專利名稱：用于控制材料轉(zhuǎn)移的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于控制材料轉(zhuǎn)移的方法。本發(fā)明具體地涉及將多種材料同時轉(zhuǎn)移至共同的目的地。
背景技術：
現(xiàn)代制造方法常常需要將多種材料同時轉(zhuǎn)移至共同的目的地，使得這些材料可被混合在一起。材料的轉(zhuǎn)移可通過使用完全手動的控制來實現(xiàn)。此類控制自身不能夠確保精確的材料轉(zhuǎn)移，并且可能不代表對時間和人力資源的高效利用。自動化方法可成為實現(xiàn)這種材料轉(zhuǎn)移的更高效的方法。自動化的作用極小，除非其產(chǎn)生可預測且精確的結果并且也代表了對資本和人力資源的高效使用。用于轉(zhuǎn)移多種材料的方案可提供這些材料的順序轉(zhuǎn)移，使得每種材料依次被提供為總體序列的一部分。此類方案也可提供多種材料的同時轉(zhuǎn)移，使得可節(jié)約用于材料總體轉(zhuǎn)移的時間。同時地提供多種材料為轉(zhuǎn)移過程帶來了附加可變性，因而可誘導材料轉(zhuǎn)移中的誤差而導致浪費。期望具有一種用于高效地控制多種材料的同時轉(zhuǎn)移而不帶來誤差或增加過程浪費的方法。發(fā)明詳述本發(fā)明的方法可利用如本領域已知的工業(yè)自動化設備來實施。可與負載傳感器、 質(zhì)量和體積流量計以及其它已知的工業(yè)傳感器聯(lián)合，使用可編程的邏輯控制器或其它工業(yè)計算機來實施該控制方法。可通過任何數(shù)字存儲介質(zhì)例如可移除的閃存盤驅(qū)動器、軟盤、硬盤驅(qū)動器或其它電子存儲介質(zhì)將該方法提供為使用說明。該方法可被執(zhí)行為在控制計算機系統(tǒng)中的邏輯。本發(fā)明的方法可應用到用于轉(zhuǎn)移和使用材料的系統(tǒng)中，其中材料被供應至共同的目的地。所述共同的目的地或器皿可包括混合槽或儲存槽，這些元件是本領域已知的。共同的目的地也可包括反應器槽，組合的材料在反應槽中被進一步加工。所述器皿包括或以其它方式耦接到傳感器元件，所述傳感器元件提供輸出以指示存在于器皿中的以及供應給器皿的材料數(shù)量。傳感器元件可包括適于指示器皿及其內(nèi)容物的合并重量的負載傳感器、 或適于指示器皿中的材料含量的含量傳感器。器皿和傳感器的組合提供了確定添加到器皿中的材料量的方法。在向器皿添加任何材料之前，可獲取配衡讀數(shù)以確定器皿中的材料量。 隨著材料被添加到器皿中，傳感器讀數(shù)持續(xù)地指示添加的材料量。第一材料可依靠傳感器元件來供應給器皿，所述傳感器元件用以指示添加的材料量。傳感器合計添加的材料，并且總輸出可與配衡讀數(shù)結合而用來確定添加的總材料量。除了第一或主要材料以外，還可將次要材料、第三材料、第四材料和其它材料添加到器皿中。在器皿的傳感器元件之外，除第一材料供應之外的每種材料供應均包括指示提供給器皿的材料數(shù)量的裝置。該裝置包括如下負載傳感器，其被構造成當次要材料被轉(zhuǎn)移到器皿中時指示預稱重器皿中的載荷的減少。該裝置可包括質(zhì)量或體積流量計，所述流量計被構造成指示被轉(zhuǎn)移到器皿中的次要材料的量。該指示裝置可包括水平傳感器，其被構造成輸出當次要材料被轉(zhuǎn)移到器皿時的水平的變化。在這些布置的每一種中，傳感器裝置均提供對轉(zhuǎn)移的次要材料的指示，所述指示獨立于器皿的傳感器元件。根據(jù)本發(fā)明的方法，將第一或主要材料提供給公共器皿。指定主要材料的目標重量(TW)。