DE3522064C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und Kontrolle der Leistung von Heizfeldern, die aus einer Viel­ zahl von Einzelstrahlern oder mehreren Gruppen von gruppen­ weise zusammengefaßten Einzelstrahlern bestehen. Des wei­ teren bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Viele Aufheizungs- oder Beheizungsvorgänge werden heute mit elektrischen Strahlern vorgenommen, die gegenüber einem Heizofen den Vorteil der schnelleren Aufheizung und der fle­ xibleren Steuerbarkeit besitzen. Insbesondere dann, wenn das zu beheizende Material gezielt verschieden stark be­ heizt werden muß oder unterschiedliches Energieaufnahmever­ halten aufweist, ist ein Strahlerfeld überlegen. Als Strah­ lerelemente werden neben Rohrstrahlern zunehmend Quarzstrah­ ler eingesetzt, die eine rasche Aufheizung erlauben und auch rasch auf eine Intensitätsänderung reagieren. Dabei sind die Einzelstrahler in der Art eines Rasters in Reihe übereinan­ der und nebeneinanderliegend angeordnet und bilden so das Strahlerfeld. Ein solches Strahlerfeld läßt sich auch in eine Fertigungsstraße besser einfügen, weil kontinuierlich gearbei­ tet werden kann. Eine bekannte Vorrichtung zur Leistungssteue­ rung von Strahlern, die sich seit Jahren gut bewährt hat, er­ laubt die stufenlose Steuerung der Leistung eines jeden Strah­ lerelements, und zwar in analoger oder digitaler Programmie­ rung. Auch die proportionale Verstellung der Leistung eines ge­ samten Strahlerfeldes ist möglich, so daß die Gesamtintensität ohne Verzerrung des Temperaturprofils verändert werden kann. Die Funktionsanzeige jedes Elements erfolgt durch Leuchtdioden oder in ähnlicher Weise.

Obwohl dieses System die notwendigen Forderungen an Genauig­ keit, Schnelligkeit, Reproduzierbarkeit, Hochfrequenzfestig­ keit usw. erfüllt, haften ihm doch auch eine Reihe von Nachtei­ len an. Zu nennen ist hierbei zunächst der erhebliche Zeitauf­ wand, der zur Einstellung größerer Strahlerfelder, d.h. Felder, die mit einer Vielzahl von Einzelstrahlern bestückt sind, er­ forderlich ist. Jedem Einzelstrahler ist ein Drehpotentiometer zugeordnet, mit dem die Heizleistung stufenlos eingestellt wird. Zur analogen Einstellung des Systems muß also eine Vielzahl von Knöpfen betätigt und eingestellt werden. Im Falle eines di­ gitalen Systems müssen zusätzlich die Adressen jedes Strahlers im Feld eingegeben werden. Da die Tendenz besteht, Strahlerfel­ der mit immer größerer Strahlerzahl zu fertigen oder Heizfelder mit immer kleinerem Strahlerraster zu fertigen, wird dies mehr und mehr zu einem Problem. Auch besteht die Gefahr, daß die eingestellten Potentiometer durch unbeabsichtigtes Ansto­ ßen verstellt werden, so daß eine Neueinstellung erfolgen muß. Dabei ist eine derartige unbeabsichtigte Verstellung gar nicht so leicht festzustellen und bleibt vielmehr zunächst meist un­ bemerkt, so daß eine größere Anzahl der zu beheizenden Stücke nicht optimal aufgeheizt werden, was zu Fehlproduktionen führt. Wenn auch Heizungssteuerungen mit einer Funktionsan­ zeige existieren, so ist diese Funktionsanzeige bzw. die an­ gezeigte Fehlfunktion nicht sofort festzustellen, weil moderne Anlagen oft nicht ständig überwacht werden, so daß das Auf­ leuchten beispielsweise einer Lichtemissionsdiode als Anzeige eines Strahlerausfalls nicht ausreicht.

