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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Pasteurisierung von Produkten, insbesondere befüllten Behältern, wie
Flaschen und Dosen, mit einer Regeleinrichtung, die einen ersten
Regelkreis umfasst, der nach einem ersten Kriterium regelbar ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Pasteurisieren von
Produkten, insbesondere von befüllten
Behältern,
wie Flaschen und Dosen, wobei ein erster Regelkreis nach einem ersten
Kriterium geregelt wird.
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In herkömmlichen Anlagen zur Wärmebehandlung,
insbesondere zur Pasteurisierung von Produkten erfolgt die Regelung
nach der Anzahl der übertragenen
Pasteurisierungseinheiten (PE-Regelung). Die Berechnung der nachfolgend
mit PE abgekürzten
Pasteurisierungseinheiten erfolgt nach folgender Formel:
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In dieser Formel bezeichnet
Tp die Produkttemperatur, wobei üblicherweise
als Pasteurisierungsparameter
Tref =
60°C und
z
gleich 6,949468.
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In Abhängigkeit vom jeweiligen Produkt
wird ein bestimmter Pasteurisierungsgrad festgelegt, der für eine ausreichende
Haltbarmachung ohne Beeinträchtigung
des Produktes erforderlich. Nach diesem Pasteurisierungsgrad bestimmen
sich die vom jeweiligen Produkt aufzunehmenden Pasteurisierungseinheiten,
deren Übertragung
durch eine geeignete Temperaturregelung der Anlage gewährleistet
sein muss.
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Eine von der Anmelderin hergestellte
Vorrichtung zur Pasteurisierung von Produkten ist aus dem europäischen Patent
0 437 499 B1 bekannt. Mit dieser bekannten Vorrichtung wird eine Über- bzw. Unterpasteurisierung
der Produkte beim Anhalten der Anlage während der Wärmebehandlung vermieden, wobei
der Energieverbrauch gleichzeitig gesenkt wird. Dies wird bei der
bekannten Vorrichtung dadurch erreicht, dass abfließende Sprühflüssigkeit aus
Zonen mit unterschiedlichen Temperaturen kreuzweise derart umgeleitet
werden, dass kühlere Produkte
in einem Pasteurisierungsgebiet dazu verwendet werden, um damit
wärme Produkte
an anderer Stelle in der Vorrichtung durch einen Wärmeausgleich
der Sprühflüssigkeit
in diesem Gebiet zu kühlen.
Dadurch werden eine zusätzliche
Zufuhr von kalter Sprühflüssigkeit
oder ein Ablassen von warmer Sprühflüssigkeit
und die damit verbundenen Energieverluste vermieden.
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Die Regelung dieser bekannten Vorrichtung erfolgt
ausschließlich
nach der Anzahl der übertragenen
Pasteurisierungseinheiten, die einen bestimmten Soll-Wert, d.h.
einen bestimmten Pasteurisierungsgrad innerhalb enger Toleranzen,
erreichen müssen.
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DE 36 37 661 C2 offenbart ein Verfahren zum
Pasteurisieren von Produkten, mit dessen Hilfe ein energiesparendes
und sicheres Pasteurisieren auch dann ermöglicht werden soll, wenn Störungen beim
Durchlauf der zu pasteurisierenden Behälter auftreten. Dazu wird eine
Vorpasteurisierzone und eine Pasteurisierzone in regelbare Elementarzonen unterteilt,
wobei in jeder Elementarzone wenigstens ein Referenzbehälter beobachtet
wird unter Berechnung der Anzahl von Pasteurisierungseinheiten,
die dieser Behälter
aufnimmt. Bei Überschreiten
oder Unterschreiten eines bestimmten Soll-Wertes wird das Abkühlen oder
Erwärmen
der jeweiligen Zone eingeleitet, wodurch bei Kenntnis der Durchlaufgeschwindigkeit
eine optimale, variable Anpassung der Sprühtemperatur erfolgen kann.
