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Verfahren zur Regelung einer Variablen in einem Fertigungsprozeß
sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, insbesondere bei der
Glasherstellung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung einer
Variablen in einem Fertigungsprozeß, insbesondere bei einem Verfahren zur Herstellung
einer Glasfasermatte sowie auf eine Vorrichtung zur Regelung einer Variablen in
einem Fertigungsprozeß, vorzugsweise bei der Herstellung einer Glasfasermatte.
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Da die instrumentenmäßige Durchführung bei der Messung und Regelung
von Variablen, bei Regelapparaturen und Verfahrensprozessen immer verfeinerter und
genauer geworden ist, ist es
auch möglich geworden, verschiedene
Produktionslinien und Fertigunqsstraßen vollständig zu automatisieren, um so zu
einer besseren Qualität und einer größeren Ausbeute zu gelangen.
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Allerdings ist es bei Produktionsprozessen, bei denen die Variablen
untereinander in Beziehung stehen und bei denen diese Beziehung sich ändert, wenn
ein unterschiedlicher Typ des gleichen Erzeugnisses auf der gleichen Produktionslinie
hergestellt wird, erforderlich, eine Anzahl von Problemen zu lösen, um in einwandfreier
und zufriedenstellender Weise die Kontrolle und Regelung der Produktionslinie oder
Fertigungsstraße der Instrumentierung überlassen zu können.So ist es beispielsweise
bei einer Fertigungsstraße oder Produktionslinie, die für die Herstellung einer
großen Anzahl fibröser Strukturen unterschiedlicher Dichte, Breite und Länge geeignet
ist, nicht nur notwendig, die wichtigen Variablen beim Start zur Herstellung dieser
unterschiedlichen Erzeugnisse einzustellen, sondern es ist auch notwendig, die Variablen
miteinander in eine Zwischenbeziehung zu bringen, um sicherzustellen, daß die Qualität
des Erzeugnisses aufrechterhalten und verbessert wird, auch daß die Effizienz und
die Ausbeute der Fertigungsstraße verbessert und aufrechterhalten wird.
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Wird beispielsweise ein Glasofen, eine Vielzahl von Düsenwannen oder
ein sonstiger Herstellungsprozess von einer Datenverarbeitungsanlage, wie beispielsweise
einem Computer, geregelt und kontrolliert, dann ist es erforderlich, den tatsächlichen
Zustand jeder der Prozeßbedingungen abzutasten und zu erfassen und unter Verwendung
der Datenverarbeitungsanlage Korrektursignale zu erzeugen, um jede dieser Bedingungen
unter Kontrolle zu halten und zu regeln. Das Erfassen oder die Probeentnahme
bezüglich
des tatsächlichen Zustandes der verschiedenen Bedingungen wird allgemein zu unterschiedlichen
Zeiten durchgeführt, die nicht in einer Folge liegen. Darüberhinaus kann das Bearbeiten
und zur Verfügung stellen sowie Erstellen von Daten bezüglich der tatsächlichen
Bedingungen (Ist-Werte) auch unterschiedliche Zeitabstände für unterschiedliche
Variable aufweisen. Als die Computerregelung eingeführt wurde, war es erforderlich,
mehr Ablesungen oder Erfassungen vorzunehmen, und zwar wegen der unterschiedlichen
Beziehungen in den Abständen zwischen den Eingangs- oder Abtastsignalen, so daß
zusätzliche Datenverarbeitungskapazität erforderlich. war, um die Eingangssignale
(Ist-Wertsignale) zu den gewünschten Zeitintervallen aufzunehmen und auf einer kontinuierlichen
Basis Korrektursignalvorgänge durchführen zu können. Im allgemeinen weisen Datenverarbeitungsanlagen
Zählperioden auf, die den kleinstmöglichsten Zeitabstand zwischen Computeroperationen
darstellen. Um den Computer so wirksam wie möglich auszunutzen,sollte jede Zählperiode
zur Durchführung eines Regelvorganges oder einer sonstigen Aufgabe herangezogen
werden.
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Verfügt die verwendete Datenverarbeitungsanlage über 100 Kanäle, dann
ist es Offensichtlich, daß sie in der Lage ist, 100 Regelschleifen zu kontrollieren.
Das bedeutet, daß ohne Berücksichtigung des Zeitabstandes oder der Abtastzeit zwischen
den Regelvorgängen oder Stichprobenentnahmen einer einzelnen Regelschleife, eine
Regelschleife jedem Kanal zugeordnet werden kann. Es war dann jedoch erwünscht,
Regelschleifen mit zueinander im Abstand liegenden Abtastzeiten so auszuwählen und
zu koordinieren, daß eine Vielzahl von Regelschleifen
von jedem
Kanal kontrolliert und überwacht sowie gegebenenfalls gesteuert werden kann, um
bevorzugt so wenig Zählperioden wie möglich für diesen Kanal zu vergeuden. Das bedeutet,
daß eine Anzahl von Regelschleifen mit zueinander im Abstand liegenden Abtastzeiten
zueinander in einen Folgebezug gesetzt wurden, so daß so viele Zählperioden der
Datenverarbeitungsanlage wie möglich verwendet wurden.
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Bei der Regelung und Überwachung von kontinuierlichen Prozeßvorgängen,
beispielsweise bei der Herstellung von Glasfasermatten, gibt es üblicherweise eine
Anzahl von bei dem Prozeß verwendeter Vorrichtungen, die die Neigung haben, in der
für das festzustellende Produkt erwünschten und geeigneten Position oder in einem
entsprechenden Zustand zu verbleiben. Bei der Mattenherstellung umfassen solche
Vorrichtungen beispielsweise die Kontrolle oder Einstellung der Breite der Strangverteilung,
die Haubenbreiteneinstellung zur Begrenzung der Faserablagerung auf eine gewünschte
Mattenbreite, Trimmsägen zur Entfernung unvollendeter Kanten oder zur Erlangung
einer exakten gewünschten Breite der fertigen Matte und weitere Vorrichtungen. Da
die tatsächlichen Zustände dieser Vorrichtungen nicht oder nur wenig Tendenz haben,
unter üblichen Umständen zu triften, d.h. sich zu verändern, liegt nur ein geringer
Bedarf für die Datenverarbeitungsanlage vor, während jedes Programmzyklus die Regelschleifen
zu überprüfen, die diese Vorrichtungen überwachen und korrigieren. Daher wurde bisher
bei der fiberwachung verschiedener Prozeßvorrichtungen, die häufiger als erforderlich
geschah, Datenverarbeitungsgeräte bzw.
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Computerzeit vergeudet.
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Zur Lösung dieser Erfindung geht die Erfindung aus von dem eingangs
genannten Verfahren und besteht erfindungsgemäß darin, daß die tatsächlichen Zustandsdaten
der Variablen erfaßt und diese abgetastet (abgefragt) werden, daß die tatsächlichen
Zustandsdaten mit einen gevunschten Zustand darstellenden Daten (Sollwert) für die
Variable verglichen und eine erste niedrigere Abtastrate ausgewählt wird als Folge
einer im wesentlichen vorliegenden Ubereinstimmung zwischen den verglichenen tatsächlichen
und gewünschten Zustandsdaten und daß eine schnellere Abtastrate für die tatsächlichen
Zustandsdaten ausgewählt wird als Folge einer vorgegebenen Differenz zwischen den
verglichenen tatsächlichen und gewünschten Zustandsdaten.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahren geht aus von einer
Variablen in einem Fertigungsprozeß, vorzugsweise bei der Herstellung einer Glasfasermatte
und besteht erfindungsgemäß darin, daß für eine Variable eine Regelschleife und
Mittel zur Erfassung von dem tatsächlichen Zustand der Variablen entsprechenden
Daten vorgesehen sind und daß der Datenverarbeitungsanlage erst Schaltungsanordnungen
zugeordnet sind zur Abtastung der von der Regelschleife gelieferten, tatsächlichen
Zustandsdaten mit einer Mehrzahl unterschiedlicher Abtastraten, daß die aus der
Regelschleife stammenden tatsächlichen Zustandsraten mit einen gewünschten Zustand
für die Variable darstellenden Daten vergleichenden Vergleichs schaltungen und auf
eine vorgegebene Differenz zwischen den tatsächlichen und den gewünschten Zustandsbedingungen
einer Variablen ansprechende zweite Schaltungsanordnungen vorgesehen sind zur Erhöhung-der
Abtastrate
(Abfragehäufigkeit) der ersten Schaltungsanordnung (Eingangsmultiplexer)
von einer ersten Geschwindigkeit auf eine zweite größere Geschwindigkeit.
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In einer vorteilhaften Anwendung der vorliegenden Erfindung umfaßt
diese beim beschriebenen Ausführungsbeispiel ein System zur Herstellung einer Glasfasermatte
mit Vorrichtungen, die an einem Ablagerungsbereich Glasfasern zur Verfügung stellen
und wobei an diesem Ablagerungsbereich die Glasfasern von einer beweglichen Sammeloberfläche
aufgenommen werden; die Ablagerung der Glasfasern erfolgt entlang der sich bewegenden
Sammeloberfläche, die beim Ausführungsbeispiels aus einem durchlöcherten Förderband
besteht, welches von geeigneten Mitteln angetrieben und an dem Ablaufsbereich entlanggeführt
wird. Zur Kontrolle und Überwachung der hierbei und bei der weiteren Verarbeitung
der abgelagerten Glasfasern sich ergebenden Variablen ist eine Datenverarbeitungsanlage
vorgesehen, damit die Vorrichtungen zur Erzeugung der Glasfasern und zur Ablagerung
derselben in einer mattenähnlichen FasermasSe auf der Sammeloberfläche mit vorgegebenen
gleichförmigen Eigenschaften erfolgt. Hierzu sind eine Vielzahl von Regelschleifen
vorgesehen, die Daten über die tatsächlichen Zustände jeder zu überwachenden und
regelnden Variablen zur Verfügung stellt. Die von jeder Regelschleife gelieferten
Daten werden von Abtastmitteln abgetastet bzw. abgefragt, wobei diese Abtastmittel
beim Ausführungsbeispiel aus einer Multiplexschaltung besteht und über eine Vielzahl
auswählbarer, unterschiedlicher Abtastgeschwindigkeiten verfügt.
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Die abgetasteten tatsächlichen Zustandsdaten jeder Regelschleife werden
mit eingestellten Daten verglichen, die einem gewünschten Zustand für die Variable
dieser Schleife entsprechen. Auf die Vergleichsschaltungen ansprechende Auswahlschaltungen
sind weiterhin so ausgebildet, daß sie bei mindestens einer der Regelschleifen dann
eine erste niedrige Abtastgeschwindigkeit vorgeben, wenn im wesentlichen eine Übereinstimmung
zwischen den tatsächlichen und den eingesSllten Daten in der Vergleichsschaltung
vorliegen. Als Folge einer vorgegebenen Differenz in der Vergleichsschaltung zwischen
den tatsächlich eingestellten Daten bei einer Regelschleife wählen dann die Auswahlschaltungen
eine schnellere Abtastgeschwindigkeit oder eine schnellere Abtastrate für die Eingangsmultiplexer
aus.
