flow as a function of time. The flow is plotted along the vertical axis and the time is plotted along the right axis. The filling process begins at the time 601 with the command to open the filling valve, and at the time 602 the filling valve is fully open. At the time 603 the command to close the filling valve, and at the time 604 the filling valve is completely closed.
Zur Überprüfung des Verlaufs der Füllkennlinie 600 wird in 6A ein vorgegebener Sollverlauf 605 verwendet. Durch Vergleichen der Füllkennlinie 600 mit dem Sollverlauf 605 wird ermittelt, ob die Füllkennlinie 600 dem gewünschten Sollverlauf 605 entspricht oder ob es signifikante Abweichungen vom Sollverlauf 605 gibt. Falls es zu signifikanten Abweichungen zwischen der Füllkennlinie 600 und dem Sollverlauf 605 kommt, liegt eine Anomalie vor, die beispielsweise durch eine Störung verursacht sein kann.To check the course of the filling characteristic 600 is in 6A a predetermined desired course 605 used. By comparing the filling characteristic 600 with the target course 605 it is determined whether the filling characteristic 600 the desired target course 605 corresponds or whether there are significant deviations from the target course 605 gives. If there are significant deviations between the filling characteristic 600 and the target course 605 comes, there is an anomaly, which may be caused for example by a disturbance.
Der Sollverlauf 605 wird vorgegeben. Als Sollverlauf 605 kann beispielsweise ein Referenzverlauf verwendet werden, der vorab im Rahmen einer Referenzmessung für die jeweilige Füllstelle gemessen wird und dann abgespeichert wird. Der Referenzverlauf gibt die Form der Füllkennlinie an, die sich bei normalem Betrieb der Abfüllanlage ergibt, also wenn keine Störungen vorliegen.The target course 605 is specified. As target course 605 For example, a reference curve can be used, which is measured in advance as part of a reference measurement for the respective filling location and then stored. The reference curve indicates the shape of the filling curve that results during normal operation of the filling line, ie when there are no faults.
Zur Überprüfung der aktuell ermittelten Füllkennlinie 600 wird die Füllkennlinie 600 mit dem Sollverlauf 605 verglichen. Entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird der Durchfluss durch die Füllstelle in kurzen Zeitabständen in Echtzeit erfasst. Beispielsweise wird der Durchfluss durch eine Füllstelle jeweils im Abstand von 0,5 Millisekunden bis 5 Millisekunden erfasst. Für jeden Durchfluss-Messwert wird die Differenz zwischen dem erfasstem Durchfluss-Messwert und dem zugehörigen Durchflusswert des Sollverlaufs 605 bestimmt. Anschließend kann beispielsweise geprüft werden, ob diese Differenz einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet oder nicht. Solange die Differenz unterhalb des Schwellwerts liegt, gibt es keine signifikante Abweichung zwischen dem aktuell gemessenen Durchflussverlauf und dem Sollverlauf 605.To check the currently determined filling characteristic 600 becomes the filling characteristic 600 with the target course 605 compared. According to the embodiments of the present invention, the flow through the filling station is detected in short time intervals in real time. For example, the flow through a filling point is detected at intervals of 0.5 milliseconds to 5 milliseconds. For each flow rate reading, the difference between the sensed flow rate reading and the associated flow rate value of the setpoint curve becomes 605 certainly. Subsequently, for example, it can be checked whether this difference exceeds a predetermined threshold value or not. As long as the difference is below the threshold value, there is no significant deviation between the currently measured flow rate and the target rate 605 ,
Beispielsweise wird zum Zeitpunkt 606 die Differenz zwischen dem in Echtzeit erfassten Durchfluss-Messwert 607 und dem zugehörigen Durchflusswert 608 des Sollverlaufs 605 ermittelt, und es wird geprüft, ob diese Differenz unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts liegt. Ebenso wird zum Zeitpunkt 609 die Differenz zwischen dem in Echtzeit erfassten Durchfluss-Messwert 610 und dem zugehörigen Durchflusswert 611 des Sollverlaufs 605 ermittelt. Wieder wird geprüft, ob diese Differenz unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts liegt. Auf diese Weise kann in Echtzeit überprüft werden, ob die aktuelle Füllkennlinie 600 hinreichend nah am vorgegebenen Sollverlauf 605 liegt oder nicht.For example, at the time 606 the difference between the real-time flow reading 607 and the associated flow value 608 the target course 605 determined and it is checked whether this difference is below a predetermined threshold. Likewise at the time 609 the difference between the real-time flow reading 610 and the associated flow value 611 the target course 605 determined. Again, it is checked whether this difference is below a predetermined threshold. In this way it can be checked in real time, whether the current filling characteristic 600 sufficiently close to the specified target course 605 is or not.
