DE19652733C2 - Dosierverfahren zum Zuführen eines Reinigers zu einer Geschirrspülmaschine - Google Patents
Dosierverfahren zum Zuführen eines Reinigers zu einer GeschirrspülmaschineInfo
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- DE19652733C2 DE19652733C2 DE19652733A DE19652733A DE19652733C2 DE 19652733 C2 DE19652733 C2 DE 19652733C2 DE 19652733 A DE19652733 A DE 19652733A DE 19652733 A DE19652733 A DE 19652733A DE 19652733 C2 DE19652733 C2 DE 19652733C2
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Description
Die Erfindung betrifft ein Dosierverfahren zum Zuführen
eines Reinigers zu einer Geschirrspülmaschine, die
aufweist: mindestens einen Reinigungstank, einen im
Reinigungstank angeordneten Leitfähigkeits-Meßwert
geber, eine Sprühvorrichtung mit Rückführung der ver
sprühten Reinigungslösung in den Reinigungstank sowie
eine den Reiniger in den Reinigungstank eingebende Do
siervorrichtung.
Die Geschirrspülmaschine, für die das Dosierverfahren
der vorliegenden Erfindung bestimmt ist, ist eine soge
nannte gewerbliche Geschirrspülmaschine GSM, die z. B.
in Großküchen Verwendung findet. Solche Geschirrspülma
schinen weisen mindestens einen Reinigungstank auf, der
Wasser enthält. Wasser aus dem Reinigungstank wird von
einer Pumpe einer Sprühvorrichtung zugeführt, welche
das Wasser oberhalb des Reinigungstankes auf das zu
spü
lende Geschirr versprüht, wobei das Wasser anschließend
in den Reinigungstank zurückfällt. Dem Wasser des Rei
nigungstanks wird von einer Dosiervorrichtung ein Rei
nigungsmittel zugeführt. Die Dosiervorrichtung wird von
einem Regler in Abhängigkeit von der Konzentration des
Reinigungsmittels im Reinigungstank geregelt. Diese
Konzentration wird von einem Leitfähigkeits-Meßwertge
ber ermittelt. Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, daß
konstante Temperaturen vorausgesetzt - eine weitge
hende Proportionalität zwischen der Konzentration des
Reinigers und der daraus resultierenden Leitfähigkeit
des Wassers vorhanden ist. Der Leitfähigkeitsregler
vergleicht den vom Meßwertgeber gelieferten Meßwert mit
einem vorgegebenen Sollwert und aktiviert bei Unter
schreitung des Sollwerts ein Dosierventil oder eine
Dosierpumpe. Ist der Sollwert wieder erreicht, wird das
Dosierventil bzw. die Dosierpumpe abgeschaltet.
Die Regelung der Zudosierung des Reinigers wird von
einer Vielzahl von Parametern beeinflußt, beispiels
weise von der Bauart und Größe der Geschirrspülma
schine, von Art und Beschaffenheit des jeweiligen Rei
nigers sowie der Wassertemperatur. Insbesondere ist
auch die Totzeit zu berücksichtigen, d. h. die Zeit
zwischen dem Beginn der Zudosierung des Reinigers und
dem Wirksamwerden der Zudosierung durch Erhöhung der
Leitfähigkeit. Hierbei spielt auch die Intensität der
Durchmischung eine wesentliche Rolle. Einflußgrößen,
die die Konzentrationsregelung beeinflußen, sind mecha
nische Einflüsse wie Positionierung der Reiniger-Do
sierstelle, Positionierung der Leitfähigkeits-Meßzelle
im Reinigungstank, Länge der Ausspülleitung bei pulver
förmigem Reiniger, Strömungsverhältnisse in der Wasch
flotte, sowie chemische Einflüsse wie Löslichkeit des
Reinigerprodukts, Leitfähigkeits-/Konzentrationsver
halten des Reinigerprodukts. Wegen der Vielzahl der
Einflußgrößen ist die Einhaltung der Konzentration des
Reinigers auf einem gewünschten Sollwert außerordent
lich schwierig. Mit den üblichen Dosier- und Regelver
fahren ist die Einhaltung einer konstanten Reinigerkon
zentration im Reinigungstank unter ungünstigen Bedin
gungen nicht möglich. So ist beispielsweise damit zu
rechnen, daß der gewünschte Sollwert entweder nur sehr
langsam erreicht wird oder aber größere Überkonzentra
tionen auftreten. Selbst wenn eine Optimierung der Re
gelung mit einem sehr aufwendigen Regler gelingt, erge
ben sich bei geringsten Veränderungen an der Geschirr
spülmaschine oder bei Verwendung eines anderen Reini
gers völlig andere Regelungskriterien, so daß eine ein
mal eingestellte Regelung völlig verändert werden müß
te. Eine exakte Zudosierung des Reinigers und eine mög
lichst genaue Einhaltung der Soll-Konzentration sind
aber Voraussetzung für einen qualitativ hochwertigen
Spülbetrieb der Geschirrspülmaschine bei geringstem
Verbrauch von Reiniger.