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Die Erfindung ist daher besonders auch geeignet zur Anwendung bei
der Herstellung von fibrösen Strukturen, da in diesem Falle Bedingungen vorliegen,
wo auch sich nur langsam ändernde Variable vorkommen.
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Vorteilhaft ist, daß es möglich ist, die Datenverarbeitungsanlage
oder den Regelkreis besonders wirksam auszunutzen und besten Nutzen der verfügbaren
Regelzeit zu ziehen.
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Die Erfindung stellt einen veränderbaren Abtastalgorithmus zur Verfügung,
um es der Datenverarbeitungsanlage zu ermöglichen, Regelschleifen lediglich periodisch
zu überprüfen, anstatt dies während jedes Programmzyklus vorzunehmen, wodurch der
Computer für andere Aufgaben freigemacht wird. Der variable Abtastalgorithmus ermöglicht
es dem Computer,
eine Unterbrechung zu jeder Zeit anzunehmen; ergibt
sich daher eine Arbeitsänderung oder bewegen sich normalerweise stationäre Vorrichtungen
und Anordnungen aus ihrer gewünschten Position, dann beginnt der Computer diese
Regelschleife während jedes Programmzyklus zu überwachen, bis die Arbeitsänderung
vollendet ist oder bis die Anordnung in ihre korrekte Position zurückgeführt ist,
auf diese Weise gelangt man zu einer genauen Regelung und Kontrolle der Vorrichtungen
und benötigt beträchtlich weniger Computerzeit. Die Erfindung erlaubt eine bessere
Regelstabilität und Computerwirksamkeit, indem eine Regelschleife dann, wenn ein
Alarmzustand existiert, mit schneller Abtastrate überprüft und abgefragt wird, jedoch
dann, wenn eine Kontrollaktion nicht erforderlich ist, nur eine niedrige Abtastrateverwendet
wird, so daß weniger.Computerzeit benötigt wird, dies führt auch zu einer stabileren
Einstellung zwischen den Änderungen.
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Es ist schon darauf hingewiesen worden, daß die Erfindung an einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel eines Systems zur Herstellung von Glasfasermatten
erläutert wird; obwohl daher die Erfindung mit Bezug auf die Glasfasererzeugung
in speziellen Details sehr genau beispielhaft erläutert ist, ist es offensichtlich,
daß die Erfindung selbstverständlich auch auf die Herstellung anderer Fasern oder
anderer Mattenmaterialien angewendet werden kann, darüberhinaus versteht es sich,
daß sämtliche Ausführungsbeispiele nur beispielhaft angegeben sind und nicht abgrenzend
zu verstehen sind.
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Die Erfindung bezieht sich daher auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Kontrolle einer Variablen, bestehend aus einer
Regelschleife
für eine Variable und weiter aus Anordnungen, die Daten über den tatsächlichen Zustand
der Variablen zur Verfügung stellen und erzeugen, darüberhinaus ist zur über wachung
der Regelschleife und zur Erzeugung von Korrektursignalen für diese eine Datenverarbeitungsanlage
vorgesehen. Die Datenverarbeitungsanlage umfaßt erste Mittel zur Abtastung der von
der Regelschleife gelieferten Daten, d.h. ein aufeinanderfolgend umschaltbares Abfragesystem,
wobei unterschiedliche Abfragegeschwindigkeiten auswählbar sind. Die abgefragten
oder abgetasteten tatsächlichen Zestandsdaten aus der Regelschleife werden dann
mit Daten verglichen, die einen gewünschten Zustand für die Variable darstellen.
Zweite Schaltungsmittel sind weiterhin vorgesehen und sprechen auf eine vorgegebene
Differenz in den Vergleichs schaltungen zwischen den tatsächlichen und den gewünschten
Bedingungen der Variablen an und vergrößern die Abtastgeschwindigkeit der Abtastmittel,
üblicherweise eines Eingangsmultiplexers, von einer ersten Abtastrate oder Abtastgeschwindigkeit
auf eine zweite Abtastrate oder Abtastgeschwindigkeit r die größer als die erste
Rate ist. Wenn die gegebene Variable eine äußerst genaue Regelung und Kontrolle
erfordert, kann die vorgegebene Differenz cehr klein sein, oder sogar zu Null gemacht
werden.
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Andere Variablen gestatten die Verwendung von relativ größeren Toleranzen.
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Die zweiten Schaltungsmittel sprechen weiterhin an auf eine vorgenommene
Korrektur an der Variablen auf den gewünschten Zustand und verringern die Abtastgeschwindigkeit
der Abtastmittel auf eine solche Abtastrate, die niedriger -ist als die erste schnelle
Geschwindigkeit. Weiterhin sprechen diese zweiten
Schitungsanordnungen
oder Auswahlschaltungen vor Verringerung der Abtastgeschwindigkeit auf den ersten
niedrigeren Wert in der Weise auf ein Erfordernis an, daß eine vorgegebene Anzahl
von aufeinanderfolgenden Anzeigen hinsichtlich der Korrektur der Variablen auf ihren
gewünschten Zustand vorliegen.
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Es können weiterhin Zeitschaltungen verwendet werden, die in Gang
gesetzt werden können bei Zuführung von Korrekturdaten bezüglich einer Variablen
an die Regelschleife, beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein solcher Zustand
dann erfaßt, wenn dem Rechenabschnitt eines Computers für die Berechnung eines Korrektursignals
ein Fehlersignal zugeführt wird. In diesem Falle sprechen die Auswahlschaltungen
weiterhin auf die Zeitschaltungen nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer an, um
die Abtastgeschwindigkeit des Multiplexers von der zweiten schnelleren Rate auf
eine niedrigere Rate umzuschalten. Die Zeitschaltungen können weiterhin noch Mittel
umfassen, die die Länge der Zeitdauer einstellen; solche Einstellmittel für die
Beeinflussung der Zeitdauer der verwendeten Zeitschaltung sprechen auf einen Programmänderungssensor
an und stellen die Länge der Zeitdauer so ein, daß diese proportional ist dem tUnterschied
zwischen dem tatsächlichen und dem gewünschten Zustandswert der Variablen.
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Weiterhin ist ein erstes Alarmsystem oder ein erster Alarmschalter
vorgesehen, die auf die Zeitschaltung und auf die Vergleichsschaltung anspricht,
die die variablen Zustandsdaten vergleicht. Das erste Alarmsystem wird betätigt
als Folge einer Übereinstimmung bezüglich des Ablaufes der Zeitdauer und einer vorgegebenen
Differenz in der Vergleichsschaltung zwischen den tatsächlichen und den gewünschten
Zuständen der Variablen, die
feststellt, daß die gewünschte Korrektur
noch nicht durchgeführt worden ist. In spezieller Ausführung sind dann auch noch
Mittel, nämlich eine Hauptprogrammschaltung vorgesehen, die die eingestellten Daten
in den Vergleichsschaltungen, die einen gewünschten Zustand der Variablen darstellen,
ändern. Die oben erwähnten Auswahlschaltungen sind dann weiter noch betätigbar oder
sprechen auf Datenänderungsvorgänge an, um die Abtastrate dann, wenn eingestellte
Daten neu geändert werden, entsprechend zu erhöhen; mit anderen Worten wird die
Abtastgeschwindigkeit des Eingangsmultiplexers bei Änderung der Sollwerteinstellung
zeitweilig erhöht, um den Ist-Wertverlauf und das Erreichen eines vorgegebenen gewünschten
Endwertes sicher und in kürzeren Zeitabständen zu überprüfen.
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Die Zeitschaltung kann für eine Zeitdauer als Folge der Veränderung
der gewünschten Einstelldaten oder Zustandsbedingungen in den-Vergleichsschaltungen
betätigbar gemacht werden. Die zweiten Schaltungsanordnungen oder Auswahl schaltungen
sprechen dann nach Ablauf der Zeitdauer auf die Zeitschaltung an und verringern
die Abtastrate des Eingangsmultiplexers auf eine niedrigere Abtastgeschwindigkeit.
Wie schon erwähnt, kann die Zeitschaltung Mittel umfassen, die auf die Größe einer
gewünschten Neueinstellung in der Vergleichsschaltung ansprechen, um die Länge der
Zeitdauer so einzustellen, daß sie proportional ist zu der Veränderungsgröße im
Sollwert.
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In diesem Falle ist das Alarmsystem betätigbar als Folge des Zeitablaufs
der Zeitschaltung und der weiterbestehenden vorgegebenen Differenz in der Vergleichsschaltung
zwischen dem abgetasteten tatsächlichen Zustand und der neuen Einstellung.
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Es kann darüberhinaus ein zweites Alarmsystem vorgesehen sein, welches
als Folge lediglich der vorgegebenen Differenz in der Vergleichsschaltung zwischen
tatsächlichen und gewünschten Einstelldaten der Variablen anspricht. Die Betätigung
dieses zweiten Alarmsystems kann als Folge der Betätigung des ersten Alarmsystems
verhindert werden.
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Als Alternative läßt sich auch noch ein Alarmsystem vorsehen, welches
lediglich betätigt wird aufgrund des Erscheinens einer vorgegebenen Differenz zwischen
den tatsächlichen und den gewünschten Zustandsdaten in der Vergleichsschaltung.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche
bzw. können der nachfolgenden Beschreibung entnommen werden, in welcher das erfindungsgemäße
Verfahren und Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels der Erfindung
anhand der Zeichnungen im einzelnen näher erläutert wird. Dabei zeigen: Figur 1
in halbschematischer Darstellung eine Fertigungsstraße oder Produktionslinie zur
Herstellung einer Glasfasermatte, Figur 2 zeigt in Perspektive eine einstellbare
Haube zur Kontrolle der Ablagerungsbreite der Fasern auf einen Förderer, Figur 3
zeigt ebenfalls in halbschematischer Darstellung ein anderes Ausführungsbeispiel
einer Ablagerungsstation
bei der Bildung einer mattenähnlichen
Fasermasse auf einem Förderer, Figur 4 zeigt in Form eines Blockschaltbildes eine
Datenverarbeitungsanlage mit einer Vielzahl von Regelschleifen, wobei die Datenverarbeitungsanlage
die kontinuierliche Produktion kontrolliert; sie ist insbesondere zur Durchführung
einer Regelung bei dem in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Fertigungsverfahren
zweckvoll, Figur 5 zeigt als Blockdiagramm in genauerer Ausführung eine der in Figur
4 schematisiert gezeigten Regelschleifen, wodurch sich die Datenverarbeitungsanlage
bei der Erfassung der tatsächlichen Zustandsgröße und der Korrektur derselben besser
erkennen läßt, während Figur 6 in schematischer Darstellung eine Regelschaltung
zeigt, die sich in Verbindung mit dem Datenverarbeitungssystem nach den Figuren
4 und 5 nutzvoll verwenden läßt und wobei neben einer genaueren Darstellung der
Auswahlschaltungen auch die veränderbaren Abtastschaltungen und die Alarmsysteme
dargestellt sind.
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In Figur 1 ist eine Produktionslinie, eine Fertigungsstraße oder eine
Förderbandanordnung zur Herstellung fibröser Strukturen dargestellt, beispielsweise
zur Herstellung von isolierenden Matten, Wollmatten, Schlägern, Schlagstöcken u.dergl.
