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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Steuerung eines
Rohrleitungsnetzes, insbesondere einer Brauanlage, zum Transport
von Strömungsmedien
sowie eine Steuerungsvorrichtung zur automatisierten Steuerung eines
Rohrleitungsnetzes.
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Brauanlagen
umfassen typischerweise ein Rohrleitungsnetz mit einer Vielzahl
von Rohrleitungen und Verzweigungen, wobei die Rohrleitungen zum
Transport von Fluiden (also Flüssigkeiten und/oder
Gasen) vorgesehen sind. Während
eines Brauprozesses werden die Flüssigkeiten bzw. Gase zwischen
einer Mehrzahl von Behältnissen
hin- und hertransportiert. So werden beispielsweise Produkte, Halbfertigprodukte,
RHB (Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffe) von einer Prozesszelle bzw.
einem Anlagenteil in eine andere Prozesszelle überführt. Für einen Flüssigkeits- oder Gastransport
von einer Quelle zu einem Ziel muss im Rohrleitungsnetz ein geeigneter Transportweg
bestimmt werden. Dieser Transportweg entspricht einer Folge von
Rohrleitungsstücken, durch
die das Fluid von der Quelle zum Ziel geleitet wird.
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In
vielen Fällen
werden die Transportwege für
bestimmte, zuvor bekannte Fluidtransporte im Voraus festgelegt.
Während
des Betriebs werden dann beispielsweise mittels Bogenverbindungen (Schwenkbögen) in
einem Rohrleitungsnetz die zuvor fest definierten Leitungsverbindungen
hergestellt, wobei z. B. Absperrklappen zum Öffnen und Schließen von
Verbindungen dienen. Manchmal werden Leitungsverbindungen auch mit
Ventilen (beispielsweise leckagesichere Drei- oder Vierwegeventile
in Form von Doppelsitzventilen) hergestellt. Allerdings sind auch
hier die möglichen
Transportwege zwischen einer bestimmten Quelle und einem bestimmten
Ziel im Voraus festgelegt.
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Die
aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen
haben somit den Nachteil, dass der Transport von Strömungsmedien
aufgrund der fest vorgegebenen Transportwege umständlich und
wenig flexibel ist. Es besteht somit der Bedarf an einem Verfahren
zur automatisierten Steuerung eines Rohrleitungsnetzes, das eine
erhöhte Flexibilität ermöglicht.
Hierfür
stellt die folgende Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bereit.
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Erfindungsgemäß wird somit
ein Verfahren zur automatisierten Steuerung eines Rohrleitungsnetzes,
insbesondere einer Brauanlage, zum Transport von Strömungsmedien
bereitgestellt, wobei das Rohrleitungsnetz eine Mehrzahl von Transportwegen zwischen
einer Quelle und einem Ziel bereitstellt und wobei das Rohrleitungsnetz
eine Mehrzahl von Leitungsteilstücken
und Steuerungsmodulen umfasst, umfassend ein selbsttätiges Berechnen
eines Transportweges für
ein Strömungsmedium
zwischen einer, insbesondere vorhergegebenen, Quelle und einem, insbesondere
vorhergegebenen, Ziel, wobei das Berechnen eines Transportweges
ein Berechnen einer Sequenz oder Abfolge von Leitungsteilstücken und/oder
Steuerungsmodulen zwischen der Quelle und dem Ziel umfasst.
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Da
bei dem erfindungsgemäß automatisierten
Steuerungsverfahren ein Transportweg bzw. Transferweg für ein Strömungsmedium
selbsttätig berechnet
(und dadurch ermittelt) und kein vorhergegebener Transportweg verwendet
wird, wird die Steuerung des Rohrleitungsnetzes wesentlich flexibler.
Das selbsttätige
Berechnen und Ermitteln kann insbesondere während des Betriebs und/oder
in Echtzeit stattfinden; es muss also nicht im Voraus erfolgen.
Das Steuerungsverfahren erlaubt eine Berücksichtigung des Zustands des
Rohrleitungsnetzes (beispielsweise für die Prozessdauer des gewünschten
Transports bzw. Transfers), also beispielsweise die Berücksichtigung
der Verwendung, Belegung und/oder des Zustands von Leitungsteilstücken des Rohrleitungsnetzes.
Somit lassen sich in verbesserter Weise Abfolgen von Transporten
bzw. Transfers und parallele Transporte durchführen. Die Transportwege sind
insbesondere variabel.
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Das
Rohrleitungsnetz umfasst eine Mehrzahl von Leitungsteilstücken und/oder
Steuerungsmodulen wie z. B. Pumpen, Ventile, sowie Messeinrichtungen,
etc. Je nach Bedarf und den Umständen
(beispielsweise der aktuelle Zustand des Rohrleitungsnetzes) wird
das Ergebnis der Berechnung somit eine andere Sequenz von Leitungsteilstücken und/oder Steuerungsmodulen
sein. Das Berechnen eines Transportweges kann somit insbesondere
ein Berechnen von Leitungsverbindungen zwischen Leitungsteilstücken umfassen.
Die Leitungsverbindungen können
dabei beispielsweise mittels Ventilen bereitgestellt werden.
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Ein
Leitungsteilstück
(also ein Rohrstück oder
Rohrabschnitt) kann an einem Ende (bzw. Mündung) oder an beiden Enden
jeweils durch ein Steuerungsmodul (beispielsweise ein Ventil, eine
Absperreinrichtung oder eine Pumpe) oder ein anderes Leitungsteilstück begrenzt
sein. Es kann insbesondere höchstens
oder ausschließlich
an seinen Enden ein Steuerungsmodul aufweisen. Mit Ausnahme der
Enden ist dann entlang des Leitungsteilstücks kein Steuerungsmodul vorgesehen.
Das Steuerungsmodul kann beispielsweise ein fluidisches Abtrennen des
Leitungsteilstücks
erlauben; dann bildet ein Leitungsteilstück die kleinste strömungstechnisch
separierbare Einheit des Rohrleitungsnetzes. Das erfindungsgemäße Verfahren
erlaubt es somit, einen Transferweg aus kleinen Leitungseinheiten
und/oder Steuerungsmodulen zusammenzusetzen, was zu einer hohen
Flexibilität
führt.
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Bei
dem Strömungsmedium
(Fluid) kann es sich um eine Flüssigkeit
und/oder ein Gas handeln. Es kann sich um ein Produkt, ein Halbfertigprodukt oder
einen RHB, insbesondere eines Brauverfahrens, handeln. Bei der Quelle
für das
Strömungsmedium
kann es sich zum Beispiel um eine Prozesszelle (z. B. Filter, Zentrifuge,
o. ä.),
einen Zulauf oder Zufluss, einen Tank oder einen Abschnitt des Rohrleitungsnetzes,
beispielsweise ein oder mehrere Leitungsteilstücke, handeln. Bei dem Ziel
für das
Strömungsmedium
kann es sich um eine Prozesszelle, einen Abfluss, einen Tank, einen
Gully oder einen Abschnitt des Rohrleitungsnetzes (beispielsweise
zum Eintritt in eine andere Prozesszelle), insbesondere in Form
eines oder mehrerer Leitungsteilstücke und/oder Steuerungsmodule,
handeln. Der Transport bzw. Transfer kann beispielsweise mittels
eines Steuerungsmoduls in Form eines Förderelements (bspw. einer Pumpe)
oder durch Schieben des Strömungsmediums
(mittels eines Schiebemediums) erfolgen. Mit einem derartigen Schiebemedium
kann also ein Strömungsmedium
durch Leitungsstücke
(aus-)geschoben werden.
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Das
Verfahren kann ein selbsttätiges
Berechnen eines Transportweges zwischen einer einzelnen Quelle und
einer Mehrzahl von Zielen, zwischen einer Mehrzahl von Quellen und
einem einzelnen Ziel und/oder zwischen einer Mehrzahl von Quellen
und einer Mehrzahl von Zielen umfassen. Bei einer Mehrzahl von Quellen
können
somit Strömungsmedien
aus verschiedenen Quellen verwendet und ggf. vermischt werden. Die
Möglichkeit
mehrerer Ziele erlaubt es, ein Strömungsmedium auf unterschiedliche
Ziele zu verteilen. Das Verfahren kann auch ein Berechnen einer
Quelle und/oder eines Ziels umfassen. Das Berechnen einer Quelle
und/oder eines Ziels kann in Abhängigkeit
des zu transportierenden (vorgegebenen) Strömungsmediums und/oder in Abhängigkeit
eines gerade im Rohrleitungsnetz befindlichen Strömungsmediums
erfolgen. So kann beispielsweise für eine vorgegebene Reinigungsflüssigkeit
eine geeignete Reinigungsflüssigkeitsquelle
berechnet werden.
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Das
Berechnen eines Transportweges kann in Abhängigkeit des zu transportierenden
Strömungsmediums
und/oder in Abhängigkeit
eines zuvor (insbesondere unmittelbar davor) transportierten Strömungsmediums
und/oder in Abhängigkeit
eines gerade im Rohrleitungsnetz befindlichen Strömungsmediums
erfolgen. Dabei kann das Berechnen insbesondere von einem in wenigstens
einem Leitungsteilstück
des zu berechnenden Transportweges befindlichen oder darin zuvor
transportieren Strömungsmedium
abhängen.
