EP0946121B1 - Dosierverfahren zum zuführen eines reinigers zu einer geschirrspülmaschine - Google Patents

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EP0946121B1
EP0946121B1 EP97954371A EP97954371A EP0946121B1 EP 0946121 B1 EP0946121 B1 EP 0946121B1 EP 97954371 A EP97954371 A EP 97954371A EP 97954371 A EP97954371 A EP 97954371A EP 0946121 B1 EP0946121 B1 EP 0946121B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
conductivity
change
cleaning tank
detergent
metering
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97954371A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0946121A1 (de
Inventor
Karl Helminger
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Ecolab Engineering GmbH
Original Assignee
Lang Apparatebau GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Lang Apparatebau GmbH filed Critical Lang Apparatebau GmbH
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Application granted granted Critical
Publication of EP0946121B1 publication Critical patent/EP0946121B1/de
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L15/00—Washing or rinsing machines for crockery or tableware
    • A47L15/24—Washing or rinsing machines for crockery or tableware with movement of the crockery baskets by conveyors
    • A47L15/241—Washing or rinsing machines for crockery or tableware with movement of the crockery baskets by conveyors the dishes moving in a horizontal plane
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A47L15/0018—Controlling processes, i.e. processes to control the operation of the machine characterised by the purpose or target of the control
    • A47L15/0055—Metering or indication of used products, e.g. type or quantity of detergent, rinse aid or salt; for measuring or controlling the product concentration
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
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    • A47L15/42—Details
    • A47L15/44—Devices for adding cleaning agents; Devices for dispensing cleaning agents, rinsing aids or deodorants
    • A47L15/449—Metering controlling devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2401/00—Automatic detection in controlling methods of washing or rinsing machines for crockery or tableware, e.g. information provided by sensors entered into controlling devices
    • A47L2401/30—Variation of electrical, magnetical or optical quantities
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2501/00—Output in controlling method of washing or rinsing machines for crockery or tableware, i.e. quantities or components controlled, or actions performed by the controlling device executing the controlling method
    • A47L2501/07—Consumable products, e.g. detergent, rinse aids or salt

Definitions

  • the invention relates to a metering method for feeding a Detergent to a dishwasher, which has: at least a cleaning tank, one arranged in the cleaning tank Conductivity sensor, a spray device with feedback the sprayed cleaning solution in the cleaning tank as well as a dosing device entering the cleaner into the cleaning tank (see WO-A-9 305 696 and DE-U-29 511 175).
  • the dishwasher for which the dosing method of the present invention is a so-called commercial dishwasher GSM, e.g. in commercial kitchens Is used.
  • Such dishwashers have at least one cleaning tank that contains water.
  • water The cleaning tank is turned into a spray device by a pump fed, which the water above the cleaning tank sprayed the dishes to be washed, the water then falls back into the cleaning tank.
  • the water of the Cleaning tanks become detergent from a dosing device fed.
  • the dosing device is controlled by a controller depending on the concentration of the detergent in the Cleaning tank regulated. This concentration is from one Conductivity sensor determined. This is the circumstance exploited that - provided constant temperatures - a extensive proportionality between the concentration of the Cleaner and the resulting conductivity of the water is available.
  • the conductivity controller compares that of Transmitter delivered measured value with a predetermined target value and activates a metering valve or if the setpoint is undershot a dosing pump. When the setpoint is reached again, it will Dosing valve or dosing pump switched off.
  • the regulation of the metering of the cleaner is by a variety influenced by parameters, such as the type and size the dishwasher, the type and nature of the respective cleaner and the water temperature.
  • parameters such as the type and size the dishwasher, the type and nature of the respective cleaner and the water temperature.
  • the dead time i.e. the time between that Start of the metering of the cleaner and the effectiveness of the Dosing by increasing the conductivity.
  • Influencing factors, that influence the concentration control are mechanical Influences such as positioning of the detergent dosing point, positioning the conductivity measuring cell in the cleaning tank, length of the Rinsing line for powder detergents, flow conditions in the wash liquor, as well as chemical influences such as solubility of the Cleaner product, conductivity / concentration behavior of the Detergent product.
  • the invention has for its object a metering method Feed a cleaner to a dishwasher create, in which achievable dosing accuracy is much higher than with conventional controllers.
  • the dosing method according to the invention is based on the application the fuzzy logic, with heuristic, fuzzy rules is working.
  • These influencing variables of the controlled system are in the subsequent operating phase as a heuristic variable, i.e. as fuzzy parameters of the controlled system, as part of a fuzzy control processed. With the fuzzy control, which during the subsequent operating phase, only the conductivity value is measured or the setpoint deviation is used as a measured variable, while the other influencing factors from the previous Learning phase.
