DE19712614A1 - Nachstellregler zur Erzielung bestimmter Gemisch-Eigenschaften - Google Patents

Description

Bei der Herstellung eines Gemisches aus mehreren Komponen­ ten (Flüssigkeiten, Feststoffe, Gase) werden diese in vor­ gewählten Mischverhältnissen zueinander nach einer bestimm­ ten festgelegten Rezeptur zusammengeführt. Dies kann da­ durch geschehen, daß man die Komponenten in entsprechend vorgewählten Mengen in einen Mischbehälter einspeist (Batch Blending) oder dadurch, daß man durch stetige Regler schon während des Mischvorgangs die Strömungen der Komponenten in den betreffenden Verhältnissen hält (In-Line Blending). In allen Fällen sind die Mischverhältnisse (Rezeptur) während des Vorgangs gleichbleibend.

Nach diesen Verfahren ist jedoch eine bestimmte gewünschte Eigenschaft des Mischprodukts nicht immer zu erzielen; nämlich dann nicht, wenn die Eigenschaft der Komponente schwankt, welche die betreffende Produkteigenschaft (Pro­ duktqualität) bestimmt. Beispiele hierfür sind der Zucker­ gehalt einer Getränkemischung, wenn der Zuckergehalt des zugemischten Fruchtsaftkonzentrats schwankt oder der Fett­ gehalt von Milch, die aus Magermilch und Rahm gemischt wird, wenn der Fettgehalt der Rahmkomponente schwankt. Die entstehende Abweichung in der Gemischeigenschaft wird ent­ weder als Qualitätsverlust hingenommen oder man versucht, dies durch nachträgliche Zugaben zu korrigieren, anhand von Meßwerten der geforderten Produkteigenschaft. Dies ist aber ein zeitraubendes und umständliches Verfahren, welches auch nur dann gelingt, wenn die Abweichung in einem Mangel besteht; ein Überschuß ist nur durch Zugabe aller anderen Komponenten zu kompensieren, was noch wesentlich schwieri­ ger ist.

Das neue Gemischregelverfahren behebt diese Nachteile, indem es bereits während des In-Line-Blending Mischvorgangs laufend das Zumischverhältnis der für die Mischungsqualität bestimmenden Komponente stetig nach höheren oder tieferen Werten verstellt, abhängig von der ebenso laufend gemesse­ nen Eigenschaft der entstehenden Mischung. Dies kann da­ durch erfolgen, daß man den Sollwert des Zumischverhältnis­ ses der betreffenden Komponente verstellt oder das Füh­ rungssignal für die betreffende Komponente verändert. Ent­ scheidend ist, daß diese Nachstellung laufend während des Vorgangs erfolgt, so daß eine bestehende Abweichung zwi­ schen Sollwert und Istwert der geforderten Gemischeigen­ schaft schon während des Mischvorgangs ausgeregelt wird.

Dadurch entsteht ein Regelkreis für die Produkteigenschaft des Gemisches, der sich der Mischverhältnisregelung für die betreffende Komponente überlagert. Als Sollwert wird die gewünschte Eigenschaft des Mischprodukts (z. B. Dichte, Brixgehalt, Viskosität) eingestellt, der Istwert für diese Eigenschaft wird laufend am Mischprodukt gemessen (z. B. durch Dichtemesser oder Analysengerät) und die Stellgröße ist die Veränderung im Zumischverhältnis.

Diese Änderung des Zumischverhältnisses läßt sich bei einem digitalen Gemischregler durch einen Eingriff in seinen digitalen Mischverhältnis-Sollwert erzielen, über laufenden Datenverkehr zwischen Nachstellregler und Gemischregler. Alternativ kann man das Zumischverhältnis ändern, indem man die Führungsgröße für den Gemischregler verstellt. Dies läßt sich durch gesteuerte Frequenzänderung erzielen, wenn dem Gemischregler Führung und Folge als Frequenzsignal dar­ gestellt werden, oder durch eine potentiometrische Änderung des Führungssignals, wenn es sich um eine analoge Gemisch­ regelung handelt.

Die vollständige Ausregelung einer Abweichung zwischen Soll- und Istwert der Produkteigenschaft erfordert bekannt­ lich einen I-Anteil im Nachstell-Regelsignal. Dieser darf jedoch nicht als Zeitintegral gebildet werden, sondern er muß das Integral über die durchgesetzte Menge sein, so daß die Verstellgeschwindigkeit sich nach der Durchflußstärke richtet. Dies läßt sich erzielen, indem man die laufend gebildete Regelabweichung der Produkteigenschaft bewertet mit Inkrementen dV der durchgesetzten Menge:

y_I = k_I∫(W-X)dV.

Dies ist über den Rechenalgorithmus des Prozessors zu er­ zielen, der den Reglerausgang berechnet, wobei dV aus In­ krementen von Führung und Folge gebildet werden kann oder durch Bewertung des anstehenden Durchflußsignals.

Claims (3)

1. Verfahren für die Gemischregelung mehrerer Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß das Zumischverhältnis einer oder mehrerer Komponenten laufend nachgeregelt wird, in Abhängigkeit von der bestehenden Soll-Ist-Abweichung in der Eigenschaft des entstehenden Gemisches.

2. Regelverfahren nach Anspruch (1), dadurch gekennzeich­ net, daß die Nachstellregelung einen Integral-Anteil enthält, der als Mengenintegral gebildet wird.

3. Regelverfahren nach Anspruch (1) oder (2), dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Regelwirkung erzielt wird durch Beeinflussung des Zumisch-Sollwerts einer oder mehrerer Komponenten oder durch die Beeinflussung des Führungs­ signals oder des Folgesignals dieser Komponente(n).