Die Abhängigkeit
von einem, insbesondere unmittelbar, zuvor transportierten Strömungsmedium
ist speziell dann relevant, wenn sich der Transportweg des zuvor
transportierten Strömungsmediums
wenigstens teilweise mit einem möglichen
(und zu berechnenden) Transportweg für das zu transportierende Strömungsmedium überlappt.
So lässt
sich eine unerwünschte
Kontaminierung oder Vermischung des zu transportierenden Strömungsmediums
vermeiden. Dies könnte
eintreten, wenn ein möglicher
Transportweg ein Leitungsteilstück
umfasst, über
das das zuvor transportierte Strömungsmedium
transportiert worden war. Die Berücksichtigung von anderen zu
transportierenden oder transportierten Strömungsmedien ermöglicht es,
mehrere Strömungsmedien
einerseits parallel (gleichzeitig) andererseits nacheinander auf
Leitungsteilstücken
zu transportieren, ohne dass in letzterem Fall beispielsweise dazwischen
eine Reinigung erforderlich ist.
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Bei
dem zuvor beschriebenen Verfahren kann einem Leitungsteilstück und/oder
einem Steuerungsmodul des Rohrleitungsnetzes wenigstens ein Status
zugewiesen werden und das Berechnen eines Transportweges in Abhängigkeit
wenigstens eines Status erfolgen. Insbesondere kann jedem Leitungsteilstück und/oder
Steuerungsmodul des Rohrleitungsnetzes wenigstens ein Status zugewiesen
werden.
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Der
wenigstens eine Status kann ein Sperrstatus, ein Basisstatus, ein
Mediumsstatus, ein Hygienestatus und/oder ein Allokationsstatus
sein.
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Der
Sperrstatus kann angeben, ob das entsprechende Leitungsteilstück oder
Steuerungsmodul gesperrt oder nicht gesperrt (d. h. benutzbar) ist;
dabei kann das Sperren beispielsweise durch eine Bedienperson (insbesondere
ausschließlich
durch eine Bedienperson) auslösbar
sein. Damit kann ein Leitungsteilstück oder Steuerungsmodul von
Hand gesperrt oder freigegeben werden, wobei dieser Zustand des
entsprechenden Leitungsteilstücks
oder Steuerungsmodul dann beim selbsttätigen Berechnen des Transportweges
berücksichtigbar
ist.
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Der
Basiszustandsparameter kann angeben, ob das entsprechende Element
frei (d. h. grundsätzlich
verwendbar) oder besetzt (d. h. in Verwendung) ist.
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Der
Mediumsstatus, der einer Produktkennung entspricht, kann angeben,
welches Strömungsmedium
zuletzt über
das Leitungsteilstück
transportiert worden war. So kann beispielsweise das Berechnen des
Transportweges unter der Bedingung erfolgen, dass jedes Leitungsteilstück des zu
berechnenden Transportwegs einen Mediumsstatus aufweist, der gemäß einem
vorherbestimmten Kriterium kompatibel zum zu transportierenden Strömungsmedium ist
und/oder der aus einer für
das zu transportierende Strömungsmedium
vorherbestimmten Menge von Mediumsstatus stammt.
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Einem
Leitungsteilstück
oder Steuerungsmodul können
insbesondere zwei Mediumsstatus zugeordnet werden, wobei ein erster
Mediumsstatus das aktuelle oder derzeit im Element befindliche Strömungsmedium
und der zweite Mediumsstatus ein zuvor transportiertes Strömungsmedium
kennzeichnen. Durch diese beiden Mediumsstatus wird in vorteilhafter
Weise ermöglicht,
einen Transportweg in Abhängigkeit
eines zuvor transportierten Strömungsmediums
zu berechnen.
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Der
Hygienestatus kann angeben, in welchem Hygienezustand gemäß einem
vorherbestimmten Kriterium sich ein Leitungsteilstück befindet.
Ein Hygienestatus eines Leitungsteilstückes kann insbesondere auf
einem oder mehreren zuvor über
das Leitungsteilstück
transportierten oder derzeit darin befindlichen Strömungsmedien
basieren. Der Hygienestatus kann zudem eine für jedes Strömungsmedium gültige Hygieneablaufzeit
haben, die angibt, wann der Hygienestatus ungültig wird. Beispielsweise kann
jedem zu transportierenden Strömungsmedium
eine Liste von zulässigen
Hygienestatus zugeordnet sein, so dass das Strömungsmedium nur entlang von
Leitungsteilstücken
mit einem Hygienestatus aus der entsprechenden Liste transportiert
werden darf; die Berechnung des Transportweges würde dann unter dieser Bedingung
erfolgen. Auch kann ein Hygienestatus durch einen Wert aus einer
geordneten Menge gegeben sein, wobei das Berechnen des Transportweges
unter der Bedingung erfolgt, dass jedes Leitungsstück des zu
berechnenden Transportweges mindestens den dem Strömungsmedium
entsprechenden Hygienestatus aufweist. Auf diese Weise lassen sich
unerwünschte
Verunreinigungen, Vermischungen und/oder Kontaminationen des zu
transportierenden Strömungsmediums
vermeiden.
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Der
Allokationsstatus (d. h. Zuweisungsstatus) kann angeben, ob ein
Leitungsstück
einem Transport bzw. Transfer zugeordnet ist und/oder um welchen
Transport es sich dabei handelt.
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Bei
dem zuvor beschriebenen Verfahren kann das Berechnen eines Transportweges
ein Berechnen von wenigstens zwei Teilwegen umfassen, wobei die
wenigstens zwei Teilwege strömungstechnisch
voneinander abtrennbar sind. Ein Teilweg kann ein oder mehrere Leitungsteilstücke umfassen.
Das fluidische Abtrennen kann mittels eines Steuerungsmoduls, insbesondere
einer Absperreinrichtung, beispielsweise einer Absperrklappe oder
einem Ventil, erfolgen. Derartige Teilwege erlauben eine Vor- und/oder
Nachbereitung eines nicht benutzten Teilweges. So kann beispielsweise
ein nicht benutzter Teilweg gespült
beziehungsweise gereinigt werden; alternativ kann ein Teilweg, der
bereits benutzt worden ist, ohne weiteren Medienverbrauch durch
notwendige Ausschübe
für den
Transport eines anderen Strömungsmediums
eingesetzt werden. Damit geht eine Zeitersparnis einher. Das Berechnen
von wenigstens zwei Teilwegen kann insbesondere ein Bestimmen und/oder
Berechnen einer Abtrennstelle umfassen, an der die zwei Teilwege
strömungstechnisch
voneinander abtrennbar sind.
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Bei
den zuvor beschriebenen Verfahren kann das zu transportierende Strömungsmedium
mittels eines Schiebemediums transportiert, also geschoben, werden.
Bei dem Schiebemedium (bzw. Ausschubmedium) kann es sich beispielsweise
um Wasser, ein anderes Produkt oder eine Reinigungsflüssigkeit
handeln. Das Schiebemedium wird insbesondere an einer Schiebemediumsquelle,
beispielsweise einer Wassereinspeisestelle, bereitgestellt.
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Die
strömungstechnisch
abtrennbaren Teilwege erlauben einerseits in einfacher Weise die sonstige
Verwendung, Vor- und/oder Nachbereitung der restlichen Teilwege
und zum anderen die Möglichkeit,
für unterschiedliche
Teilwege unterschiedliche Schiebemedien zum Transportieren und/oder Schiebemedien
aus unterschiedlichen Quellen zu benutzen.
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Das
Berechnen des Transportweges kann ein Bestimmen einer Schiebemediumsquelle
in der Nähe
der Quelle gemäß einem
vorherbestimmten Kriterium umfassen. Das Berechnen des Transportweges
kann weiterhin ein Bestimmen einer Abflussstelle in der Nähe des Zieles
gemäß einem
vorherbestimmten Kriterium umfassen. Das vorherbestimmte Kriterium
bezüglich
der Nähe
kann beispielsweise einen maximalen Abstand von der Quelle oder
dem Ziel umfassen; dabei kann insbesondere der maximale Abstand
als maximale Anzahl von Leitungsteilstücken gegeben sein. Damit kann
bei dem Verfahren auch in automatisierter oder selbsttätiger Weise berechnet
werden, wie das zu transportierende Strömungsmedium in geeigneter Weise
von der Quelle zum Ziel transportiert wird. Die Abflussstelle kann beispielweise
ein Gully sein.
