ЗЕРНОВАЯ МЕЛЬНИЦА И ВАЛЬЦЕВЫЙ СТАНОК, ИМЕЮЩИЙ НЕСКОЛЬКО ПРОХОДОВ РАЗМОЛА ДЛЯ ОПТИМИЗИРОВАННОГО РАЗМОЛА РАЗМАЛЫВАЕМОГО МАТЕРИАЛА, А ТАКЖЕ СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ
GRAIN MILL AND A ROLLING MACHINE WITH SEVERAL GRINDING PASSES FOR OPTIMIZED GRINDING OF MATERIAL BEING GROUND, AS WELL AS APPROPRIATE METHOD

Настоящее изобретение касается механической технологии и оборудования для обработки и измельчения исходного продукта, имеющего характерные параметры исходного продукта, в желаемый конечный продукт, имеющий заданные свойства конечного продукта/свойства дисперсности, в частности, изобретение касается технологии регулирования и/или управления мельницами в парционно ориентированных процессах пищевой промышленности, комбикормовой промышленности или других технических областях применения мельничной или размольной технологии, таких как, например, измельчение камней или других грубых материалов. В особом фокусе изобретения находится управление и наблюдение (контроль) размольных/мельничных установок, таких как зерновые мельницы, имеющие вальцевые станки, которые имеют несколько проходов размола для размола или измельчения размалываемого материала, т.е. устройства регулирования и управления для автоматизированного регулирования и управления технологическими устройствами механических обрабатывающих установок для дисперсных продуктов, таких как размольные и вальцевые системы, в частности зерновые мельничные установки, имеющие один или несколько вальцевых станков. Изобретение относится также к технической оптимизации устройств регулирования зерновых мельниц и других установок для обработки и измельчения хлебных злаков, в частности установок для измельчения, транспортировки, фракционирования и кондиционирования, а также оптимизированных способов регулирования и управления и устройств регулирования для оптимизированного управления и наблюдения таких установок. Возможные случаи применения предлагаемого изобретением устройства касаются, к тому же, размольных и вальцевых систем, имеющих измерение в реальном времени или «квазиреальном» времени, наблюдение в реальном времени и регулирование/управление в реальном времени рабочими параметрами, такими как температура вальцов, зазор между вальцами, частота вращения вальцов, сила прижатия вальцов и/или потребление энергии одного или разных приводов вальцов, и/или имеющих измерения в реальном времени или «квазиреальном» времени ингредиентов или параметров качества во время подготовки и обработки продукта в зерновых мельничных установках с целью наблюдения процесса (измерение, мониторинг), а также управления и/или регулирования установок, соответственно, процессов, например, измеряемых величин, таких как содержание воды, содержание протеина, повреждение крахмала, содержание золы (минеральные вещества) у мук (или промежуточных продуктов размола), остаточное содержание крахмала, тонкость помола и пр. Однако изобретение, как упомянуто, может также применяться к мельничным системам в общем и целом, например, шаровым мельницам (англ. ball mill) или так называемым мельницам полусамоизмельчения (МПСИ) (англ. SAG, semi-autogenously grinding), которые предназначены для размола грубозернистых материалов, таких как, например, руды или цемент и т.д. И у таких мельниц управление пропускной способностью и параметрами качества продукта осуществляется посредством настройки разных регулирующих и задающих величин, таких как, например, скорость вращения мельничного барабана, потребление энергии барабана мельницы, подача (грубо-)зернистого исходного материала/входных веществ, подача воды у рудоразмольных мельниц и/или скорость разгрузки имеющегося на выходе размолотого материала. Кроме того, и у этих мельниц важным признаком качества является распределение крупности зерна подлежащего размолу материала. Оно может, в частности, влиять на выход продукта у подключенных после мельничной системы компонентов, например, флотации. Обычно у размольных установок и мельничных систем стремятся к наиболее высокой возможной пропускной способности и выходу продукта при высоком качестве продукта и при низком расходе энергии и потребности в материалах, т.е. затратах.
Настоящее изобретение касается, таким образом, в предпочтительном случае применения вальцевых систем, установок для обработки продукта и размольных установок, содержащих вальцы или пару вальцов, а также соответствующих способов для оптимизированной эксплуатации таких размольных и вальцевых систем, соответственно, установок для обработки продукта. Названные установки включают в себя, в т.ч., комплектные установки для (i) помола хлебных злаков, (ii) подготовки муки для промышленных пекарен, (iii) установки для специального помола, (iv) производственные установки для производства высококачественного корма для полезных и домашних животных, (v) специальные установки для производства корма для рыб и ракообразных, (vi) установки для получения премиксов и концентратов для производства действующих веществ, (vii) извлечение масла из масличного семени, (viii) обработка шротов после экстрагирования и белых хлопьев (англ. White Flakes), (ix) высокопроизводительные установки для обработки биомассы и производства топливных гранул, (x) установки для производства этанола, (xi) комплектные технологические установки для производства риса, (xii) сортировочные установки для пищевых продуктов, (xiii) погрузка и разгрузка хлебных злаков и сои, посевной материал и синтетические материалы, (xiv) промышленные установки-солодовни и -дробильни, (xv) машины и установки для обработки какао-бобов, орехов и кофейных бобов, (xvi) машины и установки для производства шоколада, а также начиночных и глазировочных масс, (xvii) системы и установки для экструдирования (варки и формования) зерновых завтраков, ингредиентов пищевых и продовольственных продуктов, корма для животных, водного корма и фармацевтических продуктов, (xviii) проектирование общих решений для технологии мокрого помола и изготовление машин и технологической оснастки для производства печатных красок, покрытий и дисперсий твердых частиц для косметической, электронной и химической промышленности, (xix) изоляция и характеризация алейрона из пшеничных отрубей, фортификация риса и пр.
Многие процессы механической технологии нацелены на изменение свойств частиц, например, размера частиц путем уменьшения, или на изменение смешанного состояния, например, путем просеивания или грохочения исходного материала. Характеризация дисперсных свойств конечного продукта, т.е. технология измерения частиц и выбранное параметрирование путем выбора надлежащих измеряемых параметров, служит нормальным образом для подтверждения успеха мероприятий данного процесса. При этом зачастую успех самого процесса решающим образом определяется дисперсным состоянием подлежащего обработке исходного продукта/материала. Так, обычно при механических процессах размола труднее измельчать и труднее разделять вещества с уменьшающимся размером частиц. Интересные здесь процессы механической технологии могут классифицироваться в зависимости от того, связано ли с ними изменение состояния дисперсности, например, измельчение в пределах одного прохода размола мельницы, или изменение состава, например, отсеивание в пределах одного прохода грохочения/просеивания мельницы. Исходный материал, как и конечный продукт, могут характеризоваться разными признаками, например, размер, форма, прочность, структура, цвет, пористость, гомогенность и пр. Эти признаки могут быть расположены в технологическом материале по-разному, например, в виде первичных частиц, агломератов или упорядоченных структур и пр. Признаки, а также их расположение/смешанное состояние могут быть решающими для свойств продукта. Значение механических процессов и соответствующих устройств в преобразующей вещества промышленности огромно и включает в себя химию, производство пищевых и кормовых продуктов, а также, например, производство строительных материалов. Настоящее изобретение касается по существу размольных установок, которые находят применение, например, в зерновых мельницах. Однако в принципе оно нисколько не ограничено этими случаями применения, а может применяться вообще при управлении, контроле и наблюдении обрабатывающих систем и установок механической технологии, которые включают в себя несколько обрабатывающих линий.
Решающим для производства, характеризации, соответственно, оценки/мониторинга дисперсных продуктов является оценивание действия механического обрабатывающего устройства, такого как, например, размольная установка или зерновая мельница, и соответствующее управление/регулирование рабочих и/или технологических параметров у этого обрабатывающего устройства. Для этого необходимо регистрировать и параметрировать (характеризовать) свойства, в частности физические, химические, соответственно, дисперсные свойства исходного, возможно, промежуточного и конечного продукта. Например, для выбора и управления процессом разделения, таким как процесс просеивания, важно определять распределение размеров и форм и его доли. При типовом применении механических обрабатывающих устройств у конечного продукта ожидаются определенные свойства продукта и признаки. Одной из целей является, путем надлежащего выбора рабочих или технологических параметров у обрабатывающего устройства, в зависимости от исходного продукта, целенаправленным и воспроизводимым образом получать свойства, в частности свойства дисперсности конечного продукта. При этом свойства дисперсности технологического материала имеют прямое влияние на желаемые свойства продукта, например, размер частиц муки на свойства муки при дальнейшей обработке. Таким образом, выбор рабочих или технологических параметров у технологического устройства основывается, во-первых, на выяснении или измерении свойств продукта, в частности свойств дисперсности. Зачастую требуемые свойства продукта являются результатом определения определенных рабочих или технологических параметров, которое осуществляется на основе эмпирической оптимизации и адаптации применительно к обработке, применению и/или продукту, зачастую оператором или с помощью Human Expert. Если известно, при каких признаках исходного продукта, в частности каких величинах дисперсности исходных продуктов, могут получаться желаемые свойства продукта, можно определить, какие рабочие или технологические параметры обрабатывающего/технологического устройства должны настраиваться в нем на данной технологической ступени или, соответственно, во всем процессе. Чаще всего для этих процессов характерно, что состояние и поведение продукта, в частности во время обрабатывающего процесса, неизвестны и непредсказуемы или, соответственно, неизвестны и непредсказуемы априори или известны и предсказуемы только неточно. Хотя технология измерения свойств частиц и продукта сегодня очень прогрессировала по сравнению с тем, что было раньше, у большинства систем полное описание невозможно. Последствия воздействия машин, аппаратов и технологических/рабочих параметров на свойства конечного продукта, например, их свойства дисперсности, в преобладающем большинстве случаев должны определяться для каждого исходного продукта и желательного конечного продукта экспериментально и/или на основе опыта и интуиции оператора. При этом, чтобы при множестве параметров сохранить обзор, доминантная роль отводится структурированному методу. Во многих случаях механической технологии свойства дисперсности образуют связующее звено между исходными веществами, промежуточными продуктами и желаемыми свойствами продукта. После выбора надлежащей обрабатывающей установки для всех концепций измерения и регулирования следует основополагающе определить, какие рабочие параметры и параметры обработки имеют особенно прямую зависимость от достигаемых свойств конечного продукта в зависимости от измеренных свойств исходного продукта. Иначе воспроизводимое производство и масштабируемость при обработке с помощью определенной установке при таких сложных процессах невозможны.
Эти требования могут быть показаны на примере размольной установки для измельчения размалываемого материала. После выбора надлежащей размольной установки в зависимости от размалываемого материала должны определяться технологические характеристики, так как ни поведение размалываемого материала при измельчении не может быть характеризуемо однозначно, ни последствия воздействий рабочих и технологических параметров размольной установки на свойства конечного продукта, соответственно, частиц не являются однозначно предсказуемыми. Оператору необходимо взвесить, например, насколько чувствительно пропускная способность, частота вращения/удельная энергия или геометрические параметры мельницы или размольной установки, такие как, например, ширина зазора между размалывающими вальцами, влияют на свойства конечного продукта, в частности свойства дисперсности продукта. Важнейшей целевой величиной, т.е. величиной дисперсности, при измельчении размалываемого материала является желаемый размер частиц или, соответственно, распределение размеров частиц. Из-за сложных взаимосвязей и сегодня еще влияние, например, скорости вращения вальцов, пропускной способности, движения продуктов в проходах, плотности мелющего тела и размера мелющего тела на результирующее распределение размеров частиц обычно находится экспериментально, т.е. на основе метода «проб и ошибок» (англ. «trial-and-error») и опытных значений. К тому же при соответствующих технологиях регулирования и управления из-за сложности взаимосвязей между свойствами размалываемого материала/результатами измерений, рабочими и технологическими параметрами и желаемыми свойствами конечного продукта в качестве физической величины до сих пор чаще всего может учитываться только размер частиц.
