用于給設備供應纖維的方法和裝置與流程
本發明涉及一種用于給設備供應纖維的方法和裝置，所述設備被喂入以纖維絮，所述纖維絮至少部分地開松并且借助于喂入裝置輸送給氣動的供料機，所述供料機將纖維引導到至少一個處理纖維的機器、特別是梳理機、粗梳機、開棉機或者清棉機的儲存處中。
背景技術：
在清棉設備或者紡紗準備設備內部的物料流通過機械的、電動的和氣動的裝置來確保的。在氣動地填裝機器時，可以通過所選擇的目標壓力確定填裝的密度和高度。填裝的均勻性、亦即目標壓力的維持決定了材料外觀的均勻性。由此對維持產品的產量和質量產生影響。
傳統的解決方案基于對運輸材料的機器的控制裝置或者調節器的手動調整，以實現充分且恒定地填裝后續機器。了解期望的產量、基本的材料特性和預期的驅動值是調整操作的前提。所述步驟和了解在每次改變產量或者原材料時是必需的。此外，基于在材料特性方面的波動需要實施對生產時間的持續修正。填裝的均勻性主要通過適當地、手動地選擇工作點、亦即控制參數和調節參數來確定。
材料和/或材料特性(開松度、密度、濕度、溫度)的變化、在清棉機器的排出方面的不確定的波動、以及在產量方面的改變本身導致在運輸材料的機器的工作點方面的波動、且進而導致在后續的機器的填裝方面的波動。在填裝方面的波動可能導致產品的質量波動或者產量虧損。基于現有的解決方案，在一個機器或者一系列機器的工作點方面的波動僅能通過在調節值方面的持續手動干預來修正。
在文獻de10064655b4中，在連接在梳理機上游的氣動的輸送和分配管路中安裝測壓儀表，該測壓儀表將壓力差作為電信號傳導給調節器。通過控制裝置使用關于時間的壓力差，以便生成經修正的壓力實際值，利用該壓力實際值調節纖維絮運輸機的驅動器。由此，能借助于壓力相對于時間的曲線的斜率預見到隨時間增加的、保持不變的或者減少的壓力值，并且由此相應地調節纖維絮的加料。
不利于所述方法的是，對運輸材料的機器的控制裝置或者調節裝置的調整必須手動地進行，以實現后續機器、例如梳理機的充分且恒定的填裝。
技術實現要素：
本發明的任務在于，排除先前提到的缺點并且自動化地且更精確地調節物料流。
本發明通過根據權利要求1和10所述的教導解決所提出的任務；本發明的其它有利的構造特征通過從屬權利要求表明。
按照根據權利要求1所述的教導，用于給設備供應纖維的方法包括調節回路，向所述設備輸送纖維絮，所述纖維絮至少部分地開松并且借助于喂入裝置輸送給氣動的供料機，所述供料機將纖維引導到至少一個處理纖維的機器的儲存處中、特別是梳理機、梳毛機、開棉機或者清棉機的儲存處中，在氣動的供料機中測量并且進一步處理的壓力實際值帶入到所述調節回路中，并且在至少一個處理纖維的機器上測量并且進一步處理的、經再處理的纖維的物料流量帶入到所述調節回路中，其中，調節回路借助于調節算法確定紡紗準備設備的最優的工作點并且將信號傳導給喂入裝置的調節元件以用于調節纖維絮的量。
利用所述值或者所屬的信號，調節回路根據處理纖維的機器的額定產量和實際產量連續地確定供應纖維絮的機器的排出量。材料或者材料特性的變化、產量波動、以及其它干擾因素(例如各個機器的斷開過程)自動地通過調節回路補償。
在有利的實施方式中規定，用于調節喂入裝置的信號導回到調節回路中并且在那里再次經歷調節算法。在這種情況下，調節回路基于至少一個用于調節參量的信號的反饋連續地匹配于最優的工作點并且“學到”產量以及基于在材料特性方面的變化而產生的改變的效果。此外，運輸材料的機器的不確定的線性誤差在調節回路中處理并且補償。在這種情況下，這總是無手動干預地進行并且獨立地引起設立目標和后續機器的恒定填裝的保持。
在一種優選的實施方式中，所存儲的用于起動紡紗準備設備的調節算法由輸送的纖維絮的恒定的物料流量出發。因此，得出適當的、自動的初值估計，該初值估計附加地將初始的學習階段減少到最小限度。
用于處理纖維的機器或者設備的工作點通過匹配于工作條件的調節算法連續且自動地確定。
根據權利要求10所述的、用于給設備供應纖維的、按照本發明的裝置，向所述設備輸送纖維絮，所述纖維絮至少部分地開松并且借助于喂入裝置輸送給氣動的供料機，所述供料機將纖維引導到至少一個處理纖維的機器的儲存處中、特別是梳理機、梳毛機、開棉機或者清棉機的儲存處中。本發明的特征在于，借助于至少一個調節器(所述調節器是調節回路的一部分)借助于調節算法確定所述設備的最優的工作點并且將信號傳導給喂入裝置的調節元件以用于調節纖維絮的量，在氣動的供料機中測量并且進一步處理的壓力實際值帶入到所述調節回路中，并且在至少一個處理纖維的機器上測量并且進一步處理的、經再處理的纖維的物料流量帶入到所述調節回路中。