Bei der in 6B gezeigten Ausführungsform geht es ebenfalls darum, zu überprüfen, ob eine aktuell erfasste Füllkennlinie 612 einem Sollverlauf entspricht oder nicht. 6B zeigt die erfasste Füllkennlinie 612, die den Durchfluss als Funktion der Zeit angibt. Entlang der Hochachse ist der Durchfluss aufgetragen, und entlang der Rechtsachse ist die Zeit aufgetragen. Der Abfüllvorgang beginnt zum Zeitpunkt 613 mit dem Befehl zum Öffnen des Abfüllventils, und zum Zeitpunkt 614 ist das Abfüllventil vollständig geöffnet. Zum Zeitpunkt 615 erfolgt der Befehl zum Schließen des Abfüllventils, und zum Zeitpunkt 616 ist das Abfüllventil vollständig geschlossen.At the in 6B the embodiment shown is also about to check whether a currently detected filling characteristic 612 a desired course or not. 6B shows the recorded filling characteristic 612 , which indicates the flow as a function of time. The flow is plotted along the vertical axis and the time is plotted along the right axis. The filling process begins at the time 613 with the command to open the filling valve, and at the time 614 the filling valve is fully open. At the time 615 the command to close the filling valve, and at the time 616 the filling valve is completely closed.
Im Unterschied zu 6A wird bei der in 6B gezeigten Ausführungsform mittels eines vorgegebenen Toleranzbands 617 überprüft, ob die aktuell erfasste Füllkennlinie 612 dem Sollverlauf entspricht oder nicht. Solange die Füllkennlinie 612 innerhalb des Toleranzbandes 617 verläuft, entspricht der Abfüllvorgang dem Sollverlauf. Sobald die Füllkennlinie aus dem Toleranzband 617 ausbricht, liegt eine Anomalie vor.In contrast to 6A will be at the in 6B shown embodiment by means of a predetermined tolerance band 617 Checks whether the currently detected filling characteristic 612 the desired course or not. As long as the filling characteristic 612 within the tolerance band 617 runs, the filling corresponds to the desired course. As soon as the filling curve is out of the tolerance band 617 erupts, there is an anomaly.
Das Toleranzband 617 kann sich beispielweise über das gesamte Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt 613 und dem Zeitpunkt 616 erstrecken, das Toleranzband 617 kann sich aber auch nur über einen Teilabschnitt dieses Zeitintervalls erstrecken, beispielsweise nur den Durchflussabfall zwischen den Zeitpunkten 615 und 616 abdecken. Das Toleranzband 617 wird vorab vorgegeben. Beispielsweise kann das Toleranzband 617 aus einem Referenzverlauf abgeleitet werden, der vorab mittels einer Referenzmessung für die jeweilige Füllstelle gemessen wird.The tolerance band 617 can be, for example, over the entire time interval between the time 613 and the time 616 extend, the tolerance band 617 However, it can also extend only over a subsection of this time interval, for example only the flow drop between the times 615 and 616 cover. The tolerance band 617 is predetermined in advance. For example, the tolerance band 617 derived from a reference curve, which is measured in advance by means of a reference measurement for the respective filling point.
Zur Überprüfung der aktuell ermittelten Füllkennlinie 612 wird ermittelt, ob die Füllkennlinie 612 innerhalb des Toleranzbandes 617 liegt. Der Durchfluss durch eine Füllstelle wird jeweils im Abstand von 0,5 Millisekunden bis 5 Millisekunden erfasst. Für jeden so erhaltenen Durchfluss-Messwert wird überprüft, ob er unterhalb der Obergrenze 618 des Toleranzbands 617 liegt und zugleich oberhalb der Untergrenze 619 des Toleranzbands 617 liegt. Diese Überprüfung wird in Echtzeit vorgenommen.To check the currently determined filling characteristic 612 it is determined whether the filling characteristic 612 within the tolerance band 617 lies. The flow through a filling station is recorded at intervals of 0.5 milliseconds to 5 milliseconds. For each flow reading thus obtained, it is checked if it is below the upper limit 618 of the tolerance band 617 is and at the same time above the lower limit 619 of the tolerance band 617 lies. This check is done in real time.