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Das
genannte Bestimmen einer Schiebemediumsquelle und/oder eines Ausflusspunktes
kann für
einen, mehrere oder jeden der Teilwege durchgeführt werden. Dabei ist dann
die zu berücksichtigende
Quelle bzw. das zu berücksichtigende
Ziel, in deren/dessen Nähe
die Schiebemediumsquelle bzw. des Ausflusspunktes liegen soll, die
lokale Quelle bzw. das lokale Ziel des Teilweges, also der Anfang bzw.
das Ende des Teilweges. Das Berechnen von Teilwegen kann ein Berechnen
einer Abtrennstelle umfassen, an der (bzw. in deren Nähe gemäß einem vorherbestimmten
Kriterium) eine Schiebemediumsquelle und/oder eine Abflussstelle
vorhanden ist. Insbesondere wenn der zu berechnende Transportweg wenigstens
zwei Teilwege umfasst, kann das Bestimmen einer Schiebemediumsquelle
am Anfang (bzw. in dessen Nähe)
und/oder das Bestimmen einer Abflussstelle am Ende (bzw. in dessen
Nähe) für einen, mehrere
oder alle Teilwege durchgeführt
werden.
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Beispielsweise
kann für
jeden Teilweg eine Schiebemediumsquelle an seinem Anfang und eine Abflussstelle
an seinem Ende bestimmt werden. Somit kann das zu transportierende
Strömungsmedium sukzessive über die
Teilwege von der Quelle zum Ziel transportiert (ausgeschoben) werden,
wobei gegebenenfalls für
einzelne Teilwege andere Schiebemediumsquellen und/oder Abflussstellen
eingesetzt werden können;
Teilwege, über
die das Strömungsmedium
bereits transportiert worden ist, lassen sich dann anderweitig nutzen.
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Bei
den zuvor beschriebenen Verfahren kann das Berechnen eines Transportweges
ein Berechnen einer Mehrzahl von gleichzeitig nutzbaren Transportwegen
für eine
Mehrzahl von Strömungsmedien
umfassen. Dadurch wird der parallele Transport von Strömungsmedien
in einfacher Weise ermöglicht.
Dabei können
insbesondere die zuvor beschriebenen Weiterbildungen für die Berechnung
jedes Transportweges eingesetzt werden.
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Das
Berechnen eines Transportweges kann unter Vorgabe oder unter Vermeidung
eines bestimmten Leitungsteilstücks,
eines bestimmten Steuerungsmoduls und/oder einer bestimmten Messeinrichtung
so erfolgen, dass der berechnete Transportweg ein derartiges Leitungsteilstück, ein
derartiges Steuerungsmodul bzw. eine derartige Messeinrichtung umfasst
bzw. nicht umfasst. So kann beispielsweise eine bestimmte Art von
Förderelement
oder bestimmte Messeinrichtung (wie ein Durchflusszähler oder
ein Leitfähigkeitsmesser)
als gewünscht
bzw. notwendig vorgegeben werden, die dann im berechneten Transportweg
enthalten sein werden. Dabei können
auch mehrere Leitungsteilstücke,
Steuerungsmodule und/oder Messeinrichtungen (bzw. Arten davon) vorgegeben
sein. Wenn es sich beispielsweise bei dem Strömungsmedium um eine Reinigungsflüssigkeit
handelt, können
außerdem
auf diese Weise die zu reinigenden Leitungsteilstücke und/oder
Steuerungsmodule angegeben werden; das Verfahren berechnet dann
einen geeigneten Weg für
die Reinigung, beispielsweise bei einer CIP-Behandlung. Entsprechend
kann beispielsweise auch gefordert sein, dass eine bestimmte Art
von Förderelement
oder Messeinrichtung nicht entlang des berechneten Transportweges
vorhanden ist. Auch kann das Berechnen unter der Angabe erfolgen,
dass es egal ist, ob ein bestimmtes Leitungsteilstück, ein
bestimmtes Steuerungsmodul und/oder eine bestimmte Messeinrichtung
im berechneten Transportweg vorhanden sind.
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Das
Berechnen eines Transportweges kann ein Bestimmen einer Messeinrichtung
zur Steuerung und/oder zum Regeln während des Transports umfassen.
Damit werden automatisch geeignete Messeinrichtungen erhalten, die
beim späteren
Transport einen Soll-/Ist-Vergleich
zum Steuern und/oder Regeln ermöglichen.
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Das
Berechnen eines Transportweges kann ein Berechnen von einer vorbereitenden
und/oder nachbereitenden Behandlung des Rohrleitungsnetzes umfassen.
Die vorbereitende oder nachbereitende Behandlung kann eine Behandlung
von einem, mehreren oder allen Teilwegen des Transportwegs und/oder
von einem, mehreren oder allen Leitungsteilstücken des Transportweges sein.
Die Behandlung kann insbesondere eine für das Transportieren des Strömungsmediums
erforderliche Behandlung sein. Bei der Behandlung kann es sich z.
B. um ein Befüllen,
Entleeren, Ausschieben, Spülen
und/oder Reinigen des Transportweges, eines oder mehrerer Leitungsteilstücke, eines
oder mehrerer Teilwege und/oder eines oder mehrerer Tanks, beispielsweise an
der Quelle und/oder am Ziel, umfassen. Das Befüllen kann beispielsweise mittels
eines Schiebemediums geschehen; das Spülen oder Reinigen kann mit
einem Reinigungsmedium und/oder Desinfektionsmedium wie einer Flüssigkeit
oder einem Gas durchgeführt
werden.
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Eine
vorbereitende und/oder eine nachbereitende Behandlung kann einen
Transport eines weiteren Strömungsmediums,
insbesondere teilweise oder vollständig, über den berechneten Transportweges
für das
erste Strömungsmedium,
umfassen. (Im Falle eines weiteren Strömungsmediums wird hier und
im Folgenden das oben genannte Strömungsmedium als erstes Strömungsmedium
bezeichnet.) Das weitere Strömungsmedium
kann somit ein Vorbereitungsmedium (bspw. ein Vorspülmedium) und/oder
ein Nachbereitungsmedium (bspw. ein Nachspülmedium) für das erste Strömungsmedium sein.
Mit anderen Worten kann die vorbereitende und/oder nachbereitende
Behandlung ein Vorspülen wenigstens
eines Teils des Transportweges oder des gesamten Transportweges
mit einem Vorspülmedium,
ein Entfernen bzw. Ausschieben des Spülmediums mit Hilfe des zu transportierenden
Strömungsmediums,
ein Entfernen des zu transportierenden Strömungsmediums wenigstens aus
einem Teil oder des gesamten Transportweges mit Hilfe eines Schiebemediums
und/oder ein Nachspülen
mit einem Nachspülmedium
umfassen.
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Für den Transport
jedes weiteren Strömungsmediums
kann das Verfahren selbsttätig
einen Transportweg zwischen einer Quelle und einem Ziel ermitteln,
wobei hierfür
insbesondere die zuvor beschriebenen Verfahrensvarianten verwendet
werden können.
Beispielsweise kann das Verfahren ein selbsttätiges Berechnen eines Transportweges
für ein
Vorspülmedium,
eines Transportweges für
ein Ausschiebemedium für
das Vorspülmedium,
eines Transportweges eines Nachschiebemediums und/oder eines Transportweges
eines Nachspülmediums,
jeweils zwischen einer entsprechenden Quelle und einem entsprechenden
Ziel, umfassen. Bei dem Ausschiebemedium und/oder dem Nachschiebemedium
kann es sich um das erste Strömungsmedium
(bspw. ein Produkt, ein Halbfertigprodukt oder einen RHB, beispielsweise
Wasser) handeln. Die Transportwege für die weiteren Strömungsmedien können insbesondere
den gesamten Transportweg des ersten Strömungsmediums umfassen.
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Die
zuvor beschriebenen Verfahren können ein
selbsttätiges
Berechnen einer Mehrzahl von Transportwegen für eine Abfolge von Transporten von
Strömungsmedien
umfassen, wobei für
jeden Transportweg eine Sequenz von Leitungsteilstücken und/oder
Steuerungsmodulen (wie oben beschrieben) selbsttätig berechnet wird. Für die folgenden Strömungsmedien
kann insbesondere in der gegebenen Reihenfolge eine Abfolge von
Transporten von Strömungsmedien
selbsttätig
berechnet werden: Vorspülmedium,
Ausschiebemedium, erstes Strömungsmedium,
Nachschiebemedium, Nachspülmedium.
Dabei kann insbesondere der Transport aller Medien (teilweise oder
vollständig)
entlang des Transportweges des ersten Strömungsmediums erfolgen. Alternativ
kann eine Mehrzahl von Transportwegen für eine Abfolge von Transporten
von Strömungsmedien
für eine
Reinigungsbehandlung, beispielsweise eine CIP-Behandlung (Cleaning
In Place), selbsttätig
berechnet werden. Dabei kann es sich um eine Reinigungsbehandlung
eines Abschnitts des Rohrleitungsnetzes, also eines oder mehrere
Leitungsteilstücke
und/oder Steuerungsmodule, oder eines Behälters oder Gefäßes handeln.
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Insbesondere
bei einer Reinigungsbehandlung eines Behälters oder Gefäßes kann
das selbsttätige
Berechnen eines Transportweges für
ein Strömungsmedium
durch ein dem Behälter
oder Gefäß zugeordnetes
Prozessormodul ausgelöst
werden; dabei kann das Prozessormodul das oder die benötigten Strömungsmedien
und/oder die Reihenfolge der benötigten
Strömungsmedien
vorgeben. Dies ist von Vorteil, wenn ein Behälter aufgrund des zugeordneten
Prozessmoduls „weiß”, wie er
zu reinigen ist.