  • a new learning phase is preferably carried out whenever if during the operating phase the setpoint deviation over a predetermined minimum time exceeds a limit. In this case it is assumed that the one carried out in the learning phase Evaluation of the influencing variables is no longer correct and new must be carried out.
  • the commercial dishwasher GSM shown in Figure 1 has a conveyor line 10 which in the dishes to be cleaned Transported in the direction of arrow 11.
  • the conveyor section 10 exists from a conveyor belt running over rollers, the is permeable to water.
  • Under the conveyor line 10 are a first cleaning tank 12, a second cleaning tank 13 and one third cleaning tank 14 arranged in the manner of a cascade are, the water from the first cleaning tank 12 over an overflow 15 overflows into the second cleaning tank 13.
  • Out the second cleaning tank 13 the water runs over one Overflow 16 in the third cleaning tank 14 above and from this the water is discharged into a drain 17.
  • the direction of flow of the water is opposite to the direction of transport 11 of the conveyor line 10.
  • each cleaning tank 12, 13, 14 There is a submersible pump 18 in each cleaning tank 12, 13, 14 arranged that the water from this cleaning tank to a Spray device 19 which pumps the water to that on the Transport device 10 sprayed lying dishes.
  • the Spray device 19 is above the cleaning tank open at the top arranged so that the water sprayed by it into the Cleaning tank falls back.
  • a metering device 22 feeds into the first cleaning tank 12 23 cleaners introduced via a metering line.
  • the dosing device 22 is connected to a water pipe 24 and contains a valve 25, which can be opened by an electromagnet 26 Introduce fresh water into a powder container 27.
  • the Powder container 27 contains powdered cleaner, which in the inflowing water is dissolved.
  • the outlet of the powder container 27 is connected to the metering line 23. If the valve 25 for a certain time is opened, a predetermined flows Amount of water in the powder container 27, whereby a appropriate amount of detergent dissolved and into the metering line 23 is introduced.
  • the detergent concentration in the water that is in the first Cleaning tank 12 is located is from a conductivity transmitter 28 determined in the first cleaning tank 12th is arranged and measures the conductivity of the water. It exists extensive proportionality between the detergent concentration in the Water and the measured conductivity.
  • the electrical output signal the sensor 28 is fed to a controller 29, which, depending on the measured value, the electromagnet 26 of the Valve 25 actuated.
  • the valve 25 is only in the on-off mode operated.
  • FIG. 2 shows an example of a response of the measuring signal x from the measuring sensor 28 to a metering pulse I, which was generated by the metering device 22 and in which the valve 25 was opened over a predetermined time t v in order to supply the cleaning tank 12 with detergent.
  • a dead time T t passes that elapses before the cleaner has any effects on the transducer 28. This dead time takes into account the opening behavior of the valve 25, the duration of the solution of the powdered detergent in the powder container 27 and the running time of the liquid detergent solution in the metering line 23.
  • the dead time T t has ended and an initially steep increase in conductivity begins to a point B at which the measured value is x B.
  • This tip can be attributed to the fact that the cleaner entering the cleaning tank 12 first comes close to the sensor 28 before it is distributed in the bath. This is followed by a drop in the measured value to a point C and finally a slow asymtotic rise to the compensation value D, which represents the last maximum of the curve. This increase is due to the fact that mixing takes place in the cleaning tank during the mixing time T M following the dead time T t .
  • the difference between the measured value x O at the point in time D and the measured value x A at the point in time when the metering takes effect is called the change in concentration KD.
  • the compensation speed is determined by the time T M between points A and D of the response curve.
  • the change in measured value MD is also determined.
  • the change in measured value is determined by the slope of the response curve between points A and B.
  • the cleaning liquor is diluted by the water by the rinse device 20 or by another Water inlet gets into the cleaning tank 12. This Water is fed continuously both during the learning phase as well as during the operational phase.
  • the Dilution rate VV is determined by the gradient of the Decline of the response curve determined after point D.
  • the submersible pump 18 and the Spray device 19 in operation.
  • the controller 29 is shown schematically. It is about a fuzzy controller, in which a fuzzification of the above explained influencing variables is made. This was done for each influencing variable has certain membership functions MF fixed. These are triangular curves or trapezoidal curves that the different ranges of values of the influencing variables in semantic Terms such as "very high”, “high”, “medium”, “low” and “very low” divide.
  • the Influencing variable the corresponding membership value in the Membership function MF determined.
  • An interference level contains various "IF ..., THEN " links of the various influencing factors and finally there is a Defuzzification at which the control signal for the dosing device 22 is generated.
  • the linguistic variables according to rules 1 to 5 are determined and saved during the learning phase. They remain unchanged during an operating phase.
  • the variable according to rule 6 is continuously determined during the operating phase and the metering device 22 is controlled as a function of its chronological course.
  • the measured value x of the transmitter 28 is fed to the fuzzy controller 29, as well as the setpoint x s to which the conductivity is to be regulated.