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Von einem Vorherd 10 wird einem Speiser oder einer Düsenwanne 11 ein
geschmolzenes, sich in Wärme erweichendes Material, wie beispielsweise Glas, zugeführt,
die Düsenwanne 11 verfügt an ihrem Boden über mit Spitzen versehene Öffnungen 12,
an denen Ströme des geschmolzenen Materials sich bilden und zu Fasern oder Fäden
ausgezogen werden. An jedem Ende des, Speisers oder der Düsenwanne 11 sind elektrische
Anschlüsse 14 vorgesehen, die über Versorgungsleitungen, nämlich Starkstromleitungen
15 und 16 mit einer Versorgungsquelle für die Düsenwanne und einer Regelanordnung
20 verbunden sind. Die Regelanordnung 20 ist so ausgebildet, daß sie den Anschlüssen
14 elektrischen Strom zuführt, der dort in Hitze umgewandelt wird und durch die
Düsenwanne oder den Speiser 11 in einem solchen ausreichendem Masse fließt, daß
das innerhalb der Düsenwanne 11 befindliche geschmolzene Material auf einer gewünschten
Ausziehtemperatur aufrechterhalten wird.
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Zwar lassen sich auch andere Auszieh- und Verdünnungsmittel verwenden,
wie dies in Figur 3 auch gezeigt ist, in Figur 1 ist zu diesem Zweck ein Gebläse
13 vorgesehen, welches gegen die an den Öffnungen 12 austretenden Ströme gasBrmige
Luftströme mit hoher Geschwindigkeit oder auch Dampf oder andere Gase richtet, um
so die Ströme zu Fasern oder Fäden auszuziehen und zu verdünnen, die dann von einer
beweglichen, allgemein mit dem Bezugs zeichen 40 bezeichneten Sammeloberfläche
aufgenommen
werden. Die bewegliche Sammeloberfläche 40 besteht beim Ausführungsbeispiel aus
einem endlosen Riemen oder Förderband 41, das bevorzugt aus einem durchlöcherten
oder mit Durchdringungen versehenen Material besteht, in der Weise, daß ein unterhalb
des Bandes vorhandener Saugzug sich so auswirkt, daß die Fasern auf das Band geführt
und von diesem angezogen werden und in der Position, in der sie sich auf ihm ablagern,
festgehalten werden. Das endlose Band ist auf Förderbandrollen gelagert und wird
von einem Antrieb 42 angetrieben.
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Bei 30 ist allgemein eine Haube oder ein Schutzschild angedeutet,
welches so ausgebildet ist, daß es die Ablagerung der ausgezogenen Fasern auf einen
vorgegebenen Bereich der Sammeloberfläche begrenzt. In Figur 2 ist genauer gezeigt,
daß die Haube 30 aus einer Vorderwand 31, einer Rückwand 32 und Seitenwänden 33
und 34 besteht. Die Seitenwände 33 und 34 sind über einen oder mehrere Hebel 35
mit einem Regelmechanismus 36 für die Breite der Haube verbunden. Auf diesa Weise
lassen sich zur Bestimmung der Ablagerungsbreite der Fasern auf der Sammeloberfläche
des Förderbandes 41 die Seitenwände 33 und 34 nach innen und außen bewegen. Der
Regelmechanismus 36 für die Breiteneinstellung kann aus geeigneten mechanischen
Gliedern und Verbindungselementen bestehen, beispielsweise aus einer Zahnstange
mit Antriebsritzel, das angetrieben wird von einem Motor, der auf ein Signal von
einer Hauptregelstelle anspricht und wodurch sich die Seitenwände 33 und 34 auf
gewünschte Breite einstellen lassen.
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Weiterhin sind, wenn man zu Figur 1 zurückgeht, ein oder mehrere Vorrichtungen
50 zur Abgabe von Bindemittel oder zusätzlichen
Komponenten an
die von dem Band 41 gesammelten Fasern vorgesehen. Die Bindemittelvorrichtung kann
über eine Durchflußregelanordnung, beispielsweise einem Ventil 51, mit einem Vorrat
52 an Bindemittel verbunden sein. Der Bindemitteldurchfluß durch das Ventil 51 ist
dabei elektrisch von einem Bindemittelzufuhrregler 53 gesteuert. Es versteht sich,
daß beim Ausführungsbeispiel die auf die Fasern aufgebrachten zusätzlichen Komponenten
zwar aus einem Bindemittel bestehen, das sich mit den Fasern auf der Förderbandoberfläche
ablagert, es versteht sich jedoch, daß der Matte zusätzlich oder anstelle des Bindemittels
auch andere Komponenten beigegeben werden können. Beispielsweise läßt sich dann,
wenn die Matte bei Filteranwendungsfällen eingesetzt werden soll , dieser eine Sammelmischung,
beispielsweise ein Öl zugeben und in deren Zwischenräume einfügen, das sich so auswirkt,
daß in der Luft befindliche Staub- oder Schmutzpartikel den sonst relativ glatten
Glasfasern anhängen, die zur Bildung einer Filtermatte zusammengefaßt sind. Weiterhin
sind nach Figur 1 Mittel zur Messung der tatsächlichen Ablagerungsdicke in Begriffen
von Einheitsgewicht pro Einheitsfläche vorgesehen, die so ausgebildet sind, daß
bei Uberprüfung und Vergleich eine Alarmgabe erfolgt, wenn eine vorgegebene Toleranz
überschritten wird, oder daß eine oder mehrere der beim Herstellungsverfahren vorgegebenen
Variablen modifiziert werden. Für solche Zwecke ist eine Röntgenstrahl-Abtastanordnung
60 (X-ray sensing means) geeignet. Wird die mattenähnliche Fasermasse von einem
Röntgenstrahl durchleuchtet, dann ist ein Meßgerät in der Lage, anzuzeigen, wieviel
der Röntgenstrahlung absorbiert wird. Daher läßt sich eine solche, auf der Wirkung
der Röntgenstrahlen beruhende Meßeinrichtung in der
Weise einstellen,
daß die Menge der Fasern pro Einheitsfläche oder die Menge des Bindemittels oder
des den Fasern in der mattenähnlichen Konfiguration auf der Sammelfläche beigegebenen
zusätzlichen Bestandteils gemessen wird. Die Auslegung der Meßeinrichtung erfolgt
dann so, daß Korrektursignale vorgesehen und erzeugt werden können für die Bandgeschaxindigkeitsregelung
45, den Bindemittelzufuhrregler 53, das Gebläse 13 zum Ausziehen der Fasern, sowie
den Strangverteilungskontrollen 210 und 220 in Figur 3; die Röntgenstrahlmeßeinrichtung
60 ist gleichzeitig ein unterstützender Sensor für die Abtastanordnung 25 zur Bestimmung
des Durchsatzes zur Modifizierung der Wirkung der Leistungsregelung 20 für die Düsenwanne
oder zur Beeinflussung von Bedingungen, hinsichtlich der stromaufwärtigen Rohgemengezuführung
und der Schmelzofenheizvorgänge.
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Bei der Herstellung der überwiegenden Anzahl von Faserstrukturen oder
Matten ist ein gewisses Ausmaß an Kompression erwünscht oder erforderlich. Dementsprechend
sind in Figur 1 Kompressionswalzen oder -rollen 65 vorgesehen, die in der Weise
wirken, daß sie die mattenähnliche Masse auf eine gewünschte Dicke zusammenpressen.
Die Kompressionsrollen 65 werden eingestellt und geregelt von einer Abtast- und
Regelvorrichtung 66 für die Kompression, um diese auf den gewünschten Wert einzustellen.
Der Druck oder die Kompression der Matte oder der sonstigen Struktur kann vor oder
während des Aushärtprozesses für das Bindemittel oder sowohl vor und während des
Härteprozesses vorgenommen werden.
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Mit dem Bezugszeichen 70 in Figur 1 ist ein Ofensystem bezeichnet,
das zur Aushärtung des Bindemittels oder sonstiger,
einer-Wärmebehandlung
bedürfender zusätzlicher Komponenten und Bestandteile dient , die den Fasern über
die Bindemittel-Aufbringvorrichtung 50 zugefügt wurden. Hierzu sind Leitungen 71
und 72 vorgesehen, die ein Gas, üblicherweise Luft, durch mit Löchern oder Öffnungen
versehene Ofenförderbänder und damit durch die kombinierte Masse von Bindemittel
und Fasern zirkulieren lassen. Ist Wärme erwünscht, dann wird die umlaufende Luft
oder das Gas von einer Heizvorrichtung 74 erwärmt, die von einem Heizungsregler
5 gesteuert oder geregelt ist, der auf ein Thermoelement oder auf eine andere, die
Wärme abtastende Anordnung anspricht, das innerhalb des Ofensystems70 angeordnet
ist. Ein Gebläseantrieb 73 für den Ofen erfaßt und regelt den Luftanteil, der durch
die fibröse Struktur zum Umlauf gebracht werden soll.
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In manchen Fällen ist es erwünscht, die Kanten oder Randbereiche der
fibrösen Struktur zu glätten oder auf gewünschte Breite oder zur Entfernung von
rauhen Kanten zu trimmen und zuzuschneiden, um ein glattes Aussehen zu erlangen.
Nach Art einer Säge arbeitende Schneidanordnungen 80 sind in Figur 1 dargestellt.Zur
Durchführung eines solchen Abricht,- Entgrat-oder Abstechvorganges ist die Schnittbreite
und die Geschwindigkeit der Schneidanordnung von einer Sägenregelung 81 abgetastet
und kontrolliert.
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In Figur 3 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung
zur Erzeugung von Fasern oder Fäden dargestellt zur Herstellung einer Matte aus
kontinuierlichen Strängen, die eine Vielzahl von Fäden enthält, Die Vorrichtung
in Figur 3 umfaßt Düsenwannen 121 und 122, die geschmolzenes Glas ausstoßen und
von üblichen Glasschmelzanordnungen nach unten
hängen, die nicht
dargestellt ist. Aus den winzigen Strömen geschmolzenen Glases, die aus den Öffnungen
in den Düsenwannen austreten, werden kontinuierliche Fäden 123 ausgezogen.
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Dabei wird auf die Fäden, wenn sie über einen umlaufenden Riemen oder
im Bereich eines üblichen Schlichteaplikators 125 vorbeilaufen, eine Schlichte oder
ein Schmiermittel aufgebracht. Die Schlichte kann lediglich Wasser sein, um die
Reibung zwischen den Fäden zu reduzieren, wenn sie darauffolgend zu einer Strangform
zusammengefaßt werden. Es kaniauch eine komplexere schlechte oder ein komplexeres
Bindemittel erwünscht sein, um den Zusammenhang der Fäden, wenn sie zu Strängen
zusammengefaßt werden, zu begünstigen, gleichzeitig auch die Fähigkeit der Stränge
oder Fäden an den Oberflächen eines nachgeschalteten Ausziehrades anzuhängen. Wo
eine Matte hergestellt werden soll und wo eine solche letztendlich mit einem Kunststoff,
einem Harz od.dgl. kombiniert werden soll, kann es auch erwünscht sein, der Schlichte
ein Verankerungsmittel oder Benetzungsmittel beizufügen, was zu einer vereinfachten
Benetzung der Matte durch das Kunstharz führt.