Bei den bekannten Systemen ist es auch erforderlich, die Ein­ stellung des Strahlerfeldes in Anpassung an das zu verarbei­ tende Material bei Änderung vorgegebener Daten (Dicke und Flä­ chenabmessung des Materials, spezifische Eigenschaften des auf­ zuheizenden Werkstoffes, Änderung der Durchgangsgeschwindig­ keit usw.) jedesmal neu vorzunehmen, was umständlich und zeit­ aufwendig ist. Von modernen Heizfeldern muß auch gefordert wer­ den, daß sie in die Regelprozesse einer Fertigungsstraße mit einbezogen werden, so daß ein Datenaustausch zwischen Heizfeld und Anlage möglich ist. Dies ist bei den bekannten Systemen nicht, zumindest nicht rationell, möglich.

Zum Stand der Technik gehören auch semigrafische Sichtgeräte, die eine analoge farbige Darstellung von Prozeßvariablen er­ möglichen. Die Variablen werden in Säulen- oder Balkenform an­ gezeigt. Eine solche Anzeige eignet sich jedoch nicht zur Dar­ stellung von Heiz- bzw. Strahlerfeldern der oben angegebenen Art.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art insoweit zu ver­ bessern, daß die obigen Nachteile vermieden sind. Insbesondere besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Steuerung und Kontrolle der Leistung von Heizfeldern vorzu­ schlagen, das ein leichtes und schnelles Einstellen ge­ stattet, bei dem Fehler in der Einstellung sofort und ohne Schwierigkeiten erkannt werden können und bei dem eine ein­ mal vorgenommene Einstellung jederzeit ohne erneutes Einstel­ len abgerufen werden kann. Dabei sollen Funktionsstörungen einzelner Heizstrahler zentral gemeldet werden, so daß das Störsignal beispielsweise zum Stillsetzen der Anlage verwendet werden kann. Die Aufgabe der Erfindung besteht außerdem darin, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale vorge­ sehen. Für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen sind in den dem Anspruch 1 folgenden An­ sprüchen beansprucht, wobei sich die Vorrichtungsansprüche mit der gegenständlichen Ausbildung der Erfindung befassen.

Bei der Erfindung wird also die jeweilige individuelle Heiz­ leistung jedes Heizstrahlers als farbiges analoges Abbild dargestellt. Dabei ist jeder Heizleistung bzw. jedem Leistungs­ bereich eine bestimmte Farbe oder Farbmischung zugeordnet, wo­ bei zweckmäßigerweise die Farbe "weiß" die höchste Leistung darstellt und die Farbe "dunkelblau" der niedrigsten Leistung entspricht. Dazwischenliegende Farben stellen analog Leistungs­ zwischenwerte dar. Insgesamt ergibt sich somit für eine be­ stimmte Einstellung der Leistungswerte (entsprechend Temperatur­ werte) der Heizstrahler ein bestimmtes, in Farben und Farbkon­ trasten dargestelltes Farbenfeld oder Farbenmuster mit guter Erkennbarkeit. Diese leicht überschaubare, analoge, bildhafte Darstellung des Heizungsintensitätsprofils gibt dem Benutzer mit einem Blick eine Vorstellung vom momentanen "Heizbild". Jede Abweichung vom gewohnten Muster ist sofort erkennbar und kann ohne Schwierigkeiten abgestellt werden. Die Darstel­ lung der Farben erfolgt durch einen Farbmonitor; die bloße Darstellung des Kennfeldes lediglich mit Grautönen, also mit einem einfarbigen Bildschirm, führt zu unbefriedigenden Er­ gebnissen, da das menschliche Auge, wie Versuche gezeigt ha­ ben, zur Unterscheidung von mehr als ca. 7 Graustufen nicht geeignet ist. Das farbige Bild erlaubt durch geeignete Mi­ schung von Farbe und Intensität eine wesentlich bessere Un­ terscheidbarkeit. Zum Beispiel können 101 verschiedene Farb­ mischungen vom Auge leicht unterschieden werden und damit bei einer Zuordnung zu 0 bis 100% einer Intensitätseinstellung die optische Unterscheidbarkeit von jeweils einem Prozent er­ reicht werden. Gegenüber einem einfarbigen Monitor, der 7 Graustufen erlaubt, ergibt sich mit dem Farbmonitor ein etwa 14fach höherer Informationsgehalt.