На переднем плане настоящего изобретения находятся размольные и мельничные установки для измельчения размалываемого материала. Термин «размольная установка», который употребляется далее, включает в себя все технологические устройства и процессы для получения зернистых и/или порошкообразных (мукообразных) или только обдирных или сплющенных конечных продуктов из грубого, твердого (и у зерновых мельниц растительного) размалываемого материала, которые применяются для обработки размалываемого материала, в частности зерновую мельницу. Размалываемый материал в смысле этой заявки включает в себя, в частности, все виды зерна и хлебных злаков, которые перемалываются с получением продукта помола, соответственно, конечного продукта помола, такого как мука, крупа, крупка и шрот. Такие размольные установки находят применение также в рамках крупяного производства для обдирки, лущения, при необходимости последующего плющения размалываемого материала, такого как, например, зерен хлебных злаков. Виды и сорта зерна и хлебных злаков включают в себя, например, пшеницу, рожь, спельту, кукурузу и пр., которые обрабатываются с получением разных видов продуктов помола, таких как мука, по принципу сортового помола. При этом хлебные злаки в нормальном случае, прежде чем они перемалываются, очищаются и смачиваются водой, чтобы вода могла проникнуть в оболочку (отруби), которая таким образом лучше отделяется от мучнистого ядра. Затем хлебный злак перемалывается с помощью вальцевых станков и соответствующих проходов размола. Сразу после проходов размола размалываемый материал при необходимости просеивается в проходах просеивания на грохоте/плоском грохоте. При этом мука отсеивается, а шрот снова продолжает перемалываться в проходах размола, пока не будет выделено по возможности все мучнистое ядро. Это движение продукта (размол и при необходимости грохочение) называется проходом. Линия помола размольной/мельничной установки может включать в себя несколько проходов, при этом размалываемый материал обрабатывается в линии помола с получением продукта помола/конечного продукта помола.
В уровне техники хлебные злаки мелются в вальцевых станках, имеющих чаще всего четыре или восемь металлических вальцов, которые вращаются с различной частотой вращения во встречном направлении (опережение). Различают гладкие и рифленые вальцы с закруткой. Благодаря рифлению и различным частотам вращения зерна хлебных злаков разрушаются. При каждом процессе помола возникают части зерен различного размера. При многократных просеиваниях в грохотах (также: плоских грохотах) части зерен сортируются и разделяются соответственно размеру. Получающийся при этом, предопределенный продукт помола отсеивается, а остальной шрот снова подается на вальцевый станок, при этом продукт помола снова и снова отделяется, пока не будет выделен весь продукт помола. Продукт помола, который должен получаться, может быть предопределен, например, как мука (размер зерен <180 мкм), крупка (размер зерен 180-300 мкм), крупа (размер зерен 300-1000), шрот (размер зерен >1000 мкм), цельносмолотое зерно (примерно 80% провала через грохот 180 мкм; содержит все составные части очищенного зерна хлебных злаков). У установок уровня техники хлебные злаки и такие продукты с целью помола проходят обычно 10-16 проходов. Термин «проход», также поток или пропуск, определен в технологии помола хлебных злаков как движение продукта в мельнице. Это движение продукта, состоящее из описанного размалывания и последующего просеивания, называется проходом. По сути, в качестве видов проходов различают проходы крупного дробления, проходы плоского грохота, бичевые вымольные машины для отрубей, круповейки, роспуск и вымол. В проходах крупного дробления (например, проходах B1-B5) шроты непрерывно измельчаются на рифленых вальцах. В проходах роспуска (например, проходы C1, C2, C4) на мелко рифленых и гладких вальцах производится роспуск лепешек муки, соответственно, крупы. В проходах размола (например, проходы C3 и C5-C11) крупа и крупки (дунст) измельчаются с получением мук соответствующих сортов. Крупы и крупки всегда содержат прилипшие части отрубей, которые должны обрабатываться отдельно, например, на отдельных проходах C1B и C2B.
Мельничные установки включают в себя партионно ориентированные процессы, которые требуют высоких масштабов отслеживаемости и безотказности, как они необходимы в пищевой промышленности, комбикормовой или же химической промышленности. Управление этими процессами требует сложных концепций управления и интеллектуальных, адаптивных устройств управления. Помимо этого, считается, что, в отличие от других областей промышленности, в которых чаще всего хорошо известно влияние разных факторов и технологических параметров, которые определяют динамику процесса, и в которых поэтому с помощью соответствующих уравнений и формул могут просто параметрироваться релевантные процессы, соответственно, могут просто соответственно активироваться и регулироваться задействованная аппаратура и устройство, в мукомольном производстве количество релевантных факторов, которые влияют на качество помола и равным образом выход обработанного конечного продукта, чрезвычайно высоко. Поэтому часто необходимо, что мельнику, т.е. Human Expert, после анализа исходного/сырьевого материала приходится в ручном режиме адаптировать и настраивать всю размольную или мельничную установку, основываясь на своей интуиции и ноу-хау, чтобы получить желаемые результаты в смысле ожидаемого качества и выхода конечного продукта (например, содержание золы (англ. Ash Content), выход продукта (англ. Yield), хлебопекарное качество (англ. Baking Quality) и пр. Эта оптимизация должна к тому же учитывать минимизацию затрат, т.е., в частности, энергоэффективность. Также необходимо принимать во внимание, что мукомольные свойства исходного материала, например, выбранной пшеницы или хлебного злака, являются фундаментальными для процесса помола. Так как размольная установка обычно должна регулироваться старшим мельником, этот старший мельник имеет также решающее влияние на контроль характеристик производимой муки. Это начинается при выборе класса пшеницы, что может относиться как к рыночному классу, так и к сорту или региону производства пшеницы, чтобы влиять на определенные атрибуты зерна, такие как, например, определенные пределы содержания протеина. Мельник контролирует также состав пшеницы (англ. wheat blend/grists), который получается в размольной установке. Мельник может также контролировать поток размола (mill flow), частоту вращения вальцов (англ. roll speed), разности скоростей (англ. speed differentials), расположение рифленых вальцов (англ. fluted rolls), например, острие по острию (англ. sharp-to-sharp), и давление вальцов у гладких вальцов (англ. smooth rolls). Другие возможности регулирования мельник имеет в комбинации с просеиванием и очищением и, наконец, выборе потока помола с целью смешивания производимой конечной муки. Все эти параметры и возможности регулирования используются мельником, чтобы последовательно создавать муку, имеющую определенное качество.
Как показывает рассмотренный пример, в частности, например, размалывающие вальцы, которые применяются, в том числе, в зерновых мельницах, требуют постоянного наблюдения и при необходимости адаптации, соответственно, корректировки рабочих параметров и параметров управления. Независимо от оптимизации эксплуатации и характеристик конечного продукта, может, например, случиться, что возникнут так называемый сухой ход, раскачивание в регулирующем управлении или другие оперативные аномалии. Если аномальное состояние продолжается слишком долго, то, например, температура размалывающего вальца может подняться в критическую область и, возможно, стать причиной обгорания или повреждения вальцов. Но оперативные аномалии могут также по-другому влиять на оптимальную эксплуатацию установки, в частности, качество, выход продукта или расход энергии. Хотя размольные установки во многих областях по меньшей мере частично автоматизированы, современные системы могут только с трудом автоматизироваться, что касается автоматического управления и оптимизированной эксплуатации. Потому в уровне техники мельничные системы часто еще настраиваются вручную обслуживающим персоналом по его эмпирическим опытным значениям.
При регулировании и наблюдении размольных установок следует принимать во внимание, что каждый проход должен отдельно наблюдаться и при необходимости адаптироваться, соответственно, оптимизироваться в его эксплуатации. При этом управление находится локально на размольной установке, что лимитирует возможности наблюдения, касающиеся количества мельниц, управляемых одним отдельным оператором, соответственно, мельником. Установки уровня техники также проблематичны и в связи с другими причинами эффективности, так как каждый проход оценивается оператором совершенно независимо от эксплуатации других проходов. К тому же этот вид управления в большей степени чреват ошибками, так как упускается из виду ценная имеющаяся информация, касающаяся эксплуатации параллельно работающих и/или похожим образом локализованных установок.
Что касается автоматизации управления или регулирования эксплуатации систем уровня техники, по вышеназванным причинам она чаще всего ограничивается передачей сигналов и передачей управляющих команд, например, посредством управления SPS с программируемой памятью и подключенных устройств ввода (англ. Input), имеющих графический пользовательский интерфейс (ГПИ) (англ. graphical User Interface (GUI)). При этом SPS обозначает управление с программируемой памятью (также англ.: Programmable Logic Controller (PLC)), которое может применяться в виде устройства для управления или регулирования машины или установки и программироваться на цифровой основе. Когда качество подаваемого материала изменяется, обычно проходит определенное время, пока снова сможет быть достигнута высокая пропускная способность при хорошем качестве продукта. Кроме того, часто оператору доступен только опосредованный контроль качества, который осуществляется, например, на основе возврата выхода продукта в одном из подключенных компонентов. Это дополнительно затрудняет хорошую настройку мельничной системы или, например, своевременное вмешательство при возникновении аномалий в процессе помола. Однако, если регулирование и управление системы размалывающих вальцов состоит из одного представителя обслуживающего персонала (старшего мельника), обязательно необходимо полное овладевание всем производственным процессом, чтобы такое «управление» вообще можно быть осуществлять «вручную». При этом результат этого управления существенно зависим от данного профессионального умения и опыта представителя обслуживающего персонала, т.е. осуществляющего руководство старшего мельника. Если для обслуживания задействуется менее квалифицированный персонал, например, в особые периоды времени (каникулы, ночная работа и т.д.), то при определенных обстоятельствах для мельницы может устанавливаться занижение результата, например, из-за низкого выхода продукта у светлых мук и т.п. Попытки заменить старшего мельника поддерживаемыми процессоров регулировочными устройствами показали, что сложное знание и опыт старшего мельника нельзя просто автоматизировать с помощью регулирующих и управляющих устройств, в частности с помощью самостоятельно, автономно функционирующих устройств регулирования, которые обходятся без регулярных рутинных вмешательств человека.