根據按照本發明的裝置，調節回路由總共三個調節器x1、x2和x3形成，這些調節器具有不同的功能。調節器x1和x3與調節器x2功能性地分開，因為不發生由調節器x2到調節器x1和x3的反饋。調節器x2由用于經再處理的纖維的物料流量的信號并且由經由氣動的供料機準備的壓力信號連續地確定供應纖維絮的機器的排出量并且通過信號z調節所屬的調節元件，利用該調節元件調節用于輸送纖維的驅動器進而調節用于所輸送的物料流量的驅動器。信號z又導回到調節器x2中并且在那里再一次經歷調節算法，由此，調節回路無手動干預地自主優化。
對所輸送的纖維的已知且恒定的物料流量有少量波動的假定能實現設備快速達到處理纖維的機器的最優的工作點。
附圖說明
借助于附圖以示例的方式更詳細地闡述本發明；
圖中：
圖1示出帶有按照本發明的裝置的框圖的紡紗準備設備的示意性視圖；
圖2示出按照現有技術的紡紗準備設備的功能曲線圖；
圖3示出按照本發明的設備在設備加速時的功能曲線圖；
圖4示出按照本發明的設備在運行中的功能曲線圖。
具體實施方式
在按照圖1的紡紗準備設備中，纖維材料f由未示出的開包機經由未示出的混合機輸送給清棉機1。經開棉并清潔的纖維或纖維絮由清棉機1的最后的輥經由管道2、除塵機3、鼓風機4氣動地運輸到氣動的輸送和分配管路5中，帶有至少一個梳理機7的纖維絮喂料器6連接到所述輸送和分配管路上。
纖維絮喂料器6具有上方的備用井道6a和下方的供應井道6b，在所述備用井道和供應井道之間可以設置有纖維絮運輸裝置，該纖維絮運輸裝置呈緩慢運行的喂入輥6c和快速運行的開棉輥6d的形式。喂入輥6c例如可以與在纖維絮喂料器6的寬度上的未示出的給棉板合作。所述給棉板可以配設有感應式的位移傳感器，該位移傳感器經由計算機連接到調節器上。由此，檢測所運輸的纖維材料的重量的變化并且將所述變化轉換成電信號。
為了能確定所生產的纖維量，在每個梳理機7的出口處可以設置未示出的導條喇叭口或者備選的裝置，在所述導條喇叭口下游例如布置兩個送出輥。所述導條喇叭口或者備選的裝置具有傳感器14，利用該傳感器能確定所生產的纖維量并且將用于物料流量
這例如可以通過彈簧加載的探測舌進行，所述探測舌能繞轉動關節轉動。所述探測舌與感應式的位移傳感器合作，該位移傳感器與調節器x1和x2連接。以這種方式可以通過與條速度相關的條粗細確定所生產的纖維量、亦即物料流量
在付諸實踐時，用于物料流量
在輸送和分配管路5的壁中安裝有壓力傳感器8，該壓力傳感器與測量值轉換器9連接。在此，所測量的壓力實際值p1轉換成電信號x并且輸入到控制裝置10、例如計算機中。在控制裝置10中通過對壓力差關于時間求微分產生用于經修正的壓力實際值的電信號y。帶有經修正的壓力實際值的信號y又輸送給電子的調節器x3。經由輸入設備12可以將壓力額定值作為基準參量輸入到控制裝置10和調節器x3中。在基準參量和調節參量之間的差作為信號v向調節器x2提供。
通過測量在輸送和分配管路5中的壓力實際值p1和在梳理機7處導出的纖維條的物料流量
為了所述調節回路在不再手動調整纖維材質或者材料波動的情況下，在對纖維球進行除料時總是找到用于紡紗準備設備的最優的工作點，本發明設置至少兩個調節器x1和x2，其中，調節器x1與調節器x2功能性地分開，因為不發生由調節器x2到調節器x1的反饋。調節器x1通過梳理機控制裝置請求力求達到的額定產量并且將該額定產量與當前的實際產量相比較。在額定產量和實際產量之間的調節誤差作為信號u輸入到調節器x2中。
調節器x2可以構造成pi(比例積分)調節器，該pi調節器在假定少量波動的情況下由已知的纖維f的物料流量
除了處理來自信號u的值之外，調節器x2還處理來自調節器x3的用于基準參量和調節參量的差的信號v。當前的梳理機產量
調節器x2由所述三個信號u、v和
通過導回信號z和與信號u間接校準，紡紗準備設備可以相當連續地無波動地工作。信號z的導回負責快速適應于當前的最優的工作點，由此，調節回路可以自主優化并且因此被稱為“自主學習的”。
由此，可以實現另一種改進，其方式為，由梳理機的一個或多個控制裝置將下一次條筒更換或者梳理機停止或者梳理機的再一次加速作為信號w輸入到調節器x2中，以便考慮下一次產量波動，該產量波動能通過在輸送和分配管路5中纖維多少，伴隨可能有的壓力改變而察覺到。
