DE10116909A1

DE10116909A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben von Komponenten einer pneumatischen oder hydraulischen Förderanlage

Info

Publication number: DE10116909A1
Application number: DE2001116909
Authority: DE
Inventors: Christian Soretz
Original assignee: Coperion Waeschle GmbH and Co KG
Current assignee: Coperion Waeschle GmbH and Co KG
Priority date: 2001-04-05
Filing date: 2001-04-05
Publication date: 2002-10-17

Abstract

Bei einem Verfahren zum Betreiben von Komponenten einer pneumatischen oder hydraulischen Förderanlage (34) für Schüttgut, insbesondere von Zellenradschleusen (2), werden Messgrößen als analoge und/oder digitale Signale erfasst. Dabei werden analoge Signale zuerst digitalisiert, anschließend alle digitalen Signale einer Protokollkonvertierung unterzogen, wodurch dem Signal eine sendefähige Kennung zugeordnet wird, und in ein drahtgebundenes oder drahtloses Übertragungsmedium (27) eingespeist. Am Zielort (28) werden die übertragenen Signale empfangen und visualisiert. DOLLAR A Auf diese Weise ist es einem gegebenenfalls fernab der Betriebsstätte (35) ansässigen externen Dienstleistungsunternehmen (36) möglich, den Betriebszustand der Komponenten fortlaufend oder ereignisbezogen zu überwachen. Das externe Unternehmen entlastet durch seine Dienstleistung den Betreiber (37) der Förderanlage, beispielsweise ein kunststoffherstellendes oder -verarbeitendes Unternehmen. Dieser kann sich somit auf sein Kerngeschäft konzentrieren, während das externe Dienstleistungsunternehmen (36) die Komponenten überwacht, Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten koordiniert und durchführt und auf diese Weise für größtmögliche Betriebsbereitschaft der Förderanlage (34) Sorge trägt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben von Komponenten einer pneu matischen oder hydraulischen Förderanlage für Schüttgut, beispielsweise von Zellenradschleusen, an welchen Messgrössen als analoge oder digitale Signale erfasst werden.

Pneumatische und hydraulische Förderanlagen haben sich zum Transport von Schüttgütern, beispielsweise granulat- oder pulverförmigen Kunststoffen bewährt und dienen insbesondere zum innerbetrieblichen Transport derartiger Produkte. Eine solche Förderanlage umfasst einerseits ein Rohrleitungssystem, durch welches das Fördergut mittels eines strömenden Förderfluids von Aufgabe- zu Zielorten bewegt wird. Andererseits sind zum Betrieb der Förderanlage zahlreiche Komponenten erforderlich, die beispielsweise zum Einschleusen des Schüttguts in die Förderleitung, zum Absperren oder wahlweisen Verzweigen des Förderstrangs oder zum Aufbereiten und Regeln des Förderfluids dienen. Diesen Bauteilen kommt im Hinblick auf die Betriebssicherheit der Förderanlage eine besondere Bedeutung zu, zumal sich die Einsatzbedingungen unter anderem infolge wechselnder Drücke und Temperaturen sowie durch die Förderung schleissender Produkte fortlaufend verändern können.

Aus der Patentschrift DE 199 36 136 C1 ist eine derartige Komponente in Form einer Zellenradschleuse bekannt. Sie besteht aus einem Gehäuse mit einem Zulaufschacht, einem Auslaufschacht und einem in einer Gehäusebohrung drehbar angeordneten Zellenrad, das bei seiner Drehung beispielsweise Schüttgut aus einem mit dem Zulaufschacht verbundenen Schüttgutsilo entnimmt und über den Auslaufschacht in eine pneumatische Druckförderleitung einschleust. Das Zellenrad ist mit geringem radialem Abstand in die Gehäusebohrung Eingepasst und verhindert im wesentlichen das Abströmen des Druckgases aus der Förder leitung in den Schüttgutsilo.

Die Spaltweite zwischen Zellenrad und Gehäuse wird kontinuierlich mittels eines Sensors gemessen und von einem Regler mit einem zuvor festgelegten Grenz wert verglichen. Dabei werden der Durchmesser von Zellenrad oder Gehäuse bohrung beispielsweise durch Temperieren oder Druckverformung in der Weise verändert, dass sich der gewünschte Abstand einstellt. Durch dieses Vorgehen wird einerseits die Dichtigkeit der Schleuse verbessert, andererseits jedoch eine Berührung von Zellenrad und Gehäuse auch bei sich verändernden Schüttgut temperaturen oder Förderdrücken vermieden. Weiteren Zwecken dienen die erfassten Messgrössen nicht.

Aufgabe

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebszustände der Komponenten mit einfachen Mitteln erfassen und ausserhalb der Betriebsstätte der Förderanlage lesen und bewerten zu können.

