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Die
Erfindung betrifft eine Steuerung für eine Reinigungsanlage, insbesondere
zur Klärschlammentwässerung,
mit einer Dekantierzentrifuge, die einen Hydraulikmotor zum Antrieb
einer Förderschnecke
und ein Pumpenaggregat zur Bereitstellung eines Stoffstromes umfaßt.
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Zentrifugen
dienen zum Abtrennen von Feststoffen aus Flüssigkeiten. Dekantierzentrifugen,
die auch als Vollmantelschneckenzentrifugen oder kurz als Dekanter
bezeichnet werden, bieten gegenüber anderen
Zentrifugentypen eine hohe Leistung bei geringem Wartungsaufwand.
Bei der Klärschlammentwässerung,
insbesondere in kommunalen und industriellen Kläranlagen, dienen solche Zentrifugen
als kontinuierlich arbeitenden und platzsparende Entwässerungssysteme.
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Zur
Betriebssteuerung, Überwachung
und Automatisierung der Prozeßabläufe werden
als Anlagensteuerungen für
Klärschlammentwässerungsanlagen
speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) eingesetzt. Derartige
Steuerungen dienen darüber hinaus
auch der Dokumentation und Auswertung. Aus dem Stand der Technik
ist es bekannt, bei speicherprogrammierbaren Steuerungen Peripheriegeräte, wie
beispielsweise Antriebe, über
das Feldbussystem PROFIBUS DP (Dezentrale Peripherie) anzubinden.
PROFIBUS DP ist verankert in der DIN E 19245 Teil 3 und integriert
in die europäische
Feldbusnorm EN 50170.
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Bei
herkömmlichen
Dekantierzentrifugen werden für
Hydraulikmotor und Pumpenaggregat separate elektronische Anzeige-
und Regelgeräte
verwendet, an denen Prozeßwerte,
wie Drehzahlen und Drücke,
angezeigt und eingestellt werden können. Diese separaten Anzeige-
und Regelgeräte
sind über eine
PROFIBUS DP-Schnittstelle mit der Anlagensteuerung verbunden.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Steuerung für eine Reinigungsanlage,
insbesondere zur Klärschlammentwässerung,
zu vereinfachen.
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Diese
Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Schutzansprüchen beschriebenen
Schutzgegenstände
gelöst..
Danach ist es vorgesehen, die Anlagensteuerung als zentrale Steuerung
vorzusehen derart, daß sie
auch einen Programmbaustein zur direkten Steuerung des Hydraulikmotors
und des Pumpenaggregats aufweist. Eine Kernidee der Erfindung besteht
darin, die Steuerung zu vereinfachen, indem die Funktionalität der separaten
Anzeige- und Regelgeräte
in die zentrale speicherprogrammierbare Anlagensteuerung übernommen
wird. Zur Vereinfachung wird hier, wie in der gesamten Beschreibung, von „Steuerung" bzw. „steuern" gesprochen, jedoch ist
damit stets auch „Regelung" bzw. „regeln" mit umfaßt.
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Da
dem Anwender somit ein einziges, zentrales Bediengerät für sämtliche
Komponenten der Reinigungsanlage zur Verfügung gestellt wird, ist deren
Handhabung stark vereinfacht. Da die separaten Anzeige- und Regelgeräte nicht
mehr benötigt
werden, sinken auch die Gesamtkosten der Anlage. Im Vergleich zu
den meist herstellerspezifischen, separaten Anzeige- und Regelgeräten, bei
denen der Anwender die angebotenen Bedienfunktionalitäten nutzen
muß, ist
es durch die Zusammenfassung sämtlicher
Bedien- und Kontrollfunktionen usw. in der zentralen Anlagensteuerung
möglich,
individuell auf den Anwendungsfall und die Wünsche des Anwenders zugeschnittene
Bedienfunktionalitäten
bereitzustellen. Durch den Wegfall der separaten Anzeige- und Regelgeräte entfällt zudem
auch die bisher erforderliche Anfertigung von auf die Aufnahme dieser
Geräte
zugeschnittenen Schaltschränken.
Zudem bleibt die PROFIBUS DP-Schnittstelle an der zentralen Anlagensteuerung
frei und kann anderweitig verwendet werden. Für den Anwender verringert sich
darüber
hinaus die Anzahl der möglichen
Fehlerquellen und damit die Anzahl der im Fehlerfall zuständigen Ansprechpartner.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.
Dabei zeigt die einzige Figur eine vereinfachte schematische Übersicht
einer Reinigungsanlage.
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Die
Reinigungsanlage umfaßt
eine Dekantierzentrifuge 1 und eine zentrale speicherprogrammierbare
Anlagensteuerung 2 und ist insbesondere zur Klärschlammentwässerung
vorgesehen. Die Dekantierzentrifuge 1 umfaßt einen
Hydraulikmotor 3 zum Antrieb einer Förderschnecke 4 und
ein Pumpenaggregat 6 zur Bereitstellung eines Stoffstromes. Der
Trommelmantel 5 der Dekantierzentrifuge 1 wird von
einem nicht näher
dargestellten Elektromotor angetrieben.
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Die
Beschickung der Zentrifuge 1 erfolgt aus einem nicht näher bezeichneten
Vorlagebehälter
mit Hilfe des Pumpenaggregats 6. Das Pumpenaggregat 6 umfaßt hierfür eine Pumpe
und einen Elektromotor. Es ist mit der zentralen Anlagensteuerung 2 verbunden.
An die Anlagensteuerung 2 wird dabei als Parameter der
Hydraulikdruck P übermittelt.