由于梳理機7的數量，輸送和分配管路5更長，由此材料運行時間增加，并且因此在輸送和分配管路5中的壓力經受更大的波動。為了考慮這一點，在控制裝置10中可以將材料運行時間確定為信號t并且輸入到調節器x2中。因此，可能的是，基于壓力分布關于材料運行時間的斜率預見壓力波動，并且通過一個或多個鼓風機4和/或調節元件驅動器20補償所述壓力波動。
出于清楚明了的原因，在圖1中僅示出一個梳理機7。通常在分配管路5上連接多個梳理機，這些梳理機全部由纖維準備設備(混合機、清棉機1、除塵機3)供應，其中，每個梳理機具有自身的纖維絮喂料器6。代替用于梳理機，所述調節回路也可以用于任意其它的處理纖維的機器或者設備、比如成網機或者用于填裝纖維喂料器的紡紗準備設備。
用于調節回路的算法是這樣的，使得材料或者材料特性的變化、以及產量波動和其它干擾因素(比如像各個機器的斷開)通過至少一個信號的反饋(調節器x2)自動地由調節回路補償。在這種情況下，調節回路連續地匹配于最優的工作點并且“學到”產量以及基于在材料特性方面的變化而產生的改變的效果。此外，學到并且補償運輸材料的機器的不確定的線性誤差。在這種情況下，調節回路的“學習過程”總是無手動干預地進行并且獨立地引起用于梳理機的最優的工作點和供應井道的恒定填裝的保持。通過適當的、自動的初值估計(調節器x2)將加速階段減少到最小限度。不再需要利用纖維數據給調節回路編程。僅必須調節由于在管道長度更長時、例如在由于其它梳理機而增加輸送和分配管路5時的停機時間引起的調節回路的衰減。作為輸入值，僅還需要在輸入裝置12中的壓力額定值和在輸入裝置13中的最大轉速。不再需要材料特定的數據，因為調節回路自動地尋找最優的工作點并且與其匹配。
即使這在該實施例中沒有明確公開，調節回路也可以處理其它干擾量，比如像纖維絮的污染程度、梳理機的條子斷頭或者纖維絮的波動的濕度。
調節器x1、x2和x3優選安裝在共同的結構組中并且不需要構造成獨立的構件。
在圖2至圖4中的圖表在橫坐標上以秒示出時間。左邊的縱坐標以帕斯卡表示在輸送和分配管路5中的壓力，同時以％(百分比)表示轉速并且以kg/h(千克每小時)表示產量。右邊的縱坐標表示抽象的無量綱的調節值。
圖2示出按照現有技術的傳統的解決方案，其中使用具有手動的工作點和固定的調節計算的調節器。運輸帶和喂入輥1a、1b的額定轉速、額定產量和調節值計算手動地預先給定。在產量恒定時材料特性的波動可以僅通過手動地匹配工作點來補償。
當前的產量的暫時的波動(x軸：在50-79秒期間和在90-115秒期間)同樣不能可靠地補償。這導致在壓力分布中(1100pa(帕斯卡)至1450pa)的顯著的波動，該壓力分布嚴重偏離1250pa的額定壓力。這又導致在供應機器的供應中(調節值0)的完全停止(用于輸送帶和喂入輥1a、1b的驅動器停止)并且因此導致在后續機器、例如梳理機的填裝的密度中的干擾。
在圖3中示出首次學習階段，在該學習階段中獨立地優化額定產量并且逐步地加速，因為梳理機逐漸開動。同時，在輸送和分配管路5中的實際壓力下降并且在大約220秒之后接近于額定壓力。實際產量在大約300秒之后與額定產量一致。隨著梳理機的加速或者開動，用于運輸帶或者喂入輥1a、1b的驅動器的實際轉速也逐漸提高。設備的隨后的起動在更短時間內實現，因為上一次的最優的工作點存儲在調節器x2中并且用作起動的起動級別。
圖4示出最優的工作點的持續匹配。材料特性在產量恒定時的波動(見圖表的左部)借助于“學習功能”(至少一個信號的反饋)補償。在圖表的中部和右部中示出被同樣補償的產量波動，其中，實際產量稍低于額定產量。由于至少一個信號反饋到調節回路中，所有匹配能夠在填裝或者產量虧損時自動地、無手動干預地并且無波動地補償。當實際壓力在短暫的波動之后接近于額定壓力時，最優的工作點稍微退回并且找到其最優值。可以完全防止在供應機器的供應中的停止進而防止在填裝后續機器時的顯著波動并且因此可以實現在填裝時、例如在裝填梳理機井道時的均勻的密度和高度。
附圖標記列表
1清棉機
1a、1b喂入輥
2管道
3除塵機
4鼓風機
5輸送和分配管路
6纖維絮喂料器
6a備用井道
6b供應井道
6c喂入輥
6d開棉輥
7梳理機
8壓力傳感器
9測量值轉換器
10控制裝置
12輸入裝置
