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Die
Erfindung betrifft eine Meß-
und Steuervorrichtung für
eine wenigstens einen Flüssigkeitsbehälter aufweisende
Aufbereitungsanlage für
Flüssigkeiten,
insbesondere für
Abwasser, der einerseits eine Mehrzahl von Meßeinrichtungen zur Messung der
Eigenschaften der Flüssigkeit,
insbesondere eine pH-Wert-Meßeinrichtung,
eine Leitwert-Meßeinrichtung,
eine Druck-Meßeinrichtung,
eine Temperatur-Meßeinrichtung,
eine Volumenstrom-Meßeinrichtung
und/oder eine Einrichtung zur Erkennung von Luft im System, und
andererseits eine Mehrzahl von Steuereinrichtungen, wie Relais,
für Pumpen,
Ventile und dergleichen zugeordnet sind.
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Aus
der Praxis sind Meß-
und Steuervorrichtungen für
Aufbereitungsanlagen für
Abwasser bereits bekannt. Je nach Anwendungsfall gehören zu einer
Meß- und
Steuervorrichtung der Abwasser-Aufbereitungsanlage verschiedene
Meßeinrichtungen. Die
Messung und Steuerung erfolgt dabei derart, daß über eine bestimmte Meßeinrichtung
nur der betreffende, d. h. ein einziger Meßwert gemessen und bedarfsweise
aufgrund des gemessenen Meßwerts dann über die
der Meßeinrichtung
eigenen Steuerung bzw. der ihr zugeordneten Steuereinrichtung auf das
Meßergebnis
reagiert wird. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß die Messung
und Steuerung beim Stand der Technik dezentral erfolgt. Der Grund
für diese
dezentrale Messung und Steuerung liegt häufig darin, daß einerseits
die betreffenden Meßeinrichtungen
erst sukzessive in die Aufbereitungsanlage integriert werden und
daß andererseits
nur solche Meßeinrichtungen
verfügbar
sind, die eine dezentrale Messung und Steuerung ermöglichen.
Für die
betreffende Meßeinrichtung
wird dann jeweils die Stelle in der Aufbereitungsanlage ausgesucht,
an der die Meßeinrichtung
am besten plaziert werden kann.
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Der
Nachteil der bekannten dezentralen Meß- und Steuervorrichtung liegt
darin, daß die
Kosten der Elektrik und Elektronik für die einzelnen Meß- und Steuereinrichtungen
relativ hoch sind. Auch die Bedienung und Instandhaltung aller Meßeinrichtungen
ist aufgrund der dezentralen Anordnung vergleichsweise aufwendig.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Meß- und Steuervorrichtung der
eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß sie einfach und kostengünstig aufgebaut
und in einfacher Weise zu handhaben und instandzuhalten ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen
dadurch gelöst,
daß die
Meß- und Steuervorrichtung
eine Meß-
und Steuereinheit mit einem die Elektronik aller Meßeinrichtungen
und Steuereinrichtungen aufnehmenden Gehäuse aufweist. Es ist festgestellt
worden, daß sich
durch die einheitliche, zentrale Meß- und Steuereinheit erhebliche
Kosten und zwar bis zu 80 % gegenüber der sonst üblichen Elektrik
und Elektronik bei dezentraler Anordnung einsparen lassen. Die Erfindung
hat aber nicht nur den Vorteil einer direkten Kostenreduzierung.
Wichtig ist auch, daß es
durch die erfindungsgemäße Steuer- und
Meßeinheit
möglich
ist, alle eingehende Meßwerte
an einer Stelle zu bündeln,
abzufragen und die Steuerung auch von dieser Stelle aus vorzunehmen.
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Je
nach Anwendungsfall sind an das Abwasser unterschiedliche Anforderungen
zu stellen. Dementsprechend bedarf es regelmäßig auch unterschiedlicher
Meßeinrichtungen,
die für
die jeweilige Anwendung erforderlich sind. Damit die Meß- und Steuereinheit
für jeden
möglichen
Anwendungsfall geeignet ist, weist sie eine Vielzahl von bedarfsweise zu
belegenden Eingängen
für verschiedene
Meßeinrichtungen
und eine Vielzahl von zu belegenden Ausgängen für die Steuereinrichtungen auf.
