DE60007006T2

DE60007006T2 - Steuerungsvorrichtung für einen Trockner in einer Anlage zur Herstellung von Gipsbauplatten

Info

Publication number: DE60007006T2
Application number: DE60007006T
Authority: DE
Inventors: John Forster; Stephen Dennis; Jean-Louis Mongrolle
Original assignee: BPB Canada Inc
Current assignee: BPB Canada Inc
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 2000-01-18
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2020-01-19
Also published as: AU771040B2; AU1246100A; NO20000252L; ATE255990T1; DE60007006T3; NO328337B1; US6418638B1; DK1020267T3; CA2259743C; EP1020267B2; CA2259743A1; NO20000252D0; DE60007006D1; ES2211447T5; DK1020267T4; ES2211447T3; EP1020267A1; PT1020267E; EP1020267B1

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Trocknersteuersystem zur Verwendung bei der Herstellung von Gipsplatten.
HINTERGRUND
Gipsplatten werden hergestellt, indem ein Gips-, Wasser- und Schaumbrei zwischen zwei kontinuierlichen Papierbahnen stranggepresst wird, das resultierende Band in Platten geschnitten wird und die Platten durch einen Plattentrockner hindurchgeführt werden. In den letzten Jahren fand ein Wechsel zum Automatisieren des Gipsplattenherstellungsprozesses statt. Versuche, die automatische Steuerung des Mischers und des Trockners zu integrieren, waren aber begrenzt oder stießen auf Mängel. In der Vergangenheit erfolgte die Trocknersteuerung durch Messen des Feuchtigkeitsgehalts der Gipsplatten beim Verlassen des Trockners und durch entsprechendes Einstellen der Trocknertemperatur von Hand. Ein Beispiel eines solchen Plattentrocknungsprozesses ist in EP-A-O 042 349 zu finden. Ein derartiges Verfahren ist aber von systematischem Probieren und Bedienerfähigkeit und -aufmerksamkeit abhängig, besonders wenn Änderungen der Plattenformulierung auftreten. Außerdem müssen in derzeit bekannten Anlagen Bedienkräfte die Trocknertemperatur von Hand einstellen, um Lücken auszugleichen, die in der in den Trockner eingeführten Reihe von Platten auftreten. Derartige Lücken werden meist durch Platten verursacht, die nach dem Schneidprozess verworfen werden, und durch Zwischenräume in der Plattenreihe, die am Start und am Ende einer Produktionsserie entstanden. Wird die Trocknertemperatur nicht eingestellt, um Änderungen der Trocknerverdampfungslast auszugleichen, die das Ergebnis von Änderungen der Plattenformulierung oder von Lücken in der Plattenreihe sind, kann dies zu übertrockneten Platten führen.
Es ist daher erwünscht, ein automatisches Trocknersteuersystem und -verfahren bereitzustellen, bei dem die Temperatur des Plattentrockners automatisch eingestellt wird, um verschiedene Plattenformulierungen, Plattenlängen und auch Lücken unterschiedlicher Größen, die in der dem Trockner zugeführten Reihe von Platten auftreten, zu berücksichtigen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Regeln der Temperatur eines Trockners in einer Gipsplattenproduktionsanlage vorgesehen, bei der eine Charge, die eine Reihe von Platten umfasst, dem Trockner zugeführt wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Ermitteln, jeweils für jedes einer Mehrzahl von Segmenten entlang einer Länge der Charge, einer gewünschten aus jedem der Chargensegmente zu verdunstenden Wassermenge, Ermitteln des Energiebetrags, der zum Verdunsten der gewünschten Wassermengen aus den an einem bestimmten Zeitpunkt im Trockner befindlichen Chargensegmenten benötigt wird, und Einstellen der dem Trockner zugeführten Wärmeenergie gemäß dem genannten ermittelten erforderlichen Energiebetrag.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Gipsplattentrocknungsvorrichtung für eine Gipsplattenproduktionsanlage vorgesehen, umfassend einen Trockner mit einer Wärmeenergiequelle zum Zuführen von Wärmeenergie zu dem Trockner, ein Transportsystem zum Transferieren einer eine Reihe von Gipsplatten umfassenden Charge zu dem und durch den Trockner und ein Steuersystem für den Trockner mit einer Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer gewünschten aus jedem der Chargensegmente zu verdunstenden Wassermenge für jedes einer Mehrzahl von Segmenten entlang der Länge der Charge, einer auf die Ermittlungseinrichtung reagierenden Recheneinrichtung zum Ermitteln des zum Verdunsten der gewünschten Wassermengen aus allen während eines bestimmten Zeitintervalls in dem Trockner befindlichen Chargensegmenten erforderlichen Energiebetrags und einer auf die Recheneinrichtung reagierenden und funktionell mit der Wärmeenergiequelle verbundenen Einstelleinrichtung zum Einstellen der dem Trockner zugeführten Wärmeenergie gemäß dem ermittelten Energiebetrag.