Beispielsweise wird zum Zeitpunkt 620 ermittelt, ob der Durchfluss-Messwert 621 kleiner ist als der zugehörige Durchflusswert 622 an der Obergrenze 618 des Toleranzbands 617 und ob der Durchfluss-Messwert 621 größer ist als der zugehörige Durchflusswert 623 an der Untergrenze 619 des Toleranzbandes 617. Die gleiche Überprüfung wird für den zum Zeitpunkt 624 ermittelten Durchfluss-Messwert 625 durchgeführt. Auf diese Weise kann in Echtzeit überprüft werden, ob die aktuell erfasste Füllkennlinie 612 innerhalb des Toleranzbandes 617 liegt oder nicht.For example, at the time 620 determines if the flow rate reading 621 is less than the associated flow value 622 at the upper limit 618 of the tolerance band 617 and whether the flow rate reading 621 is greater than the associated flow value 623 at the lower limit 619 of the tolerance band 617 , The same review will be made for the time 624 determined flow measured value 625 carried out. This way, in Real time to be checked whether the currently detected filling characteristic 612 within the tolerance band 617 is or not.
Anhand der Füllkennlinie und des Druckverlaufs können typische Fehlerbilder beim Abfüllvorgang erkannt werden, wie sie typischerweise während der Abfüllung eines fließfähigen Mediums auftreten können. Anhand charakteristischer Abweichungen zwischen dem gemessenen und dem idealen Verlauf von Durchfluss und Druck kann auf die Art des zugrunde liegenden Fehlers zurückgeschlossen werden. Darüber hinaus sind bestimmte Fehler, beispielsweise ein Verschleiß des Membranventils, bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt aus dem Verlauf der Füllkennlinie und des Druckverlaufs herauslesbar. Insofern können die Füllkennlinie und der Druckverlauf auch zu einer Frühdiagnose von Fehlern und Verschleiß herangezogen werden, die erst in Zukunft zu signifikanten Störungen führen würden.On the basis of the filling characteristic and the pressure curve typical faulty images can be detected during the filling process, as they can typically occur during the filling of a flowable medium. Based on characteristic deviations between the measured and the ideal course of flow and pressure can be deduced the nature of the underlying error. In addition, certain errors, such as wear of the diaphragm valve, read out at a very early date from the course of the filling curve and the pressure curve. In this respect, the filling curve and the pressure curve can also be used for an early diagnosis of errors and wear, which would only lead to significant disturbances in the future.
Zu den typischen Fehlerbildern, die in einer Abfüllanlage auftreten können und die anhand der Füllkennlinie und des Druckverlaufs frühzeitig erkannt werden können, gehören beispielsweise eine unzureichende Befüllung des Vorlagebehälters mit fließfähigem Medium, ein Leck im Vorlagebehälter, ein Leck in der Zuführleitung oder ein Leck an den Füllstellen, ein Druckabfall bzw. Druckschwankungen im fließfähigen Medium, ein defektes bzw. nicht gut schließendes Abfüllventil sowie andere Funktionsstörungen des Abfüllventils. Zu den möglichen Störungen gehören außerdem eine Änderung oder Schwankung der Viskosität des fließfähigen Mediums, eine Schwingung des fließfähigen Mediums im Rohrleitungssystem, das Entstehen von Luftblasen, Gasblasen oder Schaum im fließfähigen Medium. Zu den möglichen Störungen gehören außerdem ein Anstieg der Nachlaufmenge über einen Grenzwert. Im Fall einer Abfüllanlage des in 2 gezeigten Typs, welche einen Umwälzkreislauf mit einer Umwälzpumpe umfasst, können außerdem Störungen beim Betrieb der Umwälzpumpe auftreten, beispielsweise Kavitationen, die die Ursache für Anomalien im Verlauf von Durchfluss und Druck sein können.For example, insufficient filling of the receiver tank with a flowable medium, a leak in the storage tank, a leak in the supply pipe or a leak on the tank belong to the typical fault patterns which can occur in a bottling plant and which can be detected early on the basis of the filling characteristic and the pressure profile Filling points, a pressure drop or pressure fluctuations in the flowable medium, a defective or not well closing filling valve and other malfunction of the filling valve. The possible disorders also include a change or variation in the viscosity of the flowable medium, a vibration of the flowable medium in the piping system, the formation of air bubbles, gas bubbles or foam in the flowable medium. Also, possible disturbances include an increase in the amount of overrun over a threshold. In the case of a bottling plant of in 2 In addition, the type shown, which comprises a circulation circuit with a circulating pump, may also interfere with the operation of the circulating pump, for example cavitations, which may be the cause of anomalies in the course of flow and pressure.
