PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69522592T2 11.07.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0887721
Titel Überwachungsvorrichtung für Flüssigkeitsverteilungssystem
Anmelder Nordson Corp., Westlake, Ohio, US
Erfinder Buckler, Jeffrey M., Brookfield WI 53005, US;
Loparo, Thomas A., Elyria, US;
Waryu, Joseph C., Amherst, US
Vertreter Eisenführ, Speiser & Partner, 80335 München
DE-Aktenzeichen 69522592
Vertragsstaaten CH, DE, ES, FR, IT, LI
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 28.02.1995
EP-Aktenzeichen 982023210
EP-Offenlegungsdatum 30.12.1998
EP date of grant 05.09.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.07.2002
IPC-Hauptklasse G05B 23/02
IPC-Nebenklasse B05B 12/08   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Überwachungseinrichtungen und insbesondere ein System zum Erfassen von Betriebsstörungen von Fluidabgabeeinrichtungen.

Typische Fluidabgabeanlagen weisen eine Pumpe auf, deren Einlaß mit einer Materialquelle und deren Auslaß mit einer Fluidabgabeeinrichtung verbunden ist. Um eine exakte Abgabe zu ermöglichen, kann die Abgabeeinrichtung ein Ventil aufweisen, das den Durchtritt des Fluids durch eine Auslaßöffnung, beispielsweise eine Spritzdüse oder eine Fluidspitze, ermöglicht. Bei einigen Anlagen wird das Ventil der Abgabeeinrichtung mittels einer programmierten Steuerung betätigt, so daß das Fluid in exakten oder abgemessenen Mengen abgegeben wird.

In vielen Anwendungsfällen ist die Abgabe in exakten Mustern oder einer abgemessenen Menge oder beides erwünscht. Während des Betriebs wird die Dosierungsgenauigkeit von vielen Faktoren beeinflußt, darunter vom Abnutzungsgrad der Düse, von Fluidverunreinigungen, vom Zusetzen der Düse und von der Pumpenleistung. Das Zusetzen des Materialfließwegs, insbesondere in der Abgabeeinrichtung, ist ein typisches Problem, das die Leistung von Präzisionsabgäbeanlagen beeinträchtigt. Bei Präzisionsabgabeanlagen beispielsweise, wie sie zum Beschichten der Innenseite großer Partien von Blechdosenkörpern verwendet werden, kann eine verstopfte oder abgenutzte Spritzdüse dazu führen, daß der Dosenkörper unvollständig oder nicht richtig beschichtet wird.

Typischerweise werden die Dosenkörper während der Herstellung in Stückzahlen von mehreren hundert pro Minute beschichtet. Daher kann eine nicht richtig funktionierende Abgabeeinrichtung, insbesondere eine verstopfte oder abgenutzte Spritzdüse, dazu führen, daß viele Dosen nicht richtig beschichtet werden, bevor die Funktionsstörung der Fluidabgabeeinrichtung bemerkt wird. Eine nicht ordnungsgemäße Beschichtung kann sich nachteilig auf die Aufbewahrungsfunktion der Dose auswirken. In einigen Fällen kann die Dose schneller altern (d. h. kürzere Lagerfähigkeit), in anderen (z. B. bei Dosen für Lebensmittel und Getränke) kann der Inhalt beeinträchtigt werden (z. B. Geschmacksveränderung, Verderb). Eine nicht ordnungsgemäße Beschichtung ist daher unerwünscht und vermehrt die Kosten beträchtlich, weil die nicht ordnungsgemäß beschichteten Dosen zum Ausschuß gegeben und entsorgt oder nachgearbeitet werden müssen, indem sie geprüft, von Hand aussortiert, gereinigt und neu beschichtet werden.

Eine Antwort auf die vorgenannten Schwierigkeiten gibt die Fluidabgabe-Überwachungseinrichtung, die in dem am 26. Mai 1987 S. L. Merkel erteilten US-Patent 4,668,948 beschrieben ist, welches auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragen worden ist. Die Überwachungseinrichtung verwendet eine analoge Steuerung, bei der eine kalibrierte Öffnung verwendet wird, um während des Betriebs der Spritzpistole einen kleinen Druckabfall gegenüber dem von der Bedienperson eingestellten statischen Druck zu erhalten. Der Druck wird sowohl während des Betriebs als auch während des Stillstands der Pistole an der Düse und der kalibrierten Öffnung gemessen, um die Durchflußbedingungen der Pistole zu überwachen. Während des Betriebs kann bei einem statischen Druck von beispielsweise 5480 kN/m² (800 psi) der Druckabfall an der Öffnung beispielsweise etwa 340 bis 410 kN/m² (50 bis 60 Pounds pro Quadratinch ("psi")) betragen. Beim Ein- und Ausschalten der Pistole zum Beschichten der aufeinanderfolgenden Dosen wird der Spritz- bzw. Aktivierungsdruck mit einem Referenzsignal verglichen, um beeinträchtigende Fließ- und Druckbedingungen zu erfassen. Ein Zähler dient dazu, eine vorgegebene Anzahl von Aktivierungsdruckfehlerzuständen zu erfassen, bevor ein Fehlersignal ausgelöst wird.

Die Steuerung ist während des Beschichtungsvorgangs aktiv, um ein Alarmsignal auszugeben, wenn der vom Drucktransducer erfaßte Aktivierungsdruck größer als ein vorgegebenes oberes oder unteres Druckreferenzsignal ist. Ungünstige Fließbedingungen können das Ergebnis abgenützter oder verstopfter Düsen sein; wenn das erfaßte Drucksignal größer ist als das Druckreferenzsignal, wird die Bedienperson durch ein Alarmsignal gewarnt. Die Überwachungseinrichtung enthält eine Einstellvorrichtung zur Veränderung der Empfindlichkeit des Erfassungsvorgangs durch Änderung der Größe des vorgegebenen Druckreferenzsignals. Die Steuerung kann auch so eingestellt werden, daß eine schnelle Auswanderung des gemessenen Aktivierungsdrucks, die einem Signal für "übermäßiger Druckabfall" oder "kein Druck" entspricht, erfaßt wird. Wenn die Fluidabgabeeinrichtung abgeschaltet ist, d. h. auf AUS steht, wird derselbe Drucktransducer überwacht, um eine Funktions- Störung der Pumpe zu erfassen. In beiden obengenannten Fällen bewirkt das abgegebene Fehlersignal, daß die Fluidabgabeeinrichtung abgeschaltet wird.

Der typischerweise in der vorstehend beschriebenen analogen Überwachungseinrichtung eingesetzte Drucktransducer liefert ein schwaches Ausgangssignal. Der Transducer ist jedoch in einer Umgebung untergebracht, in der hohe Elektrostörpegel auftreten können. Aus diesem Grund muß im Abstand von einigen Fuß zum Druckmeßtransducer, der mit der Fluidabgabeeinrichtung verbunden ist, ein Vorverstärker angebracht werden. Außerdem ist die Überwachungseinrichtung wie die meisten analogen Systeme störempfindlich und hat eine Auswanderungstendenz, was das Kalibrieren erschwert und für unerwartete Veränderungen anfällig macht. Um schlecht beschichtete Dosen zuverlässiger erfassen zu können, muß die Überwachungseinrichtung außerdem einen ungeeigneten Aktivierungsdruck über mindestens zwei Fluidabgabezyklen erfassen, bevor ein Beschichtungsfehlersignal erzeugt wird. Folglich steht eine Überwachung der Qualität des Fluidabgabezyklus auf der Basis Zyklus für Zyklus, d. h. Dose für Dose, nicht zur Verfügung.

Ein Fluidabgabeüberwachungssystem, das einige der Nachteile der vorgenannten Anlage beseitigt, ist in der japanischen Veröffentlichung 61-278373(A) offenbart, die auf eine Tochtergesellschaft der Inhaberin der vorliegenden Erfindung übertragen worden ist. Bei dieser Überwachungseinrichtung tastet eine Prozessoreinheit ein Drucksignal von der Fluidabgabeeinrichtung eine vorgegebene Anzahl von Malen ab, während Fluid abgegeben wird. Jedes abgetastete Drucksignal wird mit dem oberen und dem unteren Grenzwert eines zulässigen Druckbereichs verglichen. Ferner wird jedes der abgetasteten Drucksignale, das den oberen oder den unteren Grenzwert des zulässigen Druckbereichs überschreitet, einzeln gezählt. Bei dem Überwachungssystem muß eine vorgegebene Anzahl abgetasteter Drucksignale entweder den oberen oder den unteren Grenzwert überschreiten, bevor ein Alarm ausgelöst wird. Außerdem kann der vorgenannte Abtastvorgang dazu eingesetzt werden, die Stromstärke und die Spannung des Elektromagneten des Durchflußsteuerungsventils abzutasten, welches zum Öffnen und Schließen der Fluidabgabeeinrichtung verwendet wird, wodurch erfaßt wird, ob das Durchflußsteuerungsventil ordnungsgemäß arbeitet.

Während das vorstehende Abtast-Überwachungssystem gegenüber dem vorherigen analogen Überwachungssystem einige Vorteile hat, weist es noch immer viele der Nachteile bisheriger Überwachungssysteme für Fluidabgabeeinrichtungen auf. Während bisherige Systeme Alarmzustände erfassen, die Eingriffe erforderlich machen, bieten sie keine umfassende Methode zum Sammeln von Daten, damit Warnhinweise auf eine mögliche Betriebsstörung und deren Ursache gegeben sind. Außerdem ist es bei bisherigen Überwachungssystemen erforderlich, daß die Bedienpersonen für die Fertigungsstraße jede einzelne Fluidabgabeeinrichtung an ihrem jeweiligen Aufstellungsort überwachen. Auch eine Fernüberwachung des Zustands einer oder mehrerer Überwachungseinrichtungen ist nicht möglich. Außerdem hat bei den bisherigen Systemen jede Fluidabgabeeinrichtung an der Fertigungsstraße ihre eigene Überwachungseinrichtung. Während jede Überwachungseinrichtung mit anderen Prozeßüberwachungseinrichtungen wie Signallichtern und anderen Anzeigeelementen verbunden ist, erhält die Bedienperson für die Fertigungsstraße wenig oder keine ausführlichen Meldungen zur Identifizierung einer bestimmten Betriebsstörung oder zur Diagnose einer Betriebsstörung. Außerdem haben die bisherigen Drucküberwachungssysteme Kalibrierungseinrichtungen, die relativ schwierig einzusetzen sind oder auf schlechte Leistung, beispielsweise eine abgenutzte Düse, kalibriert werden können, ohne daß dabei ein Problem erkennbar wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung stellt zur Verfügung: ein Überwachungssystem zum Überwachen von charakteristischen Merkmalen von Fluidströmungen durch mehrere Fluidabgabeeinrichtungen, wobei das Überwachungssystem enthält: mehrere Sensoren, von denen jeweils ein Sensor mit einer der Fluidabgabeeinrichtungen verbunden ist und ein Eingabesignal bereitstellt, das Werte aufweist, welche ein charakteristisches Merkmal der durch die jeweilige Fluidabgabeeinrichtung strömenden Fluidströmung kennzeichnen, mehrere Überwachungssteuerungseinrichtungen, von denen jede mit einem der Sensoren verbunden ist und von denen jede in Erwiderung auf das Eingabesignal aus dem jeweiligen Sensor Ausgabesignale erzeugt, die zu der jeweiligen Fluidabgabeeinrichtung gehören, sowie zumindest eine Betriebssteuereinrichtung, die elektrisch mit den Überwachungssteuerungseinrichtungen verbunden ist und in Erwiderung auf die Ausgabesignale aus den Überwachungssteuerungseinrichtungen Daten, die die Fluidströmung durch die jeweilige Fluidabgabeeinrichtung betreffen, wahlweise anzeigt.

Das System besitzt einen Durchflußsensor, der mit jeder der Fluidabgabeeinrichtungen verbunden ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Durchflußsensoren Drucktransducer, und jeder davon ist zwischen einer Durchflußbegrenzungseinrichtung mit kalibrierter Öffnung und dem Durchflußsteuerventil in der Fluidabgabeeinrichtung angeordnet und mißt den Aktivierungsdruck während der Einschaltzeit der Pistole und den statischen Druck während der Ausschaltzeit der Pistole. Jeder der Drucktransducer erzeugt ein Aktivierungsdrücksignal, welches ein Merkmal des Fluidflusses in der Abgabeeinrichtung wiedergibt. Jeder der Drucktransducer ist mit einer von der Fluidabgabeeinrichtung entfernt angeordneten mikroprozessorgestützten Überwachungssteuerung verbunden, und ein Datenübermittlungsnetz sorgt für die elektrische Kommunikation zwischen den einzelnen Überwachungssteuerungen und einer oder mehreren Bedienersteuerungen, die entfernt von den Fluidabgabeeinrichtungen angeordnet sind.

Das System wird vorzugsweise zur Durchführung eines Verfahrens eingesetzt, welches der Bedienperson frühzeitig Hinweise auf eine beginnende Beeinträchtigung der Fließbedingungen liefert, damit sie korrigierend eingreifen kann. Das Fortschreiten der Fließbeeinträchtigung wird so lange überwacht, bis sie beseitigt ist oder einen Punkt erreicht hat, in dem Alarmsignale erzeugt, angezeigt und berücksichtigt werden müssen. Das System ist somit insbesondere geeignet zum längerfristigen Erfassen und Verfolgen von Druckverhältnissen in Fluidabgabeeinrichtungen, die Warnhinweise und Alarmsignale auslösen, und es ist besonders geeignet für Produktionsanwendungen mit vielen Fluidabgabeeinrichtungen an einer oder mehreren Beschichtungsstraßen.

Jede der Überwachungssteuerungen tastet in regelmäßigen Abständen, sowohl in der Zeit, in der die Fluidabgabeeinrichtung Fluid abgibt, als auch in der Zeit, in der sie kein Fluid abgibt, ein vom Drucktransducer kommendes Eingangsdrucksignal ab. Die Überwachungssteuerungen vergleichen in regelmäßigen Abständen die abgetasteten Werte mit den entsprechenden Referenzwerten bzw. Druckgrenzwerten für den statischen Druck und den Aktivierungsdruck. Bei der vorliegenden Erfindung werden der statische Druck und der Aktivierungsdruck entweder als Einzeldruck oder als ein Bereich von Drücken definiert, die als zulässig oder normal angesehen werden. Für den Aktivierungsdruck ist typischerweise ein Bereich von Solldrücken bzw. zulässigen Druckwerten festgelegt und für den statischen Druck ein einziger Solldruck bzw. zulässiger Druckwert. Außerhalb des zulässigen Aktivierungsdruckbereichs sind Warndruckgrenzwerte festgelegt und oberhalb sowie unterhalb des zulässigen statischen Drucks sind Alarmdruckgrenzwerte festgelegt. Grundsätzlich liegen Warnbedingungen vor, wenn der Aktivierungsdruckwert zwischen einem Warndruckgrenzwert und einem Alarmdruckgrenzwert liegt, und Alarmbedingungen liegen dann vor, wenn der statische Druck oder der Aktivierungsdruck die Grenzwerte des Alarmdruckbereichs übersteigt. In Reaktion auf vorgegebene Beziehungen zwischen den gemessenen Fluiddruckwerten und verschiedenen Warn- und Alarmdruckgrenzwerten werden Druckqualitätshinweise erzeugt, die die Betriebsbedingungen im Fluidabgabesystem wiedergeben.

