EP3136939B1

EP3136939B1 - Dosiersystem zur dosierten abgabe von in gebinden gelagerten chemischen substanzen an eine geschirrspülmaschine oder waschmaschine

Info

Publication number: EP3136939B1
Application number: EP15720616.0A
Authority: EP
Inventors: Hans Georg Hagleitner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2015-04-15
Publication date: 2023-03-22
Anticipated expiration: 2035-04-15
Also published as: WO2015165733A3; WO2015165733A2; AT515709A1; EP3136939A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Dosiersystem zur dosierten Abgabe von in Gebinden gelagerten chemischen Substanzen an eine Geschirrspülmaschine oder Waschmaschine. Solche Dosiersysteme finden in gewerblichen Küchen, Wäschereien etc. Verwendung Ein Dosiersystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist au der US2013/ 042652 bekannt.
Auf dem Markt befindliche Dosiersysteme umfassen Spendergeräte mit einer Netzspannungsversorgung, einer zentralen Logik, welche direkt im Spendergerät platziert ist und alle Vorgänge der dosierten Abgabe einer Substanz aus dem Spendergerät steuert, Einlass- und Auslassventilen, einer Wasserzuleitung, um die Substanz mit Wasser zu lösen und/oder zu mischen, einer Substanz-Ausgangsleitung und diversen Sensoren, wie z.B. ein Leitwertsensor zur Messung des Leitwertes der abgegebenen chemischen Substanz in der Spülmaschine oder Waschmaschine. Die zentrale Logik steuert auch Motoren und Pumpen der Spülmaschine oder Waschmaschine. Ein Benutzer-Interface in Form eines Displays und Tasten ist am Gehäuse des Spendergeräts angebracht und mit der zentralen Logik verbunden. Eine Auslassöffnung des Gebindes der chemischen Substanz ist mit einer Einlassöffnung des Spendergeräts verbunden, wobei das Gebinde direkt auf das Spendergerät aufgesetzt wird und mittels Mikroschaltern anhand der Form des Gebinde-Auslasses die darin enthaltene Substanz detektiert wird.
Problematisch an diesen bekannten Dosiersystemen ist, dass die Netzspannung direkt im Spendergerät anliegt. Bei Brüchen oder Undichtheiten der Wasser- und Substanzleitungen spritzen das zugeführte Wasser und die Substanz im Gehäuse des Spendergeräts herum und können Kurzschlüsse der Netzspannung verursachen, die zentrale Logik zerstören sowie Personen gefährden. Fällt die zentrale Logik aus, so ist das gesamte Dosiersystem einschließlich der Spülmaschine lahmgelegt. Beim wiederholten Öffnen des Gehäuses des Spendergeräts besteht die Gefahr, dass das Kabel des Benutzer-Interface geknickt oder abgerissen wird. Das Erkennen eines Gebindes mittels Mikroschaltern hat sich im rauen Alltagsbetrieb als unzuverlässig herausgestellt.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Dosiersystem zur dosierten Abgabe von in Gebinden gelagerten chemischen Substanzen an eine Geschirrspülmaschine oder Waschmaschine bereitzustellen, das die oben erläuterten Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch ein Dosiersystem mit den Merkmalen das Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Der Hauptunterschied des erfindungsgemäßen Dosiersystem gegenüber dem herkömmlichen System liegt in der Dezentralisierung der Logik des Systems und die modulare Bauweise des Systems. Nunmehr besitzen jedes Spendergerät und jede Einheit des Systems eine eigene Logik, die eigenständig Aufgaben wie z.B. die dosierte Abgabe der Substanz, das Befüllen eines Reservoirs, etc. steuern. Die Einheiten werden über den Stromversorgungs- und Kommunikationsbus mit von einem Netzteil erzeugter Niederspannung versorgt und müssen daher keine Netzspannung mehr führen. Über den Bus werden Informationen an. andere Systemteilnehmer weitergegeben.
Erfindungsgemäß ist das Benutzer-Interface als örtlich vom Spendergerät und von der Maschinenlogikeinheit getrennte Einheit konfiguriert, die an den Stromversorgungs- und Kommunikationsbus angeschlossen ist.
Für die Skalierbarkeit, Wartbarkeit und Überwachung des erfindungsgemäßen Dosiersystem ist es vorteilhaft, wenn die an den Stromversorgungs- und Kommunikationsbus angeschlossenen Einheiten als Master-Slave-System konfiguriert sind, bei dem eine Einheit, vorzugsweise das Benutzer-Interface, als übergeordnete Steuerung definiert ist, die die übrigen Einheiten steuert. Bevorzugt überträgt die Maschinenlogikeinheit Messwerte der Sensoren, mit denen sie verbunden ist, an die Spenderlogikeinheit.
