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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf
einen Apparat und ein Verfahren zum Kontrollieren eines Konzentrationspegels
eines Zusatzes in einer Maschine und genauer auf ein Verfahren und
einen Apparat zum Kontrollieren des Einspritzens des Zusatzes durch
das Messen eines externen Parameters, durch das Eingeben eines benutzerdefinierten Parameters
oder durch das Kombinieren von Mess- und Eingabeparametern und das
anschließende
Anstellen eines Vergleichs.
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2. Beschreibung des verwandten
Stands der Technik
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Es gibt viele Situationen, in denen
das Einspritzen eines Zusatzes in ein System kontrolliert werden
muss. Häufig
wird dem System am Beginn eines Verfahrens eine feststehende Menge
an Zusatz hinzugefügt.
Beispielsweise wurde bei manchen früheren Systemen zum Waschen
von Keramikwaren am Beginn jedes Waschzyklus lediglich eine feststehende
Menge an Reinigungsmittel hinzugefügt. Es ist im Stand der Technik
allerdings auch bekannt, Maschinen zum Waschen von Keramikwaren
mit Reglern für
das Reinigungsmittel auszustatten. Typischerweise laufen derartige
Systeme in einem Ein/Aus-Modus, proportionalen Modus oder einer Kombination
davon. Maschinen zum Waschen von Keramikwaren haben jedoch Betriebsmerkmale,
die anderen Prozessen, wie z. B. Ketten- und Motorschmierungsvorrichtungen,
oder Mechanismen zur Geruchskontrolle und Zubereitungs- und Servicesystemen
in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, gemein
sind.
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Wie veranschaulicht, stellen Systeme
zum Waschen von Keramikwaren, wie jene, die in der WO-A-9 317 611
und in der EP-A-0 021 208 beschrieben sind, die Konzentrationspegel
des Reinigungsmittels und des Spülmittels
auf voreingestellte Konzentrationspegel (Sollwerte) ein. Diese Systeme gleichen
schwankende Einspritzraten nicht aus und überschreiten daher oft diese
Sollwerte. Diese Systeme zum Waschen von Keramikwaren nehmen durch Messung
der Leitfähigkeit
der Lösung
indirekt die Reinigungsmittel- oder Spülmittelkonzentration wahr.
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Die anerkannten Hauptvorteile dieses
Reglertyps bestehen darin, dass die Zugabe von Zusätzen zum
Vorgang des Waschens von Keramikwaren und die Bewahrung von deren
Konzentration ohne händischen
Eingriff erzielt wird.
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Dieser Reglertyp hat allerdings einige
große Mängel. Der
Zusatzkonzentrationssollwert besteht aus einem einzigen voreingestellten
Wert für
alle Zyklen. Sofern nicht der Sollwert per Hand rückgesetzt wird,
wird der Vorgang ungeachtet jeglicher externer oder interner Parameter,
welche die Wirksamkeit des Zusatzes beeinflussen könnten, denselben
Zusatzkonzentrationen ausgesetzt. Um mit Sicherheit akzeptable Ergebnisse
zu erhalten, wird der Sollwert daher für eine Worst-Case-Bedingung
ausgewählt. Dies
führt zum übermäßigen Gebrauch
von Zusatz.
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Ein weiterer Mangel der derzeitigen
Regler besteht darin, dass Systembedingungen und Hintergrundpegel
anderer Mittel in einem Verfahren abhängig von der Zeit variieren
können.
Variierende Bedingungen können
die Qualität
der Resultate eines bestimmten Verfahrens direkt beeinflussen. Die
Systembedingungen könnten
eine andere Konzentration an Zusatzmittel erfordern, um optimale
Ergebnisse zu liefern. Beispielsweise erfordern stärkere Schmutzbelastungen
in Maschinen zum Waschen von Keramikwaren eine größere Konzentration
an Spülmittel,
um ein effektives Überziehen
und ein fleckenloses Erscheinungsbild der behandelten Keramikwaren
zu erzielen.
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Weiters ist bekannt, dass in bestimmten
Umgebungen verschiedene Zusätze
auf kontinuierlicher oder halbkontinuierlicher Basis eingespritzt
werden, um sowohl für
das Personal als auch für
die Maschinenausstattung einwandfreie Operationen zu ermöglichen.
Die Probleme unterschiedlicher Aktivitätsstufen während des ganzen Tages beim
Bearbeiten von Anlagen, Laboratorien, Lobbys, Hinterhofbereichen etc.
korrelieren mit der Tageszeit. Diese Probleme sind offensichtlich
bei einer Behandlung zur Geruchskontrolle, bei Geruchsverschlüssen für Lebensmittelbetriebe,
bei der industriellen Schädlingsbekämpfung und
bei Förderanlagen,
die in Herstellungs- und Verarbeitungsumgebungen eingesetzt werden.
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Außerdem erfordern manche Verfahren
die Kontrolle oder sequentielle Anordnung mehr als eines Zusatzes.