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Auch bei diesen bekannten Verfahren
erfolgt die Prozessregelung ausschließlich nach der Anzahl der übertragenen
Pasteurisierungseinheiten.
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Eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung
wird von der Anmelderin hergestellt und auf den Markt gebracht.
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Die Regeleinrichtung dieser bekannten
Vorrichtung unterstützt,
wie auch die vorstehend beschriebene Anlage bzw. das vorstehend
beschriebene Verfahren, die Prozessregelung nach einem Soll-Wert
einer Regelgröße, insbesondere
nach einem Soll-Wert der Pasteurisierungseinheiten.
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Daneben gestattet die bekannte Vorrichtung auch
die Überwachung
eines oder mehrerer anderer Kriterien, beispielsweise der Abtöttemperatur,
also der Temperatur, die erreicht werden muss, damit eine Abtötung von
Keimen erfolgt. Aufgrund des Überwachungsergebnisses
wird gegebenenfalls eine Wärmebehandlung
an den normalen Pasteurisierungsprozess angeschlossen, wenn beispielsweise
ein Produkt eine bestimmte Temperaturhöhe, nämlich den Abtötpunkt,
nicht erreicht, bevor es die letzte Wärmebehandlungszone verlässt. Ein
das Produkt transportierendes Förderband
wird dann angehalten, wobei die Wärmenachbehandlung durchgeführt wird, bis
das überwachte
Kriterium erfüllt
ist, was beträchtliche
Stillstandszeiten der Anlage zur Folge hat.
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Bei diesem Eingriff in den Prozessablauf handelt
es sich um eine Steuerung, d.h., es tritt kein in sich geschlossener
Signalkreis auf, bei dem eine gesteuerte Ausgangsgröße auf eine
steuernde Eingangsgröße zurückwirkt.
Im Gegensatz zu einer Regelung liegt bei der bekannten Vorrichtung
ein offener Wirkungsablauf vor, bei dem eine Angleichung einer Ist-Größe an eine
Soll-Größe nicht
stattfindet.
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Insgesamt erfolgt die Regelung der
bekannten Pasteurisieranlagen bisher nur nach einem einzigen Soll-Kriterium,
meist dem Pasteurisierungsgrad. Außerdem ist es bekannt, zusätzlich zu
der Pasteurisierungseinheiten-Regelung andere Kriterien, beispielsweise
die Killing-Point-Temperature, zu überwachen, wobei aber das Überwachungsergebnis nicht
in die Regelung mit einfließt,
sondern nur dazu verwendet wird, bei Bedarf eine nachträgliche Wärmebehandlung
anzuschließen.
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Wenn also bei den bekannten Regelungen ein
anderes Kriterium als das Regelkriterium im normalen Pasteurisierungsablauf
nicht erfüllt
ist, muss eine Nachbehandlung durchgeführt werden, bis das entsprechende
Kriterium erfüllt
ist. Dies zieht unerwünschte
Stillstandszeiten der Anlage nach sich.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht
demnach darin, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zum Pasteurisieren
zu schaffen, wobei längere
Stillstandszeiten vermieden werden können, auch wenn ein anderes
Kriterium als das Regelkriterium nicht erfüllt ist.
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Diese Aufgabe wird bei der Vorrichtung
zur Pasteurisierung von Produkten erfindungsgemäß durch den Gegenstand des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei dem Verfahren zum Pasteurisieren von Produkten wird diese Aufgabe
erfindungsgemäß durch den
Gegenstand des Patentanspruchs 11 gelöst.
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Die Erfindung bringt den Vorteil,
dass mehrere unterschiedliche Kriterien gleichzeitig bei der Regelung
berücksichtigt
werden, wodurch die Güte
der Regelung verbessert wird. Durch die gleichzeitige Berücksichtigung
mehrerer Kriterien wird ferner die Zuverlässig keit der Pasteurisierung
erhöht,
da dadurch verschiedene Sicherheitsaspekte, beispielsweise das Erreichen
einer bestimmten Abtöttemperatur
in die Regelung einfließen.