Im Folgenden sollen anhand von 7, 8 und 9 einige dieser typischen Fehlerbilder genauer diskutiert werden.The following are based on 7 . 8th and 9 some of these typical fault patterns will be discussed in more detail.
7 zeigt ein Diagramm für einen Abfüllvorgang, der durch einen unerwünschten Druckabfall des Mediums gekennzeichnet ist. Ein derartiger Druckabfall kann beispielsweise durch eine unzureichende Befüllung des Vorlagebehälters, durch ein Leck im Vorlagebehälter, durch ein Leck in der Zuführleitung oder ein Leck an den Füllstellen entstehen. Für den Fall, dass die Abfüllanlage einen Umwälzkreislauf mit einer Umwälzpumpe umfasst, kann der unerwünschte Druckabfall auch durch Störungen beim Betrieb der Umwälzpumpe verursacht sein, beispielsweise durch Kavitationen. 7 shows a diagram for a filling process, which is characterized by an undesirable pressure drop of the medium. Such a pressure drop can occur, for example, due to an insufficient filling of the storage container, a leak in the storage tank, a leak in the supply line or a leak at the filling points. In the event that the filling plant comprises a circulation circuit with a circulation pump, the undesirable pressure drop may also be caused by disturbances in the operation of the circulation pump, for example by cavitation.
In 7 ist der tatsächlich gemessene Druckverlauf 700 als durchgezogene Linie eingezeichnet. Zusätzlich ist auch der Solldruckverlauf 701 als gestrichelte Linie eingezeichnet. Entlang der Zeitachse von 7 sind die Zeitpunkte 702, 703, 704 und 705 angegeben. Der Zeitpunkt 702 entspricht dem Befehl zum Öffnen des Abfüllventils, während der Zeitpunkt 703 anzeigt, wann das Abfüllventil tatsächlich geöffnet ist. Zum Zeitpunkt 704 erfolgt der Befehl zum Schließen des Abfüllventils. Zum Zeitpunkt 705 sind die nach dem Schließen des Abfüllventils auftretenden Oszillationen im Durchfluss vollständig abgeklungen.In 7 is the actually measured pressure curve 700 drawn as a solid line. In addition, the setpoint pressure curve is also included 701 drawn as a dashed line. Along the timeline of 7 are the times 702 . 703 . 704 and 705 specified. Point of time 702 corresponds to the command to open the filling valve during the time 703 indicates when the filling valve is actually open. At the time 704 the command for closing the filling valve takes place. At the time 705 the oscillations occurring after closing the filling valve have completely decayed in the flow.
Anhand von 7 ist zu erkennen, dass der tatsächlich gemessene Druckverlauf deutlich unterhalb des Solldruckverlaufs 701 liegt. Der schraffierte Bereich 706 zeigt die Differenz zwischen dem Solldruckverlauf 701 und dem tatsächlichen Druckverlauf 700. Es ist zu erkennen, dass zusätzlich zu der normalen Druckverringerung, der während des Abfüllvorgangs stets auftritt, ein zusätzlicher weiterer Druckabfall vorhanden ist, der durch eine Störung hervorgerufen ist.Based on 7 It can be seen that the actually measured pressure curve is clearly below the desired pressure curve 701 lies. The hatched area 706 shows the difference between the setpoint pressure curve 701 and the actual pressure history 700 , It will be appreciated that in addition to the normal pressure reduction that always occurs during the filling process, there is an additional additional pressure drop caused by a malfunction.