Что касается систем размола и измельчения, в уровне техники известны различные системы размола и измельчения. В случае хлебных злаков и зерновых мельниц вальцевый станок определенно является важнейшим размольным устройством. Должны ли обрабатываться кукуруза, мягкая пшеница, твердая пшеница, рожь, ячмень или солод, чаще всего вальцевый станок обеспечивает самую идеальную обработку всех сортов хлебных злаков. Применяемый в зерновой мельнице процесс представляет собой поэтапное измельчение. Мучнистое ядро (эндосперм) измельчается поэтапно, при этом оно проходит несколько рифленых или гладких пар стальных вальцов. В грохотах оно отделяется с помощью сит от отрубей и проростка. У пар вальцов вальцевого станка обычно один валец вращается быстрее другого. Вследствие встречного вращения двух вальцов материал втягивается в зазор между вальцами. Форма, глубина и закрутка рифления вместе с дифференциалом частоты вращения определяют интенсивность размола на каждом этапе. Также известны ударные мельницы. Ударные мельницы пригодны, например, для размола самых разных продуктов в зерновых мельницах (хлебные злаки и вторичные продукты размола), фабриках по производству кормовых средств (кормовые средства, стручковые), пивоварнях (производство мелкого дранья для фильтрации затора), маслобойнях (шроты после экстрагирования и дробленый масличный жмых) или даже фабриках по производству макаронных изделий (отходы макаронных изделий). Продукт подается в ударную мельницу или молотковую мельницу из приемного закрома и захватывается бичевым ротором. Частички измельчаются до тех пор, пока они не смогут проходить через отверстия окружающего ротор ситового кожуха. Наконец, известны также установки для флокирования, у которых центральную часть образует валковый механизм для флокирования вместе с соответствующим пропаривателем. В предвключенном пропаривателе флокируемый материал гидротермически обрабатывается, прежде чем он попадает в валковый механизм для флокирования. Эта установка пригодна для обработки перловых круп (целые, очищенные и лущеные семена овса), а также крупы (резаные семена овса), кукурузы, мягкой пшеницы, ячменя, гречки и риса. Следует заметить, что вследствие конкретных проблем и требований в производстве муки и крупки из хлебных злаков и похожих продуктов развился самостоятельный род валковых механизмов, так называемый вальцевый станок для мукомольного производства, который, в отличие, например, от технологии размола горных пород, производства хлопьев из растительных сырьевых материалов и т.д. имеет совершенно уникальную технологию размола.
Даже распределение и дозирование размалываемого материала у вальцевого станка у устройств уровня техники обычно требует взаимодействия с оператором (старшим мельником). У вальцевых станков из уровня техники размалываемый материал в нормальном случае вводится посредине во вход каждого прохода и скапливается. Затем размалываемый материал за счет гравитации, во всяком случае с помощью лопастного валика, распределяется наружу и перемещается питающим валиком в мелющую щель. В начале процесса размола сперва вручную, например, оператором задается высота наполнения входа как номинальный уровень. При этом следует учитывать, чтобы, во-первых, было в распоряжении достаточно свободного буферного объема (как можно более низкий уровень), но, во-вторых, размалываемый материал достигал концов разгрузочного узла (как можно более высокий уровень). С помощью измерительного устройства (например, датчик усилия) при эксплуатации обнаруживается отклонение действительного уровня от номинального уровня. Регулировочное устройство гарантирует адаптацию разгрузки так, чтобы действительный уровень по возможности соответствовал номинальному уровню. Датчики усилия имеют тот недостаток, что уровень наполнения размалываемым материалов измеряется не непосредственно, а опосредованно, и при этом должна производиться калибровка, которая сильно зависит от свойств размалываемого материала. Точно так же это происходит при всех других принципах измерения в уровне техники (например, емкостные сенсоры), хотя и менее выраженно. В уровне техники в простейшем случае помол течет в направлении концов разгрузочного узла только благодаря гравитации. При этом не в каждом случае может обеспечиваться, чтобы у концов разгрузочного узла был в наличии размалываемый материал и мог разгружаться к концам вальцов. Если на концах вальцов нет размалываемого материала, перемещаемого в мелющую щель, могут произойти серьезные повреждения. Также к уровню техники относятся распределительные устройства (например, лопастные валики), которые поддерживают транспортировку размалываемого материала к концам разгрузочного узла. Одним из недостатков всех принадлежащих к уровню техники систем является то, что управление или регулирование этой распределительной функцией не может осуществляться при эксплуатации автоматически и независимо от размалываемого материала. Недостатком таких вальцевых станков является, что оператор должен вручную задавать высоту наполнения в качестве номинального уровня. Эта «эмпирическая» настройка номинального уровня должна также гарантировать, чтобы обеспечивалось распределение размалываемого материала по длине питающего валика. Проверка/наблюдение распределения размалываемого материала по питающему валику происходит, если вообще происходит, только визуально. При эксплуатации случается, что при ненадлежащем выборе номинального уровня и/или при ненадлежащей предварительной настройке распределительного устройства размалываемый материал не достигает концов разгрузочного узла. Правильная настройка трудна даже для специалиста. При изменяющихся во время эксплуатации свойствах размалываемого материала в критических проходах при уровне техники риск аварийной ситуации еще больше. Во-вторых, важно, чтобы при движении продукта посредине размалываемый материал не был расслоен, так как продукт во входе не перемешивается. Риск расслоенного размалываемого материала во входе имеется особенно тогда, когда через две или больше подводящие трубы во вход текут различные качества размалываемого материала.
Помимо конкретных свойств зерновых мельниц, у всех рассмотренных систем помола уровня техники известно (см., например, DE-OS 27 30 166), что постоянно имеются и могут иметься влияния помех, которых не допускают идеализированных условий размола. К этим влияниям помех относятся, в том числе, неравномерные температуры вальцов, изменение упругой характеристики пары вальцов, изменение мелющей щели или давления размола и пр. Изобретение относится, в частности, к устройству управления и регулирования для стабильного, адаптивного управления и регулирования описанных систем помола для помола хлебных злаков и для влияния на технологические элементы (размалываемый материал и элементы установки) и присваиваемые им оперативные технологические параметры зерновых мельничных установок при своевременном распознавании влияний помех или других оперативных аномалий. Известно, что предоставление и автоматизация таких систем управления и регулирования является сложной, так как должны учитываться множество по меньшей мере частично взаимозависимых, т.е. скоррелированных, параметров (например, EP0013023B1, DE2730166A1). Так эксплуатация устройств помола подвергается влиянию множества параметров, таких как, например, выбор вида хлебного злака или смеси хлебных злаков и зоны возделывания, времени уборки урожая, желаемых критериев качества, удельного веса и/или влажности отдельных сортов хлебных злаков или, соответственно, долей смеси хлебных злаков, температуры воздуха, относительной влажности воздуха, технических данных применяемых в мельничной установке элементов установки и/или желаемого качества муки в качестве заданных технологических величин и выбор расстояния, давления размола, температуры и/или потребляемой мощности двигателей размольных вальцов, пропускаемого количества и/или достигаемой влажности размалываемого материала и/или качества муки применительно к долям смеси, которая затрудняет достаточно дифференцированное управление процессом помола в зерновых мельничных установках. Зачастую уже достаточно, чтобы небольшое количество этих технологических величин и оперативных технологически параметров вышли за пределы их допуска, чтобы в значительной степени повлиять на эксплуатацию мельницы. Эта сложность процесса является причиной того, что, несмотря на все усилия по автоматизации установок, старший мельник все еще необходим, так как он, как «human expert», должен решать, кажется ли желательным какое-либо изменение управляющих сигналов, каждый из которых соответствует величинам входных сигналов, или нет. При этом старший мельник всегда будет учитывать целевые величины. Если он нашел оптимальное соответствие между названными величинами входных сигналов и величинами управляющих сигналов, то это соответствие обычно обеспечивается соответствующей загрузкой и адресацией памяти в зерновой мельничной установке.
Вообще известный сегодня высокий помол отличается повторяемым помолом и просеиванием после каждого прохода размола. Это относится как к мельнице для мягкой пшеницы и твердой пшеницы, так и к мельнице для кукурузы. В прежних способах этот процесс повторялся 15-20 раз. Сегодняшние системы при хорошем управлении производством достигают тех же самых результатов при двенадцати-пятнадцатикратном помоле. При этом хороший оператор/мельник способен даже из сильно варьирующихся сырьевых материалов путем смешивания разных качеств хлебных злаков и целенаправленного управления мельницей, в частности путем очень бережного поэтапного расщепления разных партий каждого зерна хлебного злака, достичь стандартов качества, требуемых, например, технологиями дальнейшей обработки, пекарями, макаронной фабрикой и т.д. Чтобы удовлетворять поставленным требованиям, размольная установка должна вырабатывать из определенного количества сырьевого материала, т.е. размалываемого материала, определенное количество конечных продуктов помола, имеющих соответствующее качество и параметры продукта, при этом зерновая мельница всегда стремится достигать как можно более высокого выхода продукта помола (например, муки, крупы и т.д.). Только при соблюдении требуемых критериев качества и рамочных параметров есть хорошая эксплуатация размольной установки. Существенным аспектом является объем необходимых средств производства, который в мельнице, например, непосредственно зависит от количества проходов размола и просеивания. Все стремления более раннего времени показывают, что в высоком помоле без непосредственного снижения либо выхода продукта, либо качества продукта помола не может дополнительно сокращаться или оптимизироваться помол, так что в этом отношении можно констатировать замедление развития способа размола с участием мельника и управления такими размольными установками.
В частности, для динамически реагирующих систем управления процессами для технологического управления и обслуживания размольных установок во всех способах размола соответственно отсутствуют решения, когда речь идет о автоматизации транспортировки материала или сложных партионных процессах в размольной установке или проходе размола. При этом трудность представляет собой также соблюдение надежности процесса производственной/технологической/и распределительной системой. Требуемая законодательными предписаниями и чаще всего необходимая для сертификаций возможность отслеживания конечного продукта помола до поставщика сырьевых материалов/размалываемого материала может чаще всего только неудовлетворительно обеспечиваться устройствами уровня техники. Это касается, в частности, областей автоматизации и управления зерновыми мельницами, а также установками пищевой, комбикормовой промышленности и производства кормов для животных.
EP 0013023 A1 раскрывает способ помола хлебных злаков и соответствующие зерновые мельничные установки. EP 0013023 A1 делает предложение по облегчению руководства способом и зерновыми мельницами старшим мельником, а также по лучшему разделению труда между старшим мельником и управлением. В отношении способа исходят из (i) заданных технологических параметров, таких как влажность воздуха, температура воздуха, вид хлебного злака и пр., (ii) целевых величин, таких как выход продукта, содержание золы или влажность конечного продукта, и (iii) параметров оперативного процесса как управляемых и регулируемых в процессе помола параметров, таких как мелющая щель, давление вальцов или скорость вальцов, которые в своей совокупности называются технологическими величинами. На основе качественной или количественной оценки технологических величин создаются входные сигналы для управления элементами размольной установки. EP 0013023 A1 в своей теории намеренно основывается на том, чтобы вовлечь в способ руководства зерновой мельницей старшего мельника, то есть человека. Другими словами, изобретение должно быть средством гарантии более стабильного руководства мельницей и улучшенного соблюдения целевых величин старшим мельником. С помощью изобретения технологические величины, которые пригодны для оценки с компьютерной поддержкой, соответственно, влияние которых на возможные настройки входных сигналов для управления может рассчитываться, должны объединяться в соответствующие группы и по группам в виде величин входных сигналов применяться для управления посредством соответствующих управляющих сигналов. Старший мельник сохраняет за собой руководство способом, однако получает поддержку с помощью генерированных на основе данных измерений величин входных сигналов. Разделение параметров позволяет при этом получить прозрачную согласованность действий между старшим мельником и автоматизированным созданием величин сигналов. В DE 10 2008 040 095 A1 показана установка для обработки хлебных злаков. Предлагаемая изобретением установка включает в себя глобальную систему регулирования, которая распространяется на большую часть узлов установки, и локальную систему регулирования, которая предназначена для конкретного узла. Регулирование установки осуществляется с применением жестких глобальных правил регулирования и жестких локальных правил регулирования, что составляет конфигурацию установки. Конечные продукты и желаемые свойства задаются старшим мельником в установке и задают рецепты продуктов. Обрабатывающие узлы установки снабжены сенсорами, результаты которых передаются старшему мельнику для локального или глобального регулирования (например, в виде визуальной или звуковой тревоги). При этом переданная старшему мельнику информация сенсоров учитывает локальную и глобальную конфигурацию установки и рецепты продуктов. Наконец, в WO 2014/187799 A1 показан способ помола хлебных злаков посредством размольной установки. Посредством модуля имитации процесса на основе заданных посредством рабочих параметров настроек установки имитируются параметры выхода продукта и свойств результирующих мук. На основе имитированных мук наиболее близкой товарной муке присваивается наименьшее отклонение параметров выхода продукта, свойств и допусков. Исходя из имитированной муки, рассчитывается значение качества для каждой из мук. Итеративно рабочие параметры в модуле имитации процесса изменяются до тех пор, пока для результирующей товарной муки не будет достигнуто удовлетворительное значение качества.