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Das
Berechnen eines Transportweges kann ein Neuberechnen des Transportweges,
insbesondere während
des Transportierens des Strömungsmediums,
umfassen. Damit können
beispielsweise Änderungen
des Zustands des Rohrleitungsnetzes, die unter Umständen eine Änderung
des Transportweges erforderlich machen, berücksichtigt werden und in die
neue Berechnung einfließen.
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Bei
den Verfahren kann das Berechnen eines Transportweges ein Berechnen
eines Transportweges für
ein Strömungsmedium
zwischen einer ersten Quelle und einem Ziel und einer zweiten Quelle und
dem Ziel derart umfassen, dass der Transport von der zweiten Quelle
zu dem Ziel unmittelbar auf den Transport von der ersten Quelle
zum Ziel folgt. Eine solche Synchronisierung erlaubt einen unterbrechungsfreien
oder stoßfreien
Transport von den Quellen zum Ziel. Bei den Quellen und/oder Zielen kann
es sich insbesondere um Behälter
oder Gefäße handeln.
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Bei
den Verfahren kann das Berechnen eines Transportweges ein Berechnen
eines Transportweges für
ein Strömungsmedium
zwischen einer Quelle und einem ersten Ziel und der Quelle und einem
zweiten Ziel derart umfassen, dass der Transport von der Quelle
zum zweiten Ziel unmittelbar auf den Transport von der Quelle zum
ersten Ziel folgt. Dies erlaubt einen unterbrechungsfreien oder
stoßfreien
Transport von der Quelle zu den Zielen. Bei den Quellen und/oder
Zielen kann es sich insbesondere um Behälter oder Gefäße handeln.
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Die
beiden genannten Fälle
können
auch mit mehr als zwei Quellen bzw. Zielen durchgeführt werden.
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Das
Berechnen eines Transportweges kann ein Berechnen von Steuerungsmodulen
zum fluidischen Abtrennen des berechneten Transportwegs von einem
anderen Bereich des Rohrleitungsnetzes umfassen. Indem Steuerungsmodule
berechnet werden, mit denen der Transportweg fluidisch von einem anderen
Bereich des Rohrleitungsnetzes abgetrennt werden kann, lässt sich
der Transportweg verriegeln. So wird vermieden, dass eine Vermischung
des Strömungsmediums
entlang des Transportweges mit anderen im Rohrleitungsnetz befindlichen
Strömungsmedien
erfolgt.
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Bei
den zuvor beschriebenen Verfahren kann jedes Leitungsteilstück und/oder
Steuerungsmodul des Rohrleitungsnetzes in Form eines Objekts in
einem elektronischen Speicher geführt werden. Dann kann das Berechnen
eines Transportweges basierend auf den Objekten im elektronischen
Speicher durchgeführt
werden. Jedes Objekt kann ein oder mehrere Attribute zur weiteren
Spezifikation des Objekts umfassen. Mögliche Attribute sind beispielsweise
Nennweiten und Leitungslängen
bei Leitungsteilstücken,
genauere Qualifizierungen von Leitungsteilstücken oder Steuerungsmodulen
für bestimmte Funktionen
(z. B. einen Hefetransfer) und zulässige Produkte, etc. Diese
Attribute können
bei der Routensuche zur Bewertung herangezogen werden; mit anderen
Worten kann das Berechnen eines Transportweges basierend auf einem
oder mehreren Attributen durchgeführt werden. Damit kann in vorteilhafter
Weise eine Routensuche mit bestimmten Kriterien (z. B. zur Vermeidung
von Nennweitensprüngen,
Route mit bestimmten Nennweiten, Pumpen mit bestimmter Leistung
und/oder Funktion und/oder Bauart, etc.) durchgeführt und
damit die gefundenen Routen entsprechend den gewünschten Anforderungen eingegrenzt
werden. Des Weiteren kann das Berechnen eines Transportweges ein
Berechnen einer erforderlichen Menge eines Schiebemediums (beispielsweise
für einen
Ausschub) umfassen, wobei es sich um die für den gesamten Transportweg
oder nur einen Teilweg erforderliche Menge handeln kann. Auch diese
Berechnung kann unter Berücksichtigung
von einem oder mehreren Objekten zugeordneten Attributen erfolgen.
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Mehrere
Objekte können
wiederum in einem (übergeordneten)
Objekt zusammengefasst werden. Die Objekte können insbesondere in einer
Datenbank geführt
werden. Aufgrund der Zuordnung der Rohrleitungsnetzelemente zu derartigen
Objekten lässt
sich die Berechnung des Transportweges in einfacher Weise implementieren
und auf einem elektronischen Rechner beziehungsweise Computer durchführen.
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Zusätzlich können noch
weitere Elemente zum Führen,
Fördern,
Messen, Abgeben und/oder Aufnehmen eines Strömungsmediums, insbesondere
Messeinrichtungen (bspw. Durchflussmesser, Leitfähigkeitsmesser), Prozesszellen
(bspw. Filter, Zentrifugen, CIP-Anlagen),
Teilwege, Behälter,
Tanks, Zuflüsse
und/oder Abflüsse,
jeweils in Form eines Objekts in einem elektronischen Speicher geführt wird.
Das Berechnen eines Transportweges kann dann auch auf diesen Objekten
basierend durchgeführt
werden.
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Jedem
Objekt kann wenigstens ein Statusparameter zugeordnet sein. Bei
diesem Statusparameter kann es sich um einen Sperrstatusparameter,
einen Basisstatusparameter, einen Mediumsstatusparameter, einen
Hygienestatusparameter und/oder einen Allokationsstatusparameter
handeln. Diese Parameter identifizieren den oben beschriebenen Status
eines Leitungsteilstücks
oder eines Steuerungsmoduls. So können beispielsweise einem Objekt
ein erster und einer zweiter Mediumsstatusparameter zugeordnet sein.
Die Statusparameter können in
Form alphanumerischer Angaben gegeben sein. Sie können beispielsweise
Werte aus einer geordneten Menge annehmen.
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Alle
Schritte der zuvor beschriebenen Verfahren können selbsttätig, d.
h. automatisiert durchgeführt
werden.
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Die
zuvor beschriebenen Verfahren können weiterhin
ein selbsttätiges
Ansteuern des Rohrleitungsnetzes gemäß dem berechneten Transportweg oder
gemäß den berechneten
Transportwegen umfassen. Auf diese Weise erfolgt nicht nur die Berechnung
des Transportweges sondern auch die Durchführung des Transports in automatisierter
Weise. Das Ansteuern kann insbesondere derart erfolgen, dass die
Leitungsteilstücke
gemäß dem berechneten Transportweg
verbunden werden. Dieses Verbinden kann beispielsweise mittels Ventilen
und/oder Absperreinrichtungen erfolgen, die entsprechend angesteuert
werden.
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Das
Ansteuern des Rohrleitungsnetzes kann nicht nur so erfolgen, dass
ein Transport des Strömungsmedium
entlang des berechneten Transportweges durchgeführt wird, sondern auch so,
dass eine gegebenenfalls berechnete vorbereitende und/oder nachbereitende
Behandlung des Rohrleitungsnetzes, insbesondere entlang des Transportweges, durchgeführt wird.
Außerdem
kann das selbsttätige Ansteuern
ein Ansteuern der erforderlichen Steuerungsmodule (wie Ventile oder
Förderelemente)
umfassen; insbesondere kann das Ansteuern derart erfolgen, dass
ein erforderliches Schiebemedium bereitgestellt wird.
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Das
Rohrleitungsnetz kann insbesondere so angesteuert werden, dass ein
Transport eines Strömungsmediums
zwischen einer ersten Quelle und einem Ziel und einer zweiten Quelle
und dem Ziel derart erfolgt, dass der Transport von der zweiten
Quelle zu dem Ziel unmittelbar auf den Transport von der ersten
Quelle zum Ziel folgt. Auch kann das Rohrleitungsnetz so angesteuert
werden, dass ein Transport eines Strömungsmediums zwischen einer
Quelle und einem ersten Ziel und der Quelle und einem zweiten Ziel
derart erfolgt, dass der Transport von der Quelle zum zweiten Ziel
unmittelbar auf den Transport von der Quelle zum ersten Ziel folgt.
Auch mehr als zwei Quellen bzw. Ziele sind in diesem Zusammenhang möglich.