TW可按如下任何單位來提供，所述單位可被用來監(jiān)測并控制材料轉(zhuǎn)移過程的控制系統(tǒng)識別。也可將主要材料的流量提供給控制系統(tǒng)。作為另外一種選擇或除了所提供的流量以外，控制系統(tǒng)還可計算主要材料的流量，并且可基于主要材料的實際材料流來保持流量的更新值。制定主要材料的單獨喂入時段。單獨喂入時段可被設定為通過經(jīng)驗確定的時間量，其中所述經(jīng)驗為喂入主要材料以允許該材料開始喂入、達到穩(wěn)定的喂入速率并且完成喂入主要材料的經(jīng)驗。在一個實施方案中，可將單獨喂入時間制定為十秒。對于更快地達到穩(wěn)定喂入速率的材料喂入系統(tǒng)，可將單獨喂入時間設定為較少的時間例如5秒。對于在啟動喂入之后需要更多時間來達到穩(wěn)定喂入速率的材料喂入系統(tǒng)，可將單獨喂入時段制定為15秒，20秒，30秒或更長的時間。單獨喂入時段可用來制定判定閾值。可提供控制邏輯以指定在不同的系統(tǒng)情況下 (當達到判定閾值時)要采取的動作。控制邏輯可包括確定哪些(如果有的話)材料供應在向器皿中喂入材料、每種相應的材料中還剩下多少材料要喂入、哪種材料喂入保持、或停止喂入、以及哪些材料喂入繼續(xù)。當材料被轉(zhuǎn)移時，控制系統(tǒng)或控制系統(tǒng)的邏輯可按許多不同的方式來監(jiān)測所述轉(zhuǎn)移，并且可確定已達到了判定閾值。在一個實施方案中，該系統(tǒng)可使用流量、目標重量、和主要材料的單獨喂入時間來確定判定閾值之前的時長。將目標重量除以流量提供了用于轉(zhuǎn)移所有目標重量的時間。可將單獨喂入時間從該總時間中減去以確定從開始主要材料的喂入直到判定閾值時的時間。在主要材料的喂入期間，主要材料的實際流量可用來更新總的所需時間和直到判定閾值為止的時間。作為另外一種選擇，所述計算可比較直到喂入了目標重量為止的剩余時間量和單獨喂入時間。當計算的時間量已到期或所述比較已確定單獨喂入時間為剩余的所有時間時，可執(zhí)行與判定閾值相關聯(lián)的邏輯。在一個實施方案中，控制系統(tǒng)或控制系統(tǒng)邏輯可計算單獨喂入時間的材料當量。 主要材料的歷史或?qū)嶋H流量以及單獨喂入時間可用來確定在單獨喂入時間中將要喂入的主要材料的量?？蓪⒂嬎愕牧繌闹饕牧系哪繕酥亓恐袦p去以確定在判定閾值之前要喂入的重量。因而該系統(tǒng)可監(jiān)測喂入的主要材料的量，并且可比較該量與計算的在判定閾值之前要喂入的量。當喂入的量等于判定閾值之前的量時，可執(zhí)行與判定閾值相關聯(lián)的邏輯。作為另外一種選擇，該系統(tǒng)可監(jiān)測喂入的材料量，將該量從目標重量中減去，并且可比較該差值與計算的相當于單獨喂入時間的材料量。當該差值等于材料相當量時，可執(zhí)行與判定閾值相關聯(lián)的邏輯。在使用本發(fā)明的方法時，主要材料可在判定閾值之前的任何時間開始喂入。次要材料可在主要材料開始喂入之時或開始喂入之后開始喂入。該系統(tǒng)監(jiān)測喂入到器皿中的總材料的量。該系統(tǒng)也監(jiān)測從任何有效喂入次要材料的供應系統(tǒng)喂入的材料量。有可能通過從被接納在器皿中的總量減去提供的次要材料的量來計算已喂入的主要材料的量。在確定了喂入的主要材料的量之后，該系統(tǒng)還可使用與材料的喂入相關聯(lián)的時間間隔來確定主要材料的實際流量。在判定閾值之前，可將任何數(shù)目的次要材料添加到器皿中?？墒褂枚鄠€單個的次CN 102549400 A要源來提供相應的次要材料。可使用單一次要源來提供多劑量的單一次要材料。作為一個非限制性實例，可將材料預稱重，然后供應給器皿?？蓽蕚涠鄠€預稱重的量并且在判定閾值之前進行添加。