Durch die Vielzahl der Eingänge
und der damit ggf. korrespondierenden Ausgänge ist es möglich, für jeden
Anwendungsfall die gewünschten
und erforderlichen Meßeinrichtungen
und Steuereinrichtungen mit der Meß- und Steuereinheit zu koppeln.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist
die Meß- und Steuereinheit
neben den Eingängen
für die
Meßeinrichtungen
und den Ausgängen
für die
Steuereinrichtungen noch wenigstens einen Anschluß für einen
PC auf, über
den die Steuerung dann ebenfalls erfolgen kann. Von Vorteil ist
es in diesem Zusammenhang, wenn an der Meß- und Steuereinheit ein Anschluß für eine Online-Verbindung
mit einem externen Rechner vorgesehen ist, so daß es auch möglich ist, die Meß- und Steuervorrichtung
extern abzufragen und zu steuern.
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Um
auch an der Meß-
und Steuereinheit direkt einzelne Meßwerte ablesen zu können, weist diese
eine Anzeige, insbesondere ein LCD-Display auf. Des weiteren bietet
es sich an, wenn die Meß- und
Steuereinheit eine Tastatur zur Abfrage einzelner Meßwerte und/oder
zur Steuerung einzelner Steuereinrichtungen aufweist, so daß die Steuerung
auch über
die Meß-
und Steuereinheit selbst erfolgen kann.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die
für die
jeweilige Anwendung erforderlichen Meßeinrichtungen in einer einheitlichen
Meßgarnitur
zusammengefaßt.
Dies hat nicht nur kostenmäßige Vorteile,
auch die Instandhaltung und etwaige Reparaturen sind durch die zentrale
Anordnung aller einzelnen Meßeinrichtungen
an einer Stelle vereinfacht. Weiterhin ist es in diesem Zusammenhang
zweckmäßig, nicht
nur die Meß-
und Steuereinheit an die jeweils bedarfsweise erforderlichen Meßeinrichtungen
anzupassen, sondern auch die Meßgarnitur.
Diese ist daher erfindungsgemäß derart
ausgebildet, daß die
Meßeinrichtungen
bedarfsweise in das Meßgerät einsetzbar
sind. Die Meßgarnitur
weist also entsprechende Aufnahmeöffnungen auf, in die bedarfsweise
die betreffenden Meßeinrichtungen
bzw. deren Sensoren oder aber abdichtende Verschlußstopfen
eingesetzt werden.
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Um
die Messung und Steuerung der Aufbereitungsanlage noch weiter zu
verbessern, sind der Meß-
und Steuervorrichtung eine Mehrzahl von Bodensensoren zur Erkennung
des unbeabsichtigten Austritts von Flüssigkeit aus dem System zugeordnet.
Die Bodensensoren, die natürlich
ebenfalls mit der Meß-
und Steuereinheit gekoppelt sind bzw. werden können, sind vorwiegend an solchen
Stellen angeordnet, an denen der Austritt von Abwasser aus dem System
zu befürchten
oder auch nur grundsätzlich
möglich
ist. Grundsätzlich
ist über
die Bodensensoren nicht nur eine qualitative, sondern auch eine quantitative
Erkennung des Austritts von Abwasser aus dem System möglich. Je
nach den über
die Bodensensoren ermittelten Werten kann die gesamte Anlage über die
Meß- und
Steuereinheit automatisch oder auch manuell stillgesetzt werden.
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Von
Vorteil ist es in diesem Zusammenhang, wenn der Meß- und Steuervorrichtung
eine optische und/oder akustische Anzeigeeinrichtung zugeordnet ist, über die
der unbeabsichtigte Austritt von Flüssigkeit aus dem System nach
Erkennung über
die Bodensensoren angezeigt sind. Hierdurch wird sichergestellt,
daß der
Benutzer auf jeden Fall auf eine Störung aufmerksam gemacht wird.