Das erfindungsgemäße System ist in Verbindung mit mehreren einzigartigen Strategien zur Erzeugung von Warn- und Alarmfehlersignalen und diesen zugeordneten Druckqualitätsindikatoren einsetzbar. Die Strategien können einzeln oder kombiniert eingesetzt werden. Beispielsweise werden zunächst während Abtastperioden von jeweils vierundsechzig Druckwerten die Durchschnittswerte der gemessenen statischen und Aktivierungsdrücke mit den oberen und den unteren Warn- und Alarmgrenzwerten für den statischen Druck und den Aktivierungsdruck verglichen. Warn- und Alarmfehlercodes werden erzeugt, wenn die Durchschnittsdruckwerte den Warngrenzwert bzw. den Alarmgrenzwert überschreiten. Bei einer verwandten Strategie müssen der obere und der untere Warndruckgrenzwert bei einer vorgegebenen Anzahl von aufeinanderfolgenden abgetasteten Druckwerten überschritten werden, bevor ein Warnfehlercode erzeugt wird, d. h. es müssen stabile Druckbedingungen gegeben sein, bevor ein Warncode ausgegeben wird. Bei einer weiteren Strategie werden beispielsweise während einer Abtastperiode von vierundsechzig Druckwerten jedes Mal, wenn ein abgetasteter Druckwert den entsprechenden Druckgrenzwert überschreitet, Warn- und Alarmdruckqualitätsindikatoren für den statischen Druck und den Aktivierungsdruck gezählt. Warn- und Alarmfehlercodes werden erzeugt, wenn eine vorgegebene Anzahl von Warn- und Alarmdruckindikatoren für den statischen Druck und den Aktivierungsdruck gezählt worden ist. Beispielsweise erzeugen die Überwachungssteuerungen Alarm- und Warnfehlercodes als Funktion einer vorgegebenen Verteilung des Auftretens der unterschiedlichen Druckqualitätsindikatoren, die beispielsweise annähernd einer Gaußschen Verteilung entspricht.

Die Alarmfehlercodes werden in der Weise festgelegt, daß eine Beziehung zwischen ihrem Auftreten und einer hohen Wahrscheinlichkeit besteht, daß das Fluid nicht ordnungsgemäß abgegeben und ein nicht zufriedenstellendes Produkt erzeugt wird. Damit zeigt ihr Auftreten an, daß in der Abgabevorrichtung Fluidfließbedingungen herrschen, die ein umgehendes Eingreifen erforderlich machen. Alternativ dazu werden Warnfehlercodes so gesetzt, daß ihr Auftreten in Beziehung zu einer hohen Wahrscheinlichkeit steht, daß sich die Fluidfließbedingungen in der Fluidabgabevorrichtung verschlechtern, jedoch noch ein brauchbares Produkt erzeugt wird. Somit zeigen Warnfehlercodes fluidfließbedingungen in der Abgabevorrichtung an, die außerhalb des Normalbereichs liegen, jedoch noch keinen kritischen Zustand erreicht haben, der einen Alarmfehlercode erforderlich machen würde. Das Verfahren zur Analyse des Drucksignals hat den Vorteil, daß die Bedienperson rechtzeitig mehr Informationen erhält, d. h. zu einem Zeitpunkt, zu dem potentielle Probleme absehbar sind und ausgeräumt werden können, bevor ein Zustand eintritt, in dem eine Fluidabgabevorrichtung abgeschaltet werden muß und nicht mehr für die Produktion verfügbar ist.

Zusätzlich können die Überwachungssteuerungen die Übergangszeiten messen, die erforderlich sind, bis der Fluiddruckwert vom statischen Druck zum Aktivierungsdruck übergeht. Damit hat die Erfindung den Vorteil, daß das Öffnen und das Schließen des Ventils in der Fluidabgabevorrichtung überwacht wird, ohne daß zur Überwachung der Ventilbetätigung zusätzliche Strom- und/oder Spannungssensoren erforderlich sind.

Bei einer weiteren Ausführungsform empfangen und speichern eine oder mehrere an entfernter Stelle angeordnete Bediensteuerungen Daten von den Überwachungssteuerungen, die den einzelnen Fluidabgabevorrichtungen zugeordnet sind. Folglich kann die Bedienperson die Bediensteuerung(en) zur Fernüberwachung der Warn- und Alarmfehlercodes, die eine der Fluidabgabevorrichtungen betreffen, verwenden. Die Verwendung einer Bedienfernsteuerung wird durch ein Datenübertragungsnetz erleichtert, das den Vorteil hat, die Bediensteuerung(en) bei einem Minimum an Verdrahtung mit allen Überwachungssteuerungen zu verbinden.

Außerdem ist das Datenübertragungsnetz weniger störempfindlich und flexibler hinsichtlich unterschiedlicher Konfigurationen von Fluidabgabevorrichtungen, Überwachungssteuerungen und Bediensteuerung(en).

Außerdem kann die Bediensteuerung für Diagnosezwecke verwendet werden, um unterschiedliche Bedingungen der Fluidabgabevorrichtung, die dazu führen können, daß von der Überwachungssteuerung ein bestimmter Alarm- oder Warnfehlercode erzeugt wird, selektiv anzuzeigen.

Die genannten und weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen klarer ersichtlich.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Querschnitt einer in Verbindung mit der Erfindung verwendeten Fluidabgabepistole.

Fig. 2 ist eine teilweise im Querschnitt gezeigte Unteransicht der Bauteile für die schwenkbare Befestigung des Drucktransducers.

Fig. 3 ist ein schematisches Blockdiagramm der Überwachungssteuerung und der zugeordneten Bediensteuerung gemäß der Erfindung, die funktionell mit der Fluidabgabepistole und der dieser zugeordneten Steuerung verbunden ist.

Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm des vom Datenprozessor in der Überwachungssteuerung abgearbeiteten Hauptprogramms.

Fig. 5 ist ein Zeitdiagramm, das die Beziehung des Zeitsignals der Fluidabgabevorrichtung zum Druck innerhalb der Fluidabgabevorrichtung zeigt.

Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm des Überwachungsunterprogramms innerhalb des Hauptprogramms von Fig. 4.

Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm des im Überwachungsunterprogramm von Fig. 6 enthaltenen Unterprogramms "Einschaltzeit bewerten".

Fig. 8k zeigen das Unterprogramm Druckbewertung, das im Rahmen des 8B, 8C Überwachungsunterprogramms von Fig. 6 ausgeführt wird.

Fig. 9 ist ein Ablaufdiagramm des innerhalb des Unterprogramms Druckbewertung von Fig. 8 ausgeführten Unterprogramms "Warnsignale zählen".

Fig. 10 ist ein Ablaufdiagramm des Unterprogramms "Ausschaltzeit bewerten" innerhalb des in Fig. 6 dargestellten Überwachungsunterprogramms.

Fig. 11 ist ein Ablaufdiagramm des vom Kommunikationsprozessor innerhalb der Überwachungssteuerung ausgeführten Kalibrierungsunterprogramms.

Fig. 12 ist ein Ablaufdiagramm des Vorgangs zum Erzeugen von Fehlercodes als Funktion einer Gaußschen Verteilung von während einer Abtastperiode abgetasteten Druckwerten.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung Fluidabgabepistole

Fig. 1 zeigt eine bekannte Fluidabgabepistole 10, von der eine oder mehrere an Beschichtungsstraßen zum Versprühen oder Abgeben von Fluid auf Gegenstände wie Dosen, die an den Pistolen vorbeigeführt werden, verwendet werden können. Bei der derzeit bevorzugten Ausführungsform ist die Pistole 10 eine Pistole Typ A20A, hergestellt von Nordson Corporation, Amherst, Ohio. Jede der Fluidabgabepistolen ist in bekannter Weise funktionell mit einer Maschinensteuerung 12 und mit der erfindungsgemäßen Fluidabgabeüberwachungseinrichtung 14 verbunden. Die Maschinensteuerung 12 reagiert auf verschiedene Prozeßbedingungen bei der Steuerung des Betriebs der Fluidabgabepistole. Im Rahmen dieser Beschreibung ist die Maschinensteuerung 12 ein Sammelbegriff für eine oder mehrere Steuereinheiten, die der Fluidabgabepistole, einer Quelle von unter Druck stehendem Fluid, einer Überwachungseinrichtung für die Fördereinrichtung oder einer anderen Vorrichtung zugeordnet sind, die Eingangssignale an die Fluidüberwachungseinrichtung 14 abgeben oder von dieser Ausgangssignale empfangen kann. Die Fluidabgabeüberwachungseinrichtung 14 überwacht Merkmale des Fluidflusses, beispielsweise den Fluiddruck, in der Pistole 10 sowohl in der Zeit, in der die Pistole 1 0 durch die Maschinensteuerung 12 eingeschaltet ist, als auch in der Zeit, in der sie durch die Maschinensteuerung 12 ausgeschaltet bleibt. Die Fluidabgabeüberwachungseinrichtung 14 erzeugt Fluiddurchflußzustandssignale, beispielsweise Warn- und Alarmsignale, die in der Abgabepistole gemessene Anomalien des statischen Drucks und des Aktivierungsdrucks wiedergeben; die Signale werden einer Bedienperson angezeigt. Zusätzlich werden die Alarmsignale an die Maschinensteuerung 12 gesendet, um die Pistole 10 abzuschalten oder eine andere Korrekturmaßnahme durchzuführen.

Die Fluidabgabepistole 10 besteht im wesentlichen aus einem Körper 16, durch welchen einer Düse 20 an einem Ende des Körpers 16 Fluid zugeführt wird. Das Öffnen und das Schließen eines Ventils 22 wird von einem Elektromagneten 24 gesteuert, der am anderen Ende des Körpers 16 angebracht ist. Der Körper 16 umfaßt einen mit Öffnung versehenen Block 26, der mit einer Verlängerung 28 verbunden ist. Der Block 26 hat eine Durchgangsbohrung 30, die eine Gegenbohrung trägt und mit dem Gehäuse für den Elektromagneten 24 verschraubt ist. Die axiale Durchgangsbohrung 30 steht direkt und über innere Durchgangskanäle in Fluidverbindung mit einem Kanal 32 zur Fluideinlaßöffnung, der mit einer Quelle von unter Druck stehendem Fluid 202 verbunden ist, wie schematisch in Fig. 3 dargestellt. Der Kanal 32 zur Fluideinlaßöffnung ist mit einem Ende eines Verbindungskanals 34 verbunden, in dem eine kalibrierte Öffnungsplatte 38 angebracht ist. Das andere Ende 40 des Verbindungskanals 34 ist über einen Zwischenkanal 41 mit einer ersten Fluiddurchflußkammer 42 verbunden, die die Fluidverbindung zwischen dem anderen Ende 40 des Verbindungskanals 34 und einem Druckentlastungsfluidkanal 44 herstellt. Der Fluidkanal 44 ist mit dem Montagekanal 46 für den Transducer verbunden, der durch ein schwenkbares Montageelement 48 (Fig. 2) verläuft, an dem ein Sensor, beispielsweise ein Druckmeßwertwandler 50, angebracht ist. Der Druckmeßwertwandler 50 weist einen Drucksensor und einen Signalverstärker auf und erzeugt ein Drucksignal, das weniger störanfällig ist (beispielsweise der im Handel erhältliche Druckmeßwertgeber Typ LV von Sensotec, Columbus, Ohio).

Gemäß Fig. 2 kann der Druckmeßwertwandler 50 dank des schwenkbaren Montageelements 48 selektiv in unterschiedliche Winkelpositionen relativ zur Längsachse des schwenkbaren Montageelements 48 gebracht werden, so daß der Meßwertwandler leicht installiert werden kann, ohne daß seine Kabel verdreht werden oder anderen Elementen im Wege sind. Das Sensormontageelement besitzt einen Schaft 70 mit einem ersten mit Gewinde versehenen Ende 72, das in eine Gewindebohrung 74 im Körper 16 eingeschraubt wird. Ein O-Ring 76 bildet die Fluiddichtung zwischen dem Schaft 70 und dem Körper 16. Der Schaft 70 hat einen zylindrischen Körper 78, der sich über den größeren Teil der Längsausdehnung des Schafts 70 erstreckt. Mit dem zylindrischen Körper 78 ist ein Schaft 80 starr verbunden, dessen Durchmesser deutlich kleiner ist als der Durchmesser des zylindrischen Körpers 78. Ein schwenkbares Element 82 hat einen zylindrischen Körperabschnitt 84, in dem mittig eine Bohrung 86 vorgesehen ist. Die zylindrische Bohrung 86 ist so bemessen, daß sie gleitbar an den Umfangsoberflächen von Paßringen 88 auf dem Schaft 80 angebracht werden kann. Folglich kann sich das Schwenkelement 82 gegenüber der mittigen Längsachse 89 des Schafts 70 frei drehen. Der Schaft 80 hat ein mit Gewinde versehenes äußeres Ende 90, auf welches eine Sicherungsmutter aufgeschraubt ist. Wenn die Sicherungsmutter 92 angezogen wird, klemmt sie das Schwenkelement 82 zwischen sich und dem Schaft 70 ein und arretiert damit das Schwenkelement in einer wählbaren Winkelposition relativ zur Längsachse 89 des Schafts 70.

Zwischen der Innenbohrung 86 und einer Ringnut 96, die an ein Ende eines Ringkanals 98 angrenzt, wird eine Fluidkammer 94 gebildet. Das andere Ende des Ringkanals 98 grenzt an ein Ende des Fluidkanals 46 an und schneidet diesen. Der Fluidkanal 46 verläuft mittig durch den Schaft 90 und den zylindrischen Körper 78 des Schafts 70. Die Fluidkammer 94 grenzt auch an einen schwenkbaren Fluidkanal 100 an, der mittig in einem Montageelement 102 am Schwenkelement 82 verläuft. Das Montageelement 102 steht ungefähr im rechten Winkel radial vom Schaft 70 und dessen Mittelachse 89 ab. Das Montageelement 102 weist ein Gewinde auf, das in ein Gegengewinde am Meßwertwandler 50 eingeschraubt wird. Ein O-Ring 106 gewährleistet eine Fluiddichtung zwischen dem Meßwertwandler 50 und dem Schwertkelement 82. O-Ringe 108, 110, die in Ringnuten 11 2,114 am Schaft 80 eingesetzt sind, ergeben eine Fluiddichtung zwischen dem Schaft 80 und der Innenbohrung 86 des Schwenkelements 82.