與達到判定閾值相關聯(lián)的邏輯可保持或暫時停止喂入主要材料或次要材料。在判定閾值時，該系統(tǒng)可確定每種材料供應系統(tǒng)的狀態(tài)?？纱_定每種供應系統(tǒng)是在有效喂入材料還是沒有喂入。在一個主要和次要喂入系統(tǒng)在判定閾值時各自均有效地喂入材料的實施方案中， 該系統(tǒng)在判定閾值之時和之后可保持喂入主要材料。主要材料的喂入可繼續(xù)保持，直到任何有效喂入次要材料的供應系統(tǒng)完成了喂入必要量的相應的次要材料。在判定閾值之后并且在保持主要材料喂入時，附加的次要材料喂入可開始并繼續(xù)，直到喂入了期望數(shù)量的附加材料。在所有有效的次要材料喂入完成喂入之后；主要材料的喂入可重新開始喂入。在重新開始喂入之后，主要材料的喂入將繼續(xù)直到完全供應了主要材料的目標重量。在一個主要和次要喂入系統(tǒng)在判定閾值時各自均有效地喂入材料的實施方案中， 該系統(tǒng)在判定閾值之時和之后可保持喂入次要材料。該系統(tǒng)可繼續(xù)喂入主要材料，直到所述邏輯指示已喂入了所述材料的目標重量。這可包括在為所述材料制定的單獨喂入時間中喂入主要材料。在指示喂入了目標重量之后，該系統(tǒng)可重新開始喂入任何次要材料，直到喂入了期望量的此類材料?？刂浦饕牧系奈谷肟煽紤]主要喂入的溢出。溢出被定義為最終重量和截止時的標度讀數(shù)之間的差值，并且是材料喂入停止時刻的實測重量讀數(shù)和所述過程“完成”之后混合槽中的材料的最終重量之間的差異。以下四種因素(a_d)有助于瞬時溢出或在任何給定時刻當發(fā)出停止喂入命令時的測量儀器讀數(shù)和最終測量儀器讀數(shù)之間的差異，如果在閥門或泵或其它最終控制元件得到命令并完全完成了其執(zhí)行動作之后，所述喂入完全停止并且測量儀器讀數(shù)穩(wěn)定下來，則將產(chǎn)生所述最終測量儀器讀數(shù)a.懸浮材料一已穿過了閥門的材料的一部分可能仍然在“自由降落”并且尚未到達所述混合物。b.減速力一需要用力來停止正向混合物中降落的材料。該動力會添加到標度讀數(shù)上直到材料流停止為止。c.標度/過濾滯后一在喂入期間，當應用過濾以阻尼由攪拌器或其它過程組件所造成的振動時，任何時刻的標度讀數(shù)都可能“滯后于”標度上的實際重量。無論過濾類型如何一機械的、電子的還是數(shù)字的一標度重量差異或滯后均將隨喂入流量的增加而增加。 用以增加平滑度的更大的過濾也會增加所述滯后。d.閥門“允許通過”一閥門不能夠被瞬時關閉。一些材料會在閥門正關閉時穿過閥門。溢出適用于幾乎任何種類的材料轉(zhuǎn)移系統(tǒng)。在四種因素中，“a”和“b”適用于溢出方面的標度或水平類型的測量。其它的因素也適用于其它類型例如流量計。當在單獨喂入時間中喂入主要材料時，可將溢出預測值導入到控制邏輯中以最小化與材料喂入相關聯(lián)的實際溢出。在一個實施方案中，可使用模型來計算預測的溢出(PS) =PS = Ki*Q+K2*Q2，其中Q 為材料的實測或計算的流量，并且Kp K2為預測模型的參數(shù)，所述參數(shù)獨立于材料流量Q。
參見前述預測模型
權利要求
