定量称重设备的能效测量方法与流程

1.本发明涉及称重设备领域，特别涉及一种定量称重设备的能效测量方法。


背景技术：

2.在现有技术中，双速定量称重控制设备的快进料给料流量、慢进料给料流量、设备可靠性参数和目标可靠性参数要求下的最快给料时间是定量称重设备调试的基础，以及定量称重设备的能效的决定因素。测量定量称重设备的快进料给料流量、慢进料给料流量，设备可靠性参数以及目标可靠性参数要求下的最快给料时间，将有助于定量称重设备的调试、维护、使用等应用功能。
3.有鉴于此，本领域技术人员研制了定量称重设备的能效测量方法，以期克服上述技术问题。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中没有很好的能效测量方法的缺陷，提供一种定量称重设备的能效测量方法。
5.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
6.一种定量称重设备的能效测量方法，其特点在于，所述能效测量方法包括：记录快进料的控制时间，记录慢进料的控制时间，记录禁止比较时间和记录称重数据，形成数据测量部分，通过禁止比较时间和慢进料的控制时间计算当前的设备可靠性参数、快进料给料流量和慢进料给料流量，再通过目标可靠性参数与计算获得的控制可靠性参数之间的差距计算在目标可靠性参数要求下的最快给料时间。
7.根据本发明的一个实施例，所述禁止比较时间按照下述方法获得：慢进料关断时刻在快进料关断时刻之后，从慢进料关断时刻开始，以慢进料关断重量为标准，逆时间向快进料关断时刻寻找称重重量大于等于慢进料关断重量的时刻点，如果有，则记录该时刻，若直到到快进料关断时刻时都没找到，则记录快进料关断时刻，从快进料关断时刻到记录的时刻，即为禁止比较时间。
8.根据本发明的一个实施例，所述能效测量方法还包括：统计计算获得ft[n]、st[n]、ht[n]、wt[n]等数据的均值fta、sta、hta、wta和标准差fts、sts、hts、wts；
[0009]
其中，ft表示快进料的控制时间，st表示慢进料的控制时间，ht表示禁止比较时间，wt表示称重数据，n为自然数。
[0010]
根据本发明的一个实施例，所述快进料给料流量和所述慢进料给料流量通过解方程组获得设备的给料能力的最小二乘解，具体包括：
[0011]
首先，假设所述快进料给料流量和所述慢进料给料流量为cf和cs，他们满足以下方程组：
[0012]
ft[1]
×
cf st[1]
×
cs＝wt[1]
[0013]
ft[2]
×
cf st[2]
×
cs＝wt[2]
[0014]
……
[0015]
ft[n-1]
×
cf st[n-1]
×
cs＝wt[n-1]
[0016]
ft[n]
×
cf st[n]
×
cs＝wt[n]。
[0017]
根据本发明的一个实施例，所述设备可靠性参数具体包括：所述慢进料的控制时间和所述禁止比较时间符合正态分布，则有(sta-hta)/(sts hts)表征控制可靠性。
[0018]
根据本发明的一个实施例，所述最快给料时间具体包括：在目标可靠性参数条件下的所述慢进料的控制时间与所述快进料的控制时间之和。
[0019]
本发明的积极进步效果在于：
[0020]
本发明定量称重设备的能效测量方法通过测试获得快进料的控制时间、慢进料的控制时间、禁止比较时间和称重数据，从而在测试数据基础上分析获得定量称重控制设备的快进料给料流量、慢进料给料流量和设备可靠性参数，进而以此为基础获得目标可靠性参数要求下的最快给料时间。
[0021]
所述定量称重设备的能效测量方法能够较直观的获得定量控制设备能力和设备能效等应用数据，有助于定量称重控制设备的调试、维护、使用等应用功能。
附图说明
[0022]
图1为本发明定量称重设备的能效测量方法的流程图。
[0023]
图2为本发明定量称重设备的能效测量方法中禁止比较时间获得流程图。
