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Steuereinrichtung für variable Vorgänge, zum Beispiel Dosiervorgänge
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung fÜr variable Vorgänge, zum
Beispiel für Dosierpumpen, die einen Mischer oder dergleichen mit flüssigen Komponenten
versorgen.
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In der Kunststoff' und Gummi-, aber auch in der chemischen und Futtermittelindustrie
werden Produkte hergestellt, die aus einer Mischung von mehreren Komponenten unterschiedlicher
Menge bestehen. Diese Rezepturen müssen meist sehr genau eingehalten werden; da
sie sich einerseits in kurzen Zeitabständen ändern, andererseits auch Über lange
Zeit unverändert bleiben könneng haben sich Lochkartenleser als geeignetes Mittel
zur Automatisierung der Vorgänge eingeführt.
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Üblicherweise werden flÜssige Stoffe mittels eines Meßbehälters volumetrisch
oder in einem Wiegebehälter gewichtsmäßig abgemessen und danach zur Verarbeitung
weitergegeben. Abgesehen davon, daß zur Erreichung einer hohen Meß- beziehungsweise
Wiegegenauigkeit ein großer Aufwand erforderlich ist"ist es auch oft nicht erwünscht,
daß die abgemessene Flüssigkeitsmenge der Mischung auf einmal zugefügt wird. Andererseits
würde, wenn das allmähliche Eingeben der Flüssigkeit notwendig ist, erheblich an
Zeit gespart, wenn das Füllen und Entleeren des Meßgefäßes entfallen und statt dessen
die Flüssigkeit unmittelbar aus dem Vorratsbehälter in die Verarbeitungsvorrichtung
gepumpt werden könnte. Dosierpumpen mit der notwendigen hohen Genauigkeit sind bekennt.
Es sind auch bereits Steuereinrichtungen bekannt, die den auf die Zahl der
Pumpenhübe zurü'ekgeführten Istwert der Flüssigkeitsmenge mittels elektronischer
Zählröhren registrieren, mit dem durch Lochkarten oder -streiten vorgegebenen Sollwert
vergleichen und bei Übereinstimmung beider Werte die Zufuhr unterbrechen.
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Nachteil dieser bekannten Steuereinrichtung ist jedoch, daß die elektronischen
Zihlröhren Zählfrequenzen verarbeiten können, die ein Mehrfaeäes der von Dosierpumpen
erreichbaren äubfrequenzen
betragen. Zählröhren sind also für die
genannten Anwendungsfälle viel zu aufwendig und darüber hinaus störanfällig und
nur mit umfangreichen Schaltmitteln gegen Spannungsausfall zu sichern. Es ist daher
Aufgabe der Erfindung, eine wesentlich vereinfachte Steuereinrichtung zu finden,
die die geschilderten Nachteile Nacht aufweist, beliebig erweiterungsfähig ist und
eine einfache Möglichkeit bietet, den Istwert bei Beendigung eines Vorganges zur
Kontrolle einer Schreib- oder Druckvorrichtung einzugeben.
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Es ist auch erwünscht, daß von der neuen Vorrichtung vollständige
Mischprogramme, also auch Wartezeiten, während der die vorher eingegebene Dosiermenge
verarbeitet werden kann, gesteuert werden können. Dabei ist es sinnvoll, die Wartezeit
ebenfalls in gleich große Einheiten zu unterteilen, also beispielsweise in Sekunden.
Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe gelöst durch die Verwendung eines
Impulegebers als Aufnehmer und Übermittler der abgelaufenen Einheiten des Vorganges,
von elektrisch-mechanischen Impulazählern mit Markierkontakten als Istwertgebern
und von einer Losevorrichtung für Informationsträger als Sollwertgeber, wobei bei
Übereinstimmung zwischen Soll- und Istwert Über den betreffenden Markierkontakt
des Impulszählers und den Sollwertkontakt des Losegerätes eine Stromverbindung geschaffen
wird, durch die mittelbar der Vorgang unterbrochen und der Impulageber stillgesetzt
wird. Der Impulsgeber, der mit der Dosierpumpe verbunden oder, bei Zeitmeßvorgängen,
als Sekundentaktgeber ausgebildet sein kann, schaltet mit jedem Impuls den Zähler
um einen Schritt weiter. Gleichzeitig wird bei jedem Schritt ein entsprechender
Markierkontakt geschlossen, dem ein Kontakt im Sollwertlese- und -registriergerät
zugeordnet ist. Der dem Sollwert entsprechende Kontakt im Lesegerät wird vorher
durch den Informationsträger, beispielsweise mittels eines eine Lochkarte abtastenden
Schaltetiftes, geschlossen, so daß bei Erreichen des Sollwertes der Stromkreia,'in
dem die zusammengehörigen Markier- beziehungsweise Sollwertkontakte liegen, geschlossen
ist und dadurch der Dosiervorgang mit Hilfe geeigneter Schaltgeräte unterbrochen
werden kann.
