DE2754527C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wäge-Beschickungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In zahlreichen Industriezweigen, beispielsweise in der chemischen Industrie, müssen verschiedene Stoffe dosiert in Behälter oder dergleichen gegeben werden, um z. B. bestimmte Reaktionen zu erzeugen. Soll die dosierte Zuführung automatisch erfolgen, so werden die entsprechenden Stoffmengen durch ihr Volumen oder ihr Gewicht bestimmt und entweder das Gewicht oder das Volumen oder beides als Größen in einem Regelprozeß verwendet. Man unterscheidet deshalb zwischen "gravimetrischen" und "volumetrischen" oder "kombiniert gravimetrisch- volumetrischen" Verfahren. Bei den gravimetrischen Verfahren wird das zuzuführende Material einfach gewogen, beispielsweise in einen Behälter, der sich auf einer Waage befindet. Die volumetrischen Verfahren benötigen eine solche Waage nicht, vielmehr genügen Behältnisse, deren Volumen bekannt ist.

Bei Schüttgütern ist das gravimetrische Dosierverfahren das einzige, das zu genauen Dosierungen führt. Deshalb wird es überwiegend in der chemischen Technik verwendet.

Innerhalb der gravimetrisch arbeitenden Geräte unterscheidet man noch einmal Dosierbandwaagen, Dosierschneckenwaagen, das Durchlauf-Dosiergerät und die Differential-Dosierwaage. Bei der Differential-Dosierwaage wird ein voll aufgefüllter Behälter allmählich entleert, so daß das Gewicht im Behälter stetig abnimmt, was bedeutet, daß ein entsprechendes Gewichtssignal nicht konstant ist. Wäre es konstant, so würde ein einmaliges Differenzieren nach der Zeit Null ergeben. Der Wert Null ist indessen für Regelungszwecke ungeeignet. Bei abnehmendem Gewicht stellt jedoch das Gewicht, aufgetragen über der Zeit, eine fallende Gerade dar, die von einem Maximalgewicht bis zu dem Gewicht Null abfällt. Die erste Differentiation einer solchen Gewichtsfunktion nach der Zeit ist nun nicht mehr Null, sondern bei exakt gleicher Abförderung eine Konstante, die für Regelungszwecke geeignet ist. Diese Konstante ist dem Massenstrom oder Durchfluß proportional, denn sie hat die Dimension Gewicht pro Zeit.

Hieraus erklärt sich der Name "Differential"-Dosierwaage, denn die Differentiation des Gewichtssignals nach der Zeit ist dem Durchfluß proportional, der geregelt werden soll.

In der Praxis erfolgt die Abförderung des Schüttguts allerdings nicht gleichmäßig, sondern es treten Schwankungen auf, die z. B. dadurch bedingt sind, daß das Schüttgut unregelmäßig aus einem Behälter nachrutscht. Diese Schwankungen müssen ausgeregelt werden, wozu der tatsächliche Durchfluß, d. h. der Durchfluß- Istwert, mit einem idealen Durchfluß, d. h. dem Durchfluß-Sollwert, verglichen wird.

Mit Hilfe einer Regeleinrichtung wird dann der Istwert auf den Sollwert gebracht. Die Zuführungsrate wird also so eingestellt, daß sich eine gleichmäßige Rate des Gewichtsverlusts im Schüttgutbehälter ergibt.

Die im Normalbetrieb der Differential-Dosierwaage stattfindende kontinuierliche Entleerung des Schüttgut-Behälters (=Abförderungsphase) wird dann unterbrochen, wenn der Behälter leer ist und aufgefüllt werden muß (=Auffüllphase). Während dieser Unterbrechung wird kein auswertbares Gewichtssignal erzeugt, weil das eigentliche Prinzip der Differential-Dosierwaage während des Nachfüllens außer Kraft gesetzt ist.

Außer bei der Auffüllphase können auch bei äußeren abrupten Störungen keine auswertbaren Gewichtssignale gewonnen werden. Solche äußeren Störungen treten in der Praxis häufig auf. In Fabrikanlagen wirken Kräfte der unterschiedlichsten Art auf die Differential-Dosierwaage ein. Beispielsweise stoßen Arbeiter gegen die Dosierwaage oder es fallen Werkzeuge in den Schüttgut-Behälter oder ein Windstoß, der bei geöffneter Tür durch die Fabrikhallen zieht, bewegt ruckartig den Behälter. Da Differential-Dosierwaagen ständig das Gewicht überwachen und weil die genannten Störungen dieses Gewicht zu verändern scheinen, hat man seit langem versucht, den Einfluß abrupter Störungen zu vermindern oder zu beseitigen. Beispielsweise wurde vorgeschlagen, eine physikalische Kapselung mit Hilfe von Metallplatten und dergleichen vorzunehmen, um die Dosierwaage vor Stößen zu schützen. Weiterhin wurden Regelsysteme eingeführt, die so langsam arbeiten, daß sie abrupte Störungen gar nicht erst wahrnehmen.

Schließlich wurde das Bedienungspersonal dahingehend ausgebildet, daß die Dosierwaagen nicht berührt werden dürfen.

Es ist indessen auch ein automatisch gesteuertes Wiege-Zuführgerät bekannt, mit dem es möglich ist, den Einfluß übermäßiger und abnormaler Bewegungen des Waagenbehälters einer Wiegeeinrichtung durch Störungen von außen und beim Auffüllen zu eliminieren (DE-OS 23 37 564). Hierbei wird durch eine Detektorschaltung bei vorherbestimmter übermäßiger Abweichung des differenzierten Gewichtssignals während der übermäßigen Abweichung oder bei Unterschreitung eines vorgegebenen Minimalwertes bis zum Überschreiten eines vorgegebenen Maximalwertes des Gewichtssignals während des Nachfüllens eine Ausgangsgröße erzeugt. Mittels einer Einrichtung, die bei anliegender Ausgangsgröße anspricht, wird einer Motorschaltung ein konstanter Wert zugeführt, wobei der konstante Wert einem Gewichtssignal vor Auftreten der Ausgangsgröße entspricht.

Nachteilig ist bei diesem bekannten Wiege-Zuführgerät, daß es rein analog arbeitet, so daß der Einsatz von digitalen Rechenanlagen nicht möglich ist.

Es ist jedoch auch eine digitale Einrichtung zur Erkennen äußerer Störungen bekannt (US-PS 36 74 097). Diese tastet ein von einer Gewichtsmeßeinrichtung erzeugtes elektrisches Signal innerhalb von aufeinanderfolgenden Zeitintervallen mehrfach ab, und in einer Speichereinheit werden gleichzeitig mehrere Abtastwerte, die während eines Zeitintervalls erhalten werden, gespeichert. Diese bekannte Einrichtung betrifft allerdings einen diskontinuierlichen Betrieb, weshalb Schwingungen erfaßt werden, die dann auftreten, wenn eine zu wiegende Last plötzlich auf die Waage gestellt wird. Der Zweck der Einrichtung gemäß US-PS 36 74 097 besteht folglich darin, festzustellen, ob die Schwingungen abgeklungen sind und ob sich das Gewichtssignal stabilisiert hat, damit das Gewicht genau gemessen und ausgedruckt werden kann. Hierbei wird angenommen, daß ein stabilisiertes Gewichtssignal vorliegt, wenn sich eine hinreichende Zahl von aufeinanderfolgenden Gewichtssignalen nur wenig voneinander unterscheiden.

Bei dem Gegenstand der US-PS 36 74 097 werden indessen keine abrupten äußeren Störungen während eines normalen Abförderbetriebs erkannt. Außerdem handelt es sich bei den Abtastwerten nicht um ganzzahlige numerische Werte. Ferner wird keine Steigung der aktuellen Abförderungskurve während eines Zeitintervalls erkannt, und zwar mittels der Abtastproben, die man während dieses Zeitintervalls erhält.