Im übrigen
kann die Anzeigeeinrichtung natürlich
auch dann ansprechen, wenn andere atypische Meßwerte ermittelt werden. Dies
hängt von
der jeweiligen Einstellung und von den jeweiligen Anforderungen
ab.
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Um
die erfindungsgemäße Meß- und Steuervorrichtung
so weit wie möglich
zu automatisieren, ist der Meß-
und Steuervorrichtung weiterhin eine Video-Überwachungseinrichtung vorzugsweise
mit einer Mehrzahl von Videokameras zugeordnet. Die Video-Überwachungseinrichtung
ist natürlich
wiederum der Meß-
und Steuereinheit zugeordnet, so daß sich auch über einen
externen Rechner die einzelnen Videokameras bedienen lassen.
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Zur
Reinigung oder Reparatur eines Flüssigkeitsbehälters der
Aufbereitungsanlage muß in
der Regel die Flüssigkeit
aus dem Behälter
abgelassen werden. Für
verschiedene Anwendungsfälle
ist es erforderlich, daß nach
der Reinigung oder Reparatur wieder der gleiche Flüssigkeitsstand
im Flüssigkeitsbehälter erreicht
wird, der vor der Reinigung bzw. Reparatur vorhanden war. Zu diesem
Zweck ist der Meß-
und Steuervorrichtung eine Meßeinrichtung
zur Erkennung des Flüssigkeitsniveaus
im Flüssigkeitsbehälter zugeordnet,
wobei die Meß-
und Steuervorrichtung einen Speicher zur Speicherung des Flüssigkeitsniveaus
aufweist. Die Meß-
und Steuervorrichtung ist dabei derart ausgebildet, daß der Speicher
zumindest das jeweils letzte Flüssigkeitsniveau vor
dem Ablassen der Flüssigkeit
aus dem Flüssigkeitsbehälter speichert.
Hierdurch ist sichergestellt, daß nach einer Reparatur oder
Reinigung in jedem Falle wieder der Flüssigkeitsstand erreicht wird,
der vor dem Ablassen im Flüssigkeitsbehälter vorhanden war.
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Um
das Flüssigkeitsniveau
stets sicher erkennen zu können,
weist die betreffende Meßeinrichtung
zumindest ein sich über
einen wesentlichen Teil der Höhe
des Flüssigkeitsbehälters erstreckendes Rohr
zum Eintauchen in die Flüssigkeit
auf. Weiterhin weist die Meßeinrichtung
eine das Rohr pneumatisch beaufschlagende Druckquelle und einen
mit dem Rohr verbundenen Drucksensor auf. Durch Änderungen des Flüssigkeitsniveaus
ergibt sich eine Änderung
des Druckes im Rohr, was vom Drucksensor registriert wird. Hierauf
läßt sich
dann auf die Höhe
des Flüssigkeitspegels
schließen.
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnung und der Zeichnung selbst.
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Es
zeigt
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1 ein
Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Meß- und Steuervorrichtung,
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2 ein
Ablaufschema einer Aufbereitungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Meß- und Steuervorrichtung
und
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3 eine
schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Meßeinrichtung zur Erkennung
des Flüssigkeitsniveaus
in einem Flüssigkeitsbehälter.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Meß- und Steuervorrichtung 1 für eine Aufbereitungsanlage 2 für Flüssigkeiten,
wie sie beispielsweise in 2 dargestellt
ist, gezeigt. Die Aufbereitungsanlage 2 weist vorliegend
einen Flüssigkeitsbehälter 3 auf,
in dem sich die aufzubereitende Flüssigkeit befindet. Hierbei
handelt es sich üblicherweise
um Abwasser.