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Außerdem wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
während
des normalen Prozessablaufs die Temperatur nachgeregelt, wenn absehbar
ist, dass ein weiteres Kriterium nicht erfüllt wird. Auf diese Weise werden
Stillstandszeiten verringert, verglichen mit einer bekannten Vorrichtung,
die nach nur einem Kriterium geregelt wird und andere Kriterien
lediglich überwacht
und zur Steuerung verwendet.
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Vorzugsweise ist der zweite Regelkreis
mit dem ersten Regelkreis an einer Mischstelle verknüpft, wobei
dieser Mischstelle ein Eingangssignal, das einem Soll-Wert des ersten
Kriteriums entspricht, und ein Ausgangssignals des zweiten Regelkreises zuführbar sind.
Das Ausgangssignal des zweiten Regelkreises moduliert das Eingangssignal
des ersten Regelkreises. Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
setzt auf einfache Weise die Überlagerung
des ersten Regelkreises mit dem zweiten Regelkreis um, wobei durch
die Modulation des Eingangssignals des ersten Regelkreises durch
das Ausgangssignal des zweiten Regelkreises eine Beeinflussung des
Soll-Wertes des ersten Kriteriums erfolgt. Dadurch fließt die Regelung
nach dem zweiten Kriterium des zweiten Regelkreises in den ersten
Regelkreis ein.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung umfasst der erste Regelkreis einen Vergleicher, der
der Mischstelle nachgeordnet ist, wobei der Vergleicher das in der
Mischstelle modulierte Eingangssignal und ein weiteres Signal vergleicht,
das einem Ist-Wert
des ersten Kriteriums entspricht, und ein Ausgangssignal ausgibt,
das einer sich aus dem Soll/Ist-Vergleich ergebenden Regelabweichung
entspricht. Auf diese Weise wird das in der Mischstelle durch das
Ausgangssignal des zweiten Regelkreise modulierte Eingangssignal
des ersten Regelkreises als Führungsgröße verwendet,
an die der Ist-Wert des ersten Kriteriums angepasst wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist dem Vergleicher wenigstens ein Regler und Stellglied nachgeordnet,
wobei das der Regelabweichung entsprechende Ausgangssignal des Vergleichers
dem Regler zuführbar
ist.
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Der zweite Regelkreis weist bevorzugt
einen Vergleicher auf, der ein Eingangssignal, das einem Soll-Wert
des zweiten Kriteriums entspricht, und ein weiteres Signal ver gleicht,
das einem Ist-Wert des zweiten Kriteriums entspricht. Der Vergleichen
gibt ein Ausgangssignal aus, das einer sich aus dem Soll/Ist-Vergleich
ergebenden Regelabweichung entspricht. Durch diesen Soll/Ist-Vergleich
geht vorteilhafterweise das zweite Regelkriterium in den zweiten Regelkreis
ein, wodurch die Möglichkeit
geschaffen wird, durch die Überlagerung
des ersten Regelkreises mit dem zweiten Regelkreis dieses zweite
Regelkriterium zur Modulation des Eingangssignals des ersten Regelkreises
einzusetzen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist dem Vergleicher des zweiten Regelkreises ein Regler nachgeordnet,
wobei das der Regelabweichung entsprechende Ausgangssignal des Vergleichers
des zweiten Regelkreises diesem Regler zuführbar ist, der dasjenige Ausgangssignal
ausgibt, das der Mischstelle zur Modulation des Eingangssignals
des ersten Regelkreises zuführbar
ist. Vorteilhafterweise erfolgt durch den Regler des zweiten Regelkreises
eine Anpassung des Ist-Wertes des zweiten Kriteriums an den in den
Vergleicher eingegebenen Soll-Wert des zweiten Regelkriteriums.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist vorgesehen, dass der erste und der zweite Regelkreis jeweils
eine Einrichtung zur Berechnung der Ist-Werte der jeweiligen Kriterien
aus einem Prozessparameter, insbesondere der Spritztemperatur, umfassen.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass, ausgehend
von einem einzigen Prozessparameter, insbesondere von der Spritztemperatur,
unterschiedliche Regelkriterien bzw. deren Ist-Werte berechnet werden,
so dass durch die Bestimmung verschiedener Kriterien verschiedene
Aspekte des Prozessablaufes bei der Regelung berücksichtigt werden können.