Es ist weiterhin eine Wäge-Beschickungsvorrichtung vorgeschlagen worden, bei der ebenfalls eine digitale Regelungseinrichtung vorgesehen ist (nicht vorveröffentlichte DE-OS 26 58 252). Bei dieser Wäge-Beschickungsvorrichtung wird abgezählt, wie oft Abtastproben einen vorgegebenen Schwellwert innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne überschreiten. Es werden also nicht mehrere Abtastpunkte, die während eines ersten Zeitabschnitts entnommen wurden, so verarbeitet, daß eine Neigung für diesen Zeitabschnitt abgeleitet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wäge-Beschickungsvorrichtung zu schaffen, mit dem es möglich ist, mehrere Arbeitsparameter unter Verwendung digitaler Einrichtungen zu regeln.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß ein schnelleres Ansprechen und Arbeiten als bei bekannten Vorrichtungen erzielt wird. Vorangegangene Fehler bei der Materialdurchflußgeschwindigkeit werden berücksichtigt und korrigiert. Außerdem werden einzelne gestörte Ablesewerte der Materialdurchlfußrate, die beispielsweise durch Störgeräusche, Vibrationen und dergleichen verursacht werden können, ignoriert. Diese Störungen werden bei der Erfindung dadurch erkannt, daß ein Rechner die Steigung der aktuellen Abförderungskurve während eines Zeitintervalls erkennt, und zwar mit Hilfe von Abtastproben, die man während dieses Zeitintervalls erhält. Diese Steigung wird mit einer Steigung verglichen, die mit Hilfe von Abtastproben während eines vorangegangenen Zeitintervalls errechnet wurde. Jede Änderung im Korrektursignal wird unterbunden, wenn ein Vergleich der beiden Steigungen eine Differenz ergibt, die größer als ein vorgegebener Schwellwert ist. Hierbei ist von besonderem Vorteil, daß die Steigungen, die miteinander verglichen werden, jeweils auf den empfangenen Gewichtsproben beruhen, also der aktuellen Abförderungsrate während aufeinanderfolgender Zeitintervalle entsprechen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht und ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wäge-Beschickungsvorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht und ein Blockschaltbild ähnlich Fig. 1, jedoch zur Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht und ein Blockschaltbild ähnlich den Fig. 1 und 2, jedoch zur Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4A und 4B gemeinsam ein Blockschaltbild der Schnittstelle zum Ankoppeln einer der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Vorrichtungen an einen Rechner;

Fig. 5 ein Blockschaltbild der Eingangs- und Ausgangsgrößen des Rechners gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Ausgangsspannung der erfindungsgemäßen Differenzverstärkerschaltung bezüglich der Zeit;

Fig. 7 eine graphische Darstellung der tatsächlich gemessenen Förderkurve im Vergleich zu der angestrebten Förderkurve, unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Positionsbeziehung eines Wellenkodierers bezüglich des geförderten Materials;

Fig. 9 eine graphische Darstellung der Ausgangsspannung des Spannungs/Frequenz-Umsetzers bezüglich der Zeit, bevor es hinsichtlich der induzierten Systemstöreinflüsse korrigiert wurde;

Fig. 10 eine graphische Darstellung des Ausgangssignals des Spannungs/Frequenz-Umsetzers bezüglich der Zeit, nachdem es hinsichtlich der induzierten Systemstörungen korrigiert wurde;

Fig. 11 eine graphische Darstellung der tatsächlich gemessenen Förderkurve im Vergleich zu der angestrebten Förderkurve, ähnlich wie bei Fig. 7, jedoch zur Darstellung einer anderen Programmierweise des Rechners;

Fig. 12 eine graphische Darstellung der tatsächlich gemessenen Förderkurve im Vergleich zu der angestrebten Förderkurve unter Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 1 oder Fig. 2;

Fig. 13 ein Flußdiagramm, das den Programmbeginn zeigt;

Fig. 14 ein Flußdiagramm des Hintergrunds;

Fig. 15 ein Flußdiagramm des Taktgeber-Programms des Rechners;

Fig. 16 ein Flußdiagramm der Tastaturunterbrechungen;

Fig. 17 ein Flußdiagramm des Berechnungsprogramms;

Fig. 18 ein Flußdiagramm für die Berechnung des Wiegegewichts und des Trichterfüllstandes; und

Fig. 19 eine Tabelle der Benennungen aus der Beschreibung des Unterprogramms.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist eine allgemein mit 10 bezeichnete Beschickungseinheit vorgesehen, die einen Behälter 12 mit einer damit verbundenen Entladeeinrichtung zum Fördern einer Substanz 14 aus dem Behälter über eine Entladeleitung 16 umfaßt. Ein Gleichstrommotor 18 mit variabler Geschwindigkeit, der an eine Getriebeuntersetzungsvorrichtung 20 angeschlossen ist, ist für den Antrieb der Entladevorrichtung vorgesehen. Die Beschickungseinheit kann einen Löffelmechanismus enthalten, wie er im einzelnen in der US-PS 31 86 602 beschrieben ist. Die gesamte Beschickungseinheit einschließlich des Behälters, der Entladevorrichtung, des Motors und der Getriebeuntersetzungsvorrichtung ist auf einer Waage 22 montiert, die einen Aufbau aufweisen kann, wie er im einzelnen in der US-PS 34 94 507 beschrieben ist.

Gemäß der Erfindung ist eine Detektorvorrichtung vorgesehen, beispielsweise ein linearer variabler Differentialtransformator (LVDT) 24, der an die Waagschale angekoppelt ist und ein elektrisches Signal mit einer Amplitude erzeugt, die proportional dem Gewicht des Behälters und seines Inhalts ist. Während also der Inhalt des Behälters 12 entladen wird, erfolgt eine Relativbewegung zwischen den Wicklungen und dem Kern des linearen variablen Differentialtransformators, wodurch eine veränderliche Ausgangsspannung verursacht wird, die proportional zu dem sich ändernden Gewicht des Behälters und seines Inhalts ist. Während also die Substanz aus dem Behälter entladen wird, erzeugt der lineare variable Differentialtransformator ein elektrisches Signal, das sich ansprechend auf diese Entladung ändert, wobei dieses Signal beispielsweise eine Gleichspannung mit einem Bereich in der Größenordnung von etwa plus oder minus 3 Volt bis etwa plus oder minus 6 Volt sein kann, wenn das Material in dem Behälter von seiner oberen Füllhöhe auf seine untere Füllhöhe absinkt.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist eine allgemein mit 10 bezeichnete Beschickungseinheit vorgesehen, die eine volumetrische Fördereinrichtung 26 mit einem oberen Einlaß 28 für die Aufnahme des zu verarbeitenden Materials und einen unteren Ausgabeauslaß 30 zum Ausgeben des Materials 32 auf ein Förderband 34 aufweist. Ein Gleichstrommotor 35 mit variabler Geschwindigkeit ist vorgesehen, um die Entladevorrichtung anzutreiben. Eine für diesen Zweck geeignete volumetrische Fördereinrichtung ist im einzelnen in der bereits erwähnten US-PS Nr. 31 86 602 beschrieben.

Das Förderband 34 wird von einem Paar beabstandeter Rollen 36 getragen, von denen eine durch eine Antriebseinrichtung angetrieben wird, beispielsweise einem Motor mit konstanter Geschwindigkeit und einem Kettenantrieb (nicht dargestellt). Die Rollen sind an einem nicht dargestellten Fördererlager montiert. Im Betrieb gelangt das Material 32 aus der Fördereinrichtung 26 durch den Ausgabe-Auslaß 30 auf das Förderband 34 und wird von diesem an der mit 40 bezeichneten Stelle in einen Aufnahmetrichter oder Behälter 42 entladen. Eine geeignete "Waagschaleneinrichtung" für die Lagerung des Förderriemens ist im einzelnen in der bereits genannten US-PS 34 94 507 beschrieben. Das Förderband 34 ist also derart montiert, daß das gesamte Band und seine Last durch eine Kraft-Abtastzelle, beispielsweise durch den linearen variablen Differentialtransformator 24, wie er im Zusammenhang mit der Ausführungsform nach Fig. 1 beschrieben wurde, "abgetastet" bzw. gewogen werden kann.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist eine allgemein mit 10 bezeichnete Beschickungseinheit vorgesehen, die ebenfalls eine volumetrische Löffel-Fördereinrichtung 44 aufweist, mit einem oberen Einlaß 46 für die Aufnahme des zu verarbeitenden Materials und einem unteren umschlossenen Ausgabeauslaß 48. Eine für diesen Zweck besonders geeignete volumetrische Fördereinrichtung ist im einzelnen in der bereits genannten US-PS Nr. 31 86 602 beschrieben. Die Fördereinrichtung 44 weist ein (nicht dargestelltes) Löffelsystem auf, das von einem Motor 45 angetrieben wird, zum Vorschieben des Materials durch den Ausgabe-Auslaß 48 in ein Abfallrohr, wie durch Pfeil 54 angedeutet wird. Der Ausgabeauslaß und das Abfallrohr sind miteinander fest verbunden montiert. Das Abfallrohr führt zum Einlaß eines umschlossenen Löffel- oder Schneckenförderers 56, der ein Löffel- oder Schneckensystem 58 enthält, mit einer Antriebswelle 60, die durch einen (nicht gezeigten) Motor mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit angetrieben wird, und zwar über ein Kotton- und Rädersystem 62. Das Löffel- oder Schneckensystem 58 dient dazu, das Material durch einen Fördererzylinder 64 zu einem festmontierten Entladeauslaß 66 zu bewegen, wo es in eine Ausstoßleitung 68 gelangt, wie durch Pfeil 70 angedeutet ist. Der bewegliche Fördererzylinder 64 ist flexibel und dicht mit dem festen Abfallrohr 52 verbunden, beispielsweise mittels einer Abfallrohrmanschette 72. Zusätzlich ist der bewegliche Fördererzyllinder 64 flexibel und dichtend mit der festen Ausstoßleitung 68 verbunden, und zwar mittels einer Manschetten- Klemmeinheit 74. Das zu verarbeitende Material gelangt also durch ein vollständig abgeschlossenes System von Einlaß zu Auslaß. Ein besonders geeignetes System dieser Art ist im einzelnen in der US-PS 38 04 298 beschrieben. Der Fördererzylinder 64 ist ähnlich einer "Waagschale" derart montiert, daß die gesamte Baugruppe und ihr Inhalt "abgefühlt" bzw. gewogen werden kann, und zwar durch eine Kraftmessungszelle, beispielsweise der vorstehend in Verbindung mit der Ausführungsform nach Fig. 1 beschriebene lineare variable Differentialtransformator 24.