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Nach dem Aufbringen der Schlichte werden die Fäden aus jeder Düsenwanne
zur Bildung eines Satzes oder einer Gruppe von Strängen zusammengefaßt, die Stränge
sind dann individuell getrennt, wenn sie innerhalb von Ausnehmungen über erste Sammelschuhe
127 zu zweiten Sammel- oder Ausrichtschuhen 131 laufen.
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Von den Sammelschuhen 131 ausgehend werden die beiden Sätze zu einander
getrennten Strängenl29 und 130 um eine Leitrolle 133
herumgeführt
und laufen dann um die Ausziehräder 135 und 136.
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Diese Ausziehräder gleichen sich in ihrem Aufbau, sind jedoch in ihrer
Position umgedreht und an gegenüberliegenden Seiten einer Mittellinie zum darunter
angeordneten Förderer 161 angeordnet. Die Ausziehräder 135 und 136 werden von Motoren
137 und 138 angetrieben Die von dem Ausziehrad 135 geführten Stränge werden von
diesem freigegeben durch das aufeinanderfolgende Vortauchen von Fingern oder Speichen
eines oszillierenden Speichenrades durch Schlitze in der umfangsmäßigen Oberfläche
des Ausziehrads 135. Diesem Zweck dienen auch die Finger eines anderen Speichenrades,
welches dem Ausziehrad 136 zugeordnet ist.
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Die Stränge werden daher von den Ausziehrädern kinetischdynamisch
in tangentialen Faden abgeworfen; mit anderen Worten verleihen die mit sehr hohen
Geschwindigkeiten sich drehenden Ausziehräder 135 und 136 eine kinetische Energie,
wenn das Strangsegment von dem Ausziehrad abgestoßen wird. Die Strangsegmente werden
sämtlich tangential in der gleichen Richtung nach unten abgestoßen, wie dies in
der Darstellung der Figur 3 gezeigt ist. Die Rückseite jedes Ausziehrads ist dabei
von einer hierzu getrennt montierten, oszillierenden Rückplatte bedeckt, an welcher
die zugeordneten Speichenräder gelagert sind.
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Die Rückplatte 142 der das Ausziehrad 136 umfassenden Gesamtanordnung,kann
durch Bewegung des Hebels 143 bogenförmig oszillierend hin- und hergezogen werden.
Die gesamte Anordnung ist auf einer Plattform 150 zur Lagerung der Ausziehräder
135 und 136 und der zugeordneten Ausrüstung angeordnet. Die Plattform 150 ist an
einem winkelförmigen Hängeeisen 151 aufgehängt.
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Der Hebel 143 kann bogenförmig auf eine bestimmte Position ge-, dreht
werden, um den tangentialen Abwurfpunkt der Stränge vom Ausziehrad 136 zu bestimmen.
Falls es, wie beim vorliegenden
Ausführungsbeispiel,erwünscht ist,
daß der tangeniale Abwurf die Stränge dazu veranlaßt, senkrecht nach unten mit ihrer
linearen Geschwindigkeit weiterzulaufen, dann läßt sich der Hebel 143 über ein Verbindungselement
152 am Hängeeisen 151 befestigen, um den Strangabwurfpunkt an der gewünschten Position
festzuhalten.
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Die von dem Ausziehrad 135 nach unten abgeworfene Stranggruppe 158,
deren Abwurfpunkt ebenfalls mittels eines Verbindungselements 152 am Hängeeisen
151 verankert ist, sowie die von dem.
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Ausziehrad 136 nach unten abgeworfene Strangkuppe 159 werden nach
Verteilung in Mattenform 160 auf der Sammeloberfläche 161 des Förderbandes abgelegt
und akkumulieren.
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Nachdem den Gruppen oder Sätzen von Strängen 158 und 159 auf diese
Weise eine gewünschte kinetische Energie und damit auch eine vorgegebene lineare
Geschwindigkeit verliehen ist, verteilen aerodynamische Ablenk- und Verteilmittel,
beim Ausführungsbeispiel ein Fluidum freisetzende Düsen 200, 201 und 202, 203 für
die Stränge 158 und 159, diese über die Breite der von dem Förderer 161 gebildeten
Sammeloberfläche.
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Aufgrund der hohen peripheren Geschwindigkeit der jeweiligen Ausziehräder
werden die Stränge unter starker Krafteinwirkung in geraden tangentialen Linien
vom Freigabepunkt unter der Einwirkung der Speichen des Speichenrades abgeschleudert.
Die von den Strängen erworbene kinetische Energie trägt diese in geradem Verlauf
in den Bereich, an welchem sie aerodynamisch abgelenkt werden und eine neue Laufrichtung
einnehmen zum gewünschten Ablagerpunkt an der Sammeloberfläche.
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Die ein Fluidum freigebenden Düsen 200 bis 203 und die Vorrichtung
zur Verteilung der Stränge gemäß Figur 3 sind in grösseren Einzelheiten beschrieben
in der US-Anmeldung Nr. 037,437, eingereicht am 14. März 1970.
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Bei der Vorrichtung der Figur 3 werden sich gegenüberliegende aerodynamische
Ablenkmittel 200, 201 und 202, 203 zur Verteilung verwendet. Zu jeder Seite der
Ebene, die von den die Ausziehräder 135, 136 verlassenden Stranggruppen 158 oder
159 definiert ist, sind Düsen angeordnet. Der Druck des von den Düsen freigegebenen
Fluidums kann für jede Düse so geändert werden, um die aerodynamische Ablenkung
und damit die Verteilung der Stränge zu verändern. Das bedeutet, daß der Fluidumsdruck
einer oder beider Düsen so geändert werden kann, um eine schweifende gleitnde Verteilung
zu erzielen oder falls erwünscht, auch eine Überlappung der Verteilung von einem
oder mehrerer angrenzender Stränge. Dies kann durch die Verwendung von elektrisch
geregelten Ventilen in den Strangverteilungsregeleinheiten 210, 220 erreicht werden.
Über Verteilerleitungen 212 und 213 ist eine Luftzufuhrleitung 211 mit den Düsen
200 und 202 verbunden. Des weiteren ist eine Luftzufuhrleitung 221, ausgehend von
einer Regeleinheit 220 über Verteilerleitungen 222 und 223 mit den Düsen 203 und
201 verbunden. Die die Strangverteilung kontrollierenden Einheiten 210 und 220 kontrollieren
den Luftfluß durch die Leitungen 211 und 221 und verursachen eine geregelte, schweifende
oder bestreichende Verteilung der Stränge über die Sammelfläche des Förderers 161,
wie dies durch die gestrichelten Linien zwischen den Düsen und der Sammeloberfläche
angedeutet ist, um eine solche Verteilung der Matte 160 über dem Förderer oder Förderband
zu erhalten, wie dies für eine gewünschte Mattenbreite erforderlich ist.
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Die Breite der auf dem Förderer abgelagerten Matte kann durch Veränderung
des von den Regeleinheiten 210 und 220 über die Leitungen 211 und 221 zugeführten,
unter Druck stehenden Luftanteils verändert und eingestellt werden. Die Breite der
abgelagerten Matte läßt sich auch durch die Haubenbreite einstellen, und zwar hier
dann durch die Regeleinheit 227, ähnlich der Haubenverstellung, wie sie schon mit
Bezug auf Figur 2 beschrieben worden ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind die Haubenseitenwände 224 und 225 über Hebel 226 mit den Regeleinheiten verbunden
und stellen den Bereich oberhalb der Sammeloberfläche ein, auf welchen die Stränge
sich ablagern und zur Bildung einer mattenähnlichen Masse gesammelt werden sollen.
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Des weiteren sei noch darauf hingewiesen, daß die Verteilung der Stränge
nach vorn und zurück über die Sammeloberfläche durchgeführt werden kann durch eine
kontrollierte, bogenförmige oszillierende Bewegung der Hebel 143 durch an sich bekannte
Maßnahmen, wodurch sich der Abwurfpunkt von den Ausziehrädern verändern läßt. Diese
Art der Strangverteilung ist für besondere'Anwendungsfälle nützlich und erfordert
nicht die aerodynamische Verteilung durch die ein Fluidum freigebenden Düsen., In
Figur 4 ist nun in Form eines Blockdiagramms das die erfindungsgemäßen Lehren umfassende
Regelsystem dargestellt, wie es bezüglich der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten
Vorrichtung anwendbar ist. Es sind eine Vielzahl von Regelschleifen vorgesehen mit
Eingangsleitungen 230 bis 239, die Daten der tatsächlichen Zustände (Ist-Werte)
der Vielzahl zu kontrollierenden Variablen einer allgemein mit der Bezeichnung DPU
an- -gegebenen
Datenverarbeitungseinheit zuführen, die in der
Darstellung der Figur 2 mit gestrichelten Linien umgeben ist und auch die dort dargestellten
Komponenten umfaßt. Die Datenverarbeitungsanlage DPU erzeugt auf Ausgangsleitungen
290 bis 299 eine Vielzahl von Ausgangs- oder Regel-bzw. Stellsignalen, durch welche
sich die Variablen regeln und einstellen lassen. Die in den Zeichnungen angegebenen
geregelten Variablen sind lediglich beispielhaft zu verstehen und stehen stellvertretend
für viele Regelfunktionen, die von der Datenverarbeitungsanlage durchgeführt werden
bei der automatischen Regelung und Steuerung einer kontinuierlichen Fertigungsstraße,
wie, dies beim dargestellten Verwendungszweck bezüglich der Produktionslinie zur
Herstellung einer Glasfasermatte nach Figur 1 der Fall ist.
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Als Teil der Datenverarbeitungsanlage DPU ist eine Hauptprogrammschaltung
MPC dargestellt und so ausgebildet, daß sie geeignet ist, einen Programmeingang
(d.h. Soll-Werte) in Form einer in gestanzten Kante aufzunehmen, die/einen Schlitz
102 eingelegt werden kann, und in üblicher Weise ausgelesen wird durch manuell ;
ausgewählte und in der Maschine programmierte Einstellungen, wobei solche Einstellungen
durch die Einstellung von Regeldrehscheiben oder Stellknöpfen 101 getroffen werden.
Der Hauptprogrammschaltung können vorgegebene Sollwerte auch eingegeben werden durch
jedes andere geeignete System und jede andere Möglichkeit, beispielsweise in Form
eines elektromagnetischen Bandes oder sonstiger Systeme, die ausgelesen werden oder
durch ein Computerprogramm. Die Eingabe für die Hauptprogrammschaltung ergibt Informationen
hinsichtlich der Breite, Dicke, Dichte des gewünschten Produktes, der Arten von
Bindemittel, Informationen hinsichtlich der Aushärtung sowie weitere Informationen
für
Variable, wie sie erforderlich sind, um ein solches Produkt herzustellen. Die Hauptprogrammschaltung
ist so ausgebildet, daß sie über Leitungen 251 bis 259 Ausgangssignale erzeugt,
zur Bereitstellung von vorausgerechneten Einstellpunkten für jede der betroffenen
Variablen. Die einer Vergleichsschaltung SCC zur Einstellung zugeführten Einstellpunkte
ergeben so Daten, die repräsentativ sind für den gewünschten Zustand der zu kontrollierenden
Variablen.