Die einmal ermittelten und eingestellten Intensitätswerte der Heizleistung sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung auf einem Datenträger abspeicherbar und können somit jeder­ zeit wieder abgerufen werden. Ein erneutes Einstellen ent­ fällt somit. Bei Ausfall eines Heizstrahlers oder einer Grup­ pe von Heizstrahlern wird ein Signal gemeldet bzw. abgegeben, das zum Stillsetzen der Verarbeitungsanlage herangezogen wer­ den kann. Die analoge Abbildung des Leistungsfeldes erlaubt es aber dem Benutzer auch aufgrund seiner guten Erkennbar- und Erfaßbarkeit die Entscheidung zu treffen, ob die Anlage sofort stillgesetzt werden soll oder aber weiterlaufen kann, wenn die Abweichung von der Sollheizleistung im unkritischen Bereich liegt und noch zu keinem Ausfall führt. Es ist möglich, die Einstellung der Heizleistungsintensität von beliebig großen Gruppen von Einzelstrahlern bis hin zum gesamten Heizstrahlerfeld vorzu­ nehmen, und zwar durch Änderung um einen bestimmten Betrag oder aber durch proportionale bzw. prozentuale Änderung. Das abzuändernde Feld wird mittels eines Cursors eingegrenzt oder aber die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens verfügt über einen Lichtgriffel, der ein unmittelbares inter­ aktives Arbeiten am Bildschirm erlaubt. Der Farbmonitor ist über die Bedienungstastatur mit dem Steuergerät verbunden, das über eine Anschlußbuchse mit den Kabelanschlüssen der einzelnen Heizstrahler verbunden ist. Weiterhin ist ein zum Steuergerät führender Anschluß für eine genormte Schnittstel­ le für den Zugriff von Daten von einem übergeordneten Steue­ rungsaggregat angeordnet. Servicearbeiten per Ferndienst las­ sen sich dadurch durchführen, daß ein geeignetes Modem und ein Interface vorgesehen sind.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert, wobei weitere Vorteile deutlich werden. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht bzw. ein Verknüpfungsschema der einzelnen Aggregate und Elemente der Vorrichtung zur Steuerung und Kontrolle Lei­ stung von Heizfeldern und

Fig. 2 eine schematische Ansicht des Bildschirms des Farbmoni­ tors in abgebrochener Darstel­ lung.

In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung eine Oberhei­ zung 1 und eine Unterheizung 2 zu erkennen, zwischen de­ nen das aufzuheizende Material, beispielsweise eine Kunst­ stoffplatte 3, die je nach der später vorgenommenen Verfor­ mung bereichsweise unterschiedlich aufgeheizt werden muß, angeordnet bzw. geführt ist. Sowohl die Oberheizung 1 als auch die Unterheizung 2 besteht aus einer Vielzahl von Strahlern 4, die vorzugsweise als Quarzstrahler ausgebildet sind und in Reihen nebeneinander- und hintereinanderlie­ gend angeordnet sind, so daß jeweils Heizfelder mit raster­ förmiger Anordnung der Heizstrahler entstehen. Jeder einzel­ ne Heizstrahler 4 ist individuell ansteuerbar und in seiner Heizleistung regelbar.