1. 一種用于控制在系統(tǒng)中轉(zhuǎn)移的材料量的方法，所述系統(tǒng)具有多個材料喂入和同時的材料轉(zhuǎn)移時期，所述方法包括以下步驟a.提供耦接到負載傳感元件的接納器皿；b.給所述接納器皿提供主要材料供應；c.提供主要材料的目標重量(TW)的量；d.提供包括次要材料喂入傳感元件的次要材料供應；e.確定所述主要材料的單獨喂入時段，所述單獨喂入時段在單獨喂入時間閾值時開始；f.通過所述主要材料供應來開始將所述主要材料喂入到所述接納器皿中；g.確定所述主要材料的實際喂入速率；h.在所述主要材料開始喂入到所述接納器皿中之時或之后并且在所述單獨喂入時間閾值之前，開始將所述次要材料喂入到所述接納器皿中；i.確定所述主要材料和次要材料的喂入在所述單獨喂入時間閾值時的喂入狀態(tài)；j.當所述次要材料在所述單獨喂入時間閾值時具有有效喂入狀態(tài)時，停止喂入所述主要材料；k.在所述次要材料喂入停止之時或停止之后，重新開始喂入所述主要材料；以及1.在所述單獨喂入時段內(nèi)僅喂入所述主要材料，直到喂入了所述TW的量。
2.如權利要求1所述的方法，所述方法還包括如下步驟在啟動所述主要材料的喂入之前，核實所述接納器皿具有足夠的容量來保持所述主要材料和次要材料。
3.如權利要求1所述的方法，所述方法還包括以下步驟 P.提供包括第三材料喂入傳感元件的第三材料供應；q.在所述主要材料開始喂入到所述接納器皿中之時或之后并且在所述單獨喂入時間閾值之前，開始將所述第三材料喂入到所述接納器皿中；r.確定所述第三材料的喂入在所述單獨喂入時間閾值時的喂入狀態(tài)； s.當所述第三材料在所述單獨喂入時間閾值時具有有效喂入狀態(tài)時，停止喂入所述主要材料；t.在所述次要材料和第三材料的喂入停止或完成之時或之后，重新開始喂入所述主要材料；以及u.在所述單獨喂入時段內(nèi)僅喂入所述主要材料，直到喂入了所述TW的量。
4.如權利要求1所述的方法，所述方法還包括以下步驟m.在所述主要材料開始喂入到所述接納器皿中之時或之后并且在所述單獨喂入時間閾值之前，喂入所述次要材料的第一預稱重的部分；η.在所述同時的喂入時期期間，預稱重所述次要材料的第二部分； ο.在所述次要材料的第一部分被喂入到所述接納器皿中之后并且在所述單獨喂入時間閾值之前，喂入所述第二材料的預稱重的第二部分。
5.如權利要求1所述的方法，所述方法還包括以下步驟P.在所述TW的主要材料被喂入到了所述接納器皿中之后，啟動次要材料向所述接納器皿中的喂入。
6.如權利要求1所述的方法，所述方法還包括以下步驟P.使用所述材料的預測的溢出來確定材料喂入的截止點。
7.如權利要求1所述的方法，所述方法還包括以下步驟 P.提供包括第三材料喂入傳感元件的第三材料供應；q.在所述單獨喂入時間閾值之前、之時或之后并且在重新開始喂入所述主要材料之前，開始將所述第三材料喂入到所述接納器皿中；r.在所述次要材料和第三材料的喂入已經(jīng)停止或完成之時或之后，重新開始喂入所述主要材料；以及s.在所述單獨喂入時段內(nèi)僅喂入所述主要材料，直到喂入了所述TW的量。
8.如權利要求1所述的方法，所述方法還包括以下步驟m.限定多個流動區(qū)域以用于所述主要材料喂入和次要材料喂入中的至少一個，每個流動區(qū)域均由最小流量和最大流量來限定；η.提供不同的隨流量變化的溢出預測模型以用于所述多個區(qū)域中的至少一個； ο.使用所述溢出預測模型根據(jù)所述實際流量來預測所述材料喂入的溢出量； P.根據(jù)目標材料喂入量和所述預測的溢出來調(diào)整所述材料喂入的喂入截止時間。
9.一種用于控制在系統(tǒng)中轉(zhuǎn)移的材料量的方法，所述系統(tǒng)具有多個材料喂入和同時的材料轉(zhuǎn)移時期，所述方法包括以下步驟a.提供耦接到負載傳感元件的接納器皿；b.給所述接納器皿提供主要材料供應；c.提供主要材料的目標重量(TW)的量；d.提供包括次要材料喂入傳感元件的次要材料供應；e.確定所述主要材料的單獨喂入時間閾值；f.通過所述主要材料供應來開始將所述主要材料喂入到所述接納器皿中；g.確定所述主要材料的實際喂入速率；h.在所述主要材料開始喂入到所述接納器皿中之時或之后，開始將所述次要材料喂入到所述接納器皿中；i.確定所述主要材料和次要材料的喂入在所述單獨喂入時間閾值時的喂入狀態(tài)；j.當所述主要材料在所述單獨喂入時間閾值時具有有效喂入狀態(tài)時，停止喂入所述次要材料；k.在所述單獨喂入時間閾值之后僅喂入所述主要材料，直到喂入了所述TW的量；以及 1.在所述主要材料完成喂入之時或之后，重新開始喂入所述次要材料。
