KR100362054B1

KR100362054B1 - 뱃치 이송 설비에 대한 과다충전 보상 방법

Info

Publication number: KR100362054B1
Application number: KR1019997011126A
Authority: KR
Inventors: 데니스 토마스 플래허티
Original assignee: 마이크로 모우션, 인코포레이티드
Priority date: 1997-05-29
Filing date: 1998-05-06
Publication date: 2002-11-22
Also published as: MY124582A; CN1258349A; BR9810238A; RU2202104C2; JP2001506761A; AU7290698A; DE69812353T2; CA2290581C; US5975747A; WO1998054553A1; CA2290581A1; AR012228A1; EP0985136A1; DE69812353D1; JP3296568B2; CN1132003C; HK1028102A1; BR9810238B1; EP0985136B1; KR20010013144A

Abstract

본 발명은 물질 공급원으부터 물질 종착지까지 정확한 양의 물질를 이송하기 위해 물질의 과다충전을 보상하는 뱃치 이송 시스템에 관한 것이다. 이러한 시스템으로 밸브 또는 펌프 등의 유동 제어 수단의 고장을 탐지할 수도 있다.

Description

뱃치 이송 설비에 대한 과다충전 보상 방법{OVERFILL COMPENSATION METHOD FOR BATCH DELIVERY EQUIPMENT}

뱃치 이송 방법에서는 이송된 물질의 양을 측정하고 제어하는 자동화된 설비에 의해 물질가 물질 공급원으로부터 물질 종착지까지 이송되는 것으로 공지되어 있다. 또 뱃치 이송 방법에서는 이송된 물질의 과다충전 및 과소충전(underfill) 량을 최소화시키기 위해, 미리 정해진 양의 물질가 공급원으로부터 종착지에 정확하게 이송되는 것으로 알려져 있다.

뱃치 제어 방법은 산업상 공정에서 이용되는데, 이송된 물질 양의 과다충전 뿐만 아니라 과소충전을 최소화시키기 위해 물질의 양이 정확하게 제어되어야 한다. 제어되지 못한 과다충전량은 바람직하지 못한데, 그 이유는 이송된 물질가 폐기물을 발생시키기 때문이며, 이송된 물질의 과다충전은 물질가 유해한 형태라면 위험을 일으킬 수 있으며, 이송된 물질에 대해 고객은 미리 주문한 물질의 양에 대해서만 요금을 지불하는 경우 과다충전은 배달된 물질의 판매자에게는 손해가 된다.

다른 적용예 특히, 고가의 물질가 관련되는 적용예에서, 과다충전은 경제적 손실을 의미한다. 고가의 물질를 포함한 다른 경우에서, 과소충전은 이송된 물질의 전체 뱃치가 폐기되게 한다. 그 예로서, 이송된 물질가 은인 사진 필름 제조의 경우가 있으며, 과소충전은 불충분한 양의 은이 필름 상에 증착되어 전체 필름이 소정의 목적에 쓸모 없게 되도록 한다.

과소충전은 다수의 적용예에서 바람직하지 못하다. 가장 명백한 적용예는 고객이 배달될 물질의 미리 지정된 양을 기입하여 이에 대해서 요금을 지불하는 경우이다. 과소충전은, 물질가 부족하고, 배달되지 않은 물질를 고객이 부담함을 의미한다.

종래의 과다충전 및 과소충전으로부터 얻어진 경험을 기초로 한 견적을 근거로, 과다충전 및 과소충전을 보상하려는 시도가 있어 왔다. 예를 들어 100 갤런을 이송하는 것이 바람직하고 경험상 100 갤런의 용기가 채워졌을 때 제어 밸브를 차단하였음에도 불구하고 1 갤런의 과다충전이 발생한다면, 99갤런이 이송되었을 때 밸브를 차단하기 위한 신호를 발송함으로써 이송된 99 갤런에 더해 추정된 1갤런이 과다충전되어, 이송되고자 하는 소정의 100 갤런이 되도록 하여, 이를 보상하는 것은 비교적 용이하다. 이러한 배열은 이전의 분배 작업으로부터 과다충전 데이터를 누적 저장함으로써 음료가 넘치는 것을 최소로 줄이는 음료 분배 시스템이 기재된 툴리(Tulley)에 의한 미국 특허 제 5,431,302호에 개시되어 있다. 저장된 데이터는 보다 정확한 추정 과다충전을 계산하기 위해 다음 작동에 이용된다. 그러나, 툴리에 의해 도시된 방법은 물질의 유량(flow rate) 등을 포함한 모든 조건들이 일정한 경우에만 만족된다. 물질 유량 등의 변수의 변동은 소정의 과다충전 또는 과소충전을 발생시킬 것이다. 이는 물질의 유량이 일정하지 않고 중력이 유체 공급원으로부터 유체 종착지까지 물질를 이송하기 위해 이용됨에 따라 변화하는 경우에 특히 적용 가능하다.

따라서 과다충전 또는 과소충전이 최소로 되어, 지정된 양의 물질만이 이송되도록 물질 공급원으로부터 물질 종착지까지 정확한 양의 물질가 이송되도록 하는 과제를 갖는다.