Die derzeitige Technologie stellt jeden Zusatz-Sollwert für ein Worst-Case-Szenario
ein oder überlässt die
sequentielle Anordnung einem manuellen Verfahren. Dieses Problem
ist offensichtlich beim Lebensmitteldienst, bei der Lebensmittelzubereitung
und bei lebensmittelverarbeitenden Betrieben, wo die Tendenz besteht,
dass sich im Laufe der Zeit Schmutz auf den Bodenflächen ansammelt
und diese Flächen
durch Ausrutschen und Fallen ein Sicherheitsrisiko für die Beschäftigten
darstellen. Viele Behandlungen zur Reinigung dieser Bodenflächen verbesserten
die Sicherheit der Bodenfläche
durch die Entfernung von Schmutz, waren aber beim Wiederherstellen
des ursprünglichen
Sicherheitszustands der Fläche
nicht effektiv. Bodenflächen
können
jedoch effektiver gereinigt werden, indem eine korrekte Abfolge
von Reinigungsprotokollen, die auf die Entfernurg eines bestimmten
Typs von Schmutzansammlung zugeschnitten sind, eingesetzt wird. Das
strikte Befolgen eines täglichen
Reinigungsablaufs stellt den sauberen und sicheren Zustand der Bodenfläche wieder
her. Um die Reinigungsleistung dieses Ablaufs zu gewährleisten,
ist es notwendig, die Anwendung einer korrekten Abfolge von Reinigungslösung sicherzustellen.
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Bestimmte Arten von Verfahren sind
kontinuierliche Verfahren. Hintergrundschmutzstoffe können jedoch
die Fähigkeit
des Benutzers beeinträchtigen, die
richtige Zusatzmittelmenge, die in das Verfahren eingespritzt werden
soll, wirksam zu messen. Bei einem Verfahren zum Waschen von Keramikwaren werden
die Keramikwaren beispielsweise auf einen Förderer geladen, der durch ein
Gehäuse
geht, welches Sprühvorrichtungen
zum Schaffen einer Reinigungslösungsdusche
enthält.
Am Ende des Gehäuses
werden die Keramikwaren mit Wasser gespült. Am Beginn des Verfahrens
wird die Maschine zum Waschen von Keramikwaren mit frischem Wasser gefüllt, und
eine Menge an Reinigungsmittel wird hinzugefügt, um es auf eine geeignete
Reinigungsmittelkonzentration zu bringen. Beim Bearbeiten der Keramikwaren
nimmt der Waschlösungsbehälter Schmutz auf.
Typischerweise wird die Reinigungsmittelkonzentration indirekt gemessen,
indem die Leitfähigkeit der
Waschlösung
gemessen wird. Da ein großer
Teil des von den Keramikwaren entfernten Schmutzes auch leitfähig ist,
nimmt bei der Aufnahme von Schmutz die dem Reinigungsmittel zugeschriebene, wirksame
Leitfähigkeit
ab, was zu einer ungenügenden
Menge an zusätzlichem
Reinigungsmittel, das während
des Waschzyklus in die Maschine hinzugefügt wird, führt. Ein erhöhter Schmutzpegel
stört auch die
Fähigkeit
der letzten Spülung
zu überziehen,
zu entwässern
und fleckenlose Keramikwaren zurückzulassen.
Diese Art von Problem ist auch beim Waschen von Eiern, beim Waschen
von Flaschen und bei anderen Arten von Verfahren zum Waschen von Keramikwaren
ersichtlich, sowie bei diskontinuierlichen Verfahren, wie z. B.
beim Waschen von Töpfen und
Pfannen in Lebensmittelbetrieben.
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Andere Verfahren können, wenn
eine externe Messtoleranz überschritten
wird, oder zu anderen benutzerdefinierten Zeiten ein kontinuierliches
Einspritzen von Zusatz während
eines Zyklus erfordern. Wie veranschaulicht, erfordern die Förderanlagen
in der milch-, lebensmittel- und getränkeverarbeitenden Industrie
nur während
der Betriebszeiträume
eine kontinuierliche Zugabe von Schmiermittellösung. Die Schmiermittelkonzentration
wird typischerweise während
des gesamten Betriebszyklus eingestellt und beibehalten. Wenn sich
der Förderer
zwischen den Säuberungsperioden
in Betrieb befindet, sammelt er Schmutz und Ablagerungen an, welche
seinen Betrieb behindern.
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Ein weiteres Beispiel für einen
in der Lebensmittel- und Milchindustrie verwendeten Regler für den Zusatz
besteht dort, wo die Prozessausrüstung häufig an
Ort und Stelle gereinigt wird. Bei dieser Reglerart verdünnt ein
zentrales System die Reinigungslösungen
und transportiert sie zur Prozessausrüstung. Die Prozessausrüstung wird
danach stoßweise
mit den voreingestellten Reinigungslösungen und Protokollen gereinigt.