13輸入裝置
14傳感器
20調節元件驅動器
f纖維材料
p1壓力實際值
t信號
u信號
v信號
w信號
x信號
y信號
z信號
s1干擾量
x1調節器
x2調節器
x3調節器
權利要求書(按照條約第19條的修改)
1.用于給設備供應纖維的方法，所述設備被喂入纖維絮，所述纖維絮至少部分地開松并且借助于喂入裝置輸送給氣動的供料機，所述供料機將纖維引導到至少一個處理纖維的機器的儲料器中、特別是梳理機、粗梳機、開棉機或者清棉機的儲料器中，其中，借助于調節回路、利用調節算法確定所述設備的最優的工作點并且將信號傳導給喂入裝置的調節元件以用于調節纖維絮的量，其中在氣動的供料機中測量的并且進一步處理的壓力實際值被輸入到所述調節回路中，并且在至少一個處理纖維的機器上測量的并且進一步處理的、有關進一步處理的纖維的物料流量被輸入到所述調節回路中，其特征在于，進一步處理的纖維的物料流量、基準參量和調節參量之間的壓力差、和進一步處理的纖維的物料流量的額定產量和實際產量之間的調節差輸入到所述調節回路中。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，用于調節所述喂入裝置的信號導回到調節回路中并且在那里再次經歷調節算法。
3.根據上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，在所述氣動的供料機中測量的壓力實際值通過關于時間求微分轉換成經修正的壓力實際值并且由此產生的與壓力額定值的差帶入到調節回路中。
4.根據上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，用于起動紡紗準備設備的調節算法起始于一輸送纖維絮的恒定的物料流量。
5.根據上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，在所述調節回路中加工至少一個處理纖維的機器的按計劃或者不按計劃的波動的生產量。
6.根據上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，在所述氣動的供料機中的、在確定的纖維運行時間期間的波動輸入到調節回路中。
7.根據上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，手動調節所述輸送的纖維絮的最大量。
8.根據上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，手動調節在所述氣動的供料機中的額定壓力。
9.用于給設備供應纖維的裝置，所述設備被喂入纖維絮，所述纖維絮至少部分地開松并且借助于喂入裝置輸送給氣動的供料機，所述供料機將纖維引導到至少一個處理纖維的機器的儲料器中、特別是梳理機、粗梳機、開棉機或者清棉機的儲料器中，其中，借助于調節回路一部分的調節器(x2)、利用調節算法確定所述設備的最優的工作點并且將信號(z)傳導給喂入裝置的調節元件以用于調節纖維絮的量
10.根據權利要求9所述的設備，其特征在于，用于調節所述喂入裝置的調節參量的信號(z)導回到調節器(x2)中并且在那里再次經歷調節算法。
11.根據上述權利要求9至10之一所述的裝置，其特征在于，在所述氣動的供料機中測量的壓力實際值(p1)通過關于時間求微分轉換成經修正的壓力實際值(y)，在調節器(x3)中與壓力額定值相比較并且由此將產生的差作為信號(v)輸入到調節回路中。
12.根據上述權利要求9至11之一所述的裝置，其特征在于，至少一個處理纖維的機器的按計劃的或者不按計劃的波動的生產量作為信號(w)輸入到調節器(x2)中。
13.根據上述權利要求9至12之一所述的裝置，其特征在于，測量在所述氣動的供料機中的纖維運行時間并且將其作為信號(t)輸入到調節器(x2)中。
14.根據上述權利要求9至13之一所述的裝置，其特征在于，所述喂入裝置構造為通過可調節的驅動器驅動的輸送帶和/或喂入輥(1a、1b)，其中，能手動調節所述驅動器(20)的最大轉速。
15.根據上述權利要求9至14之一所述的裝置，其特征在于，所述氣動的供料機至少構造為輸送和分配管路(5)，所述輸送和分配管路的額定壓力能手動調節。
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