Bei den in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen sind die Beschickungseinheiten 10 mit Behälter und Ausstoßleitung für alle Arten von Substanzen besonders geeignet für feste Teilchen, es soll jedoch betont werden, daß die oben beschriebenen Kombinationen ebenfalls für die Regelung des Entladens von flüssigen Substanzen aus den Behältern verwendet werden können, wofür dann die Löffel- oder Schneckeneinrichtungen durch Pumpen ersetzt werden.

Es wird nun auf die Fig. 4A und 4B Bezug genommen, welche eine Schnittstellenschaltung zum Ankoppeln der Beschickungseinheit 10 an einen Rechner 76 zeigen. Es ist ersichtlich, daß irgendeine Beschickungseinheit 10 nach den Fig. 1 bis 3 gemeinsam mit dieser Anschlußeinrichtung bzw. Schnittstellenschaltung verwendet werden kann. Der lineare variable Differentialtransformator 24 (Fig. 4A) ist mit einer Stange 78 versehen, die ansprechend auf die Beschickungseinheit 10 beweglich ist. Ein Sinusoszillator 80 weist Ausgänge 82 und 84 auf, die an Eingänge 86 und 88 des linearen variablen Differentialtransformators angekoppelt sind, um an diesen eine Wechselstrom- Eingangsgröße anzulegen. Der lineare variable Differentialtransformator weist Ausgänge 90 und 92 auf, wobei der Ausgang 90 an einen Eingang 94 einer Differential-Gleichspannungsverstärkerschaltung 96 angekoppelt ist und der Ausgang 92 an einen Summierungspunkt 98 angelegt ist, der wiederum mit einem Eingang 100 der Differential-Gleichspannungsverstärkerschaltung 96 angeschlossen ist. An den Summierungspunkt 98 ist ferner eine Versetzungsschaltung 102 angeschlossen, die von einer Versetzungs-Einstelleinrichtung 103 gesteuert wird. Zusätzlich ist die Verstärkerschaltung 96 mit einer Verstärkungseinstellung 106 versehen. Bei den gezeigten Ausführungsformen wird das Signal des linearen variablen Differentialtransformators, d. h. ein Gleichspannungssignal zwischen etwa minus 3 und plus 3 Volt, abhängig von der Stellung der beweglichen Stange 78, der Differential-Gleichspannungsverstärkerschaltung 96 gemeinsam mit der versetzten Spannung zugeführt. Die Versetzungseinstellung und die Verstärkungseinstellung setzen den Ausgang 104 der Verstärkerschaltung auf plus 5 Volt, wenn die auf der Waagschale montierte Beschickungseinheit 10 leer ist, und auf plus 10 Volt, wenn die Beschickungseinheit voll ist, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Die erste Einheit ist eine Differential-Verstärkerschaltung, auf die ein Seriengegentaktverstärker mit veränderlicher Verstärkung folgt. Der Ausgang 104 der Differential-Gleichspannungsverstärkerschaltung 96 ist an einen Eingang 108 eines Spannungs/Frequenz-Umsetzers 110 angekoppelt, der ein entsprechendes Impulszug-Ausgangssignal von 5 kHz bis 10 kHz an der mit 112 bezeichneten Stelle erzeugt. Es ist ersichtlich, daß die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform ein "Gewichtsverlustsystem" ist, bei dem das Gewicht auf der Waagschale, das durch den linearen variablen Differentialtransformator abgefühlt wird, nach und nach abnimmt, bis der Behälter 12 leer ist, und folglich bewegt sich das Impulszug-Ausgangssignal nach und nach von 10 kHz zu 5 kHz. Andererseits bleibt bei den in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen das Gewicht auf der Waagschale, das von dem linearen variablen Differentialtransformator abgetastet wird, praktisch konstant, so daß das Ausgangssignal des Spannungs/Frequenz-Umsetzers 110 ebenfalls konstant bleibt. Wenn also die ausgegebene Frequenz 5 kHz beträgt, so ist die Durchlaufrate gleich null und wenn die Frequenz 10 kHz ist, so ist die Durchlauf- oder Durchflußrate maximal. Im normalen Betrieb besitzt die abgegebene Frequenz einen im wesentlichen konstanten Wert irgendwo dazwischen, beispielsweise bei 6 kHz. Der Impulszug wird in den Eingang 114 eines optischen Kopplers 116 eingespeist.

Der optische Koppler oder Isolator 116 gibt sein Ausgangssignal an einen Differential-Leistungstreiber 118 ab, der ein verdrilltes Kabelpaar 120 beaufschlagt. Der Impulszug wird von einem Differential-Leitungsempfänger 122 empfangen, der an das verdrillte Kabelpaar angekoppelt ist.

Ein 10 MHz-Kristalloszillator bzw. Taktgenerator 124 weist einen Ausgang 126 auf, der an einen Eingang 128 eines Zeitbasisgenerators 130 zur Ansteuerung dieses Zeitbasisgenerators angekoppelt ist. Eine Conword I-Schaltung 132, die Logikschaltungen enthält, weist einen Eingang 134 zum Empfangen von programmierter Information aus dem Rechner 76 und einen an einen Eingang 138 des Zeitbasisgenerators angekoppelten Ausgang 136 zum Auswählen einer besonderen Zeitbasis-Periode auf, und zwar ansprechend darauf, daß der Zeitbasisgenerator eine ausgewählte Zeitspanne erzeugt, d. h. 1, 0,5, 0,25 oder 0,125 Sekunden, die von dem 10 MHz-Kristalloszillator abgeleitet ist. Dieser Zeitbasisgenerator weist einen Ausgang 140 auf, der an den Starteingang 142 einer Gatterschaltung I, die mit 144 bezeichnet ist, und an den Starteingang 146 einer Gatterschaltung II, die mit 148 bezeichnet ist, angekoppelt ist, so daß bei Erzeugung einer neuen Zeitspanne durch den Zeitbasisgenerator die Gatterschaltungen I und II freigegeben werden. Der Ausgang 140 des Zeitbasisgenerators ist ferner an den Realzeittakt des Rechners 76 über eine Leitung 141 angekoppelt. Der Ausgang 126 des 10 MHz-Kristalloszillators 124 ist an einen Eingang 150 der Gatterschaltung II angekoppelt, deren Ausgang 152 an einen Eingang 154 (Fig. 4B) eines Hochgeschwindigkeits-24-Bit-Zählers 156 angekoppelt ist. Der Differential-Leitungsempfänger 122 weist einen Ausgang 158 auf, der an einen Eingang 160 der Gatterschaltung I angekoppelt ist, und diese Gatterschaltung weist einen Ausgang 162 auf, der an einen Eingang 164 eines Zählers 166 angekoppelt ist. Wenn also die Gatterschaltungen I und II freigegeben werden und wenn am Ausgang 158 des Differential-Leitungsempfängers ein Impuls erscheint, so schließen sie, wodurch der Kristalloszillator 124 einen 10 MHz-Impulszug erzeugen kann, der von der Gatterschaltung II durchgelassen wird und in den Hochgeschwindigkeits-24-Bit-Zähler 156 eingegeben wird und wodurch das Ausgangssignal des Differential-Leistungsempfängers von der Gatterschaltung I durchgelassen und in den Zähler 166 eingegeben wird.