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Vorzugsweise umfasst das erste Kriterium Pasteurisiereinheiten
und das zweite Kriterium eine andere Größe, wie beispielsweise eine
Abtöttemperatur.
Dadurch wird vorteilhafterweise bei Überlagerung des ersten Regelkreises,
der nach Pasteurisiereinheiten geregelt wird, mit dem zweiten Regelkreis, der
nach der Abtöttemperatur
geregelt wird, sichergestellt, dass nicht nur ein ausreichender
Pasteurisierungsgrad eingehalten wird, sondern dass auch die Abtöttemperatur
beim Pasteurisieren nicht unterschritten wird, wodurch die Prozesssicherheit,
d.h. das zuverlässige
Abtöten
von Keimen, verbessert wird. Wenn für das zweite Kriterium eine
andere Größe gewählt wird,
können
entsprechend andere Schwerpunkte in die Regelung einfließen. Es
kommt also darauf an, dass das erste und zweite Kriterium unterschiedlich
sind, um verschiedene Regelungsaspekte berücksichtigen zu können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
können
weitere Regelkreise vorgesehen sein, die jeweils nach weiteren Kriterien
regelbar sind, wobei die Ausgangssignale der weiteren Regelkreise
der Mischstelle zuführbar
sind und das Eingangssignal des ersten Regelkreises beeinflussen.
Durch diese Erweiterung der Regeleinrichtung ist eine noch komplexere
und umfassendere Regelung des Prozessablaufes möglich, bei welchem noch weitere
Kriterien berücksichtigt werden
und in die Regelung eingehen.
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Die weiteren Regelkreise können jeweils eine
Mischstelle umfassen, an der jeder weitere Regelkreis mit dem vorangegangenen
Regelkreis verknüpft
ist. Auf diese Weise wird das Ausgangssignals des jeweils vorangegangenen
Regelkreises durch das Ausgangssignal des weiteren Regelkreises
moduliert, so dass das modulierte Ausgangssignal an die Mischstelle
des ersten Regelkreises weitergeleitet werden kann, wodurch über das
modulierte Gesamtausgangssignal der weiteren Regelkreise das Eingangssignal
des ersten Regelkreises beeinflusst wird.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer
Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert. Dabei
zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild mit Signalfluss eines Ausführungsbeispiels einer Regelung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
für N-Regelkreise
und
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2 ein
Blockschaltbild mit Signalfluss eines Ausführungsbeispiels einer Regelung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit zwei konkret ausgeführten
Regelkreisen.
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1 zeigt
in Form eines Blockschaltbildes die Regelung eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Diese Regelung wird von einer Regeleinrichtung ausgeführt, die
einen Messfühler,
Messumformer, Messverstärker, Soll-Wert-Geber,
Vergleicher, Regler, Stellantrieb, Stellglied sowie andere Bauteile
umfassen kann, von denen in 1 nur
der Vergleicher, der Regler und das Stellglied dargestellt sind.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht
auf die in 1 dargestellten
Bestandteile der Regeleinrichtung beschränkt, sondern umfasst auch die
vorstehend genannten weiteren Komponenten der Regeleinrichtung.
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Wie in 1 gezeigt,
ist dem ersten Regelkreis 1 wenigstens ein zweiter Regelkreis 2 überlagert,
wobei, wie weiter in 1 zu
erkennen, dem ersten Regelkreis 1 noch weitere Regelkreise 3 bis
N überlagert
sind.