Lösung

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Digitalisierung der analogen Signale, falls solche zuvor erfasst wurden, eine Protokollkonvertierung der digitalen Signale, wodurch dem Signal eine sendefähige Kennung zugeordnet wird, ein Einspeisen der protokollkonvertierten Signale in ein Übertragungsmedium und das Empfangen der übertragenen Signale am Zielort sowie der Visualisierung der gelesenen Signale.

Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung mit einer in die pneumatischen oder hydraulischen Förderanlage eingebundenen Komponente, beispielsweise einer Zellenradschleuse, welche mit Sensoren zur Erfassung von Messgrössen versehen ist, weist eine Einrichtung zur Protokollkonvertierung von Signalen auf, die gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Einrichtung zur Umwandlung analoger Signale in digitale Signale mit den Sensoren verbindbar ist, eine Einrichtung zum Einspeisen der protokollkonvertierten Signale in ein Über tragungsmedium, Einrichtungen zum Empfangen der übertragenen Signale am Zielort sowie Mittel zur Visualisierung der übertragenen Signale.

Auf diese Weise ist es möglich, den Betriebszustand der Komponenten fort laufend oder ereignisbezogen durch ein externes Unternehmen, beispielsweise dem Hersteller der Komponente, dem Lieferanten der Förderanlage oder einem Dienstleistungsunternehmen überwachen zu lassen. Dieses Vorgehen ist insbesondere im Hinblick auf die Prognose von Schadensfällen und der vorbeugenden Instandhaltung von entscheidender Bedeutung. Das externe Unternehmen entlastet durch seine Dienstleistung den Betreiber der Förderanlage und kann durch seine vertieften Kenntnisse in der Funktion der betreffenden Komponente die eingehenden Informationen mit besonderem Sachverstand beurteilen. Auf diese Weise können das externe Unternehmen und der Betreiber der Förderanlage die zur Erhaltung und/oder schnellstmöglichen Wiederher stellung der Funktionsfähigkeit der Förderanlage erforderlichen Massnahmen gemeinsam planen. Folgekosten aus Schäden an den genannten Komponenten werden durch dieses Vorgehen im wesentlichen vermieden.

Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.

Figuren

Die Figuren stellen beispielhaft und schematisch verschiedene Ausführungen der Erfindung dar.

Es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau einer pneumatischen Förderanlage

Fig. 2 ein erstes Beispiel für eine erfindungsgemässe Datenübertragung

Fig. 3 ein weitere Einrichtung zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Interaktionen zwischen dem Betreiber der Förderanlage und einem externen Dienstleistungs unternehmen

Die in Fig. 1 dargestellte Förderanlage umfasst einen Vorratsbehälter 1, aus dem mittels einer Zellenradschleuse 2 fortlaufend granulatförmiges Schüttcut in eine Förderleitung 3 eingespeist wird. Unter der Wirkung eines von einem Verdichter 4 bereitgestellten Druckgases bilden sich in der Förderleitung diskrete Schüttgut pfropfen 5 aus, die zueinander durch Gaspolster 6 beabstandet sind. Der Förder druck im Bereich der Schüttgutaufgabe kann beispielsweise 3 bis 6 bar betragen.

Dem Druckgefälle in der Förderleitung 3 folgend wandern die Schüttgutpfropfen 5 durch die Förderleitung 3 horizontal in Richtung des Zielorts 7, im Ausführungsbeispiel zu einem Silo 8. Unmittelbar vor dem Silo 8 wird die Förderleitung 3 durch einen ersten Rohrbogen 9 in die Vertikale umgelenkt. Oberhalb des Silos 8 erfolgt durch einen zweiten Rohrbogen 10 eine erneute Umlenkung in die Horizontale, aus der das Schüttgut mittels einer Weiche 11 oder eines weiteren Umlenkstücks 12 in den gewünschten Silo 8 eingeleitet wird.

Die in Fig. 2 gesondert abgebildete Zellenradschleuse 2 besteht aus dem Gehäuse 13, das oben einen Zulaufschacht 14 für die Entnahme von Schüttgut aus dem Vorratsbehälter 1 und unten einen Auslaufschacht 15 für den Eintrag des Schüttguts in die Förderleitung 3 aufweist. In einer Bohrung 16 des Gehäuses 13 befindet sich ein Zellenrad 17, dessen Kammern 18 bei Drehung in Richtung des Pfeils A unter Schwerkraftwirkung über den Zulaufschacht 14 befüllt und nach folgend in den Auslaufschacht 15 entleert werden.

