EP4347234A1 - System umfassend eine anlage mit einem heizsystem und einer vorrichtung oder komponente, sowie verfahren zur bestimmung eines energieverbrauchs der anlage - Google Patents

System umfassend eine anlage mit einem heizsystem und einer vorrichtung oder komponente, sowie verfahren zur bestimmung eines energieverbrauchs der anlage

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Publication number
EP4347234A1
EP4347234A1 EP22730373.2A EP22730373A EP4347234A1 EP 4347234 A1 EP4347234 A1 EP 4347234A1 EP 22730373 A EP22730373 A EP 22730373A EP 4347234 A1 EP4347234 A1 EP 4347234A1
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EP
European Patent Office
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energy
heating
information
heating system
sensor
Prior art date
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Pending
Application number
EP22730373.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Freller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP4347234A1 publication Critical patent/EP4347234A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B29D2030/0675—Controlling the vulcanization processes

Definitions

  • System comprising a plant with a heating system and a device or component, and method for determining an energy consumption of the plant
  • the present invention relates to a system comprising a system with a heating system and a device or component, and a method for determining an energy consumption of the system, the system for heating the device or component by means of a heated medium transported within the heating system, in particular by means of heated water or steam, is designed and set up, wherein the heating system comprises a supply system, within which the heated medium is supplied to the device or component, wherein the supply system comprises at least one supply system sensor, and wherein the heating system comprises a discharge system, within which a discharge of the Medium takes place from the device or component, wherein the drainage system comprises at least one drainage system sensor.
  • patent EP 0 569 837 B1 discloses a device for measuring the efficiency of a steam heater, the steam heater having a steam flow rate sensor for measuring the flow rate of the steam flowing into the device, a steam pressure gauge for measuring the pressure of the steam flowing into the device, and a thermometer for measuring the temperature of the steam.
  • the efficiency of the heat transfer of the steam heater is calculated from the temperature of the material to be heated and the heat quantity of the steam flowing into the steam heater. It is a disadvantage of the prior art that the measurement of the heat efficiency of a steam heater is relatively expensive in terms of equipment. Flow rate sensors in particular are relatively expensive and disproportionately increase the costs and the outlay on equipment for such a device.
  • Such a system comprises a plant, the plant also comprising a heating system and a device or component.
  • the system is designed and set up for heating the device or component by means of a heated medium transported within the heating system, in particular by means of heated water or steam.
  • the heating zsystem comprises a supply system, within which a supply of the heated medium to the device or Component takes place, wherein the delivery system comprises at least one delivery system sensor.
  • the heating system includes a removal system within which the medium is removed from the device or component, the removal system including at least one removal system sensor.
  • the system comprises a computer device which is designed and set up to simulate the heating system using data from the at least one supply system sensor and/or the at least one discharge system sensor, the computer device also being used to determine energy supply information and/or or a Energyabf flow information and / or energy consumption information is formed and set up.
  • the system includes a computer device which is designed and set up for simulating the heating system makes it possible to simulate the behavior of the heating system, in particular in conjunction with the device or component, in parallel with a real heating system or to simulate the process running in the plant .
  • An energy flow or an energy flow of a steam flowing in the heating system can be determined without having to install a corresponding apparatus-based sensor system in the system. This simplifies the measurement of energy consumption, energy efficiency and/or energy flow in such a heating system and/or makes a corresponding determination of such variables more cost-effective.
  • the system for heating the device or component is designed and set up by means of the heating system and includes the essential components required for this, in particular the system, consisting of the device or component and the heating system.
  • the system can include a control device for controlling the device or component and/or the heating system.
  • the system also includes the computer device for simulating the heating system and for determining the energy inflow information, the energy outflow information and/or the energy consumption information.
  • the device can be any type of machine, system or assembly.
  • the component can be, for example, a subassembly of a larger system or device, or it can also be an independently acting component.
  • a component can be designed and set up, for example, as a mechanically coherent assembly or device.
  • the heating system is designed and set up to transport the heated medium to the device or component, to transport the medium away from the component and to heat up the medium and feed the heated medium into the feed area.
  • the heating system can be designed and set up, for example, as a circulatory system. include such a circulatory system.
  • a media heating unit can be provided, for example, which heats the heated medium used to heat the device or component and feeds it into a corresponding line system of the system with, for example, a predetermined temperature and a predetermined or specifiable pressure Hei zsystems, such as the supply system feeds.
  • the circulatory system can then be designed and set up in such a way that the medium discharged from the device or component in the discharge system is completely or partially returned to the medium heating unit. This return of the discharged medium can, for example, take place at least partially via the discharge system.
  • the medium used in the heating system can be any liquid or gas suitable for heating and transport to the device or component.
  • the gas can be water vapor or nitrogen, for example.
  • the liquid can be water, for example. It may be necessary for the transport of the gas or the liquid to have a specific pressure or pressure range and/or a specific temperature or a specific temperature range in the heating system. present .
  • the supply system includes, for example, all components that are necessary, necessary and/or advantageously present or must be present for transporting the heated medium to the device or component.
  • This can be, for example, corresponding media sources, pipelines, hoses, pumps, valves, sensors, vessels, rooms, flanges, coupling pieces, seals and/or similar components or parts.
  • such components or parts or their transitions must be designed and set up for the temperatures and pressures present in the heating system.
  • a heating system is designed as a circulatory system and/or a corresponding media
  • heating device for heating the medium, the media heating device or. the central media Heating component are also attributed to the feed system.
  • the discharge system includes, for example, all components that are necessary, required and/or advantageously present or can be present for transporting the medium away from the device or component.
  • This can be, for example, corresponding media sinks, drains or outlets, pipelines, hoses, pumps, valves, sensors, vessels, premises, flanges, coupling pieces, seals and/or similar components or parts.
  • such components or parts or their transitions must be designed and set up for the temperatures and pressures present within the framework of the heating system
  • a central heating device of the heating system to which media removed from the device or component are returned, can also be part of the removal system.
  • a central heating device of the heating system can be assigned to both the supply system and the discharge system.
  • a corresponding suction device can also be assigned to the discharge system.
  • the at least one delivery system sensor is z. B. designed and set up in such a way that, based on corresponding sensor data, a media flow can be simulated in at least one area of the supply system, several areas of the supply system or also all areas of the supply system.
  • the at least one discharge system sensor is z. B. designed and set up in such a way that using appropriate sensor data a simulation of a media flow is possible in at least one area of the supply system, several areas of the discharge system or even all areas of the discharge system.
  • the at least one feed system sensor and/or the at least one discharge system sensor can e.g. B. be designed and set up in each case as a temperature, pressure and/or valve position sensor, it also being possible for a valve position to be determined indirectly using a valve control. In the context of this description, this is also understood as a valve position sensor.
  • the at least one feed system sensor and or the at least one discharge system sensor z. B. be designed and set up in each case as a flow, flow and/or energy flow sensor.
  • such sensors are generally rarely used in such heating systems since they are comparatively expensive and are often not absolutely necessary for a corresponding functional control and/or regulation of the heating system.
  • the computer device can be any computer device that has sufficient memory and computing capacity to simulate the heating system and to determine energy inflow information and/or energy outflow information and/or energy consumption information.
  • the computer device can be, for example, a PC, a workstation, a computer network, a cloud, a control device, a controller, a programmable logic controller, a modular programmable logic controller or a comparable device.
  • the computer device can be designed and set up, for example, as a so-called edge device.
  • the computer device can also ner hardware, a computer or part of a computing network, or for example an application in a cloud or in a computer network or a corresponding server or computing device.
  • the computer device can be a control device or be a control computer - or a part or Module thereof - which at least among other things controls the heating system and / or regulates.
  • the computer device can also be used as a device with such a control device or Control computer coupled edge device be designed and set up.
  • a computer device can e.g. B. also be designed and set up as a virtual computer device instance, the z. B. runs or can run on appropriate hardware, an appropriate computer network or a cloud. In this case, when the virtual computer device instance expires, e.g. B. on said hardware that generates the functionality of the computing device.
  • the computer device can also be composed of several sub-devices. These can be communicatively coupled, for example. Each of the sub-devices can then in turn be designed and set up according to the design options explained above for a computer device.
  • the computer device can also be designed and set up in such a way that the data fed to it from the at least one supply system sensor and/or the at least one discharge system sensor can be used directly or indirectly to determine energy inflow information and/or energy outflow information and /or an energy consumption Information can be used as an input.
  • an energy inflow value can be determined by means of data from the at least one supply system sensor and z.
  • the computer device can be designed and set up to process or further process the data supplied to it by the at least one feed system sensor and/or the at least one discharge system sensor.
  • processing or further processing can, for. B. be or include a standardization, conversion, transformation, reformatting, translation and/or other comparable processing step.
  • the computer device can be designed and set up in such a way that after processing or further processing of the data supplied to it by the at least one feed system sensor and/or the at least one discharge system sensor, one or more results of such processing or further processing can be determined directly or indirectly energy inflow information and/or energy outflow information and/or energy consumption information can be used as an input variable.
  • the computer device can also include, for example, a simulation environment and/or a digital twin that is used to run a simulation program for simulating a system according to the present description, a plant according to the present description and/or a heating system and/or a component according to the present description are trained and set up or can be no .
  • the computer device can furthermore also include a simulation environment with a simulation program for simulating a system according to the present description, a plant according to the present description and/or a heating system and/or a component according to the present description.
  • the computer device can also be designed and set up to transfer, transmit and/or output information relating to the energy supply information and/or energy drain information and/or energy consumption information to a further data processing device.
  • a data processing device can be, for example, an operator input/output device (a so-called “HMI” (Human Machine Interface)), a control device, for example for controlling the system and/or the heating system, an edge device, a cloud or a other data processing equipment, e.g. B. for storage, output, archiving o . uh . , be .
  • HMI Human Machine Interface
  • the information regarding the energy inflow information and/or energy outflow information and/or energy consumption information can, for example, be an energy inflow, energy outflow or Energy consumption value include .
  • the information mentioned can also be or include information evaluating the information mentioned, such as a warning message or a message that, for example, determined values are within the framework of certain specifications, or similar information.
  • the simulation of the heating system can be designed and set up in such a way that, for example, a line system of the heating system with corresponding pipe or hose lengths and cross-sections, valves, sensors, heat transfer (in for example to the device or component) to the output of the heating system, for example a return to a central heating or another media output, is simulated.
  • a line system of the heating system with corresponding pipe or hose lengths and cross-sections, valves, sensors, heat transfer (in for example to the device or component) to the output of the heating system, for example a return to a central heating or another media output
  • at least one pressure and/or at least one temperature of the heated medium at an input area of the heating system for example an output of a corresponding media heater, or also comparable process parameters can serve as input variables for such a simulation.
  • data from other sensors and component data within the heating system for example valve positions, temperatures and/or pressures at other points within the heating system, temperatures for example also at the device or component to be heated, and also in the discharge area of the heating system , can be used to simulate the heating system - or other process parameters.
  • the more such sensors in the real system to be simulated are used as input variables for a simulation of this system, the higher quality and more accurate the simulation of the heating system becomes.
  • the simulation of the heating system can be designed and set up in such a way that, for example, a temperature, a pressure, a flow rate, an energy flow and/or other process parameters of the medium and/or the heating system itself are measured at various points of the heating system as part of the simulation is determined or is determinable.
  • the simulation of the heating system can also be designed and set up in such a way that this data can be determined or is determined, for example, at all essential points or in all essential areas or in all areas of the heating system.
  • the simulation of the heating system can also be designed and set up in such a way that the simulation can be carried out or is carried out in parallel with a real process or procedure running within the heating system and/or the device or component, i. H .
  • the simulation of the heating system essentially simulates or simulates the current states within the heating system and/or the device or component at any time. calculated .
  • the simulation can also be used, for example, to determine variables, measured values and/or states within the heating system and/or the device or component that cannot be determined in the real system, only with difficulty or only with relatively great effort, since, for example, at corresponding If there are no sensors or no sensors can be attached or there are no suitable sensors for the corresponding measured variables - or a corresponding sensor system would be too expensive or would be too complex to install.
  • sensor values can be flexibly simulated or calculated at different points in the heating system within the simulation. be determined without real len system to have to attach appropriate sensors to these respective locations.
  • the energy supply information can be or include, for example, any information which is characterized by an energy flowing through a specific section of the supply system.
  • the section of the supply system can be, for example, a line, pipe and/or hose cross-section within the supply system.
  • the information can be, for example, an amount of media flowing through such a section per unit of time, an energy or amount of energy per unit of time, a temperature and/or a pressure of a media flowing through such a section, one or more physical measured variables which indicate an energy flow or a material flow or Describe media flow or comparable information.
  • energy supply information can be or include media flow information relating to the medium flowing through a specific section per unit of time plus, for example, a temperature and/or a pressure of this medium.
  • the energy supply information can also directly include one or more physical variables that characterize or describe an energy flowing through a section per unit of time.
  • An energy of the heated medium for example, z. B. as an absolute energy value or in relation to an energy of an unheated medium and/or an energy, for example, of a medium returned by the device or component, for example in the discharge system.
  • the Energyabf luss- information can be designed and set up, for example, according to the Energyzuf luss- information and z. B. be or include any information which is characterized by an energy flowing through a specific section of the discharge system, for example.
  • the energy consumption information can, for example, be in the form of information relating to a difference in media energy supplied to the device or component by means of the heating system, e.g. B. via the supply system, and a media energy discharged from the device or component, e.g. B. about the drainage system, be trained and set up.
  • Such information can be designed and set up, for example, as a physical variable relating to a difference between an amount of energy supplied and an amount of energy removed or also relating to a difference between an energy flow supplied or a corresponding heat output and an energy flow removed or a corresponding heat output.
  • a heat output is understood here as a heat energy measured per unit of time.
  • the energy inflow, the energy outflow and/or the energy consumption information can each also be qualitative litative resp. include evaluating information or meta-information.
  • qualitative or Evaluating information for example, information about whether a specific energy flow or energy consumption is within an expected range or is higher or lower.
  • Such qualitative information can then be output to a user or an HMI, for example, at least by means of the computer device, for example, in order to facilitate monitoring of the heating system, for example.
  • Meta information relating to the energy information transmitted in each case can be, for example, further physical state variables within the heating system, information relating to an operating state of the heating system and/or the device or component and/or a heating device for the heating medium or comparable information.
  • meta information z. B. This can also include information about the device or component used or the heating system.
  • the computer device can be designed and set up to output or communicate the energy inflow information, the energy outflow information and/or the energy consumption information, for example to an HMI, a user, a further data processing device, a database, a control device (e.g. B. for the heating system and/or the plant and/or the device or component), or comparable facilities.
  • a control device e.g. B. for the heating system and/or the plant and/or the device or component
  • comparable facilities for example, such an output or communication for output to a user, for archiving, for controlling the heating system and/or the device or component or of the plant or similar purposes.
  • the heating system does not include an energy flow sensor or comparable sensor for measuring an energy flow or energy flow caused by a media flow guided through the heating system.
  • the heating system does not include a flow sensor or comparable sensor for measuring a media flow guided through the heating system.
  • the at least one supply system sensor comprises a supply temperature sensor and/or a supply pressure sensor and the at least one discharge system sensor comprises a discharge pressure sensor, the computer device for determining the energy supply f Flow information and/or the energy flow flow information and/or the energy consumption information is formed and set up using data from the supply temperature sensor, the supply pressure sensor and/or the discharge pressure sensor.
  • a simulation of the heating system is carried out by the computer device using a supply temperature sensor and/or a supply pressure sensor and a discharge pressure sensor.
  • the energy inflow information, the energy outflow information and/or the energy consumption information can then be determined by determining corresponding physical variables using the simulation.
  • the heating system by means one or more supply temperature sensors and one or more supply pressure sensors and one or more discharge pressure sensors are each simulated as input parameters for the simulation.
  • the computer device can then in turn, for example, determine and optionally output energy inflow information according to the present description, energy outflow information according to the present description and/or energy consumption information according to the present description.
  • This configuration has the advantage that physically in the heating system comparatively few sensors have to be provided in order to determine the corresponding information. Furthermore, the temperature and pressure sensors in particular are generally among those sensors which are required as standard anyway for the operation of such a heating system and which must already be provided for normal operation.
  • this refinement enables a further simpler, less complex and/or more cost-effective measurement of a thermal efficiency of the heating system and/or the installation.