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Trocknersteuersystem zum Steuern des Betriebs eines Trockners in einer Gipsplattenproduktionsanlage vorgesehen, in der eine Charge, die eine Reihe von Gipsplatten umfasst, dem Trockner zugeführt wird, wobei das System eine Ermittlungseinrichtung zum Messen der einer Mischerstation der Produktionsanlage zugeführten Wassermenge und zum Ermitteln und Speichern, für jedes einer Reihe von einander folgenden Chargensegmenten einheitlicher Länge, einer gewünschten aus jedem der einander folgenden Chargensegmente zu verdunstenden Wassermenge auf der Basis der gemessenen Wassermenge, eine auf die Ermittlungseinrichtung reagierende Recheneinrichtung zum Ermitteln einer Verdunstungslast des Trockners auf der Basis der gewünschten aus allen an einem bestimmten Zeitpunkt in dem Trockner befindlichen Chargensegmenten zu verdunstenden Wassermengen und eine auf die Recheneinrichtung reagierende Einstelleinrichtung zum Steuern eines Heizelements des Trockners zum Einstellen der dem Trockner zugeführten Wärmeenergie gemäß der ermittelten Verdunstungslast.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft ausführlicher beschrieben. Dabei zeigt:
1 ein schematischer Überblick einer zur Herstellung von Gipsplatten verwendeten Produktionsanlage;
2 ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausgestaltung eines Steuersystems für einen Gipsplattenherstellungsprozess gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 ein Ablaufdiagramm von Schritten vor der Produktion, die vom Steuersystem der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden;
4 ein Blockdiagramm eines Schieberegisters des Steuersystems, das zum Speichern und Verfolgen von Werten des freien Wassers für Platten verwendet wird;
5 ein Blockdiagramm eines Registers des zum Speichern von Verdunstungskoeffizienten für Segmente des Trockners verwendeten Steuersystems; und
6 ein Ablaufdiagramm von Produktionsschritten, die vom Steuersystem durchgeführt werden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNG
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung wird nun mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Die bevorzugte Ausgestaltung hat die Form eines Trocknersteuersystems und -verfahrens, bei dem die Charge aus dem Trockner zuzuführenden Platten in aufeinanderfolgende Segmente unterteilt ist. Eine gewünschte aus jedem Segment zu verdunstende Wassermenge wird auf der Basis der zum Produzieren jedes Segments verwendeten Wassermenge ermittelt. Die gewünschte aus jedem Segment zu verdunstende Wassermenge wird als Basis für das kontinuierliche Berechnen der Verdunstungslast für den Trockner und für das entsprechende Regeln des dem Trockner zugeführten Energiebetrags verwendet.
1 zeigt eine vereinfachte schematische Draufsicht einer Gipsplattenproduktionsanlage, die allgemein mit Bezugsnummer 10 dargestellt wird. Die Hauptkomponenten der in 1 gezeigten Produktionsanlage 10 sind gut bekannt und enthalten obere und untere Papierrollen 12 und 14, Mischerstation 16, Formband 18, Messer 20 und Trockner 26. Während des Betriebs führt eine Mühle 30 der Mischerstation 16 gebrannten Gips zu. An der Mischerstation 16, die einen Mischer und einen Extruder (nicht gezeigt) hat, werden dem gebrannten Gips Nasser und andere Zusätze zugesetzt. Der Mischer mischt den gebrannten Gips und das Wasser (sowie die anderen Zusatzstoffe), um ein Stuckgemisch zu erzeugen, das zum Extruder befördert und zwischen der oberen und der unteren Papierbahn, die von den Papierrollen 12 und 14 bereitgestellt wird, extrudiert, um einen kontinuierlichen Gipsplattenstreifen zu bilden. Die Gipsplatte wird auf dem Formband entlang befördert, bis sie das Messer 20 erreicht, wobei die kontinuierliche Bahn an diesem Punkt in vorbestimmte Plattenlängen geschnitten wird. Die geschnittenen Platten werden dann an eine Nasspartie-Übergabestation 22 gebracht, wo verworfene Platten durch eine Ausschusspforte 23 aus der Produktionsanlage entfernt werden können. Von der Nasspartie-Übergabestation 22 werden die nicht verworfenen Platten von einem Trocknertransportsystem 24 zu dem Trockner 26 und durch ihn transportiert. Der Trockner 26 hat die Aufgabe, die in den Platten enthaltene freie Feuchtigkeit zu verdunsten, wonach die Platten an einer Austragstation 28 aus der Produktionsanlage entfernt werden. Der Trockner 26 hat zwei separat geregelte Trocknerzonen 78 und 80, von denen jede ihre eigene Wärmeenergiequelle (wie z.B. einen Brenner) 79 bzw. 81 hat.
Das vorliegende System basiert auf der automatisierten Regelung des Trockners 26 anhand von Zuführungsdaten von der Mischerstation 16 zum Berechnen der Verdunstungslast für den Trockner in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen und zum entsprechenden Regeln des Trockners. Um die Steuerung des Mischers und des Trockners zu integrieren, umfasst das vorliegende System ein allgemein mit 40 bezeichnetes Steuersystem, das in 2 gezeigt wird. Das Steuersystem 40 nutzt ein auf eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) (PLC – programmable logic control) gestütztes verteiltes Steuerungskonzept mit wichtige Prozessbereiche steuernden speicherprogrammierbaren Steuerungen und an Schlüsselstellen im Plattenherstellungsprozess angeordneten PC-(Personalcomputer)gestützten Überwachungs-Bedieneroberflächen.