  • the Dosing device 22a a pump 30, the liquid cleaner pumps a liquid container 31 into the metering line 23.
  • the controller 29 controls the pump 30 by making it either turns on or turns off.

Landscapes

  • Washing And Drying Of Tableware (AREA)
  • Detergent Compositions (AREA)
  • Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Dosierverfahren zum Zuführen eines Reinigers zu einer Geschirrspülmaschine, die aufweist: mindestens einen Reinigungstank, einen im Reinigungstank angeordneten Leitfähigkeits-Meßwertgeber, eine Sprühvorrichtung mit Rückführung der versprühten Reinigungslösung in den Reinigungstank sowie eine den Reiniger in den Reinigungstank eingebende Dosiervorrichtung (siehe WO-A-9 305 696 und DE-U-29 511 175).
Die Geschirrspülmaschine, für die das Dosierverfahren der vorliegenden Erfindung bestimmt ist, ist eine sogenannte gewerbliche Geschirrspülmaschine GSM, die z.B. in Großküchen Verwendung findet. Solche Geschirrspülmaschinen weisen mindestens einen Reinigungstank auf, der Wasser enthält. Wasser aus dem Reinigungstank wird von einer Pumpe einer Sprühvorrichtung zugeführt, welche das Wasser oberhalb des Reinigungstank auf das zu spülende Geschirr versprüht, wobei das Wasser anschließend in den Reinigungstank zurückfällt. Dem Wasser des Reinigungstanks wird von einer Dosiervorrichtung ein Reinigungsmittel zugeführt. Die Dosiervorrichtung wird von einem Regler in Abhängigkeit von der Konzentration des Reinigungsmittels im Reinigungstank geregelt. Diese Konzentration wird von einem Leitfähigkeits-Meßwertgeber ermittelt. Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, daß - konstante Temperaturen vorausgesetzt - eine weitgehende Proportionalität zwischen der Konzentration des Reinigers und der daraus resultierenden Leitfähigkeit des Wassers vorhanden ist. Der Leitfähigkeitsregler vergleicht den vom Meßwertgeber gelieferten Meßwert mit einem vorgegebenen Sollwert und aktiviert bei Unterschreitung des Sollwerts ein Dosierventil oder eine Dosierpumpe. Ist der Sollwert wieder erreicht, wird das Dosierventil bzw. die Dosierpumpe abgeschaltet.
Die Regelung der Zudosierung des Reinigers wird von einer Vielzahl von Parametern beeinflußt, beispielsweise von der Bauart und Größe der Geschirrspülmaschine, von Art und Beschaffenheit des jeweiligen Reinigers sowie der Wassertemperatur. Insbesondere ist auch die Totzeit zu berücksichtigen, d.h. die Zeit zwischen dem Beginn der Zudosierung des Reinigers und dem Wirksamwerden der Zudosierung durch Erhöhung der Leitfähigkeit. Hierbei spielt auch die Intensität der Durchmischung eine wesentliche Rolle. Einflußgrößen, die die Konzentrationsregelung beeinflußen, sind mechanische Einflüsse wie Positionierung der Reiniger-Dosierstelle, Positionierung der Leitfähigkeits-Meßzelle im Reinigungstank, Länge der Ausspülleitung bei pulverförmigen Reiniger, Strömungsverhältnisse in der Waschflotte, sowie chemische Einflüsse wie Löslichkeit des Reinigerprodukts, Leitfähigkeits-/Konzentrationsverhalten des Reinigerprodukts. Wegen der Vielzahl der Einflußgrößen ist die Einhaltung der Konzentration des Reinigers auf einem gewünschten Sollwert außerordentlich schwierig. Mit den üblichen Dosier- und Regelverfahren ist die Einhaltung einer konstanten Reinigerkonzentration im Reinigungstank unter ungünstigen Bedingungen nicht möglich. So ist beispielsweise damit zu rechnen, daß der gewünschte Sollwert entweder nur sehr langsam erreicht wird oder aber größere Überkonzentrationen auftreten. Selbst wenn eine Optimierung der Regelung mit einem sehr aufwendigen Regler gelingt, ergeben sich bei geringsten Veränderungen an der Geschirrspülmaschine oder bei Verwendung eines anderen Reinigers völlig andere Regelungskriterien, so daß eine einmal eingestellte Regelung völlig verändert werden müßte. Eine exakte Zudosierung des Reinigers und eine möglichst genaue Einhaltung der Soll-Konzentration sind aber Voraussetzung für einen qualitativ hochwertigen Spülbetrieb der Geschirrspülmaschine bei geringstem Verbrauch von Reiniger.