In der Regelungstechnik sind außer den klassischen
deterministischen Regelverfahren auch "unscharfe" Rege
lungsverfahren bekannt, bei denen die Eingangsgrößen
als sogenannte linguistische Variablen klassifiziert
werden, die beispielsweise Zustände wie "groß", "mit
tel" oder "klein" einnehmen können. Bei dieser Fuzzy-
Regelung definieren Zugehörigkeitsfunktionen für die
gemessenen Größen die Zugehörigkeitswerte zu diesen
unscharfen Mengen. In einen Regelwerk werden Verknüp
fungen (WENN. . . DANN. . .-Regeln) im Sinne der un
scharfen Logik vorgenommen. Das Resultat einer jeden
Regel ist wiederum eine unscharfe Aussage über die aus
zugebende Größe (Stellgröße). Durch Defuzzifizierung
wird aus dieser unscharfen Beschreibung ein Zahlenwert
gewonnen.
Aus DE 295 11 175 D1 ist ein Dosierverfahren zum Zufüh
ren eines Reinigers zu einer Geschirrspülmaschine be
kannt, welche aufweist: mindestens einen Reinigungs
tank, einen im Reinigungstank angeordneten Leitfähig
keits-Meßwertgeber, eine Sprühvorrichtung mit Rückfüh
rung des versprühten Wassers in den Reinigungstank so
wie eine den Reiniger in den Reinigungstank eingebende
Dosiervorrichtung. Bei dem bekannten Dosierverfahren
ermittelt ein Regler in einer Lernphase einen Zugabe
faktor, der gleich ist der pro Zeiteinheit zugeführten
Menge, die erforderlich ist, die Konzentration der ab
gegebenen Chemikalie um eine Einheit zu erhöhen. Der
Regler legt den ermittelten Zugabefaktor für die letz
ten N Zugabezyklen in einem Speicher ab und berechnet
laufend einen Mittelwert, der N Zugabefaktoren enthält.
In der Betriebsphase wird die Zugabezeit für die Chemi
kalie als Produkt des mittleren Zugabefaktors und der
gemessenen Konzentrationsdifferenz bestimmt. Dadurch
soll die tatsächliche Konzentration auf den Sollwert
eingeregelt werden, ohne daß ein wesentliches Über
schwingen erfolgt. Ein derartiges Regelverfahren be
rücksichtigt jedoch die in der Regelstrecke enthaltenen
Totzeiten und anderen Zeitfaktoren nur unzureichend.