Gemäß Fig. 1 sendet die Maschinensteuerung 12 in Reaktion auf unterschiedliche Eingangssignale Einschalt- und Ausschaltsignale an den Elektromagneten 24, der das Ventil 22 daraufhin öffnet bzw. schließt, womit die Fluidabgabepistole 10 ein- und ausgeschaltet wird. Wenn die Pistole eingeschaltet wird, fließt Fluid durch den Kanal 32 zur Einlaßöffnung und durch die kalibrierte Öffnungsplatte 38: Wenn die fluidflußbezogenen Parameter, beispielsweise der statische Druck, der Zustand des Steuerventils, die Größe der Pistolenöffnung usw., den technischen Vorschriften entsprechen, kommt es an der kalibrierten Öffnungsplatte zu einem geringen Druckabfall von vorzugsweise mindestens 340 kN/m² (50 Pounds pro Quadratinch ("psi")). Damit entspricht der vom Druckmeßwertwandler 50 gemessene Druck in der ersten Fluidkammer 42 der Differenz zwischen dem statischen Zuführdruck oder geregelten statischen Druck und dem Druckabfall an der kalibrierten Öffnung. Dieser gemessene Druck ändert sich als Funktion von Änderungen in den durchflußbezogenen Parametern. Dann tritt Fluid durch Öffnungen 54 in den Stator 56 des Magnetventils 24. Die Öffnungen 54 sind über innenliegende Kanäle mit Statoröffnungen 58 verbunden, die sich zu einer zweiten Fluidkammer 60 hin öffnen. Folglich fließt das durch die kalibrierte Öffnungsplatte 38 fließende Fluid durch die erste Kammer 42, durch den Stator 56 über die Öffnungen 54 und 58 und dann in die zweite Kammer 60. Anschließend gelangt das Fluid durch die Durchgangsbohrung 30, durch das Ventil 22 und aus der Düse 20 heraus, um einen Gegenstand, beispielsweise eine Dose 62, zu beschichten, die in der Nähe der Düse 20 ist.

Wenn der Elektromagnet 24 erregt wird, so daß sich das. Durchflußsteuerungsventil 22 öffnet, wodurch die Pistole 10 eingeschaltet wird, erzeugt die kalibrierte Öffnungsplatte 38 einen Druckabfall in den Durchflußkammern 42, 60 der Fluidabgabepistole 10. Es ist leichter, diesen Druckabfall zu messen, als zu versuchen, Änderungen der Parameter selbst zu messen. Wird die Pistole eingeschaltet, wird der in der ersten Fluiddurchflußkammer 42 gemessene Druck für die Zwecke dieser Anwendung als "Aktivierungsdruck" bezeichnet, und dieser Druck entspricht dem eingestellten statischen Druck abzüglich des Aktivierungsdrucks an der Öffnungsplatte. Unter normalen Fließbedingungen und bei einem gegebenen statischen Druck von beispielsweise 5480 kN/m² (800 psi) ergibt sich an der kalibrierten Öffnung ein Abfall des Aktivierungsdrucks von mindestens 340 kN/m² (50 psi), so daß der normale Aktivierungsdruck bei etwa 5140 kN/m² (750 psi) liegt.

Wird das Durchflußsteuerungsventil 22 geöffnet und ist die Düse 20 verstopft, so daß der Durchfluß durch die Düse 20 reduziert ist, ist der Aktivierungsdruck größer als normal und der Druckabfall kleiner. Dieser höhere Aktivierungsdruck wird von der Fluidabgabeüberwachungseinrichtung 14 erfaßt. Mit zunehmender Abnutzung der Düse 20 und demzufolge stärkerem Fluiddurchfluß nimmt der Aktivierungsdruck entsprechend ab, und der Druckabfall an der kalibrierten Öffnung nimmt zu. Der verringerte Aktivierungsdruck wird von der Fluidabgabeüberwachungseinrichtung 14 erfaßt. Wenn die Pistole 10 ausgeschaltet ist, ist außerdem anzunehmen, daß der Druck in der ersten Kammer 42 in etwa gleich dem statischen Druck des der Pistole 10 zugeführten Fluids ist. Abweichungen von dem am Ausgang der kalibrierten Öffnungsplatte erwarteten Druck werden vom Transducer/Meßwertwandler 50 erfaßt und von der Fluidabgabeüberwachungseinrichtung 14 analysiert. Die Fluidabgabeüberwachungseinrichtung 14 liefert Signale und Daten betreffend die Fluiddurchflußbedingungen als Funktion der erfaßten Fluiddruckänderungen in der ersten Kammer 42, die Änderungen der Fluiddurchflußbedingungen in der Fluidabgabepistole 10 wiederspiegeln.

Steuerung der Fluidüberwachungseinrichtung

Fig. 3 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Fluidabgabesystems, in dem die Erfindung zum Einsatz kommt. Eine beliebige Anzahl von Fluidabgabepistolen 10, 200, 201 ist mit Fluidquellen 202, 203, 204 verbunden und erhält von diesen unter Druck stehendes Fluid. Jede der Pistolen kann eine separate Fluidquelle haben oder aus einer gemeinsamen Fluidquelle versorgt werden. Bei einer Beschichtungsanlage beispielsweise können die Pistolen neben einem Dosenförderer angeordnet sein und zum Aufsprühen einer Beschichtung auf die Innenseite der Dosen verwendet werden, während diese an ihnen vorbeigeführt werden. Außerdem werden bei jeder Pistole Näherungssensoren (nicht abgebildet) verwendet, um das Vorhandensein von Dosen zu erfassen, bevor diese die jeweilige Pistole passieren. Die den Pistolen 10, 200, 201 zugeordneten Näherungssensoren sind Teil der jeweiligen Maschinensteuerung 12, 205, 206. Jede der Maschinensteuerungen enthält eine Zeitgebereinrichtung wie den der Maschinensteuerung 12 zugeordneten Pistolenzeitgeber 208. In Reaktion auf von den Sensoren kommende Signale, die das Vorhandensein einer zu besprühenden Dose anzeigen, geben die Pistolenzeitgeber Zeitsignale an die Pistolen 10, 200, 201 ab, um die Pistolen einzuschalten, so daß sie Fluid abgeben und die Dosen beschichten. Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit ändern die Pistolenzeitgeber der Maschinensteuerungen 12, 205, 206 den Status der Zeitsignale, um die Pistolen 10, 200, 201 abzuschalten. Während der Ein- und Ausschaltzeiten der Pistolen messen Sensoren 50, 210, 212, beispielsweise Druckmeßwertwandler, fortlaufend den Druck zwischen der kalibrierten Öffnungsplatte und der Düse der einzelnen Pistolen 10, 200, 201. Den Pistolen 10, 200, 201 sind jeweils die Überwachungssteuerungen 14, 214, 216 zugeordnet, diese sind jedoch entfernt von den Pistolen angeordnet. Die Überwachungssteuerungen können in einer beliebigen Entfernung zwischen beispielsweise einigen Inch und 100 Fuß vom entsprechenden Druckmeßwertwandler und der Abgabepistole angeordnet sein. Die Überwachungssteuerungen sind außerdem mit einem Datennetz 218 verbunden und übermitteln Daten an eine oder mehrere Bediensteuerungen 220, 222, von denen sie auch Daten erhalten. Die Bediensteuerung bildet eine Zentralstelle, an der der Bedienperson die von allen Überwachungssteuerungen gewonnenen Daten angezeigt werden können, und die Bediensteuerung nimmt die von der Bedienperson eingegebenen Daten auf, die an eine beliebige Überwachungssteuerung übermittelt werden können. Der Abstand zwischen der Bediensteuerung und einer oder allen Überwachungssteuerungen kann mehrere Inch bis über 1520 m (5000 Fuß) betragen. Bei jeder beliebigen Anlage gibt es somit viele Fluidabgabepistolen und eine gleich große Anzahl von diesen zugeordneten Überwachungssteuerungen für Bearbeitungs- oder Fertigungsstraßen, jedoch sind vergleichsweise wenige Bediensteuerungen vorhanden, die die Fluiddurchflußbedingungen in den Pistolen überwachen. Jede der Bediensteuerungen ist zur Fernüberwachung der Durchflußbedingungen bei allen Pistolen eingerichtet, und die Bediensteuerungen können an einer beliebigen Stelle angebracht sein, beispielsweise bei einer oder mehreren der Pistolen, bei einem oder mehreren Prozeßsteuerständen, die jeweils einer Bearbeitungsstraße zugeordnet sind, in einem anderen Raum oder bei einer anderen Einrichtung, beispielsweise einer Prozeßsteuerung oder einer Servicezentrale. Eine typische Dosenbeschichtungsanlage kann zwei oder drei Dosenbeschichtungsstraßen mit jeweils fünf bis sieben Beschichtungspistolen umfassen.

Die Überwachungssteuerungen sind sämtlich gleich aufgebaut, so daß nur die Überwachungssteuerung 14 näher beschrieben wird. Die Drucküberwachung erfolgt durch eine Überwachungssteuereinheit 224 in Form einer Mikroprozessorsteuerung von Microchip Technologies, Inc., Chandler, Arizona, die unter der Bezeichnung PIC16C5X im Handel erhältlich ist. Die Überwachungssteuereinheit 224 arbeitet mit einem Speicher, beispielsweise einem EPROM 226, zum Abspeichern von Programmanweisungen zur Steuerung eines Datenprozessors 228. Der Datenprozessor steuert anhand der Programmanweisungen aus dem EPROM 226 unter Verwendung von Registern 230 verschiedene Zeitgeber und Zähler. Die Register 230 dienen außerdem der vorübergehenden Speicherung von Daten, die zwischen der Überwachungssteuereinheit 224 und der Maschinensteuerung 12 übermittelt werden. Die Betriebsprogramme der Überwachungssteuereinheit 224 sind in der der Mikroprozessorsteuerung 224 zugeordneten Assemblersprache RISC geschrieben und im EPROM 226 gespeichert. Der Datenaustausch zwischen einem Datenübermittlungsprozessor 232 und der Überwachungssteuereinheit 224 erfolgt über eine Zweirichtungsverbindung 236; die eine ähnliche Architektur hat wie eine RS-232-Schnittstelle. Der Datenübermittlungsprozessor 232 kann in Form eines im Handel erhältlichen "NEURON CHIP"-Prozessors von Motorola, Phoenix, Arizona, vorliegen. Entwicklungstools und Software für den "NEURON CHIP"-Prozessor sind von der Echelon Corporation, Los Gatos, Kalifornien, im Handel erhältlich.

Der Datenaustausch zwischen dem Datenübermittlungsprozessor 232 der Überwachungssteuerung und dem Datenübermittlungsprozessor 242 der Bediensteuerung erfolgt entsprechend einem Datenaustauschzyklus und -protokoll, die vom "NEURON CHIP"-Prozessor vorgegeben werden. Einige Daten, beispielsweise die Anzahl der beschichteten Dosen und der jeweils gemessene Druck, werden in einem fortlaufend wiederholten Datenübermittlungszyklus, der etwa alle 500 Millisekunden ausgeführt wird, vom Datenübermittlungsprozessor 232 der Überwachungssteuerung an einen Datenübermittlungsprozessor 242 der Bediensteuerung übermittelt. Außerdem können beide Datenübermittlungsprozessoren 232, 242 in Reaktion auf eine Eingabe der Bedienperson oder eine andere Prozeßbedingung einen asynchronen Datenübermittlungszyklus mit dem jeweils anderen Prozessor in Gang setzen. Beispielsweise übermittelt der Datenübermittlungsprozessor 232 der Überwachungssteuerung zu unterschiedlichen Zeiten, die von der Bedienperson oder dem Prozeß vorgegeben werden, Daten an den Datenübermittlungprozessor 242 der Bediensteuerung, beispielsweise Einschaltdaten, Installationsdaten betreffend die jeweilige der Überwachungssteuerung zugeordnete Pistole, neu erzeugte Fehlercodes, neu berechnete Druckgrenzwerte, die während der Ausführung eines Kalibrierungsmodus erzeugt wurden, oder den Aktivierungsdruck und den statischen Druck, die jeweils von der Überwachungssteuerung ermittelt wurden. Zu anderen Zeiten, die von der Bedienperson oder dem Prozeß vorgegeben werden, übermittelt dann der Datenübermittlungsprozessor 242 der Bediensteuerung Daten an den Datenübermittlungsprozessor 232 der Überwachungssteuerung, beispielsweise die jeweilige Zeit und das jeweilige Datum, die Anforderung von Daten, beispielsweise Informationen zu Diagnosefehlercodes, aufgrund der Betätigung eines Druckknopfschalters 248 durch die Bedienperson usw..

Der Datenübermittlungsprozessor der Überwachungssteuerung verfügt über ein eigenes EPROM und ein eigenes RAM und tauscht auch Daten mit dem externen Speicher 234 aus. Zusätzlich tauscht der Datenübermittlungsprozessor 232 der Überwachungssteuerung über das Netz 218, das RS-485-Architektur aufweist, Daten mit der Bediensteuerung 220 aus. Zu dem Netz 218 gehören eine der Überwachungssteuerung 14 zugeordnete Sender/Empfänger-Netzschnittstelle 238 und eine bei der Bediensteuerung 220 angeordnete zweite Sender/Empfänger- Netzschnittstelle 240. Die Netzschnittstellen 238, 240 sind über eine Netzverbindung 241, beispielsweise ein vieradriges Kabel, miteinander verbunden.

Alle Bediensteuerungen sind gleich aufgebaut wie die Bediensteuerung 220. In der Bediensteuerung 220 ist der Bediensteuerungs-Datenübermittlungsprozessor 242, der mit dem Überwachungssteuerungs-Datenübermittlungsprozessor 232 identisch ist, mit einem externen Speicher 244 verbunden. Der Datenübermittlungsprozessor 242 der Bediensteuerung ist mit einer E/A-Schnittstelle 246 verbunden, die ihrerseits mit Druckknopfschaltern 248 und Leuchtdiodenanzeigen 250 verbunden ist. Der Datenübermittlungsprozessor 242 ist außerdem mit einem Anzeigetreiber 252 verbunden, der Daten mit einer Anzeige 254, beispielsweise einer Flüssigkristallanzeige ("LCD") oder einer anderen Anzeigeeinrichtung, austauscht. Die Bedienperson kann mittels der Druckknopfschalter 248 an einer beliebigen Bediensteuerung 220, 222 Daten, beispielsweise Konfigurationsdaten und Einstellparameter der einzelnen Überwachungssteuerungen 14, 214, 216, eingeben.

In die Bediensteuerung 220 eingegebene Daten, die eine bestimmte Überwachungssteuerung betreffen, werden sofort an diese Überwachungssteuerung übermittelt, bleiben jedoch in dem Speicher der Bediensteuerung gespeichert. Die an der LCD-Anzeige 254 angezeigten Meldungen stammen von der Überwachungssteuerung 14. Daher tauscht der Datenübermittlungsprozessor der Bediensteuerung 220 lediglich mit der Netzschnittstelle 240, der E/A-Schnittstelle 246 oder dem Anzeige-Treiber 252 Daten aus und führt keine Programme aus, die dafür erforderlich sind, daß die Überwachungssteuerung 14 ihre Funktionen erfüllt. Nachdem mittels der Bediensteuerung die Einstellung der ersten Betriebsparameter in den Überwachungssteuerungen vorgenommen worden ist, arbeiten die Überwachungssteuerungen daher unabhängig, und die Bediensteuerungen können vom Netz 218 getrennt werden. Jedoch haben die Bediensteuerungen einen nichtflüchtigen Speicher, der beispielsweise batteriegepuffert ist, in dem die Konfiguration und die Einstellparameter der einzelnen Pistolen gespeichert sind. Wenn also eine Überwachungssteuerung ausfällt oder ausgetauscht werden muß, kann die Bediensteuerung verwendet werden, um die Konfiguration und die Einstellparameter schnell neu einzugeben.