본 발명은 뱃치 이송(batch delivery) 방법 특히, 물질 공급원으로부터 물질 종착지까지 미리 정해진 정확한 양의 물질를 이송하기 위해 자동으로 과다충전(overfill)을 보상하기 위한 뱃치 이송 방법에 관한 것이다.

본 발명의 전술한 특성 및 또 다른 특성은 도면과 함께 본 발명의 상세한 설명을 판독함으로써 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 뱃치 시스템의 블록선도이다.

도 2는 뱃치 제어기의 블록선도이다.

도 3은 시스템의 바람직한 실시예의 각 단계를 도시한 흐름도이다.

도 4는 시험 데이터를 발생시키기 위한 방법을 도시한 흐름도이다.

도 5는 과다충전 추정량을 측정하기 위한 바람직한 방법을 도시한 흐름도이다.

도 6은 뱃치의 과다충전을 방지하기 위해 과다충전 추정량을 이용한 방법을 도시한 흐름도이다.

도 7은 추정량을 제공하기 위해 시험 데이터를 얻기 위한 다른 방법을 도시한 흐름도이다.

도 8은 정확성을 개선하기 위해 과다충전 추정량을 발생하기 위한 바람직한 방법에서 추가의 단계를 도시한 흐름도이다.

도 9는 과다충전 추정량을 발생하기 위한 대안의 방법을 도시한 흐름도이다.

도 10은 시험 데이터를 저장하기 위한 데이터 구조를 도시한 블록선도이다.

도 11은 물질 유동 제어기의 작동불량을 탐지하기 위한 방법을 도시한 블록선도이다.

전술한 문제점 및 또 다른 문제점은 정확한 물질의 양이 최소의 과다충전 및 과소충전 양으로 물질 공급원으로부터 물질 종착지까지 이송될 수 있는 본 발명의 방법에 의해 해결된다.본 발명에 따른 방법은 물질 공급원으로부터 물질 종착지로 물질가 이송되는 n 뱃치를 실행하는 단계와; 상기 n 뱃치들 중의 각 뱃치를 실행하는 동안 상기 n 뱃치들 중의 각 뱃치에 대한 물질의 유량을 측정하며, 이 측정된 유량은 임의의 값일 수 있는 단계와; 상기 각 뱃치가 실행되는 동안 상기 n 뱃치들 중의 각 뱃치에 대해 과다충전된 물질의 양을 측정하는 단계와; 상기 n 뱃치들 중의 각각에 대해 측정된 물질의 과다충전량 및 n 뱃치 중의 각각에 대해 측정된 유량을 포함하는 데이터를 누적하여 기록하는 단계와; 적어도 하나의 후속 뱃치를 실행하는 단계와; 상기 적어도 하나의 후속 뱃치에 이송될 목표 물질량을 지정하는 단계와; 상기 적어도 하나의 후속 뱃치의 실행 중에 적어도 하나의 후속 뱃치에 대한 유량을 측정하며, 상기 후속 뱃치에 대해 측정된 유량은 임의의 값인 단계와; 상기 적어도 하나의 후속 뱃치에 대해 상기 측정된 유량에 대한 물질의 추정 과다충전량을 구하기 위해, 상기 n 뱃치에 대해 측정된 유량 및 기록된 데이터를 이용하는 단계와; 물질의 유동 종결 신호량을 구하기 위해 상기 목표량으로부터, 상기 적어도 하나의 후속 뱃치에 대해 추정된 물질의 과다충전량을 차감하는 단계; 및 상기 종결 신호량을 구하는 것에 응답하여 상기 물질 유동을 종결시켜, 상기 목표 물질량을 종착지로 이송하는 단계를 포함한다.본 발명에 따라, 유량계 및 원격 제어식 밸브를 포함하는 자동화된 제어 설비는 물질가 종착지로 이송될 통로와 직렬로 위치된다. 본 발명에 따른 방법은 뱃치 제어기로 명명된 또 다른 자동화된 제어 설비를 포함하고 있는데, 뱃치 제어기는 이송된 물질에 관련된 유량 정보를 수신하고, 제어되는 유동 시스템의 특성을 조사하기 위해 이 정보를 처리한다. 뱃치 제어기는 처리된 정보를 이용하여, 과소충전 및 과다충전을 최소로 하여 물질를 종착지로 이송하는데 필요한 시간에서 밸브를 폐쇄시킨다.

본 발명에 따른 방법은 제어된 시스템의 작동 특성을 확인하기 위해 다수의 시험 뱃치(trial batch)를 이송함으로써 작동된다. 이러한 시험 작동에서, 이송된 물질의 뱃치 크기는 실행될 시험 작동의 횟수로서 기록된다. 이후, 각각의 실행에서 달성된 과다충전/과소충전 및 물질의 유량을 포함하는 통계수치에 의해, 시험 뱃치에 대한 통계가 수집된다. 지정된 횟수의 시험이 실행된 이후, 시험 데이터는 누적되어 저장된다. 저장된 시험 데이터는 시험 작동의 조건과 유사할 수도 있고 상당히 다를 수도 있는 다양한 조건에 대해 예상되는 과다충전 및 과소충전에 대한 추정 값을 산출할 수 있다.