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Es gibt auch Verfahren, bei denen
der Bedarf an Zusätzen
direkt mit der Umgebungstemperatur und der relativen Feuchtigkeit
in Verbindung steht. Diese Verfahren umfassen Geräte zum Waschen
von Keramikwaren und Mechanismen zur Geruchskontrolle. Höhere Temperaturen
können
die Reifung und Verbreitung von Gerüchen fördern und können in einer Maschine zum
Waschen von Keramikwaren die Wirksamkeit eines Reinigungsvorgangs
beeinflussen. Auch die relative Feuchtigkeit kann die Geruchswahrnehmung
beeinflussen.
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Es ist dann zu sehen, dass ein Bedarf
besteht, die Fähigkeit
zur Kontrolle der Menge an Zusätzen,
die in bestimmte Prozesse eingespritzt werden, zu verbessern, und
zwar basierend auf einer externen Messung, wie z. B. der Temperatur,
der relativen Feuchtigkeit oder der Leitfähigkeit der Lösung.
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Es ist dann auch zu sehen, dass ein
Bedarf besteht, die Fähigkeit
zur Kontrolle des Einspritzens von Zusätzen in bestimmte Prozesse
zu verbessern, und zwar basierend auf einem vom Benutzer eingegebenen
Parameter.
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Es ist dann auch zu sehen, dass ein
Bedarf besteht, die Fähigkeit
zur Kontrolle des Einspritzens von Zusätzen in bestimmte Prozesse
zu verbessern, und zwar basierend auf einem Vergleich der vom Benutzer
eingegebenen Parameter mit externen Messungen.
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Es ist auch zu sehen, dass ein Bedarf
an einem Regler besteht, welcher den Zusatz-Sollwert als Funktion der Zeit, sei
es verstrichene Zeit oder Echtzeit, bestimmt.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Um die Grenzen des obenstehend beschriebenen
Stands der Technik zu überwinden
und um andere Grenzen zu überwinden,
die nach dem Lesen und Verstehen der vorliegenden Beschreibung offensichtlich
werden, schlägt
die vorliegende Erfindung einen Apparat und ein Verfahren vor, welche
die in Anspruch 1 bzw. Anspruch 7 definierten Merkmale haben.
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Die vorliegende Erfindung löst die obenstehend
beschriebenen Probleme durch das Bereitstellen eines Verfahrens
zum Kontrollieren des Einspritzens eines Zusatzes, basierend auf
der Identifizierung von Systemparametern.
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Ein System gemäß den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung umfasst einen Zeitgeber zur Abgabe eines Taktsignals,
Einrichtungen zum Identifizieren von Systemparametern, eine Verarbeitungsfähigkeit
zum Bestimmen von Sollwerten, basierend auf den Systemparametern,
einen Regler zum Erzeugen von Signalen zum Kontrollieren des Regulators,
basierend auf dem Sollwert, und einen Regulator zum Kontrollieren
des Einspritzens des Zusatzes.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht dem Benutzer
dahingehend eine Flexibilität,
als sie dem Benutzer erlaubt, basierend auf einer umfangreichen Menge
von Faktoren verschiedene Sollwerte zu wählen, und ermöglicht auch
die Bestimmung des Zusatz-Sollwerts
als Funktion der Zeit. Bei der vorliegenden Erfindung kann das Einspritzen
von Zusätzen
in spezifische Prozesse auf externen Messungen basieren.
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Diese und verschiedene andere Ziele,
Vorteile und Neuheitsmerkmale, welche die Erfindung kennzeichnen,
sind in den hier angeschlossenen Ansprüchen genau dargelegt und bilden
hiervon einen Teil. Für
ein besseres Verständnis
der Erfindung, seiner Vorteile und der durch seine Verwendung erreichten
Ziele sollte jedoch auf die Zeichnungen, welche hiervon einen weiteren
Teil bilden, sowie auf das angeschlossene beschreibende Material,
in dem spezifische Beispiele eines erfindungsgemäßen Apparats veranschaulicht
und beschrieben werden, Bezug genommen werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen,
in denen gleiche Bezugsziffern durchwegs übereinstimmende Teile darstellen:
ist 1 ein Blockdiagramm des
erfindungsgemäßen Sollwertsystems
einer variablen Reinigungsmittelkonzentration; ist 2 ein Fließdiagramm, das den Betrieb
eines erfindungsgemäßen Reglers
für den
Zusatz beschreibt; und ist 3 ein
Fließdiagramm,
das beschreibt, wie der Regler die passende Reinigungsmittel-Zufuhrzeit
berechnet, und zwar basierend auf der vorhergehenden Reaktion und
einem programmierten Ein-Aus-Sollwert.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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In der nachfolgenden Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
wird auf die angeschlossenen Zeichnungen Bezug genommen, welche
hiervon einen Teil bilden und in denen anhand einer Illustration
die spezifische Ausführungsform,
in der die Erfindung ausgeführt
werden kann, gezeigt wird.