Der Datenübermittlungsprozessor 232 der Überwachungssteuerung dient als Datenübermittlungsverbindung zwischen der Netzschnittstelle 238 und der Überwachungssteuereinheit 224. Zusätzlich speichert der Datenübermittlungsprozessor 232 der Überwachungssteuerung Programme, die zum Kalibrieren des Überwachungsprozessors verwendet werden, und führt sie aus. Außerdem übermittelt der Datenübermittlungsprozessor 232 der Überwachungssteuerung im Speicher 234 gespeicherte Diagnosedaten, wenn diese über die Bediensteuerung 220 angefordert werden. Ferner reagiert der Datenübermittlungsprozessor der Überwachungssteuerung auf das Pistolenzeitsignal auf der Leitung 235 vom Zeitgeber 208 der Pistole. Der Prozessor 232 zählt die Anzahl der vom Zeitgeber 208 der Pistole erzeugten Pistoleneinschaltsignale, die bei einer diskontinuierlich arbeitenden Beschichtungsanlage der Gesamtzahl der Gegenstände oder Dosen entspricht, die von der Fluidabgabepistole 10 beschichtet worden sind. Eine diskontinuierlich arbeitende Beschichtungsanlage schaltet die Pistole für jede beschichtete Döse einzeln ein und aus und unterscheidet sich von einer kontinuierlich arbeitenden Beschichtungsanlage, bei der die Pistole ständig eingeschaltet bleibt, während die zu beschichtenden Gegenstände an der Pistole vorbeigeführt werden. Der Prozessor 232 übermittelt bei jedem regulären Datenaustauschzyklus zwischen den Prozessoren 232 und 242 die jeweils gezählte Gesamtzahl der Einschaltvorgänge, d. h. die jeweilige Anzahl Dosen, an den Datenübermittlungsprozessor 242 der Bediensteuerung. Die jeweilige Dosenzahl für alle Pistolen 10, 200, 201 der Anlage wird im Speicher 244 gespeichert und von der Bediensteuerung als Teil der Pistolendaten angezeigt. Jedes Mal, wenn die Bedienperson mit den Druckknopfschaltern 248 die gespeicherte Dosenzahl für eine bestimmte Pistole auf Null zurückstellt, speichert der Prozessor 242 außerdem im Speicher 244 für eine spätere Anzeige an die Bedienperson das Datum und die Uhrzeit des von der Bedienperson gegebenen Rückstellbefehls für die Dosenzahl der betreffenden Pistole. Zusätzlich wird vom Prozessor 232 im Speicher 234 eine Liste der Uhrzeiten und der Daten für eine vorgegebene Anzahl von Dosenzahlrückstellungen gespeichert.

Die Überwachungssteuereinheit 224 tastet den vom Sensor 50 gemessenen Fluiddruck ab, indem sie in Abständen einen A/D-Wandler 256 abliest, der über eine Signalformungsschaltung 258 mit dem Sensor 50 verbunden ist. Die Überwachungssteuereinheit 224 führt Programme aus, die die gemessenen Drucksignale analysieren und für eine E/A-Schnittstelle 260 Fluiddurchflußzustandssignale erzeugen, welche Alarm- und Warnfehlercodes entsprechen. Die E/A-Schnittstelle erzeugt Alarm- und Warnsignale, die zugeordnete Leuchtdioden 262 aufleuchten lassen und jeweilige Alarm- und Warnsteuerschaltungen 264, 266 in der Maschinensteuerung 12 aktivieren. Die Alarm- und Warnsteuerschaltung legt typischerweise die Abgabepistole 10 still. Dies kann erreicht werden, indem der Zeitgeber 208 der Pistole ausgeschaltet wird, oder indem die Fluidzufuhr aus der Fluidquelle unterbrochen wird, oder indem mehrere Maßnahmen kombiniert werden. Das Warnsignal kann verwendet werden, um die Fluidzufuhrmenge oder den statischen Druck des Fluids von der Fluidquelle 202 zu korrigieren. Zusätzlich dazu geben von der Überwachungssteuereinheit erzeugte Fluiddurchflußzustandssignale Fluiddurchflußzustandswerte wieder, beispielsweise Alarm- und Warnfehlercodes, andere Durchflußzustandswerte und zugeordnete Meldungen, die sämtlich an die Bediensteuerung 220 übermittelt werden. Diese Daten bewirken in der Bediensteuerung das Aufleuchten der entsprechenden Leuchtdioden 252 und die Anzeige von Meldungen im Anzeigefeld 254.

Arbeitsweise der Fluidüberwachung

Fig. 4 und 6 bis 12 zeigen die verschiedenen Programme, d. h. Haupt- und Unterprogramme, die im Speicher, beispielsweise dem EPROM 226, der Überwachungssteuereinheit 224 in der Überwachungssteuerung 14 gespeichert sind. Wenn die Überwachungssteuerung eingeschaltet wird, wird das Hauptprogramm von Fig. 4 gestartet und läuft kontinuierlich ab, solange die Überwachungssteuerung eingeschaltet bleibt. Das Programm von Fig. 4 beinhaltet einen Kontrollzeitgeber, der alle 0,5 Sekunden prüft, ob das Hauptprogramm wiederholt wird. Wird das Programm unvermutet angehalten oder bleibt es anderweitig hängen, bleibt der Kontrollzeitgeber stehen und gibt eine Fehlermeldung an die Bedienperson aus. Das Programm führt bei 300 ein Initialisierungsunterprogramm aus, um die Initialisierung und Einstellung vorzunehmen, die typischerweise erforderlich sind, um Standardeinstellungen in der Überwachungssteuerung und der Überwachungssteuereinheit vorzunehmen, wenn erstmals Spannung angelegt wird. Das Hauptprogramm hat im wesentlichen drei Unterprogramme, die für drei Betriebsarten stehen: In der ersten Betriebsart, dem Übertragungsmodus, werden Fehlercodes und diesen zugeordnete Meldungen von der Überwachungssteuerung an die Bediensteuerung übermittelt. In der zweiten Betriebsart, dem Empfangsmodus, werden die von der Bediensteuerung an die Überwachungssteuerung übermittelten Daten empfangen. In der dritten Betriebsart, dem Überwachungsmodus, werden Merkmale des Fluidflusses, beispielsweise der Druck, in der Abgabeeinrichtung erfaßt, um die Fluiddurchflußbedingungen zu überwachen. Die drei verschiedenen Betriebsarten haben unterschiedliche Priorität. Beim Ablauf nach Fig. 4 ist die Prioritätsabfolge Übertragungsmodus, Empfangsmodus und Überwachungsmodus, jedoch können auch andere Prioritätsabfolgen gewählt werden.

Fehlen Fehlercodes bei 302, und sollen bei 304 keine Daten empfangen werden, wird das Überwachungsunterprogramm 306 ausgeführt. Das Überwachungsunterprogramm 306 erfaßt den Fluiddruck in der Pistole und erzeugt verschiedene Fehlercodes und/oder -meldungen. Gemäß Fig. 5 wird während des Überwachungsunterprogramms der Druck zwischen der kalibrierten Öffnung und der Düse abgetastet, und zwar während der Einschalt- und der Ausschaltzeit über aufeinanderfolgende Abtastperioden, die eine vorgegebene Anzahl von beispielsweise 64 Druckabtastungen umfassen. Angenommen, der gewünschte oder zulässige statische Druck, d. h. der geregelte oder ungeregelte Druck, von der Fluidquelle beträgt bei geschlossenem Durchflußsteuerungsventil und ausgeschalteter Pistole 5480 kN/m² (800 psi) und der obere und der untere Alarmgrenzwert für den statischen Druck sind auf 5720 kN/m² (835 psi) bzw. 5240 kN/m² (765 psi) eingestellt. Der statische Druck wird während der Ausschaltzeit der Pistole abgetastet, und obere und untere Qualitätsindikatoren für den statischen Druck werden aufgrund des Vergleichs des gemessenen statischen Drucks mit dem oberen und dem unteren Alarmgrenzwert für den statischen Druck erzeugt, wie im folgenden noch beschrieben wird. Das Überwachungsunterprogramm zählt während der Abtastperiode das Auftreten der verschiedenen Qualitätsindikatoren für den statischen Druck und erzeugt Signale, die die Fluiddurchflußbedingungen anzeigen, auf der Grundlage des Vergleichs der Häufigkeit des Auftretens der Qualitätsindikatoren für den statischen Druck mit vorgegebenen Referenzwerten. Daten über die Fluiddurchflußbedingungen werden auch durch Messen des mittleren statischen Drucks während der Abtastperiode und dessen Vergleich mit einem Referenzwert für den statischen Druck erzeugt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 soll angenommen werden, daß während der Einschaltzeit der Pistole der normale Aktivierungsdruckabfall an der kalibrierten Öffnung 340 kN/m² (50 psi) und der statische Druck 5480 kN/m² (800 psi) seien. Damit ist der normale oder vorgegebene Aktivierungsdruck, d. h. der Druckabfall an der Düse, 5140 kN/m² (750 psi). Der obere Alarmgrenzwert ("HA"), der obere Warngrenzwert ("HW"), der untere Warngrenzwert ("LW") und der untere Alarmgrenzwert ("LA") für den Druck oder Druckreferenzwerte für den Aktivierungsdruck können auf 5340 bzw. 5240 bzw. 5030 bzw. 4795 kN/m² (780 psi, 765 psi, 735 psi bzw. 700 psi) eingestellt werden. Diese Grenzwerte führen zu einem Druckabfall an der kalibrierten Öffnung von 137 bzw. 240 bzw. 445 bzw. 685 kN/m² (20 psi, 35 psi, 65 psi, 100 psi). Wie noch ausgeführt wird, tastet das Überwachungsunterprogramm während Abtastperioden, in denen die Pistole eingeschaltet ist, den Fluiddruck über aufeinanderfolgende Abtastperioden ab. Jede Abtastperiode umfaßt vierundsechzig Abtastungen, und die Überwachungssteuerung erzeugt verschiedene Qualitätsindikatoren für den Aktivierungsdruck auf der Grundlage des Vergleichs der abgetasteten Fluiddrücke mit den Grenzwerten für den Aktivierungsdruck. Beispielsweise werden unterschiedliche Qualitätsindikatoren für den Aktivierungsdruck erzeugt, je nachdem, ob der abgetastete Aktivierungsdruck den Alarmgrenzwert übersteigt oder zwischen Warn- und Alarmgrenzwert oder zwischen den Warngrenzwerten liegt. Alle gleichartigen Aktivierungsdruck-Qualitätsindikatoren, die während der Abtastperiode auftreten, werden gezählt, und die Häufigkeit des Auftretens der Aktivierungsdruck-Qualitätsindikatoren für den unteren Alarmgrenzwert, den normalen Durchfluß, den oberen Warn- und den oberen Alarmgrenzwert wird eingesetzt, um an die Bedienperson Warn- und Alarmfehlercodes auszugeben. Fehlercodes werden auch auf der Grundlage des Vergleichs des während der Abtastperiode gemessenen mittleren Druckwerts mit den verschiedenen Alarm- und Warngrenzwerten für den Druck erzeugt. Einige für die Fluiddurchflußbedingungen stehende Signale zeigen Alarmzustände an, für die ein unmittelbares Eingreifen vorgeschrieben ist, und zielen darauf ab, umgehend Korrekturmaßnahmen durchzuführen. Andere für die Fluiddurchflußbedingungen stehende Signale zeigen Warnzustände an, die überwacht werden sollten, bei denen jedoch kein unmittelbares Eingreifen erforderlich ist. Der vorstehende Druckabtastvorgang läuft ununterbrochen während der Einschalt- und der Ausschaltzeiten der Pistole ab, unabhängig von der Dauer der Einschalt- und der Ausschaltzeiten.

Gemäß Fig. 4 wird bei Erzeugung eines die Fluiddurchflußbedingungen anzeigenden Signals beim darauffolgenden Durchlauf des Hauptprogramms bei 302 der Übertragungsmodus aktiviert, wenn beim vorhergehenden Durchlauf Fehlercodes erzeugt oder Fehlerhinweise gesetzt worden sind. Wurde bei 308 zuvor bereits derselbe Fehler erfaßt, bringt es nichts, die Zeit für die Übertragung derselben Information an die Bediensteuerung aufzuwenden. Daher geschieht weiter nichts. Steht jedoch bei 308 ein anderer Fehler an, wird bei 310 der vorhergehende Fehler dem aktuellen Fehler gleichgesetzt, und die neuen Fehlercodes werden bei 312 von ihren Speicherorten in den Registern 230 der Überwachungssteuereinheit 224 über die Übertragungsleitung 236 an den Datenübermittlungsprozessor 232 der Überwachungssteuerung übermittelt. Anschließend übermittelt der Datenübermittlungsprozessor 232 der Überwachungssteuerung die Fehlercodes und die Meldungen an die Netzschnittstelle 238, welche sie an die Bediensteuerung 220 übermittelt, damit die Bedienperson eine Meldung erhält.

Gibt die Bedienperson mittels der Druckknopfschalter 248 an der Bediensteuerung 220 andere Betriebsparameter für die Überwachungssteuerung ein, werden diese Parameter von der Bediensteuerung 220 an den Datenübermittlungsprozessor 232 der Überwachungssteuerurig übermittelt. Der Datenübermittlungsprozessor 232 der Überwachungssteuerung speichert die Daten vorübergehend und schickt eine Übermittlungsanforderung durch die Verbindung 236. Sind bei 302 keine Fehlerhinweise gesetzt worden, und steht bei 304 eine Übermittlungsanforderung an, wird beim nächsten Durchlauf des Hauptprogramms von Fig. 4 bei 316 ein Datenempfangs-Unterprogramm ausgeführt, welches die Übermittlung der von der Bedienperson eingegebenen Daten vom Datenübermittlungsprozessor 232 der Überwachungssteuerung an die Überwachungssteuereinheit 224 bewirkt. Sind bei 302 keine Fehlerhinweise und bei 304 keine Übermittlungsanforderung gesetzt worden, startet das System das Überwachungsunterprogramm 306.