계속하여, 물질는 생산 뱃치들로 이송되며, 각 생산 뱃치는 이송될 뱃치의 크기가 구체적으로 지적된 데이터와 연계되어 있다. 이송 라인 내의 물질 유량계를 포함하는 기구는 데이터를 뱃치 제어기로 전송한다. 뱃치 제어기는, 뱃치의 지정된 목표 값과 같은 크기를 갖는 종착지에 뱃치를 이송하기 위해, 과다충전 및 과소충전에 대한 저장된 추정 값을 포함하는 이 데이터를 이용한다.

뱃치에 대한 이송이 진행됨에 따라, 뱃치 제어기는 유량계로부터 유량 정보를 수신하고 이송된 물질의 양을 시간에 대해 누적한다. 이는 뱃치에 대한 측정된 유량을 누적된 이송 시간으로 곱함으로써 수행된다. 이 공정은 이송된 물질의 전체량이, 뱃치에 대해 이송될 물질의 목표량에 근접할 때까지 계속된다. 이때 뱃치 제어기는 산출된 과다충전 데이터를 사용하여, 신호를 제어 밸브에 보내, 뱃치의 최종 목적량을 정확하게 이송하기 전에 단시간 동안 밸브를 차단한다. 제어 밸브는 뱃치 제어기로부터 폐쇄 신호를 수신한 이후, 차단을 위해 한정된 시간을 가진다. 또 밸브가 차단된 후에, 종착지로의 이송 경로 내에는 한정된 양의 물질가 남아 있다. 이러한 잔여 물질 및 밸브 폐쇄 시간의 누적 효과는 과다충전 추정 데이터에 의해 보상되어, 시간이 경과함에 따라 제어 밸브는 최종적으로 닫히게 되며 이송 경로 내에 남아 있는 물질는 종착지에 도달하여, 뱃치에 대해, 이송된 물질의 총량은 목표량에 상당히 정확하게 근접할 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템에서는 생산 뱃치의 처리의 개시 이전에 다수의 시험 뱃치가 실행된다. 시험 뱃치를 수행하는 목적은, 이후 생산 뱃치의 처리에 이용될 과다충전 정보를 정확히 추정할 수 있도록 정보를 구하기 위해서이다. 다수의 시험 뱃치를 실행하기 위한 과정은 실행될 시험 뱃치의 수를 기록하는 단계와, 각각의 시험 뱃치에 대한 유량 및 다른 정보를 저장하는 단계와, 그리고 다수의 시험 뱃치에 대해 저장된 정보로부터, 처리될 실제 뱃치에 이용될 과다충전 정보를 구하는 단계를 포함한다.

더욱 구체적으로, 시험 뱃치에 대해 구해지고 저장된 정보에는 각각의 뱃치에 대한 유량 및 구해지거나 계산된 과다충전량이 포함된다. 추가 정보는, 과다충전량을 유량으로 나누어, 각 시험 뱃치에 대한 비를 구하고 저장함으로써 얻어진다. 이 정보에는 추가로, 각각의 뱃치에 대해 구해진 다양한 비의 평균 및 표준 편차 계산이 포함된다. 결국, 저장된 정보에는, 이후의 실제 뱃치 처리에 이용되는 추정 함수를 구하는 선형 요소로서 평균 비를 이용하는 것이 포함된다.

본 발명에 따른 공정은 제어 밸브의 불량작동 또는 초기 불량작동을 찾아내는데 유용하다. 예를 들어, 본 발명의 이송 시스템에서 이용되는 제어 밸브는 차단 신호가 수신된 후, 폐쇄를 위해서는 한정된 시간이 필요하다. 이러한 시간은 대략 5 내지 10초이다. 시험 뱃치의 처리에 의해, 시스템 제어기는 제어 밸브의 차단 시간을 고려할 수 있게 된다. 제어 밸브의 차단 시간은 물질의 과다충전과 관련되어 있는데, 이는 밸브를 폐쇄하기 위해 필요한 5 내지 10초의 간격 동안 물질가 밸브를 통해 유동할 수 있기 때문이다. 본 발명의 뱃치 제어기는 이러한 밸브 특성에 관한 정보를 누적하여, 이후 밸브 특성이 변화되어 차단에 소요되는 시간이 더 길어지면, 이것이 뱃치 제어기에 의해 결정될 수 있는데, 이는 밸브가 적절하게 작동되기 전보다 과다충전이 더 많이 발생될 수 있기 때문이다. 이러한 정보로부터, 뱃치 제어기는 차단 신호가 수신된 이후 제어 밸브가 차단되는데 필요한 시간을 결정할 수 있다. 이로부터, 뱃치 제어기는 시스템 제어 밸브의 고장을 시스템 작업자에게 경고하기 위해 경고음 또는 다른 적절한 신호를 발생시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 뱃치 이송 설비(100)를 도시하고 있다. 유체 공급원(101)으로부터 물질가 공급되어 경로(102)를 거쳐 유량계(103)에 도달한다. 밸브(107)는 유량계(103)로부터 경로(106)를 거쳐 물질를 수용한다. 밸브(107)는 대신 펌프일 수도 있다. 물질는 밸브(107)로부터 경로(108)를 거쳐 유체 종착지(110)로 유동한다. 뱃치 제어기(105)는 뱃치 이송 시스템(100)을 통과한 물질의 유동을 측정하고 제어한다. 유량계(103)는 유동 정보를, 경로(104)를 거쳐 뱃치 제어기(105)로 전송한다. 뱃치 제어기(105)는, 특정량의 물질가 유량계(103)를 통과하는 것을 측정할 때, 경로(109)를 거쳐 신호를 보내서 밸브(107)를 차단시킨다. 본 발명은 과다충전 추정 함수를 발생시키기 위한 방법에 관한 것으로서, 종결 유동 신호가 뱃치 제어기(105)에 의해 이송된 시간과 밸브(107)가 차단된 시간 사이에서 밸브(107)를 통과하는 물질의 과다충전 양을 결정한다. 뱃치 제어기(105)는 목표량을 초과한 유체 종착지(110)에서의 과다충전을 방지하기 위해 종결 유동 신호가 밸브(107)에 전달될 때를 결정하기 위해 추정량을 이용한다.