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Es ist zu verstehen, dass andere
Ausführungsformen
als strukturelle Änderungen
verwendet werden können,
welche, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen,
durchgeführt
werden können.
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Eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt ein System zum Kontrollieren von
Reinigungsmittelkonzentrationssollwerten hinsichtlich der Zeit oder
anderer Faktoren für
Maschinen zum Waschen von Keramikwaren bereit. Bei der vorliegenden
Erfindung wird die Abtastfähigkeit
des Reinigungsmittelreglers in Schwung gebracht, indem zur Reglereinheit
ein Mikroprozessor und ein Taktgeber hinzugefügt werden. Indem für verschiedene
Tageszeiten oder verschiedene Szenarien unterschiedliche Reinigungsmittelkonzentrationssollwerte
programmiert werden, kann der Regler für die variable Reinigungsmittelkonzentration
effektiver Schmutz von den Waschstücken entfernen. Indem ermöglicht wird,
dass der Mikroprozessor Eingaben vom Leitfähigkeitsmessfühler bzw.
vom Thermistor oder andere Eingaben annimmt, wird die Wirksamkeit
des Systems hinsichtlich des Entfernens von Schmutz von den Waschstücken erhöht. Gleichermaßen kann
die Maschine zum Waschen von Keramikwaren so programmiert werden,
dass sie am effektivsten ist, indem bei der Bestimmung des Sollwerts
eine Flexibilität
erlaubt wird, egal, ob dieser vom Mikroprozessor kontinuierlich
berechnet wird oder über
einen Zeitraum hinweg während
des gesamten Tages oder durch irgendein anderes Verfahren berechnet
wird. Es ist jedoch zu verstehen, dass diese Ausführungsform
nur zur Illustration dargestellt ist und die Erfindung nicht einschränken soll.
Der Fachmann erkennt, dass andere Ausführungsformen, welche die Lehren
der vorliegenden Erfindung umfassen, möglich sind, ohne von der Erfindung
abzuweichen.
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1 zeigt
das Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, die in einem Sollwertsystem
einer variablen Zusatzkonzentration verwendet wird. Das System umfasst
einen Mikroprozessor 10 zum Bestimmen eines passenden Zusatzkonzentrationssollwerts.
Der Mikroprozessor 10 erhält über eine Benutzereingabevorrichtung 8 mehrere
Arten von Eingaben vom Benutzer. Der Fachmann erkennt, dass die
Benutzereingabevorrichtung 8 ein Kartenleser, ein harter
Speicher, eine Tastatur oder eine andere Einrichtung zum Eingeben
von Daten in den Mikroprozessor 10 sein kann.
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Ein bestimmter Zusatzkonzentrationssollwert 14 kann
von der Benutzereingabevorrichtung 8 in den Mikroprozessor 10 eingegeben
werden. Danach kann eine Benutzer-Zeiteinstellung 16 von der Benutzereingabevorrichtung 8 in
den Mikroprozessor 10 eingegeben werden. Demgemäß weist
die Benutzer-Zeiteinstellung 16 den Mikroprozessor 10 an,
am eingegebenen Zeitpunkt mit der Benutzung des entsprechenden Zusatzkonzentrationssollwerts
zu beginnen. Zusätzlich
kann ein Kontrollparameter 18 von der Benutzereingabevorrichtung 8 in
den Mikroprozessor 10 eingegeben werden. Der Kontrollparameter 18 weist
den Mikroprozessor 10 an, zum Berechnen des Sollwerts eines
oder alles vom Folgenden einzusetzen: ein spezifisches Betriebsprofil,
eine ständige
Aktualisierung des Sollwerts, welcher vom Mikroprozessor 10 als
Funktion der Zeit berechnet wird; eine Messeingabe 28 in
den Mikroprozessor 10; eine verstrichene Zeit, basierend
auf einem anderen benutzerdefinierten Ereignis; oder eine ständige Aktualisierung
des Sollwerts als Funktion des Prozesses.
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Das System umfasst auch eine Taktgebervorrichtung 20,
welche den Mikroprozessor 10 mit einem Zeitmessungssignal 22 versorgt.
Der Mikroprozessor 10 vergleicht entweder das Zeitmessungssignal 22 mit
der Benutzer-Zeiteinstellung 16, benutzt die vom Benutzer
definierte, verstrichene Zeit zum Starten des Prozesses oder – falls über den
Kontrollparameter 18 angewiesen – benutzt die Kontrollparameterwerte
zum Steuern des Magnetventils 6. Wenn der Mikroprozessor
angewiesen wird, die Benutzer-Zeiteinstellung 16 als Vergleichspunkt
einzusetzen, so ladet der Mikroprozessor 10 einen Zusatzkonzentrationssollwert 14,
welcher mit der Benutzer-Zeiteinstellung 16 übereinstimmt,
wenn sich das Zeitmessungssignal 22 mit der Benutzer-Zeiteinstellung 16 deckt.