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Die
Steuerungsmodule des berechneten Transportweges können gemäß vorherbestimmter Kriterien
zu Funktionsgruppen (bspw. Wegeelemente, Quellenauslassventile,
Zieleinlassventile, Förderelemente,
Taktelemente etc.) zugeordnet werden. Das Ansteuern eines Steuerungsmoduls
kann dann mittels einer vordefinierten Ansteuerung oder Aktivierung
der entsprechenden Funktionsgruppe erfolgen. Die vordefinierte Ansteuerung
oder Aktivierung kann in Form einer vorgegebenen Abfolge von anzusteuernden
bzw. zu aktivierenden Funktionsgruppen sein. Die vorgegebene Abfolge
kann auch vorgegebene Zeitabstände
für die
Ansteuerung oder Aktivierung der Funktionsgruppen umfassen. Eine
solche vordefinierte Ansteuerung erlaubt eine abstrakte Programmierung
der grundsätzlichen
Ansteuerung von Steuerungsmodulen (nämlich über die Funktionsgruppen) für eine bestimmte
Art von Transport, wobei diese Programmierung unabhängig von
den tatsächlich
im Einzelfall aufgrund des berechneten Transportweges verwendeten
Steuerungsmodulen erfolgen kann. Beispielsweise kann den Transport
eines bestimmten Strömungsmediums
und jeden vor- und/oder
nachbereitenden Schritt eine Abfolge von anzusteuernden Funktionsgruppen
vordefiniert bzw. programmiert sein.
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Bei
den zuvor beschriebenen Verfahren kann das selbsttätige Ansteuern
des Rohrleitungsnetzes unter Verwendung einer selbsttätig bestimmten
Messeinrichtung erfolgen, wobei mit der Messeinrichtung ein Soll-/Ist-Vergleich
durchgeführt
wird. Das Ergebnis des Soll-/Ist-Vergleichs
kann zum Steuern und/oder Regeln von Steuerungsmodulen verwendet
werden.
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Die
zuvor beschriebenen Verfahren können weiterhin
ein selbsttätiges
Ansteuern des Rohrleitungsnetzes umfassen, so dass ein berechneter Transportweg
von einem anderen Bereich des Rohrleitungsnetzes fluidisch abgetrennt
ist. Somit wird verhindert, dass ein zu transportierendes Strömungsmedium
in („unerlaubte”) Leitungsteilstücke oder Steuerungsmodule
des Rohrleitungsnetzes außerhalb
des Transportweges oder dass ein anderes Strömungsmedium in den Transportweg
gelangt.
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Die
beschriebenen Verfahren können
weiterhin ein Protokollieren eines berechneten Transportweges und/oder
eines Ansteuerns des Rohrleitungsnetzes umfassen.
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Die
Erfindung stellt weiterhin ein Computerprogrammprodukt bereit, umfassend
ein oder mehrere computerlesbare Medien mit Anweisungen, die ausgebildet
sind, um einen Computer oder Prozessor zu veranlassen, eines der
zuvor beschriebenen Verfahren auszuführen. Die Verfahren können somit computerimplementiert
ausgebildet sein.
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Außerdem stellt
die Erfindung eine Steuerungsvorrichtung zur automatisierten Steuerung
eines Rohrleitungsnetzes, insbesondere einer Brauanlage, zum Transport
von Strömungsmedien,
wobei das Rohrleitungsnetz eine Mehrzahl von Transportwegen zwischen
einer Quelle und einem Ziel bereitstellt und wobei das Rohrleitungsnetz
eine Mehrzahl von Leitungsteilstücken
und Steuerungsmodulen umfasst, umfassend, wobei die Steuerungsvorrichtung
zum selbsttätigen
Berechnen eines Transportweges für
ein Strömungsmedium
zwischen einer, insbesondere vorhergegebenen, Quelle und einem,
insbesondere vorhergegebenen, Ziel ausgebildet ist, wobei das Berechnen
eines Transportweges ein Berechnen einer Sequenz von Leitungsteilstücken und/oder
Steuerungsmodulen zwischen der Quelle und dem Ziel umfasst.
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Die
Steuerungsvorrichtung kann insbesondere entsprechend den oben beschriebenen
Verfahren ausgebildet sein.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand der
Figuren beschrieben. Dabei zeigen
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1 bis 5 Beispiele
für verschiedene Zustände eines
Rohrleitungsnetzes zum Transport von Strömungsmedien;
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6 ein
weiteres Beispiel eines Rohrleitungsnetzes.
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1 zeigt
das vereinfachte Beispiel eines Rohrleitungsnetzes einer Brauanlage,
wie es beispielsweise in einem Gär-
und/oder Lagerkeller zu finden ist. Das Rohrleitungsnetz 101 umfasst
eine Vielzahl von Rohrleitungen bzw. Leitungsteilstücken 102.
An den Kreuzungspunkten von zwei Rohrleitungen sind jeweils Ventile 103,
beispielsweise leckagesichere Drei- oder Vierwegeventile in Form
von Doppelsitzventilen, vorgesehen. Zwischen zwei benachbarten Kreuzungspunkten
oder Ventilen sind somit Leitungsteilstücke gegeben, wobei benachbarte
Leitungsteilstücke
durch eine entsprechende Einstellung der Ventile an den Kreuzungspunkten
strömungstechnisch
miteinander verbunden oder abgetrennt werden können.
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Es
versteht sich, dass die Erfindung nicht auf eine Brauanlage beschränkt ist,
sondern auch für
den Transport anderer flüssiger
oder gasförmiger
Strömungsmedien
geeignet ist.
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Das
Rohrleitungsnetz ist mit vier Tanks 104 bis 107 verbunden.
Diese Tanks sind zur Aufnahme von Flüssigkeiten (Produkten) bestimmt,
die durch das Rohrleitungsnetz 101 transportiert werden.
Bei der Flüssigkeit
kann es sich beispielsweise um Würze
oder Jungbier handeln.
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Das
Rohrleitungsnetz ist mit einem Sudhaus 108 verbunden, das
die Würze
für die
Tanks liefert. Weiterhin ist ein Wasserzufluss 109 zum
Beschicken des Rohrleitungsnetzes mit Wasser vorgesehen.
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Die
Gefäße 110 bis 113 sind
Teil einer CIP-Anlage (Cleaning In Place) und enthalten die entsprechenden
Flüssigkeiten
wie z. B. Lauge, Säure,
Desinfektionslösung.
Ein Ausgang des Rohrleitungsnetzes führt zu einer Filtrationseinrichtung 114. Weiterhin
ist ein Abfluss in Form eines Gullys 115 vorgesehen.
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Ausgehend
von dem in 1 gezeigten Zustand, soll beispielhaft
auf automatisierte Weise ein Transportweg bzw. Transferweg eines
Produkts vom Tank 104 (Quelle) zum Tank 107 (Ziel)
berechnet werden. Das Produkt entspricht dem oben genannten ersten
Strömungsmedium,
für dessen
Transport noch vor- und nachbereitende Schritte mit weiteren Strömungsmedien
durchgeführt
werden.
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Bei
dem illustrierten Beispiel findet diese Berechnung in einer Steuerungsvorrichtung
für das Rohrleitungsnetz 101 statt,
die einen Computer umfasst. In dem Computer sind die verschiedenen
Elemente des Rohrleitungsnetzes (Leitungsteilstücke, Absperreinrichtungen,
Ventile, Pumpen, Messeinrichtungen wie beispielsweise Durchflussmesser
und Leitfähigkeitsmesser,
Behälter,
Tanks, Zuflüsse,
Abflüsse,
ganze Prozesszellen (wie z. B. Filter, Zentrifugen, etc.) und/oder
Teilwege) als einzelne Objekte gespeichert. Das Speichern kann beispielsweise
in einer Datenbank erfolgen.
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Ein
Objekt hat dabei verschiedene Statusparameter, mit denen unterschiedliche
Eigenschaften des Elements angegeben werden. So kann beispielsweise
einem Leitungsteilstückobjekt
oder einem Ventilobjekt ein Mediumsstatusparameter zugeordnet sein.
Dieser Parameter entspricht einer Produktkennung und gibt an, welches
Strömungsmedium,
das heißt
im vorliegenden Beispiel, welches Produkt sich aktuell im entsprechenden
Element des Leitungsnetzes, also beispielsweise im Leitungsteilstück befindet.
Dem Objekt kann auch ein zweiter Mediumsstatusparameter zugeordnet
sein, der angibt, welches Produkt davor in dem entsprechenden Leitungsteilstück vorhanden
war.
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Als
weiterer Statusparameter kann einem Objekt ein Hygienestatusparameter
zugeordnet sein. Dieser kann beispielsweise die Werte „verunreinigt”, „sauber” oder „steril” annehmen.
Auch andere oder zusätzliche
Werte sind möglich.
Für jedes
Strömungsmedium
oder Produkt kann beispielsweise in einer Tabelle eine Menge von
zulässigen
Werten des Hygienestatusparameters angegeben sein. So kann einem
Strömungsmedium
A als zulässiger
Hygienestatusparameter nur der Wert „steril” angegeben sein; für ein anderes
Strömungsmedium
B können die
zulässigen
Werte „sauber” und „steril” angegeben sein.
Somit darf das Strömungsmedium
A nur durch Leitungsteilstücke
transportiert werden, die den Hygienestatus „steril” haben, während Strömungsmedium B durch „sterile” und „saubere” Leitungsteilstücke transportiert
werden darf. Grundsätzlich
kann der Hygienestatus eine für
jedes Strömungsmedium
gültige Hygieneablaufzeit
haben, die angibt, wann der Hygienestatus ungültig wird. Nach Erreichen der
Hygieneablaufzeit wird beispielsweise ein „Expired Flag” gesetzt.