In der Regelungstechnik sind außer den klassischen deterministischen Regelverfahren auch "unscharfe" Regelungsverfahren bekannt, bei denen die Eingangsgrößen als sogenannte linguistische Variablen klassifiziert werden, die beispielsweise Zustände wie "groß", "mittel" oder "klein" einnehmen können. Bei dieser Fuzzy-Regelung definieren Zugehörigkeitsfunktionen für die gemessenen Größen die Zugehörigkeitswerte zu diesen unscharfen Mengen. In einem Regelwerk werden Verknüpfungen (WENN ... DANN ... - Regeln) im Sinne der unscharfen Logik vorgenommen. Das Resultat einer jeden Regel ist wiederum eine unscharfe Aussage über die auszugebende Größe (Stellgröße). Durch Defuzzifizierung wird aus dieser unscharfen Beschreibung ein Zahlenwert gewonnen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dosierverfahren zum Zuführen eines Reinigers zu einer Geschirrspülmaschine zu schaffen, bei dem erreichbare Dosiergenauigkeit wesentlich höher ist als bei herkömmlichen Reglern.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Das erfindungsgemäße Dosierverfahren beruht auf der Anwendung der Fuzzy-Logik, die mit heuristischen, unscharf formulierten, Regeln arbeitet. Dabei wird zunächst in einer Lernphase über einen vorbestimmten Zeitraum Reiniger in den Reinigungstank zu dosiert. Aus der sich aus der Zudosierung ergebenden Systemantwort werden charakteristische Einflußgrößen der Regelstrecke gewonnen. Die Antwort besteht aus einer Leitfähigkeitskurve, die sich aufgrund der einmaligen Zudosierung einstellt. Es ist gewissermaßen die Sprungantwort der Regelstrecke. Aus ihr werden bestimmte Einflußgrößen bestimmt, beispielsweise die Totzeit, die Konzentrationsänderung, die Ausgleichsgeschwindigkeit und/oder die Meßwertänderung. Diese Einflußgrößen der Regelstrecke werden in der nachfolgenden Betriebsphase als heuristische Variable, also als unscharfe Parameter der Regelstrecke, im Rahmen einer Fuzzy-Regelung verarbeitet. Bei der Fuzzy-Regelung, die während der nachfolgenden Betriebsphase erfolgt, wird nur der Leitfähigkeitsmeßwert bzw. die Sollwertabweichung als Meßgröße verwandt, während die übrigen Einflußgrößen aus der vorhergehenden Lernphase stammen.
Infolge der Lernphase werden sämtliche Einflußgrößen der gesamten Regelstrecke, einschließlich derjenigen des Meßwertgebers, der Dosiervorrichtung und des Reglers mitberücksichtigt.
Vorzugsweise wird eine neue Lernphase immer dann durchgeführt, wenn während der Betriebsphase die Sollwertabweichung über eine vorgegebene Mindestzeit einen Grenzwert übersteigt. In diesem Fall wird angenommen, daß die in der Lernphase durchgeführte Bewertung der Einflußgrößen nicht mehr stimmt und neu durchgeführt werden muß.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
eine schematische Darstellung einer gewerblichen Geschirrspülmaschine,
Fig. 2
ein exemplarisches Beispiel einer Antwort des zeitlichen Verlaufs der Leitfähigkeit während der Lernphase,
Fig. 3
eine schematische Darstellung des Fuzzy-Reglers, und
Fig. 4
eine andere Ausführungsform des Dosierteils einer Geschirrspülmaschine, die mit flüssigem Reiniger betrieben wird.
Die in Figur 1 dargestellte gewerbliche Geschirrspülmaschine GSM weist eine Förderstrecke 10 auf, die das zu reinigende Geschirr in Richtung des Pfeiles 11 transportiert. Die Förderstrecke 10 besteht aus einem über Walzen laufenden Förderband, das wasserdurchlässig ist. Unter der Förderstrecke 10 befinden sich ein erster Reinigungstank 12, ein zweiter Reinigungstank 13 und ein dritter Reinigungstank 14, die nach Art einer Kaskade angeordnet sind, wobei das Wasser aus dem ersten Reinigungstank 12 über einen Überlauf 15 in den zweiten Reinigungstank 13 überläuft. Aus dem zweiten Reinigungstank 13 läuft das Wasser über einen Überlauf 16 in den dritten Reinigungstank 14 über und von diesem wird das Wasser in einen Ablauf 17 hinein abgeführt. Die Laufrichtung des Wassers ist gegenläufig zu der Transportrichtung 11 der Förderstrecke 10.
In jedem Reinigungstank 12,13,14 ist eine Tauchpumpe 18 angeordnet, die das Wasser aus diesem Reinigungstank zu einer Sprühvorrichtung 19 pumpt, welche das Wasser auf das auf der Transportvorrichtung 10 liegende Geschirr versprüht. Die Sprühvorrichtung 19 ist oberhalb des oben offenen Reinigungstanks angeordnet, so daß das von ihr versprühte Wasser in den Reinigungstank zurückfällt.