뱃치 제어기(105)는 도 2에 블록도 형태로 도시되어 있다. 프로세서(200)는 ROM(211)으로부터 버스(201)를 거쳐 판독된 지시를 실행함으로써 뱃치 이송 시스템(100) 내의 물질 유동을 제어한다. 이러한 지시를 실행하기 위해, 프로세서(200)는 버스(202)를 거쳐 데이터를 RAM(212)으로부터 판독하고 RAM(212)에 기록한다. 차후 추정에 이용되기 위해 저장된 데이터는 버스(203)를 거쳐 메모리(213)에 저장되거나 메모리(213)로부터 판독된다.

프로세서(200)는 경로(109)를 거쳐 밸브(107)로 신호를 전송함으로써 밸브(107)를 개폐한다. 프로세서(200)는 뱃치 프로세스에 대한 디스플레이 데이터를 발생시킬 수 있으며 비디오 버스(204)를 거쳐 디스플레이(214)로 데이터를 전송할 수 있다. 디스플레이(214)는 프로세서(200)에 의해 발생된 디스플레이 데이터를 표시할 수 있는 모니터 또는 그와 동등한 장치이다. 인터폐이스(215)는 사용자가 버스(205)를 거쳐 프로세서(200)에 데이터를 입력하도록 하는 키보드 또는 다른 장치이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에서 프로세서(200)에 의해 실행된 모든 프로세스의 개요를 도시한 흐름도이다. 프로세스(300)는 단계(301)에서 시작된다. 단계(302)에서, 시험 데이터가 발생되며 이는 이후 과다충전 추정량 함수를 측정하는데 사용되기 위해 저장된다. 단계(303)는 과다충전 추정량 함수를 계산하기 위해 단계(302)에서 발생되고 저장된 시험 데이터를 이용한다. 단계(304)는 뱃치를 실행하기 위해 단계(303)에서 구해진 추정량 함수를 이용하고, 과다충전을 방지하기 위해 적정한 밸브(107) 폐쇄 시간을 추정한다. 각 단계(302-304)는 이하 자세히 설명된다.

단계(302)의 프로세스 흐름도가 도 4에 도시되어 있다. 프로세서(302)는 단계(401)에서 시작된다. 단계(402)에서, 사용자는 시험 뱃치의 체적을 입력한다. 입력 체적은 프로세서(200)가 종착지(110)로 이송하고자 하는 물질의 목표량이다. 사용자는 목표 뱃치 체적을 인터페이스(215)에 입력한다. 입력 체적은 버스(205)를 거쳐 프로세서(200)에 전송되며 이후 사용되기 위해 RAM(212)에 저장된다. 단계(403)에서는 실행될 시험 수를 입력받는데, 이 역시 이후의 사용을 위해 RAM(212)에 저장된다. 단계(404)에서, 프로세서(200)는 과다충전 데이터 구조(1000; 도 10) 내의 모든 수치를 0으로 초기화시킨다. 이러한 초기화에 따라 과다충전 추정량 함수를 계산하는데 원치 않는 수치가 사용되지 않는 것이 보장된다. 단계(405)에서는 시험 실행 수가 0으로 설정되고, 뱃치 설비(100)는 시험 뱃치를 수행하기 위해 준비된다.

시험 뱃치로부터 수집된 데이터는 도 10에 도시된 데이터 구조(1000) 내에 저장된다. 각각의 열(1001)은 뱃치의 1회 실행으로부터 얻어진 데이터를 포함한다. 뱃치용 유량계(103)를 통한 물질의 유동은 칼럼(1002)에 기록된다. 뱃치의 과다충전량은 칼럼(1003)에 저장된다. 과다충전/유량 비는 단계(303)의 후반에 계산되며 칼럼(1004)에 저장된다. 또 단계(303)에서 평균 비가 계산되어 칼럼(1005) 내에 저장된다. 평균 비로부터 측정된 비의 표준 편차는 칼럼(1006)에 저장된다.