Das Steuersystem 40 hat ein Überwachungssystem 42 mit einem Netz von PC-gestützten Bedieneroberflächen, nämlich einer Lagerleiteroberfläche 44, einer Produktionsleiteroberfläche 46, einer Mischerbedieneroberfläche 48, einer Trocknerbedieneroberfläche 50 und einer Prozessleitungs-Leiteroberfläche 52. Vorzugsweise ist jede der Bedieneroberflächen eine industrielle Workstation bestehend aus einem PC und einem Bildschirm von Industriegüte. In einer bevorzugten Ausgestaltung verwenden die Bedieneroberflächen des Überwachungssystems 42 ein WINDOWS NT (Warenzeichen) Betriebssystem und sind mit einem Novell Netware (Warenzeichen) Token-Ring-LAN (lokales Netz) vernetzt. Ein Softwaresystem, das als Überwachungssystem 42 verwendet werden kann, ist das Intellution Fix Supervisory System (Warenzeichen).
Das Überwachungssystem 42 ist mit einem Anlagenserver 54 verbunden, der unter anderem die Hauptrezepte zum Produzieren verschiedener Produktionsserien von Gipsplatten enthält. Das Überwachungssystem 42 ist über eine Verbindung 56 auch mit einer Mehrzahl von SPS-Systemen verbunden, die zum Steuern des Betriebs der verschiedenen Prozesskomponenten der Anlage 10 verwendet werden. Im Besonderen hat das Steuersystem 40 ein SPS-System 58 zum Steuern des Betriebs des Mischers 16, ein SPS-System 60 zum Steuern des Betriebs der Trocknereinheit 26 und zum Verfolgen und Protokollieren des Fortschritts der Platten durch die Produktionsanlage 10 sowie eine Messersteuerung 64 zum Steuern des Betriebs des Messers 20.
Die Bedieneroberflächen des Überwachungssystems 42 sind jeweils vorzugsweise zum Durchführen eines spezifischen Vorgangs konfiguriert. Die Lagerleiteroberfläche 44 erlaubt es einer Bedienkraft, Produktionsserien auszuwählen und sie zur Produktionswarteschlange hinzuzufügen. Die Produktionsleiteroberfläche 46 erlaubt es einem Leiter, die Produktionswarteschlange, Produktrezepte zu prüfen und den Betrieb der Produktionsanlage 10 zu überwachen. Die Mischerbedieneroberfläche 48 bietet Mischerüberwachung und – steuerung und ermöglicht das Einleiten neuer Produktionsserien. Die Trocknerbedieneroberfläche 50 lässt das Überwachen und Steuern des Betriebs des Trockners 26 zu. Die Prozessleitungs-Leiteroberfläche 52 dient zum Unterhalten und Ändern von Rezepten sowie zum Anzeigen einer Darstellung des gesamten Prozesses.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die SPS-Systeme 58 und 60 Allen Bradley PLC 5 Series (Warenzeichen) SPS-Systeme und die Verbindung 56 wird mit Hilfe des Allen Bradley Data Highway Plus (Warenzeichen) bereitgestellt. Das Programmieren der SPS wird mit Allan Bradley (Warenzeichen) SPS-Programmierungssoftware ausgeführt.
Im Folgenden wird nun der Betrieb des Steuersystems 40 besprochen. Die Trockner-SPS 60 hat ein Schieberegister 74, wie in 4 dargestellt, das n Registerblöcke 76 hat, um die Position eines bestimmten Chargensegments und einer gewünschten Wassermenge, die aus dem Chargensegment zu verdunsten ist, zu verfolgen, während es entlang der Produktionsanlage 10 fortbewegt wird. Diesbezüglich ist die gesamte Produktionsanlage 10 vom Austrag des Extruders der Mischerstation 16 bis zum Ende des Trockners 26 vom Steuersystem 40 in eine Anzahl theoretischer Segmente gleicher Länge unterteilt, die durch S₁, S₂, S₃ ... Sn in 1 illustriert werden. Die Länge jedes Segments Si (wobei 1 = i = n ist) ist ein voreingestellter Wert, der von der Länge der Produktionsanlage und der Anzahl von Schieberegisterblöcken 76 bestimmt wird. Jeder der Blöcke 76 des Schieberegisters 74 ist mit einem der Segmente Si der Produktionsanlage 10 assoziiert, wie in 4 gezeigt wird.
Jede der Trocknerzonen 78 und 80 des Trockners 26 ist ebenfalls weiter unterteilt in eine Anzahl von Segmenten gleicher Länge entsprechend der Länge der Produktionsanlagensegmente S_i. Die Segmente für die erste Trocknerzone 78 sind in 1 als DS₁... DS_x dargestellt, wobei x die Gesamtzahl von Segmenten für die erste Trocknerzone 78 ist. Die Trocknersegmente DS₁ ... DS_x der ersten Trocknerzone 78 und die Trocknersegmente der zweiten Trocknerzone 80 sind neben entsprechenden Produktionsanlagensegmenten Si angeordnet, die sich entlang der Länge der Trocknerzonen 78 und 80 befinden. Die Trockner-SPS 60 ist konfiguriert, um ein weiteres Register für jede der Trocknerzonen 78 und 80 bereitzustellen, wobei jedes Register eine Anzahl von Registerblöcken hat, die gleich der Anzahl von Segmenten ist, in die die Trocknerzone unterteilt wurde. Beispielsweise hat das Register 82 für die erste Trocknerzone 78, mit Bezug auf 5, x Blöcke 84, die jeweils mit einem der Trocknersegmente DS₁ bis D_x assoziiert sind. Das Register für die Trocknerzone 80 ist ähnlich konfiguriert.