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Für einige der Variablen ergeben sich geringe oder gar keine Modifikationen
hinsichtlich des Zustands der Variablen, wenn einmal der von der Hauptprogrammschaltung
erzeugte Einstellpunkt mit dem tatsächlichen Zustand verglichen worden ist und die
Variable auf die gewünschte Bedingung verändert worden ist.
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Beispielsweise erfordert die Haubenbreiteneinstellung selten eine
Modifikation durch Einstellung des Regelmechanismus 36 in Figur 2 bezüglich der
Seitenwände 33 und 34 der Haube 30, nachdem eine solche Einstellung einmal vollendet
worden ist.
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In ähnlicher Weise ist es unwahrscheinlich, daß die Abtast-und Regelvorrichtung
66 für die Druckeinstellung oder die Sägenregelung 81 in ihren Einstelldaten modifiziert
wirdtnachdem dann einmal eine gegebene Arbeitsänderung in die Datenverarbeitsanlage
einprogrammiert und die Arbeitsänderung in die Produktion übernommen worden ist.
Bei diesen oder jenen kontrollierten und geregelten Variablen können Drifterscheinungen
auftreten und da es sich bei so3chen VariBblen um. wichtige veränderbare handelt,
ist es erwünscht, diese Regelungen zu überwachen. Daher verfügt die Hauptprogrammschaltung
über ein oder mehrere Ausgangssignale auf einer Leitung 280, die einer Abtastratenschaltung
SRC (scan rate control) zugeführt ist, die ihrerseits Ausgangssignale auf einer
Leitung 281 einer
Eingangsmultiplexschaltung IM und einer Ausgangsmultiplexschaltung
OM zuführt, so daß samtliche Regelschleifen überwacht,und falls erforderlich, Korrekturen
angebracht werden können. Solche Multiplexschaltungen verbinden aufeinanderfolgend
in entsprechend geregelter Abfolge Ausgänge mit einem oder mehreren Eingängen.
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In den meisten Fällen stellt der Durchsatz bei der Schmelz-Zufuhr-
und Ausziehapparatur eine primäre Variable dar, die zu einer gegebenen Ablagerungsrate
von Fasern auf der Sammeloberfläche führt. Der Durchsatz kann entsprechend der Darstellung
der Figur 1 von einer Durchsatzabtastschaltung 25 ermittelt und als Eingangssignal
über die Leitung 230 durch den Eingangsmultiplexer IM und über eine Leitung 240
einer Vergleichsschaltung für den Durchsatzeinstellpunkt zugeführt werden. Ergibt
sich zwischen den Daten, die den tatsächlichen Zustand des Durchsatzes darstellen
(Ist-Wert) und den Daten, die den gewünschten oder Einstelldurchsatz darstellen,
eine Differenz, dann wird auf der Leitung 270, die zum Rechenabschnitt CAL führt,
ein Signal erzeugt, welches auf der Leitung 271 zu einem Korrektursignal führt,
das dem Ausgangsmultiplexer OM zugeführt wird. Der Ausgangsmultiplexer OM verbindet
dieses Korrektursignal über die Leitung 290 mit der Durchsatzabtastschaltung 20
zur Veränderung der Gemengeeingabe zum Ofen, zur Veränderung der Schmelzrate, der
Ausziehrate der Wärme der Düsenwanne und sonstiger Variabler, die den Durchsatz
des Systems beeinflussen und damit auch die Ablagerungsrate der Fasern auf der Sammeloberfläche
des Bandes 41.
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Unter der Annahme, daß in der primären Variablen keine Änderung auftritt,
setzt sich der Arbeitsvorgang fort auf der Basis
der vorgewählten
Einstellung; die von der Hauptprogrammschaltung MPC zur Verfügung gestellt werden
Das bedeutet, daß ein vorgegebener Durchsatz an Fasern oder eine vorgegebene Ablagerungsrate
an Fasern auf der-Sammeloberfläche 41 einen vorgewählten Bindemittelanteil oder
einen Anteil zusätzlicher Komponenten erforderlich macht, der von der Abgabevorrichtung
50 für das Bindemittel hinzugefügt werden muß, wobei die Abgabevorrichtung von dem
Bindemittelzuführregler 53 unter Kontrolle gehalten ist. Darüberhinaus wird die
Sammeloberfläche an dem Faserablagerungsbereich mit einer Geschwindigkeit vorbeigeführt,
die ausgewählt und eingegeben ist von der Geschwindigkeitsregelung 45 für die Vorschub-
oder Bandgeschwindigkeit des gesamten Systems. Der Heizungsregler 75 des Ofens stellt
sicher, daß von der Heizvorrichtung 74 die vorausgewählte Wärmemenge zur Verfügung
gestellt wird und daß die so geheizte Luft mit einem Luftvolumen zum Umlauf gebracht
wird, wie es ausgewählt und in den Gebläseantrieb 73 für den Ofen eingegeben ist.
Da die Arbeitsgeschwindigkeit (line speed) des Förderers oder der Sammeloberfläche
nicht innerhalb eines besonderen Arbeitswechsels verändert wird, ist es lediglich
erforderlich, die Drehgeschwindigkeit der Trimmsäge 80 bei einer bestimmten Geschwindigkeit
aufrecht zu erhalten. Die erwähnten Variablen werden durch Abtastung oder Messung
des tatsächlichen Zustands der Variablen oder Veränderlichen kontrolliert, durch
Vergleich dieser Variablen mit den Einstellpunkten in der Vergleichsschaltung SCC
und der Erzeugung von Ausgangskorrektursignalen, die vom Rechenabschnitt CAL zur
Verfügung gestellt werden? diese Daten laufen durch denEingangs- und Ausgangsmultiplexer,
wie soeben beschrieben, hinsichtlich der Regelung des Durchsatzes an schmelzbarem
Material.
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So machen zwar eine Anzahl von in jedem beliebigen Prozeß vorhandenen
Variablen eine kontinuierliche Überwachung und Korrektur erforderlich, soweit notwendig,
beispielsweise eine solche primäre Variable wie der Durchsatz, eine Anzahl von Variablen
braucht jedoch nicht so häufig, wie soeben erwähnt, überwacht zu werden. Diese Variablen
können solche Einrichtungen umfassen, die eingestellt werden bei einer anfänglichen
Arbeitsumstellung im Programm, wenn dieses der Hauptprogrammschaltung vorgelegt
wird, wobei dann später nach der Einstellung nur geringe oder gar keine Drift oder
Veränderungen mehr auftreten. Zur Erläuterung vorliegender Erfindung sind die Einstellung
der Haubenbreite, der Trimmsäge, der Druckrollen und der Strangverteilung (falls
diefasererzeugende Vorrichtung nach Figur 3 verwendet wird) als Variable ausgewählt,
die lediglich gelegentlich überwacht zu werden braucht. Diese Variablen können durch
mechanische Anordnungen und Systeme kontrolliert werden, die in ihren mechanischen
Verbindungselementen Spiel aufweisen, so daß bei der Abtastung der endgültigen Einstellung
eine größere Toleranz erlaubt sein kann, als dies sonst möglich ist. Für solche
Variablen ist es zweckmäßig und vorteilhaft, ein Regelabweichungs-oder Fehlersignal
zunächst einer Toleranzüberwachungsschaltung zuzuführen, um festzustellen, ob das
Fehlersignal die für das jeweilige geregelte System erlaubte Toleranz überschreitet.
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So sind in der Datenverarbeitungsanlage DPU nach Figur 4 eine Toleranzüberwachungsschaltung
HTC für die Haube, eine Toleranzüberwachungsschaltung STC für die Säge, eine Toleranzüberwachungsschaltung
CTC für den Druck auf die Matte sowie eine Toleranzüberwachungs- und Feststellschaltung
DTC für die Strangverteilung vorgesehen und eingeschaltet zwischen dem Ausgang der
Vergleichsschaltungen für die Einstellpunkte und dem Rechenabschnitt 270.
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Falls die Fehlerdifferenz nach der Vergleichsschaltung den vorgegebenen
Toleranzbereich überschreitet, dann wird das Fehlersignal als Ausgang der Toleranzüberwachungsschaltung
dem Rechenabschnitt CAL zugeleitet und von der Rechenschaltung wird ein Korrektursignal
erzeugtund über den Ausgangsmultiplexer der jeweiligen geregelten Vorrichtung zugeführt.
Darüberhinaus kann man weiterhin noch ein Ausgangssignal dann vorsehen, wenn das
Fehlersignal der Vergleichsschaltung bei dieser Art Regelung den vorgegebenen Toleranzbereich
überschreitet, um die Abtast-oder Wiederholungsrate für die Regelschleife zu verändern.
So sprechen Relais HOT, SOT,COT und DOT auf vorbestimmte,Unterschiede zwischen den
den tatsächlichen Zustand auf den Eingangsanschlüssen der Regelschleifen angebenden
Daten und den Daten an, die einen gewünschten Zustand in den Vergleichs schaltungen
SCC markieren, so wie diese Unterschiede bestimmt sind, durch die Toleranzüberwachungsschaltungen
HTC, STC, CTC und DTC. Die Erregung der Relais HOT,SOT, COT und DOT schließt Kontakte
in einer Abtastratenschaltung SRC, die schematisch im rechten unteren Teil der Figur
1 innerhalb der gestrichelten Umrandung dargestellt ist. Durch das Schließen der,
Kontakte werden Schaltungen, bei denen gemessen und festgestellt worden ist, daß
die Toleranz überschritten wurde, von einer niedrigeren Abtastrate auf eine schnellere
Abtastrate umgeschaltet, bis der Zustand oder die Variable korrigiert worden ist.
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Wenn in die Hauptprogrammschaltung eine Arbeitsänderung oder eine
Produktänderung eingeführt worden ist, ist es auch erwünscht, automatisch schnellere
Abtastraten für die Toleranzüberwachungsschaltungen zu erzielen, bis die einzelnen
Einrichtungen und Systeme ihren gewünschten Zustand erreicht haben.
Ein
ProgrammänderungssensorPSC spricht auf die Einführung eines anderen Programms oder
auf eine Änderung in den Einstellpunkten der Hauptprogrammschaltung an und erregt
ein Zeitrelais TMR, wenn eine Programm- oder Einstellpunktänderung erfaßt ist. Die
Erregung des Zeitschaltrelais TMR schließt Zeitschaltrelaiskontakte in der Abtastratenschaltung
SRC, wie dies schematisch auf der linken Seite der kleinen gestrichelten Linie innerhalb
der Schaltung in Figur 4 angedeutet ist. (Die weiter vorn schon erwähnten Relais
HOT, SOT, COT, DOT befinden sich rechts von dieser gestrichelten Linie), wodurch
eine schnellere Abtastrate für sämtliche geregelten Variablen für eine vorgegebene
Zeitdauer bewirkt wird. Diese vorgegebene Zeitdauer überschreitet die Zeit, die
üblicherweise erforderlich ist, um eine Korrektur zu machen und wird, wie weiter
unten noch im Detail angegeben wird, bevorzugt der Größe der Änderung in der Einstellung
für jede zu kontrollierende Variable proportional gemacht.
