专利名称：用于控制材料转移的方法
技术领域：
本发明涉及用于控制材料转移的方法。本发明具体地涉及将多种材料同时转移至共同的目的地。
背景技术：
现代制造方法常常需要将多种材料同时转移至共同的目的地，使得这些材料可被混合在一起。材料的转移可通过使用完全手动的控制来实现。此类控制自身不能够确保精确的材料转移，并且可能不代表对时间和人力资源的高效利用。自动化方法可成为实现这种材料转移的更高效的方法。自动化的作用极小，除非其产生可预测且精确的结果并且也代表了对资本和人力资源的高效使用。用于转移多种材料的方案可提供这些材料的顺序转移，使得每种材料依次被提供为总体序列的一部分。此类方案也可提供多种材料的同时转移，使得可节约用于材料总体转移的时间。同时地提供多种材料为转移过程带来了附加可变性，因而可诱导材料转移中的误差而导致浪费。期望具有一种用于高效地控制多种材料的同时转移而不带来误差或增加过程浪费的方法。发明详述本发明的方法可利用如本领域已知的工业自动化设备来实施。可与负载传感器、 质量和体积流量计以及其它已知的工业传感器联合，使用可编程的逻辑控制器或其它工业计算机来实施该控制方法。可通过任何数字存储介质例如可移除的闪存盘驱动器、软盘、硬盘驱动器或其它电子存储介质将该方法提供为使用说明。该方法可被执行为在控制计算机系统中的逻辑。本发明的方法可应用到用于转移和使用材料的系统中，其中材料被供应至共同的目的地。所述共同的目的地或器皿可包括混合槽或储存槽，这些元件是本领域已知的。共同的目的地也可包括反应器槽，组合的材料在反应槽中被进一步加工。所述器皿包括或以其它方式耦接到传感器元件，所述传感器元件提供输出以指示存在于器皿中的以及供应给器皿的材料数量。传感器元件可包括适于指示器皿及其内容物的合并重量的负载传感器、 或适于指示器皿中的材料含量的含量传感器。器皿和传感器的组合提供了确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，可获取配衡读数以确定器皿中的材料量。 随着材料被添加到器皿中，传感器读数持续地指示添加的材料量。第一材料可依靠传感器元件来供应给器皿，所述传感器元件用以指示添加的材料量。传感器合计添加的材料，并且总输出可与配衡读数结合而用来确定添加的总材料量。除了第一或主要材料以外，还可将次要材料、第三材料、第四材料和其它材料添加到器皿中。在器皿的传感器元件之外，除第一材料供应之外的每种材料供应均包括指示提供给器皿的材料数量的装置。该装置包括如下负载传感器，其被构造成当次要材料被转移到器皿中时指示预称重器皿中的载荷的减少。该装置可包括质量或体积流量计，所述流量计被构造成指示被转移到器皿中的次要材料的量。该指示装置可包括水平传感器，其被构造成输出当次要材料被转移到器皿时的水平的变化。在这些布置的每一种中，传感器装置均提供对转移的次要材料的指示，所述指示独立于器皿的传感器元件。根据本发明的方法，将第一或主要材料提供给公共器皿。指定主要材料的目标重量(TW)。TW可按如下任何单位来提供，所述单位可被用来监测并控制材料转移过程的控制系统识别。也可将主要材料的流量提供给控制系统。作为另外一种选择或除了所提供的流量以外，控制系统还可计算主要材料的流量，并且可基于主要材料的实际材料流来保持流量的更新值。制定主要材料的单独喂入时段。单独喂入时段可被设定为通过经验确定的时间量，其中所述经验为喂入主要材料以允许该材料开始喂入、达到稳定的喂入速率并且完成喂入主要材料的经验。在一个实施方案中，可将单独喂入时间制定为十秒。对于更快地达到稳定喂入速率的材料喂入系统，可将单独喂入时间设定为较少的时间例如5秒。对于在启动喂入之后需要更多时间来达到稳定喂入速率的材料喂入系统，可将单独喂入时段制定为15秒，20秒，30秒或更长的时间。单独喂入时段可用来制定判定阈值。可提供控制逻辑以指定在不同的系统情况下 (当达到判定阈值时)要采取的动作。控制逻辑可包括确定哪些(如果有的话)材料供应在向器皿中喂入材料、每种相应的材料中还剩下多少材料要喂入、哪种材料喂入保持、或停止喂入、以及哪些材料喂入继续。当材料被转移时，控制系统或控制系统的逻辑可按许多不同的方式来监测所述转移，并且可确定已达到了判定阈值。在一个实施方案中，该系统可使用流量、目标重量、和主要材料的单独喂入时间来确定判定阈值之前的时长。