Wie aus Fig. 4B zu ersehen ist, ist eine Conword-II-Schaltung 168 vorgesehen, die Logikschaltungen enthält und einen Eingang 170 zum Empfang von Informationen aus dem Rechner 76 aufweist, welche die Anzahl der Zeitspannen bzw. Perioden anzeigen, die von dem Differential-Leistungsempfänger 122 abgegeben werden und gemessen werden sollen, d. h. 4000, 2000, 1000 oder 500. Ein Ausgang 172 der Conword-II-Schaltung 168 ist an einen Eingang 174 eines Binär- Vergleichers 176 angeschlossen. Ein zweiter Eingang 178 koppelt den Vergleicher an einen Ausgang 180 des Zählers 166 an. Es ist ersichtllich, daß die Conword-I-Schaltung 132 und die Conword-II- Schaltung 168 zuvor von dem Rechner entsprechend dem Verhältnis der maximalen zur gewünschten Förderrate der Beschickungseinheit 10 programmiert wurden. Eine Beschickungseinheit mit einer hohen angestrebten Beschickungs- oder Förderrate zeigt, wenn diese Rate einmal geregelt wird, eine große Veränderung der Änderungsgeschwindigkeit der Impulszugfrequenz, die von dem Spannungs/Frequenz- Umsetzer 110 abgegeben wird. Dadurch wird es ermöglicht, gemäß dem folgenden Schema schnellere Messungen durchzuführen:

Die gemessene Anzahl der Perioden (Conword II) zeigt also die Anzahl von Perioden an, die das Gatter I durchlaufen, d. h. die Anzahl der Perioden bestimmt den Gatterzyklus. Die Zeitbasis (Conword I) löst das Tätigwerden der Gatter aus, beispielsweise alle 0,125 Sekunden. Die daraus resultierende Zeit, die erforderlich ist, um n-Perioden, beispielsweise 500, durch Gatter I zu leiten, beträgt beispielsweise 0,05 Sekunden, wenn die Frequenz des Spannungs/Frequenz-Umsetzers 110 10 kHz beträgt, und 0,1 Sekunden, wenn dessen Frequenz 5 kHz beträgt.

Der Binärvergleicher 176 weist einen Ausgang 182 auf, der an einen Eingang 184 eines Zweiphasen-Monovibrators 186 angekoppelt ist, welcher einen ersten Ausgang 188 und einen zweiten Ausgang 190 aufweist. Der erste Ausgang 188 ist an einen Eingang 192 einer 24-Bit-Dateneinrastschaltung bzw. Registers 194 angekoppelt. Der zweite Ausgang 190 des Monovibrators ist an einen Eingang 196 des Hochgeschwindigkeits-24-Bit-Zählers 165 angeschlossen und ist ferner an einen Eingang 198 des Zählers 166 angekoppelt. Der Ausgang 182 des Binärvergleichers 176 ist ferner an einen Eingang 200 der Gatterschaltung I und an einen Eingang 202 der Gatterschaltung II angekoppelt.

Im Getriebe gibt der Zähler 166 die Anzahl der gezählten Impulse an den Binärvergleicher 176 aus, und wenn der Vergleicher anzeigt, daß die Anzahl der gezählten Impulse gleich der vorgewählten Zahl ist, die durch die Conword-II-Schaltung 168 angegeben wird, so erzeugt er an seinem Ausgang 182 ein Signal für die Zweiphasen- Monovibrator 186, der wiederum der 24-Bit-Dateneinrastschaltung 194 signalisiert, 24 Datenbits aus dem Hochgeschwindigkeits-24-Bit- Zähler 156 zu empfangen, der daran angekoppelt ist, und zwar über die Kopplung 204. Der zweite Ausgang 190 des Zweiphasen-Monovibrators erzeugt ein Signal an der mit 196 bezeichneten Stelle, um den Hochgeschwindigkeits-24-Bit-Zähler 156 zu löschen und zurückzusetzen, und erzeugt ein Signal an der mit 198 bezeichneten Stelle, um den Zähler 166 zu löschen und zurückzusetzen. Gleichzeitig gibt der Ausgang 182 des Binärvergleichers 176 ein Signal an den Eingang 200 der Gatterschaltung I und an den Eingang 202 der Gatterschaltung II aus, um diese Schaltungen zu öffnen und zurückzusetzen. Diese Schaltungen erwarten nun den Beginn eines neuen Ausgangssignals des Zeitbasisgenerators. Zusätzlich gibt der Ausgang 182 über einen Monovibrator 183 ein Signal an den Rechner 76 aus, der anzeigt, daß die Daten bereit sind.

Währenddessen verfügt der Rechner 76 über ein Minimum von 75 Millisekunden, um auf das Daten-Bereit-Signal anzusprechen. Es wird weiterhin auf Fig. 4B Bezug genommen. Die 24-Bit-Dateneinrastschaltung 194 weist einen Ausgang 206 auf, der an einen Eingang 208 eines Multiplexers 210 angekoppelt ist. Der Multiplexer weist ferner einen Eingang 212 auf, der an die Conword-III-Schaltung 214 angekoppelt ist, welche Signale aus dem Rechner 76 empfängt, die anzeigen, welche der drei 8-Bit-Gruppen der 24-Bit-Einrastschaltung ausgewählt werden, um von dem Multiplexer 210 über Leitung 216 an den Rechner zur Verarbeitung gemeinsam mit der über Leitung 141 zugeführten Zeitbasisinformation verarbeitet zu werden.

Wenn der Zeitbasisgenerator 130 eine neue Periode einleitet, so wird die vorstehend beschriebene Folge wiederholt.

Ein Binärzahlensystem wird als Code für die Informationsverarbeitung verwendet, wegen bestimmter Vorteile, die im folgenden erläutert werden. So ist das Wäge-Beschickungssystem mit einem Rechner 76 versehen, der Verarbeitungs-, Speicher- und Steuersysteme enthält.

Wie am besten aus Fig. 5 zu ersehen ist, wird eine Mehrzahl von Eingangsgrößen an den Prozessor für dessen Steuerung angelegt.

Ein herkömmlicher Ein-Aus-Schalter 218 dient zur Steuerung der Hauptstromversorgung des Prozessors. Ein Schalter 220 ist vorgesehen, durch den die Wiederauffüllfolge automatisch ausgelöst werden kann (Schalter in Stellung "auto"), wenn die Füllhöhe des Erzeugnisses den Niedrigpegel erreicht, oder bei irgendeinem Füllstand des Erzeugnisses (Schalter in Stellung "manuell"), oder die Wiederauffüllfolge kann umgangen werden (wenn der Schalter sich in Stellung "Umgehung" befindet). Die Wiederauffüllfolge ist ein Vorgang, bei dem die Motorgeschwindigkeit zum Wiederauffüllen nicht "entriegelt" wird, wodurch die Wiederauffüllregelung betätigt wird, bis der Rechner zuerst ermittelt, daß die Waagschale von äußeren Einflüssen frei ist bzw. nicht gestört wird und zweitens ermittelt, daß die Förderrate mit dem eingestellten Punkt übereinstimmt. Der Eingangsschalter 222 dient zum Umschalten des Systems zwischen gravimetrischer Steuerung und volumetrischer Steuerung, je nach Wunsch. Dies wird im einzelnen später beschrieben. Ein Gesamtrücksetztasterschalter 224 dient zum Zurücksetzen des Prozessors für ein vollständig neues Datenpaket. Ferner ist ein Waagschalengewicht- Schalter 226 vorgesehen, durch den das Waagschalengewicht S in den Prozessor eingegeben wird, wobei dieses Gewicht durch die Größe bzw. Ausführung der Beschickungseinheit 10 bestimmt wird, die bei der jeweiligen Anlage verwendet wird. Dieser Faktor wird einmal eingestellt und wird nicht nachgestellt, wenn nicht eine neue Ausführung bzw. Größe der Beschickungseinheit eingebaut wird.

Es ist ein Motorgeschwindigkeit-Eingabeschalter 228 vorgesehen, der von der Bedienungsperson auf einen vorgewählten Prozentsatz im Bereich zwischen 0% bis 100% eingestellt wird, um in den Prozessor die gewünschte Arbeitsgeschwindigkeit des Motors bei volumetrischem Betrieb einzugeben.

Ein Eingabeschalter 230 wird von der Bedienungsperson betätigt, um die gewünschte Förderrate R (LBS bzw. kg/Stunde) in den Prozessor einzugeben. Dabei handelt es sich um ein Digitalwort, daß in dem Speicher gespeichert wird und die gewünschte Neigung der Förderlinie darstellt, die beispielsweise für die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform durch Kurve 232 in Fig. 7 dargestellt wird. Ferner wird ein Eingabeschalter 234 von der Bedienungsperson bedient, um den Untergewicht-Einstellpunkt in den Prozessorspeicher einzugeben. Er stellt die gewählte Minimumsgrenze des Förderratenbereiches dar, wie sie in Fig. 7 durch die gestrichelte Linie 236 dargestellt wird. Diese Grenze wird als Prozentsatz von 0 bis 9,99% unterhalb der gewünschten Förderrate R ausgedrückt. Durch Eingabeschalter 238 wird der Übergewicht-Einstellpunkt in den Speicher eingegeben. Er stellt die gewählte Maximalgrenze des Förderbereiches dar, wie sie in Fig. 7 durch die gestrichelte Linie 240 angegeben wird. Diese Grenze ist ebenfalls als Prozentsatz von 0 bis 9,99% oberhalb der gewünschten Förderrate R ausgedrückt.