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In Ausgestaltung der beschriebenen Steuereinrichtung kann statt eines
Impulszählers eine Mehrzahl von hintereinandergeschalteten,
dekadischen
Impulszählern vorgesehen sein, so daß auch mehrstellige Sollwerte verarbeitet werden
können. Die Hintereinanderschaltung der Dekadenzähler kann derart sein, daß mit
Ausnahme des die höchste Stelle registrierenden Zählers alle Zähler einen Übergangskontakt
besitzen, der jeweils beim Übergang von 9 auf 0 kurzzeitig geschlossen
wird und dabei den nachgeordneten Zähler um
einen Schritt weiterschaltet.
Bei einer derartigen Hintereinanderscha.'Itung ist da= in jeden zwischen
zusammengehörigen Dekaden des Ist- und Sollwertgebers vorhandenen Stromkreis ein
sogenanntes Quittier-Relais eingeschaltet, wobei die angesteuerten, als Schließer
ausgebildeten'Relais-Kontakte miteinander und mit einem weiteren Relais in Reihe
liegen, dastei Erregung mittels eines Öffnungskontaktes den Dosiervorgang unterbricht.
Der Vorgang wird also erst unterbrochen, werni alle Stellen, beginnend bei der höchsten
und endend bei der Einer-Dekade, mit dem Sollwert übereinstimmen, wobei alle Quittier-Relais'
erregt sind.
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Mit dieser neuen Steuereinrichtung kann eine Vielzahl verschiedener,
in sehr vielen Industriezweigen auftretender Dosier-, Rezeptier-, Programmier- und
anderer überwachungsaufgaben gelöst werden, und zwar auch solche, fär die bisher
eine automatische Steuerung aus Kostengründen nicht in Betracht gezogen wurde. Da
die Vorrichtung im Aufbau sehr einfach ist und ausschließlich handelsübliche Schwachstromteile
enthält, bleiben die Kosten für Wartung und Reparatur, die von jedem Betriebselektriker
ausgefÜhrt werden können, sehr niedrig. Die Einrichtung ist durch Anfügen weiterer
Dokaden baukastenartig erweiterungsfähig; als Stromquelle genügen 60 V Gleichstromi
durgh vorübergehenden Stromausfall wird der Zählvorgang ohne Fehler unterbrochen
und später zu Ende geführt, wofür keine besonderen schaltungstechnischen
MaBnahmen notwendig sind. Vorteilhaft ist auch, daß jederzeit das Stadium des Vorgangs
an Hand der Ziffernscheiben kontrolliert und die Zeitspanne bezie-# hungsweise Dosiermenge
bis zur Beendigung dieses Vorgangs festgestellt werden kann. Diese Digitalaazeige
bietet gleichzeitig die Möglichkeit, am Ende Jedes Vorganges die erreichte Sollwertziffer
auf eine Buchungskarte zu drucken, so daß hierdurch auch zu jedem späteren Zeitpunkt
ein Beleg über die dosierten Flüssigkeits-' ,
mengen vorhanden ist und für
die Fertigungskontrolle ausgewertet werden kann.
Weitere
Einzelheiten der neuen Steuereinrichtung worden im folgenden an Hand eines in der
Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungebeispiels näher erläutert. Dargestellt
ist eine Einrichtung mit drei Zähldekaden, mit der aus bis zu 999 Einheiten
bestehende Vorgänge gesteuert werden können.
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Als Informationsträger, das heißt Sollwertgeber, dient eine Lochkarte
1 für zum Beispiel drei verschiedene Vorgänge, die durch Weiterschieben der
Lochkarte nach links hintereinander ablaufen können. Die in die Lochkarte gedruckten
Informationen bestehen aus gestanzten Löchern 2 an bezeichneten Stellen eines Rasters,
der durch Spalten 3 und Zeilen 4 gebildet ist. Jedem Rasterpunkt im Sollwertlesegerät
ist ein Schalt- beziehungsweise Taststift zugeordnet. An den Rasterpunkten,
die eine Information tragen, also gelocht sind, kann der Schaltstift durchschalten
und einen Kontakt schließen. Jeder Schaltstift beziehungsweise sein Kontakt ist
durch eine eigene Leitung 5 mit einem entsprechenden Kontakt 7
des
zugehörigen Impulszählers 6,16,26 verbunden. Diese sogenannten Markierkontakte
7 der Impulszähler 6,16,26 werden nacheinander von einem mit jeder
schrittgeschalteten Zählscheibe 8 verbundenen Schleifkontakt 9 geschlossen,
der seinerseits mit einer Leitung 10
an einer Stromquelle 11,12 liegt. Alle
Schaltstift-Kontakte liegen ebenfalls spaltenweise über Leitungen 13,14,15 und je
ein sogenenn.;. tes quittier-Relais 17.18,19 an der Stromquelle 11,12 beziehungsweise
deren Nulleiter 12.