In 7 ist außerdem die Füllkennlinie 707 als durchgezogene Linie eingezeichnet. Die Fülllinie 707 zeigt den tatsächlich gemessenen Durchfluss als Funktion der Zeit. Zusätzlich zur Füllkennlinie 707 ist auch der zu erwartende Solldurchfluss 708 als gestrichelte Linie eingezeichnet. Es ist zu erkennen, dass die Füllkennlinie 707, die den Istdurchfluss angibt, im Zeitbereich zwischen dem Öffnen und dem Schließen des Abfüllventils deutlich unterhalb des zu erwartenden Solldurchflusses 708 liegt. Auch die schraffiert eingezeichnete Nachlaufmenge 709 verläuft anders als eigentlich zu erwarten wäre.In 7 is also the filling characteristic 707 drawn as a solid line. The filling line 707 shows the actual measured flow as a function of time. In addition to the filling characteristic 707 is also the expected target flow 708 drawn as a dashed line. It can be seen that the filling characteristic 707 , which indicates the actual flow, in the time range between the opening and the closing of the filling valve well below the expected target flow 708 lies. Also the shaded trailing amount 709 is different than you would expect.
Das in 7 skizzierte Fehlerbild ist also dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Druck im Medium als auch die Füllkennlinie gegenüber dem zu erwartenden Sollverlauf eine signifikante Verringerung zeigen.This in 7 Outlined error pattern is thus characterized in that both the pressure in the medium and the filling characteristic over the expected target course show a significant reduction.
Wie bereits weiter oben dargestellt, kann die in 7 gezeigte Verringerung des Durchflusses sowie des Drucks im fließfähigen Medium während des Abfüllvorgangs eine Reihe von unterschiedlichen Ursachen haben. Eine Möglichkeit ist, dass der Vorlagebehälter nicht ausreichend mit fließfähigem Medium befüllt ist, oder dass im Zuleitungssystem oder in der Füllstelle selbst ein Leck aufgetreten ist. Für den Fall, dass die Abfüllanlage einen Umwälzkreislauf für das fließfähige Medium umfasst, kämen als weitere Ursachen Störungen bei der Umwälzpumpe in Frage. Die zusammenschauende Analyse von Durchfluss und Druck ermöglicht die Schlussfolgerung, dass eine der genannten Störungen vorliegt.As already shown above, the in 7 The reduction in flow and pressure in the flowable medium during the filling process, as shown, can have a number of different causes. One possibility is that the storage container is not sufficiently filled with fluid medium, or that in the supply system or in the filling itself a leak has occurred. In the event that the filling plant comprises a circulation circuit for the flowable medium, as further causes disturbances in the circulating pump in question. The collapsing analysis of flow and Pressure makes it possible to conclude that one of these disorders is present.
Als weitere mögliche Störung könnte eine Veränderung in der Viskosität des abzufüllenden Mediums auftreten. Eine derartige Veränderung der Konsistenz des abzufüllenden Mediums kann beispielsweise durch eine Änderung der Temperatur oder anderer Umgebungsbedingungen hervorgerufen werden, kann aber auch auf eine Änderung der Zusammensetzung des fließfähigen Mediums zurückzuführen sein. Eine derartige Veränderung der Fließeigenschaften bzw. der Viskosität des abzufüllenden Mediums zeigt sich in der Füllkennlinie sowie im Druckverlauf auf charakteristische Weise.As a further possible disorder, a change in the viscosity of the medium to be filled could occur. Such a change in the consistency of the medium to be filled may be caused for example by a change in temperature or other environmental conditions, but may also be due to a change in the composition of the flowable medium. Such a change in the flow properties or the viscosity of the medium to be filled is shown in the filling characteristic and in the pressure curve in a characteristic manner.