Задачей настоящего изобретения является решить известные из уровня техники недостатки и технические проблемы. В частности, должно предоставляться оптимизированное, в частности интеллектуальное и/или адаптивное устройство управления/регулирования для оптимизации и простого управления линией помола и/или проходами вальцевой системы, с помощью которого помол и/или грубое дробление может осуществляться оптимизированным и автоматизированным образом. При этом должна повышаться эксплуатационная надежность мельницы и одновременно оптимизироваться эксплуатация. В частности, должна технически упрощаться работа оператора, и должна иметься возможность эксплуатации нескольких размольных установок одним и тем же оператором. Также должны предоставляться технические средства, чтобы можно было быстро, в частности в реальном времени или «квази-реальном» времени реагировать на возникающие аномалии, и могли автоматизированным образом регистрировать влияния, распространяющиеся на все проходы и/или размольные установки, и соответственно адаптироваться эксплуатация.
В соответствии с настоящим изобретением эти цели достигаются, в частности, с помощью элементов отличительной части независимых пунктов формулы изобретения.
Другие предпочтительные варианты осуществления вытекают, кроме того, из зависимых пунктов формулы изобретения и описания.
1
11
12
2
x
1
11
12
2
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
1
2
x
1
2
x
x
x
x
1
11
12
2
21
22
x
x1
x2
1
11
12
2
21
22
x
x1
x2
В частности, эти цели достигаются изобретением для мельничной установки, включающей в себя одну или несколько мельниц, имеющих одну или несколько обрабатывающих линий для промышленного производства множества продуктов помола, таким образом, что обрабатывающая линия, соответственно, проход включает в себя по меньшей мере один проход (B, C) размола, имеющий пары (B(B/B), B, B; C (C/C), C, C) размалывающих вальцов для помола размалываемого материала, и по меньшей мере одни расположенный после них проход (S) просеивания для грохочения или просеивания размалываемого материала, что на линии помола создается конкретный (специфический) продукт помола, имеющий конкретные параметры выхода продукта и параметры продукта помола, и при этом каждая мельница мельничной установки имеет по меньшей мере один контроллер (PLC) с программируемой памятью для локального управления и/или регулирования согласованных с линиями помола обрабатывающих устройств (B/C/S) через согласованные интерфейсы ввода/вывода, что мельничная установка включает в себя центральное устройство регулирования и управления для оптимизированного управления мельничной установкой, при этом контроллеры (PLC) с программируемой памятью двунаправленно через сетевые интерфейсы (202) соединены с центральным устройством регулирования и управления и могут опрашиваться посредством передаваемых центральным устройством регулирования и управления параметров управления, и что обрабатывающие устройства (Bx/Cx/Sx) обрабатывающей линии на основе переданных параметров управления устройства регулирования и управления посредством контроллеров (PLC) с программируемой памятью удаленно активируются через согласованные интерфейсы ввода/вывода и отдельно оптимизированно регулируются и/или удаленно управляются при их эксплуатации. Удаленное управление и регулирование обрабатывающих устройств (B/C/S) локальных машинных процессов обрабатывающих устройств (B/C/S) может осуществляться, например, посредством устройства регулирования и управления при обмене данными в реальном времени (real-time). Устройство регулирования и управления может, например, включать в себя сетевой интерфейс, посредством которого устройство регулирования и управления получает доступ к системе контроля мельницы, включая контроллеры (PLC) с программируемой памятью и сетевые интерфейсы. Центральное устройство регулирования и управления может также включать в себя средства генерирования предназначенных для передачи параметров управления в зависимости от характерных для проходов и/или распространяющиеся на проходы параметров загрузки/партии, при этом посредством по меньшей мере одного из параметров управления, основанного на одном или нескольких из этих характерных для проходов и/или характерных для окружающей среды параметров разные линии помола, имеющие согласованные обрабатывающие устройства (B/C/S), централизованно оптимизируются и/или единым образом регулируются посредством устройства регулирования и управления. Распространяющиеся на проходы (то есть выходящие за рамки одного) параметры могут включать в себя, например, зависящие от места измеряемые параметры, включающие в себя влажность воздуха и/или давление воздуха и/или температуру окружающей среды, а характерные для проходов параметры могут включать в себя, например, локальные рабочие параметры обрабатывающих устройств (B/C/S), включающие в себя расход энергии пар (B, B, …, B; C, C, …, C) размалывающих вальцов и/или предварительное давление и/или входную температуру размалываемого материала. Посредством устройства регулирования и управления, например, распространяющиеся на проходы параметры могут оптимизироваться и регулироваться глобально, т.е. распространяясь на устройство для по меньшей мере двух проходов размола, в то время как характерные для проходов параметры оптимизируются и регулируются независимо в отношении каждого прохода размола. Центральное устройство регулирования и управления может, например, включать в себя рецепты оперативных процессов, при этом на основе какого-либо рецепта оперативного процесса осуществляется регулирование и/или управление загрузками/партиями, имеющее заданную последовательность обработки обрабатывающих узлов (B/C/S) линии помола или прохода, и при этом на основе этого рецепта оперативного процесса из одного или нескольких входных веществ, имеющих конкретные параметры свойств, создается заданное количество конечного продукта, имеющего конкретные параметры свойств. Во время процесса помола какого-либо рецепта оперативного процесса оперативные параметры управления и/или параметры загрузки/партии могут непрерывно наблюдаться посредством устройства регулирования и управления, причем при обнаружении колебания задаваемого значения какого-либо параметра или аномалии в виде заданного отклонения наблюдаемых параметров управления и/или параметров загрузки/партии от заданного параметра управления и/или параметров загрузки/партии параметры управления автоматизированным образом корректируются и адаптируются посредством устройства регулирования и управления. Характерные (специфические) для проходов измеряемые параметры могут включать в себя, например, также по меньшей мере измеряемые параметры, касающиеся токов и/или потребляемой мощности одного или нескольких вальцевых станков мельничной установки. Указанные один или несколько вальцевых станков могут включать в себя, например, рифленые вальцы (B (т.е. пару вальцов B, B), B (B, B), …, B (B, B)) и/или гладкие вальцы (C (т.е. пару вальцов C, C), C (C, C), …, C (C, C)). Характерные для проходов измеряемые параметры могут включать в себя, например, по меньшей мере измеряемые параметры, касающиеся токов и/или потребляемой мощности всех вальцевых станков мельницы. Посредством типовых для данного процесса оперативных параметров управления оптимизированного, периодического/партионного процесса могут определяться, например, заданные в нормальной области параметры качества конечного продукта и удельный выход муки в зависимости от входных продуктов. Благодаря этому можно стимулировать и обнаруживать отклонения от нормальной области. Заданные свойства параметров конечного продукта могут также включать в себя, например, по меньшей мере распределение размеров частиц и/или повреждение крахмала и/или качество протеина и/или содержание воды. Наблюдаемые оперативные параметры управления и/или параметры загрузки/партии могут включать в себя, например, по меньшей мере выход продукта и/или потребление/расход энергии и/или пропускную способность/время работы машины. Центральное устройство регулирования и управления может, например, включать в себя единое, основанное на web наблюдение разных линий помола с возможностью отображения, посредством которого осуществляется централизованное наблюдение и/или оптимизированное управление мельничной установкой. Дисплей наблюдения или контроля системы контроля производственного устройства и/или устройства регулирования и управления может, например, дополнительно включать в себя сенсор приближения и/или сенсор движения, при этом дисплей автоматически подключается и выключается, в зависимости от результатов измерений сенсора приближения и/или сенсора движения размольной установки, основанных на измеренной дистанции до оператора размольной установки и/или мельницы. Это позволяет, наряду с функцией экономии энергии, значительно повышать срок службы/срок эксплуатации дисплея.
В частности, одним из преимуществ изобретения является возможность оптимизации размольных установок новым способом, распространяющимся (выходящим за рамки одного) на устройства. Технологическая функция, соответственно, обрабатывающая функция в соответствии с надлежащим выбором проходов размола размольной установки для определенного размалываемого материала должна быть по возможности оптимизированной и воспроизводимой для эксплуатации установки. Однако, так как обычно ни поведение при измельчении не может характеризоваться однозначно, то последствия воздействия технологических, соответственно, рабочих параметров на свойства частиц не являются однозначно предсказуемыми, т.е. как и в какой зависимости пропускная способность, частота вращения, соответственно, удельная энергия, потребляемая энергия размольных устройств или геометрические параметры размольной установки влияют на свойства, в частности свойства дисперсности продукта помола, решающим является оптимизированное регулирование рабочих параметров. Благодаря возможности централизованного управления посредством предлагаемого изобретением устройства и возможности отдельного регулирования характерных для проходов и глобальных рабочих и технологических параметров возможен новый способ оптимизированной эксплуатации размольных установок, который опирается на эффективное управление и основанную на параметрах адаптацию эксплуатации в реальном времени.
Ниже варианты осуществления настоящего изобретения описываются на примерах. Примеры вариантов осуществления иллюстрируются следующими прилагаемыми фигурами.
x
x
1
11
12
x
x1
x2
1
11
12
x
1
2
x
1
2
x
1
x
x
x
x
Фиг.1 схематично иллюстрирует изображение одного из предлагаемых изобретением вариантов осуществления, при котором, например, регулирование и/или управление и/или наблюдение прохода 3, имеющего вальцевые станки (B/C), осуществляется с разделением на проход B (здесь: рифленые вальцы B (пара вальцов B, B), …, B (B/B)) и проход C (здесь: гладкие вальцы C (пара вальцов C/C), …, C). Мельничная установка 1 включает в себя одну или более мельниц или производственных устройств 2 (англ. Plants, фабрик), имеющих каждая одну или несколько обрабатывающих линий/проходов 3 для промышленного производства разных продуктов помола. При этом обрабатывающая линия или проход 3 может включать в себя по меньшей мере один проход B, C помола, имеющий пары B, B, …,B; C, C, …,C размалывающих вальцов для помола размалываемого материала и/или по меньшей мере один расположенный после них проход S, …, S просеивания для грохочения или просеивания размалываемого материала. На линии 3 помола создается конкретный (специфический) продукт помола, имеющий конкретные параметры выхода продукта и параметры продукта помола. Каждое производственное устройство или мельница 2 мельничной установки 1 включает в себя по меньшей мере один обладающий возможностью удаленного опроса контроллер 201 с программируемой памятью (обычно называемый PLC (англ. Programmable Logic Controller)) для локального управления и/или регулирования согласованных с одной или несколькими линиями 3 помола обрабатывающих устройств 31/B/C/S через соответствующие интерфейсы 32 ввода/вывода. Устройство 4 управления централизованным образом, в частности, например, на основе web, управляет обрабатывающими устройствами 31 нескольких проходов 3 одной или более мельниц 2.