Der Regler für
den Zusatz 12 benutzt diesen entsprechenden Zusatzkonzentrationssollwert 14,
bis der Mikroprozessor 10 bestimmt, dass ein anderer Sollwert
verwendet werden soll.
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Wenn der Mikroprozessor 10 angewiesen wird,
einen anderen Vergleichspunkt oder einen kontinuierlichen Vergleichspunkt über die
Kontrollparametereingabe 18 zu verwenden, so benutzt der
Mikroprozessor 10 dann diese Informationen oder andere
Analogeingaben 28 vom Messfühler 24 in den Mikroprozessor
zur Bestimmung des Sollwerts. Somit kann der Regler 12 vorprogrammiert
werden, um Schmutzbelastungen zu bewältigen, welche sich zyklisch
mit der Zeit verändern.
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Ein Messfühler 24 leitet die
Messungen 28 zum Mikroprozessor 10. Die Eingaben
können
Messungen der Zusatzkonzentration, der Temperatur, der relativen
Feuchtigkeit oder anderer relevanter Informationen sein.
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Ist der Messfühler 24 ein Leitfähigkeitsmessfühler mit
eingebettetem Thermistor, so gibt der Leitfähigkeitsmessfühler die
Zusatzkonzentration 28 an, indem er unter Anwendung einer
Messung der freien Ionen in der Tank 40 – Lösung die
Leitfähigkeit
feststellt. Der eingebettete Thermistor zeigt die Informationen
zur Temperatur 28 an, indem er die Temperatur der Tank 40 – Lösung feststellt.
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Der Leitfähigkeitsmessfühler kann
vom Elektroden- oder vom elektrodenlosen Typ sein. Ein Leitfähigkeitsmessfühler vom
Elektrodentyp ist typischerweise aus zwei, in der Tank 40 – Lösung eingetauchten
Elektroden zusammengesetzt, wobei der Stromfluss von einer Elektrode
zur anderen Elektrode mit der Leitfähigkeit der Lösung übereinstimmt. Ein
Leitfähigkeitsmessfühler vom
elektrodenlosen Typ, der als Transformator funktioniert, ist typischerweise
aus einer Primärspule,
die in der Tank 40 – Lösung einen
Strom induziert, und einer Sekundärspule, die den Strom in einen
Spannungspegel umwandelt, zusammengesetzt, wobei der Spannungspegel mit
der Leitfähigkeit
der Lösung übereinstimmt.
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Der Mikroprozessor 10 kann
auch die Informationen zu Leitfähigkeit
und Temperatur 28, die vom Messfühler 24 geliefert
werden, zum Bestimmen des Tank 40 – Wechsels, des Verbrauchs
an Zusatz und der Zusatzmittelzufuhr einsetzen. Bezüglich des Tank 40 – Wechsels
kann der Mikroprozessor 10 feststellen, wann der Tank 40 unter
Anwendung der Zusatzkonzentration 28 erneut mit frischem
Wasser beladen wurde. Typischerweise wird dieselbe Lösung wieder
und wieder für
mehrere Zyklen verwendet. Der Messfühler 24 nimmt aufgrund
der sich ergebenden Veränderung
der Lösung
hin zu einer sehr niedrigen Leitfähigkeit oder einer starken
Verringerung der Leitfähigkeit
das frische Wasser wahr.
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Bezüglich des Verbrauchs an Zusatz
kann die vom Messfühler 24 kommende
Zusatzkonzentration 28 auch verwendet werden, um festzustellen, wann
ein Zusatzmittelbehälter
leer ist. Detektiert der Messfühler 24 eine
Abnahme an Leitfähigkeit,
obwohl das Kontrollsystem angewiesen wurde, Zusatz in den Tank 40 zu
speisen, so wird wahr scheinlich kein Zusatz in den Tank 40 gespeist.
Es könnte
jedoch die Situation eintreten, dass jemand den Zusatzmittelbehälter gerade
neu beladen hat, wobei aber etwas Luft in die Zufuhrleitung geraten
ist; es ist auch möglich,
dass sich etwas Zusatz verfestigt hat und nun langsam in der Tank 40 – Lösung erodiert; oder
es ist möglich,
dass es andere Gründe
für eine geringe
Leitfähigkeit
gibt. Somit kann der Mikroprozessor 10 dahingehend programmiert
werden, einen leeren Zusatzmittelbehälter nicht anzuzeigen, es sei denn,
die Tank 40 – Lösung bleibt
für einen
gewissen Zeitraum auf einem niedrigen Leitfähigkeitsniveau. Andere Kriterien
können
ebenfalls eingesetzt werden.
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Bezüglich der Zusatzmittelzufuhr
vergleicht der Mikroprozessor 10 den entsprechenden Zusatzkonzentrationssollwert 14 mit
der vom Messfühler 24 kommenden
Zusatzkonzentration 28. Auf Basis dieses Vergleichs bestimmt
der Mikroprozessor 10, wann das Magnetventil 6 geöffnet werden
sollte, um das Einspeisen von Zusatz 30 in den Tank 40 zu
ermöglichen,
und sendet einen offenen Befehl 26 an das Magnetventil 6.