Es wird weiter auf Fig. 5 Bezug genommen. Ein Digitalschalter 242 ist ein von der Bedienungsperson betätigter Schalter, mit dem in den Speicher der gewünschte minimale bzw. niedrige Füllstand des Materials im Behälter 12 (Fig. 1) oder Behälter 28 (Fig. 2) bzw. Behälter 46 (Fig. 3) eingegeben wird. Der Bereich dieses Schalters erstreckt sich von 0 bis 9,99%. Wenn beispielsweise die Bedienungsperson wünscht, daß das System in seinen Wiederauffüllzustand übergeht, wenn der Behälter 12, 28 oder 46 auf 5% seines Fassungsvermögens entleert ist, so stellt sie den Digital-Schalter 242 für den unteren Füllstand auf 05,0%. Ein digitaler Eingabeschalter 244 ist ein Schalter "Außer-Niedrig-Pegel" mit einem Bereich von 0 bis 9,99%, so daß die Bedienungsperson in den Speicher den gewünschten Füllstand eingeben kann, bei dem das System aus seinem Wiederauffüllbetriebszustand in seinen normalen Betriebszustand übergehen soll. Beispielsweise kann die Bedienungsperson diesen Schalter auf 90,0% einstellen, wobei das System dann, wenn Behälter 12, 28 oder 46 90% seines Fassungsvermögens erreicht hat, aus seinem Wiederauffüllungszustand in seinen normalen Arbeitszustand übergeht.

Zusätzlich empfängt der Prozessor ein Signal aus einem Wellenkodierer 246 (Fig. 1 bis 3). Dadurch wird es ermöglicht, eine Korrelation zwischen System-Störeinflüssen, die durch die Bewegung der auf der Waagschale montierten Maschinenteile oder Bewegung des Erzeugnisses in dem Speichertrichter erzeugt werden, herzustellen. Diese Korrelation kann als Korrekturfaktor verwendet werden, indem Störkomponenten aufgrund von bewegten Maschinenteilen auf der Waagschale heraussubtrahiert werden, beispielsweise Motor, Getriebe, Förderschnecke sowie Bewegung des Materials in dem Behälter. Der Rechner 76 ist mit einem "Lernbetrieb"- Eingabeschalter 248 versehen, der zwischen Normalbetrieb und "Lernbetrieb" verschoben werden kann. Wenn ein neues Material von dem System verarbeitet werden soll, oder wenn das System zuerst aufgebaut wird, so wird es in Betrieb gesetzt, statt jedoch die Substanz 14 (Fig. 1) aus dem System zu enthalden, wird sie in einem kleinen (nicht gezeigten) Behälter aufgefangen und auf der Waagschale 22 zurückerhalten, so daß kein Nettogewichtsverlust auf der Waagschale auftritt. Der "Lernbetrieb"-Eingabe-Schalter 248 wird in seine Stellung "Lernbetrieb" geschoben. Der Motor 18 wird über seinen Geschwindigkeitsbereich betrieben, und der Wellenkodierer 246 nimmt die Störgeräusche auf, die der Rotationsposition der Antriebswelle entsprechen, und sendet Digitalsignale an den Prozessor, die im Speicher gespeichert werden. Nach der Speicherung dieser Information im Speicher wird der kleine Behälter von der Waagschale entfernt, und der "Lernbetrieb"-Eingabe-Schalter 248 wird in seine normale Betriebsstellung verschoben. Fig. 8 zeigt die Positionsbeziehung des Wellenkodierers 246 bezüglich des geförderten Materials. Fig. 9 zeigt das Ausgangssignal des Spannungs/Frequenz-Umsetzers 110 bezüglich der Zeit, bevor es hinsichtlich der induzierten Systemstörungen korrigiert wurde. Eine weitere Funktion des Rechners 76 besteht darin, die gespeicherten Daten von den Daten zu subtrahieren, die über den Multiplexer 210 aus dem Spannungs/Frequenz-Umsetzer empfangen werden, um eine relativ gerade Linie aus dieser Information für die Verarbeitung zu präsentieren. Fig. 10 zeigt das korrigierte Ausgangssignal des Spannungs/Frequenz-Umsetzers 110 bezüglich der Zeit.

Der Rechner 76 weist als eine Ausgangsgröße eine Anzeigevorrichtung 250 auf, welche die gesamte abgerufene Förderung anzeigt. Diese Vorrichtung zeigt die gesamte Förderung, die von der Bedienungsperson abgerufen wurde, über eine relativ lange Zeitspanne an. Eine Funktion des Rechners besteht also darin, die gewählte Förderrate R aus dem Eingabeschalter 230 zu empfangen und sie über die abgelaufene Zeit zu integrieren und kontinuierlich die gesamte abgerufene Förderung in Pfund bzw. Kilogramm anzuzeigen. Als weitere Ausgangsgröße ist eine Anzeigevorrichtung 252 vorgesehen, welche die tatsächliche gesamte Fördermenge der Beschickungseinheit 10 anzeigt. Eine Funktion des Rechners besteht also darin, ein Signal aus dem Multiplexer 210, das dem Gesamtwaagschalengewicht entspricht, zu empfangen, welches die Menge des in dem Behälter verbleibenden Materials anzeigt. Dieses Signal stellt die Größe des Gewichts des Materials in dem Behälter 12 dar. Jegliche Änderung dieses Signals außer beim Wiederauffüllen stellt die Menge des geförderten Materials dar. Diese Änderungen werden von dem Prozessor zu einem Gesamtergebnis verarbeitet, um die tatsächliche Gesamtförderung in Pfund bzw. Kilogramm zu ergeben. Während des Wiederauffüllens wird die Menge des geförderten Materials von dem Rechner ausgehend von dem Ablesewert der Förderrate-Meßeinrichtung und der für das Wiederauffüllen erforderlichen Zeit berechnet. Wenn die Wiederauffüllung abgeschlossen ist, so wird das Signal aus dem Multiplexer 210 erneut dazu verwendet, die Gesamtmenge des geförderten Materials zu berechnen. Die Bedienungsperson kann die tatsächliche Gesamtförderung, die durch die Anzeigevorrichtung 252 angezeigt wird, mit der abgerufenen Gesamtförderung, die durch die Anzeigevorrichtung 250 angezeigt wird, vergleichen, um zu ermitteln, wie das System arbeitet und erforderlichenfalls korrigierend einzugreifen.

Eine Anzeigevorrichtung für die Förderrate, beispielsweise ein vierstelliges Meßgerät 254, zeigt die tatsächliche Gesamtförderung der Beschickungseinheit in Pfund bzw. in Kilogramm pro Stunde an. Eine weitere Funktion des Rechners besteht also darin, das Waagschalengewicht-Signal aus Multiplexer 210 zu empfangen und dieses Signal zu korrigieren, wie vorstehend bereits erwähnt wurde, und dann dieses Signal nach der Zeit zu differenzieren, um ein Signal zu erzeugen, welches die gerade vorliegende Förderrate anzeigt. Dies kann visuell verglichen werden mit der gewünschten Förderrate, die durch den Eingabeschalter 230 eingestellt wird, um mögliche Fehlfunktionen des Systems zu ermitteln.

Eine Waagschalengewicht-Anzeigevorrichtung, beispielsweise ein dreistelliges Meßgerät 256, ist vorgesehen, um den tatsächlichen Prozentsatz des in dem Behälter 12 auf der Waagschale 22 verbleibenden Erzeugnisses anzuzeigen. Eine weitere Funktion des Rechners besteht also darin, ein Signal aus dem Multiplexer 210 zu empfangen, welches dem Gewicht auf der Waagschale 22 entspricht, und den tatsächlichen Prozentsatz des in dem Behälter 12 verbleibenden Materials zu berechnen. Ferner ist als weitere Ausgangsgröße des Rechners 76 ein dreistelliges Meßgerät 258 für die Motorgeschwindigkeit vorgesehen, welche die tatsächliche Geschwindigkeit des Motors 18 anzeigt. Der Rechner empfängt also ein Signal aus einem Tachometer 260, welches die Geschwindigkeit des Motors 18 anzeigt, und zwar über einen Leiter 262 und einen herkömmlichen Analog/Digital-Umsetzer 264, und er gibt die Motorgeschwindigkeit über das dreistellige Meßgerät 258 aus. Während diese Geschwindigkeit gewöhnlich relativ konstant ist, kann sie sich in einem gewissen Ausmaße über eine lange Zeitspanne ändern. Für die Bedienungsperson ist es vorteilhafft, dies zu wissen, da jegliche plötzliche Änderungen einen Materialstau in dem System anzeigen können.