In Fig. 6 sind die wesentlichen Schritte des Überwachungsunterprogramms 306 dargestellt. Zunächst wird bei 350 ein A/D-Unterprogramm ausgeführt, um den Analog/Digital-Wandler 256 von Fig. 3 zu lesen, und ein digitaler Druckwert in der Überwachungssteuereinheit 224 gespeichert. Es ist bekannt und daher in Fig. 6 nicht dargestellt, daß das A/D-Unterprogramm 350 Tests enthalten kann, mit denen festgestellt wird, ob der A/D-Wandler 256 ordnungsgemäß arbeitet. Ist dies nicht der Fall, kann eine A/D-Fehlermeldung erzeugt werden. Wenn sich der Zeitgeber der Pistole einschaltet, hat gemäß Fig. 5 der Druck seinen geregelten oder Basiswert, und es braucht eine endliche Zeit TEIN, bis sich das Ventil 22 in der Fluidabgabepistole 10 öffnet und der Druck auf den Aktivierungsdruck abfällt. Das Überwachungsunterprogramm mißt die zum Öffnen des Ventils 22 erforderliche Zeit. Gemäß Fig. 6 erfaßt das Überwachungsunterprogramm bei 352, daß der Zeitgeber der Pistole läuft. Es wird angenommen, daß der statische Zuführdruck ordnungsgemäß auf beispielsweise 5480 kN/m² (800 psi) eingestellt worden ist und der Druckregler ordnungsgemäß arbeitet. Am Ende der vorausgegangenen Ausschaltzeit der Pistole ist als letzte Maßnahme der Steuerzustand HIGH eingestellt worden. Der der Pistoleneinschaltzeit entsprechende Steuerzustand HIGH wird bei 354 erfaßt, und bei 356 wird ein Unterprogramm zum Übergang von HIGH auf LOW ausgeführt, um den Übergang des Drucksignals von HIGH zu LOW, d. h. die Einschaltzeit der Pistole zu messen. Während dieses Unterprogramms wird der Steuerzustand HIGH zurückgesetzt und der Steuerzustand "Übergang von HIGH zu LOW" eingestellt. Außerdem werden der Druckabtastwertzähler sowie andere Zähler und Zeitgeber, die mit der Messung des Übergangs von HIGH zu LOW zu tun haben, zurückgesetzt, und der Druckzustand wird auf AKTIVIERUNG gesetzt.

Dann wird die Überwachungssteuerung auf Messen der für den Übergang von HIGH zu LOW, d. h. der für den Übergang des Ventils 22 von der Schließstellung zur Öffnungsstellung erforderlichen Zeit, gestellt, wodurch der Druck vom statischen Druck zum Aktivierungsdruck übergeht. Nach Ausführung des Unterprogramms "Übergang von HIGH zu LOW" kehrt der Ablauf zu dem in Fig. 4 dargestellten Hauptprogramm zurück. Liegen kein Fehlerhinweis und kein Übermittlungsaufforderungshinweis vor, wird wieder das Überwachungsunterprogramm 306 ausgeführt. Gemäß Fig. 6 werden bei 350 wieder die Eingangssignale vom Druckmeßwertwandler 50 abgetastet. Der Zeitgeber der Pistole läuft weiter, und der Steuerzustand HIGH zu LOW wird bei 354 erfaßt, wodurch bei 358 ein Einschaltzeitbewertungs-Unterprogramm ausgeführt wird.

Fig. 7 zeigt das Einschaltzeitbewertungs-Unterprogramm, welches die Übergangszeit von HIGH zu LOW mißt. Der Zeitgeber für HIGH zu LOW wurde bei 356 von Fig. 6 zurückgesetzt, d. h. initialisiert, um die Zeit, innerhalb welcher der Druckübergang zu erwarten ist, beispielsweise 25 Millisekunden, zu messen. Dann wird der Zeitgeber für HIGH zu LOW bei 400 um ein Inkrement zurückgesetzt. Daher verlangt der Zeitgeber für HIGH zu LOW die Erfassung eines zulässigen Druckübergangs innerhalb von 25 Millisekunden. Anderenfalls wird ein Fehlercode "Einschaltzeit" oder "Pistole EIN" gesetzt. Ist der Zeitgeber für HIGH zu LOW bei 402 nicht in Nullstellung, wird bei 404 der am A/D-Wandler (256 von Fig. 3 bei Schritt 350 von Fig. 6) abgelesene Druck mit einem Referenzdruckwert verglichen, der für einen zulässigen Aktivierungsdruckwert, d. h. beispielsweise den oberen Warngrenzwert des Aktivierungsdrucks von beispielsweise 5240 kN/m² (765 psi), steht. Solange der Druck höher ist als dieser zulässige Wert, wird bei 406 ein OK-Zeitgeber zurückgesetzt. Sinkt der Aktivierungsdruck während den nachfolgenden Durchläufen auf den zulässigen oder einen kleineren Wert ab, wird der OK-Zeitgeber bei 408 um ein Inkrement zurückgesetzt. Ist der OK-Zeitgeber bei 410 größer Null, wird erneut das Überwachungsunterprogramm 306 ausgeführt, um einen anderen Wert des Eingangssignals vom Druckmeßwertwandler 50 abzutasten. Bei jedem Abtastwert wird der Zeitgeber für HIGH zu LOW bei 400 zurückgesetzt. Die Höhe des Drucks wird bei 404 mit dem zulässigen Aktivierungsdruck verglichen; ist der Druck zulässig, wird der OK-Zeitgeber bei 408 zurückgesetzt.

Der OK-Zeitgeber liefert eine vorgegebene Zeitverzögerung bzw. einen Filter, was es erforderlich macht, daß sich der Druckwert stabilisiert, bevor der Druckübergang als zulässig angesehen wird. Es wurde beobachtet, daß der Druck unmittelbar nach Erreichen eines zulässigen Aktivierungsdruckwerts einen zusätzlichen Druckabfall erfährt und etwa fünf Millisekunden lang instabil ist. Der OK-Zeitgeber, der auf fünf Millisekunden zurückgesetzt wird, schirmt in dieser Zeit das System gegen die Verarbeitung der instabilen Druckwerte ab. Wenn die abgetasteten Druckwerte während aufeinanderfolgender Durchläufe fünf Millisekunden lang beim zulässigen Druckwert liegen, erreicht der OK-Zeitgeber die Nullstellung, und es wird bei 41 2 ein Unterprogramm zur Initialisierung des Aktivierungsdruckzustands ausgeführt. Dieses Unterprogramm setzt den Steuerzustand HIGH zu LOW zurück bzw. inaktiviert ihn, setzt bzw. aktiviert den Steuerzustand LOW, setzt den Zeitgeber für HIGH zu LOW und den OK-Zeitgeber zurück und stellt verschiedene Zähler in der Überwachungssteuereinheit auf Null. Erreicht der Zeitgeber für HIGH zu LOW die Nullstellung, bevor der OK-Zeitgeber in Nullstellung ist, was beispielsweise dann vorkommen kann, wenn der Elektromagnet schadhaft ist und das Durchflußsteuerventil nicht ordnungsgemäß betätigt, wird bei 414 ein Fehlercode "Pistole EIN" gesetzt. Beim darauffolgenden Durchlauf des Hauptprogramms wird dieser Fehlercode an die Bediensteuerung übermittelt, um der Bedienperson eine Anzeige zu liefern.

Während des nächsten Durchlaufs des Hauptprogramms von Fig. 4 und des Überwachungsunterprogramms von Fig. 6 wird der Steuerzustand LOW bei 354 erfaßt, und es werden die Speicherorte in der Überwachungssteuereinheit 224 gelesen, um die zur Bewertung des Aktivierungsdrucks erforderlichen Daten zu erhalten. Danach wird bei 362 ein Druckbewertungsunterprogramm, wie es in Fig. 8A, 8B, 8C dargestellt ist, ausgeführt. Der Druck wird durch Analyse von 64 Druckwerten aus der Abgabepistole, die während einer Abtastperiode abgetastet wurden, bewertet, und daher wird das Druckbewertungsunterprogramm von Fig. 8A bis SC 64 Mal durchlaufen um festzustellen, ob der abgetastete Druck einen zulässigen Wert, einen Warnzustand oder einen Alarmzustand darstellt. Gemäß Fig. 8A besteht der erste Schritt des Druckbewertungsunterprogramms darin, bei 450 einen Abtastwertzähler in Gang zu setzen, der die Anzahl der während einer Abtastperiode erfaßten Druckabtastwerte zählt. Liegt bei 451 nicht der Kalibrierungsmodus vor, der im folgenden noch beschrieben wird, und zeigt der Abtastwertzähler eine Zahl an, die gleich dem Maximum von 64 oder darunter ist, und wird bei 454 der Aktivierungsdruckzustand erfaßt, wird der gemessene Aktivierungsdruckwert bei 456 mit einem vorgegebenen oberen Alarmgrenzwert für den Aktivierungsdruck von beispielsweise 5345 kN/m² (780 psi) verglichen. Liegt der abgetastete Aktivierungsdruckwert über dem oberen Alarmgrenzwert, wird bei 458 ein Zähler für den oberen Alarmgrenzwert für den Aktivierungsdruck in Gang gesetzt. Dieser Zähler erfaßt alle Druckqualitätsindikatoren, die einen Aktivierungsdruck anzeigen, der über dem oberen Alarmgrenzwert für den Aktivierungsdruck liegt. Ist der Aktivierungsdruck bei 456 niedriger als der obere Alarmgrenzwert, aber höher als der obere Warngrenzwert für den Aktivierungsdruck bei 460 von beispielsweise 5240 kN/m² (765 psi), wird bei 462 ein Zähler für den oberen Warngrenzwert des Aktivierungsdrucks in Gang gesetzt. Dieser Zähler erfaßt die Anzahl der während der Abtastperiode auftretenden oberen Warndruckqualitätsindikatoren für den Aktivierungsdruck. Liegt der gemessene Aktivierungsdruck bei 464 unter dem unteren Alarmgrenzwert, wird bei 466 ein Zähler für den unteren Alarmgrenzwert des Aktivierungsdrucks in Gang gesetzt, der die Anzahl der unteren Alarmdruckqualitätsindikatoren für den Aktivierungsdruck zählt. Liegt der abgetastete Aktivierungsdruck bei 464 nicht unter dem unteren Alarmgrenzwert, aber bei 468 unter dem unteren Warngrenzwert von beispielsweise 5035 kN/m² (735 psi), wird bei 470 ein Zähler für den unteren Warngrenzwert des Aktivierungsdrucks in Gang gesetzt, um einen Druckqualitätsindikator zu erfassen, der einen Aktivierungsdruck anzeigt, der unter dem unteren Warngrenzwert liegt. Liegt der abgetastete Aktivierungsdruck zwischen dem unteren und dem oberen Warngrenzwert, wird ein Qualitätsindikator für den zulässigen Druck gezählt, indem bei 472 ein OK-Zähler in Gang gesetzt wird. Der OK-Zähler zählt die Anzahl der abgetasteten Druckwerte, die innerhalb der zulässigen Grenzwerte liegen. Gemäß Fig. 8B wird dann nach Durchlaufen der Schritte 500 und 502 der abgetastete Aktivierungsdruckwert bei 504 in ein Register eingegeben, das die akkumulierte Summe der Aktivierungsdrücke enthält. Folglich sammelt das Aktivierungsdrucksummenregister den Gesamtwert aller während einer Abtastperiode abgetasteten Aktivierungsdrücke. Diese Summe wird anschließend zur Berechnung eines mittleren Aktivierungsdruckwerts verwendet. An diesem Punkt enden das Druckbewertungsunterprogramm und das Überwachungsunterprogramm, und der Ablauf kehrt zum Hauptprogramm von Fig. 4 zurück.

Der vorstehend beschriebene Ablauf gemäß fig. 8A und 8B vollzieht sich bei jedem der nacheinander abgetasteten Aktivierungsdruckwerte bis zum Ende der Abtastperiode, d. h. bis der Abtastzähler bei 452 von Fig. 8A die Maximalzahl 64 erreicht hat. Für die Dauer der Abtastperiode von 64 Druckabtastwerten enthalten die Zähler 458, 466 diejenigen Druckäbtastwerte, die den oberen bzw. den unteren Alarmgrenzwert des Aktivierungsdrucks überschreiten. Gleichermaßen enthalten die Zähler 462, 470 die Anzahl der Druckabtastwerte, die weder den oberen noch den unteren Alarmgrenzwert überschreiten, jedoch den oberen oder den unteren Warngrenzwert, und der Zähler 472 zählt die Anzahl der Aktivierungsdruck-Abtastwerte, die zulässig sind. Bei jedem Zähler stellt die Summe einen anderen Aktivierungsdruck-Qualitätsindikator dar, und die Summen der Zähler 458, 462, 466, 470 geben außerdem die Häufigkeitsverteilung der jeweiligen Qualitätsindikatoren über die Abtastperiode wieder. Druckänderungen treten im allgemeinen auf, weil sich die den Durchfluß beeinflussenden Parameter ändern, d. h. die Druckänderungen sagen auch etwas über die Durchflußbedingungen aus. Diese qualitativen Werte können auf unterschiedliche Weise analysiert werden; einige Möglichkeiten werden im folgenden beschrieben.

Nach der Zählung von 64 Abtastwerten bei 452 von Fig. 8A wird gemäß Fig. 8C bei 600 der Aktivierungsdruckzustand erfaßt, und bei 602 wird ein Zeichen "Abtastung beendet" gesetzt. Das Zeichen "gültiger Druck" wird bei 604 nicht gesetzt. Nach Feststellung, daß der Abtastwertzähler bei 500 noch immer über der Maximalzahl liegt, wird gemäß Fig. 8B der Abtastwertzähler bei 507 auf Null gesetzt. Nach erneuter Erfassung des Aktivierungsdruckzustands bei 508 wird das Aktivierungsdrucksummenregister bei 510 durch 64 geteilt, um aus 64 Abtastwerten den mittleren Aktivierungsdruck zu ermitteln. Das Programm erfaßt bei 532, daß nicht der Kalibrierungsmodus vorliegt, und der Inhalt des Aktivierungsdrucksummenregisters wird bei 512 in ein Durchschnittsaktivierungsdruckregister kopiert. Danach wird bei 514 das Zeichen "gültiger Abtastwert" gesetzt. Gemäß Fig. 8C durchläuft das Programm die Schritte 600 und 602 und erfaßt das Zeichen "gültiger Abtastwert" bei 604. Ist bei 606 der Aktivierungsdruckmittelwert größer als der obere Warngrenrwert 606 für den Druck von beispielsweise 5240 kN/m² (765 psi) und ist er auch noch größer als der obere Alarmgrenzwert 608 für den Druck von beispielsweise 5345 kN/m² (780 psi), wird bei 610 ein Alarmfehlercode gesetzt, der für einen geringen Fluiddurchfluß durch die Abgabevorrichtung steht. Ist der Aktivierungsdruckmittelwert nicht größer als der obere Alarmgrenzwert für den Druck, wird bei 612 ein Unterprogramm ausgeführt, bei dem das aufeinanderfolgende Auftreten gleichartiger. Aktivierungsdruck-Qualitätsindikatoren, die Fehlerbedingungen für den Druck anzeigen, gezählt wird.