Ein den Verdunstungskoeffizienten k_m (wobei 1 = m = x ist) für jedes Trocknersegment DS₁ ... DS_x repräsentierender Wert ist im Registerblock 84 gespeichert, der mit einem entsprechenden Trocknersegment assoziiert ist. Miteinander kombiniert bilden diese Koeffizienten die Verdunstungskurven für den Trockner. Die Koeffizienten für jedes Segment der Trocknerzonen 78 und 80 sind Festwerte, die auf der Basis der theoretischen Konstruktion des Trockners 26 berechnet und empirisch korrigiert wurden.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm der vom Steuersystem 40 unternommenen Schritte vor der Produktion. Im Besonderen weist der erste Schritt vor der Produktion, wie von Block 66 angezeigt, das Bestimmen der erforderlichen Produktionsserien auf, die im typischen Fall an der Lagerleiteroberfläche 44 eingegeben werden. Eine Liste der erforderlichen Produktionsserien wird dann an die Produktionsleiteroberfläche 46 und die Mischerbedieneroberfläche 48 gesendet, wo sie zu einer Produktionswarteliste hinzugefügt werden, die eine Liste der erforderlichen Produktionsserien, die derzeit aktiven, und diejenigen Produktionsserien enthält, die teilweise oder vollständig abgeschlossen sind. Wie durch Block 68 angezeigt wird, kann eine Bedienkraft, während ein aktuelles Produkt produziert wird oder vor dem Starten des Prozesses, die Mischerbedieneroberfläche zum Auswählen des nächsten herzustellenden Produkts aus der Produktionswarteschlange benutzen. Wie durch Block 70 angezeigt wird, lädt das Überwachungssystem 42, wenn ein bestimmtes Produkt ausgewählt worden ist, einen Satz von Produkt- und Prozess-Spezifikationen für dieses bestimmte Produkt herunter, der in einer auf dem Anlagenserver 54 befindlichen sicheren Datenbank geführt wird. Diese Produkt- und Prozess-Spezifikatiobnen bilden die Basis eines „Rezeptes", das aus Formulierungen, Prozessleitungs-Sollwerten und Anweisungen zum Produzieren dieses bestimmten Produkts (einschließlich Plattenlängen) besteht. Die auf dem Anlagenserver 54 geführten Rezepte sind als „Hauptrezepte" bekannt, und wenn die Rezepte in das Überwachungssystem 43 heruntergeladen worden sind, sind sie als „Steuerungsrezepte" bekannt.
Wenn ein Produkt aus der Produktionswarteschlange ausgewählt und das Rezept für dieses Produkt heruntergeladen worden ist, zeigt die Mischerbedienerschnittstelle 48 das Rezept für dieses Produkt an und lässt die Bedienkraft bestimmte Sollwerte innerhalb voreingestellter Grenzen einstellen, falls gewünscht (siehe Block 70). Wie durch Block 72 angezeigt wird, wird die Mischerbedieneroberfläche 48 während des Startens einer Produktionsserie für ein bestimmtes Produkt zum Konfigurieren der verschiedenen SPS-Systeme der Produktionsanlage 10 und der Messersteuerung verwendet. Zu diesem Zweck lädt die Mischerbedieneroberfläche 48 verschiedene Sollwerte in jedes der SPS-Systeme herunter und die Messersteuerung 64 herunter, die auf dem spezifischen zu produzierenden Produkt basieren.
Nach Abschluss der Produkteinstellung beginnt die Produktionsanlage 10 Platten nach dem neuen Steuerungsrezept herzustellen. Die während einer Produktionsserie vom Steuersystem 40 durchgeführten Schritte werden in 6 gezeigt.
Wie oben erwähnt, werden an der Mischerstation 16 gebrannter Gips, Wasser und andere Zusätze kombiniert und dann von einem Extruder zwischen einer oberen und einer unteren Papierbahn stranggepresst, um einen kontinuierlichen Gipsplattenstreifen zu ergeben, der auf dem Formband 18 entlang voranbewegt wird. Der kontinuierliche Gipsplattenstreifen ist eine zukünftige Charge für die Trocknereinheit 26 und wird vom Steuersystem 40 auf die folgende Weise in eine Reihe von Chargensegmenten unterteilt. Die in den Mischer 18 gespeiste Gipsmenge wird von einem Wiegeband 86 gemessen und die aus verschiedenen Quellen in den Mischer 16 hinzugefügte Wassermenge wird mit Durchflusszählern 88 (Schritt 90) gemessen, was das Berechnen der für eine den Extruder verlassende bestimmte Plattensegmentlänge (ein „Chargensegment") hinzugefügten gesamten Wassermenge zulässt (wobei die vorbestimmte Länge eines Chargensegments äquivalent zu einem Produktionsanlagensegment S ist). Die für jedes Chargensegment hinzugefügte gesamte Wassermenge wird zum Ermitteln der aus jedem Chargensegment gewünschten zu verdunstenden Wassermenge verwendet, die hierin als ein Wert freien Wassers e_j dargestellt wird (wobei j ein arbiträres Chargensegment anzeigt). Der Wert freien Wassers ist das in jedem Chargensegment enthaltene überschüssige Wasser, das zur Hydration des gebrannten Gipses nicht benötigt wird. Wenn jedes Chargensegment den Extruder verlässt, wird sein Wert freien Wassers e_j im Registerblock 76 des Schieberegisters 74 gespeichert, das dem ersten Segment S₁ der Produktionsanlage 10 entspricht (Schritt 92). Beim Voranbewegen des Chargensegments auf dem Formband 18 entlang und durch die Produktionsanlage 10 wird sein Wert freien Wassers e_j kontinuierlich synchron mit der Bewegung des Chargensegments zum nächsten Block 76 verschoben, der der nächsten Position des Chargensegments in der Produktionsanlage 10 entspricht, und auf diese Weise wird der Wert freien Wassers eines bestimmten Chargensegments durch die gesamte Produktionsanlage 10 hindurch verfolgt (Schritt 94). Die SPS 60 verfolgt die Geschwindigkeit der Anlage 10 und schiebt die Werte im Schieberegister 74 in zutreffenden Zeitintervallen weiter.