10.如權利要求9所述的方法，所述方法還包括如下步驟在啟動所述主要材料的喂入之前，核實所述接納器皿具有足夠的容量來保持所述主要材料和次要材料。
11.如權利要求9所述的方法，所述方法還包括以下步驟 v.提供包括第三材料喂入傳感元件的第三材料供應；w.在所述主要材料開始喂入到所述接納器皿中之時或之后并且在所述單獨喂入時間閾值之前，開始將所述第三材料喂入到所述接納器皿中；χ.確定所述第三材料的喂入在所述單獨喂入時間閾值時的喂入狀態(tài)； y.當所述主要材料在所述單獨喂入時間閾值時具有有效喂入狀態(tài)時，停止喂入所述第三材料；ζ.在所述單獨喂入時間閾值之后僅喂入所述主要材料，直到喂入了所述TW的量；以及 aa.在所述主要材料的喂入完成之時或之后，重新開始喂入所述第三材料。
12.如權利要求9所述的方法，所述方法還包括以下步驟q.在所述主要材料開始喂入到所述接納器皿中之時或之后并且在所述單獨喂入時間閾值之前，喂入所述次要材料的第一預稱重的部分；r.在所述同時的喂入時期期間，預稱重所述次要材料的第二部分； s.在所述次要材料的第一部分被喂入到所述接納器皿中之后并且在所述單獨喂入時間閾值之前，喂入所述第二材料的預稱重的第二部分。
13.如權利要求9所述的方法，所述方法還包括以下步驟 t.提供包括第三材料喂入傳感元件的第三材料供應；u.在所述單獨喂入時間閾值之時或之后并且在重新開始喂入所述主要材料之前，開始將所述第三材料喂入到所述接納器皿中；v.在所述次要材料和第三材料的喂入已經(jīng)停止或完成之時或之后，重新開始喂入所述主要材料；以及W.在所述單獨喂入時段內(nèi)僅喂入所述主要材料，直到喂入了所述TW的量。
14.如權利要求9所述的方法，所述方法還包括以下步驟 P.使用所述材料的預測的溢出來確定材料喂入的截止點；
15.如權利要求9所述的方法，所述方法還包括以下步驟q.限定多個流動區(qū)域以用于所述主要材料喂入和次要材料喂入中的至少一個，每個流動區(qū)域均由最小流量和最大流量來限定。r.提供不同的隨流量變化的溢出預測模型以用于所述多個區(qū)域中的至少一個； s.使用所述溢出預測模型根據(jù)所述實際流量來預測所述材料喂入的溢出量； t.根據(jù)目標材料喂入量和所述預測的溢出來調(diào)整所述材料喂入的喂入截止時間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于控制在系統(tǒng)中轉(zhuǎn)移的材料量的方法，所述系統(tǒng)具有多個材料喂入和同時的材料轉(zhuǎn)移時期。該方法包括以下步驟將次要材料和具有目標重量的主要材料中的每一個供應給接納器皿；確定判定閾值；將主要材料喂入到接納器皿中；在主要材料開始喂入之時或之后并且在判定閾值之前，將次要材料喂入到接納器皿中；確定主要材料和次要材料在判定閾值時的喂入狀態(tài)；改變主要材料或次要材料中的一個在判定閾值時的喂入狀態(tài)；以及在單獨喂入時段內(nèi)僅喂入主要材料，直到喂入了目標重量的量。
文檔編號G01G19/34GK102549400SQ201080042012
公開日2012年7月4日 申請日期2010年9月16日 優(yōu)先權日2009年9月23日
發(fā)明者C·C·傅 申請人:寶潔公司