Durch das Zählen des aufeinanderfolgenden Auftretens von gleichartigen Druckqualitätsindikatoren, beispielsweise Warnhinweisen auf hohen und niederen Druck, erhält man einen digitalen Filter, welcher eine Einstellung der Empfindlichkeit der Überwachungssteuerung ermöglicht. Folglich kann die Überwachung gegenüber geringfügigen Änderungen der Durchflußbedingungen in der Fluidabgabevorrichtung oder irrtümlichen Überwachungsvorgängen, die das Ergebnis vorübergehender elektrischer Störungen oder Interferenzen sind, unempfindlich gemacht werden. Dann wird ein Warnfehlercode nur dann erzeugt, wenn eine anhaltende und stabile Druckbedingung einen Warnhinweis verlangt. Der vorgenannte Filtervorgang findet keine Anwendung auf Alarmzustände, die größere Abweichungen vom Normaldruck darstellen. Gemäß Fig. 9 wird bei 680 die jeweils vorliegende Warnfehlerart mit der vorhergehenden Warnfehlerart verglichen. Sind sie unterschiedlich, wird bei 682 die vorhergehende Warnfehlerart mit der derzeitigen Warnfehlerart gleichgesetzt, und der Ablauf kehrt zum Hauptprogramm zurück. Sind die vorhergehende und die derzeitige Warnfehlerart gleich, wird der fortlaufende Zähler bei 684 zurückgesetzt und bei 686 auf Nullstellung überprüft. Steht der fortlaufende Zähler nicht auf Null, kehrt der Ablauf zur Hauptschleife zurück. Wenn der fortlaufende Zähler Null erreicht, wird er bei 688 auf eine vorgegebene Zahl, beispielsweise drei, gesetzt, die die Empfindlichkeit des digitalen Filters, d. h. die Anzahl aufeinanderfolgender Druckqualitätsindikatoren derselben Warnfehlerart, die gezählt werden muß, bis bei 690 ein Fehler ausgegeben wird, bestimmt. Wird bei 614 ein Fehler ausgegeben, wird gemäß Fig. 8C bei 616 ein Warnfehlercode gesetzt, der geringen Fluiddurchfluß durch die Abgabevorrichtung anzeigt.

Liegt der Durchschnittswert des Aktivierungsdrucks bei 618 unter dem unteren Warngrenzwert, beispielsweise 5035 kN/m² (735 psi), und bei 620 unter dem unteren Alarmgrenzwert, beispielsweise 4795 kN/m² (700 psi), wird bei 622 ein Alarmfehlercode erzeugt, der einen übermäßig starken Fluiddurchfluß durch die Abgabevorrichtung wiedergibt, wie er beispielsweise durch eine abgenutzte Düse verursacht werden kann. Wenn der Durchschnittswert des Aktivierungsdrucks bei 618 unter dem unteren Warngrenzwert liegt, aber bei 620 gleich oder größer ist als der untere Alarmgrenzwert, wird in gleicher Weise das aufeinanderfolgende Auftreten dieser Art von Aktivierungsdruck-Durchschnittswert bei 624 gezählt. Ermittelt das Unterprogramm gemäß Fig. 9 eine vorgegebene Anzahl gleichartiger Aktivierungsdruck-Durchschnittswerte, wird bei 628 ein Warncode gesetzt, der einen unerwünscht starken Fluiddurchfluß durch die Abgabevorrichtung anzeigt.

Ist der Aktivierungsdruck-Durchschnittswert bei 618 gleich dem unteren Warngrenzwert für den Druck oder größer, wird gemäß Fig. 8C die Zählung des OK- Zählers bei 630 auf eine erste vorgegebene Zahl, beispielsweise 50, überprüft. Während der Abtastperiode zählt der OK-Zähler bei 472 von Fig. 8A die auftretenden zulässigen Druckabtastwerte. Wenn während einer Abtastperiode die Anzahl der auftretenden zulässigen Druckabtastwerte bei 630 gleich der ersten vorgegebenen Zahl 50 oder kleiner ist, aber bei 632 kleiner ist als eine zweite vorgegebene Zähl, beispielsweise 20, wird bei 634 ein elektroakustisches Fehleralarmsignal gesetzt. Ist bei 632 die Anzahl der aufgetretenen zulässigen Druckabtastwerte gleich oder größer 20, und ist die Summe der oberen und der unteren Alarm- Druckqualitätsindikatoren in den Zählern 458 bzw. 466 bei 636 größer als eine vorgegebene Zahl, beispielsweise 10, wird bei 634 ein elektroakustisches Fehleralarmsignal gesetzt. Wenn jedoch die Summe der gezählten oberen und unteren Alarm-Druckqualitätsindikatoren bei 636 gleich oder kleiner 10 ist, wird das nachfolgende Auftreten dieses Zustands bei 638 durch Ausführen des Unterprogramms von Fig. 9 gezählt. Wird bei 640 ein Fehler ausgegeben, wird bei 642 ein elektroakustisches Warnsignal gesetzt. Anschließend kehrt der Ablauf zum Hauptprogramm von Fig. 4 zurück. Die bei Fig. 8C beschriebenen Verfahrensschritte 600 bis 642 stellen eine Analyse der während einer Abtastperiode gesammelten qualitativen Daten dar. Dieser Analysevorgang wurde aus der praktischen Erfahrung mit einer bestimmten Anlage abgeleitet. Einige Analysetechniken können allgemein bei vielen Anlagen anwendbar sein, während andere auf eine bestimmte Anlage zugeschnitten sein können. Die Erfindung ermöglicht eine vielfältige und einfache Verwendung der qualitativen Daten.

Der vorstehende Vorgang wird, wie in Fig. 6 dargestellt, im Steuerzustand LOW bis zum Ablauf der Einschaltzeit des Zeitgebers fortlaufend wiederholt. Wenn der Zeitgeber der Pistole abschältet, werden der Ausschaltzustand und der Steuerzustand LOW bei 352 und 368 von Fig. 6 erfaßt, und es wird bei 370 ein Unterprogramm ausgeführt, um den Übergang des Drucks von LOW zu HIGH einzuleiten. Das Unterprogramm zur Einleitung des Übergangs von LOW zu HIGH ändert den Steuerzustand LOW in den Steuerzustand LOW zu HIGH. Zusätzlich werden der Zeitgeber für LOW zu HIGH und der Abtastwertzähler auf Null zurückgesetzt und der Druckzustand auf statischen Druck geändert. Beim nächsten Durchlauf des Hauptprogramms und des Überwachungsunterprogramms wird der Steuerzustand LOW zu HIGH bei 368 erfaßt, und bei 376 wird ein Unterprogramm zur Bewertung der Ausschaltzeit ausgeführt, welches die Zeit für das Abschalten der Abgabepistole bewertet. Das Unterprogramm mißt die Zeit, die zum Schließen des Ventils erforderlich ist, wodurch der Druck in der Fluidabgabevorrichtung vom Aktivierungsdruck zum statischen Druck übergeht.

Gemäß Fig. 10 arbeitet das Unterprogramm zur Bewertung der Ausschaltzeit ähnlich wie das in Fig. 7 dargestellte Unterprogramm zur Bewertung der Einschaltzeit. Das Unterprogramm mißt die Zeit TAUS von Fig. 5, die erforderlich ist, um das Ventil 22 der Pistole zu schließen und den Druckübergang vom Aktivierungsdruck zum geregelten statischen Druck zu bewirken. Ein Zeitgeber für LOW zu HIGH wird auf die maximal zulässige Zeit für den Übergang von LOW zu HIGH, beispielsweise 25 Millisekunden, eingestellt und bei 700 bei jedem Durchlauf des Unterprogramms zurückgestellt. Wenn der Zeitgeber für LOW zu HIGH bei 702 abgelaufen ist, bevor der Druck auf einen zulässigen statischen Druck, beispielsweise den oberen Alarmgrenzwert für den statischen Druck von beispielsweise 5345 kN/m² (780 psi) angestiegen ist, wird bei 704 ein Fehlercode "Pistole AUS" oder "Ausschaltzeit" erzeugt. Der Fehlercode "Pistole AUS" besagt, daß der Druck innerhalb der angenommenen Übergangszeit von 25 Millisekunden keinen zulässigen statischen Wert erreicht hat. Zeigt der Zeitgeber für HIGH zu LOW bei 702 immer noch einen Wert größer Null an, wird bei 706, 708, 710 bei aufeinanderfolgenden Durchläufen des Unterprogramms gemäß Fig. 7 eine vorgegebene Anzahl von beispielsweise vier Druckwerten, die zulässige Werte für den statischen Druck darstellen oder größer sind, gezählt. Werden bei 712 vier zulässige Werte für den statischen Druck erfaßt, wird der Zustand statischer Druck initialisiert, wodurch der Steuerzustand LOW zu HIGH zurückgesetzt und der Steuerzustand HIGH gesetzt wird sowie der Zähler für LOW zu HIGH sowie der OK-Zähler auf Null gesetzt werden.

Beim nächsten Durchlauf des Überwachungsunterprogramms 306 von Fig. 6 wird der Steuerzustand HIGH bei 368 erfaßt, und die Speicherorte der Überwachungssteuereinheit, die die statischen Parameter enthalten, werden bei 380 gelesen. Anschließend wird bei 382 das in Fig. 8A bis 8C dargestellte Druckbewertungsunterprogramm ausgeführt. Der statische Druck wird bewertet, indem 64 Messungen des statischen Drucks gewonnen und mit dem oberen bzw. dem unteren Alarmgrenzwert für den statischen Druck verglichen werden. Während der Abtastperiode werden die Abtastwerte für den statischen Druck, die entweder zulässig sind oder den oberen oder unteren Alarmgrenzwert überschreiten, gezählt. Außerdem wird ein Mittelwert des statischen Drucks während der Abtastperiode ermittelt. Diese qualitativen Werte werden dann in ähnlicher Weise analysiert wie die qualitativen Werte für den Aktivierungsdruck.

Gemäß Fig. 8A wird der Zustand statischer Druck bei 454 erfaßt, und der Abtastwert für den statische Druck wird bei 474 mit dem oberen Alarmgrenzwert für den statischen Druck von beispielsweise 5720 kN/m² (835 psi) verglichen. Überschreitet er den Grenzwert, wird der Zähler für den oberen Alarmgrenzwert bei 476 weitergeschaltet, wodurch Qualitätsindikatoren für den statischen Druck gezählt werden, die diejenigen der während der Abtastperiode erfaßten Abtastwerte für den statischen Druck darstellen, welche den oberen Alarmgrenzwert für den statischen Druck übersteigen. Ist der gemessene statische Druck bei 478 nicht größer als der obere Alarmgrenzwert für den statischen Druck, aber kleiner als der untere Alarmgrenzwert für den statischen Druck von beispielsweise 5240 kN/m² (765 psi), werden untere Alarmqualitätsindikatoren für den statischen Druck, gezählt, die die abgetasteten statischen Drücke darstellen, welche unter dem unteren Alarmgrenzwert liegen, indem bei 480 der Zähler für den unteren Alarmgrenzwert des statischen Drucks weitergeschaltet wird. Anderenfalls werden Qualitätsindikatoren für den zulässigen statischen Druck, die abgetastete zulässige Werte für den statischen Druck darstellen, durch Weiterschalten des OK-Zählers bei 482 gezählt.

Gemäß Fig. 8B wird dann nach Erfassen des Zustands statischer Druck bei 502 der jeweils abgetastete statische Druck bei 506 in ein Register eingegeben, welches die Gesamtsumme aller während der Abtastperiode erfaßten statischen Drücke darstellt. Der Abtastvorgang läuft weiter, bis gemäß Fig. 8A das Ende der Abtastperiode bei 452 erfaßt wird. Bei Fehlen eines Kennzeichens "gültiger Abtastwert" bei 650 teilt gemäß Fig. 8C das Unterprogramm nach Fig. 8B den Inhalt des Summenregisters für den statischen Druck bei 520 durch 64, um einen Mittelwert für den statischen Druck zu ermitteln, und der Inhalt des Summenregisters für den statischen Druck wird bei 522 in das Mittelwertregister für den statischen Druck kopiert. Dann wird der Inhalt des Summenregisters für den statischen Druck auf Null gesetzt und bei 524 das Kennzeichen "gültiger Abtastwert" gesetzt.

Gemäß Fig. 8C wird nach Durchlaufen der Schritte 600 und 650, wenn der bei 520 von Fig. 8B ermittelte Durchschnittswert für den statischen Druck größer ist als der obere Alarmgrenzwert für den statischen Druck von beispielsweise 5720 kN/m² (835 psi) bei 651, bei 652 ein Fehlercode gesetzt, der einen oberen Alarmwert für den statischen Druck darstellt. Liegt der errechnete Mittelwert für den statischen Druck bei 653 unter dem unteren Alarmgrenzwert von beispielsweise 5240 kN/m² (765 psi), wird bei 654 ein Fehlercode gesetzt, der einen unteren Alarmwert für den statischen Druck darstellt. Liegt der Mittelwert für den statischen Druck innerhalb des Bereichs zwischen oberem und unterem Alarmgrenzwert, ist jedoch bei 655 der Zählwert des Zählers 476 (Fig. 8A) für den oberen Alarmwert des statischen Druckes größer als ein vorgegebener Zählwert (beispielsweise zwei) für den oberen Alarm, wird bei 656 ein oberer Alarmfehlercode für den statischen Druck gesetzt. Ist die Anzahl der vom Zähler 480 von Fig. 8A für den unteren Alarmwert des statischen Drucks gezählten unteren Alarmqualitätsindikatoren für den statischen Druck bei 657 größer als eine vorgegebene Anzahl von Zählwerten (beispielsweise zwei) für den unteren Alarm, wird die Anzahl der Qualitätsindikatoren für den oberen Alarm des statischen Drucks bei 658 erneut mit einer vorgegebenen Anzahl von Zählwerten für den oberen Alarm verglichen. Erfaßt das Programm bei 657 und 658, daß sowohl der obere als auch der untere Alarmqualitätsindikator für den statischen Druck größer ist als die jeweils vorgegebenen Zählwerte, wird bei 659 ein elektroakustischer Alarmfehlercode ausgegeben. Es wird nicht angenommen, daß während einer Abtastperiode für den statischen Druck Drücke auftreten, die sowohl den oberen als auch den unteren Alarmgrenzwert überschreiten. Wenn also ein solcher Zustand erfaßt wird, ist es wahrscheinlich, daß er durch eine elektrische Störung verursacht ist. Überschreiten nur die unteren Alarmqualitätsindikatoren für den statischen Druck die vorgegebene Anzahl, wird bei 660 ein unterer Alarmfehlercode für den statischen Druck gesetzt. Anschließend kehrt der Ablauf zu dem in Fig. 4 dargestellten Hauptprogramm zurück.