Die Platten werden am Messer 20 auf vorbestimmte Plattenlängen zugeschnitten, woraufhin sie durch die Nasspartie-Übergabestation 22 auf das Trocknertransportsystem 24 laufen. An der Nasspartie-Übergabestation werden die Platten überprüft und verworfene Platten werden entfernt, bevor sie das Trocknertransportsystemband 24 erreichen. Um das Entfernen von Platten zu erleichtern, hat die Nasspartie-Übergabestation 22 eine Ausschusspforte 23, die verworfene Platten auf Empfang eines Signals von einem bedienerbetätigten Schalter hin aus der Anlage 10 entfernt. Die Charge, die entlang dem Trocknertransportsystem 24 zum und durch den Trockner 26 läuft, umfasst daher aufeinanderfolgende Chargensegmente, zu denen Gipsplatten oder leere Zwischenräume, wo eine Platte oder eine Gruppe von Platten verworfen wurde, gehören können. Wenn eine Platte oder eine Gruppe von Platten aus der Produktionsanlage verworfen wird, werden die Werte des freien Wassers e_j der Chargensegmente, die früher von einer solchen Platte oder Gruppe von Platten besetzt waren, vom Trocknersteuersystem 40 auf null gesetzt. Im Besonderen aktiviert das Signal, das die Ausschusspforte 23 betätigt, wenn eine Platte verworfen wird, auch einen Drehgeber, der mit dem Schieberegister 74 verbunden ist, was bewirkt, dass die Werte des freien Wassers, die in den Registerblöcken 76 enthalten sind, die den Produktionssegmenten S der Anlage 10, an denen die verworfenen Platten entfernt werden, entsprechen, auf null gesetzt werden, wenn die Platten entfernt werden, und die Nullwerte in nachfolgenden Zeitschlitzen am Schieberegister 74 entlang verschoben werden, wobei die resultierende Lücke, die in der Produktionsanlage 10 weiterlaufenden Reihe von Platten besteht, verfolgt wird.
Auf der Basis der Werte des freien Wassers der Chargensegmente, die dem Trockner 26 zugeführt werden, können die Trocknersegmentkoeffizienten k_m, die gesamte Trocknungsleistung und die Trocknungsleistungsverteilung der Trocknerzonen 78 und 80 kontinuierlich berechnet werden und die Trocknerwärmeenergie passend zu dieser Leistung geregelt werden (Schritte 96 und 98). In einer bevorzugten Ausgestaltung wird eine Soll-Differenztemperatur Delta T zwischen dem Einlass und dem Auslass jeder der Trocknerzonen 78 und 80 in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen auf der Basis der Menge des freien Wassers, das in der gesamten Plattencharge enthalten ist, die den Trockner 26 während jedem Zeitintervall durchläuft, berechnet. Das Zeitintervall wird von der Zeitdauer bestimmt, die ein Chargensegment zum Durchlaufen eines einzelnen Trocknersegments DS_m benötigt.
Vorzugsweise wird die Soll-Differenztemperatur Delta T für jede Trocknerzone wie folgt berechnet. In jedem Zeitintervall, wenn Chargensegmente sich in jede Trocknerzone hinein, durch sie hindurch und aus ihr heraus bewegen, wird der Wert des freien Wassers jedes derzeit in dieser Trocknerzone befindlichen Chargensegments mit dem Verdunstungskoeffizienten k_m für das entsprechende Trocknersegment DS_m, in dem sich dieses Chargensegment für dieses Zeitintervall befindet, multipliziert. Dann werden die aus der Multiplikation der Werte des freien Wassers und der Verdunstungskoeffizienten für alle Chargensegmente, die sich während des Zeitintervalls in der Trocknerzone befinden, resultierenden Produkte summiert. Dieser summierte Wert wird mit der Trocknergeschwindigkeit (die von der Trockner-SPS 60 verfolgt wird) und einem Wert multipliziert, der das Trocknungsverhältnis pro Trocknerzone repräsentiert, um einen Energiewert zu ergeben. Der Energiewert wird dann in einen Temperaturwert umgerechnet, der zum Berücksichtigen von Wärmeverlusten in der Trocknerzone hochgeregelt wird. Das Ergebnis ist eine Soll-Differenztemperatur Delta T zwischen dem Einlass und dem Auslass der Trocknerzone und wird als ein Sollpunkt zum Regeln des Brennstoffflusses zum Brenner (oder eines anderen Wärmeeingangs) der Trocknerzone verwendet, wodurch die Trocknerzonen-Differenztemperatur eingestellt wird, um mit der Soll-Differenztemperatur übereinzustimmen.