  • This configuration makes it possible, for example, for the computer device to simulate the entire system in addition to simulating the heating system, and thus in particular the effects of the device or component on an energy balance during heating of the device or Components can be better taken into account by means of the heating system.
  • a digital twin within the framework of a system according to the present description also enables access to a large number of data, parameters and parameters relating to the system or the heating system, which determine the corresponding energy inflow, energy outflow and/or energy consumption - Information improved and/or simplified.
  • the digital twin can, for example, be designed and set up as a computer program product or include one that at least simulates the plant and/or the heating system and/or the device or component, among other things, when running on a computer device. Furthermore, the digital twin can include other parameters, data, status variables, meta-information, design and installation information and other information relating to the system and/or the heating system.
  • a digital twin e.g. B. for a particular asset, denotes a collection of digital information related to that asset.
  • the digital twin can include, for example, a plant design, a plant plan, plant parameters or comparable information characterizing a plant.
  • the digital twin can also include information relating to the current status of the system, for example current status parameters or physical measurement parameters relating to the system, operating parameters and/or information naming with regard to an operating state of the plant, or comparable parameters or information.
  • the digital twin can include a simulation of the system, which makes it possible to simulate the system - for example in real time, or also independently of a corresponding real system.
  • the simulation z. B. be designed and set up in such a way that such a simulation of the system takes place or can take place in parallel with operation of the corresponding real plant in such a way that current state or physical parameters of the real plant are used as input variables for such a simulation.
  • the simulation can at least essentially describe or represent a current operating state or state of the plant.
  • the simulation can be designed and set up as a computer program product, for example, which generates the corresponding simulation when running on a computer.
  • the above-mentioned additional parameters, measurement data and other variables that characterize the system can be or will be stored, for example, in a database as part of the digital twin. Plans and the like relating to the installation can also be stored in such a database in the digital twin of the installation.
  • the digital twin and/or the simulation of the system or the heating system includes a virtual energy flow sensor, and/or that the digital twin and/or the simulation of the system or the heating system Simulation of an energy flow is designed and set up.
  • This configuration enables a simpler and also less complex determination of a heat efficiency for the heating system, since the use of the digital twin or the simulation of the energy flow, the desired information, can be determined directly or is determined.
  • the virtual energy flow sensor can, for example, be designed and set up in such a way that the computer device, for example as part of a simulation of the heating system, generates a physical parameter for an energy flow in one or more specific areas of the heating system and/or within a specific Pipe or line cross-section in the heating system or in the supply system or discharge system is calculated.
  • a parameter can be, for example, a media flow or a media flow density within a specific area or cross section of the heating system, for example together with a corresponding temperature of the heating medium.
  • Such a parameter can also directly be an energy flow through a certain pipe or line cross section or pipe or line area, or also an energy flow through a certain pipe or line cross section or pipe or line area.
  • Such an energy flow can, for example, be in energy per unit of time, ie z. B. in watts.
  • the simulation of the energy flow can, for example, be designed and set up in such a way that, as part of the simulation of the heating system, an energy flow according to the present description can be determined or is determined by the simulation in at least one area, in several areas or advantageously in all areas of the simulated heating system becomes . If, for example, it is determined during the simulation of the heating system at a specific point or a specific cross section of the simulated heating system in the simulation that the energy flow is to be determined or is being determined at this point or cross section, this determination is made within the simulation program or within the simulation of the heating system as a so-called virtual sensor, in this case a virtual energy flow sensor.
  • the system, the facility and/or the heating system can also comprise a control device, the computer device being designed and set up to transmit the energy supply information and/or the energy outflow information and/or the energy consumption information to the control device, wherein the control device is designed and set up to take into account the energy supply information and/or the energy drain information and/or the energy consumption information as part of the control of the system or of the heating system.
  • a control device the computer device being designed and set up to transmit the energy supply information and/or the energy outflow information and/or the energy consumption information to the control device, wherein the control device is designed and set up to take into account the energy supply information and/or the energy drain information and/or the energy consumption information as part of the control of the system or of the heating system.
  • This advantageous embodiment makes it possible to take into account the ascertained energy inflow information, energy outflow information and/or energy consumption information directly when controlling the installation and/or the heating system. In this way it can be achieved, for example, that the heating system or the entire system is always in a predetermined or specifiable energy consumption state. As soon as the ascertained energy inflow information, energy outflow information and/or energy consumption information shows that more energy is being consumed than specified within the scope of the operation of the system and/or the heating system, appropriate Appropriate by the controller in the course of a control program for controlling the system and / or the heating system are counteracted accordingly.
  • the control device can be any type of computer or computer system which is designed and set up to control a plant, a device, an apparatus or a device.
  • the control device can also be a computer, a computer system or a so-called cloud on which control software or a control software application, for example a control application, is implemented or. is installed .
  • Such a control application implemented in the cloud can e.g. B. be designed and set up as an application with the functionality of a programmable logic controller or a comparable control device.
  • the control device can also be designed and set up as a so-called edge device, with such an edge device being able to include, for example, an application for controlling devices or systems.
  • an application can be designed and set up as an application with the functionality of a programmable logic controller or a comparable controller.
  • the edge device can be connected, for example, to a further control device for a device or system, or also directly to a device or system to be controlled.
  • the edge device can be designed and set up in such a way that it is additionally connected to a data network or a cloud, or is designed and set up for connection to a corresponding data network or a corresponding cloud.
  • the control device can, for example, also be designed and set up as a so-called programmable logic controller (PLC).
  • PLC programmable logic controller
  • the control device can also be set up and designed as a so-called modular programmable logic controller (modular PLC).
  • a modular programmable logic controller can be designed and set up in such a way that a number of modules can be or are provided.
  • B. is designed and set up to control a component, machine or system (or part thereof), one or more expansion modules can be provided.
  • expansion modules can, for example, be designed and set up as a current/voltage supply for the input and/or output of signals or also as a function module for taking on special tasks (e.g. a counter, a converter, a simulation of a controlled system or data processing with artificial intelligence methods).
  • a function module can also be designed and set up as an AI module for executing actions using artificial intelligence methods.
  • a function module can include, for example, a neural network or an ML model (ML: Machine Learning).
  • a function module can also be designed and set up for simulating a system, for example a connected system or device.
  • the programmable logic controller can include a module, for example, which is used to simulate the controlled system or of the controlled heating system is designed and set up.
  • the computer device according to the present description for example, as a functional module for a programmable logic controller for controlling the system and/or the heating system.
  • a programmable logic controller is a component that is programmed and used to control or control a system or machine. to steer .
  • Specific functions, such as sequence control, can be implemented in programmable logic controllers, so that both the input and output signals of processes or machines can be controlled in this way.
  • the programmable logic controller is defined, for example, in the EN 61131 standard.
  • both actuators which are generally connected to the outputs of the programmable logic controller, and sensors are used. Status displays are also used.
  • the sensors are located at the PLC inputs, whereby the programmable logic controller receives information about what is happening in the system or in the system. machine takes place. Examples of sensors are: light barriers, limit switches, buttons, incremental transmitters, level sensors, temperature sensors, pressure sensors. Actuators are z. B : Contactors for switching on electric motors, electric valves for compressed air or hydraulics, drive control modules, motors, drives.
  • a PLC can be implemented in various ways. That means it can e.g. B. as a single electronic device, as a software emulation, as a PC plug-in card, etc. ver- become real . Modular solutions are also often found, in which the PLC is assembled from several plug-in modules.
  • a control device can also be implemented as a so-called virtual control device, soft PLC or virtual PLC (PLC: Programmable Logic Controller).
  • a virtual control device or also a soft PLC can consist, for example, of or more software applications installed on a computer, a computer system or a cloud.
  • a modular PLC can be implemented, for example, in such a way that each module of the modular PLC is implemented as a separate software application, which is connected, for example, by a corresponding data bus or a corresponding data management system, for example a real-time data bus or a real-time data management system are .
  • a system according to the present description can be designed and set up, for example, as a tire heating press device, a brewery or a brewing kettle.
  • a tire heating press device also referred to as a vulcanizing press or “curing press” is understood to mean a machine or system which is designed and set up for vulcanizing vehicle tires.
  • This step in the process of manufacturing a vehicle tire involves a hardening process in which the corresponding vehicle tire is given its final shape. In this curing process, it is vulcanized for a specific time at a specific pressure and temperature. During this step, the raw rubber is transformed into flexible and elastic rubber.
  • the tire receives a corresponding form of vulcanizing press or the tire heating press its profile and sidewall markings.
  • Such a vulcanizing press usually includes one or two molds, each of which can accommodate a so-called green tire.
  • a vulcanizing press usually includes line systems for hot gases, liquids or vacuum as well as conveyor belts for transporting the green tires in and out as well as the finished vulcanized vehicle tires.
  • a bladder is then usually introduced into the interior of the green tire, similar to a bicycle tube, and then a hot gas or hot liquid is placed under this bladder high pressure.
  • the heating bladder presses the green tire into the mold (e.g. tire tread and lettering are embossed) and continues to trigger the vulcanization process of the tire through the high temperature.
  • the now vulcanized vehicle tire is removed from the appropriate mold and fed to the next process step in tire manufacture.
  • the bladder (also referred to as “bladder” or “tire curing bladder” in English) is designed and configured as an elastic bladder (e.g. made of rubber or a comparable material) which is inflated or expanded by means of the supply of a gas or a liquid, and can be expanded by means of discharging and/or sucking off gas contained therein or liquid contained therein.
  • the heating bladder can be designed and set up, for example, in such a way that it can be expanded or expands when it is filled with a gas or a liquid, and contracts or can be contracted again accordingly when it is emptied.
  • the heating bladder can, for example, also be designed and set up in such a way that the gas or liquid that can be supplied or supplied can have temperatures of up to 100 degrees Celsius, advantageously of up to 200 degrees Celsius and further advantageously at 250 degrees Celsius .
  • the heating bladder can also be designed and set up in such a way that, for example, heated air, heated water vapor, nitrogen and/or other gases—including those with the temperatures mentioned above—can be supplied as gases. Heated water, for example, is often used as the liquid.
  • the heating bladder can be designed and set up in such a way that, at least inside a green tire, it can withstand a pressure of up to 30 bar or more, or a vacuum of up to -1 bar.
  • Monitoring the heating bladder plays a special role in monitoring a vulcanization process in a tire heating press device. For example, cracks and/or leaks in the material of the bladder can cause hot gas or hot liquid to enter the space between the bladder and the green tire, causing the vehicle tire produced to become defective. If such a crack or defect in the bladder is detected too late, for example, this can lead to a larger quantity of unusable vehicle tires being produced in the tire heating press device.
  • the simulation of the energy inflow generated by an inflow of the heated medium to the device or component can be designed and set up according to the present description.
  • the method can also be designed and set up in such a way that the energy inflow information and/or the energy outflow information and/or the energy consumption information to a control device for the system and/or the heating system for influencing the control of the system or of the heating system is transmitted.
  • the transmission of the energy supply information and/or the energy dissipation information and/or the energy consumption information to the control device for the system and/or the heating system can influence the control of the system or the heating system according to the present description be trained and set up.
  • FIG. 1 Schematic representation of a steam heating system for a tire heating press device and an associated control device
  • FIG. 2 Schematic representation of a simulation model for the steam heating system according to FIG.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment for a heating system 102 according to the present description or. a system 100 according to the present description using the example of a steam heater 102 for a tire heating z-pressing device 100 or Tire curing press 100 according to the present description.
  • the tire curing press 100 includes a vulcanizing station for
  • Vulcanizing a green tire (not shown in Figure 1).
  • the tire curing press 100 For vulcanizing green tires, the tire curing press 100 comprises a lower and an upper tire mold which surround the green tire during the vulcanizing process. These can be heated via a heating system using hot steam.
  • a heating system using hot steam For ease of illustration, the upper and lower molds, the green tire, and the heating system for the molds are not shown in FIG.
  • the tire curing press 100 also includes a heating bladder 114, which is shown schematically in FIG.
  • the heating bladder 114 is filled with hot steam under high pressure, expands inside the respective green tire and in this way presses it against the lower or upper tire mold.
  • a tire profile and also other relief-like structures of the vehicle tire are embossed into the green tire.
  • the hot steam mentioned here for filling and heating the heating bladder 114 is just one example of the wide variety of gases or liquids that can be used in such tire heating/pressing devices 100 .
  • these can have temperatures of up to 100 degrees Celsius, advantageously of up to 200 degrees Celsius and furthermore advantageously of up to 250 or 300 degrees Celsius.
  • the heating bladder 114 and the corresponding media system 102 can also be designed and set up in such a way that, for example, air, steam, nitrogen and/or other gases—including those with the temperatures mentioned above—can be used as gaseous media. If, for example, liquid media are to be used instead, heated water is often used.
  • the heating bladder 114 can be designed and set up in such a way that, at least inside a green tire, it can withstand a pressure of up to 30 bar or more, or a vacuum of up to -1 bar.
  • FIG. 1 also shows the steam media system 102 for filling and emptying the bladder 114 with hot steam and/or other heated gases or liquids.
  • This media system 102 can, for example, also be designed and set up for the pressure and temperature ranges mentioned above.
  • the tire heating press device 100 is an exemplary embodiment of a system according to the present description and the water vapor media system 102 is an exemplary embodiment of a heating system according to the present description
  • a temperature sensor 450 is fitted in the area of the heating bladder 114 and can be used to determine the temperature of the heating bladder 114 and/or the temperature inside the heating bladder 114 .
  • a first pressure sensor 410 which is designed to measure a pressure between 0 and 4 bar.
  • a second pressure sensor 420 which is used to measure a pressure between see - 1 and 32 bar is formed.
  • the right-hand area of the water vapor media system 102 is designed and set up as a supply area 104 for water vapor.
  • the supply area 104 according to FIG. 1 is an exemplary embodiment of a supply system according to the present description.
  • a first inflow line 210 for the inflow of water vapor at a relatively low pressure of between 2 and 8 bar and temperatures of 110 to 180°C.
  • An on/off valve 310 is provided in this inflow line 210 to regulate the inflow in this first inflow line 210 .
  • this first inflow line 210 there is a second inflow line 220 for the inflow of water vapor at a high pressure of between 17 and 30 bar and at a temperature of between 190 and 230° C.
  • This second inflow line 220 is also part of the supply area 104 .
  • an on-off valve 320 for switching this water vapor flow on and off.
  • a main outlet line 260 for discharging liquids or gases contained in the heating bladder 114 is provided on the outlet side of the heating bladder.
  • the aforementioned pressure sensors 410 , 420 are also located in this outlet line 260 . Downstream of these pressure sensors in the outlet direction is a main outlet valve 360 for controlling the media outlet from the heating bladder 114 .
  • a third pressure sensor 430 for detecting media in a pressure range between 0 and 4 bar and a fourth pressure sensor 440 for measuring the pressure of media in a pressure range between ⁇ 1 and 32 bar are in turn located downstream of the outlet valve 360 in the outlet line 260 .
  • Downstream of the main outlet line 260 is a further outlet line 240 with an on-off valve 340 .
  • This main outlet line 240 is fed back to a steam generation system 108, at the end of the main outlet line 240 at the entrance to the steam generation system 108 when the heating system 102 is in operation, a maximum pressure of 0.2 bar and a temperature of a maximum of 60 °C is present.
  • a vacuum line 250 with an on-off valve 350 is provided, via which gases or liquids contained in the heating bladder 114, for example, can be actively sucked out.
  • the suction line 450 or a pump mounted behind it (not shown in Figure 1), for example, to build up a negative pressure or vacuum in the range of -0.5 to -0.1 bar and a maximum temperature of the media of 60 °C.
  • Suction line 450 present pressure and the present there
  • a pressure sensor 476 and a temperature sensor 474 are fitted there to measure the temperature.
  • the main outlet line 260 , the outlet line 240 and the vacuum line 250 are part of a discharge area 106 for discharging the heating medium from the heating bladder 114 .
  • the discharge area 106 is an exemplary embodiment of a discharge system according to the present description.
  • the water vapor media system 102 also includes a steam generation system 108 for heating the water vapor and feeding the heated water vapor into the inflow lines 210 , 220 of the feed area 104 under the respectively provided pressure.
  • a temperature sensor 464 and a pressure sensor 466 are provided on the first inflow line in order to measure the inlet temperature and the inlet pressure of the water vapor fed into the first inflow line by the steam generation system.
  • a temperature sensor 460 and a pressure sensor 462 are provided on the second inflow line in order to measure the inlet temperature and the inlet pressure of the water vapor fed into the second inflow line by the steam generation system.