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Der erste Regelkreis 1 setzt
sich wie folgt zusammen:
Nach dem in 1 gezeigten Signalflussplan des ersten
Regelkreises wird ein Eingangssignal CR 1 / ref, das einen Soll-Wert des
ersten Regelkriteriums entspricht, über eine Mischstelle 1a einem
Vergleicher 4 zugeführt
wird, der das Eingangssignal CR 1 / ref mit einem weiteren Signal CR 1 / ist vergleicht,
das einem Ist-Wert des ersten Kriteriums entspricht. Der Vergleicher 4 bestimmt
eine Regelabweichung zwischen dem Soll-Wert und dem Ist-Wert des
ersten Kriteriums und gibt ein in 1 nicht
näher bezeichnetes Ausgangssignal
aus, das dieser Regelabweichung entspricht. Dieses Ausgangssignals
des Vergleichers 4 wird einem Regler 5 des ersten
Regelkreises 1 zugeführt.
Dieser Regler 5 kann beispielsweise ein PI-Regler oder
ein PID-Regler sein.
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Der Regler 5 gibt als Stellgröße eine
bestimmte Spritzwassertemperatur T i / set aus, die einem weiteren Vergleicher 5a des
ersten Regelkreises 1 zugeführt wird. In diesem weiteren
Vergleicher 5a wird die vom Regler 5 ausgegebene
Spritztemperatur mit der tatsächlichen
Spritztemperatur T i / Spritz verglichen, wobei ein in 1 ebenfalls nicht bezeichnetes Ausgangssignals
des Vergleichers 5a ausgegeben wird, das einer Regelabweichung
zwischen der vom Regler 5 bestimmten Spritztemperatur T i / set und der
tatsächlichen
Spritztemperatur T i / Spritz entspricht.
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Dem Vergleicher 5a des ersten
Regelkreises 1 ist ein Folgeregler 6, beispielsweise
ein PID-Regler, nachgeschaltet, der einen in 1 nicht gezeigten Stellantrieb mit einem
entsprechenden Stellsignal beaufschlagt. Dieser Stellantrieb treibt
ein Stellglied 7, bei spielsweise ein Ventil, an, das die
Spritztemperatur T i / Spritz in der Pasteurisieranlage regelt.
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Wie vorstehend erläutert, wird
die tatsächliche
Spritztemperatur T i / Spritz im Vergleicher 5a rückgeführt. Durch die Serienschaltung
des Reglers 5 und des Folgereglers 6 des ersten
Regelkreises 1 ergibt sich eine Kaskadenregelung, die die
Güte des
ersten Regelkreises verbessert.
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Die im Zusammenhang mit der Kaskadenregelung
erfolgte Rückführung der
Spritztemperatur T i / Spritz stellt nicht den ersten Regelkreis 1 dar,
sondern ist ein dem ersten Regelkreis 1 untergeordneter
Regelkreis.
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Neben der Rückkopplung der tatsächlichen Spritztemperatur
T i / Spritz wird aus der tatsächlichen Spritztemperatur
T i / Spritz in der Einrichtung 10 ein Ist-Wert des ersten Kriteriums
berechnet und als das Signal CR 1 / ist ausgegeben.
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Wie im Zusammenhang mit der Beschreibung
der 2 erläutert, ermittelt
die Einrichtung 10 mit Hilfe eines computergestützten Rechenmodells die
von einem Behälter
in der Pasteurisieranlage aufgenommenen Pasteurisierungseinheiten,
ausgehend von den vorgegebenen Spritztemperaturen T i / Spritz der jeweiligen
Zonen. Dabei wird das Produkt mit der geringsten Anzahl an aufgenommenen
Pasteurisierungseinheiten als Referenzprodukt ausgewählt, wobei
der Pasteurisierungsgrad dieses Produktes dem Ist-Wert des ersten
Kriteriums, also den übertragenen
Pasteurisierungseinheiten, entspricht. Die Rückkopplung dieses Signals CR 1 / ist erfolgt über den
Vergleicher 4, der, basierend auf dem Eingangssignal CR 1 / ref,
das den Soll-Wert des ersten Kriteriums, also den angestrebten Pasteurisierungsgrad
entspricht, eine bestimmte Regelabweichung ausgibt.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht darauf
beschränkt,
dass die Bestimmung der aufgenommenen Pasteurisierungseinheiten
als erstes Kriterium dient. Andere Kriterien, wie beispielsweise
die Bestimmung von Oxidationseinheiten oder thermischen Zersetzungseinheiten,
können
ebenfalls als erstes Kriterium verwendet werden.