具体实施方式
[0024]
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下对本发明的具体实施方式作详细说明。
[0025]
此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。
[0026]
此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。
[0027]
本发明公开了一种定量称重设备的能效测量方法，其包括：记录快进料的控制时间ft，记录慢进料的控制时间st，记录禁止比较时间ht和记录称重数据wt，形成数据测量部分，通过禁止比较时间和慢进料的控制时间计算当前的设备可靠性参数、快进料给料流量和慢进料给料流量，再通过目标可靠性参数与计算获得的控制可靠性参数之间的差距计算在目标可靠性参数要求下的最快给料时间。
[0028]
其中，禁止比较时间ht按照下述方法获得：慢进料关断时刻在快进料关断时刻之后，从慢进料关断时刻开始，以慢进料关断重量为标准，逆时间向快进料关断时刻寻找称重重量大于等于慢进料关断重量的时刻点，如果有，则记录该时刻，若直到快进料关断时刻时都没找到，则记录快进料关断时刻。从快进料关断时刻到记录的时刻，即为禁止比较时间。
[0029]
所述数据测量部分通过慢进料控制关断点阈值逆时间回退，第一个与称重曲线相遇的位置时刻，从快进料关断时刻开始到所述时刻的时间长度，小于零情况所述时间为零，通过n次测量获得批量的上述数据：ft[n]、st[n]、ht[n]、wt[n]。其中，ft表示快进料的控制
时间；st表示慢进料的控制时间；ht表示禁止比较时间；wt表示称重数据，称重数据是指快进料和慢进料都结束之后的，称重稳定后的重量；n为自然数。
[0030]
其中，为了平衡速度和精度，通常称重定量控制采用快速进料提高速度，慢速进料保证精度。从快进料开始的时间到快进料结束的时间为快进料的控制时间ft。从慢进料开始的时间到慢进料结束的时间为慢进料的控制时间st。
[0031]
优选地，所述能效测量方法还包括：统计计算获得ft[n]、st[n]、ht[n]、wt[n]等数据的均值fta、sta、hta、wta和标准差fts、sts、hts、wts。
[0032]
优选地，所述快进料给料流量和所述慢进料给料流量通过解方程组获得设备的给料能力的最小二乘解，具体包括：
[0033]
首先，假设所述快进料给料流量和所述慢进料给料流量为cf和cs，他们满足以下方程组：
[0034]
ft[1]
×
cf st[1]
×
cs＝wt[1]
[0035]
ft[2]
×
cf st[2]
×
cs＝wt[2]
[0036]
……
[0037]
ft[n-1]
×
cf st[n-1]
×
cs＝wt[n-1]
[0038]
ft[n]
×
cf st[n]
×
cs＝wt[n]。
[0039]
利用克拉默法则求解方程组获得所述快进料给料流量和所述慢进料给料流量为cf和cs，本方法也适用于三速甚至更多速设备。快进料给料流量cf是指快进料的速度，慢进料给料流量cs是指慢进料的速度。
[0040]
设备的定量控制目标为wa，对于高速定量给料系统，通常可以不进行控制后的稳定称重，既没有wt，那么使用定量控制目标wa代替wt[n]数据，依然能计算获得所需的所述快进料给料流量和所述慢进料给料流量数据。
[0041]
优选地，所述设备可靠性参数具体包括：在不引起过冲的情况下，控制是可靠的，假设所述慢进料的控制时间st和所述禁止比较时间ht符合正态分布，则有(sta-hta)/(sts hts)表征控制可靠性(n
×
σ概念，由于假设数据符合正态分布，那么n*σ就是我们常说的几倍西格玛，例如3倍西格玛就是控制可靠性99.7％，这个在控制领域或统计分析数学领域是公知的)。
[0042]