  • At least a portion of the water vapor removed from the bladder 114 is routed back to the vapor generation system 108 via the outlet line 240 to be reheated there and then returned to the feed region 104 .
  • a temperature sensor 470 and a pressure sensor 472 are mounted there to measure temperature and pressure at the corresponding inlet of the steam generation system 108 .
  • the steam generating system 108 is in the present embodiment example as both the supply area 104 and the Discharge area 106 of the water vapor media system 102 considered associated.
  • control device 130 is shown in FIG.
  • Corresponding signal output lines go from the input/output modules 134, 136 to the various valves 310, 320, 322, 321, 330, 335, 370, 360, 340, 350 of the media system 102.
  • Control signals can be transmitted via these signal output lines are transmitted from the central module 132 of the control device 130 to the aforementioned valves 310, 320, 322, 321, 330, 335, 370, 360, 340, 350 in order to set corresponding valve positions.
  • corresponding signal input lines go from the temperature sensors 450, 460, 464, 470, 474 and the pressure sensors 410, 420, 430, 440, 462, 466, 472, 476 to the input-output modules 134, 136 to the corresponding To transmit sensor values to the central module 132 of the control device 130 .
  • a runtime environment for a corresponding control program for controlling the tire curing press 100 is provided in the central module 132 .
  • a gas inflow and gas outflow for proper support of the vulcanization process being controlled.
  • the vulcanizing process of the green tire 116 is correspondingly supported by a corresponding inflow and outflow of heated water vapor into and out of the heating bladder 114.
  • the edge device 500 includes a digital twin 502 of the tire curing press 100, which in turn includes, among other things, a simulation 504 of the water vapor media system 102 along with the bladder 114.
  • the edge device 500 is an exemplary embodiment for a computer device according to the present description and the digital twin and the simulation are each an exemplary embodiment for a digital twin or a simulation according to the present description.
  • This edge device 500 is connected to the control device 130 via a fieldbus line 139 .
  • control commands that are used to control the tire curing press 100 can be transmitted to the evaluation device via this field bus line.
  • position information of the valves 310, 320, 322, 324, 330, 335, 370, 360, 340, 350 of the media system 102 can be transmitted to the edge device 500 via the fieldbus line 139.
  • the control device can also use this fieldbus line to transmit measured values from temperature sensors 450, 460, 464, 470, 474 and pressure sensors 410, 420, 430, 440, 462, 466, 472, 476 to the edge device.
  • the control device 130 and the simulation 504 of the heating system 102 with the heating bladder 114 are designed and set up in such a way that the above-mentioned valve position information and sensor values are regularly (e.g. Ix per program cycle of a control program, 1 time per tenth of a second, 1 time per second, 1 times per minute, ...) from the control device to the edge device via the fieldbus line 139.
  • a water vapor flow in the supply area 104 and discharge area 106 of the water vapor media system 102 is then simulated within the simulation 504 using pressure and temperature values in the input lines 210 , 220 and the output lines 240 , 250 .
  • the pressure in the heating bladder which is supplied by the associated pressure sensors 410, 420, which are positioned directly at the outlet of the heating bladder 114, is also included in the simulation.
  • pressure values from pressure sensors 430, 440 in discharge area 106 of heating system 102 can also be used for the simulation.
  • a simulation of the heating system 102 becomes better and better, or the simulation results correspond better and better to the actual conditions in the heating system 102, the more sensor values from the real heating system 102 are used as input variables for the simulation 504.
  • the position values of the valves 310, 320, 322, 324, 330, 335, 370, 360, 340, 350 of the media system 102 and the sensors are then regularly/constantly during the production of vehicle grips 450, 460, 464, 470, 474, 410, 420, 430, 440, 462, 466, 472, 476 of the media system 102 are transmitted to the edge device 500 and entered there as input variables into the simulation 504 as described above.
  • the simulation 504 is designed and set up in such a way that it uses so-called soft sensors 580, 581, 582, 583, 584, 585, 586, 587, 588 (see Figure 2) to determine and output state parameters of the water vapor in the supply area 104 and discharge area 106.
  • state parameters are e.g. a temperature, a pressure and an energy flow. This is explained in more detail in connection with FIG.
  • Edge device 500 is also designed and set up in such a way that energy consumption or energy loss in the context of heating bladder 114 is determined from the energy inflows determined by the simulation in the inflow area 104 and the energy outflows in the discharge area 106 determined by the simulation determine. This can be carried out, for example, by calculating the difference between the energy flow supplied and the energy flow removed, or also by calculating the difference between an amount of energy supplied over a certain period of time and an amount of energy removed over a certain period of time.
  • This information is determined, for example, in a cycle of the supplied data and is transmitted, for example, to an HMI system 600 via an OPC UA communication link 602 in order to output it to a system operator for monitoring purposes. Furthermore, the energy consumption information is transmitted back to the control device 130 in order to react, for example, to increasing energy consumption when controlling the water vapor media system 102 and, for example, to control the valves 310, 320, 322, 324, 330, 335, 370, 360, 340, 350 accordingly in order to reduce the energy consumption during the steam heating of the heating bladder 114 back to a predefinable or predetermined consumption value.
  • FIG. 2 shows a simulation model 504 which includes a simulation model of the heating system 102 shown in FIG. 1 together with a simulation model 514 of the heating bladder 114 also shown in FIG.
  • the simulation model 504 contains an image of the supply area 104 of the heating system 102 with the two inflow lines 210 , 220 and simulations 510 , 520 of the on-off valves 310 , 320 contained in the inflow lines 210 , 220 of the real heating system 102 . Furthermore, the simulation model 504 in the supply area 104 also contains a simulation of the control valve 522 and the safety valve 521 and also a simulation of the main inlet valve 570 .
  • the values determined by the temperature sensor 464 and pressure sensor 466 in the real inflow line 210 of the real heating system 102 are used as input values for the water vapor in the left, first inflow line 210 , which is entered symbolically according to the simulation model 504 .
  • the values of the temperature sensor 460 and the pressure sensor 462 from the real heating system 102 are used for the right inflow line 220 as input values for the inflowing hot steam. This is also correspondingly symbolically entered in FIG.
  • the simulation model further includes a simulation of the bladder 514 including a simulation of its corresponding thermal properties.
  • the pressure measured in the real heating bladder 114 and supplied by the corresponding pressure sensor 420 and the temperature measured by the temperature sensor 450 in the heating bladder are used as input variables for the simulation of the heating bladder 514 as the basis of the simulation 504 .
  • the simulation model 504 also contains an image of the discharge area 106 with a simulation 560 of the real main outlet valve 360 according to FIG.
  • the values of the pressure sensor 472 and temperature sensor 470 in the left outlet line 240 and the values of the pressure sensor 476 and temperature sensor 474 in the right outlet line 250 are used as the input value for the simulation model 504, which is also shown symbolically in FIG.
  • the simulation model 504 includes virtual energy flow or Power sensors 580, 583, 586. These virtual energy flow sensors 580, 583, 586 each supply an energy flow value or Power value for the steam energy flowing through the corresponding pipe cross-section at this point. This can be done by means of the simulation, for example using a steam temperature calculated at this point as part of the simulation, a corresponding specific heat capacity of the Water vapor and a flow rate of the steam passing through this tube cross-section can be determined.
  • the simulation model 504 also includes three virtual temperature sensors 581 , 584 , 587 , which are each used as output values within the framework of the simulation at this point in the feed area 104 or Discharge area 106 outputs determined water vapor temperature. Furthermore, the simulation model accordingly also includes three virtual pressure sensors 582, 585, 588, which each have one at the corresponding point in the supply area 104 or Discharge area 106 outputs calculated pressure of the water vapor as part of the simulation at this point.
  • the digital twin 502 (see FIG. 1) or the simulation 504 within the digital twin 502 be designed and set up in such a way, for example, that an overall energy inflow value , which is formed from a sum of the virtual energy flow sensor 580 in the left inflow line 210 and the virtual energy flow sensor 583 in the right inflow line 220, to the HMI 600 is output. Furthermore, the value of the virtual energy flow sensor 586 in the left outlet line 240 can also be output to the HMI 600 as an energy discharge.
  • the difference between the energy inflow according to the above description and the energy outflow according to the above description can also be output to the HMI 600 as energy consumption information.
  • the energy inflow value, the energy outflow value and the energy consumption value explained above are examples of energy inflow information, energy outflow information Information and energy consumption information according to the present description.
  • This information mentioned can include, for example, further information, such as a date and time of the respective determination of this value, an identifier for a system to which these values can be assigned or are assigned, an identifier or ID or a file name of the simulation model, on the basis of which these values were obtained, temperature, pressure and comparable input parameters for the simulation.
  • the information mentioned can also contain information about a product or product produced in parallel to the simulated process in the real plant. include a corresponding product identifier. In this way, for example, an energy consumption value determined in the course of its vulcanization process can be assigned to a manufactured product.
  • the edge device 500 or the digital twin 502 in the edge device 500 can be designed and set up in such a way that the determined energy outflow, energy inflow and/or energy consumption values are transmitted back to the control device 130 via the fieldbus line 139 and are transmitted there as input data for a control program for controlling the tire heating press 100 and/or the heating system 102 for the tire heating press 100 .
  • the control program can be designed and set up in such a way that a certain default range for energy consumption of the heating system 102 when heating up the heating bladder 114 is specified and the control of the heating system is designed and set up in such a way that the energy consumption of the tire heating press 100 is in this default range.
  • the heating system 102 can then be controlled so that the energy consumption is permanently in this default range.

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Abstract

System mit einer Anlage (100), die Anlage umfassend ein Heizsystem (102) sowie eine Vorrichtung oder Komponente (114), wobei das System zum Heizen der Vorrichtung oder Komponente (114) vermittels eines innerhalb des Heizsystems (102) transportierten erhitzten Mediums ausgebildet ist, wobei das Heizsystem (102) ein Zufuhrsystem (104) umfasst, innerhalb dessen eine Zufuhr des erhitzten Mediums zur Vorrichtung oder Komponente erfolgt, wobei das Zufuhrsystem (104) mindestens einen Zufuhrsystem- Sensor (460, 462, 464, 466) umfasst, und wobei das Heizsystem (102) ein Abfuhrsystem (106) für das Medium umfasst, wobei das Abfuhrsystem (106) mindestens einen Abfuhrsystem-Sensor (410, 420,430, 440, 470, 472, 474, 476) umfasst, wobei das System eine Computereinrichtung (500) umfasst, die zur Simulation des Heizsystems (102) unter Verwendung von Daten von dem mindestens einen Zufuhrsystem-Sensor (460, 462, 464, 466) und/oder dem mindestens einen Abfuhrsystem-Sensor (410, 420, 430, 440, 470, 472, 474, 476) ausgebildet ist und die Computereinrichtung zur Ermittlung einer Energieflussinformation ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
System umfassend eine Anlage mit einem Heizsystem und einer Vorrichtung oder Komponente, sowie Verfahren zur Bestimmung eines Energieverbrauchs der Anlage
Die vorliegende Erfindung betrifft System umfassend eine Anlage mit einem Heizsystem und einer Vorrichtung oder Komponente, sowie ein Verfahren zur Bestimmung eines Energieverbrauchs der Anlage, wobei das System zum Heizen der Vorrichtung oder Komponente vermittels eines innerhalb des Heizsystems transportierten erhitzten Mediums, insbesondere vermittels erhitzten Wassers oder Wasserdampfs, ausgebildet und eingerichtet ist, wobei das Heizsystem ein Zufuhrsystem umfasst, innerhalb dessen eine Zufuhr des erhitzten Mediums zur Vorrichtung oder Komponente erfolgt, wobei das Zufuhrsystem mindestens einen Zufuhrsystem-Sensor umfasst, und wobei das Heizsystem ein Abfuhrsystem umfasst, innerhalb dessen eine Abfuhr des Mediums von der Vorrichtung oder Komponente erfolgt, wobei das Abfuhrsystem mindestens einen Abfuhrsystem-Sensor umfasst.
Derartige Verfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt.
So offenbart z.B. die Patentschrift EP 0 569 837 Bl eine Vorrichtung zur Messung der Effizienz einer Dampfheizung, wobei die Dampfheizung einen Dampf-Flussratensensor zur Messung der Flussrate des in die Vorrichtung einströmenden Dampfs, einen Dampfdruckmesser zur Messung des Drucks des in die Vorrichtung einströmenden Dampfs sowie ein Temperaturmesser zur Messung der Temperatur des Dampfs umfasst. Dabei wird die Effizienz der Wärmeübertragung der Dampfheizung aus der Temperatur des aufzuheizenden Materials und der Wärmemenge des in den Dampfheizer einströmenden Dampfs berechnet. Es ist ein Nachteil des Standes der Technik, dass die Messung der Wärmeef fi zienz einer Dampfhei zung apparativ relativ aufwendig ist . Insbesondere Flussraten-Sensoren sind relativ teuer und erhöhen die Kosten und den apparativen Aufwand einer derartigen Vorrichtung überproportional . Insbesondere wenn die Messung einer solchen Hei zungs- und/oder Wärmeübertragungs-Ef fi zienz nicht konstant während eines Betriebs observiert werden muss , sondern beispielsweise nur in regelmäßigen Zeitabständen überprüft werden muss - beispielsweise bei einer Neueinrichtung einer entsprechenden Vorrichtung oder Umparametrierung einer solchen Vorrichtung - ist das Kosten-Nutzen-Verhältnis einer solchen Sensorik relativ schlecht .
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren oder eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche eine einfachere , weniger aufwändige und/oder kostengünstigere Messung einer Wärmeef fi zienz einer Dampfhei zung ermöglicht .
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System mit den Merkmalen des Patentanspruch 1 .
Dabei umfasst ein derartiges System eine Anlage , wobei die Anlage weiterhin ein Hei zsystem sowie eine Vorrichtung oder Komponente umfasst .
Das System ist zum Hei zen der Vorrichtung oder Komponente vermittels eines innerhalb des Hei zsystems transportierten erhitzten Mediums , insbesondere vermittels erhitzten Wassers oder Wasserdampfs , ausgebildet und eingerichtet .
Das Hei zsystem umfasst dabei ein Zufuhrsystem, innerhalb dessen eine Zufuhr des erhitzten Mediums zur Vorrichtung oder Komponente erfolgt , wobei das Zufuhrsystem mindestens einen Zufuhrsystem-Sensor umfasst .
Zudem umfasst das Hei zsystem ein Abfuhrsystem, innerhalb dessen eine Abfuhr des Mediums von der Vorrichtung oder Komponente erfolgt , wobei das Abfuhrsystem mindestens einen Abfuhrsystem-Sensor umfasst .
Das System umfasst eine Computereinrichtung, die zur Simulation des Hei zsystems unter Verwendung von Daten von dem mindestens einen Zufuhrsystem-Sensor und/oder dem mindestens einen Abfuhrsystem-Sensor ausgebildet und eingerichtet ist , wobei die Computereinrichtung weiterhin zur Ermittlung einer Energiezuf luss- Information und/oder einer Energieabf luss- Information und/oder einer Energieverbrauchs- Information ausgebildet und eingerichtet ist .
Dadurch, dass das System eine Computereinrichtung umfasst , welche zur Simulation des Hei zsystems ausgebildet und eingerichtet ist , ist es möglich, das Verhalten des Hei zsystems , insbesondere im Zusammenwirken mit der Vorrichtung oder Komponente , parallel zu einem real im Hei zsystem bzw . der Anlage ablaufenden Prozess , zu simulieren . Durch Entnehmen entsprechender im Rahmen der Simulation ermittelbarer oder ermittelter Größen, wie beispielsweise einer in einem bestimmten Bohrquerschnitt des Hei zsystems durchströmenden Dampfmenge , einer zugehörigen Temperatur und gegebenenfalls eines zugehörigen Drucks , lässt sich ein Energiefluss oder ein Energiestrom eines im Hei zsystem strömenden Dampfs bestimmen, ohne eine entsprechende apparative Sensorik in der Anlage anbringen zu müssen . Dies vereinfacht das Messen eines Energieverbrauchs , einer Energieef fi zienz und/oder eines Energieflusses in einem solchen Hei zsystem und/oder macht eine entsprechende Bestimmung solcher Größen kostengünstiger . Dabei ist das System zum Hei zen der Vorrichtung oder Komponente vermittels des Hei zsystems ausgebildet und eingerichtet und umfasst die wesentlichen dafür notwendigen Komponenten, insbesondere die Anlage , bestehend aus der Vorrichtung oder Komponente sowie dem Hei zsystem . Weiterhin kann das System eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Vorrichtung oder Komponente und/oder des Hei zsystems umfassen . Weiterhin umfasst das System auch die Computereinrichtung zur Simulation des Hei zsystems und zur Ermittlung der Energiezuf luss- Information, der Energieabf luss- Information und/oder der Energieverbrauchs - Information .