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Der zweite Regelkreis 2,
der dem ersten Regelkreis 1 überlagert ist, umfasst einen
Vergleicher 8, wie in 1 gezeigt.
In diesen Vergleicher 8 des zweiten Regelkreises 2 wird
ein Eingangssignal CR 2 / ref eingespeist, das einem Soll-Wert des zweiten
Regelkriteriums entspricht. Ferner wird in den Vergleicher 8 des
zweiten Regelkreises 2 ein weiteres Signal CR 2 / ist eingespeist,
das einem Ist-Wert des zweiten Regelkriteriums entspricht.
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Aus diesen beiden Signalen CR 2 / ref und
CR 2 / ist wird im Vergleicher 8 des zweiten Regelkreises eine Regelabweichung
gebildet, die an den Regler 9 des zweiten Regelkreises 2 weitergeleitet
wird. Im Regler 9 findet die Angleichung des Ist-Wertes
an den Soll-Wert des zweiten Kriteriums statt, wobei als Stellgröße ein Ausgangssignal
CR 2 / set vom Regler 9 des zweiten Regelkreises 2 ausgegeben
wird.
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Dieses Ausgangssignal CR 2 / set, das die
Regelabweichung zwischen dem Soll- und dem Ist-Wert des zweiten
Regelkriteriums widerspiegelt, wird an der Mischstelle 1a in
den ersten Regelkreis eingespeist. In der Mischstelle 1a wird
also das Eingangssignal CR 1 / ref des ersten Regelkreises vom Ausgangssignal
CR 2 / set des zweiten Regelkreises moduliert, so dass die im zweiten Regelkreis 2 stattgefundene
Regelung des zweiten Kriteriums in die Regelung des ersten Regelkreises 1 eingeht.
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Wird beispielsweise, wie im Zusammenhang mit 2 genauer erläutert, der
erste Regelkreis 1 nach der Anzahl der aufgenommenen Pasteurisierungseinheiten
und der zweite Regelkreis 2 nach der Abtöttemperatur
geregelt, wird durch das Ausgangssignal CR 2 / set des Reglers 9 des
zweiten Regelkreises 2 der Soll-Wert der Pasteurisierungseinheiten
beispielsweise angehoben, wenn im Vergleicher 8 des zweiten
Regelkreises festgestellt wird, dass die eingestellte Abtöttemperatur
nicht erreicht wird.
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Wie weiter in 1 gezeigt, bildet die Spritztemperatur
T i / Spritz die Grundlage für
die Berechnung des Ist-Wertes des ersten Kriteriums und des Ist-Wertes
des zweiten Kriteriums. Die Berechnung der beiden Ist-Werte erfolgt
in den Einrichtungen 10, 11 mit Hilfe eines computergestützten Rechenmodells,
wobei die Einrichtung 10 beispielsweise die Anzahl der
vom Produkt in der Pasteurisieranlage aufgenommenen Pasteurisierungs einheiten
und die Einrichtung 11 die im Produkt herrschende Abtöttemperatur
berechnet. Die Berechnung der jeweiligen Regelkriterien, also beispielsweise
die Anzahl der übertragenen
Pasteurisierungseinheiten, erfolgt auf an sich bekannte Weise und
wird deshalb hier nicht mehr erläutert.