Фиг.2 схематично иллюстрирует изображение одного из предлагаемых изобретением вариантов осуществления, в котором устройство 4 регулирования и управления через интерфейс 42 соединено с всемирной опорной сетью (Backbone-Netzwerk), т.е. интернетом, и/или интранетом. Устройство 4 регулирования и управления посредством сетевого интерфейса 42 через сеть 41 передачи данных и сетевой интерфейс 202 соединено с системой 20 контроля производственного устройства (англ. Plant Control System, система контроля фабрики). Приложение 72 web-сервера предоставляет желаемые возможности отображения и ввода/вывода и/или страницы 721/722 контроля/наблюдения для удаленного клиента 7 или браузер, при этом удаленный клиент 72 посредством сетевого интерфейса 71 соединен с сетью 41. Устройство 4 регулирования и управления предоставляет к тому же необходимые службы данных или сопряжения, чтобы делать возможным обмен данными между локальным устройством 4 регулирования и управления как машинным/технологическим сервером и удаленной системой 7 как клиентом. В этом варианте осуществления в качестве единственной предпосылки для удаленного просмотра данных и/или Web-страниц Web-сервера 72 необходим интерфейс стандартного браузера. Если применяется контроллер 201 с программируемой памятью (SPS, Programmable Logic Controller (PLC)) в системе 20 контроля производственного устройства 2, например, мельницы, оптимизация, или, например, специальное для данного предприятия управляющее программное обеспечение для обмена данными в реальном времени с системой 20 контроля, нужны совместимые службы обмена данными. Например, указанный PLC 201 посредством клиента управления (например, OPC UA Client) и соответствующего интерпретатора устройства 4 регулирования и управления через соответствующий протокол (например, OPC UA) может быть стандартизирован или иметь возможность проприетарного опроса. В этом варианте осуществления Web-сервер/служба 46 данных (например, реализованная в виде тонкого сервера) предоставляет соединение между производственным устройством 2 (например, реализованным в виде тонкого клиента), соответственно, процессом и интернетом. Этот PLC 201 или проприетарный контроллер включают в себя систему 20 управления фабрики, посредством которой можно осуществлять управление или регулирование обрабатывающих узлов 31 обрабатывающей линии 3. Большинство PLC, таких как, например, PLC фирмы AB, Schneider/Modicon, или Siemens, поддерживают по меньшей мере одно последовательное соединение с соответствующими протоколами связи производителей этих PLC или третьих поставщиков. Обычно соответствующие драйверы передачи данных предоставляются производителями тонкого сервера в виде встроенных приложений программного обеспечения. Для определенных вариантов осуществления, которые нуждаются в PLC, оптимизациях или фирменном программном обеспечении/протоколах для обмена данными в реальном времени, может быть необходим соответствующий удаленный сервер и совместимые службы обмена данными.
Фиг.3 схематично иллюстрирует изображение обрабатывающей линии 3, основанной на вальцевом станке 33, имеющем 8 размалывающих вальцов, который известен в уровне техники. Такой восьмивальцевый станок 33 состоит, например, из двух половин, выполненных в виде левой половины как прохода 331 грубого дробления и правой половины как прохода 332 вымалывания. Проход 331 грубого дробления может, например, включать в себя рифленые вальцы 3311/3312, причем на фиг.3 валец 3311, движущийся быстрее, маркирован двумя стрелками. Под вальцами 3311 и 3312 находится по щетке 3313 для очистки. У проходов 332 вымалывания применяются большей частью гладкие вальцы 3321, соответственно, 3322 и для поддержания чистоты поверхности вальцов нож 3332 для очистки. В зависимости от конкретной работы по помолу, каждая нижняя пара 3314, 3316, соответственно, 3325, 3326 вальцов будет выполнена с такой же гладкостью вальцов, грубым рифлением, мелким рифлением или в виде гладких вальцов, как и соответствующая верхняя. Материал может направляться в вальцевый станок 33, например, через соответствующие питающие цилиндры 333 слева или справа. При этом, например, при больших производительностях мельницы, левая и правая половина вальцевого станка может быть выполнена идентично, так что обе половины обрабатывают по половине размалываемого материала. В питающем цилиндре 333 может быть выполнен, например, сенсор 3331, который управляет питанием 3332 продуктом, так что всегда поступающая масса материала, которая притекает вверху у питающего цилиндра 333, в таком же размере выгружается через питание продуктом. Материал направляется по питающему каналу 334 непосредственно в мелющую щель. Течение воздуха создается в питающем канале 334, что, например, может гарантироваться двумя обведенными вокруг вальцов 3311, 3312, соответственно, 3321, 3322 воздушными каналами 335. Раздробленный верхней парой 3311, 3312 вальцов материал через воронку 336 для отвода продукта направляется непосредственно в мелющую щель нижней пары 3315, 3316 вальцов. Также у нижней пары 3315, 3316 вальцов воздух аспирируется через воздушные каналы 335. Все четыре пары 3311, 3312, 3315, 3316, 3321, 3322, 3325, 3326 вальцов могут настраиваться с помощью настроечного устройства 3314 и 3317, соответственно, 3324 и 3327 применительно к мелющей щели. Все прочие устройства, такие как защита от примесей, настроечное и выключающее устройство и т.д., могу применяться у восьмивальцевых механизмов, например, как у четырехвальцевых механизмов. В воронке для отвода продукта может дополнительно реализована подача воздуха. Это может давать преимущества особенно у размалываемых материалов в виде крупки и муки, так как вследствие отдельного движения воздуха и продукта возможно более компактное движение падающего потока продукта. Каждая пара 3311, 3312-3321, 3322 размалывающих вальцов имеет по собственному устройству 3314, 3317, 3324, 3327 для перестановки мелющей щели, которое, например, состоит из колеса, а также соответствующих перестановочных элементов. Дополнительно могут быть предусмотрены один или несколько серводвигателей 337 для автоматической перестановки устройств 3314, 3317, 3324, 3327 для перестановки мелющей щели. На дисплее может, например, наблюдаться мгновенное значение расстояния между двумя размалывающими вальцами. Далее, серводвигатели могут работать автоматически с помощью устройства управления и средств памяти, при этом они оба могут быть реализованы в виде интегрированной составной части системы 20 контроля производственного устройства. В частности, возможно наблюдение, управление и автоматическое регулирование серводвигателей 337 и вместе с тем устройств 3314, 3317, 3324, 3327 для перестановки мелющей щели, так же, как и управления 3332 продуктом и сенсоров 3331, как обрабатывающих узлов 31 и интерфейсов 32 ввода/вывода посредством системы 20 контроля производственного устройства.
Фиг.4 схематично иллюстрирует фрагмент «глобальных», т.е. распространяющихся на проходы, а также характерных для проходов параметров 43211, …, 4321x/43221, …, 4322x. Темно-серыми являются распространяющиеся (выходящие за рамки одного) на проходы релевантные параметры 43221, …, 4322x, светло-серыми являются характерные (специфические) для проходов параметры 43211, …, 4321x. Под глобальными или распространяющимися на проходы параметрами 43221, …, 4322x далее понимаются параметры, которые у разных обрабатывающих линий или проходов 3, имеющих обрабатывающие устройства 31, например, вследствие их географической аллокации или характерной для данного устройства эквивалентности, имеют одинаковое или соответствующее влияние. В соответствии с изобретением они централизованно применяются устройством 4 регулирования и управления для генерирования управления/регулирования и наблюдения нескольких обрабатывающих линий 3. В отличие от этого, характерные для проходов параметры 43211, …, 4321x релевантны только конкретно для определенной обрабатывающей линии 3, соответственно, конкретно для одного из обрабатывающих устройств 31.
Фиг.5 схематично иллюстрирует блок-схему одного из предлагаемых изобретением вариантов осуществления, имеющего мобильное приложение, имеющее идентификацию человеко-машинного интерфейса (ЧМИ) (англ. Human-Machine Interface (HMI) для удаленного обслуживания машин без локальной панели обслуживания и удаленный доступ посредством мобильного приложения к Web-серверу для удаленного управления машинами посредством устройства 4 управления. Устройство 4 управления централизованно управляет обрабатывающими устройствами 31 разных проходов 3 одинаковых или разных мельниц 2 и/или обрабатывающими устройствами 31 одинаковых или разных размольных установок 1 или вообще установок обрабатывающей промышленности за счет того, что оно опрашивает локальные PLC 201 обрабатывающих линий 3.
x
x
1
11
12
x
1
2
1
11
12
x
Фиг.1 схематично иллюстрирует изображение одного из предлагаемых изобретением вариантов осуществления, при котором, например, осуществляется регулирование и/или наблюдение прохода или обрабатывающей линии 3, имеющей вальцевые станки (B/C), здесь, например, разделенной также на проход B (здесь: рифленые вальцы B (пара вальцов B, B), …, B (Bx/Bx)) и проход C (здесь: гладкие вальцы C (пара вальцов C/C), …, C). Такие обрабатывающие линии или проходы 3 могут включать в себя, например, и другие обрабатывающие узлы 31 в виде вальцевых станков. Вообще проходами (также потоком или пропуском) называется движение/направление продукта в мельнице, например, зерновом мукомольном производстве. При этом размолотый вальцевыми станками хлебный злак или зерновой материал просеивается с помощью плоского грохота. Мука отсеивается, а шрот опять перемалывается, пока не будет выделена вся мука. Это движение/направление продукта (размол и последующее грохочение) здесь называется проходом. Хлебный злак и зерновой продукт может (в зависимости от схемы помола) проходить через 10-16 проходов. Однако изобретение относится вообще к обрабатывающим линиям с управлением технологическим процессом установок обрабатывающей промышленности. Установками обрабатывающей промышленности называются здесь установки для промышленной обработки веществ и материалов в химических, физических, биологических и других технических процессах и способах. При этом вещества и материалы на соответствующих обрабатывающих линиях, например, преобразуются, формуются, смешиваются или разделяются, льются, мелются, прессуются и т.д. Некоторые типовые процессы представляют собой химические реакции и подготовку продуктов реакции, например, путем дистилляции или кристаллизации, производство и обработку шоколада, подготовку нефти, например, путем ректификации, плавление стекла, а также помол зернового материала (например, органический материал, такой как хлебные злаки, или же неорганический материал, такой как каменный материал) или промышленное выпекание хлеба или производство и обработка теста (например, промышленное производство пасты) и пр.