Aus dem erfindungsgemäßen Aufbau des Dosiersystems ergeben sich folgende Vorteile:

Beliebige Erweiterbarkeit des Systems, weitere Komponenten können einfach als Busteilnehmer hinzugefügt werden. Das Dosiersystem kann von seiner Leistungsfähigkeit ideal auf die jeweilige Spülmaschine ausgelegt werden, egal ob es sich um einen kleinen Gläserspüler oder eine große Bandmaschine handelt. Dasselbe gilt auch für Waschmaschinen.
Minimierter Verkabelungs- u. Montageaufwand, da Signale bzw. relevante Messgrößen direkt dort abgenommen u. verarbeitet werden, wo sie entstehen. Beispielsweise werden Signalzustände der Spülmaschine direkt in der Maschine gemessen, digitalisiert u. verarbeitet.
Zusatzgeräte, wie z.B. eine Zentraldosierung oder ein Schnittstellen-Modul zur Kommunikation können einfach eingebunden werden ohne dass das Grundsystem verändert werden muss.
Bei Ausfall einer Einheit im System bleiben die übrigen Einheiten weiter funktionstüchtig; der Aufbau von redundanten Systemen ist möglich.
Bestimmte Einheiten des Systems können in anderen Systemen verwendet werden, z.B. das Benutzer-Interface in einer Dosier-Anlage für die Wäsche.

Um die im angeschlossenen Gebinde befindliche chemische Substanz mit Wasser zu lösen, insbesondere wenn die Substanz als gepresster, fester Pulverblock vorliegt, und/oder um eine flüssige oder viskose Substanz zu verdünnen, weist in einer Ausführungsform der Erfindung das Spendergerät eine mittels Ventil oder Pumpe von der Spenderlogikeinheit gesteuerte Wasserzuleitung auf. Vorzugsweise ist in der Wasserzuleitung ein mit der Spenderlogikeinheit kommunizierender Wasserzähler eingebaut, der Aufschluss über den tatsächlichen Wasserverbrauch liefert, was wiederum Rückschlüsse über mangelhafte Substanzen ermöglicht. Beispielsweise könnte eine als gepresster Pulverblock im Gebinde vorliegende Substanz mangelhaft sein, wenn übermäßig viel Wasser benötigt wird, um die Substanz aus dem Gebinde zu spülen. Um ein optimales Reinigungsergebnis, geringen Wasserverbrauch und gleichmäßigen Substanzverbrauch zu erzielen, ist es günstig, wenn die Maschinenlogikeinheit einen mit einem Tank der Spülmaschine oder Waschmaschine kommunizierenden Flüssigkeitstemperatursensor aufweist, wobei die Spenderlogikeinheit erst dann mit der Dosierung der Substanz beginnt, wenn die Flüssigkeit im Tank eine vorgegebene Mindesttemperatur aufweist oder überschreitet.
Die Regelung der dosierten Abgabe der Substanz im Spendergerät kann beschleunigt werden, wenn das Spendergerät im Pfad der Substanz durch das Spendergerät einen Leitwertsensor zur Messung des Leitwertes der abzugebenden chemischen Substanz bzw. des abzugebenden Gemisches der Substanz mit dem zugeführten Wasser aufweist. Bei dieser Konfiguration stehen der Spenderlogikeinheit Leitwertsänderungen sofort für die Anpassung der Regelung zur Verfügung. Insbesondere sind das Leerlaufen der Substanz im Gebinde, die Veränderung der Zusammensetzung des Gemisches der Substanz mit dem zugeführten Wasser oder ein Überlauf der Substanz im Spendergerät sofort erkennbar und es können die entsprechenden Maßnahmen gesetzt werden, wogegen bei einer Leitwertsmessung nur in der Spülmaschine Leitwertsänderungen nur zeitverzögert zur Spenderlogikeinheit gelangen.
Zur Erhöhung der elektrischen Sicherheit sind die Spenderlogikeinheit und die Maschinenlogikeinheit wasserdicht ummantelt. Ihre elektrischen Anschlüsse sind über wasserdichte, vorzugsweise verpolungssichere, Buchsen zugänglich, wobei besonders bevorzugt elektrische Anschlüsse, insbesondere jene Anschlüsse, welche Spannungen über der Grenze der Schutzkleinspannung von 50 V führen, optoelektronisch oder galvanisch getrennt sind.