In Gleichungsform wird das obige Verfahren zum Berechnen der Soll-Differenztemperatur Delta T für jedes beliebige Zeitintervall für jede Trocknerzone durch Folgendes dargestellt:

wobei: x = Gesamtzahl der Trocknersegmente in der Trocknerzone;
k_m = der Verdunstungskoeffizient für ein Trocknersegment DS_m des Trockners (in Register 82 gespeichert);
e_j+m-l = der Wert freien Wasser des während eines Zeitintervalls, in der die Berechnung durchgeführt wird, in einem Trocknersegment DS_m der Trocknerzone befindlichen Chargensegments;
v = Trocknergeschwindigkeit (Messwert);
KZ = Trocknungsverhältnis pro Trocknerzone (vorbestimmter Wert);
H_L = Wärmeverlusteinstellwert (vorbestimmter Wert) und
C_o = Konversionskoeffizient zum Umrechnen der obigen Gleichung von einem Energiewert in einen Temperaturwert (vorbestimmter Wert).

Die das Trocknungsverhältnis pro Trocknerzone (KZ) repräsentierenden Werte sind vorbestimmte Werte (auf der Basis der Zahl der Trocknerzonen, die der Trockner hat), wie auch die Wärmeverlusteinstellwerte. Desgleichen sind die zum Umrechnen des berechneten Energiewerts in einen Temperaturwert für jede der Trocknerzonen verwendeten Umrechnungsfaktoren (C_o) vorbestimmte Werte, die für jede Trocknerzone empirisch abgeleitet wurden.
Wenn Platten an der Nasspartie-Übergabe 22 verworfen wurden, werden die resultierenden Lücken in der durch die Trocknereinheit 26 laufenden Plattenreihe dadurch gekennzeichnet, dass für Werte des freien Wassers e_j in die Berechnung der Soll-Differenztemperatur Delta_T null eingegeben wird, was bewirkt, dass die Verdunstungslast des Trockners 26 verringert wird und die Trocknerzonen-Differenztemperaturen entsprechend eingestellt werden.
Dies hilft zu verhindern, dass der Trockner 26 die Platten zu stark trocknet, wenn in der Produktplattenreihe Lücken auftreten. Zusätzlich zu Ausschüssen an der Nasspartie-Übergabe können Lücken in der Plattenreihe auch am Anfang und am Ende einer Produktionsserie auftauchen, und das vorliegende System kann die Trocknertemperatur für derartige Lücken entsprechend einstellen. Das beschriebene System kann auch auf Änderungen eingestellt werden, die in der Plattenformulierung für verschiedene Produktionsserien auftreten, wodurch Änderungen der Plattenformulierung ohne Abstellen der Produktionsanlage ausgeführt werden können.
Am Ausgangsende der zweiten Zone 80 kann eine Feuchtigkeitsablesevorrichtung angeordnet sein, um Feuchtigkeitsmesswerte zur Trocknerbedieneroberfläche 50 zu senden, auf Basis derer die Temperatur der Zone 80 von einem Bediener über die Trocknerbedieneroberfläche 50 nachgestellt werden kann.
Es ist zu beachten, dass je kleiner die Länge der Produktionsanlagensegmente S₁ (und somit die Länge der Chargensegmente) ist, desto größer die Auflösung und Genauigkeit des Trocknersteuersystems. Vorzugsweise haben die Produktionsanlagensegmente S₁ eine Länge, die kleiner ist als die der von der Anlage 10 produzierten Platten.
Es ist zu beachten, dass das oben beschriebene und in 2 gezeigte Steuersystem nur eine von vielen möglichen Konfigurationen ist, die zum Ausführen des Systems und des Verfahrens der vorliegenden Erfindung verwendet werden könnten.
Wie für die Fachperson angesichts der vorangehenden Offenlegung offensichtlich ist, sind in der Ausführung dieser Erfindung viele Änderungen und Modifikationen möglich, ohne aus ihrem Umfang zu kommen. Beispielsweise könnte die vorliegende Erfindung mit einem Trockner mit nur einer Trocknerzone oder mit mehr als zwei Trocknerzonen durchgeführt werden, je nach dem Bedarf der spezifischen Produktionsanlage.

Claims

Verfahren zum Regeln der Temperatur eines Trockners (26) in einer Gipsplattenproduktionsanlage (10), bei der eine Charge, die eine Reihe von Platten aufweist, dem Trockner (26) zugeführt wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Ermitteln, jeweils für jedes der Mehrzahl von Segmenten entlang einer Länge der Charge, einer gewünschten aus jedem der Chargensegmente zu verdunstenden Wassermenge, Ermitteln des Energiebetrags, der zum Verdunsten der gewünschten Wassermengen aus den in dem Trockner (26) befindlichen Chargensegmenten während eines bestimmten Zeitintervalls benötigt wird, und Einstellen der dem Trockner (26) zugeführten Wärmeenergie gemäß dem genannten ermittelten erforderlichen Energiebetrag.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Ermittelns einer gewünschten aus jedem Chargensegment zu verdunstenden Wassermenge Folgendes enthält: Messen eines einer Mischerstation (16) der Produktionsanlage (10) zugeführten Wasservolumens für jedes Chargensegment und Berechnen und Speichern der gewünschten zu verdunstenden Wassermenge für jedes Chargensegment auf der Basis des gemessenen Wasservolumens.