将目标重量除以流量提供了用于转移所有目标重量的时间。可将单独喂入时间从该总时间中减去以确定从开始主要材料的喂入直到判定阈值时的时间。在主要材料的喂入期间，主要材料的实际流量可用来更新总的所需时间和直到判定阈值为止的时间。作为另外一种选择，所述计算可比较直到喂入了目标重量为止的剩余时间量和单独喂入时间。当计算的时间量已到期或所述比较已确定单独喂入时间为剩余的所有时间时，可执行与判定阈值相关联的逻辑。在一个实施方案中，控制系统或控制系统逻辑可计算单独喂入时间的材料当量。 主要材料的历史或实际流量以及单独喂入时间可用来确定在单独喂入时间中将要喂入的主要材料的量。可将计算的量从主要材料的目标重量中减去以确定在判定阈值之前要喂入的重量。因而该系统可监测喂入的主要材料的量，并且可比较该量与计算的在判定阈值之前要喂入的量。当喂入的量等于判定阈值之前的量时，可执行与判定阈值相关联的逻辑。作为另外一种选择，该系统可监测喂入的材料量，将该量从目标重量中减去，并且可比较该差值与计算的相当于单独喂入时间的材料量。当该差值等于材料相当量时，可执行与判定阈值相关联的逻辑。在使用本发明的方法时，主要材料可在判定阈值之前的任何时间开始喂入。次要材料可在主要材料开始喂入之时或开始喂入之后开始喂入。该系统监测喂入到器皿中的总材料的量。该系统也监测从任何有效喂入次要材料的供应系统喂入的材料量。有可能通过从被接纳在器皿中的总量减去提供的次要材料的量来计算已喂入的主要材料的量。在确定了喂入的主要材料的量之后，该系统还可使用与材料的喂入相关联的时间间隔来确定主要材料的实际流量。在判定阈值之前，可将任何数目的次要材料添加到器皿中。可使用多个单个的次CN 102549400 A要源来提供相应的次要材料。可使用单一次要源来提供多剂量的单一次要材料。作为一个非限制性实例，可将材料预称重，然后供应给器皿。可准备多个预称重的量并且在判定阈值之前进行添加。与达到判定阈值相关联的逻辑可保持或暂时停止喂入主要材料或次要材料。在判定阈值时，该系统可确定每种材料供应系统的状态。可确定每种供应系统是在有效喂入材料还是没有喂入。在一个主要和次要喂入系统在判定阈值时各自均有效地喂入材料的实施方案中， 该系统在判定阈值之时和之后可保持喂入主要材料。主要材料的喂入可继续保持，直到任何有效喂入次要材料的供应系统完成了喂入必要量的相应的次要材料。在判定阈值之后并且在保持主要材料喂入时，附加的次要材料喂入可开始并继续，直到喂入了期望数量的附加材料。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开始喂入。在重新开始喂入之后，主要材料的喂入将继续直到完全供应了主要材料的目标重量。在一个主要和次要喂入系统在判定阈值时各自均有效地喂入材料的实施方案中， 该系统在判定阈值之时和之后可保持喂入次要材料。该系统可继续喂入主要材料，直到所述逻辑指示已喂入了所述材料的目标重量。这可包括在为所述材料制定的单独喂入时间中喂入主要材料。在指示喂入了目标重量之后，该系统可重新开始喂入任何次要材料，直到喂入了期望量的此类材料。控制主要材料的喂入可考虑主要喂入的溢出。溢出被定义为最终重量和截止时的标度读数之间的差值，并且是材料喂入停止时刻的实测重量读数和所述过程“完成”之后混合槽中的材料的最终重量之间的差异。以下四种因素(a_d)有助于瞬时溢出或在任何给定时刻当发出停止喂入命令时的测量仪器读数和最终测量仪器读数之间的差异，如果在阀门或泵或其它最终控制元件得到命令并完全完成了其执行动作之后，所述喂入完全停止并且测量仪器读数稳定下来，则将产生所述最终测量仪器读数a.悬浮材料一已穿过了阀门的材料的一部分可能仍然在“自由降落”并且尚未到达所述混合物。b.减速力一需要用力来停止正向混合物中降落的材料。该动力会添加到标度读数上直到材料流停止为止。c.标度/过滤滞后一在喂入期间，当应用过滤以阻尼由搅拌器或其它过程组件所造成的振动时，任何时刻的标度读数都可能“滞后于”标度上的实际重量。无论过滤类型如何一机械的、电子的还是数字的一标度重量差异或滞后均将随喂入流量的增加而增加。 用以增加平滑度的更大的过滤也会增加所述滞后。d.阀门“允许通过”一阀门不能够被瞬时关闭。一些材料会在阀门正关闭时穿过阀门。溢出适用于几乎任何种类的材料转移系统。在四种因素中，“a”和“b”适用于溢出方面的标度或水平类型的测量。其它的因素也适用于其它类型例如流量计。当在单独喂入时间中喂入主要材料时，可将溢出预测值导入到控制逻辑中以最小化与材料喂入相关联的实际溢出。在一个实施方案中，可使用模型来计算预测的溢出(PS) =PS = Ki*Q+K2*Q2，其中Q 为材料的实测或计算的流量，并且Kp K2为预测模型的参数，所述参数独立于材料流量Q。