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2 ist
ein Fließdiagramm,
das beschreibt, wie ein Regler gemäß den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung automatisch das Einspritzen eines Zusatzes in ein System
regulieren kann, und zwar basierend auf Kontrollparametern, Eingabedaten
und Zeitmessungsfaktoren. Zuerst bestimmt der Mikroprozessor, ob
er eine Verweistabelle 100 verwenden soll. Die Verweistabelle
ist eine benutzerdefinierte Reihe von Sollwerten und -zeiten und
kann entweder über
einen harten Speicher oder eine Benutzereingabe implementiert werden.
Soll die Verweistabelle verwendet werden, so sucht der Mikroprozessor
in der Verweistabelle nach Sollwerten 102. Soll die Verweistabelle
nicht verwendet werden, so bestimmt der Mikroprozessor den Sollwert
als Funktion der Zeit.
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Wenn die Verweistabelle nicht verwendet werden
soll, dann bestimmt der Regler, ob der Mikroprozessor eine Echtzeituhr 104 verwenden
oder eine verstrichene Zeit überwachen
soll. Beispielsweise würde
eine Echtzeituhr-Zeitquelle einer Maschine zum Waschen von Keramikwaren
oder einem System zur Geruchskontrolle bestimmte Vorteile verschaffen.
Bei einer Geschirrspülmaschine
könnte während der
Mahlzeiten die höchste
Verwendungsstufe in die Maschine einprogrammiert werden, um das
Einspritzen von Spülmittel
und Reinigungsmittel automatisch zu steuern, um während der
Essenszeiten vorhandene, zusätzliche
Schmutzpegel auszugleichen. Wenn eine Echtzeituhr verwendet werden soll,
wird der Pfad 106 benutzt.
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Wenn die verstrichene Zeit überwacht
werden soll, wird der Pfad 106 nicht benutzt, sondern wird
vielmehr der Zeitgeber für
die verstrichene Zeit inkrementiert 108. Beispielsweise
würde ein
Zeitgeber für
die verstrichene Zeit in einem Schmierölsystem oder in einem System
zum Waschen von Keramikwaren bestimmte Vorteile schaffen. In Systemen zum
Waschen von Keramikwaren kann die Zugabe von Zusätzen, wie z. B. Reinigungsmitteln
oder Spülmitteln,
auf Basis des Status eines Zeitgebers für die verstrichene Zeit gesteuert werden.
Der Fachmann erkennt jedoch, dass bei einem System auch das Verfahren
der verstrichenen Zeit in Verbindung mit dem Echtzeitkontrollverfahren
eingesetzt werden kann, um sogar noch mehr Flexibilität zu schaffen.
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Bei Verwendung einer Verweistabelle 100 und
Ablesung der Werte 102 bestimmt der Mikroprozessor als
nächstes,
ob eine Echtzeituhr verwendet wird 110. Wird die Echtzeituhr
nicht verwendet, so verwendet der Mikroprozessor eine verstrichene
Zeit und muss den Zeitgeber für
die verstrichene Zeit inkrementieren 112. Ist die An des
verwendeten Taktgebers einmal bestimmt, so bestimmt der Mikroprozessor,
ob Sensormessungen eingesetzt werden 114. Bei Verwendung
von Messungen 114 werden die erforderlichen Messungen durchgeführt 116 und in
Faktoren zerlegt, und zwar in die geeignete Sollwertbestimmung.
Diese Messungen können
Leitfähigkeit,
Temperatur, Feuchtigkeit oder andere Eingaben in den Mikroprozessor
umfassen. Der Regler berücksichtigt,
ob eine Verweistabelle verwendet wird oder nicht 100 oder
ob eine Echtzeituhr verwendet wird 104 (oder 110).
Werden keine Messungen durchgeführt 114,
so geht der Regler zum nächsten Schritt über 118.
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Als nächstes bestimmt der Mikroprozessor, ob
die Überschwingkontrolle
eingesetzt wird 120. Bei Verwendung der Überschwingkontrolle
wird der Mikroprozessor dann „Flag 3 einstellen" 122. Die Überschwingkontrolle
wird untenstehend unter Bezugnahme auf 3 genauer besprochen.
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Für
den Fall, dass keine Überschwingkontrolle
eingesetzt wird 120, wird der Sollwert direkt bestimmt 124,
wobei in Betracht gezogen wird, ob eine Verweistabelle verwendet
wird 100, ob eine Echtzeituhr verwendet wird 104 (oder 110)
und ob Sensormessungen eingesetzt werden 114. Als Reaktion
auf die Bestimmung des Sollwerts sendet der Regler 12 dann
geeignete Kontrollsignale an das Strömungsventil 6, Schritt 126.
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Als nächstes stellt der Regler fest,
ob das Verfahren ein kontinuierliches Verfahren ist 128.