단계(302)는 이하의 방식으로 개별 시험을 실행함으로써 도 4에 도시된 것과 같이 계속된다. 먼저, 단계(406)에서는 실행 횟수를 증가시킨다. 단계(407)에서, 프로세서(200)는 밸브(107)를 개방하기 위해 물질의 개시 유동 신호를 보낸다. 유량계(103)는 뱃치 시스템(100)을 유동하는 물질의 유량을 측정한다. 측정된 유량은 단계(409)에서 유량계(103)로부터 경로(104)를 거쳐 프로세서(200)에 수신된다. 프로세서(200)는 단계(410)에서 얼마나 많은 물질가 밸브를 통과했는지를 계산하기 위해 유량을 이용한다. 단계(411)에서 프로세서(200)는, 뱃치의 입력 체적과 밸브를 통과하는 체적이 같은지를 측정한다. 만일 두 체적이 같지 않다면, 단계(408-411)가 반복된다.

밸브를 통과하는 체적이 입력 뱃치 체적과 동일할 때, 프로세서(200)는 단계(412)를 실행하고 경로(109)를 거쳐 밸브(107)에 물질 유동 종결 신호를 전송한다. 종결 신호가 수신될 때 밸브(107)는 닫히고, 단계(413)에서 과다충전량이 측정된다. 프로세서(200)는 단계(414)를 실행하여, 과다충전 데이터 구조(1000) 내의 시험 유량 및 과다충전량을 저장한다. 단계(415)는 시험 횟수가 시험 입력 횟수와 동일한지를 측정한다. 두 횟수가 동일하다면, 공정은 완료되고 단계(416)에서 종결된다. 그렇지 않으면, 또 다른 실행이 단계(406)에서 시작된다. 뱃치 시험은 추정량 함수의 정확성을 개선하기 위해 여러 번 실행되어야 한다.

도 5는 저장된 유량 및 과다충전량으로부터 과다충전 추정량 함수를 발생시키는 공정(303)을 도시하고 있다. 이후 선형 함수를 발생시킨다. 그러나 시험 데이터로부터 함수를 발생시키기 위해 다른 방법이 이용될 수도 있다. 공정(303)은 단계(501)에서 시작된다. 단계(502)에서, 프로세서(200)는 카운터를 0으로 설정한다. 카운터는 언제 공정(303)이 끝났는지 측정하기 위해 이용된다.

단계(503)에서는 현재 완료된 공정을 반복을 나타내기 위해 카운터를 증가시킨다. 단계(504)에서, 프로세서(200)는 데이터 구조(1000)로부터 시험 뱃치에 대한 유량 및 과다충전량을 판독한다. 프로세서(200)는 단계(505)에서 과다충전량/유량 비를 찾기 위해 과다충전량을 유량으로 나눈다. 이 비율은 단계(506)에서 메모리에 저장된다. 카운터가 총 시험 횟수와 동일한지의 측정은 단계(507)에서 프로세서(200)에 의해 이루어진다. 카운터와 시험 횟수가 동일하지 않다면, 단계(503-507)가 반복된다.

카운터와 시험 횟수가 동일할 때, 단계(508)는 직전에 계산된 모든 비를 판독하는 프로세서(200)를 갖추고 있다. 단계(509)에서, 프로세서(200)는 판독된 비의 평균을 계산한다. 평균 비는 데이터 구조(1000)의 칼럼(1009)에 저장된다. 평균치는 단계(510)의 각각의 비의 표준 편차를 계산하는데 이용되며 공정(303)은 단계(511)에서 종결된다. 평균 비는 뱃치 중에 과다충전량을 추정하기 위해 단계(304)에서 추정량 함수로서 이용된다.

도 8은 추정량 함수의 정확성을 개선하기 위해 프로세서(200)에 의해 실행될 수 있는 공정(303)의 부가 단계를 도시하고 있다. 정확성은 편차 인자에 평균 비를 더함으로써 개선된다. 도 8과 도 5의 관련성은 단계(509,510)를 포함한 도 8에 도시되어 있다. 프로세서(200)는 단계(801)내의 이용자로부터 편차 인자(B)의 입력을 받아들인다. 단계(802)는 편차 인자(B)를 단계(510)에서 계산된 표준 편차를 곱한다. 단계(802)의 적(product)은 뱃치를 실행하기 위해 단계(304)에서 이용될 추정량 함수를 얻기 위해 단계(803)에서 비의 평균에 합산된다.