Das Überwachungsunterprogramm von Fig. 6 führt eine Überprüfung auf zwei weitere Fehlerzustände durch. Gemäß Fig. 6 ist es während der Einschaltdauer des Zeitgebers der Pistole nicht logisch, einen Steuerzustand LOW zu HIGH zu erwarten, der für das Schließen des Pistolenventils und damit das Ausschalten der Pistole steht. Ebenso ist es während der Ausschaltzeit des Zeitgebers der Pistole nicht logisch, einen Steuerzustand HIGH zu LOW zu erwarten, bei dem das Pistolenventil geöffnet und die Pistole eingeschaltet wird. Auch wenn die vorgenannten Zustände logischerweise nicht eintreten sollten, sind sie durch Fehler in der Steuerung möglich, beispielsweise durch die Fehlfunktion eines Zeitgebers oder eines anderen Bauteils. Wird also während der Einschaltzeit des Zeitgebers der Pistole der Steuerzustand LOW zu HIGH erfaßt, wird bei 384 ein Fehlercode gesetzt, der einen Zeitgeber-Einschaltfehler anzeigt. Dann wird der Steuerzustand LOW zu HIGH zurückgesetzt und der Steuerzustand LOW gesetzt. Wird bei ausgeschaltetem Zeitgeber der Pistole bei 368 ein Steuerzustand HIGH zu LOW erfaßt, wird gleichermaßen bei 388 ein Fehlercode gesetzt, der einen Zeitgeber-Ausschaltfehler anzeigt. Dann wird der Steuerzustand HIGH zu LOW zurückgesetzt und der Steuerzustand HIGH gesetzt.

Fluiddurchflußdiagnose

Während der Ausführung des Überwachungsunterprogramms von Fig. 6 in der Überwachungssteuereinheit 224 werden, wie bereits erläutert, Fluiddurchflußzustände in der Fluidabgabepistole erfaßt, die zur Erzeugung von Fluiddurchflußzustandssignalen oder -daten führen, die Fehlercodes beinhalten können, die Warn- oder Alarmzustände anzeigen. Diese Fehlercodes werden von der Überwachungssteuereinheit 224 an den Datenübermittlungsprozessor 232 der Überwachungs- Steuerung übermittelt und gemäß Programm bei Schritt 312 von Fig. 4 im Speicher 234 gespeichert. Bei Empfang der einzelnen Fehlercodes erhält der Datenübermittlungsprozessor der Überwachungssteuerung vom Prozessor 242 auch Angaben über Uhrzeit und Datum und speichert diese Angaben zusammen mit den jeweiligen Fehlercodes ab. In einem nachfolgenden Datenübertragungszyklus zwischen den Prozessoren 232 und 242 werden die Fehlercodes an die Bediensteuerung 220 übermittelt und im Speicher 244 gespeichert, so daß sie der Bedienperson an der Anzeige 254 angezeigt werden können. Der Datenübermittlungsprozessor 242 der Bediensteuerung speichert auch eine Liste der Fehlercodes für die einzelnen Pistolen, beispielsweise die letzten zwölf Fehlercodes, die für die einzelnen Pistolen erzeugt worden sind. Die LCD-Anzeige kann beispielsweise eine Anzeige mit acht Zeilen zu je 40 Zeichen sein. Die Bediensteuerung 220 ist so gestaltet, daß jeweils an einem Ende einer jeden 40 Zeichen umfassenden Anzeigezeile ein Druckknopfschalter, bzw. eine Taste 248 angebracht ist. Außerdem werden an jedem Ende dieser Anzeigezeilen etwa fünf Zeichen zur Kennzeichnung des zugeordneten Druckknopfschalters verwendet. Die übrigen 30 Zeichen der einzelnen Anzeigezeilen werden zur Anzeige der Zustände der Betriebsparameter verwendet. Beispielsweise tragen die Tasten auf der linken Seite der LCD-Anzeige eine Nummer-Kennzeichnung für vier Fluidabgabepistolen, beispielsweise Pistole Nr. 1, Pistole Nr. 2 usw.. Außerdem geben die den einzelnen Pistolen zugeordneten Meldungen selektiv den statischen Druck, die Gesamtzahl der von der jeweiligen Pistole beschichteten Dosen, eine vom Anwender festgelegte Kennzeichnung der Pistole sowie Warn- und Alarmmeldungen entsprechend den gespeicherten Warn- und Alarmfehlercodes an. Steht in der Anzeige eine einer bestimmten Pistole zugeordnete Warnmeldung, ist die entsprechende Zeile des Anzeigefelds durch größere Helligkeit hervorgehoben, und eine Taste auf der rechten Seite des Anzeigefeldes trägt die Kennzeichnung "help" ("Hilfe"). Bei Betätigung der Hilfetaste beginnt die Übertragung zusätzlicher Angaben zum Fehlercode, die aus dem Speicher 234 gelesen und während das folgenden Datenaustauschzyklus der Prozessoren vom Datenübermittlungsprozessor 232 der Überwachungssteuerung an den Datenübermittlungsprozessor 242 der Bediensteuerung übermittelt werden. Die zusätzlichen Angaben bezeichnen typischerweise die Art des Fehlercodes, beispielsweise "geringer Durchfluß", und mögliche Ursachen des Fehlerzustands. Bei Betätigung der Hilfetaste wird daher eine neue Anzeige erzeugt, in welcher die überprüfte Fluidabgabepistole bezeichnet ist, die Art der Warnmeldung angegeben wird und eine Liste möglicher Ursachen für die Alarm- und Warnmeldungen ausgegeben wird.

Im einzelnen kann für eine beliebige Abgabepistole eine von mehreren gleichbedeutenden Fehlermeldungen in der Anzeige stehen, deren Grundlage ein Aktivierungsdruck ist, der unter dem unteren Alarmgrenzwert liegt, beispielsweise "Achtung, niedriger Aktivierungsdruck" oder "Achtung, hoher Aktivierungsdruck" usw.. Bei Auswahl der Zeile, in der die Fehlermeldung steht, und Betätigung der Hilfetaste erscheint eine neue Anzeige, in der die möglichen Ursachen für die Fehlermeldung angegeben sind, beispielsweise eine abgenutzte Düse, ein verstopftes Bauteil, geringer statischer Druck usw. Bei Auswahl der Zeile, in der ein verstopftes Bauteil angezeigt wird, und Drücken der Hilfetaste werden die Bauteile angezeigt, die verstopft sein können, beispielsweise die Kalibrierungsplattenöffnung, die Heizelemente, die Filter usw.. Liegt der Aktivierungsdruck in der Abgabepistole über dem oberen Alarmgrenzwert, kann die angezeigte Meldung entsprechend lauten "Achtung, hoher Aktivierungsdruck" oder "Aktivierungsdruck, geringer Durchfluß". Bei Betätigung der Hilfetaste erfährt die Bedienperson, daß die Alarmmeldung auf eine verstopfte Düse, eine abgenutzte Kalibrierungsplattenöffnung, einen hohen statischen Druck usw. zurückzuführen sein kann. Steht in der Anzeige die Alarmmeldung hoher statischer Druck, und wird die Hilfetaste erneut betätigt, erscheinen in der Anzeige mögliche Gründe für diesen Fehlercode. Beispielsweise kann der Druckregler auf einen zu hohen Wert eingestellt sein oder nicht ordnungsgemäß arbeiten usw. Andere Fehlercodes können der Bedienperson anzeigen, daß elektrische Störgeräusche zu einem Problem führen können.

Eichung der Fluidüberwachungseinrichtung

In der Praxis muß der Betrieb der Überwachungssteuerung auf jede einzelne Fluidabgabevorrichtung geeicht werden, d. h. es muß der Normalbetrieb definiert werden, damit bei einer Fluidabgabevorrichtung zwischen anomalen Fluiddurchflußbedingungen und normalen Fluiddurchflußbedingungen unterschieden werden kann. Das Programm muß also festlegen, welche Meßwerte des statischen Drucks und des Aktivierungsdrucks einem annehmbaren Fluiddurchfluß durch die Abgabepistole entsprechen und ein zufriedenstellendes Funktionieren der Pistole bedeuten. Zu diesem Zweck mißt das Eichprogramm Eichwerte für den statischen Druck und den Aktivierungsdruck für eine vorgegebene Anzahl von Musterdosen. Liegen die Eichwerte für den statischen Druck und den Aktivierungsdruck innerhalb zulässiger Grenzen, werden anhand dieser Werte der obere und der untere Alarmgrenzwert und der obere und der untere Warngrenzwert für den Druck errechnet. Der Druck in der Abgabevorrichtung bei geöffneter Pistole ist zum einen eine Funktion der Düsengröße, die proportional zum gewünschten Fluiddurchfluß ist. Zum anderen ist der Druck in der Pistole auch eine Funktion des statischen Drucks des aus einer Fluidquelle zugeführten Fluids, der mit einem Druckregler voreingestellt und verändert werden kann. Drittens ist im Fluidweg verfahrensaufwärts vom Druckmeßwertwandler eine Platte mit einer kalibrierten Öffnung angeordnet, wobei der Druckmeßwertwandler zwischen der Öffnungsplatte und der Düse angeordnet ist. Die Größe der kalibrierten Öffnung ist ebenfalls ein Faktor, der sich auf den vom Druckmeßwertwandler gemessenen Druck auswirkt. Ausgehend von der Düsengröße, dem statischen Druck und der Größe der kalibrierten Öffnung wird ein theoretischer Aktivierungsdruck ermittelt, der vom Druckmeßwertwandler zu messen ist. Der theoretische Aktivierungsdruckwert wird dann mit dem tatsächlich gemessenen Aktivierungsdruck verglichen um festzustellen, ob die Fluidabgabepistole innerhalb der erwarteten Parameter arbeitet.

Gemäß Fig. 3 enthält der Speicher 234 im Datenübermittlungsprozessor 232 der Überwachungssteuerung Standardwerte für die Düsengröße und den gewünschten statischen Druck sowie die Kennzahl einer kalibrierten Öffnung. Die Bedienperson kann mittels der Tasten 248 an der Bediensteuerung 220 die Standardwerte im Speicher 234 ändern, so daß die gespeicherten Werte der tatsächlichen Düsengröße, dem tatsächlichen statischen Druck und der tatsächlichen kalibrierten Öffnung entsprechen, die in der Fluidabgabepistole zum Einsatz kommen. Anschließend kann die Bedienperson mit einer der Tasten 248 einen Eichmodus für die Überwachungssteuerung in Gang setzen. Im Eichmodus wird der tatsächliche Aktivierungsdruck mit dem theoretischen Aktivierungsdruck verglichen. Gemäß Fig. 11 führt der Datenübermittlungsprozessor 232 der Überwachungssteuerung ein Eichunterprogramm aus, wenn mit einer der Tasten 248 der Eichmodus gewählt worden ist. Das Eichunterprogramm initialisiert zunächst bei 750 die Überwachungssteuereinheit. Über die Verbindung 236 werden an die Überwachungssteuereinheit 224 Daten übermittelt, die die Überwachungssteuereinheit 224 in den Eichmodus bringen und dann den Eichmodus in der Überwachungssteuereinheit 224 initialisieren. Beispielsweise werden zur Eichung des statischen und des Aktivierungsdrucks Dosenzähler auf eine bestimmte Zahl, beispielsweise vier, eingestellt, womit die Anzahl der Dosen festgelegt ist, anhand welcher die Eichwerte ermittelt werden.

Das Eichprogramm mißt den Aktivierungsdruck und den statischen Druck während der Beschichtung der vorgegebenen Anzahl von Dosen. Daher werden die weiter oben beschriebenen Abläufe zur Überwachung des Beschichtungsvorgangs und zur Druckbewertung gemäß Fig. 4 bis 10 ausgeführt. Gemäß Fig. 8A wird bei jeder Dose der Eichmodus bei 451 erfaßt. Gemäß Fig. 8B werden der statische Druck und der Aktivierungsdruck, die bei 350 von Fig. 6 gelesen werden, in Drucksummenregister 504, 506 eingegeben. Wenn der Dosenzähler nach 64 Dosen bei 500 den maximalen Zählwert erreicht, werden je nach dem, ob der Zustand statischer Druck oder Aktivierungsdruck bei 508 aktiv ist, bei 520 bzw. 510 Druckdurchschnittswerte errechnet, bei 530 und 532 der Eichmodus erfaßt und bei 538, 540 die Druckdurchschnittswerte in den Summenregistern für den gemessenen Druck in die entsprechenden Druckdurchschnittswertregister eingerechnet. Zusätzlich werden die Summenregister 506, 504 auf Null gesetzt und der Eichdosenzähler bei 542, 544 zurückgesetzt. Anschließend wird die vorgenannte Eichdrucküberwachung wiederholt, bis die Dosenzähler für die Eichung des statischen Druckes und des Aktivierungsdruckes die vorgegebene Anzahl von Dosen gezählt haben, die während des Eichvorgangs beschichtet worden sind, und bei 542, 544 auf Null zurückgesetzt werden. Zu diesem Zeitpunkt wird die Berechnung der Eichdurchschnittswerte für den statischen und den Aktivierungsdruck bei 546, 548 als abgeschlossen erfaßt, und der Eichmodus wird bei 550 in der Überwachungssteuereinheit 224 verfassen. Bei 552 wird ein Unterprogramm ausgeführt, um die Eichdurchschnittswerte für den statischen Druck und den Aktivierungsdruck von der Überwachungssteuereinheit 224 über die Datenleitung 236 an den Datenübermittlungsprozessor 232 der Überwachungssteuerung zu übermitteln. Anschließend wird der Steuerstatus bei 554 auf HIGH gestellt. Zweck des obigen Vorgangs ist es, den tatsächlichen Aktivierungsdruck und den tatsächlichen statischen Druck für eine bestimmte Pistole und einen bestimmten Satz Prozeßparameter zu messen. Bis zu diesem Punkt hat der Eichmodus für vier Dosen je 64 Werte für den statischen Druck und den Aktivierungsdruck erfaßt, die 256 Meßwerte für den statischen Druck addiert, die 256 Meßwerte für den Aktivierungsdruck addiert und beide Summen jeweils durch 64 geteilt. Ergebnis ist ein Durchschnittswert für den statischen Druck und ein Durchschnittswert für den Aktivierungsdruck für vier Dosen.

Gemäß Fig. 11 erfaßt das Eichunterprogramm bei 752, daß die Durchschnittswerte empfangen worden sind, und berechnet anschließend bei 754 die verschiedenen Druckwerte. Zunächst wird auf der Grundlage des vom Anwender vorgegebenen statischen Drucks "SD" und der Düsendurchflußmenge, die durch die Düsengröße und die Kennzahl der Kalibrierungsplatte, die durch die Größe der Öffnung vorgegeben ist, ein theoretischer Aktivierungsdruckwert wie folgt errechnet:

Dann wird der Eichdurchschnittswert des statischen Druckes pro Dose bestimmt, indem der von der Überwachungssteuereinheit 224 empfangene Durchschnittswert des statischen Druckes durch vier (= Anzahl der während des Eichmodus beschichteten Dosen) geteilt wird. Der Eichdurchschnittswert des Aktivierungsdrucks wird auf die gleiche Weise bestimmt. Der Eichdurchschnittswert des statischen Drucks wird dann mit dem vom Anwender bei 756 vorgegebenen statischen Druck verglichen. Das Programm erlaubt eine Abweichung des Eichdurchschnittswerts von dem vom Anwender vorgegebenen statischen Druck um eine vorgegebene Toleranz, beispielsweise plus/minus 240 kN/m² (35 psi). Liegt der Eichdurchschnittswert des statischen Drucks nicht innerhalb des zulässigen Toleranzbereichs, wird bei 758 ein Fehlercode gesetzt, der die Bedienperson auffordert, den statischen Druck zu überprüfen.