Das erfindungsgemäße Dosiersystem ermöglicht es an den Stromversorgungs- und Kommunikationsbus einen Personal Computer, ein Notebook, einen Tablet-Computer oder ähnliches anzuschließen, auf dem ein Überwachungs-, Wartungs- oder Konfigurationsprogramm des Dosiersystems ausführbar ist. In einer weiteren Fortbildung des erfindungsgemäßen Dosiersystems ist an den Stromversorgungs- und Kommunikationsbus ein Fernwartungsmodul des Dosiersystems anschließbar.
Um bei gleichzeitiger Verwendung mehrerer Spendergeräte an einer Spülmaschine oder Waschmaschine dennoch nur einen Schlauch zur Spülmaschine oder Waschmaschine verlegen zu müssen, ist es vorteilhaft, wenn der Substanz-Auslass des Spendergeräts einen Anschluss zur Verbindung mit einem Substanz-Auslass eines weiteren Spendergeräts aufweist.
Der vorliegenden Erfindung liegt in einem weiteren Aspekt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Regelalgorithmus zur Abgabe der chemischen Substanz anzugeben, mit dem die Dosierung der Substanz genauer als bisher gelingt und der zu verbesserten Spül- und Waschvorgängen in der Spülmaschine oder Waschmaschine, optimalerweise bei gleichzeitig verringertem Wasserverbrauch und gleichmäßigem Substanzverbrauch führt. Diese Aufgabe wird gelöst, indem der Regelalgorithmus die Abgabe der chemischen Substanz so dosiert, dass der Ist-Substanzleitwert des Gemisches aus der abgegebenen chemischen Substanz und Wasser in der Spülmaschine oder Waschmaschine, welches Gemisch von Fachleuten auch als Waschflotte oder Spülflotte bezeichnet wird, einem Soll-Substanzleitwert angenähert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet der Regelalgorithmus als Regelparameter einen vorgegebenen Standard-Substanzleitwert, einen vorgegebenen Standard-Wasserleitwert von zuzuführendem Wasser, einen Ist-Grundleitwert des zugeführten Wassers, eine vorgegebene Standard-Wasserhärte von zuzuführendem Wasser, eine Ist-Wasserhärte des zugeführten Wassers, einen Ausgleichsfaktor für den Standard-Substanzleitwert für Abweichungen zwischen der Standard-Wasserhärte und der Ist-Wasserhärte sowie optional einen einstellbaren Korrekturfaktor beinhaltet, wobei der Soll-Substanzleitwert vorzugsweise gemäß folgender Formel errechnet wird: $Soll - Substanzleitwert = Korrekturfaktor \times (\begin{array}{l} Standard - Substanzleitwert - Standard - \\ Wasserleitwert + Ist - Wasserleitwert \end{array}) \times {Ausgleichsfaktor}^{(Ist - Wasserhärte - Standard - Wasserhärte)}$
Der Standard-Substanzleitwert ist der Leitwert in µS, den das Gemisch aus der abgegebenen chemischen Substanz und Wasser bei Tests des Herstellers in einer Spülmaschine oder Waschmaschine aufgewiesen hatte, welche Tests ein ordnungsgemäßes Spül- bzw. Waschergebnis ergeben hatten.
Der Standard-Wasserleitwert ist der Leitwert in µS jenes Wassers, das bei den Tests mit der Substanz vermischt wurde.
Die Standard-Wasserhärte ist die Wasserhärte in °dH jenes Wassers, das bei den Tests mit der Substanz vermischt wurde.
Der Ist-Wasserleitwert ist der Leitwert in µS jenes Wassers, das vor Ort dem Spendergerät zugeführt wird.
Die Ist-Wasserhärte ist die Wasserhärte in °dH jenes Wassers, das vor Ort dem Spendergerät zugeführt wird.
Der Korrekturfaktor wird von einem Techniker eingestellt und ermöglicht es, die Dosierung vor Ort an die Gegebenheiten anzupassen, beispielsweise wenn alte oder in schlechtem Zustand befindliche Spülmaschinen vorhanden sind, oder keine Vorwäsche durchgeführt werden soll, etc.
Der Ausgleichsfaktor stellt eine Steigerung je °dH dar und gibt an, um welchen Faktor die Dosierung der Substanz bei einer höheren Wasserhärte erhöht werden muss, um ein gleich gutes Spül- bzw. Waschergebnis zu erzielen.
Der Ausgleichsfaktor ist beispielsweise dann sehr wichtig, wenn die zu dosierende Substanz ein Reiniger ist, der zwei unterschiedliche Komponenten beinhaltet, von denen eine eine alkalische Komponente ist, welche für die Leistung der Reinigung verantwortlich ist, und eine zweite Komponente ein Komplexbildner ist, welcher für die Bindung sämtlicher Kationen verantwortlich ist, da nur dann der Reiniger effektiv arbeiten kann. Durch den Ausgleichsfaktor wird bei einer höheren Wasserhärte mehr Reiniger dosiert, um genügend Komplexbildner im Spülwassergemisch, der so genannten Spülflotte, zu haben.