Die Vorrichtung kann j ede Art von Maschine , Anlage oder auch Baugruppe sein . Die Komponente kann beispielsweise eine Baugruppe einer größeren Anlage oder Vorrichtung sein oder auch eine selbstständig wirkende Komponente sein . Eine Komponente kann beispielsweise als eine mechanisch zusammenhängende Baugruppe oder Vorrichtung ausgebildet und eingerichtet sein .
Das Hei zsystem ist zum Transport des erhitzten Mediums zur Vorrichtung oder Komponente hin, zum Abtransport des Mediums von der Komponente weg sowie zum Aufhei zen des Mediums und Einspeisen des erhitzten Mediums in den Zufuhrbereich ausgebildet und eingerichtet .
Dabei kann das Hei zsystem beispielsweise als ein Kreislauf- System ausgebildet und eingerichtet sein bzw . ein derartiges Kreislaufsystem umfassen . Bei einem solchen Kreislaufsystem kann beispielsweise eine Medien-Erhit zungseinheit vorgesehen sein, welche das zur Hei zung der Vorrichtung oder Komponente verwendete erhitzten Medium aufhei zt und mit beispielsweise einer vorgegebenen Temperatur und einem vorgegebenen oder vorgebbaren Druck in ein entsprechendes Leitungssystem des Hei zsystems , beispielsweise das Zufuhrsystem, einspeist . Weiterhin kann das Kreislaufsystem dann derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass das im Abfuhrsystem von der Vorrichtung oder Komponente abgeführte Medium ganz oder teilweise zur Medien-Erhit zungseinheit zurückgeführt wird . Dieses Zurückführen des abgeführten Mediums kann beispielsweise zumindest teilweise über das Abfuhrsystem erfolgen .
Dass im Hei zsystem verwendete Medium kann j ede Flüssigkeit oder j edes Gas sein, welches sich zum Erhitzen und Transport zur Vorrichtung oder Komponente eignet . Insbesondere kann das Gas beispielsweise Wasserdampf oder Stickstof f sein . Die Flüssigkeit kann beispielsweise Wasser sein . Dabei kann es erforderlich sein, dass zum Transport des Gases oder der Flüssigkeit ein bestimmter Druck oder Druckbereich und/oder eine bestimmte Temperatur oder ein bestimmter Temperaturbereich im Hei zungssystem vorliegen muss bzw . vorliegt .
Das Zufuhrsystem umfasst beispielsweise alle Komponenten, die zum Transport des erhitzten Mediums zur Vorrichtung oder Komponente notwendig, erforderlich und/oder vorteilhafter Weise vorhanden sind oder sein müssen . Das können beispielsweise entsprechende Medien-Quellen, Rohrleitungen, Schläuche , Pumpen, Ventile , Sensoren, Gefäße , Räumlichkeiten, Flansche , Kopplungsstücke , Dichtungen und/oder ähnliche Komponenten oder Bauteile sein . Dabei müssen derartige Komponenten oder Bauteile bzw . deren Übergänge für die im Rahmen des Hei zsystems vorliegenden Temperaturen und Drücke ausgebildet und eingerichtet sein .
In dem Fall , in welchem ein Hei zsystem als Kreislaufsystem ausgebildet ist und/oder eine entsprechende Medien-
Erhit zungseinrichtung zum Erhitzen des Mediums umfasst , kann die Medien-Erhit zungseinrichtung bzw . die zentrale Medien- Erhitzungskomponente auch dem Zufuhrsystem zugerechnet werden .
Das Abfuhrsystem umfasst beispielsweise alle Komponenten, die zum Abtransport des Mediums von der Vorrichtung oder Komponente notwendig, erforderlich und/oder vorteilhafterweise vorhanden sind oder sein können . Das können beispielsweise entsprechende Medien-Senken, Abläufe oder -Auslässe , Rohrleitungen, Schläuche , Pumpen, Ventile , Sensoren, Gefäße , Räumlichkeiten, Flansche , Kopplungsstücke , Dichtungen und/oder ähnliche Komponenten oder Bauteile sein . Dabei müssen derartige Komponenten oder Bauteile bzw . deren Übergänge für die im Rahmen des Hei zsystems vorliegenden Temperaturen und Drücke ausgebildet und eingerichtet sein
In dem Fall , in welchem ein Hei zsystem als Kreislaufsystem ausgebildet ist oder eine entsprechende Absaug-Einrichtung umfasst , kann eine zentrale Hei zeinrichtung des Hei zsystems , zu welcher von der Vorrichtung oder Komponente abgeführte Medien wieder zurückgeführt werden, ebenfalls dem Abfuhr System zugehörig sein . In einem solchen Fall kann eine solche zentrale Hei zeinrichtung des Hei zsystems sowohl dem Zufuhrsystem als auch dem Abfuhrsystem zugerechnet werden . Eine entsprechende Absaugung-Einrichtung kann ebenfalls dem Abfuhrsystem zugerechnet sein .
Der mindestens eine Zuführsystem-Sensor ist z . B . derart ausgebildet und eingerichtet , dass anhand entsprechender Sensordaten eine Simulation eines Medienstroms in mindestens einem Bereich des Zufuhrsystems , mehreren Bereichen des Zufuhrsystems oder auch allen Bereichen des Zufuhrsystems möglich ist .
Der mindestens eine Abfuhrsystem-Sensor ist z . B . derart ausgebildet und eingerichtet , dass anhand entsprechender Sensor- daten eine Simulation eines Medienstroms in mindestens einem Bereich des Zufuhrsystems , mehreren Bereichen des Abfuhrsystems oder auch allen Bereichen des Abfuhrsystems möglich ist .
Der mindestens eine Zuführsystem-Sensor und/oder der mindestens eine Abfuhrsystem-Sensor kann z . B . j eweils als ein Temperatur- , Druck- und/oder Ventilstellungs-Sensor ausgebildet und eingerichtet sein, wobei eine Ventilstellung weiterhin auch indirekt anhand einer Ventilsteuerung bestimmt werden kann . Dies wird im Rahmen dieser Beschreibung ebenfalls als Ventilstellungs-Sensor verstanden .
Weiterhin kann der mindestens eine Zuführsystem-Sensor und oder der mindestens eine Abfuhrsystem-Sensor z . B . j eweils als ein Durchfluss- , Strömungs- und/oder Energiefluss-Sensor ausgebildet und eingerichtet sein . Allerdings werden derartige Sensoren in der Regel eher selten in solchen Hei zsystemen verwendet , da sie vergleichsweise teuer sind und für eine entsprechende funktionale Steuerung und/oder Regelung des Hei zsystems oft nicht unbedingt dringend erforderlich sind .
Die Computereinrichtung kann j ede Computereinrichtung sein, welche genügend Speicher und Rechenkapazität aufweist um die Simulation des Hei zsystems sowie die Ermittlung einer Ener- giezuf luss- Information und/oder einer Energieabf luss- Information und/oder einer Energieverbrauchs- Information zu übernehmen . Insbesondere kann die Computereinrichtung beispielsweise ein PC, eine Workstation, ein Rechnernetzwerk, eine Cloud, eine Steuereinrichtung, ein Controller, eine speicherprogrammierbare Steuerung, eine modulare speicherprogrammierbare Steuerung oder eine vergleichbare Einrichtung sein . Weiterhin kann die Computereinrichtung beispielsweise als ein sogenanntes Edge-Device ausgebildet und eingerichtet sein . Die Computereinrichtung kann weiterhin auch eine Rech- ner-Hardware , ein Computer oder auch Teil eines Rechennetzwerks sein, oder beispielsweise auch eine Applikation in einer Cloud oder auch in einem Rechner-Netzwerk oder einer entsprechenden Server- oder Recheneinrichtung .
Beispielsweise kann die Computereinrichtung eine Steuereinrichtung bzw . ein Steuercomputer sein - oder ein Teil bzw . Modul davon - welche zumindest unter anderem das Hei zsystem steuert und/oder regelt . Weiterhin kann die Computereinrichtung auch als ein mit einer derartigen Steuereinrichtung bzw . Steuercomputer gekoppeltes Edge-Device ausgebildet und eingerichtet sein .
Eine Computereinrichtung kann z . B . auch als eine virtuelle Computereinrichtungs- Instanz ausgebildet und eingerichtet sein, die z . B . auf einer entsprechenden Hardware , einem entsprechenden Rechnernetzwerk oder einer Cloud abläuft oder ablaufen kann . Dabei wird beim Ablauf der virtuellen Computereinrichtungs- Instanz , z . B . auf der genannten Hardware , die Funktionalität der Computereinrichtung erzeugt .
Die Computereinrichtung kann auch aus mehreren Teileinrichtungen zusammengesetzt sein . Diese können beispielsweise kommunikativ gekoppelt sein . Dabei kann j ede der Teileinrichtungen dann wiederum gemäß der vorstehend erläuterten Ausgestaltungsmöglichkeiten für eine Computereinrichtung ausgebildet und eingerichtet sein kann .
Die Computereinrichtung kann weiterhin derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass die ihr zugeführten Daten von dem mindestens einen Zufuhrsystem-Sensor und/oder dem mindestens einen Abfuhrsystem-Sensor mittelbar oder unmittelbar zur Ermittlung einer Energiezuf luss- Information und/oder einer Energieabf luss- Information und/oder einer Energieverbrauchs- Information als eine Eingangsgröße verwendet werden . So kann z . B . vermittels Daten von dem mindestens einen Zufuhrsystem- Sensor ein Energiezufluss-Wert ermittelt werden und z . B . vermittels Daten von dem mindestens einen Abfuhrsystem-Sensor ein Energieabfluss-Wert und durch Di f ferenzbildung des Energiezufluss-Werts und des Energieabfluss-Werts dann ein Energieverbrauchs-Wert ermittelt werden .
Weiterhin kann die Computereinrichtung zur Bearbeitung oder Weiterverarbeitung der ihr zugeführten Daten von dem mindestens einen Zufuhrsystem-Sensor und/oder dem mindestens einen Abfuhrsystem-Sensor ausgebildet und eingerichtet sein . Eine solche Bearbeitung oder Weiterverarbeitung kann z . B . eine Normierung, Umrechnung, Trans formation, Umformatierung, Übersetzung und/oder ein anderer vergleichbarer Verarbeitungsschritt sein oder einen solchen umfassen .
Dabei kann die Computereinrichtung derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass nach einer Bearbeitung oder Weiterverarbeitung der ihr zugeführten Daten von dem mindestens einen Zufuhrsystem-Sensor und/oder dem mindestens einen Abfuhrsystem-Sensor ein oder mehrere Ergebnisse einer solchen Bearbeitung oder Weiterverarbeitung mittelbar oder unmittelbar zur Ermittlung einer Energiezuf luss- Information und/oder einer Energieabf luss- Information und/oder einer Energieverbrauchs- Information als eine Eingangsgröße verwendet werden .
Die Computereinrichtung kann weiterhin beispielsweise eine Simulationsumgebung und/oder einen digitalen Zwilling umfassen, die zum Ablauf eines Simulationsprogramms zur Simulation eines Systems gemäß der vorliegenden Beschreibung, einer Anlage gemäß der vorliegenden Beschreibung und/oder eines Hei zsystems und/oder einer Komponente gemäß der vorliegenden Beschreibung ausgebildet und eingerichtet sind bzw . sein kön- nen . Die Computereinrichtung kann weiterhin auch eine Simulationsumgebung mit einem Simulationsprogramm zur Simulation eines Systems gemäß der vorliegenden Beschreibung, einer Anlage gemäß der vorliegenden Beschreibung und/oder eines Hei zsystems und/oder einer Komponente gemäß der vorliegenden Beschreibung umfassen .
Die Computereinrichtung kann weiterhin auch zur Übertragung, Übermittlung und/oder Ausgabe einer Information bezüglich der Energiezuf luss- Information und/oder einer Energieabf luss- Information und/oder einer Energieverbrauchs- Information an eine weitere Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet und eingerichtet sein . Eine solche Datenverarbeitungseinrichtung kann beispielsweise eine Bediener-Eingabe-Ausgabeeinrichtung ( ein sogenanntes "HMI" (Human-Machine- Interface ) ) , eine Steuereinrichtung, beispielsweise zur Steuerung der Anlage und/oder des Hei zsystems , ein Edge-Device , eine Cloud oder eine sonstige Datenverarbeitungseinrichtung, z . B . zur Speicherung, Ausgabe , Archivierung o . ä . , sein .
Die Information bezüglich der Energiezuf luss- Information und/oder einer Energieabf luss- Information und/oder einer Energieverbrauchs- Information kann beispielsweise einen Energiezufluss- , Energieabfluss- bzw . Energieverbrauchs-Wert umfassen . Weiterhin können die genannten Informationen auch eine die genannten Informationen bewertende Information, wie beispielsweise eine Warnmeldung oder eine Meldung, dass beispielsweise ermittelte Werte im Rahmen bestimmter Vorgaben liegen, oder ähnlichen Informationen sein oder umfassen .
Die Simulation des Hei zsystems kann dabei derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass beispielsweise ein Leitungssystem des Hei zsystems mit entsprechenden Rohr- oder Schlauch-Längen und -Querschnitten, Ventilen, Sensoren, Wärmeübergängen (bei- spielsweise zur Vorrichtung oder Komponente ) , bis hin zum Ausgang des Hei zsystems , beispielsweise eine Rückführung zu einer zentralen Hei zung oder auch einem sonstigen Medien- Ausgang, simuliert wird . Als Eingangsgrößen für eine solche Simulation können beispielsweise mindestens ein Druck und/oder mindestens eine Temperatur des erhitzten Mediums an einem Eingangsbereich des Hei zsystems , beispielsweise einem Ausgang einer entsprechenden Medien-Hei zung, dienen, oder auch vergleichbare Prozessparameter . Weiterhin können auch Daten weiterer Sensoren und Komponenten-Daten innerhalb des Hei zsystems , beispielsweise Ventilstellungen, Temperaturen und/oder Drücke an weiteren Stellen innerhalb des Hei zsystems , Temperaturen beispielsweise auch an der auf zuhei zenden Vorrichtung oder Komponente , sowie auch im Abfuhrbereich des Hei zsystems , zur Simulation des Hei zsystems herangezogen werden - oder auch weitere Prozessparameter . In der Regel wird die Simulation des Hei zsystems umso hochwertiger und genauer, j e mehr solcher Sensoren im realen zu simulierenden System als Eingangsgrößen für eine Simulation dieses Systems herangezogen werden .
Weiterhin kann die Simulation des Hei zsystems derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass beispielsweise an verschiedenen Punkten des Hei zsystems im Rahmen der Simulation eine Temperatur, ein Druck, eine Strömungsgeschwindigkeit , ein Energiefluss und/oder weitere Prozessparameter des Mediums und/oder des Hei zsystems selbst ermittelt wird oder ermittelbar ist . Die Simulation des Hei zsystems kann weiterhin derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass diese Daten beispielsweise an allen wesentlichen Punkten oder in allen wesentlichen Bereichen oder in allen Bereichen des Hei zsystems ermittelbar sind oder ermittelt werden . Die Simulation des Hei zsystems kann weiterhin derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass die Simulation parallel zu einem innerhalb des Hei zsystems und/oder der Vorrichtung oder Komponente ablaufenden realen Prozesses oder Verfahrensablauf aus führbar ist oder ausgeführt wird, d . h . dass die Simulation des Hei zsystems im Wesentlichen zu j edem Zeitpunkt die aktuell innerhalb des Hei zsystems und/oder der Vorrichtung oder Komponente vorliegenden Zustände simuliert bzw . berechnet . Auf diese Weise können anhand der Simulation beispielsweise auch Größen, Messwerte und/oder Zustände innerhalb des Hei zsystems und/oder der Vorrichtung oder Komponente ermittelt werden, die in der realen Anlage nicht , nur schwierig oder nur relativ aufwändig ermittelbar sind, da beispielsweise an entsprechenden Stellen keine Sensoren vorliegen oder auch keine Sensoren anbringbar sind bzw . es für entsprechende Messgrößen keine passende Sensorik gibt - oder eine entsprechende Sensorik zu teuer wäre oder in der Anbringung zu aufwendig wäre .