Der Eichdurchschnittswert des Aktivierungsdrucks wird dann bei 760 mit dem errechneten theoretischen Aktivierungsdruck verglichen. Wieder gilt ein Toleranzbereich über und unter dem theoretischen Aktivierungsdruck. Beispielsweise ist ein Eichdurchschnittswert des Aktivierungsdrucks zulässig, der um 15% größer oder kleiner ist als der theoretische Aktivierungsdruck. Liegt der Eichdurchschnittswert des Aktivierungsdrucks außerhalb des zulässigen Toleranzbereichs, wird bei 762 ein Fehlercode gesetzt, der die Bedienperson auffordert, die Düse und die Kalibrierungsplatte zu überprüfen. Wenn die Eichdurchschnittswerte des statischen Drucks und des Aktivierungsdrucks im jeweiligen Toleranzbereich liegen, werden sie bei 764 zum Errechnen der Alarm- und der Warngrenzwerte für den statischen Druck und den Aktivierungsdruck verwendet. Die Grenzwerte werden von der Überwachungssteuereinheit 224 errechnet und in den Registern 230 in der Steuereinheit 224 gespeichert. Zusätzlich wird von der Bediensteuerung 220 Datum und Uhrzeit übermittelt und zusammen mit den errechneten Grenzwerten abgespeichert. Während des Programmablaufs werden bei 264 die neu errechneten Grenzwerte an den Datenübermittlungsprozessor 242 der Bediensteuerung übermittelt und in dem nichtflüchtigen Speicher 244 gespeichert. Der Prozessor 232 speichert im Speicher 234 eine Liste von Eichparametersätzen mit zugehöriger Uhrzeit und zugehörigem Datum, beispielsweise sechs Eichparametersätze. Da jedoch der Speicher 234 ein flüchtiger Speicher ist, geht die Liste von Eichparametern verloren, wenn die Spannungsversorgung der Überwachungssteuerung 14 unterbrochen wird.

Gemäß Programmablauf werden bei 264 der obere und der untere Alarmgrenzwert für den statischen Druck auf Werte gesetzt, die um einen zuvor ermittelten Betrag von beispielsweise 240 kN/m² (35 psi) über bzw. unter dem Eichdurchschnittswert des statischen Drucks liegen. Beträgt der Eichdurchschnittswert des statischen Drucks beispielsweise 5450 kN/m² (800 psi) werden der obere und der untere Alarmgrenzwert für den statischen Druck auf 5720 kN/m² (835 psi) bzw. 5240 kN/m² (765 psi) eingestellt.

Außerdem werden der obere und der untere Warngrenzwert für den Aktivierungsdruck auf Werte eingestellt, die um einen zuvor ermittelten Betrag über bzw. unter dem Eichdurchschnittswert des Aktivierungsdrucks liegen. Beträgt der Eichdurchschnittswert des Aktivierungsdrucks beispielsweise 5140 kN/m² (750 psi), beträgt der normale Aktivierungsdruckabfall an der kalibrierten Öffnung 340 kN/m² (50 psi). Der obere Warngrenzwert für den Aktivierungsdruck kann auf 5240 kN/m² (765 psi) eingestellt werden, so daß sich an der kalibrierten Öffnung ein Druckabfall von 240 kN/m² (35 psi) ergibt, d. h. ein um 30% geringerer Druckabfall als normal 340 kN/m² (50 psi). Der untere Warngrenzwert für den Aktivierungsdruck kann entsprechend auf 5035 kN/m² (735 psi) eingestellt werden, was einen Druckabfall an der kalibrierten Öffnung von 445 kN/m² (65 psi) ergibt, der um 30 % über dem Normalwert liegt. Der obere und der untere Alarmgrenzwert für den Aktivierungsdruck werden auf Werte eingestellt, die um einen zuvor ermittelten Betrag über bzw. unter dem Eichdurchschnittswert des Aktivierungsdrucks liegen. Beispielsweise kann der obere Alarmgrenzwert für den Aktivierungsdruck auf 5345 kN/m² (780 psi) eingestellt werden, was zu einem Druckabfall an der kalibrierten Öffnung um 137 kN/m² (20 psi), d. h. 60% weniger als dem normalen Wert führt. Der untere Alarmgrenzwert für den Aktivierungsdruck kann auf 4795 kN/m² (700 psi) eingestellt werden, was zu einem Druckabfall um 685 kN/m² (100 psi), d. h. 100% über dem Normalwert, führt. Aus Vorstehendem ist zu ersehen, daß der obere und der untere Alarmgrenzwert sowie der obere und der untere Warngrenzwert nicht symmetrisch sein müssen. Nachdem die Grenzwerte für den statischen Druck und den Aktivierungsdruck bei 764 von Fig. 11 errechnet worden sind, werden sie in den Registern 230 der Überwachungssteuereinheit 224 gespeichert. Die Überwachungssteuerung fordert von der Bediensteuerung auch Datum und Uhrzeit der Ausführung des Eichvorgangs an, und diese werden zusammen mit dem Satz errechneter Druckgrenzwerte gespeichert. Der gerade gültige Satz sowie eine Liste einer vorgegebenen Anzahl früherer Sätze errechneter Druckgrenzwerte, beispielsweise der letzten vier Sätze der errechneten Druckgrenzwerte, und die jeweilige Uhrzeit sowie das jeweilige Datum werden in dem zum Datenübermittlungsprozessor 232 der Überwachungssteuerung gehörenden Speicher 234 gespeichert.

Wenngleich die Erfindung durch ausführliche Beschreibung einer Ausführungsform dargelegt wurde, sollen die Ansprüche nicht auf die geschilderten Einzelheiten beschränkt werden. Der Fachmann kann unschwer weitere Vorteile und Abwandlungsmöglichkeiten erkennen. Beispielsweise kann ein PC oder ein anderer Computer zur Bereitstellung weiterer Funktionen an das Netz angeschlossen werden. Beispielsweise können die überwachten Daten einer statistischen Prozeßsteuerungsanalyse unterworfen werden, damit die Prozeßparameter leichter optimiert werden können. Außerdem kann der PC zur Bereitstellung eines nichtflüchtigen Speichers für Daten verwendet werden, die laut obiger Beschreibung in einem flüchtigen Speicher gespeichert sind, oder zur Speicherung einer längeren Liste von Daten oder sonstigen Prozeßparametern. Ein weiteres Beispiel ist, daß der Zeitgeber der Pistole laut obiger Beschreibung in Abständen ein Signal liefert, um die Abgabepistole in Reaktion auf an der Pistole vorbeigeführte Gegenstände ein- und auszuschalten. Alternativ dazu kann der Zeitgeber der Pistole ein Zeitsignal liefern, das über einen längeren Zeitraum, in dem Gegenstände an der Fluidabgabevorrichtung vorbeigeführt werden, durchgehend eingeschaltet bleibt. In diesem Fall führt die Überwachungssteuerung fortlaufend das Druckbewertungsunterprogramm 362 aus, um diese Überwachungsfunktion auszuüben, bis die Pistole abgeschaltet wird.

Das Druckbewertungsunterprogramm gemäß Fig. 8A bis 8C gibt verschiedene Strategien zur Festlegung von Alarm- und Warnfehlercodes in Reaktion auf die Erfassung einzelner Druckmeßwerte oder Durchschnittsdruckwerte, die den Alarm- oder den Warngrenzwert überschreiten, wieder. Es können viele verschiedene Strategien zum Einsatz kommen. Beispielsweise vergleicht das Unterprogramm gemäß Fig. 8C bei Überprüfung der Alarmgrenzwerte für den statischen Druck den während einer Abtastperiode ermittelten Durchschnittswert des statischen Drucks mit dem oberen und dem unteren Alarmgrenzwert für den statischen Druck. Zusätzlich werden Alarmfehlercodes für den statischen Druck erzeugt, wenn eine vorgegebene Anzahl von gemessenen Werten des statischen Drucks den oberen und den unteren Alarmgrenzwert überschreitet. Alternativ kann auch eine der genannten Strategien unter Ausschluß der anderen eingesetzt werden.

Gleichermaßen können bei der Beschreibung des Unterprogramms die Vorgänge zur Erzeugung von Alarm- und Warnfehlercodes in Reaktion auf die Messung des Aktivierungsdrucks während der Einschaltzeiten der Pistole abgeändert werden. Beispielsweise kann die Anzahl der zulässigen Meßdrücke im OK-Zähler für den Aktivierungsdruck geändert werden. Außerdem kann die Zählung aufeinanderfolgender Qualitätsindikatoren zur Erzielung einer digitalen Filterung geändert oder weggelassen werden.

Außerdem können in Reaktion auf die Erfassung der Häufigkeit des Auftretens der den einzelnen Zählern zugeordneten Qualitätsindikatoren durch die oberen und unteren Alarm- und Warnzähler, wobei die erfaßte Häufigkeit dann mit einer normalen, d. h. einer Gaußschen Verteilung, verglichen wird, obere und untere Alarm- und Wärnfehlercodes erzeugt werden. Gemäß Fig. 12 beispielsweise stellt das Programm, ausgehend von einer 64 Meßwerte umfassenden Abtastperiode, nachdem das Ende der Abtastperiode bei 800 erfaßt worden ist, bei 802 fest, ob der Zählwert des Zählers für den oberen Alarmgrenzwert des Aktivierungsdrucks größer als eine vorgegebene Zahl, beispielsweise zwei, ist, die die zweite Standardabweichung für 64 Meßwerte darstellt. Ist der Zählwert größer als zwei, wird bei 804 der obere Alarmfehlercode für den Aktivierungsdruck gesetzt. Analog dazu wird bei 808 der untere Alarmfehlercode für den Aktivierungsdruck gesetzt, wenn der untere Alarmzähler für den Aktivierungsdruck bei 806 einen Zählwert aufweist, der die zweite Abweichung für 64 Meßwerte, d. h. zwei, übersteigt. Ist der Zählwert des oberen Warnzählers für den Aktivierungsdruck bei 810 größer als eine andere vorgegebene Zahl, beispielsweise elf, was der ersten Standardabweichung für 64 Meßwerte entspricht, wird bei 812 der obere Warnfehlercode für den Aktivierungsdruck gesetzt. Analog dazu wird bei 816 der untere Warnfehlercode für den Aktivierungsdruck gesetzt, wenn der untere Alarmzähler für den Aktivierungsdruck bei 814 den Zählwert elf überschreitet. Wenn der Zählwert des OK- Zählers für den Aktivierungsdruck bei 818 gleich oder größer achtunddreißig ist, was bei 64 Meßwerten und ohne Vorliegen eines Fehlerzustands der Mindestanzahl brauchbarer Meßwerte entspricht, wird der Druck in der Abgabepistole als normal angesehen, und es wird bei 820 das Zeichen "Druck normal" gesetzt. Die vorstehend beschriebene Druckanalyse unter Verwendung der Gaußschen Verteilung der Häufigkeit von Druckqualitätsindikatoren kann gemeinsam mit oder unter Ausschluß von verschiedenen Segmenten des in Fig. 8C dargestellten Programms zur Analyse des Aktivierungsdrucks verwendet werden.


Anspruch[de]

1. Überwachungssystem zum Überwachen von charakteristischen Merkmalen von Fluidströmungen durch mehrere Fluidabgabeeinrichtungen (10, 200, 201), wobei das Überwachungssystem enthält: mehrere Sensoren (50, 210, 212), von denen jeweils ein Sensor (50, 210, 212) mit einer der Fluidabgabeeinrichtungen (10, 200, 201) verbunden ist und ein Eingabesignal bereitstellt, das Werte aufweist, welche ein charakteristisches Merkmal der durch die jeweilige Fluidabgabeeinrichtung strömenden Fluidströmung kennzeichnen, mehrere Überwachungssteuerungseinrichtungen (14, 214, 216), von denen jede mit einem der Sensoren (50, 210, 212) verbunden ist und von denen jede in Erwiderung auf das Eingabesignal aus dem jeweiligen Sensor Ausgabesignale erzeugt, die zu der jeweiligen Fluidabgabeeinrichtung (10, 200, 201) gehören, sowie zumindest eine Betriebssteuereinrichtung (220, 222), die elektrisch mit den Überwachungssteuerungseinrichtungen (14, 214, 216) verbunden ist und in Erwiderung auf die Ausgabesignale aus den Überwachungssteuerungseinrichtungen (14, 214, 216) Daten, die die Fluidströmung durch die jeweilige Fluidabgabeeinrichtung (10, 200, 201) betreffen, wahlweise anzeigt.

2. Überwachungssystem nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend ein Datenkommunikationsnetz (218), das die Überwachungssteuerungseinrichtungen (14, 214, 216) mit der Betriebssteuerungseinrichtung (220, 222) zum Bereitstellen der elektrischen Kommunikation zwischen diesen Einrichtungen verbindet.

3. Überwachungssystem nach Anspruch 2, bei dem jede der Überwachungssteuerungseinrichtungen (14, 214, 216) weiterhin einen Speicher (234, 244) zum Speichern mehrerer Referenzsignale, einen Datenprozessor (228), der mit dem Speicher zum Erzeugen der Ausgabesignale in Erwiderung auf den periodischen Vergleich eines der Eingabesignale mit zumindest einem der Referenzsignale verbunden ist, und einen ersten Kommunikationsprozessor (232) enthält, der in elektrischer Kommunikation mit dem Datenprozessor (228) und dem Datenkommunikationsnetzwerk (218) steht.

4. Überwachungssystem nach Anspruch 3, bei dem die Betriebssteuereinrichtung (220, 222) Eingabeeinrichtungen (248) zum Bereitstellen von Eingabedatensignalen, eine Anzeigeeinrichtung (254) und einen zweiten Kommunikationsprozessor (242) aufweist, der elektrisch mit den Eingabeeinrichtungen (248) und der Anzeigeeinrichtung (254) sowie dem Datenkommunikationsnetzwerk (218) verbunden ist.

5. Überwachungssystem nach Anspruch 4, bei dem das Datenkommunikationsnetzwerk (218) weiterhin eine erste Schnittstelle (238), die bei jeder der Überwachungssteuerungseinrichtungen (14, 214, 216) angeordnet ist und die in elektrischer Kommunikation mit dem ersten Kommunikationsprozessor (232) steht, eine zweite Schnittstelle (240), die bei der Betriebssteuereinrichtung (220, 222) angeordnet ist und die in elektrischer Kommunikation mit dem zweiten Kommunikationsprozessor (243) steht, und eine Kommunikationsverknüpfung (241) aufweist, die in elektrischer Kommunikation mit der ersten und der zweiten Schnittstelle (238, 240) zum Übertragen von Daten zwischen der ersten und der zweiten Schnittstelle (238, 240) steht.

6. Überwachungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin enthaltend mehrere Betriebssteuereinrichtungen (220, 222), die in elektrischer Kommunikation mit den Überwachungssteuerungseinrichtungen (14, 214, 216) stehen und die in Erwiderung auf die Ausgabesignale aus der Überwachungssteuerungseinrichtungen Daten, die die Fluidströmung durch die jeweilige Fluidabgabeeinrichtung betreffen, wahlweise anzeigen.







IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com