Die Zellenradschleuse 2 ist im Ausführungsbeispiel mit verschiedenen Einrich tungen zur Erfassung von Messgrössen versehen, nämlich mit einem ersten Drucksensor 19 im Zulaufschacht 14, einem zweiten Drucksensor 20 im Auslaufschacht 15, einem Abstandssensor 21 auf dem Umfang der Bohrung 16 sowie einem Drehzahlsensor 22, die jeweils analoge elektrische Signale x1. . .x4 erzeugen, beispielsweise in Form von Spannung (Volt) oder Strom (Ampere).

Diese Signale werden einer Einrichtung 23 (A/D-Wandler) zugeführt, in der eine Umwandlung der analogen in digitale Signale erfolgt. Diese werden nachfolgend an eine Einrichtung 24 zur Protokollkonvertierung weitergeleitet. Dort werden die Signale gemäss des gewählten Protokolls aufbereitet und mit einem Identifika tionscode versehen, zum Beispiel nach dem im Internet gebräuchlichen TCP/IP- Protokoll. Um ein Auslesen der Daten aus dem nachfolgend angeführten, jeder mann zugänglichen Übertragungsmedium 27 durch Unbefugte zu verhindern, werden die so erzeugten Daten unter Verwendung von Mitteln 25 zur Kryptisierung verschlüsselt. Eine Kennung für das verwendete Verschlüsselungs mittel wird dabei an die Daten angehängt. Diese werden anschließend über eine Einrichtung 26, beispielsweise ein Modem in ein drahtgebundenes Übertragungs medium 27.1, beispielsweise ein stationäres Telefon- oder Computerdatennetz, eingespeist und zu einem von der Förderanlage gegebenenfalls weit entfernten Zielort 28 übertragen, an dem sich der Sitz des externen Dienstleisturigsunter nehmens befinden kann.

Dort werden die übertragenen Daten durch eine Einrichtung 29 (Modem) zum Empfangen aufgenommen, Mitteln 30 zur Entschlüsselung zugeführt und nachfolgend unter Verwendung von Mitteln 31, beispielsweise einem Computer, visualisiert.

Die Ausführung nach Fig. 3 unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen dadurch, dass das elektrische Signal x4 vom Drehzahlsensor 22 bereits in digitaler Form erzeugt wird und daher, im Gegensatz zu den analogen Signalen x1. . .x3, nicht mehr in der Einrichtung 23 umgewandelt werden muss. Die Signale werden anschliessend gesamthaft in einem Speicherelement 32 gesammelt und über einen vorgegebenen Zeitraum gespeichert. Parallel dazu werden die Signale in einer Einrichtung 33 mit zuvor festgelegten Grenzwerten verglichen. Bei einem Ereignis in Form einer Grenzwertüberschreitung initiiert die Einrichtung 33 ein Auslesen der im Speicherelement 32 gespeicherten Signale, die anschliessend der Einrichtung 24 zur Protokollkonvertierung zugeführt und dort in der zuvor beschriebenen Weise aufbereitet werden. Die Übertragung der Signale zum Zielort 28 erfolgt in diesem Beispiel über ein drahtloses Übertragungsmedium 27.2 unter Verwendung einer Einrichtung 26, die als Mobiltelefon ausgebildet sein kann. Am Zielort 28 befindet sich eine äquivalente Einrichtung 29 zum Empfangen der Signale, die anschliessend ebenfalls visualisiert werden. Auf eine Verschlüsselung der Signale wird in diesem Ausführungsbeispiel verzichtet, da die Sicherheitsstandards in mobilen Telefonnetzen höher sind als im Internet.

In Fig. 4 werden die Übertragungswege und die Interaktionen zwischen dem Betreiber der Förderanlage und dem externen Dienstleistungsunternehmen skizziert. Die in Förderanlage 34 gemessenen Signale (Pfeile B, C, D) ver schiedener Komponenten, beispielsweise der Zellenradschleuse 2, der Weiche 11 und des Verdichters 4, werden noch in der Betriebsstätte 35 in der in Fig. 2 oder 3 beschriebenen Weise aufbereitet und an das ausserhalb der Betriebsstätte 35 ansässige Dienstleistungsunternehmen 36 übertragen (Pfeil E). Dort werden die eintreffenden Informationen visualisiert und analysiert. Kann anhand dieser Analysen eine Betriebsstörung an einer Komponente festgestellt oder prognostiziert werden, benachrichtigt das Dienstleistungsunternehmen 36 zum einen den Betreiber 37 der Förderanlage 34 (Pfeil F), beispielsweise ein kunststoffherstellendes oder -verarbeitendes Unternehmen, und eine im Umfeld der Betriebsstätte 35 befindliche Serviceeinrichtung 38 (Pfeil G), die mit dem Betreiber 37 den Zeitpunkt der Wartungs- oder Instandsetzungsarbeiten abstimmt, das erforderliche Personal und Material disponiert und letztlich die genannten Tätigkeiten ausführt (Pfeil H). Der Betreiber 37 der Förderanlage kann sich somit auf sein Kerngeschäft der Kunststoffherstellung oder -verarbeitung konzentrieren, während das externe Dienstleistungsunternehmen 36 die Komponenten überwacht und für grösstmögliche Betriebssicherheit Sorge trägt.