参见前述预测模型
权利要求
1. 一种用于控制在系统中转移的材料量的方法，所述系统具有多个材料喂入和同时的材料转移时期，所述方法包括以下步骤a.提供耦接到负载传感元件的接纳器皿；b.给所述接纳器皿提供主要材料供应；c.提供主要材料的目标重量(TW)的量；d.提供包括次要材料喂入传感元件的次要材料供应；e.确定所述主要材料的单独喂入时段，所述单独喂入时段在单独喂入时间阈值时开始；f.通过所述主要材料供应来开始将所述主要材料喂入到所述接纳器皿中；g.确定所述主要材料的实际喂入速率；h.在所述主要材料开始喂入到所述接纳器皿中之时或之后并且在所述单独喂入时间阈值之前，开始将所述次要材料喂入到所述接纳器皿中；i.确定所述主要材料和次要材料的喂入在所述单独喂入时间阈值时的喂入状态；j.当所述次要材料在所述单独喂入时间阈值时具有有效喂入状态时，停止喂入所述主要材料；k.在所述次要材料喂入停止之时或停止之后，重新开始喂入所述主要材料；以及1.在所述单独喂入时段内仅喂入所述主要材料，直到喂入了所述TW的量。
2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括如下步骤在启动所述主要材料的喂入之前，核实所述接纳器皿具有足够的容量来保持所述主要材料和次要材料。
3.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤 P.提供包括第三材料喂入传感元件的第三材料供应；q.在所述主要材料开始喂入到所述接纳器皿中之时或之后并且在所述单独喂入时间阈值之前，开始将所述第三材料喂入到所述接纳器皿中；r.确定所述第三材料的喂入在所述单独喂入时间阈值时的喂入状态； s.当所述第三材料在所述单独喂入时间阈值时具有有效喂入状态时，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时或之后，重新开始喂入所述主要材料；以及u.在所述单独喂入时段内仅喂入所述主要材料，直到喂入了所述TW的量。
4.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤m.在所述主要材料开始喂入到所述接纳器皿中之时或之后并且在所述单独喂入时间阈值之前，喂入所述次要材料的第一预称重的部分；η.在所述同时的喂入时期期间，预称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纳器皿中之后并且在所述单独喂入时间阈值之前，喂入所述第二材料的预称重的第二部分。
5.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤P.在所述TW的主要材料被喂入到了所述接纳器皿中之后，启动次要材料向所述接纳器皿中的喂入。
6.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤P.使用所述材料的预测的溢出来确定材料喂入的截止点。
7.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤 P.提供包括第三材料喂入传感元件的第三材料供应；q.在所述单独喂入时间阈值之前、之时或之后并且在重新开始喂入所述主要材料之前，开始将所述第三材料喂入到所述接纳器皿中；r.在所述次要材料和第三材料的喂入已经停止或完成之时或之后，重新开始喂入所述主要材料；以及s.在所述单独喂入时段内仅喂入所述主要材料，直到喂入了所述TW的量。
8.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤m.限定多个流动区域以用于所述主要材料喂入和次要材料喂入中的至少一个，每个流动区域均由最小流量和最大流量来限定；η.提供不同的随流量变化的溢出预测模型以用于所述多个区域中的至少一个； ο.使用所述溢出预测模型根据所述实际流量来预测所述材料喂入的溢出量； P.根据目标材料喂入量和所述预测的溢出来调整所述材料喂入的喂入截止时间。