도 9는 단계(303)의 다른 실시예를 나타내고 있다. 도 9의 공정은 데이터의 가장 적정한 다항식을 측정함으로써 추정량 함수를 결정한다. 다항식 함수는 제 1 실시예에 도시된 선형 관계보다 더 정확하다. 공정(303)의 제 2 실시예는 단계(901)에서 개시된다. 단계(902)에서, 프로세서(200)는 데이터 구조(1000)의 수치를 0으로 설정한다. 단계(903)는 시험 뱃치에 대해 유량을 지정하는데, 이는 정확한 다항식을 발생하는 데이터를 산출하기 위해 생산 뱃치에 사용되는 유량의 범위에 걸쳐 있다. 도 9에서 공정(303)은, 단계(904)의 유량으로부터 과다충전량까지 적어도 2차의 다항식을 구하는 프로세서(200)에 의해 계속된다. 다항식이 구해진 뒤, 단계(905)는 다항식의 평균 제곱 오차(mean squared-error)를 계산한다. 단계(907)에서는 상기 평균 제곱 오차와 편차 인자(bias factor)를 곱한다. 단계(908)에서는 공정(304)의 단계(611)에서 추정량 함수로서 이용된 다항식을 이용한다.

도 6은 뱃치를 실행하고 물질 종착지(110)의 과다충전을 방지하기 위해 과다충전량을 추정하는 공정(304)을 도시하고 있다. 공정(304)은 단계(601)에서 개시된다. 단계(602)에서, 프로세서(200)는 인터페이스(215)로부터 버스(205)를 거쳐 목표 입력량을 수용한다. 뱃치의 총괄 체적은 충전이 단계(603)에서 개시되기 이전에 0으로 설정된다.

프로세서(200)는 단계(604)의 경로)를 거쳐 밸브(107)에 물질 유동 개시 신호를 전송한다. 밸브(107)는 신호의 수신에 응답하여 개방된다. 단계(605)에서 프로세서(200)는 타이머를 0으로 설정된다. 타이머는 단계(606)에서 증가되고, 단계(607)는 타이머가 측정 시간과 동일한지를 측정한다. 시간이 동일하지 않다면, 단계(606, 607)가 반복된다.

타이머가 측정 시간과 동일할 때, 공정(304)은 단계(608)로 계속되며, 유량을 측정한다. 유량계(103)는 밸브(107)로 유동하는 물질의 유량을 측정한다. 측정 유량은 경로(104)를 거쳐 프로세서(200)에 의해 받아들여진다. 프로세서(200)는 측정 시간 중에 밸브를 통과하는 물질의 양을 결정하기 위해 단계(609)에서 유량 및 측정 시간을 곱한다. 측정된 물질 양은 종착지(110) 내 물질의 현재 량을 나타내기 위해 단계(610)에서 뱃치의 총괄 체적에 합산된다. 단계(611)는 공정(303)에서 결정된 추정량 함수를 이용하여 과다충전량을 측정한다. 바람직한 실시예에서, 공정(303)의 단계(509)에서 측정된 평균 비는 측정 유량과 곱해진다. 제 2 실시예에서, 유량은 과다충전 추정량을 측정하기 위해 다항식에 놓인다. 결과는 현재 유량에서 추정된 과다충전량이다.

단계(612)에서, 추정된 과다충전은 총괄 체적에 합산된다. 단계(613)는 합산된 총괄 체적 및 추정된 과다충전이 입력 목표량과 같거나 더 큰지를 결정한다. 추정된 과다충전 및 총괄 체적이 목표량보다 적다면, 단계(605-613)가 반복된다. 추정된 과다충전 및 총괄 체적이 적어도 목표량과 동일하다면, 프로세서(200)는 단계(614)에서 경로(109)를 거쳐 밸브(107)에 차단 밸브 신호를 전송한다. 차단 밸브 신호가 수신될 때 밸브(107)가 차단되고, 공정(304)은 단계(615)에서 종결된다.

본 발명의 제 2 실시예는 추정량 함수를 측정하기 위해 필요한 데이터를 발생하기 위해 이전의 뱃치로부터 유동 및 과다충전을 이용한다. 도 7은 제 2 실시예를 도시하고 있다. 공정(700)은 단계(701)에서 개시된다. 단계(702)에서, 프로세서(200)는 과다충전 추정량 함수를 0으로 초기화한다. 이는 제 1 뱃치 실행에 대해 일정하게 0인 과다충전 추정량을 산출하며, 또 설계에 따라서는 다른 추정량 함수가 선택될 수 있다.

단계(703)는 과다충전 추정량 함수를 이용하여 뱃치를 실행한다. 단계(704)에서, 프로세서(200)는 단계(703) 내의 뱃치 실행의 유량 및 뱃치의 과다충전량을 메모리에 기록한다. 바람직한 제 2 실시예에서, 유량 및 과다충전량은 데이터 구조(1000; 도 10) 내의 가장 최근 뱃치에 대한 자리에 저장된다. 공정(600)은 가장 최근의 실행 뱃치에 대해서만 데이터를 보유한다.

단계(705)에서, 완료된 뱃치로부터의 유량 및 과다충전이 이용되어 신규 추정량 함수가 계산된다. 바람직한 제 2 실시예에서, 단계(705)는 공정(303)에 신규 기록된 데이터를 포함한 데이터 구조(1000)를 적용함으로써 완료된다. 추정량은 가능한 정확한 유지를 위해 재계산된다. 추정량 함수가 급격하게 변화된다면 사용자에게 즉시 경고된다. 단계(706)는 다른 뱃치가 실행되는지를 측정한다. 다른 뱃치가 실행되어야 한다면, 단계(703-706)가 반복된다. 그렇지 않으면, 공정(700)은 단계(707)에서 종결된다.