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Die weiteren Regelkreise 3 bis
N können
wie der zweite Regelkreis 2 aufgebaut sein und verarbeiten
eine Regelabweichung eines weiteren Regelkriteriums, das sich ebenfalls
aus der Spritztemperatur durch Anwendung eines Rechenmodells ergibt.
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Die Ausgangssignale CR 3 / set bis CR N / set der
weiteren Regelsignale werden indirekt der Mischstelle 1a des
ersten Regelkreises 1 zugeführt und beeinflussen dadurch
das Eingangssignal CR 1 / ref. Die indirekte Zuführung der jeweiligen Ausgangssignale CR 3 / set bis
CR N / set zur Mischstelle 1a erfolgt über weitere Mischstellen 2a bis
Na. Diese weiteren Mischstellen 2a bis Na verbinden jeweils
einen vorangehenden Regelkreis mit einem darauffolgenden Regelkreis. Das
bedeutet, dass das Ausgangssignal des nachfolgenden Regelkreises
an der Mischstelle des vorangehenden Regelkreises das Ausgangssignal
des vorangehenden Regelkreises moduliert, wobei das modulierte Ausgangssignal
des vorangehenden Regelkreises der Mischstelle 1a bzw.
der Mischstelle eines weiteren, ebenfalls vorangehenden Regelkreises
zugeführt
wird.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, die Zuführung der
Ausgangssignale CR 3 / set bis CR N / set zur Mischstelle 1a des ersten
Regelkreises anders zu gestalten. Es ist auch denkbar, die jeweiligen
Ausgangssignale CR 3 / set bis CR N / set der weiteren Regelkreise 3 bis
N direkt der Mischstelle 1a des ersten Regelkreises 1 zuzuführen. Auch
eine Kombination aus direkter und indirekter Zuführung der jeweiligen Ausgangssignale
ist möglich.
Die Anordnung mehrerer Mischstellen anstelle einer Mischstelle 1a des
ersten Regelkreises 1 ist ebenfalls möglich, um das Eingangssignal
CR 1 / ref mit Hilfe der jeweiligen Ausgangssignale der weiteren Regelkreise
zu modulieren.
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Nachfolgend wird mit Bezug auf 2 ein weiteres Ausgangsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erläutert,
die eine Regeleinrichtung mit zwei Regelkreisen umfasst.
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Die in 2 gezeigte
Regeleinrichtung umfasst einen ersten Regelkreis 1 und
einen zweiten Regelkreis 2, der dem ersten Regelkreis 1 überlagert ist.
Der erste Regelkreis 1 umfasst den Vergleicher 4, dem
der Regler 5, beispielsweise ein PI-Regler oder ein PID-Regler, nachgeschaltet
ist. Zwischen dem Regler 5 und dem Folgeregler 6,
der beispielsweise ein PID-Regler ist, ist ein weiterer Vergleichen 5a vorgesehen.
Dem Folgeregler 6 ist das Stellglied 7, beispielsweise
ein Ventil, nachgeschaltet. Die Rückkopplung des ersten Regelkreises 1 erfolgt
einmal über
den Vergleicher 5a, der zwischen dem Regler 5 und
dem Folgeregler 6 angeordnet ist. Im Vergleicher 5a wird
die tatsächliche
Spritztemperatur T i / Spritz rückgekoppelt.
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Aus der Spritztemperatur T i / Spritz werden
in der Einrichtung 10 mit Hilfe eines entsprechenden Modells
die von den Produkten bzw. von einem Referenzprodukt tatsächlich aufgenommenen
Pasteurisierungseinheiten berechnet. Die Einrichtung 10 zur Berechnung
des Ist-Wertes der Pasteurisierungseinheiten gibt ein Signal PEist aus, das im Vergleicher 4 rückgekoppelt
wird.