Aus JP-Abstract 4-312 434 A ist ein Verfahren zum auto
matischen Zuführen von Spülmittel zu einer Spülmaschine
bekannt, bei dem ein Fuzzy-Regler in Abhängigkeit von
der Geschirrmenge, dem Verschmutzungsgrad des Ge
schirrs, dem Umlaufgrad und der Dampfmenge, die zuzu
führende Spülmittelmenge, Spülzeit, Umlaufzeit und
Trocknungszeit bestimmt. Auch hierbei wird das Zeitver
halten der Regelstrecke nur wenig berücksichtigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dosier
verfahren zum Zuführen eines Reinigers zu einer Ge
schirrspülmaschine zu schaffen, bei dem die erreichbare
Dosiergenauigkeit wesentlich höher ist als bei herkömm
lichen Reglern.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit
den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Das erfindungsgemäße Dosierverfahren beruht auf der
Anwendung der Fuzzy-Logik, die mit heuristischen, un
scharf formulierten, Regeln arbeitet. Dabei wird zu
nächst in einer Lernphase über einen vorbestimmten
Zeitraum Reiniger in den Reinigungstank zudosiert. Aus
der sich aus der Zudosierung ergebenden Systemantwort
werden charakteristische Einflußgrößen der Regelstrecke
gewonnen. Die Antwort besteht aus einer Leitfähigkeits
kurve, die sich aufgrund der einmaligen Zudosierung
einstellt. Es ist gewissermaßen die Sprungantwort der
Regelstrecke. Aus ihr werden bestimmte Einflußgrößen
bestimmt, beispielsweise die Totzeit, die Konzentra
tionsänderung, die Ausgleichsgeschwindigkeit und/oder
die Meßwertänderung. Diese Einflußgrößen der Regel
strecke werden in der nachfolgenden Betriebsphase als
heuristische Variable, also als unscharfe Parameter der
Regelstrecke, im Rahmen einer Fuzzy-Regelung verarbei
tet. Bei der Fuzzy-Regelung, die während der nachfol
genden Betriebsphase erfolgt, wird nur der Leitfähig
keitsmeßwert bzw. die Sollwertabweichung als Meßgröße
verwandt, während die übrigen Einflußgrößen aus der
vorhergehenden Lernphase stammen.
Infolge der Lernphase werden sämtliche Einflußgrößen
der gesamten Regelstrecke, einschließlich derjenigen
des Meßwertgebers, der Dosiervorrichtung und des Reg
lers mitberücksichtigt.
Vorzugsweise wird eine neue Lernphase immer dann durch
geführt, wenn während der Betriebsphase die Sollwertab
weichung über eine vorgegebene Mindestzeit einen Grenz
wert übersteigt. In diesem Fall wird angenommen, daß
die in der Lernphase durchgeführte Bewertung der Ein
flußgrößen nicht mehr stimmt und neu durchgeführt wer
den muß.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeich
nungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher er
läutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer gewerb
lichen Geschirrspülmaschine,
Fig. 2 ein exemplarisches Beispiel einer Antwort des
zeitlichen Verlaufs der Leitfähigkeit während
der Lernphase,
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Fuzzy-Reg
lers, und
Fig. 4 eine andere Ausführungsform des Dosierteils
einer Geschirrspülmaschine, die mit flüssigem
Reiniger betrieben wird.
Die in Fig. 1 dargestellte gewerbliche Geschirrspül
maschine GSM weist eine Förderstrecke 10 auf, die das
zu reinigende Geschirr in Richtung des Pfeiles 11
transportiert. Die Förderstrecke 10 besteht aus einem
über Walzen laufenden Förderband, das wasserdurchlässig
ist. Unter der Förderstrecke 10 befinden sich ein
erster Reinigungstank 12, ein zweiter Reinigungstank 13
und ein dritter Reinigungstank 14, die nach Art einer
Kaskade angeordnet sind, wobei das Wasser aus dem
ersten Reinigungstank 12 über einen Überlauf 15 in den
zweiten Reinigungstank 13 überläuft. Aus dem zweiten
Reinigungstank 13 läuft das Wasser über einen Überlauf
16 in den dritten Reinigungstank 14 über und von diesem
wird das Wasser in einen Ablauf 17 hinein abgeführt.
Die Laufrichtung des Wassers ist gegenläufig zu der
Transportrichtung 11 der Förderstrecke 10.