Zusätzlich sind Betriebs- und Warnanzeigen vorgesehen, beispielsweise Lampen, Summer oder dergleichen, um die Bedienungsperson fortlaufend zu informieren. Eine Lampe "Untergewicht" 266 zeigt an, daß die tatsächliche Förderrate, die von dem vierstelligen Meßgerät 254 angezeigt wird, unter den Einstellpunkt 234 für Untergewicht abfällt, und eine Lampe 268 "Übergewicht" zeigt an, daß die tatsächliche Förderrate den Einstellpunkt 238 für Übergewicht überschreitet. Wenn also die tatsächliche Förderrate unter die Linie 236 in Fig. 7 abfällt, welche durch den Untergewicht-Einstellpunkt-Schalter 234 eingestellt wird, so wird die Lampe 266 "Untergewicht" eingeschaltet, und wenn die tatsächliche Förderrate oberhalb der Linie 240 in Fig. 7 liegt, welche durch den Übergewicht-Einstellpunkt- Schalter 238 eingestellt wird, so leuchtet die Lampe 268 "Übergewicht" auf. Vorzugsweise ist eine vorgewählte Zeitverzögerung von etwa 0 bis etwa 3 Minuten nachdem das vierstellige Meßgerät 254 für die Förderrate einen Zustand "Übergewicht" oder "Untergewicht" angezeigt hat, vorgesehen, bevor die Warnlampen aufleuchten. Die Lampe 270 zeigt an, wenn das System sich in seinem Wiederauffüllzustand befindet, wenn also der Behälter 12 neu aufgefüllt wird. Die Lampe 272 zeigt an, daß das System sich in seinem Betriebszustand "ACRILOK" befindet. Dieser Betriebszustand wird im einzelnen später erläutert. Eine Lampe 274 "Lauf" zeigt an, daß das System in Betrieb ist, und eine Lampe 276 "Bereitschaft" zeigt an, daß die Stromversorgung des Systems angelegt wurde, alle Maschinenteile jedoch angehalten werden. Eine Lampe 278 zeigt an, daß der Behälter 12 niedrigen Füllstand aufweist.

Ein Steuerausgang 280 des Rechners 76 wird an einen Digital/ Analog-Umsetzer (DAC) 282 angelegt. In dem Digital/Analog-Umsetzer wird das Digitalwort in ein Analogsignal umgesetzt, das an das Tachometer 260 und eine Motorsteuerung 284 mit gesteuertem Siliziumgleichrichter (SCR) angelegt wird. Diese Regelung erzeugt ein Ausgangssignal, das an den Motor 18 angelegt wird, um dessen Geschwindigkeit zu regeln und dadurch die Entladerate des Materials aus der Beschickungseinheit 10 zu steuern.

Im Betrieb muß die Bedienungsperson bestimmen, ob volumetrisch oder gravimetrisch gearbeitet werden soll. Wenn volumetrisch gearbeitet werden soll, so stellt die Bedienungsperson den Motorgeschwindigkeit-Eingabeschalter 228 auf die gewünschte Motorgeschwindigkeit ein. Bei dieser Betriebsweise ist das Ausgangssignal des Rechners ein Digitalwort, das über Leitung 280 dem Digital/Analog- Umsetzer 282 zugeführt wird. Dieser bewirkt, daß eine Spannung von 0 bis 6 Volt in Leitung 286 erscheint, und die Motorsteuerung mit gesteuerten Siliziumgleichrichtern stellt die Geschwindigkeit des Gleichstrommotors 18 ein, bis das Ausgangssignal des Tachometers 260 exakt gleich der Spannung in Leitung 286 ist. Diese Betriebsweise ist zwar manchmal erwünscht, sie ergibt jedoch nicht ein so hohes Ausmaß an Genauigkeit wie die gravimetrische Betriebsweise, und folglich wird vorherrschend gravimetrischer Betrieb angewendet.

Wenn die Ausführungsform nach Fig. 1 verwendet wird und die Bedienungsperson den Eingangsschalter 222 auf gravimetrischen Betrieb einstellt, so stellt die Bedienungsperson dann den Eingabeschalter 230 für die Förderrate auf die gewünschte Förderrate R (Pfund bzw. Kilogramm/ Stunde) ein, welche, wie bereits erläutert wurde, die Neigung der Förderkurve bzw. Linie 232 in Fig. 7 bestimmt. Es werden Abtastwerte aufgenommen und in dem Rechnerspeicher gespeichert. Die in Fig. 7 durch Punkte dargestellten Abtastwerte bilden die tatsächliche Förderkurve 288. Zu beachten ist, daß für jeden Punkt bzw. Abtast- oder Prüfwert die Gatterschaltungen I und II öffnen und schließen. In dem Rechner ist ein Berechnungszeitzyklus programmiert, während dessen der Rechner eine Anzahl von Abtastwerten empfängt und speichert. Der Berechnungszeitzyklus sowie die Anzahl der während eines Zylus aufgenommenen Abtastwerte sind abhängig von der Förderrate der Maschine. Wenn beispielsweise die Maschine eine hohe Förderrate aufweist, so können für jeden Berechnungszeitzyklus vier Abtastwerte aufgenommen werden, und wenn die Maschine eine niedrige Förderrate aufweist, so können sechzig Abtastwerte für jeden Berechnungszeitzyklus aufgenommen werden. Der Berechnungszeitzyklus kann beispielsweise im Bereich von etwa einer halben Sekunde bis etwa sechzig Sekunden liegen, abhängig von der Förderrate. Einmal während jedes Berechnungszeitzyklus berechnet der Prozessor eine Rückbildung nach diesen Abtastwerten bezüglich der Zeit und berechnet folglich den Effektivfehler oder gemittelten Fehler der Neigung.

Fig. 7 zeigt eine obere 3-Effektivwert-Fehlerlinie 290 und eine untere 3-Effektivwert-Fehlerlinie 292. Wenn beispielsweise weniger als zwei Prüfdatenpunkte den 3-Effektivwert-Fehler in einer Richtung überschreiten, wie bei 294 in Fig. 7 gezeigt, so wird die zeitliche Rückbildung neu berechnet, wobei die Datenpunkte, welche den 3-Effektivwert überschreiten, wie bei 296 angedeutet, ausgeschlossen werden. Dann wird die berechnete Neigung oder Steigung der tatsächlichen Förderkurve verglichen mit der Neigung der eingestellten Förderlinie, und ein entsprechender Korrekturbefehl wird an der mit 280 bezeichneten Stelle abgegeben, um die Motorsteuerung 284 einzustellen und dadruch die tatsächliche Entladerate des Materials aus der Beschickungseinheit 10 einzustellen. Dieser Berechnungszeitzyklus wird kontinuierlich wiederholt, um die Motorsteuerung 284 kontinuierlich nachzustellen.

Wenn beispielsweise mehr als zwei Prüfdatenpunkte den 3-Effektivwert- Fehler in einer Richtung überschreiten, wie in Fig. 1 durch 298 angedeutet, so wechselt das System in seinen ACRILOK-Betriebszustand über. Es wird also die ACRILOK-Lampe 272 eingeschaltet, und der Ausgangsbefehl 280 an den Digital/Analog-Umsetzer 282 und die Motorsteuerung 284 wird nicht aufgefrischt sondern verbleibt in seinem vorliegenden Zustand. Der Rechner fährt also fort, Prüf- oder Abtastsignale aus dem Muliplexer 210 zu empfangen und berechnet davon die Rückbildungsanalyse, es wird jedoch kein Korrekturrbefehl an der mit 280 bezeichneten Stelle ausgegeben. Das Förderrate-Meßgerät 254 wird ferner auf den letzten Steuerdatenpunkt festgesetzt. Das Fördersystem bleibt in einem "verriegelten" Zustand, bis bei einem darauffolgenden Berechnungszeitzyklus weniger als zwei Datenpunkte den 3-Effektivwert-Fehler überschritten, woraufhin das System dann in seinen normalen Betriebszustand zurückkehrt und der Korrekturbefehl erneut an der mit 280 bezeichneten Stelle ausgegeben wird.