Zur Steuerung der Heizleistung und Einstellung des erforder­ lichen Heizbildes, d.h. der notwendigen Verteilung der Heiz­ leistung auf das Heizfeld, ist eine Steuervorrichtung S vor­ gesehen, die über die Anschlußbuchse 6 elektrisch leitend mit den Kabelanschlüssen 7 der Heizstrahler 4 verbunden ist. Innerhalb des Gehäuses 8 der Vorrichtung 5 ist das eigentli­ che Steuergerät 9 angeordnet, mit dem die Gesamtheizleistung auf die einzelnen Heizstrahler 4 verteilt wird und das mit einem Graphikprozessor ausgestattet ist. Das Steuergerät 9 ist mit der Bedienungstastatur 10 verbunden, die als Block­ tastatur ausgebildet ist. Verbunden mit der Bedienungstasta­ tur 10 ist ein Farbmonitor 11 sowie ein Kassettengerät 12 zur Speicherung und Archivierung von Daten. Des weiteren ist noch ein Lichtgriffel 13 für eine interaktive Arbeitsweise vorgesehen, mit dessen Hilfe einzelne Strahler oder Strahler­ gruppen direkt adressiert werden können. In der Bedienungs­ tastatur können auch Tasten für einen Cursor vorgesehen sein, mit dem ebenfalls der in der Leistung zu ändernde Strahler­ bereich umschrieben und festgelegt werden kann. Zum Steuer­ gerät 9 führt schließlich noch ein Anschluß 14 für eine ge­ normte Schnittstelle, z.B. V 24, wodurch ein Zugriff auf Daten von einem nicht weiter dargestellten übergeordneten Zentralsteuerungsaggregat möglich wird. Weiterhin kann ein geeignetes Modem und ein Interface vorgesehen sein, so daß eine Datenfernübertragung relevanter Steuerungssignale über Telefonleitung möglich gemacht wird.

In Fig. 2 ist in schematischer Darstellung der Bildschirm des Farbmonitors im abgebrochenen Zustand gezeigt. Durch die Bildpunkte des Bildschirms werden Rasterfelder 15 gebildet, wobei jedes Rasterfeld 15 einem Heizstrahler 4 zugeordnet ist. Die Farbe jedes Rasterfelds 15 wird bestimmt durch die je­ weilige Heizleistung des zugeordneten Heizstrahlers 4, so daß nach erfolgter Einstellung der erforderlichen Heizleistung für jeden Heizstrahler 4 ein analoges farbiges Abbild des aus der Gesamtheit der Heizstrahler 4 gebildeten Heizfeldes 1 und 2 entsteht. Dieses "Heizbild" oder "Intensitätsprofil" läßt sich vom Benutzer gut erkennen, Abweichungen von den eingestellten Sollwerten sind sofort erkennbar. Ist die Ein­ stellung der Heizfelder optimiert, so lassen sich die Einstell­ daten mittels des Datenspeichergeräts 12 abspeichern und archi­ vieren und stehen so jederzeit zur Verfügung, wenn für einen gleichen Aufheizvorgang später die gespeicherten Daten benötigt werden. Ist eines der Heizstrahlerelemente defekt und fällt so­ mit aus, so wird dies am Monitor 11 beispielsweise durch Blin­ ken angezeigt, wie in Fig. 2 beim Rasterfeld 16 angedeutet ist. Das Ausfallsignal kann unmittelbar zum Stillsetzen der Anlage herangezogen werden. Es bleibt der Bedienungsperson jedoch auch die Entscheidungsfreiheit, die Anlage in Betrieb zu hal­ ten, wenn der Ausfall des betreffenden Heizstrahlers unkritisch ist und zu keiner Verschlechterung beim Aufheizen des aufzuhei­ zenden Materials führt.