In jedem Reinigungstank 12, 13, 14 ist eine Tauchpumpe 18
angeordnet, die das Wasser aus diesem Reinigungstank zu
einer Sprühvorrichtung 19 pumpt, welche das Wasser auf
das auf der Transportvorrichtung 10 liegende Geschirr
versprüht. Die Sprühvorrichtung 19 ist oberhalb des
oben offenen Reinigungstanks angeordnet, so daß das von
ihr versprühte Wasser in den Reinigungstank zurück
fällt.
Über dem Endabschnitt des Förderers 10 ist eine Nach
spülvorrichtung 20 angeordnet, die Frischwasser,
welches aus keinem der Reinigungstanks stammt, auf das
Geschirr versprüht. Unterhalb der Nachspülvorrichtung
20 befindet sich ein schräges Ablaufblech 21, welches
das Frischwasser auffängt und in den ersten Reinigungs
tank 12 leitet. Die Schmutzfracht des Wassers ver
größert sich vom ersten Reinigungstank 12 bis zum drit
ten Reinigungstank 14 ständig.
In den ersten Reinigungstank 12 wird von einer Dosier
vorrichtung 22 über eine Dosierleitung 23 Reiniger ein
geführt. Die Dosiervorrichtung 22 ist an eine Wasser
leitung 24 angeschlossen und enthält ein Ventil 25, das
von einem Elektromagneten 26 geöffnet werden kann, um
Frischwasser in einen Pulverbehälter 27 einzuführen.
Der Pulverbehälter 27 enthält pulverförmigen Reiniger,
der in dem einströmenden Wasser gelöst wird. Der Auslaß
des Pulverbehälters 27 ist an die Dosierleitung 23 an
geschlossen. Wenn das Ventil 25 für eine bestimmte Zeit
geöffnet wird, strömt eine vorbestimmte Wassermenge in
den Pulverbehälter 27, wodurch eine entsprechende Menge
des Reinigers gelöst und in die Dosierleitung 23 einge
führt wird.
Die Reinigerkonzentration in dem Wasser, das sich im
ersten Reinigungstank 12 befindet, wird von einem Leit
fähigkeits-Meßwertgeber 28 ermittelt, der in dem ersten
Reinigungstank 12 angeordnet ist und die Leitfähigkeit
des Wassers mißt. Es besteht weitgehende Proportionali
tät zwischen der Reinigerkonzentration im Wasser und
der gemessenen Leitfähigkeit. Das elektrische Ausgangs
signal des Meßwertgebers 28 wird einem Regler 29 zuge
führt, der in Abhängigkeit vom Meßwert den Elektromag
neten. 26 des Ventils 25 betätigt. Das Ventil 25 wird
nur im Ein-Aus-Betrieb betrieben.
In Fig. 2 ist ein Beispiel einer Antwort des Meßsig
nals x des Meßwertgebers 28 auf einen Dosierimpuls I
dargestellt, der von der Dosiervorrichtung 22 erzeugt
wurde und bei dem über eine vorbestimmte Zeit tv das
Ventil 25 geöffnet wurde, um dem Reinigungstank 12 Rei
niger zuzuführen. Zunächst verstreicht eine Totzeit Tt,
die vergeht, bevor der Reiniger irgendwelche Auswirkun
gen an dem Meßwertgeber 28 hervorruft. Diese Totzeit
berücksichtigt das Öffnungsverhalten des Ventils 25,
die Dauer der Lösung des pulverförmigen Reinigers im
Pulverbehälter 27 und die Laufzeit der flüssigen Reini
gerlösung in der Dosierleitung 23. Bei A der Antwort
kurve ist die Totzeit Tt beendet und es beginnt ein
zunächst steiler Anstieg der Leitfähigkeit bis zu einem
Punkt B, bei dem der Meßwert xB beträgt. Diese Spitze
kann darauf zurückzuführen sein, daß der in den Reini
gungstank 12 gelangende Reiniger zunächst in die Nähe
des Meßwertgebers 28 gelangt, bevor er sich in dem Bad
verteilt. Danach erfolgt ein Abfall des Meßwertes auf
einen Punkt C und schließlich wieder ein langsamer
asymptotischer Anstieg auf den Ausgleichswert D, der
das letzte Maximum der Kurve darstellt. Dieser Anstieg
ist darauf zurückzuführen, daß während der Mischzeit TM
im Anschluß an die Totzeit Tt eine Durchmischung in dem
Reinigungstank erfolgt. Die Differenz zwischen dem Meß
wert xD zum Zeitpunkt D und dem Meßwert xA zum Zeit
punkt des Beginns des Wirksamwerdens der Zudosierung
wird als Konzentrationsänderung KD bezeichnet. Die Aus
gleichsgeschwindigkeit wird durch die Zeit TM zwischen
den Punkten A und D der Antwortkurve bestimmt.