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schritt des Ermittelns einer gewünschten zu verdunstenden Wassermenge für jedes Chargensegment das Einstellen der gewünschten zu verdunstenden Wassermenge für ein Chargensegment auf null enthält, wenn sich in diesem Chargensegment keine Platte befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Schritt des Ermittelns des zum Verdunsten der gewünschten Wassermengen erforderlichen Energiebetrags Folgendes enthält: für jedes zu dem betreffenden Zeitintervall in einer Trocknerzone (78, 80) des Trockners (26) befindliche Chargensegment Berechnen des Produkts der gewünschten zu verdunstenden Wassermenge und eines Verdunstungskoeffizienten, Summieren der für die Chargensegmente in der Trocknerzone (78, 80) ermittelten Produkte und Berechnen eines Energiewertes durch Multiplizieren der summierten Produkte mit einem Wert, der eine Geschwindigkeit repräsentiert, mit der sich die Chargensegmente durch die Trocknerzone (78, 80) voranbewegen.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der mit der gewünschten zu verdunstenden Wassermenge für ein bestimmtes Chargensegment multiplizierte Verdunstungskoeffizient von der Position dieses Chargensegments in der Trocknerzone (78, 80) abhängt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei dem der genannte Schritt des Ermittelns des zum Verdunsten der gewünschten Wassermengen erforderlichen Energiebetrags das Berechnen einer Soll-Differenztemperatur zwischen einem Einlass und einem Auslass der Trocknerzone (78, 80) durch Umwandeln des Energiewertes in einen Temperaturwert und Einstellen des Temperaturwerts zum Berücksichtigen von Wärmeverlusten in der Trocknerzone (78, 80) enthält.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Schritt des Einstellens der dem Trockner (26) zugeführten Wärmeenergie das Einstellen einer Differenztemperatur der Trocknerzone (78, 80), damit sie mit der Soll-Differenztemperatur übereinstimmt, aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem alle Chargensegmente eine einheitliche Länge haben.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem alle Chargensegmente eine einheitliche Länge haben und das die folgenden Schritte aufweist: (a) Bereitstellen eines Schieberegisters (74) mit einer Mehrzahl von Schieberegisterblöcken (76), (b) Aufteilen der Produktionsanlage in eine Anzahl aufeinanderfolgender Segmente (Si), die jeweils eine der einheitlichen Länge gleiche Länge haben, (c) Assoziieren jedes der Produktionsanlagensegmente (Si) mit einem eindeutigen Block (76) des Schieberegisters (74) und (d) Verfolgen der gewünschten aus jedem der Chargensegmente, die sich entlang der Produktionsanlage voranbewegen, zu verdunstenden Wassermenge durch aufeinanderfolgende Zeiträume, indem für jedes Chargensegment während jedes Zeitintervalls die gewünschte zu verdunstende Wassermenge für das Chargensegment in einem Schieberegisterblock (76) gespeichert wird, der mit dem Produktionsanlagensegment (Si), durch das das Chargensegment während des Zeitintervalls passiert, assoziiert ist.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Schritt des Berechnens und Speicherns der gewünschten zu verdunstenden Wassermenge das Einstellen der gewünschten aus einem Chargensegment zu verdunstenden Wassermenge auf null enthält, wenn eine dieses Chargensegment einnehmende Platte aus der Produktionsanlage entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 und Anspruch 10 mit den folgenden Schritten: Bereitstellen eines weiteren Registers (82) mit einer Mehrzahl von Registerblöcken (84), Unterteilen einer Trocknerzone des Trockners in x aufeinanderfolgende Trocknersegmente (DSm), die jeweils eine Länge gleich der einheitlichen Länge haben, Assoziieren jedes der Trocknersegmente (DS_m) mit einem eindeutigen Block (84) des weiteren Registers (82) und Bereitstellen und Speichern eines einen Verdunstungskoeffizienten km repräsentierenden Wertes für jedes der Trocknersegmente (DS_m) in dem mit diesem Trocknersegment assoziierten Registerblock (84), wobei der Schritt des Ermittelns des Energiebetrags Folgendes aufweist: das Ermitteln einer Geschwindigkeit, mit der sich die Chargensegmente durch den Trockner (26) voranbewegen, und das Berechnen eines Energiegesamtbetrags durch Berechnen eines Produkts der gewünschten zu verdunstenden Wassermenge und des Verdunstungskoeffizienten für das Chargensegment (DS_m), durch das das Chargensegment zu dem betreffenden Zeitintervall passiert, für jedes zu dem betreffenden Zeitintervall in der Trocknerzone (78, 80) befindliche Chargensegment, Summieren der für die zu dem betreffenden Zeitintervall in der Trocknerzone (78, 80) befindlichen Chargensegmente (DS_m) und Multiplizieren der summierten Produkte mit einem Wert, der eine Geschwindigkeit repräsentiert, mit der sich die Chargensegmente durch die Trocknerzone (78, 80) voranbewegen, und einem Wert, der ein gewünschtes Trocknungsverhältnis für die Trocknerzone repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Energiegesamtbetrag in eine Soll-Differenztemperatur zwischen einem Einlass und einem Auslass der Trocknerzone (78, 80) umgewandelt und zum Kompensieren von Wärmeverlusten aus der Trocknerzone (78, 80) angepasst wird und der Schritt des Einstellens der dem Trockner (26) zugeführten Wärmeenergie das Einstellen der Differenztemperatur der Trocknerzone (78, 80), damit sie mit der Soll-Differenztemperatur übereinstimmt, aufweist.