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Zum Schrittschalten der Zählscheibe 8 ist eine Magnetspule
20 vorgesehen, deren Kern 21 über eine Schaltklinke 22 auf eine Sägev,erzahnung
der Zählscheibe einwirkt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Zählscheiben
in Abwicklung dargestellt. Die Magnetspule 20 der Einer-Dekade empfängt Strozimpulee
von einem Impulageber 23, der - wie gezeigt - als von einem
Motor 24 angetriebener Taktgeber oder aber zum Beispiel als durch eine Pumpe bei
jedem Hub betätigter Tastschalter ausgebildet ist. Motor 24 und Impulageber
23 sind mit Schließkontakten eines Hauptrelais 25
in Reihe geschaltet,
das außerdem einen Selbsthaltekontakt 28
aufweist. Mit den Relais
25 ist ein Tastschalter 27 für Inbetriebnahme der Steuereinrichtung
in Reihe geschaltet. Zum Entregen des
Hauptrelais' 25 dient
der Öffnungskontakt 29 eines Hilfsrelais' -32, der mit dem Selbsthaltekontakt
28 hintereinandergeschaltet ist. Das Eilfsrelais 32 seinerseits liegt
mit den auch untereinander in Reihe geschalteten Schließkontakten 37,38,39 der Quittier-Relais'
17.18,19 in Reihe.
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Durch kurzes Betätigen des Tastschalters 27 wird das Hauptrolais
25 erregt und, nachdem das Schließen des Selbsthaltekontaktes 28
sein
Wiederabfallen verhindert hat, der Motor 24 in Betrieb gesetzt. Der Impulsgeber
23 sendet nun in gleichbleibenden Zeitabständen Stromstöße zur Magnetspule
20 des Einerdekaden-Impulezählers, der ebenso wie die übrigen Zähler vorher auf
Null ge-
stellt worden war und miln die Impulse zu zählen beginnt. Der Schleifkontakt
9 schließt nacheinander die Markierkontakte 7,
wobei das Schließen
desjenigen Markierkontaktes, dessen zugehöriger Sollwertkontakt mit Hilfe des Schaltstiftes
geschlossen ist, zwar das Erregen des quittier-Relais' 17 aber ansonsten
keine anderen Schaltvorgänge zur Folge hat-. Beim Schalten des Zählers von
"9"
au f "0" überfährt der Schleifkontakt 9 einen Übergangskontakt
31,
der mit der MagnetsPule 30 des Zehnerdekaden-Zählers
16 verbunden ist. Durch den Impuls wird dieser um einen Schritt weitergeschaltet.
Einen gleichartigen Übergangskontakt besitzt auch der Zehnerdekaden-Zähler als Impulaschalter
für den Nunderterdekaden-Zähler 26.
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Als erste Dekade erreicht für das dargestellt* Zahlenbeispiel
("250") der Nunderterdekaden-Zähler seine Endstellung "2", in der das zugehörige
Quittier-Relais 19 erregt und dessen Schließkontakt 39 geschlossen
ist. Es folgen der Zehner- und zuletzt der Einerd-okaden-Zähler, so daß bei
Übereinstimmung zwischen Ist- und Sollwert alle drei Quittier-Relais' 17.18,19 erregt
und die S#hließkontakte 37,38,39 geschlossen sind. Dadurch wird nun das Hilfs-'
relais 32 erregt, dessen Öffnungskontakt 29 Über den Selbsthalte-.kontakt
28 das Hauptrelais 25 entregt und dadurch den Motor 24 zum Stillstand
bringt. Der Vorgang ist beendet.