Ferner wird die Meßwertänderung MD ermittelt. Die Meß
wertänderung wird durch die Steigung der Antwortkurve
zwischen den Punkten A und B bestimmt.
Im Anschluß an das letzte Maximum der Antwortkurve im
Punkt D erfolgt eine Verdünnung der Reinigungsflotte
durch das Wasser, das durch die Nachspülvorrichtung 20
oder durch einen anderen Wasserzulauf in den Reini
gungstank 12 gelangt. Dieser Wasserzulauf erfolgt kon
tinuierlich sowohl während der Lernphase als auch wäh
rend der Betriebsphase. Die Verdünnungsgeschwindigkeit
VV wird durch den Gradienten des Abfalls der Antwort
kurve im Anschluß an Punkt D bestimmt. Während der
Lernphase sind auch die Tauchpumpe 18 und die Sprühvor
richtung 19 in Betrieb.
Die, während der Lernphase aus der Antwortkurve ermit
telten Einflußgrößen sind also die folgenden:
Totzeit TtAusgleichsgeschwindigkeit MV
Meßwertänderung MD
Konzentrationsänderung KD
Verdünnungsgeschwindigkeit VV.
Meßwertänderung MD
Konzentrationsänderung KD
Verdünnungsgeschwindigkeit VV.
Diese Einflußgrößen werden in dem Regler 15 gespeichert
und verarbeitet.
In Fig. 3 ist der Regler 29 schematisch dargestellt.
Es handelt sich um einen Fuzzy-Regler, in welchem eine
Fuzzifizierung der oben erläuterten Einflußgrößen vor
genommen wird. Hierzu wurden für jede Einflußgröße be
stimmte Zugehörigkeitsfunktionen MF festgelegt. Diese
sind Dreieckskurven oder Trapezkurven, die die ver
schiedenen Bereiche der Werte der Einflußgrößen in
semantische Begriffe wie "sehr hoch", "hoch", "mittel",
"niedrig" und "sehr niedrig " unterteilen. In der Lern
phase wird für den ermittelten Wert der Einflußgröße
der entsprechende Zugehörigkeitswert in der Zugehörig
keitsfunktion MF ermittelt. Eine Inferenz-Stufe enthält
verschiedene "WENN. . ., DANN. . .-Verknüpfungen der ver
schiedenen Einflußgrößen und schließlich erfolgt eine
Defuzzifizierung, bei der das Steuersignal für die Do
siervorrichtung 22 erzeugt wird.
Im einzelnen werden die linguistischen Eingangs
variablen bei diesem Beispiel wie folgt definiert:
Wenn Zeit zwischen Dosiervorgang und erster Leitfähig
keitsänderung an der Meßzelle < 12 sec, dann Totzeit =
sehr lang.
Wenn Zeit zwischen Dosiervorgang und erster Leitfähig
keitsänderung an der Meßzelle < 7 < 12 sec, dann Tot
zeit = lang.
Wenn Zeit zwischen Dosiervorgang und erster Leitfähig
keitsänderung an der Meßzelle < 4 < 7 sec, dann Totzeit
= mittel.
Wenn Zeit zwischen Dosiervorgang und erster Leitfähig
keitsänderung an der Meßzelle < 2 < 4 sec, dann Totzeit
= kurz.
Wenn Zeit zwischen Dosiervorgang und erster Leitfähig
keitsänderung an der Meßzelle < 2 sec, dann Totzeit =
sehr kurz.