Der Regelalgorithmus der Spenderlogikeinheit liefert besonders gute Ergebnisse, wenn er als Fuzzylogik-Regler konfiguriert ist.
Das Erkennen eines Gebindes an herkömmlichen Spendergeräten mittels Mikroschaltern hat sich im rauen Alltagsbetrieb als unzuverlässig herausgestellt. Weiters besteht das Problem bei den vorgenannten Regelalgorithmen, dass sie auf Parameter zugreifen, die substanzabhängig und veränderlich sind. Es wäre deshalb wünschenswert, wenn die substanzabhängigen Parameter nicht händisch, sondern automatisch dem Regelalgorithmus der Spenderlogik des erfindungsgemäßen Spendergeräts zugeführt werden könnten. Zur Lösung dieser Aufgaben schlägt die Erfindung vor, dass das Spender-Gerät nahe seinem Substanz-Einlass einen RFID-Leser aufweist, mit dem in einem am Gebinde angebrachten RFID-Tag befindliche Informationen einlesbar ist, wobei die Informationen vorzugsweise eine Substanz-Identifikation, wie einen Produkt- und Ländercode, und Substanz-Kenndaten, wie z.B. einen Standard-Substanzleitwert, einen Standard-Grundleitwert von der Substanz zuzuführendem Wasser, eine Standard-Wasserhärte von der Substanz zuzuführendem Wasser und einen Ausgleichsfaktor für den Standard-Substanzleitwert für Abweichungen zwischen der Standard-Wasserhärte und der Ist-Wasserhärte beinhalten.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Gebinde vorgeschlagen, das eine chemische Substanz zur Abgabe an eine Geschirrspülmaschine oder Waschmaschine enthält, welches Gebinde einen Auslass aufweist, der mit einem Substanz-Einlass eines Spendergeräts verbindbar ist, wobei das Gebinde einen RFID-Tag aufweist, der eine Substanz-Identifikation und Substanz-Kenndaten, wie z.B. einen Standard-Substanzleitwert, einen Standard-Wasserleitwert von der Substanz zuzuführendem Wasser, eine Standard-Wasserhärte von der Substanz zuzuführendem Wasser und einen Ausgleichsfaktor für Abweichungen zwischen der Standard-Wasserhärte und der Ist-Wasserhärte beinhaltet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erklärt.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen modularen Dosiersystems.
Fig. 2 zeigt einen Graphen eines bei der Dosierungsregelung verwendeten Algorithmus.

Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, die schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen modularen Dosiersystems zur dosierten Abgabe von in Gebinden 24, 25 gelagerten chemischen Substanzen an eine Geschirrspülmaschine 4 zeigt. Das Dosiersystem weist ein Benutzer-Interface 1 auf, das als Ein- und Ausgabegerät für den Anwender und Techniker zur Steuerung und Konfiguration des Systems dient. Das Benutzer-Interface 1 besitzt ein Display 10, Tasten 11 zur Steuerung und zwei Bus-Stecker 12, 13 für die Stromversorgung des Benutzer-Interface 1 und zur Kommunikation mit anderen Busteilnehmern mittels eines Stromversorgungs- und Kommunikationsbusses.
Das Dosiersystem umfasst weiters ein Spendergerät 2 zur Abgabe einer chemischen Substanz 24b in Form eines zu einem Pulverblock verpressten Reinigers, welcher durch Wasser aus seinem Gebinde 24 ausgespült wird. Das Gebinde 24 ist mit seinem Auslass 24a mit dem Substanz-Einlass 2a des Spendergeräts 2 verbunden, der ausgespülte Reiniger wird über die Schlauchverbindung 20 in den Tank 32 einer Spülmaschine 4 geleitet. Eine in das Spendergerät 2 eingebaute elektronische Spenderlogikeinheit 22 steuert und regelt das Spendergerät 2. Die Spenderlogikeinheit 22 ist mit Sensoren, wie einem Leitfähigkeitssensor 2f und einem Wasserzähler 2e sowie Ventilen 2d und optional einer Pumpe verbunden, die alle in dem Spendergerät 2 angeordnet sind. Die Spenderlogikeinheit 22 ist über zwei Busstecker 14, 15, die zur Stromversorgung und Kommunikation mit den anderen Busteilnehmern dienen, mit dem Stromversorgungs- und Kommunikationsbus verbunden. Das Spendergerät 2 weist eine Wasserzuleitung 2c zum Ausspülen der Substanz 24b auf. Die Wasserzuleitung wird von der Spenderlogikeinheit 22 über das Ventil 2d gesteuert. In der Wasserzuleitung 2c ist ein mit der Spenderlogikeinheit 22 kommunizierender Wasserzähler 2e eingebaut. Weiters misst die Spenderlogikeinheit 22 mittels des am Substanz-Auslass 2b angeordneten Leitfähigkeitssensor 2f die elektrische Leitfähigkeit des Gemisches aus ausgespültem Reiniger und Wasser.