Über dem Endabschnitt des Förderers 10 ist eine Nachspülvorrichtung 20 angeordnet, die Frischwasser, welches aus keinem der Reinigungstanks stammt, auf das Geschirr versprüht. Unterhalb der Nachspülvorrichtung 20 befindet sich ein schräges Ablaufblech 21, welches das Frischwasser auffängt und in den ersten Reinigungstank 12 leitet. Die Schmutzfracht des Wassers vergrößert sich vom ersten Reinigungstank 12 bis zum dritten Reinigungstank 14 ständig.
In den ersten Reinigungstank 12 wird von einer Dosiervorrichtung 22 über eine Dosierleitung 23 Reiniger eingeführt. Die Dosiervorrichtung 22 ist an eine Wasserleitung 24 angeschlossen und enthält ein Ventil 25, das von einem Elektromagneten 26 geöffnet werden kann, um Frischwasser in einen Pulverbehälter 27 einzuführen. Der Pulverbehälter 27 enthält pulverförmigen Reiniger, der in dem einströmenden Wasser gelöst wird. Der Auslaß des Pulverbehälters 27 ist an die Dosierleitung 23 angeschlossen. Wenn das Ventil 25 für eine bestimmte Zeit geöffnet wird, strömt eine vorbestimmte Wassermenge in den Pulverbehälter 27, wodurch eine entsprechende Menge des Reinigers gelöst und in die Dosierleitung 23 eingeführt wird.
Die Reinigerkonzentration in dem Wasser, das sich im ersten Reinigungstank 12 befindet, wird von einem Leitfähigkeits-Meßwertgeber 28 ermittelt, der in dem ersten Reinigungstank 12 angeordnet ist und die Leitfähigkeit des Wassers mißt. Es besteht weitgehende Proportionalität zwischen der Reinigerkonzentration im Wasser und der gemessenen Leitfähigkeit. Das elektrische Ausgangssignal des Meßwertgebers 28 wird einem Regler 29 zugeführt, der in Abhängigkeit vom Meßwert den Elektromagneten 26 des Ventils 25 betätigt. Das Ventil 25 wird nur im Ein-Aus-Betrieb betrieben.
In Figur 2 ist ein Beispiel einer Antwort des Meßsignals x des Meßwertgebers 28 auf einen Dosierimpuls I dargestellt, der von der Dosiervorrichtung 22 erzeugt wurde und bei dem über eine vorbestimmte Zeit tv das Ventil 25 geöffnet wurde, um dem Reinigungstank 12 Reiniger zuzuführen. Zunächst verstreicht eine Totzeit Tt, die vergeht, bevor der Reiniger irgendwelche Auswirkungen an dem Meßwertgeber 28 hervorruft. Diese Totzeit berücksichtigt das Öffnungsverhalten des Ventils 25, die Dauer der Lösung des pulverförmigen Reinigers im Pulverbehälter 27 und die Laufzeit der flüssigen Reinigerlösung in der Dosierleitung 23. Bei A der Antwortkurve ist die Totzeit Tt beendet und es beginnt ein zunächst steiler Anstieg der Leitfähigkeit bis zu einem Punkt B, bei dem der Meßwert xB beträgt. Diese Spitze kann darauf zurückzuführen sein, daß der in den Reinigungstank 12 gelangende Reiniger zunächst in die Nähe des Meßwertgebers 28 gelangt, bevor er sich in dem Bad verteilt. Danach erfolgt ein Abfall des Meßwertes auf einen Punkt C und schließlich wieder ein langsamer asymtotischer Anstieg auf den Ausgleichswert D, der das letzte Maximum der Kurve darstellt. Dieser Anstieg ist darauf zurückzuführen, daß während der Mischzeit TM im Anschluß an die Totzeit Tt eine Durchmischung in dem Reinigungstank erfolgt. Die Differenz zwischen dem Meßwert xO zum Zeitpunkt D und dem Meßwert xA zum Zeitpunkt des Beginns des Wirksamwerdens der Zudosierung wird als Konzentrationsänderung KD bezeichnet. Die Ausgleichgeschwindigkeit wird durch die Zeit TM zwischen den Punkten A und D der Antwortkurve bestimmt.
Ferner wird die Meßwertänderung MD ermittelt. Die Meßwertänderung wird durch die Steigung der Antwortkurve zwischen den Punkten A und B bestimmt.