또 본 발명은 유동 밸브(107), 또는 펌프와 같은 다른 유동 제어 수단의 고장에 대한 탐지를 제공된다. 발생 가능한 고장에는, 밸브의 폐쇄 시간 증가 또는 유동 종결 신호 수신 후 유동 제어 수단에 의한 반응의 지체 등이 있다.

도 11의 흐름도에 도시되어 있는 공정의 개시는 단계(1101)이다. 단계(1102)는 도 10에 도시된 것과 같이 다수의 뱃치에 대해 유동 종결 신호를 수신한 후의 유량 및 물질 유동을 나타내는 데이터를 저장한다. 다음, 단계(1103)는 다수의 뱃치에 대한 유동 종결 신호를 수신한 이후에, 저장된 유량 및 물질 유동 데이터를 분석한다. 단계(1104)는 분석 결과를 측정하는데, 뱃치들 중 나중의 뱃치들이 앞쪽의 뱃치들에 비해, 유동 종결 신호가 수신된 이후 물질 유량이 더 많이 증가되었는지를 측정한다. 단계(1104)의 측정에 응답하여, 단계(1105)는 유동 제어 수단의 고장을 나타내는 출력 신호를 발생시킨다. 단계(1106)에서 공정이 종결된다.

전술한 발명은 과잉 물질가 종착지로 이송되는 것을 방지하기 위해 뱃치의 과다충전을 추정하는 것에 관한 것이다. 상기 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하였지만, 본 기술분야의 당업자들은 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서, 예를 들어 과다충전 추정량 함수를 산출하기 위한 다른 방법이 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 부재(107)는 물질 유동을 개시 또는 종료시키기 위해 제어될 수 있는 밸브 또는 펌프일 수 있다.

Claims

물질 공급원으로부터 물질 종착지까지 물질를 이송하기 위한 물질 이송 시스템을 작동시키기 위한 방법으로서,

상기 공급원으로부터 상기 종착지까지 물질가 이송되는 n 뱃치(batches)를 실행하는 단계와,

상기 n 뱃치 중 각각의 뱃치를 실행하는 동안 상기 n 뱃치의 각 뱃치에 대해 상기 물질의 유량을 측정하며, 상기 측정된 유량은 임의의 값을 가질 수 있는 유량 측정 단계와,

상기 각각의 뱃치를 실행하는 동안, 상기 n 뱃치의 각 뱃치에 대해 상기 물질의 과다충전량을 측정하는 단계와,

상기 n 뱃치의 각각에 대해 측정된 상기 물질의 과다충전량 및 상기 n 뱃치의 각각에 대해 측정된 유량을 포함하는 데이터를 누적하여 기록하는 단계와,

적어도 하나의 후속 뱃치를 실행하는 단계와,

상기 적어도 하나의 후속 뱃치에 대해 이송될 물질의 목표량을 지정하는 단계와,

상기 적어도 하나의 후속 뱃치를 실행하는 동안, 상기 적어도 하나의 후속 뱃치에 대한 유량을 측정하며, 상기 후속 뱃치에 대해 측정되는 유량은 임의의 값을 가질 수 있는 유량 측정 단계와,

상기 n 뱃치에 대한 상기 측정된 유량 및 상기 기록된 데이터를 이용하여, 상기 적어도 하나의 후속 뱃치에 대해, 상기 측정된 유량에 대해 추정된 물질의 과다충전량을 결정하는 단계와,

물질의 유동 종결 신호 량을 구하기 위해, 상기 목표량으로부터 적어도 하나의 후속 뱃치에 대해 상기 추정된 물질의 과다충전량을 차감하는 단계와, 그리고

상기 종결 신호량을 구하여 상기 물질의 유동을 종결함으로써 상기 물질의 목표량을 상기 종착지로 이송하는 단계를 포함하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 후속 뱃치를 실행하는 단계가,

상기 후속 뱃치에 대해 이송된 물질의 최종량과 물질의 상기 물질의 유동 종결 신호량 사이의 차이를 포함하는 상기 후속 뱃치에 대한 사후 종결 물질량과 상기 측정된 유량을 포함하는 데이터를 누적하고 기록하는 단계와, 그리고

임의의 유량에 대한 상기 후속 뱃치의 추정된 과다충전량을 결정하기 위해 상기 기록된 데이터를 이용하는 단계를 더 포함하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 n 뱃치를 실행하는 단계는

실행될 n 뱃치를 지정하는 단계와,

실행될 상기 n 뱃치의 각각에 대한 뱃치 크기를 지정하는 단계와,

상기 n 뱃치 중의 제 1 뱃치를 실행하는 단계와,

상기 n 뱃치 중의 상기 제 1 뱃치에 대한 상기 유량 및 물질의 과다충전을 측정하는 단계와, 그리고

상기 n 뱃치 중의 잔여 뱃치를 실행하면서, 상기 n 뱃치 중의 각각의 잔여 뱃치에 대한 유량 및 물질의 과다충전을 측정하는 단계를 더 포함하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 다수의 n 뱃치의 각 뱃치에 대해 추정된 과다충전량을 측정하는 단계는,