Das Dosiersystem umfasst ein zweites Spendergerät 3 zur Abgabe einer chemischen Substanz 25b in Form eines Fluids aus einem Gebinde 25. Das Gebinde 25 ist mit seinem Auslass 25a mit dem Substanz-Einlass 3a des Spendergeräts 3 verbunden. Je nach Art des Fluids wird dieses entweder direkt über die Zuleitung 21 und den Sprüh-Arm 26 in die Spülmaschine 4 geleitet oder durch eine an den Substanz-Auslass 2b des ersten Spendergeräts 2 angeschlossene Verbindungsleitung 33 und weiter über die Schlauchverbindung 20 in den Tank 32 der Spülmaschine 4 geführt. Das zweite Spendergerät 3 ist ganz ähnlich aufgebaut wie das erste Spendergerät 2. Es weist ebenfalls eine eingebaute elektronische Spenderlogikeinheit 23 auf, die das Spendergerät 2 regelt und steuert. Die Spenderlogikeinheit 23 ist mit Sensoren, wie einem am Substanz-Auslass 3b angeordneten Leitfähigkeitssensor 3f und Ventilen 3d zur Steuerung des Durchflusses des Fluids verbunden. Die Spenderlogikeinheit 23 ist über zwei Busstecker 16, 17, die zur Stromversorgung und Kommunikation mit den anderen Busteilnehmern dienen, mit dem Stromversorgungs- und Kommunikationsbus verbunden.
Die Spülmaschine 4 kann je nach Ausführung ein kleiner Gläserspüler, oder - wie in Fig. 1 gezeigt - eine Hauben-Maschine, oder auch eine große Band-Maschine sein. In der Spülmaschine 4 ist eine Maschinenlogikeinheit 31 installiert, die ein Netzeil 31a zur Umwandlung von elektrischer Netzspannung in Niederspannung, insbesondere 12 Volt oder 24 Volt Gleichspannung, aufweist. Mit der Niederspannung versorgt die Maschinenlogikeinheit 31 alle Teilnehmer des Dosiersystems über den Bus. Die Maschinenlogikeinheit 31 besitzt Sensoreingänge 29, 30 zur Erfassung von Statuswerten von z.B. Magnetventilen 27, Motoren 28, Temperatur (von einem Flüssigkeitstemperatursensor 35), Wassermengen, Endschaltern, etc. Die Maschinenlogikeinheit 31 besitzt Steuereingänge E1-E3 für z.B. die Funktionen Füllen, Waschen, Nachspülen. Die Spülmaschine 4 weist einen Tank 32 auf, in dem sich die Waschflotte (= Gemisch aus Wasser mit der von den Spendergeräten 2, 3 abgegebenen Substanz 24b, 25b) befindet, welche über den Motor 28, der eine Pumpe treibt, und den Sprüh-Arm 26 im Kreis gepumpt wird. Für die Messung der Konzentration der Substanz 24b, 25b in der Waschflotte ist eine Leitfähigkeitssonde 34 im Tank 32 installiert, welche über die Busleitung 9 an einem der beiden Busstecker 18, 19 angesteckt ist und so mit der Maschinenlogikeinheit 31 kommuniziert.
Die Verkabelung aller Teilnehmer des Dosier-Systems erfolgt über Buskabel 5, 6, 7, 8, 9. Der Stromversorgungs- und Kommunikationsbusses ist als RS485 Bus aufgebaut.
Die Spenderlogikeinheiten 22, 23 und die Maschinenlogikeinheit 31 sind jeweils mit einem Microcontroller aufgebaut und weisen ein RS485 Businterface, gegebenenfalls Spannungsumsetzer für 5 V und 3,3 V, einen Programmspeicher, einen nichtflüchtigen Datenspeicher, ein RAM und potentialfreie Eingänge und Ausgänge auf. Auch eine Echtzeituhr (Real Time Clock - RTC) kann vorgesehen sein, optional auch ein Display und Tasten. Die Spenderlogikeinheit 22, 23 und die Maschinenlogikeinheit 31 sind wasserdicht ummantelt. Ihre elektrischen Anschlüsse sind über wasserdichte, vorzugsweise verpolungssichere, Buchsen und/oder Stecker zugänglich.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Benutzer-Interface 1 örtlich von den Spendergeräten 2, 3 und von der Maschinenlogikeinheit 31 getrennt. In einer alternativen Ausführungsform kann das Benutzer-Interface 1 auch in die Spendergeräte 2, 3 integriert sein.