Im Anschluß an das letzte Maximum der Antwortkurve im Punkt D erfolgt eine Verdünnung der Reinigungsflotte durch das Wasser, das durch die Nachspülvorrichtung 20 oder durch einen anderen Wasserzulauf in den Reinigungstank 12 gelangt. Dieser Wasserzulauf erfolgt kontinuierlich sowohl während der Lernphase als auch während der Betriebsphase. Die Verdünnungsgeschwindigkeit VV wird durch den Gradienten des Abfalls der Antwortkurve im Anschluß an Punkt D bestimmt. Während der Lernphase sind auch die Tauchpumpe 18 und die Sprühvorrichtung 19 in Betrieb.
Die während der Lernphase aus der Antwortkurve ermittelten Einflußgrößen sind also die folgenden:
  • Totzeit Tt
  • Ausgleichsgeschwindigkeit MV
  • Meßwertänderung MD
  • Konzentrationsänderung KD
  • Verdünnungsgeschwindigkeit VV.
    • Diese Einflußgrößen werden in dem Regler 15 gespeichert und verarbeitet.
    In Figur 3 ist der Regler 29 schematisch dargestellt. Es handelt sich um einen Fuzzy-Regler, in welchem eine Fuzzifizierung der oben erläuterten Einflußgrößen vorgenommen wird. Hierzu wurden für jede Einflußgröße bestimmte Zugehörigkeitsfunktionen MF festgelegt. Diese sind Dreieckskurven oder Trapezkurven, die die verschiedenen Bereiche der Werte der Einflußgrößen in semantische Begriffe wie "sehr hoch", "hoch", "mittel", "niedrig" und "sehr niedrig" unterteilen. In der Lernphase wird für den ermittelten Wert der Einflußgröße der entsprechende Zugehörigkeitswert in der Zugehörigkeitsfunktion MF ermittelt. Eine Interferenz-Stufe enthält verschiedene "WENN..., DANN ..."-Verknüpfungen der verschiedenen Einflußgrößen und schließlich erfolgt eine Defuzzifizierung, bei der das Steuersignal für die Dosiervorrichtung 22 erzeugt wird.
    Im einzelnen werden die linguistischen Eingangsvariablen bei diesem Beispiel wie folgt definiert:
    Regel 1: Totzeit (Tt)
  • Wenn Zeit zwischen Dosiervorgang und erster Leitfähigkeitsänderung an der Meßzelle > 12 sec, dann Totzeit = sehr lang.
  • Wenn Zeit zwischen Dosiervorgang und erster Leitfähigkeitsänderung an der Meßzelle > 7 < 12 sec, dann Totzeit = lang.
  • Wenn Zeit zwischen Dosiervorgang und erster Leitfähigkeitsänderung an der Meßzelle > 4 < 7 sec, dann Totzeit = mittel.
  • Wenn Zeit zwischen Dosiervorgang und erster Leitfähigkeitsänderung an der Meßzelle > 2 < 4 sec, dann Totzeit = kurz.
  • Wenn Zeit zwischen Dosiervorgang und erster Leitfähigkeitsänderung an der Meßzelle < 2 sec, dann Totzeit = sehr kurz.
    • Abbruch des Lernprozesses und Fehlermeldung bei Totzeit > 15 sec, da Regelprozeß nicht mehr beherrschbar.
    Regel 2: Ausgleichsgeschwindigkeit MV
  • Wenn Zeit zwischen erster Leitfähigkeitsänderung und Auftreten des letzten Maximums < 2 sec, dann Ausgleichsgeschwindigkeit = sehr hoch.
  • Wenn Zeit zwischen erster Leitfähigkeitsänderung und Auftreten des letzten Maximums > 2 sec < 4 sec, dann Ausgleichsgeschwindigkeit = hoch.
  • Wenn Zeit zwischen erster Leitfähigkeitsänderung und Auftreten des letzten Maximums > 4 sec < 7 sec, dann Ausgleichsgeschwindigkeit = mittel.
  • Wenn Zeit zwischen erster Leitfähigkeitsänderung und Auftreten des letzten Maximums > 7 sec < 12 sec, dann Ausgleichsgeschwindigkeit = niedrig.
  • Wenn Zeit zwischen erster Leitfähigkeitsänderung und Auftreten des letzten Maximums > 12 sec, dann Ausgleichsgeschwindigkeit = sehr niedrig.
    • Regel 3: Meßwertänderung MD
  • Wenn Verhältnis zwischen Maximum und Minimum der Leitfähigkeitsänderung > 10 : 1, dann Meßwertänderung = sehr schnell.
  • Wenn Verhältnis zwischen Maximum und Minimum der Leitfähigkeitsänderung > 5 : 1 < 10 : 1, dann Meßwertänderung = schnell.
  • Wenn Verhältnis zwischen Maximum und Minimum der Leitfähigkeitsänderung > 3 : 1 < 5 : 1, dann Meßwertänderung = mittel.
  • Wenn Verhältnis zwischen Maximum und Minimum der Leitfähigkeitsänderung > 1 : 1 < 3 : 1, dann Meßwertänderung = langsam.