Abbruch des Lernprozesses und Fehlermeldung bei Totzeit
< 15 sec, da Regelprozeß nicht mehr beherrschbar.
Wenn Zeit zwischen erster Leitfähigkeitsänderung und
Auftreten des letzten Maximums < 2 sec, dann Aus
gleichsgeschwindigkeit = sehr hoch.
Wenn Zeit zwischen erster Leitfähigkeitsänderung und
Auftreten des letzten Maximums < 2 sec < 4 sec, dann
Ausgleichsgeschwindigkeit = hoch.
Wenn Zeit zwischen erster Leitfähigkeitsänderung und
Auftreten des letzten Maximums < 4 sec < 7 sec, dann
Ausgleichsgeschwindigkeit = mittel.
Wenn Zeit zwischen erster Leitfähigkeitsänderung und
Auftreten des letzten Maximums < 7 sec < 12 sec, dann
Ausgleichsgeschwindigkeit = niedrig.
Wenn Zeit zwischen erster Leitfähigkeitsänderung und
Auftreten des letzten Maximums < 12 sec, dann Aus
gleichsgeschwindigkeit = sehr niedrig.
Wenn Verhältnis zwischen Maximum und Minimum der Leit
fähigkeitsänderung < 10 : 1, dann Meßwertänderung =
sehr schnell.
Wenn Verhältnis zwischen Maximum und Minimum der Leit
fähigkeitsänderung < 5 : 1 < 10 : 1, dann Meßwertände
rung = schnell.
Wenn Verhältnis zwischen Maximum und Minimum der Leit
fähigkeitsänderung < 3 : 1 < 5 : 1, dann Meßwertände
rung = mittel.
Wenn Verhältnis zwischen Maximum und Minimum der Leit
fähigkeitsänderung < 1 : 1 < 3 : 1, dann Meßwertände
rung = langsam.
Wenn Verhältnis zwischen Maximum und Minimum der Leit
fähigkeitsänderung < 1 : 1, dann Meßwertänderung = sehr
langsam.
Wenn Mittelwert der Leitfähigkeitsänderung nach Dosier
vorgang < 1,5 × Lf alt, dann Konzentrationsänderung =
sehr hoch.
Wenn Mittelwert der Leitfähigkeitsänderung nach Dosier
vorgang < 1,3 × LF alt < 1,5 × LF alt, dann Konzentra
tionsänderung = hoch.
Wenn Mittelwert der Leitfähigkeitsänderung nach Dosier
vorgang < 1,1 × LF alt < 1,3 × LF alt, dann Konzentra
tionsänderung = mittel.
Wenn Mittelwert der Leitfähigkeitsänderung nach Dosier
vorgang < 1,05 × LF alt < 1,1 × LF alt, dann Konzentra
tionsänderung = niedrig.
Wenn Mittelwert der Leitfähigkeitsänderung nach Dosier
vorgang < 1,05 × LF alt, dann Konzentrationsänderung =
sehr niedrig.
Wenn Gradient der Leitfähigkeitsänderung nach Ver
mischung < -0,1 mS/sec, dann Verdünnung = sehr schnell.
Wenn Gradient der Leitfähigkeitsänderung nach Ver
mischung < -0,05 mS/sec < -0,1 mS/sec, dann Verdünnung
= schnell.
Wenn Gradient der Leitfähigkeitsänderung nach Ver
mischung < -0,03 mS/sec < -0,05 mS/sec, dann Verdünnung
= mittel.
Wenn Gradient der Leitfähigkeitsänderung nach Ver
mischung < -0,01 mS/sec < -0,03 mS/sec, dann Verdünnung
= langsam.
Wenn Gradient der Leitfähigkeitsänderung nach Ver
mischung < -0,01 mS/sec, dann Verdünnung = sehr lang
sam.
Wenn gleitender Mittelwert aus Leitfähigkeitsmessung <
Proportionalbereich (-), dann Sollwertabweichung = neg.
groß.
Wenn gleitender Mittelwert aus Leitfähigkeitsmessung <
Proportionalbereich/2 < Proportionalbereich (-), dann
Sollwertabweichung = neg. mittel.