Die an den Stromversorgungs- und Kommunikationsbus angeschlossenen Einheiten, nämlich das Benutzer-Interface 1, die Spendergeräte 2, 3 und die Maschinenlogikeinheit 31 sind als Master-Slave System konfiguriert, mit dem Benutzer-Interface 1 als Master, der die übrigen Einheiten steuert. In einer alternativen Ausführungsform könnte z.B. auch die Maschinenlogikeinheit 31 als Master und das Benutzer-Interface 1 als Slave konfiguriert sein.
Die Regelalgorithmen 22a, 23a der Spenderlogikeinheiten 22, 23 arbeiten wie oben im Detail beschrieben und sind als Fuzzylogik-Regler konfiguriert. Im Fuzzylogik Regler sind zwei getrennte Algorithmen implementiert. Der erste Algorithmus bestimmt die Stabilität des ermittelten Ist-Substanzleitwerts und beruht auf der Erkenntnis, dass je nach Typ der Spülmaschine, z.B. Hauben-Maschine oder Band-Maschine, aber auch nach der Größe der Maschine, der Einbausituation der Schlauchverbindung 20 und der Leitwertsonde 34 in der Spülmaschine, der Positionierung der Absaugung für den Waschpumpenmotor 28 und der Dynamik in der Spülflotte ein mehr oder weniger träges System der Durchmischung der Spülflotte entsteht. Um in diesem trägen System eine gute Regelung zu erzielen, regelt der Fuzzylogik-Regler die Differenz zwischen Soll-Substanzleitwert und Ist-Substanzleitwert nur dann aus, wenn er den Ist-Substanzleitwert als ausreichend stabil bestimmt hat. Diese Bestimmung wird durchgeführt, indem vom aktuellen Zeitpunkt ausgehend immer aus den letzten x (z.B. 16) Messwerten des Ist-Substanzleitwerts der Mittelwert gebildet und eine Bandbreite ermittelt wird, welche a % (z.B. 10 %) über und b % (z.B. 10 %) unter dem Mittelwert liegt. Befinden sich von den letzten x Messungen, die für Mittelwertbildung verwendet wurden, y (z.B. 10) Werte innerhalb der Bandbreite, so wird der Ist-Substanzleitwert als ausreichend stabil angesehen. Die Sampling-Rate beträgt dabei z.B. 1 Messung/sec. Dieses Verfahren ist im Graphen von Fig. 2 dargestellt.
Der zweite Algorithmus im Fuzzylogik-Regler kümmert sich um die Menge an Substanz, welche dosiert werden muss. Dies geschieht auf der Basis der Dauer der Abgabe einer Testdosierung, welche einen bestimmten Zeitwert "X" hat, z.B. 250 ms. Nach der Stabilisierung des neuen Ist-Substanzleitwerts der Spülflotte wird aus der Differenz zwischen Soll-Substanzleitwert und Ist-Substanzleitwerts mittels Schlussrechnung auf die noch nötige Dauer der Abgabe der Substanz zurückgerechnet. Somit ist eine sehr exakte Dosierung und punktgenaue Erreichung des Soll-Substanzleitwertes möglich. Da dies bei jedem Dosierungsvorgang so funktioniert, werden etwaige Änderungen im Wasserdruck, der Temperatur, der Konsistenz der Substanz und der Füllstand der Substanz im Gebinde mit berücksichtigt.
Jedes Spendergerät 2, 3 weist nahe seinem Substanz-Einlass 2a, 3a einen RFID-Leser 2h, 3h auf, mit dem in einem am Gebinde 24a, 25a angebrachten RFID-Tag 24c, 25c befindliche Information einlesbar ist. Diese Information enthält eine Substanz-Identifikation und Substanz-Kenndaten, wie z.B. einen Standard-Substanzleitwert, einen Standard-Wasserleitwert von der Substanz zuzuführendem Wasser, eine Standard-Wasserhärte von der Substanz zuzuführendem Wasser und einen Ausgleichsfaktor für Abweichungen des Standard-Substanzleitwerts zwischen der Standard-Wasserhärte und der Ist-Wasserhärte. Die mittels des RFID-Lesers 2h, 3h gelesene Information wird an den Regelalgorithmus 22a, 23a weitergegeben und von ihm als Regelparameter bei der Regelung berücksichtigt.