Mittels eines Cursors 17, der über die Bedienungstastatur 10 verlagert wird, ist es möglich, mehrere Heizstrahler (entsprechend Rastfelder 15) zu einer Gruppe oder einen Block zusammenzufassen, der dann insgesamt über die Bedie­ nungstastatur einer Heizleistungsänderung unterworfen wird, und zwar um einen bestimmten absoluten Betrag oder um einen bestimmten prozentualen Betrag. Mit dem Cursor kann auch das gesamte Heizfeld umschrieben und entsprechend in der Heiz­ leistung abgeändert werden, so daß die Einstellung des Heiz­ bildes oder Heizmusters bildschirmunterstützt sehr schnell vorgenommen werden kann und Fehlaufheizungen vermieden wer­ den. Statt des Cursors ist zur Eingrenzung und Ermittlung der Gruppe oder des Blocks von Heizstrahlern in interakti­ ver Arbeitsweise der Lichtgriffel 13 vorgesehen, was zu einer weiteren Vereinfachung in der Bedienung führt. Ist der Block oder die Gruppe von Heizstrahlern mittels des Cursors oder des Lichtgriffels bestimmt, so wird diesem Block entweder im Ganzen über die Bedienungstastatur eine abgeänderte Inten­ sität zugeordnet oder diesem Block durch Vorgabe eines Faktors eine proportionale Änderung vorgegeben. Insbesondere bei Heiz­ feldern mit einer Vielzahl von Einzelstrahlern, wie sie vor allem in einer Fertigungsstraße notwendig sind, läßt sich hierdurch eine wesentliche Vereinfachung bei der Einstellung der Heizleistung erreichen. Durch die Speicherung der einmal vorgenommenen Einstellung ist es beispielsweise möglich, bei ähnlichen Aufheizvorgängen die gespeicherten Daten als Initial­ programm einzusetzen, das ggf. nur noch geringfügig geändert und angepaßt werden muß, so daß auch auf diese Weise die Ein­ stellzeiten verkürzt werden können.

Claims (11)

1. Verfahren zur Steuerung und Kontrolle der Leistung von Heizfeldern, die aus einer Vielzahl von Einzelstrahlern oder mehreren Gruppen von gruppenweise zusammengefaß­ ten Einzelstrahlern bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils eingestellte Leistung bzw. Verteilung der Leistungsstufe eines jeden Heizstrahlerelements (4) oder jeder Gruppe von Strahlerelementen (4) als farbiges ana­ loges Abbild auf einem Farbmonitor (11) dargestellt wird, wobei einer bestimmten Leistung bzw. Leistungsstu­ fe eine bestimmte Farbe oder Farbmischung zugeordnet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelten und eingestellten Intensitätswerte der Heizleistung auf einen Datenträger (12) abgespeichert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ausfall eines Heizstrahlerelements (4) oder einer Gruppe von Strahlerelementen (4) als weiterverwert­ bares Signal, z.B. zum Stillsetzen der Verarbeitungsan­ lage, gemeldet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einstellung der Intensität der Heiz­ leistung von beliebig großen Gruppen von Einzelstrahlern (4) bis hin zum gesamten Heizstrahlerfeld (1, 2) im Gan­ zen durch Änderung um einen bestimmten Betrag erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einstellung der Intensität der Heiz­ leistung von beliebig großen Gruppen von Einzelstrahlern (4) bis hin zum gesamten Heizstrahlerfeld (1, 2) im Ganzen durch proportionale bzw. prozentuale Änderung erfolgt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Farbmonitor (11), der über eine Bedienungstastatur (10) mit einem Steuergerät (9) mit Grafikprozessor und Leistungsteiler in Verbindung steht, wobei das Steuergerät (9) mit der Anschlußbuchse (6) für die Kabelanschlüsse (7) der Heiz­ strahler (4) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedienungstastatur (10) Tasten für einen Cursor auf­ weist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Bedienungstastatur (10) eine Einrichtung (12) zur Datenspeicherung zugeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur interaktiven Bestimmung des in der Heizleistung zu ändernden Blocks von Heizstrahlern (4) ein mit dem Farbmonitor (11) zusammenarbeitender Licht­ griffel (13) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein zum Steuergerät (9) führender An­ schluß (14) für eine genormte Schnittstelle für den Zu­ griff von Daten von einem übergeordneten Zentralsteuerungs­ aggregat angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Fernübertragung relevanter Steuerungs­ signale, beispielsweise über eine Telefonleitung, ein Mo­ dem und ein Interface angeordnet sind.