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Es läßt sich mithin feststellen, daß dann, wenn die Datenverarbeitungsanlage
DPU der Figur 4 einen in dem Programm eingebauten variablen Abtastalgorithmus aufweist,
bestimmte Regelschleifen nur dann mit einer schnelleren Abtastrate überstrichen
und abgetastet zu werden brauchen, wenn eine Änderung oder ein Alarmzustand existiert,
eine Abtastung mit einer niedrigeren Abtastrate kann erfolgen, wenn keine Regelwirkung
erforderlich ist. Dies erfordert eine geringere Computerzeit und sorgt für eine
stabilere Einstellung der Einrichtungen zwischen den Änderungen. Eine größere Anzahl
von Computerzeit wird verfügbar, wenn in den Regelzeiten, die einen veränderlichen
Abtastalgorithmus aufweisen, keine Arbeitsänderung oder Alarmzustand besteht. Es
kann dann der Extrazeiteingang 239-, die Vergleichsschaltungen für die inneren Einstellpunkte,
der Rechenabschnitte
usw., der Datenverarbeitungsanlage zur Kontrolle
von Extrafunktionen oder zur Übernahme von andere Aufgaben verwendet werden, wie
dies durch den zusätzlichen Funktionsblock 300 dargestellt ist, dem ein Ausgangssignal
von dem Ausgangsmultiplexer OM auf der Leitung 299 zugeführt wird.
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Es sei darauf hingewiesen, daß in den Figuren 4, 5 und 6 und sonstwo
in den Zeichnungen die Regel funktionen durch Blockdiagramme dargestellt sind, die
digitale Computerfunktion,-analoge Computerfunktion und Komponenten u. dergl. in
einer Kombination enthalten, die darauf gerichtet ist, die Erfindung so klar wie
möglich darzustellen. Es versteht sich daher, daß ein Fachmann auf dem analogen
Computergebiet oder der Prozeßregelung nach den erfindungsgemäßen Anweisungen leicht
solche Vorrichtungen und Systeme irstellen kann, während ein Fachmann für die Progrimmierung
von digitalen Computern in der Lage ist, in einfacher Weise ein Programm zu erstellen,
welches eine Zwischenverbindung von digitalen Computerelementen zuläßt, um die weiter
vorn erwähnten Funktionen durchzuführen.
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In Figur 5 ist nunmehr zur Erläuterung eine der Regel schleifen der
Figur 4 ausgewählt und in größerem Detail dargestellt. Mit Hilfe mechanischer Verbindungselementen
wird eine Haubenwand HW in gewünschte Positionen bewegt, die mechanischen Verbindungselemente
verbinden die Haubenwand mit der WelleSFT eines Haubenwandmotors HWM, wie in den
Figuren 1 und 3 gezeigt. Eine Regelschaltung HWMC für den Haubenwandmotor erzeugt
Vorwärts-und Rückwärtssignale als Folge von Regelsignalen, die ihr zugeführt sind
über eine Korrekturspeichereinheit HCS, die wiederum
die Ausgangssignale
der Datenverarbeitungsanlage DPU empfängt.
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Die tatsächliche Position oder der tatsächliche Zustand der Haubenwand
HW (Ist-Wert) wird überwacht von einer Abfühleinrichtung, beispielsweise einer Signale
weiterleitenden Schleifdrahteinheit APSW, deren bewegliche Mittelanzapfung des Schleifdrahtes
mechanisch mit der Haubenwand in einer Weise verbunden ist, die der Darstellung
der Figur 2 ähnlich ist, wo dies in perspektivischer Darstellung angegeben ist.
Eine die tatsächliche Position angebende Signaleinheit APS übersetzt das Signal
des Sensors APSW in eine Datenform, die geeignet ist, über die Eingangsleitung 231
der Regblschleife der Datenverarbeitungsanlage DPU zugeführt zu werden. Die Relaiskontakte
HSCN in der Eingangsleitung 231 für die Haubenabtastung und der Ausgangsleitung
291 stellen die Kontakte oder sonstige Schaltmittel dar beim Eingangsmultiplexer
IM und Ausgangsmultiplexer OM, der in Blockform schon in Figur 4 dargestellt worden
ist. Die Angaben, die eine gewünschte Position der Haubenwand HW für eine vorgegebene
Arbeit darstellen, werden in die Programmschaltung SPG als Einstellpunkt eingegebene
beim Ausführungsbeispiel durch von Hand vorzunehmende Drehung am Einstellknopf SPGK
der Programmschaltung SPG. Dies ergibt für die Vergleichsschaltung HSC in Figur
5 ein Einstellpunktsignal bezüglich der Haubeneinstellung.
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Durch Schließen der Kontakte HSCN wird der Vergleichsschaltung HSC
auf der Leitung 231 ein Eingangssignal zugeführt, wenn die Haubenregelschleife abgetastet
-wird.
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Liegt zwischen dem tatsächlichen Signal und dem voreingestellten Signal
kein Unterschied vor, dann ergibt die Vergleichsschaltung
auch
kein Ausgangssignal. Existiert eine Differenz, dann wird von der Vergleichsschaltung
HSC ein Fehlersignal erzeugt und einer weiteren Haubentoleranz-Vergleichsschaltung
HTC zugeführt.
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Das Ausmaß der Toleranz, die für die Haube erlaubt ist, ist in die
Haubentoleranzvergleichsschaltung HTC, beispielsweise durch Einstellung des Knopfes
HCTK von Hand eingegeben worden. Falls das Fehlersignal der Vergleichsschaltung
HSC die in der nachgeschalteten Vergleichsschaltung HTC eingestellte Toleranz nicht
überschreitet, weist die Haubentoleranz-Vergleichsschaltung ein Ausgangssignal nicht
auf. In den meisten Regelfällen dieser Art kann das Fehlersignal, wenn es kleiner
als der Toleranzbereich ist, einem Fehlerintegrator ER zugeführt werden, der eine
Rückstellfunktionskomponente aufweist und in welchem kleine Fehler addiert werden.
In einer an sich bekannten Weise wird die Summe dieser additiven Fehler als Rückstellausgang
(reset output) dem Propor-tionalausgang auf der Ausgangsleitung 291 hinzugefügtb
Übersteigt das Fehlersignal der Vergleichsschaltung HSC den Toleranzbereich der
Haupttoleranz-Vergleichsschaltung HTC, dann ergibt sich an deren Ausgang ein Ausgangssignal.
Ein Ausgangssignal an dieser Vergleichsschaltung HTC erregt ein Relais HOT, welches
anspricht, wenn sich die Haubeneinstellung außerhalb des Toleranzbereichs befindet,
um so die Abtastrate zu verändern, wie weiter unten noch erläutert wird. In ähnlicher
Weise wird ein Ausgangssignal der Vergleichsschaltung HTC dem Rechenabschnitt CAL
zugeführt, in welchem ein proportionales Korrektursignal erzeugt und dem Ausgangsmultiplexer
UM zugeführt wird, der durch die Kontakte HSCN dargestellt ist; das Ausgangssignal
gelangt dann an die Korrekturspeichereinheit HCS- für die Haube.
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Die Eingangs- und Ausgangsmultiplexer IM und OM sind in Figur 5 weiterhin
noch durch die Kontakte IMLTX und OMLTX jeweils dargestellt,
und
zwar um die Verwendung der Datenverarbeitungsanlage DPU zur Wahrnehmung anderer
Regel funktionen oder zur Durchführung anderer Aufgaben zu ermöglichen, wenn die
Regelschleife für die Haubenbreite nur mit einer langsamen oder niedrigen Abtastrate
abgetastet wird.
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In Figur 6 ist als Blockschaltbild eine Schaltung dargestellt, die
in der Abtastrate der in Figur 5 dargestellten Regel schleife eine Änderung bewirken
kann.
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Es sei darauf hingewiesen, daß die Schaltung der Figur 6 in Leitungsdiagrammform
ausgelegt ist, daher können die Komponenten durch Bezugnahme auf die rechts angegebenen
Bezugs zeichen leicht identifiziert werden. Schaltvorgänge bei Kontakten werden
üblicher weise reduziert, ohne daß eine mechanische Verbindung zwischen den Kontakten
und den Betätigungsmitteln angegeben wird. Die Kontakte können an jeder beliebigen
Position angeordnet sein, selbst wenn sie sich sehr weit von ihren Betätigungsmitteln
entfernt befinden. Kreuzverweise zwischen den Betätigungsmitteln und ihren zugeordneten
Kontakten werden dadurch vorgenommen, daß am rechten Rand der Zeichnung die Bezugszeichen
des Betätigungsmittels, beispielsweise des Relais HOT für den Außertoleranzbeuich
der Haube, angrenzend an die Linie 10, angegeben ist, der Linie, in welcher die
Kontakte betätigende Relaisspule HOT zur Erregung angeordnet ist. Nachfolgend an
das Bezugszeichen (im Beispiel HOT) sind dann die Leitungszahlen angegeben, in welchen
HOT-Kontakte auftauchen, d.h. 11, 12, t4, 17, 21.
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Weiterhin sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß die Angabe
einer Liniennummer für ein zugeordnetes Relais, die
nicht unterstrichen
ist, anzeigt, daß diese Kontakte sich in üblicher Weise in ihrer Offenstellung befinden
<d.h. Arbeitskontakte sind), wie dies bezüglich der Linie 11, 14, 17 und 21 zutrifft.
Eine Kontaktliniennummer, die unterstrichen ist, zeigt an, daß diese Art Kontakte
üblicherweise geschlossen sind, d.h.
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Ruhekontakte darstellen, wie dies für die Linie 12 zutrifft.
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Andere Betätigungsmittel und ihre zugeordneten Kontakte sind in ähnlicher
Weise bezeichnet.
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Die Haubentoleranz-Vergleichsschaltung HTC, wie in den Figuren 4 und
5 erwähnt, ist angeordnet in Linie 10 der Figur 6 und erzeugt von der Stromversorgungsleitung
L1 zur Stromversorgungsleitung L2 ein Ausgangssignal, wenn ein Fehlersignal der
der Ist- mit dem Soll-Wert vergleichenden vorgeschalteten Vergleichsschaltung den
Toleranzbereich überschreitet, der in der Toleranzvergleichsschaltung HTC eingegeben
ist. Wie schon mit Bezug auf die Figuren 4 und 5 darauf hingewiesen ist, ist ein
Programmänderungssensor PSC vorgesehen, der in Figur 6 in Linie 13 angeordnet ist.
Figur 5 zeigt schon, daß eine Änderung der Einstellung dadurch abgetastet werden
kann, daß der Einstellknopf SPGK, der von Hand zur Änderung zu betätigen ist, mechanisch
mit einem Abgriff einer Schleif-drahtanordnung RTS verbunden wird, die ein Signal
erzeugt und dem Programmänderungssensor PSC zugeordnet ist. Um von der Leitung L1
zur Leitung L2 ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches in seiner Größe proportional
zur Größe der Änderung des Einsteilpunktes ist, kann der ein Signal abgebende Schleifdraht
RTS kombiniert werden mit einem Nachlaufschleifdraht-Mechanismus, der erregt wird,
wenn in der Position des Abgriffs des signalübermittelnden Schleifdrahtes RTS eine
Änderung erfolgt. Dieser Servonachlauf-Schleifdrahtmechanismus bleibt erregt, bis
der Servonachläufer einen Punkt
auf dem Servoschleifdraht erreicht
hat, der die Spannungszustände zwischen den beiden Schleifdrähten innerhalb des
Programmwechselsensors PSC ausgleicht. Andere, für den Fachmann geeignete Mittel,
die zum Abfühlen einer Programmänderung geeignet sind und die einen Ausgangswert
erzeugen, der in seiner Amplitude oder in seinem Zeitverhalten proportional zur
Amplitude der Änderung des jeweils betreffenden Einstellpunktes ist.