Ist es ein kontinuierliches Verfahren, so wird der Pfad 130 dazu
verwendet, die Strömung
zum Beginn des Verfahrens, Entscheidung 100, zurückzubringen.
Ist das Verfahren kein kontinuierliches Verfahren, so wird ein diskontinuierliches
Verfahren eingesetzt, und der Regler muss bestimmen, ob der Stapelzyklus
bereits beendet ist 132. Ist der Stapelzyklus nicht beendet,
so wird der Pfad 134 dazu verwendet, die Entscheidung in
eine Schleife zu bringen 132. Ist der Stapelzyklus beendet,
so wartet der Regler auf den Beginn des nächsten Stapels 136.
Sobald der neue Stapel beginnt, bringt der Pfad 130 die
Strömung zum
Beginn des Verfahrens, Entscheidung 100, zurück.
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3 ist
ein Fließdiagramm,
das die Schritte beschreibt, welche vom Regler 12 während der
Zusatzmittelzufuhr ausgeführt
werden, um einen voreingestellten Zusatzkonzentrationspegel zu erreichen, aber
nicht zu überschreiten.
Zwischen dem Überschwingen
und der Notwendigkeit, rasch eine passende Zusatzkonzentration zu
erreichen, muss ein Ausgleich bestehen, um am Beginn des Verfahrens eine
ausreichende System leistung sicherzustellen. Anstelle von feststehenden
oder einstellbaren Übergangspunkten
zum proportionalen Modus oder von Anpassungen an Ausgabereaktionsprotokolle
verteilt der Regler 12 die Zusätze nur durch Berechnung der erforderlichen
Einschaltzeit des Zuführers,
basierend auf der letzten bekannten Durchsatzmenge. Nach einem oder
in manchen Fällen
während
eines Zusatzmittelzufuhrzyklus wird die Zusatzmitteldurchsatzmenge
berechnet und wird entweder die Zusatzmittelzufuhrzeit für den momentanen
Zusatzmittelzufuhrzyklus modifiziert oder für die nächste Berechnung der Zusatzmittelzufuhrzeit
verwendet. Dies ermöglicht
dem Regler, jegliches Dosieren in einer Ein-Aus-Weise zu vermeiden und stattdessen eine Derivatkontrolle
anzuwenden, um den Zusatzkonzentrationssollwert rasch und mit minimalem Überschwingen
zu erreichen. Dies verleiht dem Regler 12 auch an sich
schon die Fähigkeit,
die Zusatzmittelzufuhr für
irgendeine aus einer Vielzahl von Konfigurationen und Systemverzögerungen
zu optimieren, ohne diese im Voraus vorhersagen zu müssen. Dieser
lernende und vergleichende Zyklus wird jedes Mal durchgeführt, wenn
der Regler 12 ein Magnetventil 6 aktiviert, wodurch
eine Veränderung
der Reaktionsfunktion des Reglers 12 ermöglicht wird,
wenn und falls sich Bedingungen wie Wasserdruck oder Temperatur ändern. Bei
der Anwendung bestehen spezielle Herausforderungen, welche erforderlich machen,
dass der Regler 12 große
Unterschiede zwischen der vom Messfühler 24 gelieferten,
tatsächlichen
Zusatzkonzentration 28 und dem Sollwert so schnell wie
möglich
ausgleicht, und zwar wiederum ohne Überschreitung des Sollwerts.
Eine Latenzzeit zwischen dem Aktivieren der Zusatzmittelzufuhr und dem
Ablesen der Informationen zur Zusatzkonzentration 28 am
Messfühler 24 erschwert
das Verfahren. Die Geschwindigkeit der Zusatzmittelzufuhr kann stark
variieren und muss ausgeglichen werden.
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Der Regler 12 liest zuerst
einen Unterbrechungszustand 50, FLAG 3, ab. FLAG 3 ist
ein Hinweis für
den Regler 12, das Magnetventil 6 zu aktivieren,
um das Einspeisen von Zusatz 30 in den Tank 40 zu
ermöglichen.
Wenn FLAG 3 nicht eingestellt wurde, dann befindet sich
der Regler 12 im „Kontroll"-Zustand, und die
intermediäre
Durchsatzmengenberechnung 60 beginnt unverzüglich. Wenn
FLAG 3 eingestellt wurde, dann bestimmt der Regler 12,
ob das Magnetventil 6 für
länger
als 2 Sekunden aktiviert wird 52, und zwar angesichts der
letzten bekannten Durchsatzmenge (FC), der momentanen Zusatzkonzentration
(DC) 28 und des Sollwerts (DS). Ist die Zusatzmittelzufuhr
nicht länger
als 2 Sekunden ON (eingeschaltet), so tut der Regler 12 nichts 54.
Wenn der Regler 12 bestimmt, dass das Magnetventil 6 für länger als
2 Sekunden aktiviert wird, initiiert der Regler 12 die
Ausgabe (Zusatzmittelzufuhr) und wird FLAG 3 freigegeben 56.