Gipsplattentrocknungsvorrichtung für eine Gipsplattenproduktionsanlage, umfassend: einen Trockner (26) mit einer Wärmeenergiequelle (79, 81) zum Zuführen von Wärmeenergie zu dem Trockner und ein Transportsystem (24) zum Transferieren einer eine Reihe von Gipsplatten umfassenden Charge zu dem und durch den Trockner (26); gekennzeichnet durch ein Steuersystem (40) für den Trockner mit: (a) einer Ermittlungseinrichtung (92) zum Ermitteln einer gewünschten aus jedem der Chargensegmente zu verdunstenden Wassermenge für jedes einer Mehrzahl von Segmenten (S₁, S₂ ...) entlang der Länge der Charge; (b) einer auf die Ermittlungseinrichtung (92) reagierenden Recheneinrichtung (96) zum Ermitteln eines zum Verdunsten der gewünschten Wassermengen aus allen während eines bestimmten Zeitintervalls in dem Trockner (26) befindlichen Energiebetrags und (c) einer auf die Recheneinrichtung (96) reagierenden und funktionell mit der Wärmeenergiequelle (79, 81) verbundenen Einstelleinrichtung (98) zum Einstellen der dem Trockner (26) zugeführten Wärmeenergie gemäß dem ermittelten Energiebetrag.
Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Ermittlungseinrichtung (92) eine Messeinrichtung (90) zum Messen der einer Mischerstation (16) der Produktionsanlage zum Produzieren jedes Chargensegments zugeführten Wassermenge und eine Einrichtung (96) zum Berechnen und Speichern der gewünschten zu verdunstenden Wassermenge für jedes Chargensegment auf der Basis des gemessenen Wertes.
Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Rechen- und Speichereinrichtung (96) konfiguriert ist, um in einander folgenden Zeiträumen die Position und die gewünschte zu verdunstende Wassermenge für jedes Chargensegment zu verfolgen, und Folgendes hat: ein Schieberegister (74) mit einer Mehrzahl von Schieberegisterblöcken (76); eine Einrichtung zum fiktiven Aufteilen der Produktionsanlage in eine Anzahl aufeinanderfolgender Segmente, die jeweils eine Länge haben, die ungefähr gleich einer Länge eines Chargensegments ist; eine Einrichtung zum Assoziieren jedes Produktionsanlagensegmentes mit einem eindeutigen Schieberegisterblock und eine Einrichtung zum Speichern der gewünschten aus jedem Chargensegment zu verdunstenden Wassermenge in dem mit demjenigen Produktionsanlagensegment assoziierten Schieberegisterblock, das jedes Chargensegment während jedes Zeitintervalls durchläuft.
Trocknungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei der der Trockner (26) eine Mehrzahl von Trockenzonen (78, 80) hat, die jeweils eine unabhängige Wärmeenergiequelle (79, 81) haben, die von der genannten Einstelleinrichtung gesteuert wird, und das Steuersystem eine Einrichtung zum Ermitteln einer Trocknergeschwindigkeit, mit der sich die Chargensegmente durch den Trockner (26) voranbewegen, und zum Übertragen der Trocknergeschwindigkeit zu der Recheneinrichtung hat, wobei die Recheneinrichtung (96) für Folgendes für jede Trockenzone (78, 80) konfiguriert ist: Berechnen des Produkts der gewünschten zu verdunstenden Wassermenge für das Chargensegment und eines Verdunstungskoeffizienten, der von der Position des Chargensegments in der Trocknerzone (78, 80) abhängt, für jedes während des Zeitintervalls in einer Trocknerzone (78, 80) des Trockners (26) befindliche Chargensegment, Summieren der für die Chargensegmente in der Trocknerzone (78, 80) erhaltenen Produkte und Berechnen eines Energiewertes durch Multiplizieren der summierten Produkte für die Trocknerzone (78, 80) mit der Trocknergeschwindigkeit und einem vorbestimmten Wert, der ein gewünschtes Trocknungsverhältnis für die Trocknerzone (78, 80) repräsentiert.
Trocknungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei der die Ermittlungseinrichtung (92) konfiguriert ist, um die gewünschte zu verdunstende Wassermenge für ein bestimmtes Chargensegment auf null zu setzen, wenn sich in dem ' Chargensegment keine Platte befindet.
Trocknungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, bei der die Ermittlungseinrichtung (92) und die Einstellungseinrichtung (98) jeweils ein programmierbares logisches Steuergerät (58, 60) hat und die Recheneinrichtung wenigstens ein vorprogrammiertes Computersystem (42) hat.
Trocknersteuersystem (40) zum Steuern des Betriebs eines Trockners (26) in einer Gipsplattenproduktionsanlage (10), in der eine Charge, die eine Reihe von Gipsplatten aufweist, dem Trockner (26) zugeführt wird, gekennzeichnet durch: eine Ermittlungseinrichtung (92) zum Messen der einer Mischerstation (16) der Produktionsanlage (10) zugeführten Wassermenge und zum Ermitteln und Speichern, für jedes einer Reihe von einander folgenden Chargensegmenten (s₁, s₂ ...) , einer gewünschten aus jedem der einander folgenden Chargensegmente zu verdunstenden Wassermenge auf der Basis der gemessenen Wassermenge; eine auf die Ermittlungseinrichtung (92) reagierenden Recheneinrichtung (96) zum Ermitteln einer Verdunstungslast des Trockners (26) auf der Basis der gewünschten aus allen zu einem bestimmten Zeitpunkt in dem Trockner (26) befindlichen Chargensegmenten zu verdunstenden Wassermengen und eine auf die Recheneinrichtung (96) reagierende Einstelleinrichtung (98) zum Steuern eines Heizelements (79, 81) des Trockners (26) zum Einstellen der dem Trockner (26) zugeführten Wärmeenergie gemäß der ermittelten Verdunstungslast.
Gipsplattenproduktionsanlage (10), umfassend ein Trocknersteuersystem nach Anspruch 19.