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Gemäß einer
Alternative kann der Hygienestatusparameter z. B. die folgenden
Werte annehmen: „Leitungsteilstück enthält Produkt” (d. h.
bei der Auswertung des Status Produktkennung wird das aktuell enthaltene
Produkt ausgewertet), „Leitungsteilstück enthält das Ausschiebemedium” (bei der
Auswertung des Mediumsstatus wird das aktuell enthaltene Medium
sowie das Vorgängermedium
ausgewertet), „Gereinigt”, (Leitung
wurde gereinigt, das Leitungsteilstück enthält das Ausschiebemedium, das
Vorgängermedium
ist nicht relevant), „CIP
Ungereinigt” (CIP
gerade in Ausführung,
das Leitungsteilstück
enthält
CIP Medium, das Vorgängerprodukt
ist nicht relevant), „Klargespült” (Leitungsteilstück wurde gespült, d. h.
bei der Auswertung des Mediumsstatus wird sowohl das aktuell enthaltene
Medium sowie das Vorgängermedium
ausgewertet), „Sterilisiert” (Leitungsteilstück enthält das Ausschiebemedium und
ist sterilisiert, d. h. es kann für alles verwendet werden) sowie „Desinfiziert” (Leitungsteilstück enthält das Ausschiebemedium
und ist desinfiziert, d. h. es kann für alles verwendet werden).
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Zusätzlich kann
ein Sperrstatusparameter vorgesehen sein, der angibt, ob das entsprechende Leitungsteilstück oder
Steuerungsmodul gesperrt oder nicht gesperrt (d. h. benutzbar) ist;
dabei kann das Sperren durch eine Bedienperson ausgelöst worden
sein. Falls ein gerade benutztes Leitungsteilstück gesperrt wird, wird lediglich
eine Sperrvormerkung eingetragen. In diesem Fall würde ein
derart gekennzeichnetes Leitungsteilstück bei dem selbsttätigen Berechnen
eines Transportweges nicht mehr verwendet werden, ein aktuell darüber laufender Transfer
wäre aber
unbeeinflusst.
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Weiterhin
kann ein Basiszustandsparameter angeben, ob das entsprechende Element „frei” oder „in Verwendung” ist. Ein
Basiszustandsparameter „frei” bedeutet
demnach, dass Produkt und Hygienestatus bekannt sind und die Leitung
nicht kontaminiert ist. Ein Basiszustandsparameter „in Verwendung” bedeutet,
dass auf dem Leitungsteilstück
gerade ein Strömungstransport
abläuft
und Produkt und Hygienestatus sich gerade in einem Übergangszustand
befinden. Das bedeutet, dass eine Verwertung des Hygienezustands
bzw. des Mediumsstatus nicht möglich
ist. Weitere mögliche
Werte für
Basiszustände
sind beispielsweise „undefiniert” (Computersystem
kennt den tatsächlichen
Zustand nicht), „kontaminiert” (ein Absperrventil
wurde z. B. durch einen Druckschlag aufgedrückt) sowie „abgebrochen” (ein Transfer
wurde abgebrochen, ohne nachbereitende Schritte durchzuführen). In
diesem Fall ist die Verwertung des Hygienezustands bzw. des Mediumsstatus
nicht möglich.
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Ein
weiterer Statusparameter kann ein Allokationstatusparameter sein,
der beispielsweise eine Transportkennung darstellt oder einen durchgeführten oder
durchzuführenden
Transport identifiziert.
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In
einer Tabelle kann weiterhin angegeben sein, welche Strömungsmedien
oder Produkte nach welchen anderen Strömungsmedien oder Produkten in
einem bestimmten Element des Rohrleitungsnetzes transportiert werden
dürfen.
So kann beispielsweise angegeben sein, dass Bier einer bestimmten Art
nur nach Bier der gleichen Art oder nach Wasser transportiert werden
darf. Beispielsweise könnte auch
Bier einer bestimmten Art auch nach Bier einer anderen Art transportiert
werden. Damit ergibt sich eine vorgegebene Medienfolge oder Produktfolge.
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Grundsätzlich wird
durch die Steuerungsvorrichtung selbsttätig die Abfolge von Transportwegen berechnet,
die inklusive der vor- und nachbereitenden Schritte erforderlich
ist, ein erstes Strömungsmedium
(Produkt) von einer bestimmten Quelle zu einem bestimmten Ziel zu
transportieren. Die vorbereitenden Transfers können beispielsweise „Vorspülen mit
Wasser” und „Ausschieben
des Wassers mit Produkt” sein.
Dann folgt der sogenannte Haupttransfer (eigentlicher Produkttransport).
Die nachbereitenden Schritte können „Nachschieben
des Produkts mit Wasser” und „Nachspülen mit
Wasser” sein.
Bei jedem dieser einzelnen Transporte wird jeweils eine Verbindung
zwischen einer Quelle und einem Ziel hergestellt. Beim Haupttransfer
ist direkt die (Produkt-)Quelle mit dem (Produkt-)Ziel verbunden,
bei „Vorspülen mit
Wasser” beispielsweise
ein quellnaher Wasseranschluss mit einem zielnahen Gullyanschluss,
bei „Ausschieben
des Wassers mit Produkt” die
Quelle mit einem beispielsweise zielnahen Gullyanschluss, bei „Nachschieben
des Produkts mit Wasser” ein
beispielsweise quellnaher Wasseranschluss mit dem Ziel und bei „Nachspülen mit
Wasser” ein beispielsweise
quellnaher Wasseranschluss mit einem beispielsweise zielnahen Gullyanschluss.
Alle vor- und nachbereitenden Schritte beinhalten vorzugsweise den Weg
des Haupttransfers. Die vorher erwähnten Quell-/Zielbeziehungen
können
insbesondere in den vor-/und nachbereitenden Schritten nochmals
an Trennstellen aufgetrennt sein. Alternativ zu den jeweils neu
zu bestimmenden quellnahen Wasseranschlüssen und zielnahen Gullyanschlüssen können diese
auch fest vorgegeben sein.
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Zur
Berechnung des Transportweges von Tank 104 zu Tank 107 berücksichtigt
die Steuerungsvorrichtung verschiedene Faktoren. In dem hier beschriebenen
Beispiel basiert die Berechnung zunächst auf den in den entsprechenden
Leitungsteilstücken
beziehungsweise Ventilen transportierten Strömungsmedien. Sofern nach einem
Flüssigkeitstransport
keine Reinigung des Transportweges vorgenommen wird, sind die entsprechenden
Teilstücke durch
das transportierte Strömungsmedium
verunreinigt. Je nachdem, welches Strömungsmedium nun transportiert
werden soll, sind gewisse Produktfolgen angesichts eines davor transportierten
Strömungsmediums
zulässig
oder nicht. Dadurch ergeben sich Einschränkungen hinsichtlich der für diesen
Transfer verwendbaren Leitungsteilstücke und Ventile. Die für ein bestimmtes
Strömungsmedium
zulässigen
Verunreinigungen aufgrund zuvor transportierter Strömungsmedien
können
beispielsweise in einer oder mehreren Tabellen elektronisch gespeichert
sein. Die Steuerungsvorrichtung wird dann bei der Berechnung des
Transportweges basierend auf diesen Tabellen und dem zu transportierenden
Strömungsmedium
bestimmen, welche Leitungsteilstücke
oder Ventile zulässig
sind.
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Ein
weiterer von der Steuerungsvorrichtung zu berücksichtigender Faktor ist der
Hygienestatus der möglichen
Elemente des Rohrleitungsnetzes. Auch hier kann beispielsweise in
einer Tabelle gespeichert sein, welches Strömungsmedium welchen Hygienestatus
bei den zu nutzenden Leitungsteilstücken und/oder Ventilen benötigt. Dementsprechend wird
die Steuerungsvorrichtung für
das zu transportierende Strömungsmedium
anhand der Tabelle überprüfen, welche
Elemente des Rohrleitungsnetzes zulässig sind. Je nach Hygienestatus
kann die Auswertung der Medienidentifizierungsparameter entfallen
(z. B. bei Hygienestatus CIP).
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Falls
bestimmte Elemente des Rohrleitungsnetzes beispielsweise durch eine
Bedienperson gesperrt worden sind, eine Sperrvormerkung vorliegt („Verwendungsstatus”), gemäß dem Basisstatusparameter
bereits in Benutzung, „Undefiniert”, „Kontaminiert” oder „Abgebrochen” sind oder
diese Elemente bereits durch einen anderen Transfer allokiert sind, so
werden diese Elemente von der Steuerungsvorrichtung bei der weiteren
Berechnung eines Transportweges nicht berücksichtigt.