In 8 ist gezeigt, wie die Viskosität des fließfähigen Mediums anhand der Füllkennlinie und des Druckverlaufs verfolgt und überwacht werden kann. Die Füllkennlinie 800 zeigt den Durchfluss als Funktion der Zeit, und der Druckverlauf 801 zeigt parallel den Druck im fließfähigen Medium als Funktion der Zeit. Entlang der Hochachse sind Durchfluss und Druck aufgetragen, und entlang der Rechtsachse ist die Zeit aufgetragen. Der Abfüllvorgang beginnt zum Zeitpunkt 802 mit dem Befehl zum Öffnen des Abfüllventils. Allerdings nimmt das Öffnen des Abfüllventils eine gewisse Zeitspanne 803 in Anspruch, daher ist das Abfüllventil erst zum Zeitpunkt 804 vollständig geöffnet. Beim Öffnen des Abfüllventils kommt es zuerst zu einer Druckverringerung 805, da sich der Druck, unter dem das fließfähige Mediums steht, durch das Öffnen des Abfüllventils verringert. Anschließend setzt sich das in der Abfüllleitung enthaltene fließfähige Medium in Bewegung und beginnt zu fließen. Daher ist in der Füllkennlinie 800 etwas phasenversetzt zur Druckverringerung 805 ein Durchflussanstieg 806 zu erkennen.In 8th It is shown how the viscosity of the flowable medium can be tracked and monitored on the basis of the filling curve and the pressure curve. The filling characteristic 800 shows the flow as a function of time, and the pressure curve 801 shows in parallel the pressure in the flowable medium as a function of time. Flow and pressure are plotted along the vertical axis and time is plotted along the right axis. The filling process begins at the time 802 with the command to open the filling valve. However, the opening of the filling valve takes a certain amount of time 803 in claim, therefore, the filling valve is only at the time 804 fully open. When opening the filling valve, it comes first to a reduction in pressure 805 because the pressure under which the flowable medium is reduced by opening the filling valve. Subsequently, the flowable medium contained in the filling line starts to move and starts to flow. Therefore, in the filling curve 800 slightly out of phase to reduce pressure 805 an increase in flow 806 to recognize.
Die Phasenverschiebung 807 zwischen der Druckverringerung 805 und dem Durchflussanstieg 806 ist in 8 ebenfalls eingezeichnet. Diese Phasenverschiebung 807 hängt von der Viskosität des fließfähigen Mediums ab. Je viskoser bzw. dickflüssiger das fließfähige Medium ist, desto größer ist die Phasenverschiebung zwischen der Druckverringerung 805 und dem Durchflussanstieg 806. Dagegen beginnt ein niedrigviskoses bzw. dünnflüssiges Medium nach dem Öffnen des Abfüllventils sehr rasch zu fließen, und dementsprechend ist die Phasenverschiebung zwischen der Druckverringerung 805 und dem Durchflussanstieg 806 vergleichsweise gering. Über die Phasenverschiebung 807 kann also die Viskosität des fließfähigen Mediums abgeschätzt werden. Insbesondere können durch Verfolgen der Phasenverschiebung 807 Änderungen in der Viskosität des fließfähigen Mediums während des Abfüllvorgangs erkannt werden. Derartige Änderungen in der Viskosität des fließfähigen Mediums können beispielsweise durch veränderte Umgebungsbedingungen bedingt sein. Beispielsweise hängt die Viskosität eines fließfähigen Mediums in starkem Maß von der Temperatur ab, so dass bei der Überwachung der Viskosität immer auch die Temperatur des fließfähigen Mediums erfasst und bei der Auswertung berücksichtigt werden sollte. Allerdings kann eine Änderung der Viskosität des fließfähigen Mediums auch auf eine veränderte Zusammensetzung des fließfähigen Mediums zurückzuführen sein, das den einzelnen Füllstellen vom Vorlagebehälter aus zugeführt wird. Durch Verfolgen der Phasenverschiebung 807 können sowohl beabsichtigte als auch unbeabsichtigte Veränderungen in der Zusammensetzung des fließfähigen Mediums während des Abfüllvorgangs erkannt werden. Dies ermöglicht dann eine entsprechende Anpassung und Nachführung der Abfüllparameter.The phase shift 807 between the pressure reduction 805 and the flow increase 806 is in 8th also marked. This phase shift 807 depends on the viscosity of the flowable medium. The more viscous or viscous the flowable medium is, the greater the phase shift between the pressure reduction 805 and the flow increase 806 , In contrast, a low-viscosity or low-viscosity medium begins to flow very rapidly after opening the filling valve, and accordingly the phase shift between the pressure reduction 805 and the flow increase 806 comparatively low. About the phase shift 807 Thus, the viscosity of the flowable medium can be estimated. In particular, by tracking the phase shift 807 Changes in the viscosity of the flowable medium can be detected during the filling process. Such changes in the viscosity of the flowable medium may be caused for example by changing environmental conditions. For example, the viscosity of a flowable medium depends to a great extent on the temperature, so that when monitoring the viscosity, the temperature of the flowable medium should always be recorded and taken into account in the evaluation. However, a change in the viscosity of the flowable medium can also be attributed to a changed composition of the flowable medium which is supplied to the individual filling points from the feed container. By tracking the phase shift 807 Both intentional and unintentional changes in the composition of the flowable medium during the filling process can be detected. This then allows a corresponding adjustment and tracking of the filling parameters.