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Aus Gründen einer klaren Darstellung sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
nach Figur 6 einfache Uhrenmechanismen CM1 und CM2 vorgesehen, um das Abtastrelais
HSCN für die Haube zu betätigen. Bei einem digitalen Computer werden die Multiplexer
durch geeignete Programminstruktionen kontrolliert und gesteuert.
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Die angetriebenen Schleifarmblätter WB1 und WB2 der Uhrenmechanismen
CM1 und CM2 sind mechanisch miteinander verbunden, so daß eine Koordination ihrer
Umdrehung erreicht wird. Der dem Schleifarm zugeordnete Uhrenring WCR1 verfügt über
einen nach innen gerichteten Schleifarmkontakt WC1, der in der Zwölfuhrposition
angeordnet ist. Der Uhrenring WCR2 verfügt über acht nach innen sich erstreckende
Schleifarmkontakte WC2, die gleichmäßig um den Ring WCR2 herum im Abstand gehalten
sind. Die Stromzuführungsleitung L1 ist mit diesen äußeren Ringen WCR und WCR2 verbunden.
Die Schleifarmblätter WB1 und WB2 sind dann ihrerseits wieder jeweils einmal mit
der erregenden Spule des Haubenabtastrelais HSCN und über schnelle Abtastrelaiskontakte
FSR' mit der die Kontakte HSCN erregenden Spule verbunden.
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Jedesmal, wenn der Schleifarm WB1 des langsamen abtastenden Uhrenmechanismus
CM1 den Schleifarmkontakt WC1 bei einer Umdrehung berührt, wird eine kurze Stromleitung
über das Relais
HSCN aufrechterhalten, was dieses Relais dazu
veranlaßt, seine Kontakte zu Zwecken der Abtastung zu schließen. Sind jedoch die
schnellen Abtastrelaiskontakte FSR in der Leitung 20 bzw. in der entsprechenden
Linie 20 der Figur 6 geschlossen, dann erzeugt eine Berührung des Schleifarmblattes
WB2 mit den Schleifarmkontakten WC2 bei einer Umdrehung acht Impule oder stromleitende
Zustände durch die Spule des Haubenabsatzrelais HSCN. Daher ist die Abtastrate für
die Haubenregelschleife dann, wenn die schnellen Abtastrelaiskontakte FSR geschlossen
sind, achtmal so groß, verglichen mit der langsamen Abtastrate.
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Beim Betrieb der Schaltung nach Figur 6 wird dann, wenn das Fehlersignal
von der Vergleichsschaltuny SCC für den. Einstellpunkt die Toleranz in der Vergleichsschaltung
HTC überschreitet, das den Zustand "Haube außer Toleranz" betreffende Relais HOT
in Linie oder Leitung 10 der Figur 6 erregt. Dadurch schließen in Linie 17 die HOT-Kontakte
für die Außertoleranzanzeige und erregen das schnelle Abtastrelais SSR über Ruhekontakte
des Verriegelungsrelais LR und des Zeitrelais TMR. Die Erregung des schnellen Abtastrelais
FSR schließt die Arbeitskontakte FSR in Linie 20 der Figur 6 und verbindet den schnellen
Abtastmechanismus CM2 mit dem Haubenabtastrelais HSCN, wodurch die Abtastrate um
das Achtfache gesteigert wird. Die Haubenabtastrelaiskontakte HSCNS in Figur 5 in
den Leitungen 231 und 291 schliessen achtmal so schnell und ermöglichen eine schnellere
Abtastung der tatsächlichen Zustandsdaten (Ist-Werte) und eine schnellere Korrektur
der Fehlerposition, bis die Haubenwand HW sich wieder in einer Position befindet
innerhalb des Toleranzfeldes.
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Ist die Haubenwand HW in eine Position zurückgebracht worden, innerhalb
der erlaubten Toleranz, dann liegt das Fehlersignal unterhalb der Amplitude, die
erforderlich ist, um ein Ausgangssignal
der Vergleichs schaltung
HTC für die Toleranzmessung zu veranlassen und das Relais HOT zur Anzeige einer
Außertoleranzstellung der Haube wird entregt. In Leitung 17 öffnen sich Arbeitskontakte
HOT zur Entregung des schnellen Abtastrelais FSR und bringen den langsamen Abtastmechanismus
CM1 wieder zur Regelung des Haubenabtastrelais HSCN.
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Um einer Bedienungsperson anzuzeigen, daß die von einer gegebenen
Regelschleife geregelte und gesteuerte Anordnung sich außerhalb der Toleranz befindet,
sind in Leitung oder Linie 21 Arbeitskontakte HOT für "Haube außer Toleranz" angeordnet,
die bei Schließen einen Alarmmechanismus FA über die geschlossenen Ruhekontakte
LR und TMR jeweils des Verriegelungs- und des Zeitrelais erregen und betätigen.
Um die Abtastung der Haubenregelschleife von einer langsamen auf eine schnelle Abtastrate
zu ändern, wenn eine Programmänderung vorgenommen ist, wird von dem Programmänderungssensor
PSC in Linie 13 ein Ausgangssignal erzeugt, proportional zur Größe der Änderung
der Einstellung. Das Zeitrelais TMR bleibt für einen Zeitraum erregt, der proportional
ist der Größe der Änderung. Da der Einstellpunkt, wie er von der Vergleichsschaltung
SCC für den Einstellpunkt erzeugt wird, ebenfalls geändert ist, ist es möglich,
daß das Fehlersignal für den Haubenbreitenabschnitt der Vergleichsschaltung SCC
den Toleranzbereich überschreitet, der in der Toleanzvergleichsschaltung HTC eingestellt
wurde. Daher wird dann auch das Relais HOT in Leitung 10 füraube außer Toleranz"
erregt. Die Erregung des Zeitrelais TMR schließt Arbeitskontakte in Leitung oder
Linie 14, wobei, falls sich zu dieser Zeit die Hauptposition außerhalb des Toleranzbereiches
befindet, auch die HOT-Kontakte in Leitung 14 schließen und die Erregung des Verriegelungbereiches
des Verriegelungsrelais
LR in den Leitungen 14, 15 ermöglichen.
Es schließen sich die Arbeitskontakte LR des Verriegelungsrelais in Leitung 16 und
über die nun geschlossenen Arbeitskontakte TMR des Zeitrelais erfolgt die Erregung
des schnellen Abtastrelais FSR in Leitung 17.
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Die Arbeitskontakte FSR des schnellen Abtastrelais in Leitung 20 schließen
sich dann und legen die Haubenbreiten-Regelschleife auf die schnellere Abtastrate.
Diese Abtastrate wird aufrechterhalten, bis das Zeitrelais durch Erlöschen des von
dem Programmänderungssensors PSC stammenden Signals entregt wird. Die Zeitrelaiskontakte
TMR in Leitung 16 öffnen dann zur Entregung des schnellen Abtastrelais und legen
die Haubenbreiten-Regelschleife wieder auf die langsame Abtastung.
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Es ist erwünscht, Computerzeit dadurch zu schonen, daß die Haubenbreitenregelschleife
aus dem schnellen Abtastzustand herausgenommen wird, nachdem die erforderliche Programmänderung
durchgeführt worden ist, bevor der Zeitraum verstrichen ist, wie vom Ausgang des
Programmänderungssensors PCS und der Erregung des Zeitrelais TMR bestimmt ist. Diese
schnelle Rückkehr zur langsamen Abtastrate ergibt sich bei der Schaltung der Figur
6 durch Bereitstellung einer Zähleinheit CNTR in Leitung 12, die nach-' einander
die aufeinanderfolgenden Male zählt, innerhalb welchen die Haubenbreitenregelschleife
sich innerhalb der Toleranz befindet. Liegt die Regelschleife außerhalb des Toleranzbereiches,
dann ist, wie weiter vorn schon festgestellt, das Relais HOT in Leitung 10 erregt.
Die Arbeitskontakte HOT in Leitung 11 sind daher ebenfalls geschlossen, so daß jedesmal
dann, wenn in Leitung 11 die Haubenabtastrelaiskontakte HSCN schließen, ein Rückstellsignal
für die Zähleinheit CNTR dieser zugeführt wird. Die Zähleinheit wird daher am Zählen
dann gehindert, wenn sich die Regelschleife ausserhalb der Toleranz befindet, da
die Ruhekontakte in Leitung 12 geöffnet sind, wenn das HOT-Relais (Haube außer~Toleranz}~erregt
ist.
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Kommt die Regelschleife einmal innerhalb des Toleranzbereiches, dann
wird allerdings das Relais HOT entregt und öffnet die Arbeitskontakte HOT in Leitung
11, so daß die Rückstellimpulse von der Zähleinheit CNTR weggenommen werden, gleichzeitig
werden die Rückkontakte HOT in Leitung 12 geschlossen. Daher wird jedesmal, wenn
ein Haubenabtastrelais HSCN erregt und dessen Kontakte HSCN in Leitung 12 geschlossen
werden, von der Stromversorgungsleitung L1 der Zähleinheit CNTR ein "Toleranz eingehalten"
-Impuls zugeliefert. Nach einer vorgegebenen Anzahl von Abtastungen, während denen
die Ruhekontakte HOT geschlossen bleiben, wodurch angezeigt wird, daß die Regelschleife
sich innerhalb der Toleranz befindet, wird von der Zähleinheit ein Ausgangssignal
erzeugt, zur Erregung des Zählrelais CTR. In Leitung 14 öffnen dadurch die Ruhekontakte
CTR und verhindern, daß dem Verriegungsbereich des Verriegelungsrelais LR ein Verriegelungsstrom
zugeführt wird.
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Gleichzeitig schließen in Leitung 15 die Arbeitskontakte CTR und legen
an den Freigabebereich des Verriegelungsrelais LR einen Freigabestrom, wodurch es
den Relaiskontakten LR ermöglicht wird, sich von der Verriegelungsposition in die
Freigabeposition zu bewegen. Daher öffnen dann in Leitung 16 Arbeitskontakte LR
und entregen das schnelle Abtastrelais FSR, selbst dann, wenn das Zeitrelais TMR
noch in Leitung 13 erregt bleibt und seine Arbeitskontakte TMR in Leitung 16 geschlossen
hält.
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Dadurch öffnen in Leitung 16 dieArbeitskontakte FSR und nehmen die
von dem schnellen Abtastmechanismus CM2 stammenden Erregungsimpulse von dem Abtastrelais
HSCN weg, wodurch die Regelschleife wieder auf ihre normale niedrige Abtastrate
zurückgeht.