优选地，本发明定量称重设备的能效测量方法中所述设备可靠性计算部分通过禁止比较时间和慢进料控制时间计算控制可靠性。所述最快给料时间通过目标可靠性参数与计算获得的控制可靠性参数之间的差距评估设备峰值能效。
[0043]
此处，所述目标可靠性参数是指预设的参数，用于控制整个系统。所述计算获得的控制可靠性参数是指在系统运作过程中，计算获得的参数。
[0044]
所述最快给料时间是指系统从起始状态开始工作，通过计算实时的控制可靠性参数和预设的可靠性参数，调整快进料给料流量和慢进料给料流量，使得计算获得的控制可靠性参数与预设的目标可靠性参数相等，则从开始工作到此时的时间为最快给料时间。
[0045]
所述目标可靠性参数要求下的最快给料时间具体包括：
[0046]
首先，将用户可靠性参数记为k，则该控制可靠性下的慢进料控制时间为：
[0047]
stax＝hta k
×
(sts hts)，其中k
×
(sts hts)为控制可靠性逆运算。
[0048]
则慢进料控制时间差值为：δt＝sta
–
stax；
[0049]
接着，将这部分慢进料控制时间差值移到快进料控制中，则有：
[0050]
ftax＝fta δt
×
cs/cf
[0051]
则有设备能效表征量为：oee＝ftax stax
[0052]
所述设备能效表征量可以用于计算所需设备能效评估指标。例如，所述设备能效评估指标为最大每小时包/罐数，当然设备能效评估指标还有很多，此处仅为举例，并不作为本技术的限制。
[0053]
其中，针对所述最快给料时间通过目标可靠性参数与计算获得的控制可靠性参数之间的差距评估设备峰值能效，其具体的推导过程为：假设计算获得的控制可靠性参数为y，y＝(sta-hta)/(sts hts)。
[0054]
其中，统计计算获得st[n]、ht[n]等数据的均值sta、hta和标准差sts、hts。
[0055]
通过移项则有：sta＝hta y*(sts hts)；
[0056]
在用户输入可靠性参数下，则有stax＝hta k*(sts hts)；其中，k为目标可靠性参数，stax为所述慢进料的控制时间，ftax为所述快进料的控制时间；
[0057]
则有目标可靠性参数与计算获得的控制可靠性参数之间的差距δt满足，
[0058]
δt＝sta
–
stax＝(y-k)*(sts hts)；
[0059]
再代入设备能效表征量的公式，即oee＝ftax stax。
[0060]
其中，目标可靠性参数是设备的最低要求，例如：设备的底线(最低要求)是90％，那么可靠性要在90％或以上才符合要求。最快给料时间和可靠性是相反的，如果可靠性上升，最快给料时间就减小。
[0061]
根据上述针对定量称重设备的能效测量方法的描述，此处以所述定量称重设备的能效测量方法用于包装秤应用现场为例，具体过程如下：
[0062]
包装设备在满足用户需求的工作条件下工作，系统通常会有当前工作效率，即以多少包/小时包装速度显示。但是我们无法得知当前的系统最快的工作效率是多少，所以设备的利用率达不到最大。
[0063]
采用申请文件中的方法，可以先计算当前的设备可靠性参数、快进料给料时间和慢进料给料流量，再计算在目标可靠性参数要求下的最快给料时间，可以清楚的计算出当前的设备最快的工作效率是多少包/小时。
[0064]
这样，客户就可以满负荷的进行操作，从而提高工作效率，节省时间。同时，也是提醒客户，如果超过多少包/小时，系统的可靠性就会下降。
[0065]
综上所述，本发明定量称重设备的能效测量方法通过测试获得定量称重控制设备数据，从而在测试数据基础上分析获得定量称重控制设备给料能力，进而以此为基础评估设备能效。所述定量称重设备的能效测量方法能够较直观的获得定量控制设备能力和设备能效等应用数据，有助于定量称重控制设备的调试、维护、使用等应用功能。
[0066]
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。