Das Ermitteln solcher Prozessparameter im Rahmen einer parallel zu einem Prozess geführten Simulation dieses Prozesses wird z . B . auch als virtuelle Sensorik bezeichnet . Ein entsprechendes Ermitteln eines bestimmten Prozessparameters im Rahmen einer solchen Simulation wird dann beispielsweise als ein sogenannter virtueller Sensor für diesen Prozessparameter oder auch Soft-Sensor für diesen Prozessparameter bezeichnet .
Durch eine solche parallel zu den realen Verhältnissen im Hei zsystem bzw . der Vorrichtung oder Komponente ablaufenden Simulation ist es möglich, bei verringertem technischem Aufwand das Hei zsystem im Betrieb besser, genauer und/oder flexibler zu überwachen . So können beispielsweise flexibel Sensorwerte an verschiedenen Stellen des Hei zsystems innerhalb der Simulation simuliert bzw . ermittelt werden, ohne im rea- len System an diesen j eweiligen Orten entsprechende Sensorik anbringen zu müssen .
Dies vereinfacht und erleichtert beispielsweise auch eine Fehlersuche bei Störungen innerhalb des Hei zsystems , da auf vergleichsweise einfache Möglichkeit durch Ermitteln verschiedenster Prozessparameter im Hei zsystem an den verschiedensten Stellen eine Fehlersuche , bzw . eine Suche nach Ursachen für eine solche Störung, einfacher, und/oder gegebenenfalls leichter durchführbar ist .
Die Energiezuf luss- Information kann beispielsweise j ede Information sein oder umfassen, welche durch eine durch einen bestimmten Abschnitt des Zufuhrsystems strömende Energie charakterisiert wird . Der Abschnitt des Zufuhrsystems kann beispielsweise ein Leitungs- , Rohr- , und/oder Schlauchquerschnitt innerhalb des Zufuhrsystems sein . Die Information kann beispielsweise eine durch einen solchen Abschnitt strömende Medienmenge pro Zeiteinheit , eine Energie oder Energiemenge pro Zeiteinheit , eine Temperatur und/oder ein Druck einer durch einen solchen Abschnitt strömenden Medien, eine oder mehrere physikalischen Messgrößen, welche einen Energiefluss oder einen Materiefluss bzw . Medienfluss beschreiben oder vergleichbare Informationen sein .
So kann eine Energiezuf luss- Information beispielsweise eine Medienf luss- Information bezüglich des durch einen bestimmten Abschnitt strömenden Mediums pro Zeiteinheit plus beispielsweise einer Temperatur und oder einem Druck dieses Mediums sein oder umfassen . Weiterhin kann die Energiezuf luss- Information auch unmittelbar eine oder mehrere physikalische Größen umfassen, die eine durch einen Abschnitt strömende Energie pro Zeiteinheit charakterisieren oder beschreiben . Eine Energie des erhitzten Mediums beispielsweise kann z . B . als ein absoluter Energiewert oder auch in Bezug auf eine Energie eines unerhitzten Mediums und/oder eine Energie beispielsweise eines von der Vorrichtung oder Komponente rückgeführten Mediums , beispielsweise im Abfuhrsystem, angegeben werden .
Die Energieabf luss- Information kann beispielsweise entsprechend der Energiezuf luss- Information ausgebildet und eingerichtet sein und z . B . j ede Information sein oder umfassen, welche mit einem beispielsweise durch einen bestimmten Abschnitt des Abfuhrsystems strömende Energie charakterisiert wird .
Die Energieverbrauchs- Information kann beispielsweise als eine Information bezüglich eines Unterschieds einer vermittels des Hei zsystems der Vorrichtung oder Komponente zugeführten Medienenergie , z . B . über das Zufuhrsystem, und einer von der Vorrichtung oder Komponente abgeführten Medienenergie , z . B . über das Abfuhrsystem, ausgebildet und eingerichtet sein . Dabei kann eine solche Information beispielsweise als eine physikalische Größe bezüglich eines Unterschieds einer zugeführten Energiemenge und einer abgeführten Energiemenge oder auch bezüglich eines Unterschieds eines zugeführten Energiestroms oder einer entsprechenden Wärmeleistung und eines abgeführten Energiestroms oder einer entsprechenden Wärmeleistung ausgebildet und eingerichtet sein .
Dabei wird unter einer Wärmeleistung hier eine pro Zeiteinheit gemessene Wärmeenergie verstanden .
Weiterhin können die Energiezufluss- , die Energieabf luss- und/oder die Energieverbrauchs- Information j eweils auch qua- litative bzw . bewertende Informationen umfassen oder auch Meta- Informationen .
Dabei können qualitative bzw . bewertende Informationen beispielsweise Informationen darüber sein, ob ein bestimmter Energiefluss oder Energieverbrauch innerhalb eines erwarteten Bereichs liegt oder höher oder tiefer ist . Solche qualitativen Informationen können dann beispielsweise zumindest unter anderem vermittels der Computereinrichtung an einen Benutzer oder ein HMI ausgegeben werden, um beispielsweise eine Überwachung des Hei zsystems zu erleichtern .
Meta- Informationen bezüglich der j eweils übermittelten Energie- Information können beispielsweise weitere physikalische Zustandsgrößen innerhalb des Hei zsystems , Informationen bezüglich eines Betriebs zustands des Hei zsystems und/oder der Vorrichtung oder Komponente und/oder einer Erhitzungsvorrichtung für das Hei zmedium oder vergleichbare Informationen sein . Weiterhin können Meta- Informationen z . B . auch Informationen bezüglich der verwendeten Vorrichtung oder Komponente oder auch des Hei zsystems sein .
Die Computereinrichtung kann zur Ausgabe oder Kommunikation der Energiezuf luss- Information, der Energieabf luss- Information und/oder der Energieverbrauchs- Information ausgebildet und eingerichtet sein, beispielsweise an ein HMI , einen Nutzer, eine weitere Datenverarbeitungseinrichtung, eine Datenbank, eine Steuereinrichtung ( z . B . für das Hei zsystem und/oder die Anlage und/oder die Vorrichtung oder Komponente ) , oder vergleichbare Einrichtungen . Dabei kann beispielsweise eine solche Ausgabe oder Kommunikation zur Ausgabe an einen Nutzer, zur Archivierung, zur Steuerung des Hei zsystems und/oder der Vorrichtung oder Komponente bzw . der Anlage oder ähnlichen Zwecken vorgesehen sein . In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Hei zsystem keinen Energiefluss-Sensor oder vergleichbaren Sensor zur Messung eines durch einen durch das Hei zsystem geführten Medienstrom bewirkten Energieflusses oder Energiestroms umfasst . Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Hei zsystem keinen Strömungssensor oder vergleichbaren Sensor zur Messung eines durch das Hei zsystem geführten Medienstroms umfasst .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Zufuhrsystem-Sensor einen Zufuhr-Temperatursensor und/oder einen Zufuhr-Drucksensor umfasst und der mindestens eine Abfuhrsystem-Sensor einen Abfuhr-Drucksensor umfasst , wobei die Computereinrichtung zur Ermittlung der Energiezu- f luss- Information und/oder der Energieabf luss- Information und/oder der Energieverbrauchs- Information unter Verwendung von Daten des Zufuhr-Temperatursensors , des Zufuhr- Drucksensors und/oder des Abfuhr-Drucksensors ausgebildet und eingerichtet ist .
Im Rahmen dieser Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass eine Simulation des Hei zsystems durch die Computereinrichtung unter Verwendung eines Zufuhr-Temperatursensors und/oder eines Zufuhr-Drucksensors und eines Abfuhr-Drucksensors durchgeführt wird . Im Rahmen einer solchen Simulationen können dann beispielsweise die Energiezuf luss- Information, die Energieabf lusses- Information und/oder die Energieverbrauchs- Information durch Bestimmung entsprechender physikalischer Größen vermittels der Simulation bestimmt werden .
In einer weiterhin vorteilhaften Ausgestaltung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Hei zsystem vermittels ein oder mehreren Zufuhr-Temperatursensoren und einem oder mehreren Zufuhr Drucksensoren sowie einem oder mehreren Abfuhr-Drucksensoren j eweils als Eingangsparameter für die Simulation simuliert wird . Auf der Basis dieser Simulation kann die Computereinrichtung dann wiederum beispielsweise eine Energiezuf luss- Information gemäß der vorliegenden Beschreibung, eine Energieabf luss- Information gemäß der vorliegenden Beschreibung und/oder eine Energieverbrauchs- Information gemäß der vorliegenden Beschreibung ermitteln und gegebenenfalls ausgeben .
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil , dass physikalisch im Hei zsystem vergleichsweise wenig Sensorik vorgesehen sein muss , um die entsprechenden Informationen zu ermitteln . Weiterhin gehören insbesondere die Temperatur und Drucksensoren in der Regel zu denj enigen Sensoren, welche standardmäßig zum Betrieb eines derartigen Hei zsystems sowieso notwendig sind und bereits für einen Normalbetrieb vorgesehen sein müssen .
Daher ermöglicht diese Ausgestaltung eine weiterhin einfachere , weniger aufwändige und/oder kostengünstigere Messung einer Wärmeef fi zienz des Hei zsystems und/oder der Anlage .
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Computereinrichtung einen digitalen Zwilling der Anlage oder des Hei zsystems umfasst und/oder zur Simulation der Anlage oder des Hei zsystems ausgebildet und eingerichtet ist .
Durch diese Ausgestaltung ist es beispielsweise möglich, dass die Computereinrichtung beispielsweise neben der Simulation des Hei zsystems auch die gesamte Anlage simulieren kann, und so insbesondere Auswirkungen der Vorrichtung oder Komponente auf eine Energiebilanz bei der Hei zung der Vorrichtung oder Komponente vermittels des Hei zsystems besser berücksichtigt werden können .
Die Verwendung eines digitalen Zwillings im Rahmen eines Systems gemäß der vorliegenden Beschreibung ermöglicht weiterhin den Zugri f f auf eine Viel zahl von Daten, Parametern und Kenngrößen bezüglich der Anlage oder des Hei zsystems , welche eine Ermittlung der entsprechenden Energiezufluss- , Energieabflusses- und/oder Energieverbrauchs- Information verbessert und/oder vereinfacht .
Dabei kann der digitale Zwilling beispielsweise als ein Computerprogrammprodukt ausgebildet und eingerichtet sein oder ein solches umfassen, welches zumindest unter anderem beim Ablauf auf einer Computereinrichtung zumindest unter anderem die Anlage und/oder das Hei zsystem und/oder die Vorrichtung oder Komponente simuliert . Weiterhin kann der digitale Zwilling weitere Kenngrößen, Daten, Zustandsgrößen, Meta- Informationen, Auslegungs- und Einrichtungs- Informationen und weitere Informationen bezüglich der Anlage und/oder des Hei zsystems umfassen .
Ganz allgemein wird unter einem digitalen Zwilling, z . B . für eine bestimmte Anlage , eine Ansammlung digitaler Informationen bezüglich dieser Anlage bezeichnet .
Dabei kann der digitale Zwilling beispielsweise ein Anlagendesign, einen Anlagenplan, Anlagenparameter oder vergleichbare eine Anlage charakterisierende Informationen umfassen .
Der digitale Zwilling kann weiterhin Informationen bezüglich eines aktuellen Zustands der Anlage umfassen, beispielsweise aktuelle Zustandsparameter oder physikalische Messparameter bezüglich der Anlage , Betriebsparameter und/oder Informatio- nen bezüglich eines Betriebs zustands der Anlage , oder vergleichbare Parameter oder Informationen .
Weiterhin kann der digitale Zwilling eine Simulation der Anlage umfassen, welche es ermöglicht , die Anlage zu simulieren - beispielsweise in Echtzeit , oder aber auch unabhängig von einer entsprechenden realen Anlage . Dabei kann die Simulation z . B . derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass eine solche Simulation der Anlage parallel zu einem Betrieb der entsprechenden realen Anlage derart erfolgt oder erfolgen kann, dass aktuelle Zustands- oder physikalische Parameter der realen Anlage als Eingangsgrößen für eine solche Simulation verwendet werden . In diesem Fall kann die Simulation zumindest im Wesentlichen einen aktuellen Betriebs zustand oder Zustand der Anlage beschreiben oder darstellen .
Dabei kann die Simulation beispielsweise als ein Computerprogrammprodukt ausgebildet und eingerichtet sein, welche beim Ablauf auf einem Computer die entsprechende Simulation erzeugt . Die vorstehend genannten weiteren Parameter, Messdaten und anderen, die Anlage charakterisierende Größen, können beispielsweise in einer Datenbank im Rahmen des digitalen Zwillings gespeichert sein oder werden . Auch Pläne und Ähnliches bezüglich der Anlage können im Rahmen einer derartigen Datenbank im Rahmen des digitalen Zwillings der Anlage abgelegt sein .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann weiterhin vorgesehen sein, dass der digitale Zwilling und/oder die Simulation der Anlage oder des Hei zsystems einen virtuellen Energiefluss-Sensor umfasst , und/oder dass der digitale Zwilling und/oder die Simulation der Anlage oder des Hei zsystems zur Simulation eines Energieflusses ausgebildet und eingerichtet ist . Diese Ausgestaltung ermöglicht eine einfachere und auch weniger aufwändige Bestimmung einer Wärmeef fi zienz für das Hei zsystem, da durch die Verwendung des digitalen Zwillings , bzw . die Simulation des Energieflusses , die gewünschte Information, unmittelbar ermittelbar ist oder ermittelt wird .
Dabei kann der virtuelle Energief lusses-Sensor beispielsweise derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass durch die Computereinrichtung, beispielsweise im Rahmen einer Simulation des Hei zsystems , eine physikalische Kenngröße für einen Energiefluss in einem oder mehreren bestimmten Bereichen des Hei zsystems und/oder innerhalb eines bestimmten Rohr- oder Leitungsquerschnitts im Hei zsystem bzw . im Zufuhrsystem oder Abfuhrsystem berechnet wird . Eine derartige Kenngröße kann beispielsweise ein Medienstrom oder eine Medienstromdichte innerhalb eines bestimmten Bereichs oder Querschnitts des Hei zsystems sein, beispielsweise gemeinsam mit einer entsprechenden Temperatur des Hei zmediums . Eine solche Kenngröße kann auch unmittelbar ein Energieflusses durch einen bestimmten Rohr- oder Leitungsquerschnitt oder Rohr- oder Leitungsbereich sein, oder auch ein Energiestrom durch einen bestimmten Rohr- oder Leitungsquerschnitt oder Rohr- oder Leitungsbereich . Ein solcher Energiefluss kann beispielsweise in Energie pro Zeiteinheit , also z . B . in Watt , gemessen werden .
Die Simulation des Energieflusses kann beispielsweise derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass im Rahmen der Simulation des Hei zsystems in zumindest einem Bereich, in mehreren Bereichen oder vorteilhafterweise in allen Bereichen des simulierten Hei zsystems ein Energieflusses gemäß der vorliegenden Beschreibung durch die Simulation ermittelbar ist oder ermittelt wird . Wird beispielsweise im Rahmen der Simulation des Hei zsystems an einem bestimmten Punkt oder einem bestimmten Querschnitt des simulierten Hei zsystems in der Simulation festgelegt , dass an diesem Punkt oder Querschnitt der Energieflusses ermittelt werden soll oder ermittelt wird, so wird diese Festlegung innerhalb des Simulationsprogramms bzw . innerhalb der Simulation des Hei zsystems als ein sogenannter virtueller Sensor, in diesem Fall ein virtueller Energiefluss-Sensor, bezeichnet .
Das System, die Anlage und/oder das Hei zsystem kann weiterhin eine Steuereinrichtung umfasst , wobei die Computereinrichtung zur Übertragung der Energiezuf luss- Information und/oder der Energieabf luss- Information und/oder der Energieverbrauchs- Information an die Steuereinrichtung ausgebildet und eingerichtet ist , wobei die Steuereinrichtung zur Berücksichtigung der Energiezuf luss- Information und/oder der Energieabf luss- Information und/oder der Energieverbrauchs- Information im Rahmen der Steuerung der Anlage oder des Hei zsystems ausgebildet und eingerichtet ist .
