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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Materialverteilungsvorrichtung wie in der Präambel von Anspruch
1 definiert und ein Verfahren zum Steuern einer solchen Materialverteilungsvorrichtung
wie in der Präambel
von Anspruch 18 definiert.
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Alle derartigen Materialverteilungsvorrichtungen
können
landwirtschaftliche Geräte
wie Spritzgeräte
und Pflanzmaschinen, kommunale Fahrzeuge wie Salzstreugeräte und dgl.
enthalten. Bei diesen zum Stand der Technik gehörigen Materialverteilungsvorrichtungen
werden normalerweise Steuerungssysteme verwendet, um die Ausbringungsrate zu
regeln, mit der das Material aus der Vorrichtung ausgebracht oder
verteilt wird. Einige dieser Steuerungssysteme enthalten beispielsweise
mikroprozessorbasierte Steuerungssysteme, die die Bodengeschwindigkeit
und Feldposition der Materialverteilungsvorrichtung sowie die Art
des Bodens und andere Faktoren kontinuierlich überwachen, um eine kontrollierte
Materialmenge über
einem Bereich auszubringen. Derartige zum Stand der Technik gehörigen Materialverteilungsvorrichtungen
sind jedoch mit bestimmten Nachteilen behaftet. Insbesondere können sie
eine fehlerhafte Ausbringung des Materials verursachen, wenn die
Auslasskanäle
oder Düsen
derselben kurzzeitig geschlossen sind. Wendet beispielsweise die
Materialverteilungsvorrichtung am Ende eines Feldes oder überquert
sie einen nicht zu behandelnden Bereich, werden die Auslasskanäle oder
Düsen der
Materialverteilungsvorrichtung kurzzeitig vom Bedienungsmann geschlossen,
um zu verhindern, dass Material ausgebracht wird. Wenn in diesem
Fall ein Produkt-Durchflusssteuerventil offen bleibt, kann dies
zu einem Überdruck
in der zu den Auslasskanälen
oder Düsen
führenden
Produktverteilerleitung führen
und übermäßige Materialversorgung
verursachen, wenn die Auslasskanäle
oder Düsen
anschließend
vom Bedienungsmann wieder geöffnet
werden. Bei anderen zum Stand der Technik gehörigen Materialverteilungs vorrichtungen
bewirkt eine automatische Übersteuerung
ein vollständiges Schließen des
Produkt-Durchflusssteuerventils, was in einem Unterdruck in der
zu den Auslasskanälen oder
Düsen führenden
Produktverteilerleitung resultiert. Dieser Unterdruck wiederum verursacht
einen Druckverlust und die Bildung von Lufttaschen in der Produktverteilerleitung
und bewirkt folglich eine Unterversorgung mit Material, wenn die
Auslasskanäle oder
Düsen anschließend wieder
geöffnet
werden.
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Die US-A-4,530,463 beschreibt eine
Verteilungsvorrichtung für
Flüssigkeiten
mit einem Steuerungssystem zur Regelung des Betriebs derselben, wobei
das Steuerungssystem und die Verteilungsvorrichtung einen Materialvorrat,
eine Ausbringungseinrichtung mit mehreren Ausbringungsabschnitten,
ein zu jedem Ausbringungsabschnitt gehöriges Absperrventil, ein Steuerventil
zum Regeln des Materialdurchflusses durch einen Auslasskanal, einen
Ausbringungseinrichtungs-Sensoreingang zur Überwachung des Betriebszustandes
der Ausbringungsabschnitte und ein Verarbeitungssystem zur Aufrechterhaltung
eines im Wesentlichen stabilen Drucks zwischen dem Steuerventil
und jedem Absperrventil über
den Verlauf des Flüssigkeitsverteilungsprozesses
aufweisen. Diese für
den stationären
Betrieb ausgelegte Steuerungsart kann einen kurzzeitigen Über- oder
Unterdruck der Produktverteilerleitung nicht verhindern, wenn der
Bedienungsmann Absperrventile absichtlich schließt und wieder öffnet.
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Unter diesem Gesichtspunkt ist die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung einer Steuerung,
bei der beabsichtigtes Öffnen
und Schließen
der Absperrventile nicht in einem Über- oder Unterdruck in der
Produktverteilerleitung mit der Folge einer kurzzeitigen Fehlfunktion
des Ausbringungsmechanismus resultieren kann.