Im Gegenzug erfolgt durch die Anlagensteuerung 2 die Übertragung
von Werten W zur Einstellung eines Proportionalventils 9 eines
Hydraulikaggregats 10 des Hydraulikmotor 3. Das
Proportionalventil 9 dient zur Steuerung der Stoffmenge,
die der Zentrifuge 1 durch das Pumpenaggregat 6 zugeführt wird.
Zur Ansteuerung des Proportionalventils 9 des Hydraulikaggregats 10 ist
ein Verstärkerbauteil
vorgesehen (nicht abgebildet), welches zwischen Anlagensteuerung 2 und
Hydraulikaggregat 10 angeordnet ist und nur der Verstärkung des
Steuersignals zum Proportionalventil 9 dient.
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Das
zu trennende Medium wird, wie mit Pfeilen angedeutet, mit Hilfe
des Pumpenaggregats 6 in die Zentrifuge 1 eingebracht
und dort unter dem Einfluß der
Zentrifugalkraft am Trommelmantel 5 abgelagert. Während die
abzutrennende Flüssigkeit
die Zentrifuge 1 wieder verläßt, wird der am Trommelmantel 5 anliegende
Feststoff durch die Förderschnecke 4 zu
einer nicht näher
bezeichneten Austrittsöffnung
gefördert
und dort abgeworfen.
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Der
für den
Antrieb der Förderschnecke 4 vorgesehene
Hydraulikmotor 3 ist ebenfalls mit der zentralen Anlagensteuerung 2 verbunden.
Dabei werden von dem Hydraulikmotor 3 die Parameter Schneckendrehzahl
RS und Manteldrehzahl RM an die Anlagensteuerung 2 übergeben.
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Durch
die Verwendung einer speicherprogrammierbaren Anlagensteuerung 2 ist
die Einbindung der Zentrifugensteuerung in Prozeßleitsysteme besonders einfach
möglich.
Im Beispielfall erfolgt die Steuerung der Zentrifuge 1 vollautomatisch über die Parameter
Hydraulikdruck P (entspricht dem an der Schnecke auftretenden Drehmoment), Differenzdrehzahl
und Regelsteilheit. Die Differenzdrehzahl ergibt sich dabei aus
Schneckendrehzahl RS sowie Manteldrehzahl RM. Sie wird durch die
Anlagensteuerung 1 auf einen das jeweilige Trennverfahren
benötigten
Wert eingestellt. Zu diesem Zweck ist in der Anlagensteuerung 2 ein
Programmbaustein 7 vorgesehen, der bei seiner Ausführung in
der Anlagensteuerung 2 die direkte Steuerung von Hydraulikmotor 3 und
Pumpenaggregat 6 sowie die direkte Steuerung des elektrischen
Antriebs des Trommelmantels 5 ausführt.
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Der
Programmbaustein 7 ist dabei derart ausgebildet, daß die Anlagensteuerung 2 vorzugsweise
lediglich drei Bedienmenüs
zur Verfügung stellt,
nämlich
ein Hauptmenü und
zwei Servicemenüs.
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In
dem Hauptmenü werden
die wichtigsten Einstellungen der Zentrifuge jeweils mit SOLL- und IST-Werten
angezeigt, wobei die SOLL-Werte durch Dateneingabe in die Anlagensteuerung
geändert werden
können.
Bei den hier gezeigten Einstellungen handelt es sich um „Drehzahl
Hauptantrieb", „Differenzdrehzahl", „Regelbeginn" sowie „Regelsteilheit". Dabei bezeichnet
der Regelbeginn des Schaltpunkt, ab dem die Hydrauliksteuerung mit
dem Regeln nach der Regelkurve beginnt.
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In
dem ersten Servicemenü für den Hauptantrieb
sind folgende Einstellungen der Zentrifuge angezeigt und änderbar: „Beschleunigungsrampe", „Bremsrampe", „Lagereglung
P", „Lageregelung
I", „Anpassung
Analogausgang Drehzahl Hauptantrieb". Dabei bezeichnet Lageregelung P bzw.
I den proportionalen bzw. integralen Anteil der Lageregelung des
Antriebs bei der Produktion. Die Anzeige „Anpassung Analogausgang ..." wird für den Abgleich zwischen
Istdrehzahl und Solldrehzahl benötigt.
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In
dem zweiten Servicemenü für die Hydraulik
sind folgende Einstellungen der Zentrifuge angezeigt: „Aktuelle
Gesamtbetriebsstunden", „Betriebsstunden Öl" und „Betriebsstunden
Rotor". Darüber hinaus
sind folgende Taster vorgesehen: „Ölwechsel erledigt", „Rotor
refendiert" und „Rücksetzen
der Hydraulikgesamtbetriebsstunden bei Erneuerung des Aggregats". Diese Taster dienen
zur Rückstellung der
genannten Anzeigen.
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Neben
der nun freien PROFIBUS DP-Schnittstelle 8 kann die Anlagensteuerung
vorzugsweise über
weitere, im einzelnen nicht näher dargestellte
Schnittstellen verfügen,
insbesondere eine Ethernet- und eine MPI-Schnittstelle (Multi Point Interface),
eine standardisierte Kommunikationsschnittstelle für Automatisierungsgeräte, die
zur einfachen Vernetzung, insbesondere zum Anschluß von Bediengeräten usw.
verwendet werden kann.
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- 1
- Zentrifuge
- 2
- Anlagensteuerung
- 3
- Hydraulikmotor
- 4
- Förderschnecke
- 5
- Trommelmantel
- 6
- Pumpenaggregat
- 7
- Programmbaustein
- 8
- DP-Schnittstelle
- 9
- Proportionalventil
- 10
- Hydraulikaggregat