각각의 뱃치에 대한 비를 구하기 위해 상기 n 뱃치 중 각각의 뱃치에 대한 상기 물질의 과다충전량을, 상기 각각의 뱃치에 대해 측정된 유량으로 나누는 단계와,

각각의 뱃치에 대한 상기 비를 저장하는 단계와, 그리고

상기 저장된 비의 평균을 계산하는 단계를 포함하며,

상기 후속 뱃치에 대한 상기 추정된 과다충전을 구하는 방법은, 상기 후속 뱃치에 대한 상기 측정된 유량을 상기 비의 평균과 곱함으로써 상기 후속 뱃치에 대한 상기 추정된 물질의 과다충전량를 얻기 위해 상기 평균을 이용하는 방법.
제 4항에 있어서, 적어도 하나의 후속 뱃치를 실행하는 상기 방법은

상기 공급원으로부터 상기 종착지까지 상기 물질의 유량을 개시하기 위해 제어 수단을 작동시키는 단계와,

미리 정해진 시간 증분에 상기 물질의 유량을 반복 측정하는 단계와,

상기 유량을 상기 시간 증분과 곱함으로써, 증가된 물질가 이송되는 유량을 측정하는 단계와,

상기 증가된 물질가 이송되는 유량을 총액계산기(totalizer)에 합산하는 단계와,

상기 측정된 유량을 상기 비의 평균과 곱함으로써 상기 측정된 유량에 대한 물질의 과다충전을 추정하는 단계와,

상기 물질 유동 종결 신호량을 유도하기 위해 상기 물질 목표량으로부터 상기 추정된 물질의 과다충전을 차감하는 단계와,

상기 총액계산기가 상기 물질의 유동 종결 신호량과 동일하거나 초과할 때까지 상기 결정 단계 및 합산 단계를 계속 수행하는 단계와, 그리고

상기 물질의 유동을 종결하는 단계를 더 포함하는 방법.
제 4항에 있어서, 상기 n 뱃치중의 각각의 하나에 대해 추정된 과다충전량을 결정하기 위한 단계는,

상기 비의 표준편차를 계산하는 단계와,

편차 인자(B)를 입력하는 단계와,

적 수치(product value)를 얻기 위해 상기 편차 인자(B)를 상기 표준 편차와 곱하는 단계와,

합계를 얻기 위해 상기 비의 평균에 상기 적 수치를 합산하는 단계와, 그리고

상기 측정된 유량에 상기 합계를 곱하여, 편차 인자(B)에 비례하여 상기 목표량으로부터 벗어나는 과다충전량의 추정값을 구하는 단계를 더 포함하는 방법.
제 6항에 있어서, 물질의 과다충전량을 구하기 위한 단계는,

다른 크기를 갖는 유량을 지정하는 단계와,

상기 측정된 유량으로부터 상기 측정된 물질의 과다충전량에 a + bx + cx²+ dx³+ … 형태의 적어도 2차인 다항식에 맞추는 단계와,

상기 다항식의 평균 제곱 오차를 계산하는 단계와,

상기 편차 인자(B)를 입력하는 단계와,

상기 평균 제곱 오차와 상기 편차 인자(B)를 곱하여 적을 얻는 단계와,

상기 다항식의 상수항(a)에 상기 적을 합산하는 단계와, 그리고

상기 다항식을 이용하여, 상기 지정된 유량의 각각에 대해, 향상된 정확도로 상기 물질의 과다충전을 추정하는 단계를 더 포함하는 방법.
제 5항에 있어서,

다수의 뱃치에 대한 유동 종결 신호 이후에 유량 및 물질의 유동을 기록하는 단계(1102)와,

상기 다수의 뱃치에 대한 상기 유량 및 물질의 유동을 분석하는 단계(1103)와,

상기 뱃치들 중 나중의 뱃치들이 앞쪽의 뱃치들에 비해, 비교될 만한 유량에 대한 유동 종결 신호의 수신 이후 물질 유동량이 더 많이 증가되었는지를 측정하는 단계(1104)와,

상기 유동 종결 신호가 수신된 이후 상기 유동 제어 수단의 작동 시간이 증가되었음을 나타내는 상기 유동 제어 수단의 고장을 알려주는 출력 신호를 발생시키는 단계(1105)를 포함하는 방법.
제 5항에 있어서, 상기 제어수단을 작동시키는 단계는 밸브(107)를 개방하는 단계를 포함하는 방법.
제 5항에 있어서, 상기 제어 수단을 작동시키는 단계는 펌프(107)를 작동시키는 단계를 포함하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 종결 단계는, 상기 물질의 유동을 종결하기 위해 밸브(107)를 차단하는 단계를 포함하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 종결 단계는, 상기 물질의 유동을 종결하기 위해 펌프(107)를 제어하는 단계를 포함하는 방법.