  • Wenn Verhältnis zwischen Maximum und Minimum der Leitfähigkeitsänderung < 1 : 1, dann Meßwertänderung = sehr langsam.
    • Regel 4: Konzentrationsänderung KD
  • Wenn Mittelwert der Leitfähigkeitsänderung nach Dosiervorgang > 1,5 x Lf alt, dann Konzentrationsänderung = sehr hoch.
  • Wenn Mittelwert der Leitfähigkeitsänderung nach Dosiervorgang > 1,3 x LF alt < 1,5 x LF alt, dann Konzentrationsänderung = hoch.
  • Wenn Mittelwert der Leitfähigkeitsänderung nach Dosiervorgang > 1,1 x LF alt < 1,3 x LF alt, dann Konzentrationsänderung = mittel.
  • Wenn Mittelwert der Leitfähigkeitsänderung nach Dosiervorgang > 1,05 x LF alt < 1,1 x LF alt, dann Konzentrationsänderung = niedrig.
  • Wenn Mittelwert der Leitfähigkeitsänderung nach Dosiervorgang < 1,05 x LF alt, dann Konzentrationsänderung = sehr niedrig.
    • Regel 5: Verdünnung durch Wasserzulauf VV
  • Wenn Gradient der Leitfähigkeitsänderung nach Vermischung > -0.1 mS/sec, dann Verdünnung = sehr schnell.
  • Wenn Gradient der Leitfähigkeitsänderung nach Vermischung >-0,05 mS/sec < -0,1 mS/sec, dann Verdünnung = schnell.
  • Wenn Gradient der Leitfähigkeitsänderung nach Vermischung >-0,03 mS/sec < -0,05 mS/sec, dann Verdünnung = mittel.
  • Wenn Gradient der Leitfähigkeitsänderung nach Vermischung >-0,01 mS/sec < -0,03 mS/sec, dann Verdünnung = langsam.
  • Wenn Gradient der Leitfähigkeitsänderung nach Vermischung <-0,01 mS/sec, dann Verdünnung = sehr langsam.
    • Regel 6: Sollwertabweichung □x
  • Wenn gleitender Mittelwert aus Leitfähigkeitsmessung < Proportionalbereich(-), dann Sollwertabweichung = neg. groß.
  • Wenn gleitender Mittelwert aus Leitfähigkeitsmessung < Proportionalbereich/2 > Proportionalbereich(-), dann Sollwertabweichung = neg. mittel.
  • Wenn gleitender Mittelwert aus Leitfähigkeitsmessung = Sollwert +/- Proportionalbereich/10, dann Sollwertabweichung = null.
  • Wenn gleitender Mittelwert aus Leitfähigkeitsmessung = > Proportionalbereich/2 < Proportionalbereich(+), dann Sollwertabweichung = pos. mittel.
  • Wenn gleitender Mittelwert aus Leitfähigkeitsmessung = > Proportionalbereich(+), dann Sollwertabweichung = pos. groß.
    • Die linguistischen Variablen gemäß den Regeln 1 bis 5 werden während der Lernphase ermittelt und gespeichert. Sie bleiben während einer Betriebsphase unverändert. Dagegen wird die Variable gemäß Regel 6 während der Betriebsphase laufend ermittelt und in Abhängigkeit von ihrem zeitlichen Verlauf wird die Dosiervorrichtung 22 gesteuert. Hierzu wird dem Fuzzy-Regler 29 der Meßwert x des Meßwertgebers 28 zugeführt, sowie der Sollwert xs, auf den die Leitfähigkeit geregelt werden soll. Aus diesen beiden Werten wird die Sollwertabweichung □x = x - xs gebildet.
    Das Ausgangssignal des Fuzzy-Reglers 29 kann folgende Zustände einnehmen:
    • dauernd ein
    • sehr lang ein
    • lang ein
    • mittel ein
    • kurz ein
    • sehr kurz ein
    • dauernd aus.
    Nachfolgend sind einige Fuzzy-Regeln angegeben:
  • Wenn Totzeit = sehr lang und Sollwertabweichung = neg. mittel, dann Ausgang = mittel ein.
  • Wenn Totzeit = lang und Sollwertabweichung = neg. mittel, dann Ausgang = lang ein.
  • Wenn Totzeit = mittel und Sollwertabweichung = neg. mittel, dann Ausgang = lang ein.
  • Wenn Totzeit = kurz und Sollwertabweichung = neg. mittel, dann Ausgang = sehr lang ein.
  • Wenn Totzeit = sehr kurz und Sollwertabweichung = neg. mittel. dann Ausgang = dauernd ein.
    • Daraus folgt, daß je kürzer die Totzeit ist um so länger die Dosierung gewählt werden kann, weil die Konzentrationsänderung sofort erfaßt wird.