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Zur
Meß- und
Steuervorrichtung 1 gehört eine
Mehrzahl von Meßeinrichtungen
zur Messung bzw. Bestimmung der Eigenschaften der Flüssigkeit. Bei
dem in 1 dargestellten Blockschaltbild sind eine pH-Wert-Meßeinrichtung 4,
eine Leitwert-Meßeinrichtung 5,
eine Druck-Meßeinrichtung 5a,
eine Temperatur-Meßeinrichtung 6,
eine Volumenstrom-Meßeinrichtung 7 und
eine Meßeinrichtung 8 zur
Erkennung von Luft im System vorgesehen. Des weiteren sind der Meß- und Steuervorrichtung 1 eine Mehrzahl
von Steuereinrichtungen 9 zugeordnet, wobei es sich im
vorliegenden Fall jeweils um ein oder mehrere Relais handelt. Diese
wiederum gehören beispielsweise
zu Pumpen 10, Ventilen 11 oder sonstigen Mitteln
wie Schließern 12,
Wechslern 13 oder Öffnern 14.
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Wesentlich
ist nun, daß die
Meß- und
Steuervorrichtung 1 eine in einem Gehäuse aufgenommene zentrale Meß- und Steuereinheit 15 aufweist, die
mit allen genannten Meßeinrichtungen
und Steuereinrichtungen 9 gekoppelt ist. Dies ergibt sich
im einzelnen aus den 1 und 2. An der
Meß- und
Steuereinheit 15 sind zu diesem Zweck eine Vielzahl von
Eingängen
E für die
verschiedenen Meßeinrichtungen
vorgesehen. Des weiteren sind eine Vielzahl von Ausgängen A für die einzelnen
Steuereinrichtun gen vorgesehen, die ggf. mit bestimmten Eingängen E und
damit mit bestimmten Meßeinrichtungen
korrespondieren.
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Weiterhin
ist mit der erfindungsgemäßen Meß- und Steuereinheit 15 über eine
Schnittstelle 16 ein externer PC 17 zur Online-Verbindung
gekoppelt. Über
eine Schnittstelle 18 ist mit der Meß- und Steuereinheit 15 ein
Anlagen-PC 19 gekoppelt. Weiterhin ist mit der Meß- und Steuereinheit 15 eine
Spannungsversorgung 20 verbunden.
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Wie
sich insbesondere aus 2 ergibt, weist die Meß- und Steuereinheit 15 ein
LCD-Display 21 und eine Tastatur 22 zur Abfrage
einzelner Meßwerte
der Meßeinrichtungen
und/oder zur Steuerung einzelner Steuereinrichtungen 9 auf.
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Wie
sich aus 2 ergibt, sind die zuvor genannten
Meßeinrichtungen
in einer einheitlichen Meßgarnitur 23 zusammengefaßt. Im einzelnen
nicht dargestellt ist, daß die
Meßgarnitur 23 derart
ausgebildet ist, daß die
einzelnen Meßeinrichtungen
bedarfsweise in die Meßgarnitur 23 einsetzbar
sind. "Bedarfsweise" bedeutet, daß die Meßgarnitur 23 den
jeweiligen Bedürfnissen
entsprechend angepaßt werden
kann, wobei dann die für
den speziellen Anwendungsfall erforderlichen Meßeinrichtungen bzw. deren Sensoren
in die Meßgarnitur 23 eingesetzt werden.
Hierzu ist eine entsprechende Anzahl von Einsetzöffnungen beispielsweise mit
Innengewinde in der Meßgarnitur 23 vorhanden.
Ist nur ein Teil der zuvor genannten oder von auch anderen, nicht
erwähnten
Meßeinrichtungen
bei einem bestimmten Anwendungsfall gewünscht und erforderlich, sind
die nicht belegten Einsetzöffnungen über abdichtende Verschlußstopfen
zu schließen.
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Weiterhin
weist die erfindungsgemäße Meß- und Steuervorrichtung
eine Mehrzahl von Bodensensoren 24 auf, die zur Erkennung
des unbeabsichtigten Austritts von Flüssigkeit aus dem System vorgesehen
sind. Die Bodensensoren 24 sind, wie sich aus 2 ergibt,
ebenfalls mit der Meß-
und Steuereinheit 15 gekoppelt. Im dargesellten Ausführungsbeispiel
gemäß 2 befinden
sich zur Vereifachung der Darstellung nur unterhalb der Pumpe 10 und
des Ventils 11 Bodensensoren 24. Tatsächlich befinden sich
diese aber auch unterhalb der Meßgarnitur 23 und der
nachfolgend noch erwähnten
Behandlungsstation 34.