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Nun können Fälle auftreten, bei denen die geregelte Vorrichtung die
gewünschte Position nicht in der Zeit erreichen kann, die von dem Ausgang des Programmänderungssensors
P'SC vorgesehen ist,
während welcher nämlich das Zeitrelais TMR
erregt ist. Falls ein solcher Zustand auftritt, ist es wahrscheinlich, daß ein Teil
der geregelten Vorrichtung betriebsunfähig geworden ist, oder daß in dem Regelsystem
selbst ein Fehler oder ein Schaden aufgetreten ist. Es ist daher erwünscht, die
Regelschleife aus der schnellen Abtastrate herauszunehmen, jedoch eine Alarmgabe
zu bewirken, um es der Bedienungsperson zur ermöglichen, die Vorrichtung und die
Ausrüstung zu untersuchen und festzustellen, was geschehen ist.
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Wenn das Signal vom Zeitrelais TMR weggenommen wird, wodurch angezeigt
wird, daß der vorgegebene Zeitraum abgelaufen ist, öffnen die Zeitrelaiskontakte
TMR in Leitung 14 und nehmen die Erregung von dem Verriegelungsbereich des Verriegelungsrelais
LR weg, auch die Zeitrelaiskontakte TMR in Leitung 16 öffnen und entregen das schnelle
Abtastrelais FSR und legen die ganze Einheit auf eine niedrigere Abtastrate. Die
Ruhekontakte MTR in Leitung 17 öffnen, um eine erneute Erregung des schnellen Abtastrelais
FSR über die Ruhekontakte LR und die geschlossenen Arbeitskontakte des Relais HOT
(Anzeigehaube außer Toleranz) zu verhindern, da die geregelte Vorrichtung sich noch
immer außerhalb der vorgegebenen Toleranz befindet. Das Verriegelungsrelais LR ist
jedoch noch bis zurRückstellung durch das Zählrelais CTR erregt. Daher sind die
Verriegelungsrelaiskontakte LR in Leitung 22 noch geschlossen und es erfolgt dann,
wenn der Zeitraum verstrichen ist und die Ruhekontakte TMR in Leitung 22 schließen,
eine Betätigung des Alarms SA, d.h. eine Alarmgabe, wodurch der Bedienungsperson
mitgeteilt wird, daß der vorgegebene Zeitraum verstrichen ist, ohne daß die geregelte
Vorrichtung in der Lage war, die gewünschte Position oder den neuen Zustand zu erreichen.
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Ist der Fehler korrigiert worden, dann erzeugt die Haubentoleranz-Vergleichsschaltung
HTC nicht länger einen Ausgangswert, wodurch das HOT-Relais entregt wird. In Leitung
11 öffnen daher die HOT-Kontakte und nehmen die Rückstellimpulse von der Zähleinheit
CNTR weg; in Leitung 12 schließen die HOT-Ruhekontakte und ermöglichen es der Zähleinheit
CNTR aufeinanderfolgende Abtastzyklen zu zählen, während welcher sich die Regelschleife
innerhalb des Toleranzbereiches befindet.
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Nach der erforderlichen Anzahl von Abtastungen innerhalb des Toleranzbereiches,
wird das Zählrelais CTR erregt und öffnet in Leitung 14 seine Ruhekontakte CTR und
verhindert das Anlegen eines Verriegelungssignals an den Verriegelungsbereich des
Relais LR, während die CTR-Arbeitskontakte in Leitung 15 schließen, um dem Verriegelungsrelais
LR einen Freigabestrom zuzuführen.
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Die Arbeitskontakte des Verriegelungsrelais in der Leitung 22 öffnen
dann und Entaktivieren das Alarmsystem SA.
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Es sei darauf hingewiesen, daß das Alarmsystem FA in Leitung 21 am
Betrieb gehindert ist während der Zeit, während welcher das Alarmsystem SA in Leitung
22 betätigt ist. Wie oben darauf hinwird, gewiesen ist,/wenn das Alarmsystem SA
betätigt ist, entweder nur ein oder sowohl das Verriegelungsrelais LR als auch das
Zeitrelais TMR erregt. Daher wird eine Alarmgabe über das Alarmsystem FA durch öffnen
von Ruhekontakten LR oder TMR verhindert.
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Falls es aus irgendwelchen Gründen erwünscht ist, daß dann eine Alarmgabe
erfolgt, also Alarmmittel betätigt werden, wenn die Haube sich außerhalb des Toleranzbeniches
befindet, dann kann ein Schalter OTS in Leitung 23 geschlossen werden, wodurch das
Schließen
der Arbeitskontakte HOT in Leitung 23 das Alarmsystem TA betätigt.
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Es ist ein System und ein Verfahren zur Regelung einer Variablen beschrieben
worden, welches die folgenden Schritte umfaßt: Messen oder Erfassen von Daten, die
den tatsächlichen Zustand der Variablen darstellen, Abtasten der erfaßten tatsächlichen
Zustandsdaten und Vergleichen der tatsächlichen Zustandsdaten mit Daten, die einen
gewünschten Zustand für die Variable darstellen. Es wird eine erste niedrige Abtastrate
für die tatsächlichen Zustandsdaten ausgewählt, als Folge einer im wesentlichen
herrschenden Übereinstimmung zwischen den verglichenen tatsächlichen und gewünschten
Zustandsdaten. Als Folge einer vorgegebenen Differenz zwischen verglichenen tatsächlichen
und gewünschten Zustandsdaten wird eine schnellere Rate zur Abtastung der tatsächlichen
Zustandsdaten ausgewählt.
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Das Verfahren kann weiterhin die Maßnahmen umfassen-, die erste niedrigere
Abtastrate für die tatsächlichen Zustandsdaten aus zuwählen oder dann einzuschalten,
wendsich durch die zweite schnellere Abtastrate bei einer vorgegebenen Anzahl von
aufeinanderfolgenden Meßvorgängen oder Anzeigen eine praktische Übereinstimmung
zwischen den tatsächlichen und den gewünschten Zustandsdaten im Vergleichsschritt
ergeben hat. Das Verfahren kann weiterhin die Maßnahmen umfassen, unterschiedliche
Einstellpunkte vorzusehen, die jeweils unterschiedlichen gewünschten Zuständen für
die Variable entsprechen und als Folge der Einschaltung unterschiedlicher Einstelldaten
die zweite schnellere Abtastmöglichkeit der tatsächlichen Zustandsdaten auszuwählen,
die tatsächlichen Zustandsdaten mit den unterschiedlichen, neueingestellten und
soeben vorgenommenen Einstelldaten zu vergleichen
und dann wieder
auf die erste langsamere Abtastrate für die tatsächlichen Zustandsraten zurückzugehen,
wenn sich im wesentlichen eine Ubereinstimmung zwischen den tatsächlichen Zustandsdaten
und dem unterschiedlichen Einstellpunkt ergeben hat.
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Wenn dieses Verfahren verwendet wird, um eine Datenverarbeitungsanlage,
beispielsweise einen digitalen Computer zu programmieren, dann kann das Verfahren
der Programmierung des digitalen Computers mit einem Abtastalgorithmus für eine
Regelschleife die Anweisung umfassen, die tatsächlichen Zustandsdaten und die gewünschten
Zustandsdaten für eine Regeischleife hinsichtlich einer zu regelnden Variablen zu
vergleichen.
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Die Datenverarbeitungsanlage wird weiterhin darauf hingewiesen, daß
dann eine niedrigere Abtastrate für die Regelschleife auszuwählen ist, wenn der
Unterschied zwischen den verglichenen tatsächlichen und gewünschten Zustandsdaten
für die Regelschleife zu niedrig ist, um eine Korrektur des tatsächlichen Zustands
der Variablen erforderlich zu machen.
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Die Datenverarbeitungsanlage wird weiterhin so programmiert, daß dann
eine schnellere Abtastrate ausgewählt wird, wenn sich eine Differenz -zwischen den
tatsächlichen und den gewünschten Zustandsdaten ergibt, die eine Korrektur des tatsächlichen
Zustands der Variablen erforderlich macht. Dieses Verfahren umfaßt weiterhin die
Maßnahme, die Datenverarbeitungsanlage so zu instruieren, daß als Folge der Einführung
unterschiedlicher gewünschter Zustandsdaten für die Variable in das Regelprogramm
für diese eine schnellere Abtastrate in ihrer Regelschleife ausgewählt wird.
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Das Verfahren hat sich insbesondere als zweckmäßig und günstig bei
der Anwendung zur Herstellung von Glasfasermatten erwiesen.
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Hierbei wird eine die Fasern sammelnde Oberfläche an einem Faserablagerungsbereich
vorbeibewegt. Die Glasfasern werden nach Erzeugung in einer mattenähnlichen Masse
auf der Sammeloberfläche abgelegt, während sich diese Oberfläche an der Ablagerungsstation
vorbeibewegt. Stromabwärts dieser Ablagerungsstation wird die mattenähnliche Fasermasse
weiterverarbeitet, um schließlich eine fertige Glasfasermatte zu erzeugen. Die Eigenschaften
der fertigen Glasfasermatte werden dadurch kontrolliert, daß Daten über den tatsächlichen
Zustand der Variablen bei der Ablagerung und bei der Verarbeitung der mattenähnlichen
Masse auf der Sammeloberfläche zur Verfügung gestellt werden. Diese tatsächlichen
Zustandsdaten für jede der Variablen werden abgetastet, d.h. in zeitlich unterbrochenen
Zuständen abgefragt. Die abgetasteten oder abgefragten tatsächlichen Zustandsdaten
jeder Variablen werden mit gewünschten Zustandsdaten.jener Variablen verglichen,-die
erforderlich sind, um zu einer fertigen Glasfasermatte mit vorgegebenen Eigenschaften
zu führen. Ein tatsächlicher Zustand, d.h. ein Ist-Wert einer Variablen wird korrigiert,
wenn sich zwischen den tatsächlichen und den gewünschten Zustandsdaten der Variablen
ein Unterschied ergibt.
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Schließlich wird zur Durchführung der Erfindung so vorgegangen, daß
die tatsächlichen Zustandsdaten für mindestens eine der Variablen bei dem Glasfasermatten
herstellenden Prozeß mit einer ersten niedrigeren Rate abgefragt oder abgetastet
werden, wenn die Differenz zwischen den tatsächlichen und den gewünschten Zustandsdaten
der Variablen so ist, daß eine Korrektur der tatsächlichen Zustandsdaten nicht erforderlich
ist. Die tatsächlichen Zustandsdaten dieser Variablen werden
jedoch
mit einer schnelleren Abtastrate abgetastet oder abgefragt, wenn die Differenz zwischen
den tatsächlichen Zustandsdaten und den gewünschten Zustandsdaten für diese Variable
eine Korrektur der Ist-Werte erforderlich macht.
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Erfolgt die Eingabe eines unterschiedlichen Satzes neuer gewünschter
Zustandsdaten, d.h. die Änderung von vorgegebenen Soll-Werten für eine Variable,
wobei diese neuen gewünschten Zustandsdaten einer Vergleichsschaltung zum Vergleich
mit den tatsächlichen Zustandsdaten für diese Variable zugeführt werden, so werden
die tatsächlichen Zustandsdaten für diese Variable, d.h. die Ist-Werte mit einer
Rate abgetastet, die schneller ist als die erste niedrigere Abtastrate.