Bei einer anderen Ausführungsform, die in Fig. 11 illustriert ist, kann der Rechner auf eine zweite Weise programmiert werden, um Korrekturbefehle an der Stelle 280 auszugeben und die Motorsteuerung 284 einzustellen. Im Betrieb setzt die Bedienungsperson den Eingabe-Schalter 230 für die Förderrate (Fig. 5) auf die gewünschte Förderrate R (Pfund bzw. Kilogramm/Stunde), wodurch, wie vorstehend erläutert wurde, die Neigung bzw. Steilheit der gewünschten Förderkurve bzw. Linie 306 (Fig. 11) bestimmt wird. Wie im Zusammenhang mit dem in Fig. 7 erläuterten Rechnerprogramm erwähnt wurde, werden Prüfwerte oder Abtastwerte aufgenommen und in dem Rechnerspeicher gespeichert. Die Prüfwerte, die in Fig. 11 allgemein durch Punkte 307 dargestellt sind, bilden die tatsächliche Förderkurve in Form von Sequenzen, die mit 308, 310, 312, 314 und 315 bezeichnet sind. Zu beachten ist, daß für jeden Punkt bzw. Prüfwert die Gatterschaltungen I und II öffnen und schließen. Wie bereits erläutert wurde, ist in dem Rechner ein Berechnungszeitzyklus programmiert, währenddessen der Rechner eine Anzahl von Prüfwerten empfängt und speichert. Der Berechnungszeitzyklus sowie die Anzahl der während eines solchen Zyklus aufgenommenen Prüfwerte sind abhängig von der Förderrate der Maschine. Wenn beispielsweise die Maschine eine hohe Förderrate aufweist, so können vier Prüfwerte für jeden Berechnungszeitzyklus aufgenommen werden, und wenn die Maschine eine niedrige Förderrate aufweist, so können sechzig Prüfwerte für jeden Zeitzyklus aufgenommen werden. In Fig. 11 sind für jeden Berechnungszeitzyklus acht Prüfwerte als Beispiel gezeigt. Der Berechnungszeitzyklus kann im Bereich von etwa einer halben Sekunde bis etwa sechzig Sekunden liegen, je nach Förderrate. Einmal während jedes Berechnungszeitzyklus berechnet der Rechner eine Rückbildung bzw. Regression anhand dieser Prüfwerte bezüglich der Zeit, um die Neigung der tatsächlichen Förderlinie während eines solchen Berechnungszeitzyklus zu bestimmen. Die Neigung oder Steigung einer berechneten Zeitspanne bzw. eines Segments wird verglichen mit der letzten abgeleiteten Steigung, um die Abweichung davon zu bestimmen. Die prozentuale Veränderung der Steigung des Segments 310 wird also mit derjenigen des Segments 308 verglichen. Wenn die Veränderung innerhalb eines annehmbaren Bereiches ist, so kann die Steigung nachgestellt werden, und ein entsprechender Korrekturbefehl wird an der mit 280 bezeichneten Stelle des Rechners ausgegeben, um die Motorsteuerung 284 nachzustellen und dadurch die tatsächliche Entladerate des Materials aus der Beschickungseinheit 10 einzustellen. Der erwähnte annehmbare Bereich ist vorbestimmt und kann konstant oder variabel sein. Er kann beispielsweise innerhalb etwa 5 bis 10% des Absolutwertes liegen. Wenn jedoch die prozentuale Änderung der Segmentsteigung, beispielsweise wie bei Segment 312, außerhalb des annehmbaren Bereiches liegt, so wechselt das System in seinen ACRILOK-Zustand über. Dies bedeutet, daß die ACRILOK-Lampe 272 eingeschaltet wird und der Ausgangsbefehl 280 des Digital/Analog-Umsetzers 282 und der Motorsteuerung 284 nicht aufgefrischt wird, sondern in seinem vorliegenden Zustand verbleibt. Der Rechner fährt also fort, Prüfwertsignale aus dem Mulitplexer 210 zu empfangen und davon die Rückbildungsanalyse zu berechnen, es wird jedoch kein Korrekturbefehl an der Stelle 280 ausgegeben. Das vierstellige Meßgerät 254 für die Förderrate wird ebenfalls auf den letzten Steuerdatenpunkt festgesetzt. Das Fördersystem verbleibt in einem "verriegelten" Zustand, bis in einem darauffolgenden Berechnungszeitzyklus die Veränderung der Neigung innerhalb eines annehmbaren Bereiches liegt, woraufhin das System in seinen normalen Betriebszustand übergeht und der Korrekturbefehl erneut an der mit 280 bezeichneten Stelle ausgegeben wird.

Wie bereits erwähnt wurde, ist die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform ein "Gewichtsverlustsystem", bei dem das Gewicht auf der Waagschale, welches von dem linearen variablen Differentialtransformator abgefühlt wird, nach und nach abnimmt, bis der Behälter 12 leer ist. Bei den Ausführungsformen nach Fig. 2 und Fig. 3 verbleibt jedoch das von dem linearen variablen Differentialtransformator abgetastete Gewicht praktisch konstant. Das Ausgangssignal des Spannungs/Frequenz-Umsetzers 110 bleibt also ebenfalls praktisch bei irgendeiner Frequenz konstant, beispielsweise bei 6 kHz. Wenn also die aus dem Spannungs/Frequenz-Umsetzer 110 ausgegebene Frequenz bei 5 kHz konstant liegt, so ist die Durchlauf- oder Durchflußrate gleich 0, und wenn die Frequenz 10 kHz beträgt, so liegt maximaler Förderfluß der Maschine vor. Der Rechner empfängt Signale aus dem Multiplexer 210, die dem Ausgangssignal des Spannungs/Frequenz- Umsetzters 110 entsprechen, und zwar in derselben Weise wie zuvor beschrieben. Fig. 12 zeigt die Art und Weise, in der der Rechner für diesen Betriebszustand programmiert wird. Bei diesem Betriebszustand ist die Förderkurve 318 eine gerade waagerechte Linie. Durch Punkte 320 verdeutlichte Prüfwerte werden aufgenommen und in dem Rechnerspeicher in derselben Weise gespeichert, wie zuvor im Zusammenhang mit der Arbeitsweise nach Fig. 11 beschrieben wurde. Die Prüfwerte bilden also die Kurve der tatsächlichen Förderung in Form von Segmenten, die mit 322, 324, 326, 328 und 330 bezeichnet sind. Wie bereits erwähnt wurde, berechnet einmal während jedes Berechnungszeitzyklus der Rechner eine Rückbildung oder Regression anhand dieser Prüfwerte bezüglich der Zeit, um die Steigung der tatsächlichen Förderlinie während dieses Berechnungszeitzyklus zu bestimmen. Die Neigung einer Berechnungszeitspanne bzw. eines Segments wird verglichen mit der zuletzt abgeleiteten Steigung, um die Abweichung davon zu bestimmen. Die prozentuale Veränderung der Steigung des Segments 324 wird also mit derjenigen des Segments 322 verglichen, und wenn die Veränderung innerhalb eines annehmbaren Bereiches liegt, so ist die Steigung nachstellbar, und ein entsprechender Korrekturbefehl wird an der Stelle 280 aus dem Rechner ausgegeben, um die Motorsteuerung 284 nachzustellen und dadurch die tatsächliche Entladerate des Materials aus der Beschickungseinheit 10 einzustellen. Der genannte annehmbare Bereich ist vorbestimmt, wie vorstehend bereits im Zusammenhang mit Fig. 11 erläutert wurde. Wenn die prozentuale Veränderung der Steigung des Segments wie im Falle des Segments 328 außerhalb des annehmbaren Bereiches liegt, so wechselt das System in seinen ACRILOK-Betriebszustand über. Wie zuvor verbleibt das System in dem ACRILOK-Betriebszustand, bis in einem darauffolgenden Berechnungszeitzyklus die Veränderung der Steigung innerhalb eines annehmbaren Bereiches liegt, woraufhin das System dann in seinen normalen Betriebszustand zurückkehrt und der Korrekturbefehl erneut an der Stelle 280 ausgegeben wird.

Eine weitere Funktion des Rechners besteht darin, die gesamte abgerufene Förderung, durch 250 angedeutet, mit der tatsächlichen Gesamtförderung, die mit 252 bezeichnet ist, periodisch zu vergleichen, beispielsweise alle 5 oder 10 Minuten. Wenn eine Abweichung vorliegt, die vorbestimmte Grenzen überschreitet, so verändert der Prozessor den erwähnten, an der Stelle 280 augegebenen Befehl, um die tatsächliche Förderung nach und nach zu der Gesamtförderung hin zu verändern bzw. zu korrigieren. Dies ist derart programmiert, daß etwa 5 Minuten bis etwa 10 Minuten benötigt werden, um dadurch abrupte Schwankungen der Förderratenbefehle zu vermeiden, um jedoch so genau wie möglich die Gesamtförderung zu erreichen, die über eine lange Zeitspanne gewählt wurde. Es handelt sich hier in der Tat um einen Übersteuerungsbefehl, der den an der Stelle 280 des Rechners ausgegebenen Korrektubefehl verändert. Er findet Anwendung bei allen gravimetrischen Betriebsweisen, die vorstehend beschrieben wurden, einschließlich der Ausführungsformen nach den Fig. 1, 2 und 3.