Diese vorteilhafte Ausgestaltung ermöglicht es , die ermittelte Energiezuf luss- Information, Energieabf luss- Information und/oder Energieverbrauchs- Information unmittelbar bei der Steuerung der Anlage und/oder des Hei zsystems zu berücksichtigen . Auf diese Weise kann beispielsweise erreicht werden, dass sich das Hei zsystem oder auch die gesamte Anlage immer in einem vorgegebenen oder vorgebbaren Energieverbrauchs- Zustand befindet . Sobald sich aufgrund der ermittelten Energiezuf luss- Informationen, Energieabf luss- Informationen und/oder Energieverbrauchs- Informationen ergibt , dass im Rahmen des Betriebs der Anlage und/oder des Hei zsystems mehr Energie verbraucht wird als vorgegeben, kann durch entspre- chende durch die Steuerung im Rahmen des Ablaufs eines Steuerungsprogramms zur Steuerung der Anlage und/oder des Hei zsystems entsprechend gegengewirkt werden .
Die Steuereinrichtung kann j ede Art von Computer oder Computersystem sein, welcher zur Steuerung einer Anlage , einer Vorrichtung, eines Apparats oder eines Geräts ausgebildet und eingerichtet ist . Bei der Steuereinrichtung kann es sich auch um einen Computer, ein Computersystem oder eine sogenannte Cloud handeln, auf der eine Steuerungssoftware oder eine Steuerungssoftware-Anwendung, zum Beispiel eine Steuerungsanwendung, implementiert bzw . installiert ist . Eine solche in der Cloud implementierte Steuerungsanwendung kann z . B . als eine Applikation mit der Funktionalität einer speicherprogrammierbaren Steuerung oder einer vergleichbaren Steuereinrichtung ausgebildet und eingerichtet sein .
Die Steuereinrichtung kann weiterhin auch als ein sogenanntes Edge-Device ausgebildet und eingerichtet sein, wobei ein solches Edge-Device beispielsweise eine Applikation zur Steuerung von Vorrichtungen oder Anlagen umfassen kann . Beispielsweise kann eine solche Applikation als eine Applikation mit der Funktionalität einer speicherprogrammierbaren Steuerung oder einer vergleichbaren Steuerung ausgebildet und eingerichtet sein . Das Edge-Device kann dabei beispielsweise mit einer weiteren Steuereinrichtung für eine Vorrichtung oder Anlage verbunden sein, oder auch unmittelbar mit einer zu steuernden Vorrichtung oder Anlage . Weiterhin kann das Edge- Device derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass es zusätzlich noch mit einem Datennetzwerk oder einer Cloud verbunden ist , bzw . zur Verbindung mit einem entsprechenden Datennetzwerk oder einer entsprechenden Cloud ausgebildet und eingerichtet ist . Die Steuereinrichtung kann beispielsweise auch als eine sogenannte speicherprogrammierbare Steuerung ( SPS ) ausgebildet und eingerichtet sein . Weiterhin kann die Steuereinrichtung auch als eine sogenannte modulare speicherprogrammierbare Steuerung (modulare SPS ) eingerichtet und ausgestaltet sein .
Eine modulare speicherprogrammierbare Steuerung kann derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass mehrere Module vorgesehen sein können oder sind, wobei in der Regel neben einem sogenannten Zentralmodul , das zum Ablauf eines Steuerprogramms z . B . zur Steuerung einer Komponente , Maschine oder Anlage (bzw . eines Teils davon) ausgebildet und eingerichtet ist , ein oder mehrere Erweiterungsmodule vorgesehen sein können . Solche Erweiterungsmodule können beispielsweise als eine Strom-/Spannungsversorgung ausgebildet und eingerichtet sein, zur Ein- und/oder Ausgabe von Signalen oder weiterhin auch als ein Funktionsmodul zur Übernahme spezieller Aufgaben ( z . B . ein Zähler, ein Umrichter, eine Simulation eines gesteuerten Systems oder Datenverarbeitung mit künstliche- Intelligenz-Methoden) .
Beispielsweise kann ein Funktionsmodul auch als ein AI-Modul zur Aus führung von Aktionen unter Verwendung künstlicher Intelligenz-Verfahren ausgebildet und eingerichtet sein . Ein solches Fuktionsmodul kann beispielsweise ein Neuronales Netz oder ein ML-Modell (ML : Machine Learning) umfassen .
Weiterhin kann ein Funktionsmodul auch zur Simulation eines Systems , beispielsweise einer angeschlossenen Anlage oder Vorrichtung, ausgebildet und eingerichtet sein . Im vorliegenden Fall kann die speicherprogrammierbare Steuerung beispielsweise ein Modul umfassen, welches zur Simulation der gesteuerten Anlage bzw . des gesteuerten Hei zsystems ausgebildet und eingerichtet ist . In diesem Fall kann die Computer- einrichtung gemäß der vorliegenden Beschreibung beispielsweise als ein Funktionsmodul für eine speicherprogrammierbare Steuereinrichtung zur Steuerung der Anlage und oder des Hei zsystems ausgebildet und eingerichtet sein .
Bei einer speicherprogrammierbaren Steuerung, kurz SPS , handelt es sich um eine Komponente , die programmiert und eingesetzt wird, um eine Anlage oder Maschine zu regeln bzw . zu steuern . In speicherprogrammierbaren Steuerungen können spezi fische Funktionen, wie beispielsweise eine Ablaufsteuerung, implementiert werden, so dass auf diese Weise sowohl die Eingangs- als auch die Ausgangssignale von Prozessen oder Maschinen gesteuert werden können . Definiert wird die speicherprogrammierbare Steuerung beispielsweise im Standard EN 61131 .
Um eine speicherprogrammierbare Steuerung an die Anlage bzw . Maschine anzubinden, kommen sowohl Aktoren, die im Allgemeinen an den Ausgängen der speicherprogrammierbaren Steuerung angeschlossen sind, als auch Sensoren zum Einsatz . Des Weiteren werden Statusanzeigen verwendet . In der Regel befinden sich die Sensoren an den SPS-Eingängen, wobei durch sie die speicherprogrammierbare Steuerung Informationen darüber erhält , was in der Anlage bzw . Maschine vonstattengeht . Als Sensoren gelten beispielsweise : Lichtschranken, Endschalter, Taster, Inkrementalgeber, Füllstandsensoren, Temperaturfühler, Drucksensoren . Als Aktoren gelten z . B : Schütze zum Einschalten elektrischer Motoren, elektrische Ventile für Druckluft oder Hydraulik, Antriebssteuerungsmodule , Motoren, Antriebe .
Die Realisierung eine SPS kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen . Das heißt , sie kann z . B . als elektronisches Einzelgerät , als Softwareemulation, als PC-Einsteckkarte usw . ver- wirklicht werden . Häufig finden sich auch modulare Lösungen, im Rahmen derer die SPS aus mehreren Steckmodulen zusammengebaut wird .
Weiterhin kann eine Steuereinrichtung auch als sogenannte virtuelle Steuereinrichtung, Soft-SPS oder virtuelle PLC ( PLC : Programmable Logic Controller ) realisiert sein . Eine solche virtuelle Steuereinrichtung oder auch eine Soft-SPS kann beispielsweise aus oder mehreren auf einem Rechner, einem Rechnersystem oder einer Cloud installierte Software- Applikationen bestehen . In einem solchen Fall kann eine modulare SPS beispielsweise derart realisiert sein, dass j edes Modul der modularen SPS als eine eigene Softwareapplikation realisiert ist , welche beispielsweise durch einen entsprechenden Datenbus oder ein entsprechendes Datenmanagementsystem, beispielsweise ein Echtzeit-Datenbus oder ein Echtzeit- Datenmanagementsystem, verbunden sind .
Eine Anlage gemäß der vorliegenden Beschreibung kann beispielsweise als eine Rei fenhei z-Pressvorrichtung, eine Brauerei oder ein Braukessel ausgebildet und eingerichtet sein .
Insbesondere beim Betrieb sogenannter Rei fenhei z- Pressvorrichtungen zum Vulkanisieren von Fahrzeugrei fen, oder auch im Rahmen von in Brauereien verwendeten Braukesseln, wird zur Hei zung der Rei fenhei zpresse bzw . der Braukessel eine Hei zung vermittels erhitzten Dampfers und/oder erhitzten Wassers ( zumindest unter anderem) verwendet . Derartige Dampf- Hei zungssysteme sind häufig relativ groß und umfangreich und benötigen eine relativ große Energiezufuhr . Daher eignet sich ein System gemäß der vorliegenden Beschreibung, bzw . auch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Beschreibung, in diesen Fällen besonders vorteilhaft , da auf diese Weise eine Möglich- keit zur Verfügung gestellt , wird möglicherweise eine erhebliche Energieeinsparung zu erreichen .
Da es ein System gemäß der vorliegenden Beschreibung bzw . ein Verfahren gemäß der vorliegenden Beschreibung ermöglicht , Energieverbrauchs- Informationen zur Verfügung zu stellen, ohne eine gesonderte Sensorik neben den sowieso im System vorhandenen Sensoren einbauen zu müssen, sind Anwendungen eines solchen Systems bzw . einen solchen Verfahrens im Bereich der Rei fenherstellung und des Brauens besonders attraktiv .
Unter einer Rei fenhei z-Pressvorrichtung, auch als Vulkanisierpresse oder "Curing Press" bezeichnet , wird eine Maschine oder Anlage verstanden, welche zum Vulkanisieren von Fahrzeugrei fen ausgebildet und eingerichtet ist . Bei diesem Verfahrensschritt im Rahmen der Herstellung eines Fahrzeugreifens handelt es sich um einen Ausärtungsprozess , bei welchem der entsprechende Fahrzeugrei fen seine endgültige Form erhält . Bei diesem Aushärtungsprozess wird er eine bestimmte Zeit lang mit einem bestimmten Druck und einer bestimmten Temperatur vulkanisiert . Während dieses Arbeitsschritts wird der Rohkautschuk in biegsames und elastisches Gummi umgewandelt . Außerdem erhält der Rei fen in einer entsprechenden Form der Vulkanisierpresse bzw . der Rei fenhei z-Pressvorrichtung sein Profil und seine Seitenwandmarkierungen .
Üblicherweise umfasst eine solche Vulkanisierpresse ein oder zwei Formen, welche j e einen sogenannten Rei fenrohling oder auch „Green Tire" aufnehmen können . Eine solche Vulkanisierpresse umfasst in der Regel Leitungssysteme für heiße Gase , Flüssigkeiten oder Vakuum sowie Transportbänder zum Zu- und Abtransportieren der Rei fenrohlinge sowie der fertig Vulkanisierten Fahrzeugrei fens . Im Rahmen eines Vulkanisiervorgangs eines Reifenrohling in einer solchen Reifenheiz-Pressvorrichtung wird dann in der Regel ein sogenannter Heizbalg (englisch: „bladder") in den Innenbereich des Reifenrohlings, ähnlich einem Fahrradschlauch, eingebracht und dann diesem Heizbalg ein heißes Gas oder eine heiße Flüssigkeit unter hohem Druck zugeführt. Auf diese Weise drückt der Heizbalg den Reifenrohling in die Form (dabei werden z.B. Reifenprofil und Beschriftungen eingeprägt) und löst weiterhin durch die hohe Temperatur den Vulkanisiervorgang des Reifens aus. Nach den Vulkanisiervorgang wird der nun vulkanisierte Fahrzeugreifen der entsprechenden Form entnommen und den nächsten Prozessschritt der Reifenherstellung zugeführt.
Der Heizbalg (im Englischen auch als "Bladder" oder "Tire Curing Bladder" bezeichnet) ist als eine elastische Blase (z.B. aus Gummi oder einem vergleichbaren Material) ausgebildet und eingerichtet, die vermittels Zufuhr eines Gases oder einer Flüssigkeit aufgepumpt bzw. expandiert, und vermittels Ablassens und/oder Absaugens von darin enthaltenem Gas oder von darin enthaltener Flüssigkeit entspannt werden kann. Dabei kann der Heizbalg beispielsweise derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass er beim Befüllen mit einem Gas oder einer Flüssigkeit expandierbar ist bzw. expandiert, und beim Entleeren wieder entsprechend kontrahiert bzw. kontrahierbar ist .
Dabei kann der Heizbalg z.B. weiterhin derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass das zuführbare oder zugeführte Gas bzw. die zugeführte oder zuführbare Flüssigkeit beispielsweise Temperaturen von bis zu 100 Grad Celsius, vorteilhafterweise von bis zu 200 Grad Celsius und weiterhin vorteilhafterweise bei 250 Grad Celsius aufweisen kann. Der Heizbalg kann weiterhin derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass als Gase beispielsweise erhitzte Luft, erhitzter Wasserdampf, Stickstoff und/oder weitere Gase - u.a. auch mit den o.g. Temperaturen - zugeführt werden können. Als Flüssigkeit wird z.B. häufig erhitztes Wasser verwendet.
Der Heizbalg kann dabei derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass er, zumindest im Inneren eines Reifenrohlings, einem Druck von bis zu 30 bar oder mehr, oder auch einem Unterdrück bis zu -1 bar widerstehen kann.
Eine besondere Rolle im Rahmen einer Überwachung eines Vulkanisiervorgangs in einer Reifenheiz-Pressvorrichtung spielt die Überwachung des Heizbalgs. So können beispielsweise Risse und/oder Lecks im Material des Heizbalgs dazu führen, dass heißes Gas oder heiße Flüssigkeit in den Zwischenraum zwischen Heizbalg und Reifenrohling eintritt und dazu führt, dass der erzeugte Fahrzeugreifen dann fehlerhaft wird. Wird ein solcher Riss oder Defekt im Heizbalg beispielsweise zu spät erkannt, kann dies dazu führen, dass auch eine größere Menge an unbrauchbaren Fahrzeugreifen in der Reifenheiz- Pressvorrichtung erzeugt wird.
Daher ist es vorteilhaft, derartige Schäden in einem Heizbalg frühzeitig zu erkennen oder, besser noch, bereits vor Eintritt des eigentlichen Defekts fest zustellen, dass eine solche Schädigung in naher Zukunft auftreten wird. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem man beispielsweise bereits entsprechende Vorläufer eines solches Defektes, beispielsweise entsprechende Mikrorisse, nachweist. Solche Undichtigkeiten und Mikrorisse in einem Heizbalg lassen sich beispielsweise unter anderem auch an einem steigenden Energieverbrauch eines entsprechenden Heizsystems für den Heizbalg erkennen. Hier kann ein System oder auch Verfahren gemäß der vorliegen- den Beschreibung eine im Vergleich zum Stand der Technik einfachere , ef fektivere oder günstigere Möglichkeit zur Verfügung stellen, einen derartigen steigenden Energieverbrauch im Hei zsystem feststellen zu können .
Die vorstehend genannte Aufgabe wir auch gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung eines Energieverbrauchs einer Anlage gemäß der vorliegenden Beschreibung mit einem Hei zsystem gemäß der vorliegenden Beschreibung, umfassend die Schritte :
- Übertragen von Daten von dem mindestens einen Zufuhrsystem- Sensor und/oder dem mindestens einen Abfuhrsystem-Sensor zur Computereinrichtung,
- Simulieren eines durch einen Zufluss des erhitzten Mediums zur Vorrichtung oder Komponente erzeugten Energie-Zuflusses , und/oder Simulieren eines durch einen Abfluss des Mediums von der Vorrichtung oder Komponente erzeugten Energie-Abflusses ,
- Ermittlung der Energiezuf luss- Information und/oder der Energieabf luss- Information und/oder der Energieverbrauchs- Information .
Dabei können das Hei zsystem, der mindestens eine Zufuhrsystem-Sensor, der mindestens eine Abfuhrsystem-Sensor, die Computereinrichtung, die Simulation, die Ermittlung der Energiezuf luss- Information, der Energieabf luss- Information und/oder der Energieverbrauchs- Information gemäß der vorliegenden Beschreibung ausgebildet und eingerichtet sein .
Weiterhin kann die Simulation des durch einen Zufluss des erhitzten Mediums zur Vorrichtung oder Komponente erzeugten Energiezuflusses , sowie die Simulation des durch einen Abfluss des Mediums von der Vorrichtung oder Komponente erzeugten Energieabflusses , gemäß der vorliegenden Beschreibung ausgebildet und eingerichtet sein . Das Verfahren kann weiterhin derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass die Energiezuf luss- Information und/oder die Energieabf luss- Information und/oder die Energieverbrauchs- Information an eine Steuereinrichtung für die Anlage und/oder das Hei zsystem zur Beeinflussung der Steuerung der Anlage oder des Hei zsystems übertragen wird .