Eine Ausgabe-ON (Einschalt)-Zeit (SET-TIME) wird danach berechnet 58.
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Als nächstes wird die intermediäre Durchsatzmengenberechnung
initiiert 60. Wenn der Regler 12 feststellt, dass
sich die Durchsatzmenge bis zu dem Punkt erhöht hat, an dem ein Überschwingen auftritt,
wird die Zusatzmittelzufuhr beendet 62. Hat sich die Durchsatz menge
nicht erhöht,
so wird die akkumulierte ON-Zeit (Ta) inkrementiert 64 und
mit der SET-TIME verglichen 66. Wenn die akkumulierte ON-Zeit
nicht größer als
die SET-TIME ist, dann geht die Durchsatzmengenberechnung weiter.
Wenn die akkumulierte ON-Zeit jedoch größer als die SET-TIME ist, wird
die Zusatzmittelzufuhr beendet 62. Sooft die Zusatzmittelzufuhr
in den obigen Schritten 62 beendet wird, wird der OFF-TIME
(Ausschaltzeit)-Zeitgeber (To) inkrementiert 68 und bestimmt
der Regler 12, ob die Durchsatzmenge weiterhin berechnet
werden sollte 70, indem festgestellt wird, ob FLAG 2 eingestellt
wurde. Wurde FLAG 2 nicht eingestellt, geht die Durchsatzmengenberechnung
weiter 72. Ansonsten wird die restliche OFF-TIME mit der
Latenzzeit verglichen, wie untenstehend besprochen 90. Bei
Wiederaufnahme der Durchsatzmengenberechnung 72 wird die
Zusatzkonzentration 28 alle 0,1 Sekunden abgelesen. Der
Wert der Zusatzkonzentration 28 wird daraufhin in einem
Speicherplatz gespeichert, der von einem Zeiger A angezeigt wird 72.
Der Zeiger A wird danach zum nächsten
Speicherplatz angehoben, so dass die Anzahl von gespeicherten Werten
der Zusatzkonzentration 28 gezählt werden kann 74.
Sobald dreizehn Werte der Zusatzkonzentration 28 gespeichert
wurden (A > 12), wird
eine Zwischendurchsatzmenge (Fco) berechnet 76. Hat Fco 35 Mikrosiemens
pro Sekunde nicht überschritten oder
wurde FLAG 1 nicht eingestellt 78, so wird angenommen,
dass sich die Durchsatzmenge nicht verändert hat, und wird die Latenzzeit
(LT) inkrementiert 80. Die maximal erlaubte Latenzzeit
beträgt
20 Sekunden. Ist die Ausgabe ON und hat sich eine gewisse Latenzzeit
angesammelt, die jedoch 20 Sekunden nicht überschreitet 82, dann
wird die intermediäre Durchsatzmengenberechnung
wiederholt (zurück
zu 60). Wird angenommen, dass sich die Durchsatzmenge verändert hat,
oder wenn die Latenzzeit mehr als 20 Sekunden beträgt, so wird
die Durchsatzmenge auf die letzte Durchsatzmenge eingestellt 84 und wird
FLAG 1 dahingehend eingestellt, die Ansammlung von Latenzzeit
zu stoppen. Mit der Ausgabe OFF gehen die Berechnungen der Latenzzeit
(LT) und der Durchsatzmenge (FC) weiter, wenn mehr als 2 Sekunden
OFF-TIME (To) verbleiben 86 und die OFF-TIME nicht größer als
die Latenzzeit ist 90. Wenn nicht mehr als 2 Sekunden OFF-TIME
verbleiben 86, wird FLAG 2 eingestellt 88.
Ist die OFF-TIME größer als
die Latenzzeit 90, so wird die Durchsatzmenge freigegeben 92.
Die akkumulierte Einschaltzeit, die Ausschaltzeit, die Speichervorrichtung, FLAG 1 und
FLAG 2 werden ebenfalls freigegeben 92. Die Latenzzeit
wird dann auf eins rückgesetzt 94. Schließlich wird
FLAG 3 eingestellt 96, und eine erneute Berechnung 52 beginnt,
indem festgestellt wird, ob die Zusatzmittelzufuhr länger als
zwei Sekunden an sein wird, und zwar angesichts der letzten bekannten
Durchsatzmenge (FC), der momentanen Zusatzkonzentration (DC) 28 und
des Sollwerts (DS).
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Die vorhergehende Beschreibung der
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wurde für
die Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung dargelegt. Sie
soll nicht vollständig
sein oder die Erfindung auf die genaue Form, die geoffenbart ist,
beschränken.
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Viele Modifikationen und Variationen
sind im Lichte der obenstehenden Lehren möglich. Es ist beabsichtigt,
dass der Umfang der Erfindung nicht durch diese detaillierte Beschreibung,
sondern vielmehr durch die hier angeschlossenen Ansprüche, eingeschränkt wird.