Auch beim Schließen des Abfüllventils treten Effekte auf, die einen Rückschluss auf die Viskosität des fließfähigen Mediums erlauben. Der Befehlt zum Schließen des Abfüllventils erfolgt zum Zeitpunkt 808. Nach dem Befehl zum Schließen des Abfüllventils dauert es eine gewisse Zeitspanne 809, bis das Abfüllventil tatsächlich geschlossen ist. Zum Zeitpunkt 810 ist das Abfüllventil dann geschlossen. Durch das Schließen des Abfüllventils wird der Durchfluss des fließfähigen Mediums verringert, und daher kommt es zuerst zu einer Durchflussverringerung 811. Etwas phasenversetzt zu der Durchflussverringerung kommt es zu einem Druckanstieg 812 im fließfähigen Medium.Even when closing the filling valve, effects occur which allow a conclusion on the viscosity of the flowable medium. The command to close the filling valve takes place at the time 808 , It takes some time after the command to close the filling valve 809 until the filling valve is actually closed. At the time 810 the filling valve is then closed. By closing the filling valve, the flow of the flowable medium is reduced, and therefore there is first a flow reduction 811 , Slightly out of phase with the flow reduction, there is a pressure increase 812 in the flowable medium.
Die Phasenverschiebung 813 zwischen der Durchflussverringerung 811 und dem Druckanstieg 812, die in 8 mit eingezeichnet ist, ist ein Maß für die Viskosität des fließfähigen Mediums. Je größer die Phasenverschiebung 813 ist, desto viskoser ist das fließfähige Medium. Durch Verfolgen der Phasenverschiebung 813 kann können Änderungen in der Viskosität des fließfähigen Mediums erkannt werden.The phase shift 813 between the flow reduction 811 and the pressure increase 812 , in the 8th is drawn with, is a measure of the viscosity of the flowable medium. The greater the phase shift 813 is, the more viscous is the flowable medium. By tracking the phase shift 813 Changes in the viscosity of the flowable medium can be detected.
Sowohl die Phasenverschiebung 807 beim Öffnen des Abfüllventils als auch die Phasenverschiebung 813 beim Schließen des Abfüllventils eignen sich als Maß für die Viskosität des fließfähigen Mediums. Zum Verfolgen der Viskosität ist es möglich, entweder nur die Phasenverschiebung 807 beim Öffnen des Abfüllventils zu verfolgen, oder nur die Phasenverschiebung 813 beim Schließen des Abfüllventils zu verfolgen, oder beide Phasenverschiebungen 807 und 813 zu verfolgen.Both the phase shift 807 when opening the filling valve as well as the phase shift 813 when closing the filling valve are suitable as a measure of the viscosity of the flowable medium. For tracking the viscosity it is possible to either only phase shift 807 when opening the filling valve, or just the phase shift 813 to track when closing the filling valve, or both phase shifts 807 and 813 to pursue.
Ein weiteres typisches Störungsbild ist die Entstehung von Luftblasen bzw. Gasblasen im fließfähigen Medium. Durch eine derartige Schaumbildung verändert sich der vom Durchflussmessgerät erfasste Durchfluss. Wenn also in der Füllkennlinie während des Befüllens der gemessene Durchfluss signifikant von dem zu erwartenden Durchfluss abweicht, dann kann dies auf Schaumbildung zurückzuführen sein. Durch Analyse der Füllkennlinie lässt sich also die Entstehung von Gasblasen bzw. Luftblasen im fließfähigen Medium erkennen.Another typical disorder is the formation of air bubbles or gas bubbles in the flowable medium. Such foaming changes the flow rate detected by the flowmeter. If, therefore, in the filling curve during filling, the measured flow deviates significantly from the expected flow, then this may be due to foaming. By analyzing the filling characteristic, it is thus possible to detect the formation of gas bubbles or air bubbles in the flowable medium.