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Basierend
auf den verschiedenen gegebenen Randbedingungen berechnet die Steuerungsvorrichtung
im vorliegenden Fall einen Transportweg, der ausgehend von Tank 104 über die
Kreuzungsstellen A, B, C und D zum Tank 107 führt. Abhängig vom Zustand
des Rohrleitungsnetzes kann die Berechnung dieses Transportwegs
außerdem
die Berechnung einer vorbereitenden Behandlung, beispielsweise der
ausgewählten
Leitungsteilstücke
und Steuerungsmodule, umfassen. Bei dieser vorbereitenden Behandlung
kann es sich beispielsweise um eine CIP-Reinigung oder ein Ausschieben
einer vorhandenen Flüssigkeit
handeln.
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Nach
einer Routensuche sind die für
die Route notwendigen Leitungsteilstücke und Steuerungsmodule bekannt.
Diese werden sogenannten Funktionsgruppen oder Ansteuergruppen zugeordnet
(so sind in der Funktionsgruppe „Wegelemente” alle Steuerungsmodule,
welche für
das Stellen des Weges zuständig
sind, in der Funktionsgruppe „Förderelemente” landen
alle Kontrollmodule, die zum Transportieren des Mediums zuständig sind;
weitere Funktionsgruppen wären
z. B. Quellenauslassventile, Zieleinlassventile, zu taktende Elemente
für z.
B. Ventilsitzanlüftungen
bzw. Ventilsitzspülungen,
etc.). Die Zuordnung der auf der Route liegende Kontrollmodule zu
den verschiedenen Funktionsgruppe basiert zum einen auf dem Typ
der Objekte (auch den bereits oben erwähnten Attributen, die bei dem
Objekt vorhanden sein können)
und zum anderen auf der Lage innerhalb der Route (z. B. wird das
erste auf der Route liegende Ventil nach dem Quelltank als Quellenauslassventil
behandelt).
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Zusätzlich können für einen
Transport bestimmte Parameter definiert werden. Diese Parameter
dienen zur Beeinflussung des jeweiligen Transports (z. B. Durchfluss,
Temperatur, Druck, Menge, etc.). Während des Transfers wird der
jeweilige Soll- und Istwert (Soll-/Ist Vergleichermodul) angezeigt und
kann in Echtzeit geändert
werden. Bei der Routensuche können
Messeinrichtungen dieser Werte automatisch Soll-/Ist Vergleichern
zugeordnet werden. Das Ergebnis eines Soll-/Ist Vergleichers kann als
Weiterschaltbedingung oder anderes Steuerungskriterium im Rahmen
eines Phasentransferschritts verwendet werden.
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Die
Steuerungsvorrichtung kann somit vorzugsweise nur noch über die
Funktionsgruppen programmiert werden. Das bedeutet, dass das Programm
keine Stellglieder mehr direkt ansteuert sondern indirekt über die
Funktionsgruppen. Jeder Funktionsgruppe kann z. B. auch eine Ein-
oder Ausschaltverzögerung übergeben
werden. Damit erfolgt die Ansteuerung bzw. Absteuerung der in der
Gruppe enthaltenen Elementen erst nach Ablauf der parametrierten
Zeit (z. B. zur Vermeidung von Leitungsschlägen). Auch andere Kriterien
(wie z. B. das Unterschreiten eines Durchflusses) können die
An- bzw. Absteuerung der in einer Gruppe enthaltenen Elemente beeinflussen.
Eine mögliche
Abfolge von Befehlen wäre:
Quellenauslassventile öffnen
Zieleinlassventile öffnen
Wegeventile öffnen
Förderelemente
ein (mit Zeitverzögerung)
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Das
bedeutet, dass während
der Programmerstellung der Steuerungsvorrichtung nicht bekannt ist,
welche Steuerungsmodule genau angesteuert werden. Diese Information
wird ihr zur Laufzeit über die
Funktionsgruppen mitgeteilt.
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Es
gibt auch Ansteuergruppen für
Leckagespülung,
Sitzanlüftung
sowie Gullys. Während
einer Leitungsreinigung müssen
diese Ansteuerungen getaktet werden. Durch die entsprechende Konfiguration
des Leitungsnetzes auf Datenbankebene können diese Elemente nach einer
abgeschlossenen Routensuche ebenfalls der entsprechenden Gruppe (Gully,
Leckageraumspülung,
Sitzanlüftung) übergeben
werden. Damit braucht eine Taktung von Ventilen in diesem Fall nicht
mehr explizit programmiert zu werden. Die entsprechenden Gruppen
müssen
nur taktweise angesteuert werden (Puls-/Pausenzeiten können an
der Gruppe oder an den gefundenen Steuerungsmodulen hinterlegt werden).
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Bei
der Routensuche werden auch bestimmte Parameter übergeben, wonach beispielsweise Förderelemente
eines bestimmten Typs auf einem berechneten Transportweg liegen
müssen
oder nicht liegen dürfen.
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Hierzu
kann man eine Transportgruppe und eine Sekundärtransportgruppe unterscheiden.
Die Transportgruppe gibt die aktiven Förderelemente für den jeweiligen
Transport an; diese sind beim Transport aktiv beteiligt. Bei der
Transportgruppe können verschiedene
Operatoren wie beispielsweise = 0, = 1 sowie <= 1 hinterlegt werden; dies bedeutet,
dass in der Transportgruppe keines, genau eines oder höchstens
ein Förderelement
liegen darf. Die Sekundärtransportgruppe
gibt die erlaubten passiven (also nicht aktiv beteiligten) oder
mit im Vergleich zur Transportgruppe veränderten Regelsinn arbeitenden Förderelemente
an (z. B. Transportgruppe regelt auf Durchfluss, Sekundärgruppe
regelt auf Druck); hier gibt es ebenfalls verschiedene Operatoren
wie beispielsweise = 0, = 1, >=
0 bzw. >= 1. Wenn
die Transportgruppe also den Operator = 1 und die Sekundärtransportgruppe
den Operator >= 1
aufweist, muss der Transportweg ein aktives Förderelement und wenigstens
ein passives Förderelement
haben. Durch die Kombination der Operatoren in beiden Gruppen kann
somit das Vorkommen von Förderelementen dezidiert
definiert und gesteuert werden.
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In
dem illustrierten Beispiel führt
der berechnete Transportweg zu einer Abfolge von durchzuführenden
Schritten und entsprechenden Steuerungen des Rohrleitungsnetzes,
die ebenfalls von der Steuerungsvorrichtung im Rahmen des selbsttätigen Berechnens
ermittelt worden sind. Diese Schritte werden nachfolgend anhand
der 2 bis 4 näher erläutert.
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Wie
in 2 gezeigt, wird in einem ersten Schritt die Leitung
mit dem zu transportierenden Strömungsmedium
entlang des Transportweges 201 zum Gully 115 ausgeschoben.
Hierfür
war von der Steuerungsvorrichtung die entsprechende Ansteuerung der
benötigten
Ventile und Pumpen ermittelt worden, die nun entsprechend automatisiert
angesteuert werden. Während
des Ausschiebens werden die Statusparameter der beteiligten Leitungsteilstücke und Steuerungsmodule
auf den aktuellen Wert gesetzt. Der aktuelle Medienidentifizierungsparameter
nimmt folglich einen dem transportierten Strömungsmedium entsprechenden
Wert an, der Hygienestatus wird beispielsweise auf „Leitung
enthält
Produkt”,
der Basisstatusparameter auf „in
Verwendung” gesetzt.
Hierfür werden
die Steuerungsmodule (Ventile) an den Punkten A, B, C sowie die
Pumpe, das Quellenauslassventil und das Gullyventil angesteuert.
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Nach
dem Ausschieben wird, wie in 3 gezeigt,
das Strömungsmedium
aus dem Quelltank entlang des Transportweges 301 zum Ziel
gepumpt. Auch bei diesem Schritt findet wieder eine entsprechende
Anpassung der Statusparameter der beteiligten Elemente des Rohrleitungsnetzes
statt. Für
diesen Schritt war von der Steuerungsvorrichtung eine entsprechende
Ansteuerung der Ventile an den Punkten A, B, C und D sowie der Pumpe,
dem Quellenauslassventil und dem Zieleinlassventil ermittelt worden,
was zu einer entsprechenden automatisierten Ansteuerung dieser Elemente
führt.
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Als
nächstes
wird, wie in 4 gezeigt, die Leitung entlang
des Transportweges 401 mit Wasser zum Tank nachgeschoben.
Wiederum erfolgt dabei ein Setzen der entsprechenden Statusparameter.
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In
einem letzten Schritt wird die Leitung, wie in 5 zu
sehen ist, entlang des Transportweges 501 wenigstens teilweise
mit Wasser zu einem Abfluss nämlich
zum Gully gespült.
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In
diesem vereinfachten Beispiel werden die vor- und nachbereitenden
Schritte nicht für
alle Leitungsstücke
des Haupttransferweges durchgeführt. In
vielen Fällen
wird es jedoch gefordert sein, diese Schritte entlang des gesamten
Haupttransportweges durchzuführen.