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Der
Meß- und
Steuervorrichtung 1 zugeordnet ist weiterhin eine Anzeigeeinrichtung 25,
die optische und/oder akustische Signale erzeugt, wenn über die
Bodensensoren 24 aus dem System austretende Flüssigkeit
erkannt wird. Weiterhin ist der Meß- und Steuervorrichtung 1 eine
Video-Überwachungseinrichtung 26 mit
einer Mehrzahl von Videokameras 27 zugeordnet. Sowohl die
Anzeigeeinrichtung 25 als auch die Video-Überwachungseinrichtung 26 sind
mit der Meß-
und Steuereinheit 15 gekoppelt.
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In 3 ist
nun der Flüssigkeitsbehälter 3 der
Aufbereitungsanlage 2 im Schnitt dargestellt. Wichtig ist
hierbei, daß der
Meß- und
Steuervorrichtung 1 eine Meßeinrichtung 28 zur
Erkennung des Flüssigkeitsniveaus
im Flüssigkeitsbehälter 3 zugeordnet
ist. Auch die Meßeinrichtung 28 ist
mit der Meß-
und Steuereinheit 15 gekoppelt. Für die Meßeinrichtung 28 weist
die Meßeinheit 15 einen
nicht dargestellten Speicher zur Speicherung des Flüssigkeitsniveaus
auf. Grundsätzlich
lassen sich also über den
Speicher die jeweiligen Flüssigkeitsniveaus nachvollziehen.
Entscheidend ist, daß der
Speicher zumindest das jeweils letzte Flüssigkeitsniveau vor Ablassen
der Flüssigkeit
aus dem Flüssigkeitsbehälter 3 speichert. Über den
gespeicherten Wert ist es ohne weiteres möglich, nach einer Entleerung
des Flüssigkeitsbehälters 3 diesen
anschließend
wieder auf den Stand des letzten Flüssigkeitsniveaus zu bringen.
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Wie
die Meßeinrichtung 28 im
einzelnen ausgebildet ist, ergibt sich aus 3. Die Meßeinrichtung 28 weist
ein im Flüssigkeitsbehälter 3 befindliches
Rohr 29 auf, das an seinem unteren Ende geöffnet ist
und sich über
einen wesentlichen Teil der Höhe
des Flüssigkeitsbehälters 3 erstreckt.
Da das Rohr 29 an seinem unteren Ende geöffnet ist,
entspricht der Flüssigkeitsstand
im Rohr 29 dem im Flüssigkeitsbehälter 3.
Zur Meßeinrichtung 28 gehört weiterhin
eine Druckquelle 30, die das Rohr 29 mit Druckluft
beaufschlagt. Das Rohr 29 und die Druckquelle 30 sind über einen
Verteiler 31 miteinander verbunden. Schließlich gehört zur Meßeinrichtung 28 noch
ein Drucksensor 32, der ebenfalls mit dem Rohr 29 verbunden
ist. Das Flüssigkeitsniveau
wird nun derart gemessen, daß über die
Druckquelle 30 das Rohr 29 mit Steuerluft beaufschlagt
wird. Je nach Füllstandshöhe und der
beaufschlagten Steuerluft stellt der Drucksensor 32 das
Flüssigkeitsniveau
fest.
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Das
Abwasser wird von der Pumpe 10 über die Leitung 33 aus
dem Flüssigkeitsbehälter 3 gepumpt.
Nach Durchlauf durch die Meßgarnitur 23 wird
das Abwasser einer Behandlungsstation 34 zugeführt. Nach
der Behandlungsstation 34, bei der Verunreinigungen abgetrennt
werden, wird das Reinwasser dann einem Reinwasserbehälter 35 zugeführt oder
in anderer Weise verwendet.