Eine weitere Funktion des Rechners besteht bei der Ausführungsform nach Fig. 1 darin, zu bestimmen, ob das Waagschalengewicht, das am dreistelligen Meßgerät 256 angezeigt wird, unterhalb einen vorbestimmten Niedrigpegel absinkt, der durch den Digitalschalter 242 eingestellt wird, und dann einen Zustand "auf Rate" aufzusuchen. Bei den Ausführungsformen nach Fig. 2 und Fig. 3 ist ein Fühler oder Sensor 299 vorgesehen, um den Füllstand des Materials in den Behältern 28 bzw. 46 abzutasten, und wenn der Füllstand auf einen vorbestimmten Niedrigpegel abgefallen ist, der durch den Digitalschalter 242 eingestellt wird, so sucht der Rechner nach einem Zustand "auf Rate". Es wird also das an der Stelle 254 ausgegebene Ausgangssignal überwacht, bis eine Differenz zwischen ihm und dem Eingabe-Schalter 230 für die Förderrate niedriger ist als eine vorbestimmte Fehlergrenze. Dann wechselt das System zu seinem Wiederauffüllungsbetriebszustand, in dem der Ausgangsbefehl 280 und das vierstellige Meßgerät 254 für die Förderrate nicht aufgefrischt werden, sondern in ihrem vorliegenden Zustand verbleiben, ähnlich wie im Zusammenhang mit dem ACRILOK-Betriebszustand beschrieben wurde. Gleichzeitig wird ein Befehl an eine Wiederauffüllschaltung 300 ausgegeben, die ein Signal an eine Wiederauffüllsteuerung 302 aussendet, welche den Materialfluß aus einer Wiederauffüllquelle 304 zu dem Behälter 12 in Fig. 1, Behälter 28 in Fig. 2 bzw. Behälter 46 in Fig. 3 steuert. Die Wiederauffüll-Steuerung 302 kann ein Wechselstrommotor sein, wenn trockenes Teilchenmaterial gehandhabt wird, oder auch ein Ventil, wenn Flüssigkeiten gehandhabt werden.

Das System verbleibt in dem Wiederauffüllbetriebszustand, bis bei der Ausführungsform nach Fig. 1 der Rechner ermittelt, daß der Behälter 12 wiederaufgefüllt ist, was durch das dreistellige Meßgerät 256 für das Waagschalengewicht angezeigt wird und durch den digitalen Eingabeschalter 244 "Außer-Niedrigpegel" gewählt wird. Bei den Ausführungsformen nach Fig. 2 und Fig. 3 ermittelt der Sensor 299, wenn Behälter 28 bzw. 46 soweit aufgefüllt ist, wie durch den digitalen Eingabeschalter 244 "Außer-Niedrigpegel" eingestellt wird. Zu diesem Zeitpunkt gibt der Rechner ein Signal an die Wiederauffüllschaltung 300 ab, die wiederum die Wiederauffüllsteuerung 302 anweist, die Wiederauffüllung des Behälters 12 in Fig. 1, Behälter 28 in Fig. 2 bzw. Behälters 46 in Fig. 3 einzustellen. Der Rechner führt dann das System in seinen normalen Betriebszustand zurück.

Fig. 13 bis 19 sind Flußdiagramme des Rechners 76. So zeigt Fig. 13 ein Flußdiagramm des Programmbeginns, und Fig. 14 zeigt ein Flußdiagramm des Hintergrundprogramms. Fig. 15 ist ein Flußdiagramm des Taktgeberprogramms, und Fig. 16 zeigt die Tastaturunterbrechungen. Fig. 17 zeigt ein Flußdiagramm des Berechnungsprogramms, und Fig. 18 zeigt ein Flußdiagramm der Berechnung des Waagschalengewichts und Trichterfüllstands, während Fig. 19 die Beschreibung des Unterprogramms zeigt. Analge A ist ein Programm mit beschreibenden Anmerkungen zur Durchführung der grundlegenden Arbeitsgänge des Rechners 76.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß durch die Erfindung eine verbesserte Wäge-Beschickungsvorrichtung geschaffen wird, bei der die Entladerate einer Substanz aus einem Behälter auf einen vorgewählten konstanten Wert gehalten werden kann, wobei der Behälter automatisch während der kontinuierlichen Entladung der Substanz wiederaufgefüllt werden kann, wobei übermäßige Ausschläge bzw. Schwankungen des Systems eliminiert werden, wobei aufgezeichnete Störungsdaten bei der Berechnung der Durchflußrate eliminiert werden und wobei die Werte der zurückliegenden Durchflußrate in einen Speicher gespeichert werden können und zu einem späteren Zeitpunkt kompensiert werden können.

Claims (4)

1. Wäge-Beschickungsvorrichtung mit einem Behälter für eine Substanz und mit einer Einrichtung für die Ausgabe der Substanz aus dem Behälter mit einem regelbaren Betrag, mit einer Einrichtung zum Wiegen der abgegebenen Substanz, mit einer Schaltungsanordnung, die mit der Einrichtung zum Wiegen verbunden ist und die erste elektrische Signale erzeugt, welche jeweils einen Parameter besitzen, der dem Gewicht entspricht, wie es von der Einrichtung zum Wiegen festgestellt worden ist, mit einer Einrichtung zum Speichern von zweiten Signalen, die einen gewünschten Abgabebetrag darstellen, mit einer Einrichtung zum Errechnen der Förderleistung, deren Wert mit den zweiten Signalen vergleichen wird und die ein elektrisches Steuersignal erzeugt, mit einer Regeleinrichtung, die die Ausgabeeinrichtung entsprechend dem elektrischen Steuersignal regelt, sowie mit einer Einrichtung zum Erkennen abrupter Störungen in dem ersten elektrischen Signal, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung eine Signalquelle (124, 144, 156, 166, 194) aufweist, welche die ersten elektrischen Signale erzeugt, die jeweils einen ganzzahligen numerischen Wert darstellen, der proportional dem Gewicht ist, das durch die Einrichtung zum Wiegen ermittelt wird, daß die Substanz aus dem Behälter (12) mit Hilfe eines Rechners (76), der mit dem Ausgang der Signalquelle (124, 144, 156, 166, 194) verbunden ist, mit einem steuerbaren Betrag ausgegeben wird, wobei dieser Rechner (76) ein Korrektursignal errechnen kann, das auf den empfangenen Eingangsdatensignalen beruht, und wobei eine zwischen den Rechner (76) und die Einrichtung zum Entladen der Substanz aus dem Behälter (12) gekoppelte Einrichtung (280, 282, 260, 284) zur Steuerung des Abgabebetrags entsprechend dem Korrektursignal vorgesehen ist, daß die abrupten Störungen mittels eines Rechners (76) erkannt werden, welcher wenigstens Abtastproben der ersten elektrischen Signale mehrmals während aufeinanderfolgender Zeitintervalle abspeichert, wobei jeder der abgespeicherten Werte einen ganzzahligen numerischen Wert darstellt, der durch das erste elektrische Signal dargestellt wird, und daß der Rechner (76) einen Wert, der von wenigstens einer Abtastprobe abgeleitet wurde, die während eines der erwähnten Zeitintervalle abgenommen wurde, mit einem Signal vergleicht, das von wenigstens einer Abtastprobe abgeleitet wurde, die während eines anderen Zeitintervalls abgenommen wurde, und diesen Vergleich für mehrere aufeinanderfolgende Zeitintervalle wiederholt, so daß ein Signal, das während eines der aufeinanderfolgenden Zeitintervalle abgeleitet wird, mit einem Signal verglichen wird, das während eines anderen Zeitintervalls abgeleitet wurde, und daß die Wirkung des elektrischen Regelsignals auf die Regeleinrichtung (284) aufgehoben wird, wenn das Ergebnis des Vergleichs eine vorgegebene Grenze überschreitet.

2. Wäge-Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (76) über einen Multiplexer (210) mit Signalquelle (124, 144, 156, 166, 194) verbunden ist.

3. Wäge-Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalquelle (124, 144, 156, 166, 194) ein Spannungs-Frequenz-Wandler (110) vorgeschaltet ist, der eine Frequenz erzeugt, welche dem Gewicht entspricht, wie es von der Einrichtung zum Wiegen festgestellt worden ist.

4. Wäge-Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Rechner (76) errechnete digitale Korrektursignal (280) auf einen Digital-Analog-Wandler (282) gegeben wird, der ein entsprechendes analoges Korrektursignal einer Thyristor-Motorsteuerung (284) zuführt.