Wenn gleitender Mittelwert aus Leitfähigkeitsmessung =
Sollwert +/- Proportionalbereich/10, dann Sollwertab
weichung = null.
Wenn gleitender Mittelwert aus Leitfähigkeitsmessung =
< Proportionalbereich/2 < Proportionalbereich (+), dann
Sollwertabweichung = pos. mittel.
Wenn gleitender Mittelwert aus Leitfähigkeitsmessung =
< Proportionalbereich (+), dann Sollwertabweichung =
pos. groß.
Die linguistischen Variablen gemäß den Regeln 1 bis 5
werden während der Lernphase ermittelt und gespeichert.
Sie bleiben während einer Betriebsphase unverändert.
Dagegen wird die Variable gemäß Regel 6 während der
Betriebsphase laufend ermittelt und in Abhängigkeit von
ihrem zeitlichen Verlauf wird die Dosiervorrichtung 22
gesteuert. Hierzu wird dem Fuzzy-Regler 29 der Meßwert
x des Meßwertgebers 28 zugeführt, sowie der Sollwert
xs, auf den die Leitfähigkeit geregelt werden soll. Aus
diesen beiden Werten wird die Sollwertabweichung Δx = x
- xs gebildet.
Das Ausgangssignal des Fuzzy-Reglers 29 kann folgende
Zustände einnehmen:
- - dauernd ein
- - sehr lang ein
- - lang ein
- - mittel ein
- - kurz ein
- - sehr kurz ein
- - dauernd aus.
Nachfolgend sind einige Fuzzy-Regeln angegeben:
Wenn Totzeit = sehr lang und Sollwertabweichung = neg.
mittel, dann Ausgang = mittel ein.
Wenn Totzeit = lang und Sollwertabweichung = neg. mit
tel, dann Ausgang = lang ein.
Wenn Totzeit = mittel und Sollwertabweichung = neg.
mittel, dann Ausgang = lang ein.
Wenn Totzeit = kurz und Sollwertabweichung = neg. mit
tel, dann Ausgang = sehr lang ein.
Wenn Totzeit = sehr kurz und Sollwertabweichung = neg.
mittel, dann Ausgang = dauernd ein.
Daraus folgt, daß je kürzer die Totzeit ist um so
länger die Dosierung gewählt werden kann, weil die Kon
zentrationsänderung sofort erfaßt wird.
Wenn Verdünnung = sehr schnell und Sollwertabweichung =
neg. mittel, dann Ausgang = dauernd ein.
Wenn Verdünnung = schnell und Sollwertabweichung = neg.
mittel, dann Ausgang = sehr lang ein.
Wenn Verdünnung = mittel und Sollwertabweichung = neg.
mittel, dann Ausgang = lang ein.
Wenn Verdünnung = langsam und Sollwertabweichung = neg.
mittel, dann Ausgang = mittel ein.
Wenn Verdünnung = sehr langsam und Sollwertabweichung =
neg. mittel, dann Ausgang = kurz ein.
Aus der vorstehenden Regel folgt, daß die Verdünnungs
geschwindigkeit die Dauer der Dosierung bei gleicher
Regelabweichung beeinflußt. D. h. je höher die Verdün
nungsgeschwindigkeit, um so mehr muß dosiert werden.
Durch Verknüpfung sämtlicher angegebener Fuzzy-Variab
len, die in den Regeln 1 bis 5 angegeben sind, kann
eine sehr hohe Regelgenauigkeit erreicht werden.
Wenn während einer Betriebsphase ermittelt wird, daß
die Sollwertabweichung Δx über eine vorgegebene Min
destzeit einen Grenzwert übersteigt, wird angenommen,
daß die zuvor in der Lernphase ermittelten Einfluß
größen nicht mehr stimmen und es wird eine neue Lern
phase durchgeführt, bei der eine neue Antwort auf einen
Dosierimpuls I ermittelt wird.