Dabei kann die Übertragung der Energiezuf luss- Information und/oder der Energieabf luss- Information und/oder der Energieverbrauchs- Information an die Steuereinrichtung für die Anlage und/oder das Hei zsystem zur Beeinflussung der Steuerung der Anlage oder des Hei zsystems gemäß der vorliegenden Beschreibung ausgebildet und eingerichtet sein .
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen .
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert .
Es zeigen :
Figur 1 : Schematische Darstellung eines Dampfhei zsystems für eine Rei fenhei z-Pressvorrichtung und einer zugehörigen Steuereinrichtung;
Figur 2 : Schematische Darstellung eines Simulationsmodells für das Dampfhei zsystem gemäß Figur 1 .
Figur 1 zeigt ein Aus führungsbeispiel für eine Hei zsystem 102 gemäß der vorliegenden Beschreibung bzw . eine Anlage 100 gemäß der vorliegenden Beschreibung am Beispiel einer Dampfheizung 102 für eine Rei fenhei z-Pressvorrichtung 100 bzw . Reifenhei zpresse 100 gemäß der vorliegenden Beschreibung . Die Reifenheizpresse 100 umfasst eine Vulkanisier-Station zum
Vulkanisieren eines Reifenrohlings (nicht in Figur 1 dargestellt) .
Zum Vulkanisieren von Reifenrohlingen umfasst die Reifenheizpresse 100 eine untere und eine obere Reifenform welche den Reifenrohlinge während des Vulkanisiervorgangs umgeben. Diese sind über ein Heizsystem unter Verwendung heißen Wasserdampfs aufheizbar. Der einfacheren Darstellung wegen sind die obere und untere Reifenform, der Reifenrohling und das Heizsystem für die Reifenformen nicht in Figur 1 dargestellt.
Zur Unterstützung des Vulkanisierens des Reifenrohlings umfasst die Reifenheizpresse 100 weiterhin einen Heizbalg 114, der in Figur 1 schematisch dargestellt ist. Im Rahmen des Vulkanisiervorgangs des Reifenrohlings wird der Heizbalg 114 mit heißem Dampf unter hohem Druck befüllt, dehnt sich innerhalb des jeweiligen Reifenrohlings aus und presst diesen auf diese Weise gegen die untere bzw. obere Reifenform. Auf diese Weise wird neben dem eigentlichen Vulkanisieren des Reifenmaterials beispielsweise weiterhin ein Reifenprofil und auch andere reliefartige Strukturen des Fahrzeugreifens in den Reifenrohling eingeprägt.
Der hier genannte heiße Dampf zum Befüllen und Erhitzen des Heizbalgs 114 ist nur ein Beispiel für die verschiedensten in solchen Reifenheiz-Pressvorrichtungen 100 verwendbare Gase bzw. Flüssigkeiten. Diese können im Rahmen des Vulkanisiervorgangs beispielsweise Temperaturen von bis zu 100 Grad Celsius, vorteilhafterweise von bis zu 200 Grad Celsius und weiterhin vorteilhafterweise bis zu 250 oder 300 Grad Celsius aufweisen . Der Heizbalg 114 und das entsprechenden Medien-System 102 kann weiterhin derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass als gasförmige Medien beispielsweise Luft, Wasserdampf, Stickstoff und/oder weitere Gase - u.a. auch mit den o.g. Temperaturen - verwendet werden können. Sollen stattdessen z.B. flüssige Medien verwendet werden, so wird häufig erhitztes Wasser eingesetzt.
Der Heizbalg 114 kann dabei derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass er, zumindest im Inneren eines Reifenrohlings, einem Druck von bis zu 30 bar oder mehr, oder auch einem Unterdrück bis zu -1 bar widerstehen kann.
Figur 1 zeigt weiterhin das Wasserdampf-Mediensystem 102 zum Befüllen und Entleeren des Heizbalgs 114 mit heißem Wasserdampf und/oder anderen erhitzten Gasen oder Flüssigkeiten. Dieses Mediensystem 102 kann z.B. auch für die oben genannten Druck- und Temperaturbereiche ausgelegt und eingerichtet sein .
Dabei ist die Reifenheiz-Pressvorrichtung 100 ein Ausführungsbeispiel für eine Anlage gemäß der vorliegenden Beschreibung und das Wasserdampf-Mediensystem 102 ein Ausführungsbeispiel für ein Heizsystem gemäß der vorliegenden Beschreibung
Dabei ist im Bereich des Heizbalgs 114 ein Temperatursensor 450 angebracht, mit welchem sich die Temperatur des Heizbalgs 114 und/oder die Temperatur im Inneren des Heizbalgs 114 ermitteln lässt. Am Ausgangsbereich des Heizbalgs, auf der rechten Seite des Mediensystems 102, befindet sich ein erster Drucksensor 410, welcher zum Messen eines Drucks zwischen 0 und 4 bar ausgebildet ist. Weiterhin befindet sich dort ein zweiter Drucksensor 420, welcher zum Messen eines Drucks zwi- sehen - 1 und 32 bar ausgebildet ist . Vermittels der beiden Drucksensoren 410 , 420 sowie des Temperatursensors 450 lässt sich der Zustand des Wasserdampfs im Hei zbalg 114 in den verschiedenen Druck und Temperaturbereichen mit guter Genauigkeit bestimmen .
Der rechte Bereich des Wasserdampf-Mediensystems 102 ist als Zufuhrbereich 104 von Wasserdampf ausgebildet und eingerichtet . Dabei ist der Zufuhrbereich 104 gemäß Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für ein Zufuhrsystem gemäß der vorliegenden Beschreibung . Im Zufuhrbereich 104 ganz links befindet sich eine erste Zuflussleitung 210 zum Zufluss von Wasserdampf unter einem relativ niedrigen Druck zwischen 2 und 8 bar und Temperaturen von 110 bis 180 ° C . Zur Regelung des Zuflusses in dieser ersten Zuflussleitung 210 ist ein An-Aus-Ventil 310 in dieser Zuflussleitung 210 vorgesehen .
In Figur 1 rechts neben dieser ersten Zuflussleitung 210 ist eine zweite Zuflussleitung 220 zum Zufluss von Wasserdampf mit hohem Druck zwischen 17 und 30 bar vorgesehen und mit einer Temperatur zwischen 190 und 230 ° C . Diese zweite Zuflussleitung 220 ist ebenfalls Teil des Zufuhrbereichs 104 . In dieser zweiten Zuflussleitung 220 befindet sich wiederum ein An-Aus-Ventil 320 zum Ein- und Ausschalten dieses Wasserdampfstroms . Nach dem Zusammenführen dieser beiden Zuflussleitungen 210 , 220 ist in der zusammengeführten Zuflussleitung ein Regelventil 322 vorgesehen, mit welchem sich der j eweilige Wasserdampfstrom genauer regeln lässt . In der Zuflussleitung nachfolgend angeordnet ist ein Sicherheitsventil 321 .
Alle beiden Zufuhrleitungen 210 , 220 laufen dann zusammen in einer einzigen Hei zbalg-Zuführung 270 , in der ein Hauptein- lassventil 370 vorgesehen ist . Auch die Hei zbalg-Zuführung
270 ist Teil des Zufuhrbereichs 104 .
Auf der Auslassseite des Hei zbalgs ist eine Haupt- Auslassleitung 260 zum Abführen von im Hei zbalg 114 enthaltenen Flüssigkeiten oder Gasen vorgesehen . In dieser Auslassleitung 260 befinden sich auch die vorstehend genannten Drucksensoren 410 , 420 . Diesen Drucksensoren in Auslassrichtung nachgeordnet ist ein Hauptauslassventil 360 zur Regelung des Medien-Auslasses aus dem Hei zbalg 114 . Dem Auslassventil 360 nachgeordnet befindet sich in der Auslassleitung 260 wiederum ein Dritter Drucksensor 430 zum Nachweis von Medien in einem Druckbereich zwischen 0 und 4 bar sowie ein vierter Drucksensor 440 zum zur Druckmessung von Medien in einem Druckbereich zwischen - 1 und 32 bar . Der Haupt-Auslassleitung 260 nachgeordnet ist eine weitere Auslassleitung 240 mit einem An-Aus-Ventil 340 . Diese Haupt-Auslassleitung 240 wird zu einem Dampf erzeugungs-System 108 zurückgeführt , wobei am Ende der Haupt-Auslassleitung 240 am Eingang zum Dampf erzeugungs- system 108 bei in Betrieb befindlichem Hei zsystem 102 ein Druck von maximal 0 , 2 bar und eine Temperatur von maximal 60 °C vorliegt .
Nach der Haupt-Auslassleitung 260 von der Auslassleitung 240 abgehend ist eine Unterdruckleitung 250 mit einem An-Aus- Ventil 350 vorgesehen, über welche beispielsweise im Hei zbalg 114 enthaltene Gase oder Flüssigkeiten aktiv abgesaugt werden können . Dabei kann die Absaugleitung 450 bzw . eine dahinter angebrachte Pumpe (nicht in Figur 1 dargestellt ) beispielsweise zum Aufbau eines Unterdrucks bzw . Vakuums im Bereich von - 0 , 5 bis - 0 , 1 bar und einer maximalen Temperatur der Medien von 60 ° C vorgesehen sein . Zur Messung des am Ende der
Absaugleitung 450 vorliegenden Drucks und der dort vorliegen- den Temperatur ist dort ein Drucksensor 476 sowie ein Temperartursensor 474 angebracht .
Dabei sind die Haupt-Auslassleitung 260 , die Auslassleitung 240 sowie die Unterdruckleitung 250 Teil eines Abfuhrbereichs 106 , zum Abführen des Hei zmediums vom Hei zbalg 114 . Dabei ist der Abfuhrbereich 106 ein Aus führungsbeispiel für ein Abfuhrsystem gemäß der vorliegenden Beschreibung .
Das Wasserdampf-Mediensystem 102 umfasst weiterhin einen Dampf erzeugungssystem 108 zum Erhitzen des Wasserdampfs und Einspeisen des erhitzten Wasserdampfs unter dem j eweils vorgesehenen Druck in die Zuflussleitungen 210 , 220 das Zufuhrbereichs 104 . Dabei ist an der ersten Zuflussleitung ein Temperatursensor 464 sowie ein Drucksensor 466 vorgesehen, um die Eingangs-Temperatur und den Eingangsdruck des vom Damper- zeugungssystem in die erste Zuflussleitung eingespeisten Wasserdampfs zu messen . Weiterhin ist an der zweiten Zuflussleitung ein Temperatursensor 460 sowie ein Drucksensor 462 vorgesehen, um die Eingangs-Temperatur und den Eingangsdruck des vom Damperzeugungssystem in die zweite Zuflussleitung eingespeisten Wasserdampfs zu messen .
Weiterhin wird zumindest ein Teil des vom Hei zbalg 114 abgeführten Wasserdampfs über die Auslassleitung 240 zurück in das Dampf erzeugungssystem 108 geführt , um dort erneut erhitzt und dann wieder dem Zufuhrbereich 104 zugeführt zu werden . Zur Messung von Temperatur und Druck am entsprechenden Eingang des Dampf erzeungssystem 108 sind dort ein Temperatursensor 470 und ein Drucksensor 472 angebracht .
Das Dampf erzeugungssystem 108 wird im vorliegenden Ausgestaltungsbeispiel als sowohl zum Zufuhrbereich 104 als auch zum Abfuhrbereich 106 des Wasserdampf-Mediensystem 102 zugehörig betrachtet .
Weiterhin ist in Figur 1 eine Steuereinrichtung 130 dargestellt, welche als eine modulare Steuerungseinrichtung 130 mit einem Zentralmodul 132 sowie einem ersten Eingabe- Ausgabe-Modul 134 sowie einem zweiten Eingabe-Ausgabe-Modul 136 ausgebildet und eingerichtet ist.
Dabei gehen entsprechende Signal-Ausgangsleitungen von den Eingabe-Ausgabe-Modulen 134, 136 zu den verschiedenen Ventilen 310, 320, 322, 321, 330, 335, 370, 360, 340, 350 des Mediensystems 102. Über diese Signal-Ausgangsleitungen können Steuersignale vom Zentralmodul 132 der Steuereinrichtung 130 zu den vorstehend genannten Ventilen 310, 320, 322, 321, 330, 335, 370, 360, 340, 350 übertragen werden, um damit entsprechende Ventilstellungen einzustellen.
Weiterhin gehen entsprechende Signal-Eingangsleitungen von den Temperatursensoren 450, 460, 464, 470, 474 sowie den Drucksensoren 410, 420, 430, 440, 462, 466, 472, 476 zu den Eingabe-Ausgabe-Modulen 134, 136, um die entsprechenden Sensorwerte zum Zentralmodul 132 der Steuereinrichtung 130 zu übertragen .
Dies ist in Figur 1 durch Nennung der Bezugszeichen der entsprechenden Ventile und Sensoren unterhalb der symbolisch unterhalb der Steuerung 130 dargestellten Aus- und Eingangsleitungen symbolisiert.
Im Zentralmodul 132 ist eine Ablaufumgebung für ein entsprechendes Steuerprogramm zur Steuerung der Reifenheizpresse 100 vorgesehen. Zum Vulkanisieren eines im rechten Teil der Reifenheiz Presse 100 eingebrachten Reifenrohlings kann dann beispielsweise im Rahmen des Ablaufs dieses Steuerprogramms vermittels der eingehenden Sensorsignale und der ausgehenden Stellsignale für entsprechende Ventile 310, 320, 322, 324, 330, 335, 370, 360, 340, 350 ein Gas-Zufluss und Gas-Abfluss zum ordnungsgemäßen Unterstützen des Vulkanisiervorgangs gesteuert werden. Auf diese Weise erfolgt eine entsprechende Unterstützung des Vulkanisiervorgangs des Reifenrohlings 116 durch einen entsprechenden Zu- und Abstrom von erhitztem Wasserdampf in den und aus dem Heizbalg 114.
Weiterhin ist in Figur 1 ein Edge-Device 500 dargestellt. Das Edge-Device 500 umfasst einen digitaler Zwilling 502 der Reifenheizpresse 100, der wiederum, unter anderem, eine Simulation 504 des Wasserdampf-Mediensystem 102 zusammen mit dem Heizbalg 114 umfasst. Dabei ist das Edge-Device 500 ein Ausführungsbeispiel für eine Computereinrichtung gemäß der vorliegenden Beschreibung und der digitale Zwilling und die Simulation jeweils ein Ausführungsbeispiel für einen digitalen Zwilling bzw. eine Simulation gemäß der vorliegenden Beschreibung .
Dieses Edge-Device 500 ist über eine Feldbus-Leitung 139 mit der Steuereinrichtung 130 verbunden. Uber diese Feldbus- Leitung können beispielsweise Steuerbefehle, die zur Steuerung der Reifenheizpresse 100 verwendet werden, an die Auswerteeinrichtung übertragen werden. Weiterhin können über die Feldbus-Leitung 139 Stellungsinformationen der Ventile 310, 320, 322, 324, 330, 335, 370, 360, 340, 350 des Mediensystems 102 an das Edge-Device 500 übertragen werden. Uber diese Feldbus-Leitung können von der Steuerungseinrichtung zudem auch Messwerte der Temperatursensoren 450, 460, 464, 470, 474 sowie der Drucksensoren 410, 420, 430, 440, 462, 466, 472, 476 an das Edge-Device übertragen werden. Dabei ist die Steuereinrichtung 130 und die Simulation 504 des Heizsystems 102 mit dem Heizbalg 114 derart ausgebildet und eingerichtet, dass die oben genannten Ventil- Stellungsinformationen und Sensorwerte regelmäßig (z.B. Ix pro Programmzyklus eines Steuerprogramms, 1 mal pro Zehntelsekunde, 1 mal pro Sekunde, 1 mal pro Minute, ...) von der Steuereinrichtung zum Edge-Device über die Feldbusleitung 139 übertragen werden. Dann wird innerhalb der Simulation 504 anhand von Druck- und Temperaturwerten in den Eingangsleitungen 210, 220 sowie den Ausgangsleitungen 240, 250 ein Wasser- dampf-Fluss im Zufuhrbereich 104 und Abfuhrbereich 106 des Wasserdampf-Mediensystems 102 simuliert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Simulation wird zusätzlich der Druck im Heizbalg in die Simulation mit einbezogen, der von den zugehörigen Drucksensoren 410, 420, die unmittelbar am Ausgang des Heizbalgs 114 positioniert sind, geliefert wird.