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Um alle Dekadenzähler in Nullstellung zurückzustellen und die
Einrichtung
dadurch für den nächsten Vorgang bereit :4u machen, werden über Schließkontakte
33,34 das Hilfsrelaie' 3i ein Motor 35
und ein von ihm angetriebener Impulsgeber
36 mit der Stromquelle 11,12 verbunden, wobei der Impulageber-36 mittels
Zweigleitungen 41142943 an alle Magnetspulen 20,30,40 angeschlossen ist. Durch die
vom Impulageber 36 gelieferten Stromat8ße worden die Zählscheiben
8 bis in die Nullstellung weitergeschaltet, in der sie jeweils mittels eines
Schaltnockens 44 in den Zweigleitungen 41, 42,43 liegende Kontakte 45 öffnen, so
daß keine weiteren Stromstöße zur Magnetspule gelangen können. Um am Ende des Nullstellvorganges
den Antriebemotor 35 des Impulagebers 36 wieder stillzusetzen, sind
sogenannte Nullstellungerelais' 46,47,48 vorgesehen, die von den Schleifkontakten
9 in der Nullstellung erregt werden. Die Markierkontakte für die Stellung
"0" sind also nicht mit den zugehörigen Schaltkontakten des Söllwertgebers,
sondern mit diesen Nullstellungerelais' 46,47,48 verbunden, während die Nullkontakte
des Sollwertgebers über Schließkontakte 49,50,51 dieser Relais' an die Stromquelle
gelegt sind. Falls also beim Sollwert die Ziffer "0" vorkommt (im gezeichneten
Zahlenbeispiel in der letzten Stelle » Zähler 6), dann wird das zugehörige
Quittier-Relais 17
indirekt, und zwar über das zugeordnete Nulletellungsrelais
46 und dessen Schließkontakt 49, erregt. Alle Nullstellungsrelais' besitzen je einen
weiteren Schließkontakt 54,55.56, die untereinander und mit einem sogenannten Löschrelais,
52 in Reihe geschaltet sind. Dieses Relais wird erregt, wenn alle Zählacheiben
in Nullstellung angelangt und alle Nullstellungsrelais' ußar Strom sind. Mittels
eines Öffnungekontaktes 53 unterbricht das Löschrelais 52
die Stronzufuhr
zum Eilfsrelais 32, wodurch dieses abfällt und den Motor 35 des Impulsgebers
36 stromlos macht.
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Da sich alle Zählscheiben 8 wieder in Ausgangestellung befinden,
kann die Steuerung des nächsten Vorganges beginnen. Dieser Vorgang kann eine
Wiederholung des ersten oder ein neuer Vorgang seing dessen Sollwert durch Weiterschieben
der Lochkarte vorgegeben wird. Bei diesem neuen Vorgang handelt es sich zum Beispiel
oft um das Dosieren einer anderen Flüssigkeitemenge, die von einer anderen Dosierpumpe
derselben Mischung zugegeben wird. Es kann sich
aber auch
um eine Wartezeit handeln, während der die vorher eingegebene Komponente verarbeitet
worden muß. In beiden Fällen wird von dem Motor 24 auf eine aMere Antriebevorrichtung,
also entweder auf einen Pumpennotor öder einen Zeittaktgeber umgeschaltet. Für den
Fall, daß ein solches zum Beispiel aus mehreren Dosier-und Zwischeaverarbeitungsvorgängen
bestehendes Programm automatisch ablaufen soll, kam der Tast-Hauptschalter 27 anderweitig
betätigt werden, beispielsweise durch Kontaktgabe der fertig Weitergeschobenen Lochkarte
oder mit Hilfe des Lösehrelais' 52.
Dieses Relais kann auch den Buchungsvorgang
auslösen und an de13sen' Ende erst den Tastschalter 27 betätigen.
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Für die neue Steuervorrichtung bieten sich zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten
in allen.Industriezweigen. So können mit ihr zum Beispiel auch Füllvorgänge in Silos
oder anderen Behältern überwacht worden. Hierfür ist der Silopilot beziehungsweise
Fülletandsmesser so ausgebildet, daß er jeweils beim Erreichen einer Füll-
höhe
einen Impuls aussendet.
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Es ist nicht erforderlich, den Antriebsmotor 24 in den ßtromkreie
des Relais' 25 parallel zum Impulageber 23 zu legen. Es gibt
Anwendungefälle, bei denen dieser Motor ständig weiterlaufen muß. Für diesen Fall
kann dann In den Stromkreis zwischen die Quittier-Relais-Kontakte 37,38,39
und das Hilferelais 32 ein weiteren Relais gelegt werden, das beim Erreichen
den vorgegebenen Sollwerts erregt wird und dadurch zum Beispiel eine zwischen
den Antrieboxotor 24 und der Dosierpumpe vorhandene Magnetkupplung trennt
oder ein Ventil schließt-.