In Fig. 2 wurde angenommen, daß der Anfangswert xA
gleich oder annähernd Null ist. Dies ist dann nicht der
Fall, wenn in dem Reinigungstank bereits eine gewisse
Konzentration an Reiniger vorhanden ist. In Abhängig
keit von der Anfangskonzentration kann eine unter
schiedliche Bewertung der Einflußgrößen-Meßwertänderung
und/oder Ausgleichsgeschwindigkeit erforderlich sein,
was durch Multiplizierung mit einem entsprechenden Fak
tor erfolgen kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4 enthält die
Dosiervorrichtung 22a eine Pumpe 30, die flüssigen Rei
niger aus einem Flüssigkeitsbehälter 31 in die Dosier
leitung 23 pumpt. In diesem Fall steuert der Regler 29
die Pumpe 30, in dem er diese entweder einschaltet oder
ausschaltet.
Claims (5)
1. Dosierverfahren zum Zuführen eines Reinigers zu
einer Geschirrspülmaschine, die aufweist:
mindestens einen Reinigungstank (12), einen im
Reinigungstank angeordneten Leitfähigkeits-Meß
wertgeber (28), eine Sprühvorrichtung (19) mit
Rückführung des versprühten Wassers in den Reini
gungstank (12) sowie eine den Reiniger in den Rei
nigungstank (12) eingebende Dosiervorrichtung
(22),
bei welchem
in einer Lernphase kontinuierlich über einen vorbestimmten Zeitraum Reiniger in den Reini gungstank (12) zudosiert und die sich daraus ergebende Antwort des zeitlichen Verlaufs der Leitfähigkeit ermittelt wird,
aus der Antwort charakteristische Einflußgrößen (Tt, MV) der Regelstrecke gewonnen werden,
für eine nachfolgende Betriebsphase ein Soll wert (xs) der Leitfähigkeit eingestellt wird und
in der Betriebsphase die Sollwertabweichung der gemessenen Leitfähigkeit ermittelt wird und die Dosierung mit einer Fuzzy-Regelung in Abhängig keit von der Sollwertabweichung (Δx) auf der Basis der ermittelten Einflußgrößen als Fuzzy- Variable erfolgt.
bei welchem
in einer Lernphase kontinuierlich über einen vorbestimmten Zeitraum Reiniger in den Reini gungstank (12) zudosiert und die sich daraus ergebende Antwort des zeitlichen Verlaufs der Leitfähigkeit ermittelt wird,
aus der Antwort charakteristische Einflußgrößen (Tt, MV) der Regelstrecke gewonnen werden,
für eine nachfolgende Betriebsphase ein Soll wert (xs) der Leitfähigkeit eingestellt wird und
in der Betriebsphase die Sollwertabweichung der gemessenen Leitfähigkeit ermittelt wird und die Dosierung mit einer Fuzzy-Regelung in Abhängig keit von der Sollwertabweichung (Δx) auf der Basis der ermittelten Einflußgrößen als Fuzzy- Variable erfolgt.
2. Dosierverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die aus der Antwort gewonnenen Ein
flußgrößen der Regelstrecke mindestens die Totzeit
(Tt), die Konzentrationsänderung (KD) zwischen
Anfangswert (A) und letztem Maximum (D) der Ant
wort sowie die Ausgleichsgeschwindigkeit (MV)
und/oder die Meßwertänderung zwischen Maximum und
Minimum der Leitfähigkeit umfassen.
3. Dosierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die aus der Antwort gewonnenen
Einflußgrößen der Regelstrecke die durch Wasserzu
fluß verursachte Verdünnungsgeschwindigkeit nach
dem letzten Maximum (D) umfassen.
4. Dosierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß eine neue Lernphase
dann durchgeführt wird, wenn die Sollwertab
weichung über eine vorgegebene Mindestzeit einen
Grenzwert übersteigt.
5. Dosierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Lern
phase der Meßwert (x) der Leitfähigkeit gemessen
und in Abhängigkeit davon die Einflußgrößen-Meß
wertänderung und/oder die Ausgleichsgeschwindig
keit und/oder die Konzentrationsänderung bewertet
wird/werden.
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