1
2
x
1
x
1
x
1
2
x
1
2
x
1
2
x
Однако, настоящее изобретение в качестве примера для других обрабатывающих установок излагается по существу на примере мельничных установок. Ссылочная позиция 1 обозначает мельничную установку или вообще обрабатывающую установку, включающую в себя одну или несколько мельниц или производственных устройств 2 (фабрик), имеющих каждое одну или более обрабатывающих линий 3 для промышленного производства различных продуктов помола или других, обрабатываемых посредством обрабатывающей линии продуктов. Обрабатывающая линия 3 может, например, включать в себя по меньшей мере один проход B, C помола, имеющий пары B, B, …, B; C, C2, …, C размалывающих вальцов для помола размалываемого материала. Выбор размольной или измельчающей установки 1 может быть определен связанной с технологией измерения характеризацией исходного продукта и/или конечного продукта и/или данных о количестве исходного продукта. В частности, при выборе размольной установки 1 зачастую достаточно небольшого количества параметров, таких как, например, (i) является ли продукт сухим, влажным или мокрым, (ii) является ли продукт твердым, хрупким или пластичным, (iii) размер частиц исходного продукта, (iv) тонкость конечного продукта, (v) пропускная способность по продукту, и пр. Как указывалось выше, по меньшей мере один валец, в частности два вальца 31 пары размалывающих вальцов размольной установки 1 или обрабатывающей линии 3 могут быть выполнены, например, в виде гладкого вальца C, C2, …, C или в виде рифленого вальца B, B, …, B или в виде основной части вальца, имеющей навернутые пластины. Гладкие вальцы C, C, …, C могут быть цилиндрическими или выпуклыми. Рифленые вальцы B, B, …, B могут иметь разные геометрии рифления, например, крышеобразные или трапецеидальные геометрии рифления, и/или иметь насаженные на окружную поверхность сегменты. По меньшей мере один валец, в частности оба вальца пары размалывающих вальцов, в частности по меньшей мере один размалывающий валец, в частности оба размалывающих вальца пары размалывающих вальцов, может, соответственно, могут иметь длину в пределах 500 мм-2000 мм и диаметр в пределах от 250 мм до 300 мм. Окружная поверхность вальца, в частности размалывающего вальца, предпочтительно неразъемно соединена с телом вальца и выполнена, в частности, цельно с ним. Это позволяет получить простое изготовление и надежную и помехоустойчивую обработку, в частности помол, продукта. Вальцы могут быть выполнены по меньшей мере с одним сенсором для регистрации результатов измерений, которые характеризуют состояние по меньшей мере одного из вальцов, в частности обоих вальцов пары вальцов. В частности, при этом речь может идти о состоянии окружной поверхности по меньшей мере одного из вальцов, в частности обоих вальцов пары вальцов. Это состояние может быть, например, температурой, давлением, силой (компонентой (компонентами) силы в одном или нескольких направлениях), износом, вибрацией, деформацией (расширением и/или длиной отклонения), скоростью вращения, ускорением вращения, влажностью окружающей среды, положением или ориентацией по меньшей мере одного из вальцов, в частности обоих вальцов пары вальцов. Сенсоры могут быть выполнены, например, в виде МЭМС-сенсора (англ. MEMS: Micro-Electro-Mechanical System, микро-электро-механическая система). Предпочтительно сенсор соединен с передачей данных с по меньшей мере одним сенсором данных, причем этот сенсор данных выполнен для бесконтактной передачи результатов измерений указанного по меньшей мере одного сенсора в приемник данных. Результаты измерений могут с помощью указанного по меньшей мере одного передатчика данных бесконтактно передаваться в приемник данных, который не является составной частью вальца. Размольная установка может включать в себя другие сенсоры и измерительные блоки для регистрации технологических параметров или параметров продукта или рабочих параметров, в частности измерительные устройства для измерения потребляемых тока/мощности одного или нескольких вальцов. В том числе, сенсоры могут включать в себя (i) по меньшей мере один сенсор температуры, а предпочтительно несколько сенсоров температуры для измерения температуры вальцов или профиля температуры вдоль вальца; (ii) один или несколько сенсоров давления; (iii) один или несколько сенсоров силы (для определения компоненты (компонентов) силы в одном или нескольких направлениях); один или несколько сенсоров износа; (iv) один или несколько сенсоров вибрации, в частности для нахождения наматывания, то есть прилипания обрабатываемого продукта к окружной поверхности вальца, что препятствует обработке, в частности помолу, в этом положении; (v) один или несколько сенсоров деформации (для определения расширения и/или длины отклонения); (vi) один или несколько сенсоров скорости вращения, в частности для нахождения состояния останова вальца; (vii) один или несколько сенсоров ускорения вращения; (viii) один или несколько сенсоров для нахождения влажности окружающей среды, который предпочтительно расположен на торцевой стороне вальца; (ix) один или несколько гироскопичеких сенсоров для нахождения положения и/или ориентации вальца, в частности для нахождения зависящей от положения и/или ориентации ширины щели между двумя вальцами пары вальцов, а также параллельности вальцов; и/или (x) один или несколько сенсоров для нахождения ширины щели между двумя вальцами пары вальцов, в частности мелющей щели между двумя вальцами пары вальцов, например, сенсор, расположенный в торцевой стороне вальца, в частности МЭМС-сенсор. Возможны также их любые комбинации. Например, валец может содержать несколько сенсоров температуры и сенсоров деформации. К тому же возможно и входит в рамки изобретения, чтобы все сенсоры были одинакового типа, то есть, например, были выполнены в виде измерительных блоков для измерения потребляемой мощности одного или нескольких вальцов.
1
x
Также одна или несколько обрабатывающих линий 3 могут включать в себя по меньшей мере один расположенный после них проход S, …, S просеивания для грохочения или просеивания размалываемого материала. Размалывающие вальцы в смысле настоящего изобретения рассчитаны на то, чтобы перемалывать зернистый размалываемый материал, который обычно движется между парой размалывающих вальцов из двух размалывающих вальцов. Размалывающие вальцы, в частности размалывающие вальцы предлагаемых изобретением пар размалывающих вальцов, обычно располагают по существу неупругой поверхностью (в частности на их окружной поверхности), которая для этой цели может, например, содержать металл или состоять из него, такой как, например, сталь, в частности нержавеющая сталь. Между размалывающими вальцами пары размалывающих вальцов обычно существует относительно жесткая и зачастую гидравлически регулируемая мелющая щель. Во многих размольных установках размалываемый материал движется через такую мелющую щель по существу вертикально вниз. К тому же размалываемый материал во многих размольных установках 3 подается к размалывающим вальцам пары размалывающих вальцов посредством своей силы тяжести, причем эта подача может опционально поддерживаться пневматически. Размалываемый материал обычно зернистый и движется через мелющую щель в виде потока текучей среды. Этими свойствами размалывающий валец и содержащая такой размалывающий валец размольная установка 3 отличаются, например, от других применяемых в технике вальцов, которые применяются, например, для транспортировки бумаги.
На линии 3 помола создается конкретный продукт помола, имеющий конкретные параметры выхода продукта и параметры продукта помола. Эти параметры зависят, в частности, от выбора размольной установки 1 или обрабатывающего устройства. Под «продуктом» или «размалываемым материалом» в смысле настоящего изобретения понимается, в частности, сыпучий материал или масса. Под «сыпучим материалом» в смысле настоящего изобретения понимается порошкообразный, гранулированный или имеющий форму окатышей продукт, который находит применение в обрабатывающей сыпучий материал промышленности, т.е. при обработке хлебных злаков, продуктов помола хлебных злаков и конечных продуктов из хлебных злаков мукомольного производства (в частности, помол мягких пшениц, дурума, ржи, кукурузы и/или ячменя) или специального мукомольного производства (в частности, лущение и/или помол сои, гречки, ячменя, спельты, проса/сорго, псевдо-зерновых и/или стручковых), производстве корма для полезных и домашних животных, рыб и ракообразных, обработки масличных семян, обработке биомассы и производстве топливных гранул, промышленное соложение и дробильные установки; обработка какао-бобов, орехов и кофейных бобов, производстве удобрений, в фармацевтической промышленности или химии твердых веществ. Под «массой» в смысле настоящего изобретения понимается масса пищевого продукта, такая как, например, шоколадная масса или сахарная масса, или печатная краска, покрытие, материал для электронных приборов или химикат, в частности тонкий химикат. Под «обработкой продукта» в смысле настоящего изобретения понимается, в частности, следующее: (i) помол, измельчение и/или флокирование сыпучего материала, в частности хлебных злаков, продуктов помола хлебных злаков мукомольного производства и конечных продуктов из хлебных злаков мукомольного производства или специального мукомольного производства, как указано выше, для чего в качестве пар вальцов могут применяться, например, еще более детально описанные ниже пары размалывающих вальцов или флокирующих вальцов; (ii) улучшение масс, в частности масс пищевых продуктов, таких как, например, шоколадные массы или сахарные массы, для чего, например, могут применяться пары вальцов тонкого измельчения; и (iii) мокрый помол и/или диспергирование, в частности печатных красок, покрытий, материалов для электронных приборов или химикатов, в частности тонких химикатов.
x
x
x
x
x
x
Каждое производственное устройство или мельница 2 мельничной установки 1 включает в себя по меньшей мере один допускающий возможность удаленного опроса контроллер 201 с программируемой памятью (также PLC: Programmable Logic Controller) для локального управления и/или регулирования соответствующих линиям 3 помола обрабатывающих устройств 31/B/C/S через соответствующие интерфейсы 32 ввода/вывода. Устройство 4 управления централизованно, в частности, например, на основе web, управляет обрабатывающими устройствами 31 разных проходов 3 одинаковых или разных мельниц 2, при этом оно опрашивает локальные PLC 201 обрабатывающих линий 3. При этом устройство 4 управления различает и различным образом оперирует параметрами, характерными для проходов 43211, …, 4321x и глобальными, т.е. распространяющимися на проходы 43221, …, 4322x, (сравн. также фиг.4, содержащую фрагмент «глобальных», т.е. распространяющихся на проходы, а также характерных для проходов параметров 43211, …, 4321x/43221, …, 4322x, при этом распространяющиеся на проходы релевантные параметры 43221, …, 4322x представлены темно-серыми, в то время как характерные для проходов параметры 43211, …, 4321x представлены светло-серыми). Под глобальными или распространяющимися на проходы параметрами 43221, …, 4322x понимаются параметры, которые у разных обрабатывающих линий или проходов 3, имеющих обрабатывающие устройства 31, например, вследствие их географической аллокации или характерной для данного устройства эквивалентности имеют одинаковую, соответствующую или по меньшей мере распространяющуюся на проходы релевантность. В соответствии с изобретением они централизованно применяются устройством 4 регулирования и управления для генерирования управления/регулирования и наблюдения нескольких обрабатывающих линий 3. В отличие от этого, характерные для проходов параметры 43211, …, 4321x релевантны только конкретно для определенной обрабатывающей линии 3, соответственно, конкретно для одного из обрабатывающих устройств 31. Контроллеры 201/PLC с программируемой памятью двунаправленно через сетевые интерфейсы 202 соединены с устройством 4 регулирования и управления и могут опрашиваться посредством передаваемых от центрального устройства 4 регулирования и управления параметров 4311, …, 431x управления. Активирование и отдельное локальное регулирование обрабатывающих устройств 31/B/C/S обрабатывающей линии 3 при их эксплуатации осуществляется на основе переданных параметров 4311, …, 431x управления устройства 4 регулирования и управления посредством контроллеров 201/PLC с программируемой памятью удаленно через соответствующие интерфейсы 32 ввода/вывода.