9.一种用于控制在系统中转移的材料量的方法，所述系统具有多个材料喂入和同时的材料转移时期，所述方法包括以下步骤a.提供耦接到负载传感元件的接纳器皿；b.给所述接纳器皿提供主要材料供应；c.提供主要材料的目标重量(TW)的量；d.提供包括次要材料喂入传感元件的次要材料供应；e.确定所述主要材料的单独喂入时间阈值；f.通过所述主要材料供应来开始将所述主要材料喂入到所述接纳器皿中；g.确定所述主要材料的实际喂入速率；h.在所述主要材料开始喂入到所述接纳器皿中之时或之后，开始将所述次要材料喂入到所述接纳器皿中；i.确定所述主要材料和次要材料的喂入在所述单独喂入时间阈值时的喂入状态；j.当所述主要材料在所述单独喂入时间阈值时具有有效喂入状态时，停止喂入所述次要材料；k.在所述单独喂入时间阈值之后仅喂入所述主要材料，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时或之后，重新开始喂入所述次要材料。
10.如权利要求9所述的方法，所述方法还包括如下步骤在启动所述主要材料的喂入之前，核实所述接纳器皿具有足够的容量来保持所述主要材料和次要材料。
11.如权利要求9所述的方法，所述方法还包括以下步骤 v.提供包括第三材料喂入传感元件的第三材料供应；w.在所述主要材料开始喂入到所述接纳器皿中之时或之后并且在所述单独喂入时间阈值之前，开始将所述第三材料喂入到所述接纳器皿中；χ.确定所述第三材料的喂入在所述单独喂入时间阈值时的喂入状态； y.当所述主要材料在所述单独喂入时间阈值时具有有效喂入状态时，停止喂入所述第三材料；ζ.在所述单独喂入时间阈值之后仅喂入所述主要材料，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时或之后，重新开始喂入所述第三材料。
12.如权利要求9所述的方法，所述方法还包括以下步骤q.在所述主要材料开始喂入到所述接纳器皿中之时或之后并且在所述单独喂入时间阈值之前，喂入所述次要材料的第一预称重的部分；r.在所述同时的喂入时期期间，预称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纳器皿中之后并且在所述单独喂入时间阈值之前，喂入所述第二材料的预称重的第二部分。
13.如权利要求9所述的方法，所述方法还包括以下步骤 t.提供包括第三材料喂入传感元件的第三材料供应；u.在所述单独喂入时间阈值之时或之后并且在重新开始喂入所述主要材料之前，开始将所述第三材料喂入到所述接纳器皿中；v.在所述次要材料和第三材料的喂入已经停止或完成之时或之后，重新开始喂入所述主要材料；以及W.在所述单独喂入时段内仅喂入所述主要材料，直到喂入了所述TW的量。
14.如权利要求9所述的方法，所述方法还包括以下步骤 P.使用所述材料的预测的溢出来确定材料喂入的截止点；
15.如权利要求9所述的方法，所述方法还包括以下步骤q.限定多个流动区域以用于所述主要材料喂入和次要材料喂入中的至少一个，每个流动区域均由最小流量和最大流量来限定。r.提供不同的随流量变化的溢出预测模型以用于所述多个区域中的至少一个； s.使用所述溢出预测模型根据所述实际流量来预测所述材料喂入的溢出量； t.根据目标材料喂入量和所述预测的溢出来调整所述材料喂入的喂入截止时间。
全文摘要
本发明公开了一种用于控制在系统中转移的材料量的方法，所述系统具有多个材料喂入和同时的材料转移时期。该方法包括以下步骤将次要材料和具有目标重量的主要材料中的每一个供应给接纳器皿；确定判定阈值；将主要材料喂入到接纳器皿中；在主要材料开始喂入之时或之后并且在判定阈值之前，将次要材料喂入到接纳器皿中；确定主要材料和次要材料在判定阈值时的喂入状态；改变主要材料或次要材料中的一个在判定阈值时的喂入状态；以及在单独喂入时段内仅喂入主要材料，直到喂入了目标重量的量。
文档编号G01G19/34GK102549400SQ201080042012
公开日2012年7月4日 申请日期2010年9月16日 优先权日2009年9月23日
发明者C·C·傅 申请人:宝洁公司