Das in 9 gezeigte Diagramm veranschaulicht ein durch ein defektes Membranventil verursachten Störungsbildes. Ein defektes Membranventil zeigt typischerweise vor dem völligen Versagen ein charakteristisches Flattern. In 9 ist eine Füllkennlinie 900 sowie der zugehörige Druckverlauf 901 eingezeichnet. Entlang der Hochachse sind Durchfluss und Druck aufgetragen, und entlang der Rechtsachse ist die Zeit aufgetragen. Der Befehl zum Öffnen des Abfüllventils erfolgt zum Zeitpunkt 902, und zum Zeitpunkt 903 ist das Abfüllventil geöffnet. Dementsprechend steigt der Durchfluss zwischen den Zeitpunkten 902 und 903 stark an. Zum Zeitpunkt 904 erfolgt der Befehl zum Schließen des Abfüllventils, und zum Zeitpunkt 905 ist das Abfüllventil vollständig geschlossen. Dementsprechend ist zwischen den Zeitpunkten 904 und 905 ein Abfall des Durchflusses in der Füllkennlinie 900 zu erkennen.This in 9 The diagram shown illustrates a fault image caused by a defective diaphragm valve. A defective diaphragm valve typically exhibits a characteristic flutter before complete failure. In 9 is a filling characteristic 900 and the associated pressure curve 901 located. Flow and pressure are plotted along the vertical axis and time is plotted along the right axis. The command to open the filling valve takes place at the time 902 , and at the time 903 the filling valve is open. Accordingly, the flow increases between times 902 and 903 strong. At the time 904 the command to close the filling valve, and at the time 905 the filling valve is completely closed. Accordingly, between times 904 and 905 a drop in the flow in the filling curve 900 to recognize.
Zwischen den Zeitpunkten 903 und 904, also während des Abfüllvorgangs, wird während einer Zeitspanne 906 die Drucknachregelung ausgeschaltet. Solange die Druckregelung eingeschaltet ist, würden durch die Nachregelung des Luftdrucks im Vorlagebehälter die durch das Ventilflattern verursachten Effekte herausgeregelt werden. Das Ventilflattern ist erst dann erkennbar, wenn während der Zeitspanne 906 die Druckregelung ausgeschaltet wird. In der Füllkennlinie 900 treten während der Zeitspanne 906 Oszillationen 907 des Durchflusses auf, die für ein flatterndes Ventil charakteristisch sind. Im Druckverlauf 901 sind während der Zeitspanne 906 Oszillationen 908 des Drucks zu erkennen. Die Oszillationen 907 des Durchflusses und die Oszillationen 908 des Drucks werden durch das Flattern des Ventils verursacht. Dabei entspricht die Schwingungsperiode der Oszillationen 907 des Durchflusses der Schwingungsperiode der Oszillationen 908 des Drucks.Between the times 903 and 904 That is, during the filling process, will be during a period of time 906 the pressure readjustment switched off. As long as the pressure control is switched on, the readjustment of the air pressure in the receiver tank would eliminate the effects caused by valve flutter. Valve fluttering is not noticeable until during the time span 906 the pressure control is switched off. In the filling curve 900 occur during the time span 906 oscillations 907 the flow, which are characteristic of a fluttering valve. In the pressure course 901 are during the time span 906 oscillations 908 to recognize the pressure. The oscillations 907 the flow and the oscillations 908 The pressure is caused by the valve flapping. The oscillation period corresponds to the oscillations 907 the flow of the oscillation period of the oscillations 908 the pressure.
Die charakteristischen Oszillationen 907 und 908 treten ansatzweise und in geringem Umfang bereits zu einem Zeitpunkt auf, zu dem das Membranventil noch zuverlässig arbeitet. Insofern kann durch eine Analyse der Füllkennlinie 900 sowie des Druckverlaufs 901 ein defektes Ventil bereits zu einem frühen Zeitpunkt erkannt werden. Die Analyse der Füllkennlinie 900 und des Druckverlaufs 901 ermöglicht insofern eine Frühdiagnose bzw. Früherkennung von Störungen.The characteristic oscillations 907 and 908 Occur beginning and to a lesser extent already at a time at which the diaphragm valve is still working reliably. In this respect, by an analysis of the filling characteristic 900 as well as the pressure curve 901 a defective valve can already be detected at an early stage. The analysis of the filling characteristic 900 and the pressure curve 901 allows in this respect an early diagnosis or early detection of disorders.