Bezugszeichenliste

1

Vorratsbehälter

2

Zellenradschleuse

3

Förderleitung

4

Verdichter

5

Schüttgutpfropfen

6

Gaspolster

7

Zielort

8

Silo

9

,

10

Rohrbogen

11

Weiche

12

Umlenkstück

13

Gehäuse

14

Zulaufschacht

15

Auslaufschacht

16

Bohrung

17

Zellenrad

18

Kammer

19

,

20

Drucksensor

21

Abstandssensor

22

Drehzahlsensor

23

Einrichtung (zur Umwandlung analoger Signale in digitale Signale)

24

Einrichtung (zur Protokollkonvertierung)

25

Mittel zur Kryptisierung

26

Einrichtung (zum Einspeisen)

27

Übertragungsmedium

28

Zielort

29

Einrichtung (zum Empfangen)

30

Mittel zur Entschlüsselung

31

Mittel zur Visualisierung

32

Speicherelement

33

Einrichtung (zum Vergleich der Messgrösse mit einem zuvor festgelegten Grenzwert)

34

Förderanlage

35

Betriebsstätte

36

Dienstleistungsunternehmen

37

Betreiber (der Förderanlage)

38

Serviceeinrichtung

Claims

1. Verfahren zum Betreiben von Komponenten einer pneumatischen oder hydraulischen Förderanlage (34) für Schüttgut, beispielsweise von Zellenrad schleusen (2), an welchen Messgrössen als analoge und/oder digitale Signale erfasst werden, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Digitalisierung der analogen Signale, falls solche zuvor erfasst wurden
- Protokollkonvertierung der digitalen Signale, wodurch dem Signal eine sendefähige Kennung zugeordnet wird
- Einspeisen der protokollkonvertierten Signale in ein Übertragungsmedium (27)
- Empfangen der übertragenen Signale am Zielort (28)
- Visualisierung der empfangenen Signale

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassten digitalen und/oder digitalisierten analogen Signale vor der Einspeisung in das Übertragungsmedium (27) über einen definierten Zeitraum gesammelt und gespeichert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisung der Signale in das Übertragungsmedium (27) ereignisabhängig erfolgt, insbesondere bei Überschreiten zuvor festgelegter Grenzwerte der erfassten Messgrössen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Signale in ein drahtgebundenes Übertragungsmedium (27.1) eingespeist werden, insbesondere in ein stationäres Telefon- oder Computer datennetz, ein Stromversorgungssystem oder einen Lichtwellenleiter.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Signale in ein drahtloses Übertragungsmedium (27.2) eingespeist werden, insbesondere in Kommunikationsmittel zur elektro magnetischen Übertragung mittels Funk oder Infrarot.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale für die Übertragung nach einem nur dem Sender und Empfänger bekannten Schlüssel kryptisiert werden.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit in die pneumatischen oder hydraulischen Förderanlage (34) eingebundenen Komponen ten, insbesondere einer Zellenradschleuse (2), welche mit Sensoren (19), (20), (21), (22) zur Erfassung von Messgrössen versehen ist, gekennzeichnet durch

- eine Einrichtung (24) zur Protokollkonvertierung von Signalen, die gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Einrichtung (23) zur Umwandlung analoger Signale in digitale Signale mit den Sensoren (19), (20), (21), (22) verbindbar ist
- eine Einrichtung (26) zum Einspeisen der protokollkonvertierten Signale in ein Übertragungsmedium (27)
- eine Einrichtung (29) zum Empfangen der übertragenen Signale am Zielort (28)
- Mittel (31) zur Visualisierung der übertragenen Signale

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Einrichtung zur Digitalisierung (23) und/oder Protokollkonvertierung (24) ein Speicherelement (32) zugeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (33) zum Vergleich der Messgrösse mit einem zuvor festgelegten Grenzwert, mittels derer die Übertragung der Signale initiierbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch ein drahtgebundenes Übertragungsmedium (27.1), insbesondere in ein stationäres Telefon- oder Computerdatennetz, ein Stromversorgungssystem oder einen Lichtwellenleiter.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch ein drahtloses Übertragungsmedium (27.2), insbesondere ein Kommunikationsmittel zur elektromagnetischen Übertragung mittels Funk oder Infrarot.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, gekennzeichnet durch Mittel zur Kryptisierung (25) der zu übertragenden Signale und zur Entschlüsselung (30) der empfangenen Signale.