Claims

Dosiersystem zur dosierten Abgabe von in Gebinden (24, 25) gelagerten chemischen Substanzen an eine Geschirrspülmaschine (4) oder Waschmaschine, umfassend:
• zumindest ein Spendergerät (2, 3) mit einem Substanz-Einlass (2a, 3a), der mit einem Auslass (24a, 25a) eines Gebindes (24, 25) verbindbar ist, das eine chemische Substanz, wie z.B. ein Reinigungsmittel, Produkte für die Desinfektion, Wasseraufbereitung oder einen Klarspüler enthält, wobei das Spendergerät einen an die Geschirrspülmaschine oder Waschmaschine anschließbaren Substanz-Auslass (2b, 3b) aufweist, aus dem die Substanz abgegeben wird;

• eine Logik zur Steuerung des Betriebs des zumindest einen Spendergeräts und der Geschirrspülmaschine oder Waschmaschine, welche Logik Steuermittel zur Steuerung von Pumpen, Motoren, Ventilen und/oder einer Heizung der Spülmaschine oder Waschmaschine aufweist;

• ein Benutzer-Interface (1) mit einem Display (10) und Tasten (11) zur Bedienung der Logik;

wobei das Dosiersystem modular aufgebaut ist, wobei die Logik in eine Spenderlogikeinheit (22, 23), die in jedem Spendergerät (2, 3) enthalten ist, und in eine örtlich von der Spenderlogikeinheit getrennte, vorzugsweise in die Spülmaschine (4) oder Waschmaschine einbaubare Maschinenlogikeinheit (31) unterteilt ist, wobei die Maschinenlogikeinheit mit Sensoren (34) in der Spülmaschine oder Waschmaschine kommuniziert und Pumpen (27), Motoren (28), Steuereingänge (E1-E3) und optional die Heizung der Spülmaschine oder Waschmaschine überwacht und steuert, wobei die Maschinenlogikeinheit (31) ein Netzteil (31a) zur Umwandlung von elektrischer Netzspannung in Niederspannung, insbesondere 12 Volt oder 24 Volt Gleichspannung, aufweist, wobei die Spenderlogikeinheit (22, 23) einen Regelalgorithmus (22a, 23a) enthält, der die Dosierung der vom Spendergerät abzugebenden chemischen Substanz (24b, 25b) regelt,

wobei die zumindest eine Spenderlogikeinheit (22, 23) und die Maschinenlogikeinheit (31) mittels eines Stromversorgungs- und Kommunikationsbusses miteinander verbunden sind, der Stromversorgungsleitungen mit der vom Netzteil erzeugten Niederspannung und Datenleitungen zur Kommunikation zwischen der zumindest einen Spenderlogikeinheit und der Maschinenlogikeinheit aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Benutzer-Interface (1) als örtlich vom Spendergerät (2, 3) und von der Maschinenlogikeinheit (31) getrennte Einheit konfiguriert ist, die an den Stromversorgungs- und Kommunikationsbus angeschlossen ist.
Dosiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Stromversorgungs- und Kommunikationsbus angeschlossenen Einheiten (1, 2, 3, 31) als Master-Slave-System konfiguriert sind, bei dem eine Einheit, vorzugsweise das Benutzer-Interface (1), als übergeordnete Steuerung definiert ist, die die übrigen Einheiten steuert.
Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenlogikeinheit (31) Messwerte der Sensoren (34, 35), mit denen sie verbunden ist, an die Spenderlogikeinheit (22, 23) überträgt.
Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spendergerät (2, 3) eine mittels Ventil (2d) oder Pumpe von der Spenderlogikeinheit (22, 23) gesteuerte Wasserzuleitung (2c) aufweist, um die im angeschlossenen Gebinde befindliche chemische Substanz mit Wasser zu lösen und/oder zu mischen, wobei vorzugsweise in der Wasserzuleitung ein mit der Spenderlogikeinheit kommunizierender Wasserzähler (2e) eingebaut ist.
Dosiersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenlogikeinheit (31) einen mit einem Tank (32) der Spülmaschine (4) oder Waschmaschine kommunizierenden Flüssigkeitstemperatursensor (35) aufweist, wobei die Spenderlogikeinheit (22, 23) erst dann zur Dosierung der Substanz aktiviert, wenn die Flüssigkeit im Tank (32) eine vorgegebene Mindesttemperatur aufweist oder überschreitet.
Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spendergerät (2, 3) im Pfad der Substanz durch das Spendergerät einen Leitwertsensor (2f, 3f) zur Messung des Leitwertes der abzugebenden chemischen Substanz bzw. des abzugebenden Gemisches der Substanz mit dem zugeführten Wasser aufweist.
Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spenderlogikeinheit (22, 23) und die Maschinenlogikeinheit (31) wasserdicht ummantelt sind und ihre elektrischen Anschlüsse über wasserdichte, vorzugsweise verpolungssichere, Buchsen und/oder Stecker zugänglich sind, wobei besonders bevorzugt die elektrischen Anschlüsse optoelektronisch oder galvanisch getrennt sind.
Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Stromversorgungs- und Kommunikationsbus ein Rechner, insbesondere ein Personal Computer, ein Notebook oder ein Tablet-Computer anschließbar ist, auf dem ein Überwachungs-, Wartungs- oder Konfigurationsprogramm des Dosiersystems ausführbar ist.
Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Stromversorgungs- und Kommunikationsbus ein Fernwartungsmodul des Dosiersystems anschließbar ist.
Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Substanz-Auslass (2b, 3b) des Spendergeräts einen Anschluss zur Verbindung mit einer Leitung (33) von einem Substanz-Auslass eines weiteren Spendergeräts aufweist.
Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelalgorithmus (22a, 23a) die Abgabe der chemischen Substanz (24b, 25b) so dosiert, dass der Ist-Substanzleitwert des Gemisches aus der abgegebenen chemischen Substanz und Wasser in der Spülmaschine (4) oder Waschmaschine einem Soll-Substanzleitwert angenähert wird.
Dosiersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelalgorithmus (22a, 23a) den Soll-Substanzleitwert anpasst, indem er einen vorgegebenen Standard-Substanzleitwert, einen vorgegebenen Standard-Wasserleitwert für zuzuführendes Wasser, einen Ist-Wasserleitwert des zugeführten Wassers, eine vorgegebene Standard-Wasserhärte für zuzuführendes Wasser, eine Ist-Wasserhärte des zugeführten Wassers, einen Ausgleichsfaktor für den Standard-Substanzleitwert für Abweichungen zwischen der Standard-Wasserhärte und der Ist-Wasserhärte sowie optional einen einstellbaren Korrekturfaktor als Regelparameter einbezieht, wobei der Soll-Substanzleitwert vorzugsweise gemäß folgender Formel errechnet wird: $Soll-Substanzleitwert = Korrekturfaktor \times (\begin{array}{l} Standard-Substanzleitwert-Standard- \\ Wasserleitwert + Ist-Wasserleitwert \end{array}) \times {Ausgleichsfaktor}^{(Ist-Wasserhärte-Standard-Wasserhärte)}$
Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelalgorithmus (22a, 23a) der Spenderlogikeinheit als Fuzzylogik-Regler konfiguriert ist.
Dosiersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Fuzzylogik-Regler die Stabilität des ermittelten Ist-Substanzleitwerts bestimmt und nur dann die Differenz zwischen Soll-Substanzleitwert und Ist-Substanzleitwert ausregelt, wenn er den Ist-Substanzleitwert als ein Stabilitätskriterium erfüllend errechnet, wobei die Bestimmung der Stabilität des ermittelten Ist-Substanzleitwerts durchgeführt wird, indem vom aktuellen Zeitpunkt ausgehend aus den letzten x Messwerten des Ist-Substanzleitwerts der Mittelwert gebildet und eine Bandbreite ermittelt wird, welche a % über und b % unter dem Mittelwert liegt und anschließend überprüft wird, ob von den für Mittelwertbildung verwendeten Messungen y Werte (x > y) innerhalb der Bandbreite liegt, was als Erfüllen des Stabilitätskriteriums angesehen wird.
Dosiersystem nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Fuzzylogik-Regler die Dosierung der abzugebenden Substanz auf der Basis der Dauer der Abgabe einer Testdosierung errechnet, indem er aus der Differenz zwischen Soll-Substanzleitwert und Ist-Substanzleitwert mittels Schlussrechnung von der Dauer der Abgabe der Testdosierung auf die noch nötige Dauer der aktuellen Abgabe der Substanz zurückrechnet.
Dosiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spendergerät nahe seinem Substanz-Einlass einen RFID-Leser (2h, 3h) aufweist, mit dem in einem am Gebinde (24, 25) angebrachten RFID-Tag (24c, 25c) befindliche Informationen einlesbar sind, wobei die Informationen vorzugsweise eine Substanz-Identifikation, wie einen Produkt- und Ländercode, und Substanz-Kenndaten, wie z.B. einen Standard-Substanzleitwert, einen Standard-Wasserleitwert von der Substanz zuzuführendem Wasser, eine Standard-Wasserhärte von der Substanz zuzuführendem Wasser und einen Ausgleichsfaktor für den Standard-Substanzleitwert für Abweichungen zwischen der Standard-Wasserhärte und der Ist-Wasserhärte beinhalten.