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Wie
man diesem Beispiel entnehmen kann, erfolgt die Berechnung des Transportwegs
durch die Steuerungsvorrichtung automatisch, wobei die Steuerung
der beteiligten Elemente in der richtigen zeitlichen Abfolge selbsttätig ermittelt
wird. Sowohl die Transportwege für
nachbereitende Schritte wie ein Nachschieben und/oder Spülen mit
Wasser als auch die Zeitintervalle für die gesamte Ansteuerung der Elemente
werden selbsttätig
ermittelt. Die Allokation der Leitungsteilstücke und Steuerungsmodule für die nachbereitende
Schritte wird vorteilhafterweise erst zu einem Zeitpunkt während des
Haupttransfers durchgeführt,
um Rohrleitungsteilsysteme nicht unnötigerweise für die Zeit
eines normalerweise länger dauernden
Haupttransfers zu blockieren. Während der
Berechnung und/oder der Steuerung des Rohrleitungsnetzes kann eine
Protokollierung durchgeführt werden.
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Während eines
Strömungstransports
müssen
die beteiligten Leitungsteilstücke
nach außen,
d. h. zum restlichen Rohrleitungsnetz, hin fluidisch abgetrennt,
also verriegelt sein, um zu verhindern, dass das transportierte
Strömungsmedium
den Transferweg verlässt
oder dass von außen
Strömungsmedien in
den Transferpfad gelangen. Hierfür
kann für
jedes Steuerungsmodul eine Verriegelungstabelle gespeichert sein,
die für
jedes angrenzende Leitungsteilstück
eine Verriegelungsinformation enthält. Die Verriegelungsinformation
kann beispielsweise ganzzahlige Werte annehmen, die insbesondere
einer Strömungstransportidentifikation
entsprechen. Bei einem Wert von 0 wäre dann der Zugang zu dem entsprechenden
Leitungsteilstück
nicht verriegelt. Sobald der Wert ungleich 0 ist, also einer Strömungstransport-Id
enthält,
ist das zugehörige
Leitungsteilstück verriegelt.
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Grundsätzlich können Steuerungsmodule, die
insbesondere nicht bereits allokiert (und damit belegt) oder verriegelt
sind, auf Handbetrieb gestellt und von Hand angesteuert werden.
Das Statusmodell in der Datenbank mit den entsprechenden Statusparameterwerten
wird dann entsprechend aktualisiert. Von Hand gesteuerte Steuerungsmodule
würden
dann bei der selbsttätigen
Berechnung eines Transferweges durch die Steuerungsvorrichtung nicht
verwendet werden.
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Bei
einem Transfer eines Produkts von einer Quelle zu einem Ziel oder
bei einer Leitungsreinigung werden der Haupttransfer dieses ersten
Strömungsmediums
sowie die erforderlichen vor- und nachbereitenden Transfers durch
die Steuerungsvorrichtung berechnet und die entsprechenden Leitungsteilstücke allokiert.
Bei einer Gefäßreinigung
kann allerdings dem Gefäß ein Prozessormodul
zugeordnet sein, dass die für
die Gefäßreinigung
erforderlichen Strömungsmedien
und deren Anwendungsreihenfolge kennt. Beispielsweise benötigt das
Gefäß für jeden
Reinigungsschritt ein bestimmtes Strömungsmedium aus der CIP-Anlage. Somit richtet
das Prozessormodul eine Anfrage an die Steuerungsvorrichtung, die
erforderlichen, durch das Prozessormodul vorgegebenen Strömungsmedien
bereitzustellen. Durch diese Anfrage initiiert, berechnet dann die Steuerungsvorrichtung
die entsprechenden Transportwege für die geforderten Strömungsmedien.
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Ein
weiteres Beispiel eines Rohrleitungsnetzes ist in 6 illustriert.
Hier sind zwei Tankräume 601 und 602 gezeigt,
die jeweils eine Vielzahl von Tanks 603 (entsprechend der
Tankstraßen 604)
umfassen. Jeder Tankraum umfasst einen Produkteingang 605,
einen Wasserzulauf 606 sowie einen CIP-Zulauf 607.
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Diese
drei Zuläufe
führen
zu einer Befüllmatrix
mit zwölf
Leitungsteilstücken
und noch vier Wegeventilen. Der Produktzulauf 605 ist mit
dem Sudhaus verbunden, das die Würze
für den
Tankraum liefert.
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Die
drei Tankstrassen führen
an jeweils drei Tanks vorbei und zu einer Entleermatrix 609.
Aus dem Tankraum führen
ein oder mehrere Produktabläufe/-ausgänge, ein
Ablauf zum Hefekeller, sowie ein CIP-Ablauf. Zusätzlich weist die Entleermatrix des
oberen Tankraums einen Wasserzufluss 610 sowie drei Abflüsse 611 zu
entsprechenden Gullys auf.
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Die
Produktleitungen der beiden Trankräume werden zu einer Mutationsmatrix 612 geführt, in
der die Produkte gemischt werden können. Die Mutationsmatrix weist
einen Wasserzufluss 613, einen CIP-Zufluss 614 sowie
mehrere Gullyabflüsse 615 auf.
Von der Mutationsmatrix führen
Leitungen zu Filtrationseinrichtungen 616.
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Die
verschiedenen Matrizen ermöglichen
es, Transportwege mit abtrennbaren Teilwegen zu ermitteln, was in
vorteilhafter Weise ein sequenzielles Transportieren und Verarbeiten
insbesondere während
der vor- und nachbereitenden Schritte ermöglicht. So kann beispielsweise
bei einem Transport der im letzten Tank der obersten Reihe befindlichen
Flüssigkeit
zu einer der Filtrationseinrichtung 616 hin entlang einer
Mehrzahl von Teilwegen durchgeführt
werden. Dabei wird (neben vorbereitenden Transfers) insbesondere
der Inhalt des Tanks zur Entleermatrix 609 hin entleert
und mit Wasser ausgeschoben; für letzteres wird
der Wasserzufluss 606 eingesetzt. Das in der Entleermatrix 609 rechts
oben befindliche Ventil dient als Trennstelle zwischen dem ersten
Teilweg und dem zweiten Teilweg.
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Nach
dem Ausschieben in die Entleermatrix wird dieses Ventil zur Tankstrasse 604 hin
geschlossen, so dass sich das Produkt von der Tankstrasse strömungstechnisch
abgetrennt in der Entleermatrix und den daran angrenzenden Leitungsstücken befindet.
Damit bildet die Entleermatrix eine Trennstelle für einen
abtrennbaren Teilweg. Zur Weiterleitung des Produkts zur Mutationsmatrix
erfolgt ein Pumpen sowie ein Nachschieben mit Wasser, wobei nun
der Wasserzufluss 610 eingesetzt wird. Da die Tankstrasse 604 strömungstechnisch
abgetrennt ist, lässt sich
hier beispielsweise dieses Leitungsstück für eine Reinigung sofort wieder
nutzen.
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In
entsprechender Weise lässt
sich auch die Leitung zwischen der Entleermatrix 609 und
der Mutationsmatrix 612 von der von der Mutationsmatrix weiterführenden
Leitung strömungstechnisch
abtrennen. Somit kann auch hier das Produkt vollständig in die
Mutationsmatrix überführt werden
und von dieser mit Hilfe des Wasseranschlusses 613 in die
Filtrationseinrichtung 616 geschoben werden.
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In
der Mutationsmatrix 612 können Strömungsmedien vermischt werden.
Hierfür
kann die entsprechende Information in einer geeigneten Datenstruktur
gespeichert sein, die die zu vermischenden Produkte und das daraus
entstehende Endprodukt nennt.
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Für den Transport
entlang dieser drei Teilwege kann die Steuerungsvorrichtung jeweils
separate Teilquellen und Teilziele ermitteln (bspw. Wasserzuflüsse und
Gullys), die dann zu einer entsprechenden Ansteuerung der Elemente
des Rohrleitungsnetzes führen.
Während
eines Transportes entlang eines Teilweges kann dieser Teilweg insbesondere
nach außen,
also von den zu- und abführenden
Leitungen, abgetrennt sein.
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Die
Steuerungsvorrichtung kann außerdem eine
automatische Tankumschaltung selbsttätig berechnen. Dies kann für den Fall
erfolgen, dass ein Zieltank voll ist und dann auf einen weiteren
Zieltank umgeschaltet wird. Auch quellseitig kann beispielsweise
nach dem Entleeren eines ersten Quelltanks auf einen zweiten Quelltank
umgeschaltet werden. Hierfür
können
zwei zumindest teilweise parallel durchzuführende Teiltransporte (inklusive
vor- und nachbereitender Schritte) berechnet werden. Dabei können Synchronisationsmechanismen
eingesetzt werden, um die verschiedene Teiltransporte miteinander
zu synchronisieren. In diesem Fall fängt der zweite Teiltransport
an, wenn er vom ersten ein Synchronisationssignal erhält. Er kann
dann für
die zweite Quelle die vorbereitenden Schritte durchführen und
das Produkt bis zum Vereinigungspunkt (der in der Regel eine Abtrennstelle
ist) der beiden Transfers vorziehen. Ist der Transfer des Produkts
im ersten Teiltransport zu Ende, dann übernimmt der Transfer des zweiten
Teiltransports (Folgetank) stoßfrei.