Weiterhin können zusätzlich auch noch Druckwerte der Drucksensoren 430, 440 im Abfuhrbereich 106 des Heizsystems 102 zur Simulation herangezogen werden.
In der Regel wird eine Simulation des Heizsystems 102 immer besser, bzw. die Simulationsergebnisse entsprechen immer besser den tatsächlichen Gegebenheiten im Heizsystem 102, je mehr Sensorwerte aus dem realen Heizsystem 102 als Eingangsgrößen für die Simulation 504 herangezogen werden.
Im Rahmen einer Steuerung des Mediensystems 102 mit der Steuereinrichtung 130 werden dann regelmäßig/ständig während der Produktion von Fahrzeuggreifen entsprechend Stellungswerte der Ventile 310, 320, 322, 324, 330, 335, 370, 360, 340, 350 des Mediensystems 102 sowie der Sensoren 450, 460, 464, 470, 474, 410, 420, 430, 440, 462, 466, 472, 476 des Mediensystems 102 an das Edge-Device 500 übertragen und dort wie vorstehend beschrieben als Eingangsgrößen in die Simulation 504 eingegeben .
Die Simulation 504 ist dabei derart ausgebildet und eingerichtet, vermittels sogenannter Softsensoren 580, 581, 582, 583, 584, 585, 586, 587, 588 (s. Figur 2) Zustandsparameter des Wasserdampfs im Zufuhrbereich 104 und Abfuhrbereich 106 zu ermitteln und auszugeben. Solche Zustandparameter sind z.B. eine Temperatur, ein Druck und ein Energiefluss. Dies wird im Zusammenhang mit Figur 2 näher erläutert.
Das Edge-Device 500 ist weiterhin derart ausgebildet und eingerichtet, aus den von der Simulation ermittelten Energie- Zuflüssen im Zuflussbereich 104 und den von der der Simulation ermittelten Energie-Abflüssen im Abfuhrbereich 106 einen Energieverbrauch bzw. Energieverlust im Rahmen der Heizung des Heizbalgs 114 zu ermitteln. Dies kann z.B. durch einen Differenzbildung zwischen zugeführtem Energiestrom und abgeführtem Energiestrom durchgeführt werden oder auch durch eine Differenzbildung zwischen einer über einen gewissen Zeitraum zugeführte Energiemenge und einer über einen gewissen Zeitraum abgeführten Energiemenge.
Diese Information wird z.B. in einer Taktung der zugeführten Daten ermittelt und beispielsweise an ein HMI-System 600 über eine OPC-UA Kommunikationsverbindung 602 übermittelt, um sie an einen Anlagen-Betreiber zu Monitoring-Zwecken auszugeben. Weiterhin wird die Energieverbrauchs-Information zurück zur Steuereinrichtung 130 zurückübertragen, um bei der Steuerung des Wasserdampf-Mediensystems 102 beispielsweise auf einen steigenden Energieverbrauch zu reagieren und beispielsweise eine Steuerung der Ventile 310, 320, 322, 324, 330, 335, 370, 360 , 340 , 350 entsprechend anzupassen, um den Energieverbrauch bei der Dampfhei zung des Hei zbalgs 114 wieder auf einen vorgebbaren oder vorgegebenen Verbrauchswert abzusenken .
Figur 2 zeigt ein Simulationsmodell 504 , das ein Simulationsmodel des in Figur 1 dargestellten Hei zsystems 102 zusammen mit einem Simulationsmodel 514 des ebenfalls in Figur 1 dargestellten Hei zbalgs 114 umfasst .
Dabei enthält das Simulationsmodell 504 ein Abbild des Zufuhrbereichs 104 des Hei zsystems 102 mit den beiden Zuflussleitungen 210 , 220 und Simulationen 510 , 520 der in den Zuflussleitungen 210 , 220 enthaltenen Ein-Aus-Ventile 310 , 320 des realen Hei zsystems 102 . Weiterhin enthält das Simulationsmodell 504 im Zufuhrbereich 104 auch eine Simulation des Regelventils 522 sowie des Sicherheitsventils 521 und auch eine Simulation des Haupteinlassventils 570 .
Als Eingangswerte des Wasserdampfs in den linken, ersten Zuflussleitung 210 werden dabei die vom Temperatursensor 464 und Drucksensor 466 in der realen Zuflussleitung 210 des realen Hei zsystems 102 ermittelten Werte verwendet , was symbolisch entsprechend dem Simulationsmodell 504 eingetragen ist . Entsprechend werden für die rechte Zuflussleitung 220 als Eingangswerte für den einströmenden heißen Wasserdampf die Werte des Temperatursensors 460 sowie des Drucksensors 462 aus dem realen Hei zsystem 102 verwendet . Auch dies ist entsprechend symbolisch in Figur 2 eingetragen .
Den entsprechenden Verbindungsleitungen oder Zufuhrleitungen des Zufuhrbereichs 104 sind in der Simulation 504 entsprechende Längen- und Querschnitts-Angaben zugeordnet , um entsprechende Strömungen und Druckverhältnisse in der Simulation realitätsnah berechnen zu können . Das Simulationsmodell umfasst weiterhin eine Simulation des Hei zbalgs 514 umfassend auch eine Simulation seiner entsprechenden thermischen Eigenschaften . Als Eingangsgrößen für die Simulation des Hei zbalgs 514 werden dabei der im realen Hei zbalg 114 gemessene und vom entsprechenden Drucksensor 420 gelieferte Druck sowie die vom Temperatursensor 450 im Hei zbalg gemessene Temperatur als Grundlage der Simulation 504 verwendet .
Das Simulationsmodell 504 enthält weiterhin ein Abbild des Abfuhrbereichs 106 mit einer Simulation 560 des realen Hauptauslassventil 360 gemäß Figur 1 und Modellen der beiden Auslassleitungen 260 , 250 mit j eweils Simulation der entsprechenden An-Aus-Ventile 540 , 550 .
Als Eingangswert für das Simulationsmodell 504 werden wiederum die Werte des Drucksensor 472 und Temperatursensors 470 in der linken Auslassleitung 240 sowie die Werte des Drucksensors 476 und Temperatursensors 474 in der rechten aus Auslassleitung 250 verwendet , was ebenfalls symbolisch in Figur 2 eingetragen ist .
Weiterhin umfasst das Simulationsmodell 504 virtuelle Energiestrom- bzw . Leistungs-Sensoren 580 , 583 , 586 . Diese virtuellen Energiestrom-Sensoren 580 , 583 , 586 liefern j eweils einen anhand der Simulation des Wasserdampfstroms an der in Figur 2 j eweils eingezeichneten Stelle einen Energiefluss-Wert bzw . Leistungswert für die durch den entsprechenden Rohrquerschnitt an dieser Stelle durchströmende Dampf energie . Diese kann vermittels der Simulation beispielsweise anhand einer an dieser Stelle im Rahmen der Simulation berechnete Dampftemperatur, einer entsprechenden spezi fischen Wärmekapazität des Wasserdampfs und einer Strömungsgeschwindigkeit des diesen Rohrquerschnitt passierenden Dampfs ermittelt werden .
In entsprechender Weise umfasst das Simulationsmodell 504 auch drei virtuelle Temperatursensoren 581 , 584 , 587 , welche als Ausgabewerte j eweils eine im Rahmen der Simulation an dieser Stelle des Zufuhrbereichs 104 bzw . Abfuhrbereichs 106 ermittelte Wasserdampftemperatur ausgibt . Weiterhin umfasst das Simulationsmodell entsprechend auch drei virtuelle Drucksensoren 582 , 585 , 588 , welche als Ausgangswerte j eweils einen an der entsprechenden Stelle im Zufuhrbereich 104 bzw . Abfuhrbereich 106 im Rahmen der Simulation berechneten Druck des Wasserdampfs an dieser Stelle ausgibt .
Weiterhin kann der digitale Zwilling 502 ( s . Figur 1 ) bzw . die Simulation 504 innerhalb des digitalen Zwillings 502 beispielsweise derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass ein gesamter Energiezufluss-Wert , welcher aus einer Summe des virtuellen Energiestromsensors 580 in der linken Zuflussleitung 210 und des virtuellen Energiestromsensors 583 in der rechten Zuflussleitung 220 gebildet wird, an das HMI 600 ausgegeben wird . Weiterhin kann auch der Wert des virtuellen Energiestromsensors 586 in der linken Auslassleitung 240 als Energie-Abfuhr an das HMI 600 ausgegeben .
In einer weiterhin vorteilhaften Ausgestaltung kann weiterhin die Di f ferenz des Energiezuflusses gemäß der vorstehenden Beschreibung abzüglich des Energieabflusses gemäß der vorstehenden Beschreibung als eine Energieverbrauchs- Information an das HMI 600 ausgegeben werden .
Der vorstehend erläuterte Energiezufluss-Wert , der Energieabfluss-Wert und der Energieverbrauchs-Wert sind Beispiele für eine Energiezuf luss- Information, eine Energieabfluss- Information sowie eine Energieverbrauchs- Information gemäß der vorliegenden Beschreibung .
Diese genannten Informationen können beispielsweise weitere Informationen umfassen, wie beispielsweise ein Datum und eine Uhrzeit der j eweiligen Bestimmung dieses Wertes , eine Kennung für eine Anlage , welche diese Werte zugeordnet werden können oder zugeordnet sind, eine Kennung oder ID oder auch ein Dateiname des Simulationsmodells , anhand dessen diese Werte gewonnen wurden, Temperatur, Druck und vergleichbare Eingangsparameter für die Simulation . Weiterhin können die genannten Informationen auch eine Information über ein im Rahmen eines parallel zum simulierten Prozesses in der realen Anlage produzierten Produktes bzw . eine entsprechende Produktkennung umfassen . Diese Weise kann beispielsweise einem gefertigten Produkt ein im Rahmen seines Vulkanisiervorgangs ermittelter Energieverbrauchswert zugeordnet sein oder werden .
Weiterhin kann das Edge-Device 500 bzw . der digitale Zwilling 502 im Edge-Device 500 derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass die ermittelten Energieabfluss- , Energiezuf luss- und/oder Energieverbrauchs-Werte über die Feldbus-Leitung 139 zurück an die Steuereinrichtung 130 übertragen werden und dort als Eingangsdaten für ein Steuerprogramm zur Steuerung der Rei fenhei zpresse 100 und/oder des Hei zsystems 102 für die Rei fenhei zpresse 100 verwendet wird . Dabei kann das Steuerprogramm derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass ein bestimmter Vorgabebereich für einen Energieverbrauch des Hei zsystems 102 beim Aufhei zen des Hei zbalgs 114 vorgegeben ist und die Steuerung des Hei zsystems derart ausgebildet und eingerichtet ist , dass sich der Energieverbrauch der Rei fenhei zpresse 100 in diesem Vorgabebereich befindet . Durch Zurückübertragung eines aus den virtuellen Sensoren 580 , 581 , 582, 583, 584, 585, 586, 587, 588 im Rahmen der Simulation
504 gewonnenen Energieverbrauchs-Werts bei der Dampfheizung des Heizbalgs 114 kann dann das Heizsystem 102 so geregelt werden, dass sich der Energieverbrauch dauerhaft in diesem Vorgabebereich befindet.

Claims

45
Patentansprüche
1. System mit einer Anlage (100) , die Anlage umfassend ein Heizsystem (102) sowie eine Vorrichtung oder Komponente
(114) , wobei das System zum Heizen der Vorrichtung oder Komponente
(114) vermittels eines innerhalb des Heizsystems (102) transportierten erhitzten Mediums, insbesondere vermittels erhitzten Wassers oder Wasserdampfs, ausgebildet und eingerichtet ist, wobei das Heizsystem (102) ein Zufuhrsystem (104) umfasst, innerhalb dessen eine Zufuhr des erhitzten Mediums zur Vorrichtung oder Komponente (114) erfolgt, wobei das Zufuhrsystem (104) mindestens einen Zufuhrsystem-Sensor (460, 462, 464, 466) umfasst, und wobei das Heizsystem (102) ein Abfuhrsystem (106) umfasst, innerhalb dessen eine Abfuhr des Mediums von der Vorrichtung oder Komponente (114) erfolgt, wobei das Abfuhrsystem (106) mindestens einen Abfuhrsystem-Sensor (410, 420, 430, 440, 470, 472, 474, 476) umfasst dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Computereinrichtung (500) umfasst, die zur Simulation des Heizsystems (102) unter Verwendung von Daten von dem mindestens einen Zufuhrsystem-Sensor (460, 462, 464, 466) und/oder dem mindestens einen Abfuhrsystem-Sensor (410, 420, 430, 440, 470, 472, 474, 476) ausgebildet und eingerichtet ist, und dass die Computereinrichtung (500) zur Ermittlung einer Energiezuf luss-Information und/oder einer Energieabf luss- Information und/oder einer Energieverbrauchs-Information ausgebildet und eingerichtet ist.
2. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 46 dass der mindestens eine Zufuhrsystem-Sensor (460, 462, 464, 466) einen Zufuhr-Temperatursensor (460, 464) und/oder einen Zufuhr-Drucksensor (462, 466) umfasst und der mindestens eine Abfuhrsystem-Sensor (410, 420, 430, 440, 470, 472, 474, 476) einen Abfuhr-Drucksensor (472, 476) umfasst, wobei die Computereinrichtung (500) zur Ermittlung der Energiezuf luss-Information und/oder der Energieabf luss- Information und/oder der Energieverbrauchs-Information unter Verwendung von Daten des Zufuhr-Temperatursensors (460, 464) , des Zufuhr-Drucksensors (462, 466) und/oder des Abfuhr- Drucksensors (472, 476) ausgebildet und eingerichtet ist.
3. System gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Computereinrichtung (500) einen digitalen Zwilling (502) der Anlage (100) oder des Heizsystems (102) umfasst und/oder zur Simulation der Anlage (100) oder des Heizsystems (102) ausgebildet und eingerichtet ist.
4. System gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der digitale Zwilling (502) und/oder die Simulation der Anlage (100) oder des Heizsystems (102) einen virtuellen Energiefluss-Sensor (580, 583, 586) umfasst, und/oder dass der digitale Zwilling (502) und/oder die Simulation der Anlage (100) oder des Heizsystems (102) zur Simulation eines Energieflusses ausgebildet und eingerichtet ist.
5. System gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System, die Anlage (100) und/oder das Heizsystem (102) eine Steuereinrichtung (130) umfasst und die Computereinrichtung (500) zur Übertragung der Energiezuf luss- Information und/oder der Energieabf luss-Information und/oder 47 der Energieverbrauchs-Information an die Steuereinrichtung (130) ausgebildet und eingerichtet ist, wobei die Steuereinrichtung (130) zur Berücksichtigung der Energiezuf luss-Information und/oder der Energieabf luss- Information und/oder der Energieverbrauchs-Information im Rahmen der Steuerung der Anlage (100) oder des Heizsystems (102) ausgebildet und eingerichtet ist.
6. System gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage als eine Reifenheiz-Pressvorrichtung (100) , eine Brauerei oder ein Braukessel ausgebildet und eingerichtet ist.
7. Verfahren zur Bestimmung eines Energieverbrauchs einer Anlage (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche mit einem Heizsystem (102) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:
- Übertragen von Daten von dem mindestens einen Zufuhrsystem- Sensor (460, 462, 464, 466) und/oder dem mindestens einen Abfuhrsystem-Sensor (410, 420, 430, 440, 470, 472, 474, 476) zur Computereinrichtung (500) ,
- Simulieren eines durch einen Zufluss des erhitzten Mediums zur Vorrichtung oder Komponente (114) erzeugten Energie- Zuflusses, und/oder Simulieren eines durch einen Abfluss des Mediums von der Vorrichtung oder Komponente (114) erzeugten Energie-Abf lusses ,
- Ermittlung der Energiezuf luss-Information und/oder der Energieabf luss-Information und/oder der Energieverbrauchs- Information .
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiezuf luss-Information und/oder die Energieab- f luss-Information und/oder die Energieverbrauchs-Information an eine Steuereinrichtung (130) für die Anlage (100) und/oder das Heizsystem (102) zur Beeinflussung der Steuerung der An- läge (100) oder des Heizsystems (102) übertragen wird.
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