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Der Vergleicher 4 vergleicht
das Ausgangssignal PEist, also die tatsächlich aufgenommenen
Pasteurisierungseinheiten, mit dem Eingangssignal PEref des
ersten Regelkreises 1, das dem Soll-Wert der Pasteurisierungseinheiten
entspricht. Die im Vergleicher 4 festgestellte Regelabweichung
zwischen Ist-Wert und Soll-Wert der Pasteurisierungseinheiten wird
in den Regler 5 eingespeist, der eine bestimmte Spritztemperatur
T i / set als Stelltemperatur ausgibt, die in den Vergleicher 5a eingegeben
wird. Diese Spritztemperatur wird mit der tatsächlichen Spritztemperatur T i / Spritz rückgekoppelt,
wobei der Folgeregler 6, ausgehend von dieser Rückkopplung,
den Stellantrieb des Stellglied 7 mit einem entsprechenden
Stellsignal beaufschlagt. Das Stellglied 7 beeinflusst
dann die Spritztemperatur T i / Spritz in den jeweiligen Zonen der Pasteurisieranlage.
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Auch in diesem Beispiel ist die Kaskadenregelung,
die den Regler 5, den Vergleicher 5a und den Folgeregler 6 umfasst,
dem ersten Regelkreis 1 untergeordnet und dient einer weiteren
Verbesserung der Regelgüte.
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Der zweite Regelkreis 2 umfasste
einen Regler 9, einen dem Regler 9 vorgeschalteten
Vergleicher 8 sowie eine Einrichtung 11 zur Berechnung
des Ist-Wertes des zweiten Kriteriums. Als zweites Regelkriterium
wird vorliegend die Abtöttemperatur
verwendet. Ein Soll-Wert
der Abtöttemperatur
wird als Eingangssignal KPTref in den Vergleicher 8 eingespeist
und dort mit einem Ist-Wert der Abtöttemperatur, d.h. einem Ausgangssignal
der Einrichtung zur Berechnung des Ist-Wertes der Abtöttemperatur
verglichen. Die sich im Vergleicher 8 ergebenden Regelabweichung
wird in den Regler 9 eingegeben, der dieses so genannte
lokale Kriterium überwacht.
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Der Regler 9 gibt als Stellgröße ein Signal PEKPT aus, das der Mischstelle 1a zugeführt wird.
In Abhängigkeit
davon, ob die tatsächliche
Produkttemperatur unterhalb oder oberhalb der Abtöttemperatur liegt,
was im Vergleicher 8 festgestellt wird, wird durch das
Ausgangssignal PEKPT des Reglers 9 des zweiten
Regelkreises 2 das Eingangssignal PEref des ersten
Regelkreises 1 beeinflusst. Wenn also beispielsweise der
Soll-Wert der Abtöttemperatur
in den Behältern,
die in der Pasteurisieranlage befindlich sind, nicht erreicht wird,
wird die Anzahl der Pasteurisiereinheiten der Soll-Größe PEref durch das Ausgangssignal PEKPT erhöht. Dadurch
findet eine Anpassung der Pasteurisierungseinheiten an die Abtöttemperatur
statt.
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Mit Hilfe des vorliegenden Ausführungsbeispieles
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird nicht nur nach der Anzahl der aufgenommenen Pasteurisierungseinheiten
geregelt, sondern auch nach der Abtöttemperatur. Dadurch wird vermieden,
dass eine zusätzliche
Wärmebehandlung
an den normalen Durchlauf durch die Pasteurisieranlage angeschlossen
werden muss, wenn ein anderes Kriterium als die Anzahl der übertragenen
Pasteurisierungseinheiten, beispielsweise die Abtöttemperatur,
nicht erfüllt
ist. Im Ausführungsbeispiel
der 2 wird sowohl die
Anzahl der übertragenen
Pasteurisierungseinheiten als auch die Abtöttemperatur gleichzeitig bei
der Regelung berücksichtigt,
so dass mögliche Stillstandszeiten
der Pasteurisieranlage durch nachgeschaltete Wärmebehandlungen unterdrückt werden.