x
x
x
Технологическая связь измеряемых параметров для характеризации исходного продукта и/или конечного продукта и/или данных о количестве исходного продукта и/или пропускной способности и пр. с передаваемыми центральным устройством 4 регулирования и управления параметрами 4311, …, 431x управления для управления обрабатывающими устройствами 31/B/C/S обрабатывающей линии 3, т.е. характерными для проходов 43211, …, 4321x и глобальными, т.е. распространяющимися на проходы 43221, …, 4322x параметрами, может осуществляться, например, посредством ранее определенной функции процесса. Это значит, эта функция процесса является техническим, в частности, например, зависящим от времени, параметрированием обрабатывающего процесса конкретной размольной установки 1 и/или обрабатывающей линии/прохода 3 и/или обрабатывающего узла 31 во время обрабатывающего процесса и позволяет создать техническую взаимосвязь между влияющими на обрабатывающий процесс параметрами, такими как, например, измеряемые параметры, касающиеся исходного продукта (влажность, зернистость и пр.), параметры влияния окружающей среды (давление воздуха, температуре и пр.), измеряемые параметры, касающиеся промежуточных продуктов во время обрабатывающего процесса, а также рабочие параметры, такие как, например, потребляемая энергия, температура вальцов, скорость вращения вальцов, и измеряемые параметры конечного продукта (тонкость помола, зернистость, пропускная способность и пр.). Определение соответствующей функции процесса, по меньшей мере начальное определение, может осуществляться для каждого типа размольной установки 1, например, экспериментально посредством конкретной размольной установки, так как зачастую трудно однозначно характеризовать поведение при измельчении и/или предсказать последствия воздействий технологических параметров на свойства частиц. Например, чаще всего трудно связать отображающими функциями пропускную способность, частоту вращения/удельную энергию или геометрические параметры мельницы со свойствами дисперсности конечного продукта. При этом функция процесса должна была бы основываться по возможности на всех релевантных для процесса величинах и параметрах, в частности допустимых диапазонах технологических параметров и параметров 4311, …, 431x управления, в пределах которых обеспечена гарантированная эксплуатация размольной установки 1, соответственно, обрабатывающего устройства. Экспериментальными, связанными с техникой измерений величинами для определения функции процесса могут быть, например, распределение размеров частиц в обрабатывающей линии 3, влияние частоты вращения, пропускная способность, влияние плотности мелющих тел и размера на распределение размеров частиц. При этом функция процесса может, например, определяться для всех этапов процесса технологической цепи обрабатывающей линии 3 для получения интегральной функции процесса размольной установки 1.
Центральное управление 4 устройств 31 проходов может, в частности, основываться на Web-технологии, т.е. нецентрализованной сетевой технологии, которая делает возможными коллективные изменения параметров, а также коллективные обновления программного обеспечения в каком угодно количестве проходов 3 на основе web и/или сети, а также предоставляет возможность межсоединений с разными конечными приборами. Коллективные изменения параметров, а также коллективные обновления программного обеспечения в каком угодно количестве проходов 3, а также возможность межсоединений с разными устройствами 31 проходов как конечными приборами являются преимуществами централизованно выполненного в соответствии с изобретением управления устройствами 31 проходов. Распространяющиеся на проходы параметры 43221, …, 4322x предназначены для рабочего регулирования загрузки/партии в нескольких обрабатывающих линиях/проходах 3, однако, в противоположность характерным для проходов параметрам 43211, …, 4321x, не привязаны к одной отдельной определенной обрабатывающей линии/проходу 3. Распространяющиеся на (все) проходы параметры 43221, …, 4322x могут быть непосредственно измеряемыми параметрами соответствующих измерительных устройств или сенсоров, или с помощью соответствующей связи или моделей быть генерированы из других распространяющихся на проходы параметров 43221, …, 4322x и/или характерных для проходов параметров 43211, …, 4321x.
Один из возможных вариантов осуществления, в котором устройство 4 регулирования и управления через интерфейс 42 соединено с всемирной опорной сетью, т.е. интернетом, и/или интранетом, показано, например, на фиг.2. Устройство 4 регулирования и управления посредством сетевого интерфейса 42 через сеть 41 передачи данных и сетевой интерфейс 202 соединено с системой 20 контроля производственного устройства (Plant Control System). Web-сервер-приложение 46 предоставляет в распоряжение желаемые возможности отображения и ввода/вывода и/или страницы 721/722 контроля/наблюдения для удаленного клиента 7 или браузер, при этом удаленный клиент 72 посредством сетевого интерфейса 71 соединен с сетью 41. Устройство 4 регулирования и управления предоставляет, к тому же, необходимые службы данных или сопряжения для обеспечения возможности обмена данными между локальным устройством 4 регулирования и управления как сервером машина/процесс и удаленной системой 7 как клиентом. В этом варианте осуществления в качестве единственной предпосылки для удаленного просмотра данных и/или Web-страниц Web-сервера 46 необходим интерфейс стандартного браузера.
Этот вариант осуществления может быть реализован как мобильное приложение для доступа к Web-сервер-приложению 46 для машинного контроллера. Использование может быть ограничено, например, LAN (англ. Local Area Network, локальная сеть), в которой подключена установка 1. Помимо этого, мобильное приложение может удаленно просматривать сеть в поиске доступных контроллеров и выбирать установки 1, имеющие совместимые машинные контроллеры. Для этого может использоваться, например, широковещание (англ. Broadcast) по протоколу пользовательских датаграмм User Datagram Protocol (UDP)), при этом машинный контроллер длительно ожидает на конкретном адресе (255.255.255.250) входящих UDP-сообщений. Как только смартфон, например, через инсталлированное мобильное приложение посылает соответствующее широковещательное сообщение ANLAGEN_PLC_DISCOVERY, все контроллеры в этой сети принимают это широковещательное сообщение и отвечают желаемыми свойствами (англ. Properties), как показано в следующем примере:
{"ApplicationName":"MDDYZ_2nd_Gen",
"ApplicationVersion":"MDDYZ_2nd_Gen_RC_3.17.1_2019-03-22T10_28_48.610Z", "FirmwareVersion":"FIRMWARE=03.00.35(b05)",
"MachineType":"MDDY",
"MachineNumber":1235545,
"MachinePartName1":"Passage 1",
"MachinePartName2":"Passage 2",
"NumberOfSides":2,
"IpAddress":"10.76.243.31",
"MacAddress":"00:30:de:43:8a:a3"}
Привязка машинного контроллера может быть реализована, например, посредством основанного на программном обеспечении движка (англ. Engine) (см. фиг.5), например, также посредством коммерческого движка, такого как Phoenix Engine. Phoenix Engine представляет собой каркас программного обеспечения (англ. Software-Framework), состоящий из Wago-PLC, имеющего встроенный Linux и Codesys Runtime. Web-сервер и дополнительный могут быть интегрированы. Банк данных образует центральное сопряжение между программным обеспечением машинного контроллера и родовой, основанной на web визуализацией. Соединение между Web-сервером и программным обеспечением машинного контроллера может быть реализовано, например, с помощью непосредственного соединения посредством Websockets. Так визуализация в этом варианте осуществления может обслуживаться каждым традиционным браузером на сенсорном дисплее, смартфоне, ПК. На фиг.5 показан один из предлагаемых изобретением вариантов осуществления, включающий в себя такое мобильное приложение, имеющее идентификацию интерфейса человек-машина (Human-Machine Interface (HMI)) для удаленного обслуживания машин без локальной панели обслуживания и удаленного доступа посредством мобильного приложения к Web-серверу к удаленному машинному контроллеру посредством устройства 4 управления (англ. Control Logic). Устройство 4 управления централизованно управляет обрабатывающими устройствами 31 (англ. Machine Elements), через PLC разных проходов 3 одинаковых или разных мельниц 2 и/или обрабатывающими устройствами 31 одинаковых или разных размольных установок 1 или вообще установками обрабатывающей промышленности, при этом оно опрашивает локальные PLC 201 обрабатывающих линий 3. Удаленное управление несколькими мельничными установками 1 и/или обрабатывающими линиями 3 посредством центрального устройства 4 управления, в частности мельничными установками 1 и/или обрабатывающими линиями 3 в географически сравнимых местах расположения, которые имеют одинаковые или похожие коллективные параметры, например, параметры окружающей среды, такие как давление воздуха, влажность воздуха и пр., позволяет получать коллективные адаптации параметров, в частности, передаваемых в систему 20 контроля фабрики (Plant Control System), соответственно, в указанные PLC 201 параметров 4311, …, 431x управления, а также коллективное управление и коллективные обновления программного обеспечения в каком угодно количестве обрабатывающих линий и проходов 3. К тому же это позволяет получить новый вид возможности межсоединений с разными конечными приборами. При этом основой может служить описанная здесь Web-технология, так что может достигаться дополнительная степень независимости. Следует добавить, что коллективные, т.е. глобальные параметры могут относиться также только к элементам устройств в обрабатывающей линии или проходе 3, как, например, управление с помощью коллективных параметров адаптацией двух вальцов одной пары вальцов в проходе 33 помола, таком как, например, проход 331 грубого дробления или проход 332 вымалывания.
Если применяется контроллер с программируемой памятью (SPS, Programmable Logic Controller (PLC)) 201 в системе 20 контроля производственного устройства 2, например, мельницы, оптимизация, или, например специальное для данного предприятия управляющее программное обеспечение для обмена данными в реальном времени с системой 20 контроля, нужны совместимые службы обмена данными. Например, указанный PLC 201 посредством клиента управления (англ. Control Client) (например, OPC UA Client) и соответствующего интерпретатора устройства 4 регулирования и управления через соответствующий протокол (например, OPC UA) может быть стандартизированным или проприетарно опрашиваемым. В этом варианте осуществления Web-сервер/служба 46 данных (например, реализованная в виде тонкого сервера (англ. Thin Server) предоставляет соединение между производственным устройством 2 (например, реализованным в виде тонкого клиента 7), соответственно, процессом и интернетом. Указанный PLC 201 или проприетарный контроллер включают в себя систему 20 контроля фабрики, посредством которой можно управлять и/или регулировать обрабатывающие узлы 31 обрабатывающей линии 3. Большинство PLC, таких как, например, PLC фирмы AB, Schneider/Modicon, или Siemens, поддерживают по меньшей мере одно последовательное соединение с соответствующими протоколами связи производителей PLC или третьих поставщиков. Обычно надлежащие драйверы передачи данных предоставляются производителями тонкого сервера 46 в виде встроенных приложений программного обеспечения. Для определенных вариантов осуществления, которым нужны PLC, оптимизации или фирменное программное обеспечение/протоколы для обмена данными в реальном времени, может быть необходим соответствующий удаленный сервер и совместимые службы обмена данными. В варианте осуществления в соответствии с фиг.2 Web-сервер/устройство службы данных (тонкий сервер 46) создает соединение между устройством 3, соответственно, процессом и интернетом. Обычно здесь необходимо соединение между указанными PLC 201 или проприетарным контроллером 201, соответственно, системой 20 контроля, чтобы распаковывать данные 20 системы контроля, соответственно, обеспечивать возможность необходимого управления системы 20 контроля через сеть 41. Многие PLC, такие как, например, PLC фирмы Schneider/Modicon или Siemens и пр., поддерживают по меньшей мере одно последовательное соединение, основанное на протоколах связи поставщика PLC или третьих производителей. Зачастую также имеется в распоряжении соответствующий драйвер для связи с поставщиком тонкого сервера 46 как часть встроенного приложения программного обеспечения. Если указанные PLC 201 используют стандартные PLC-протоколы, это упрощает привязку тонкого сервера 46. Если какой-либо обрабатывающий узел 31 имеет контроллер, который не располагает внешним портом связи, может быть необходимо снабдить этот обрабатывающий узел 31 дополнительными сенсорами и интерфейсами 32 ввода/вывода. Если инсталлирован тонкий сервер 46 и выбран соответствующий драйвер, тонкий сервер 46 конфигурируется, так чтобы данные обрабатывающих узлов 31 и системы 20 контроля располагали сетевым каналом. Например, сервер шлюза (англ. Gateway Server) может отображать PLC-регистры на сетевые переменные или соединение с удаленным ПК. Предпочтительным образом тонкий сервер 46 позволяет конфигурировать Web-страницу, чтобы наблюдать данные обрабатывающего узла 31, или предоставлять стандартные интерфейсы данных, такие как OPC. Интернет- или интранет- (LAN)-соединение с тонким сервером 46 может включать в себя, например, стандартный эзернет, линии модема дозвона (англ. Modem-Dial-Up) или беспроводные (англ. wireless) соединения (например, 802.11b эзернет). Посредством сетевой привязки (например, интернета) браузер какого-либо ПК (настольный ПК, лэптоп, КПК (карманный персональный компьютер, англ. PDA, Personal Digital Assistant), или другой тонкий клиент 7) может получать доступ к соответствующей Web-странице тонкого сервера 46. Через эту Web-страницу, которая предоставляется тонким сервером 46, теперь через браузер устройство 4 регулирования и управления и/или система 20 контроля, соответственно, управление обрабатывающими узлами 31 может наблюдаться через указанные PLC или адаптироваться их управление. Таким образом, посредством предлагаемого изобретением устройства 1 можно через центральное устройство 4 регулирования и управления предоставлять одно единое, основанное на web наблюдение разных линий помола, посредством которых осуществляется централизованное наблюдение и/или оптимизированное управление мельничной установкой 1. В качестве варианта осуществления дисплей 21/45 наблюдения и контроля системы 20 контроля производственного устройства 2 и/или устройства 4 регулирования и управления может включать в себя сенсор приближения и/или сенсор движения, при этом дисплей подключается и выключается автоматически в зависимости от результатов измерений сенсора приближения и/или сенсора движения, основанных на измеренной дистанции до оператора размольной установки (1) и/или мельницы 2.