  • Wenn Verdünnung = sehr schnell und Sollwertabweichung = neg. mittel, dann Ausgang = dauernd ein.
  • Wenn Verdünnung = schnell und Sollwertabweichung = neg. mittel, dann Ausgang = sehr lang ein.
  • Wenn Verdünnung = mittel und Sollwertabweichung = neg. mittel, dann Ausgang = lang ein.
  • Wenn Verdünnung = langsam und Sollwertabweichung = neg. mittel, dann Ausgang = mittel ein.
  • Wenn Verdünnung = sehr langsam und Sollwertabweichung = neg. mittel, dann Ausgang = kurz ein.
    • Aus der vorstehenden Regel folgt, daß die Verdünnungsgeschwindigkeit die Dauer der Dosierung bei gleicher Regelabweichung beeinflußt. D.h. je höher die Verdünnungsgeschwindigkeit, um so mehr muß dosiert werden.
    Durch Verknüpfung sämtlicher angegebener Fuzzy-Variabler, die in den Regeln 1 bis 5 angegeben sind, kann eine sehr hohe Regelgenauigkeit erreicht werden.
    Wenn während einer Betriebsphase ermittelt wird, daß die Sollwertabweichung □x über eine vorgegebene Mindestzeit einen Grenzwert übersteigt, wird angenommen, daß die zuvor in der Lernphase ermittelten Einflußgrößen nicht mehr stimmen und es wird eine neue Lernphase durchgeführt, bei der eine neue Antwort auf einen Dosierimpuls I ermittelt wird.
    In Figur 2 wurde angenommen, daß der Anfangswert xA gleich oder annähernd Null ist. Dies ist dann nicht der Fall, wenn in dem Reinigungstank bereits eine gewisse Konzentration an Reiniger vorhanden ist. In Abhängigkeit von der Anfangskonzentration kann eine unterschiedliche Bewertung der Einflußgrößen-Meßwertänderung und/oder Ausgleichsgeschwindigkeit erforderlich sein, was durch Multiplizierung mit einem entsprechenden Faktor erfolgen kann.
    Bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 4 enthält die Dosiervorrichtung 22a eine Pumpe 30, die flüssigen Reiniger aus einem Flüssigkeitsbehälter 31 in die Dosierleitung 23 pumpt. In diesem Fall steuert der Regler 29 die Pumpe 30, in dem er diese entweder einschaltet oder ausschaltet.

    Claims (5)

    1. Dosierverfahren zum Zuführen eines Reinigers zu einer Geschirrspülmaschine, die aufweist: mindestens einen Reinigungstank (12), einen im Reinigungstank angeordneten Leitfähigkeits-Meßwertgeber (28), eine Sprühvorrichtung (19) mit Rückführung des versprühten Wassers in den Reinigungstank (12) sowie eine den Reiniger in den Reinigungstank (12) eingehende Dosiervorrichtung (22),
      dadurch gekennzeichnet,
      daß in einer Lernphase kontinuierlich über einen vorbestimmten Zeitraum Reiniger in den Reinigungstank (12) zudosiert und die sich daraus ergebende Antwort des zeitlichen Verlaufs der Leitfähigkeit ermittelt wird, daß aus der Antwort charakteristische Einflußgrößen (Tt,MV,MD,KV,VV) der Regelstrecke gewonnen werden, daß für eine nachfolgende Betriebsphase ein Sollwert (xs) der Leitfähigkeit eingestellt wird und daß in der Betriebsphase die Sollwertabweichung (□x) der gemessenen Leitfähigkeit ermittelt wird und die Dosierung mit einer Fuzzy-Regelung in Abhängigkeit von der Sollwertabweichung (□x) auf der Basis der ermittelten Einflußgrößen als Fuzzy-Variable erfolgt.
    2. Dosierverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Antwort gewonnenen Einflußgrößen der Regelstrecke mindestens die Totzeit (Tt), die Konzentrationsänderung (KD) zwischen Anfangswert (A) und letztem Maximum (D) der Antwort sowie die Ausgleichsgeschwindigkeit (MV) und/oder die Meßwertänderung (MD) zwischen Maximum und Minimum der Leitfähigkeit umfassen.
    3. Dosierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Antwort gewonnenen Einflußgrößen der Regelstrecke die durch Wasserzufluß verursachte Verdünnungsgeschwindigkeit (VV) nach dem letzten Maximum (D) umfassen.
    4. Dosierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine neue Lernphase dann durchgeführt wird, wenn die Sollwertabweichung (□x) über eine vorgegebene Mindestzeit einen Grenzwert übersteigt.
    5. Dosierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Lernphase der Meßwert (x) der Leitfähigkeit gemessen und in Abhängigkeit davon die Einflußgröße-Meßwertänderung und/oder die Ausgleichsgeschwindigkeit und/oder Konzentrationsänderung bewertet wird.
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