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
1
2
x
1
2
x
Удаленное управление и регулирование обрабатывающих устройств 31/B/C/S, локальных машинных процессов обрабатывающих устройств 31/B/C/S осуществляется посредством устройства 4 регулирования и управления при обмене данными в реальном времени (real-time). В частности, устройство 4 управления и регулирования, как описано выше, может включать в себя сетевой интерфейс 42. Через сетевой интерфейс 42 с устройства 4 регулирования и управления можно получать доступ к системе 20 контроля мельницы 2, имеющей контроллеры 201/PLC с программируемой памятью и сетевые интерфейсы 202. Центральное устройство 4 регулирования и управления может включать в себя соответствующие средства и процессы 44 обработки данных для генерирования предназначенных для передачи параметров 4311, …, 431x управления в зависимости от характерных для проходов 43211, …, 4321x и/или распространяющихся на проходы 43221, …, 4322x параметров 432 загрузки/партии. При этом в соответствии с изобретением посредством по меньшей мере одного из параметров 4311, …, 431x управления, основанного на одном или нескольких из характерных для проходов и/или характерных для окружающей среды параметрах 432, разные линии 3 помола, имеющие соответствующие обрабатывающие устройства 31/B/C/S, могут быть централизованно оптимизированы и/или единым образом отрегулированы с помощью устройства 4 регулирования и управления. По меньшей мере параметры 4311, …, 431x управления посредством устройства 4 регулирования и управления, на основе распространяющихся на проходы параметров 43221, …, 4322x глобально оптимизируются и регулируются для по меньшей мере двух различных обрабатывающих линий или проходов 3, в то время как характерные для проходов параметры 43211, …, 4321x независимо действуют на оптимизацию и регулирование параметров 4311, …, 431x управления каждого прохода 3. Распространяющиеся на проходы параметры 43221, …, 4322x, зависимые от места измеряемые параметры, могут включать в себя по меньшей мере влажность воздуха и/или давление воздуха и/или температуру окружающей среды. Характерные для проходов параметры 43211, …, 4321x могут включать в себя по меньшей мере локальные рабочие параметры обрабатывающих устройств 31/B/C/S, такие как, например, расход энергии пар B, B, …, B; C, C, …, C размалывающих вальцов и/или предварительное давление и/или входная температура размалываемого материала. Характерные для проходов измеряемые параметры 43211, …, 4321x могут также включать в себя по меньшей мере измеряемые параметры, касающиеся токов и/или потребляемой мощности одного или нескольких вальцевых станков 31 мельничной установки 1.
x
x
x
Для оптимизации центральное устройство 4 регулирования и управления может включать в себя рецепты 431 оперативных процессов, при этом на основе рецепта 431 оперативного процесса регулируется управление партией/загрузкой с заданной последовательностью обработки обрабатывающих узлов 31/B/C/S какой-либо из линий 3 помола, и при этом на основе рецепта 431 оперативного процесса из одного или нескольких входных веществ 5, имеющих конкретные параметры 51 свойств, создается заданное количество конечного продукта 6, имеющего конкретные параметры 61 свойств. Заданные параметры 61 свойств конечного продукта 61 могут включать в себя по меньшей мере распределение 611 размеров частиц и/или повреждение 612 крахмала и/или качество 613 протеина и/или содержание 614 воды. Во время процесса помола рецепта 431 оперативного процесса оперативные параметры 4311, …, 431x управления и/или параметры 432 загрузки/партии непрерывно наблюдаются посредством устройства 4 регулирования и управления. Наблюдаемые, оперативные параметры 4311, …, 431x управления и/или параметры 432 загрузки/партии могут включать в себя, например, по меньшей мере выход 62 продукта и/или потребление/расход энергии и/или пропускную способность/время работы машины. Если обнаруживается задаваемое колебание значений параметров или аномалия как заданное отклонение наблюдаемых параметров 4311, …, 431x управления, и/или параметры 432 загрузки/партии отклоняются от заданных параметров 4311, …, 431x управления и/или параметров 432 загрузки/партии, параметры 4311, …, 431x управления автоматизированным образом корректируются и/или адаптируются посредством устройства 4 регулирования и управления. Посредством типовых для данного процесса оперативных параметров 4311, …, 431x управления оптимизированного периодического/партионного процесса могут, например, определяться или быть предварительно заданы заданные в нормальной области параметры качества конечного продукта 6 и удельный выход 62 муки в зависимости от входных продуктов 5.
Во время процесса помола рецепта оперативного процесса оперативные параметры управления непрерывно наблюдаются посредством устройства регулирования и управления, причем при обнаружении аномалии как заданного отклонения наблюдаемых параметров оперативного процесса от определенных параметров оперативного процесса нового рецепта оперативного процесса передается предупреждающий сигнал, например, в блок тревожной сигнализации. Параметры загрузки/партии могут включать в себя, например, по меньшей мере токи одного или нескольких вальцевых станков мельничной установки. Указанные один или несколько вальцевых станков могут включать в себя, например, по меньшей мере рифленые вальцы (проход B) и/или гладкие вальцы (проход C). Параметры периодического/партионного процесса могут включать в себя, например, по меньшей мере токи вальцевых станков мельничной установки. Посредством типовых для данного процесса параметров периодического/партионного процесса какого-либо оптимизированного периодического/партионного процесса могут, например определяться заданные в нормальной области параметры качества конечного продукта и удельный выход муки в зависимости от исходных продуктов. Заданные параметры качества могут включать в себя, например, по меньшей мере распределение размеров частиц и/или повреждение крахмала и/или качество протеина и/или содержание воды. Наблюдаемые параметры периодического/партионного процесса могут включать в себя, например, по меньшей мере выход продукта и/или потребление/расход энергии и/или пропускную способность/время работы машины. Во время процесса помола, например, при обнаружении аномалии, устройством регулирования и управления могут регистрироваться непрерывные долговременные изменения наблюдаемых параметров периодического/партионного процесса, при этом заданное отклонение наблюдаемых оперативных параметров управления от генерированных оперативных параметров управления рецепта процесса определяется в зависимости от измеренных непрерывных долговременных изменений. Наблюдаемые параметры периодического/партионного процесса могут, например, передаваться от множества предлагаемых изобретением систем 20 контроля через сеть 41 в центральное устройство 4 регулирования и управления, причем это множество систем 20 контроля централизованно наблюдаются и регулируются. В т.ч., изобретение имеет то преимущество, что оно технически новым образом позволяет получить централизованно наблюдаемую и управляемую идентификацию долговременных или кратковременных тенденций в производстве, автоматизированное распознавание отклонений от нормы, автоматизированное 24/7 (удаленное) наблюдение и распознавание параметров производства для (i) выхода продукта, (ii) энергии и (iii) пропускной способности/времени работы машины и пр.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1 Мельничная установка или вообще установки обрабатывающей промышленности
2 Производственное устройство (Plant), мельница
20 Система контроля производственного устройства (система контроля фабрики)
201 Контроллеры с программируемой памятью (PLC)
202 Сетевой интерфейс системы контроля фабрики
203 Клиент управления (например, OPC UA client)
204 Интерпретатор
21 Дисплей наблюдения и контроля производственного устройства 2
211 Сенсор приближения и/или сенсоры движения
3 Обрабатывающая линия/проход
31 Обрабатывающие узлы
1
2
B, B,…, Bx Рифленые вальцы
1
2
C, C,…, Cx Гладкие вальцы
1
2
S, S,…, Sx Устройства грохочения/просеивания
32 Интерфейсы ввода/вывода; сблокированные элементы
33 Пример осуществления вальцевого станка, имеющего один восьмивальцевый проход
331 Проход грубого дробления
3311/3312 Рифленые вальцы прохода грубого дробления
3313 Щетка для очистки
3314 Настроечное устройство для настройки мелющей щели
3315/3316 Нижняя пара вальцов прохода грубого дробления
3317 Настроечное устройство для настройки мелющей щели
332 Проход вымалывания
3321/3322 Гладкие вальцы прохода вымалывания
3323 Нож для очистки
3324 Настроечное устройство для настройки мелющей щели
3325/3326 Нижняя пара вальцов прохода вымалывания
3327 Настроечное устройство для настройки мелющей щели
333 Питающий цилиндр
3331 Сенсор
3332 Управление продуктом
334 Питающий канал
335 Воздушные каналы
336 Воронка для отвода продукта
337 Серводвигатель
4 Устройство регулирования и управления
41 Сеть передачи данных (Data Transmission Network)
42 Сетевой интерфейс устройства регулирования и управления
43 Параметры
431 Рецепт оперативного процесса
4311, …, 431x Параметры управления
432 Параметры загрузки/партии
43211, …, 4321x Параметры, характерные для проходов
43221, …, 4322x Параметры, распространяющиеся на проходы
44 Средства генерирования параметров 4311, …, 431x управления
45 Дисплей наблюдения и контроля устройства 4 регулирования и управления
451 Сенсор приближения и/или сенсоры движения
46 Сетевая служба данных/Web-сервер/тонкий сервер
47 Управление машиной/процессом
5 Входные продукты
51 Измеряемые параметры входного вещества
6 Конечные продукты
61 Измеряемые параметры конечного продукта
611 Распределение размеров частиц
612 Повреждение крахмала
613 Качество протеина
614 Содержание воды
62 Удельный выход продукта
7 Основанный на Web клиент управления/тонкий клиент
71 Сетевой интерфейс
72 Интерфейс браузера
721 Управление/руководство производственным устройством/мельничной установкой
722 Мониторинг/наблюдение производственного устройства /мельничной установки.