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Diese Aufgabe wird sowohl von der
Materialverteilungsvorrichtung nach Anspruch 1 als auch von dem
Steuerungsverfahren nach Anspruch 18 gelöst. Die Unteransprüche betreffen
bestimmte Ausführungsformen
und weitere Verbesserungen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung hat die Materialverteilungsvorrichtung einen Materialvorrat
in Form eines Produktbehälters oder
-kastens, eine Ausbringungseinrichtung mit mindestens einem Ausbringungsabschnitt,
eine Mehrzahl zu jedem Ausbringungsabschnitt gehöriger Auslasskanäle wie z.
B. Düsen,
Absperrventile zum selektiven Aktivieren jedes Ausbringungsabschnitts und
ein selektiv einstellbares Steuerventil zum Regeln des Materialflusses
zu den Ausbringungsabschnitten. Das Steuerungssystem enthält einen
Sensoren, Leitungen oder dgl. aufweisenden Ausbringungseinrichtungs-Sensoreingang zur Überwachung des
Betriebszustandes jedes Ausbringungsabschnitts (z. B. ob die Absperrventile
offen oder geschlossen und die zugehörigen Ausbringungsabschnitte
aktiviert oder deaktiviert sind) und ein Verarbeitungssystem zur
Aufrechterhaltung eines im Wesentlichen stabilen Druckniveaus zwischen
dem Steuerventil und jedem Absperrventil durch die positionsabhängige Verriegelung
des Steuerventils in seiner letzten Steuerposition bei Empfang eines
Signals vom Ausbringungseinrichtungs-Sensoreingang, das meldet,
dass das zu jedem Ausbringungsabschnitt gehörige Absperrventil geschlossen
ist.
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Das Verarbeitungssystem kann ein
Anwender-Bedienungsfeld, ein Steuermodul und eine beide verbindende
Kommunikationsstrecke enthalten. Insbesondere kann das Anwender-Bedienungsfeld
Informationen hinsichtlich des Steuerungssystems und der Materialverteilungsvorrichtung
anzeigen und die Eingabe von Daten in das Steuerungssystem ermöglichen,
während
das Steuermodul Eingangssignale von der Ausbringungseinrichtungs-Sensoreinheit und
anderen zur Materialverteilungsvorrichtung gehörigen Rückkopplungssensoren empfängt und
Ausgangssignale zur präzisen Regelung
des Steuerventils erzeugt. Ein mit dem Steuermodul verbundener und
an einer zur Ausbringungseinrichtung führenden Auslassleitung entweder
nach oder vor dem Steuerventil angeordneter Rückkopplungssensor kann zur Überwachung
eines Parameters eingesetzt werden, der für die Materialausbringungsrate
bezeichnend ist, wie beispielsweise Druck oder Durchfluss, während ein
Geschwindigkeitssensor, der entweder mit dem Steuermodul oder mit
dem Anwender-Bedienungsfeld verbunden ist, die Bodengeschwindigkeit
der Materialverteilungsvorrichtung überwachen kann. Auf Basis der
vom Ausbringungseinrichtungs-Sensoreingang,
dem Rückkopplungssensor,
dem Bodengeschwindigkeitssensor erhaltenen Informationen und/oder
manuell vom Anwender eingegebenen Informationen kann das Steuerungssystem
die Steuerventile selektiv regeln, um die Materialausbringungsrate
durch die aktivierten Ausbringungsabschnitte präzise zu steuern und ferner
eine Materialverteilungsvorrichtung mit zusätzlichen nützlichen Funktionen wie Lade-,
Entlade- und Rührfunktionen
bereitstellen.
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In den Zeichnungen kennzeichnen in
allen Ansichten gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente; es zeigen:
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1a ein
schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Steuerungssystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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1b ein
Blockdiagramm des in 1a dargestellten
Steuerungssystems;
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2a eine
perspektivische Ansicht einer repräsentativen mobilen Materialverteilungsvorrichtung
in ihrer Einsatzumgebung mit einem angehängten Produktverteilungsgerät, in der
das in 1a und 1b dargestellte Steuerungssystem
verwendet wird;
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2b ein
schematisches Diagramm eines ersten Produktverteilungsgeräts zum Ausbringen
eines flüssigen
Materials;
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2c ein
schematisches Diagramm eines zweiten Produktverteilungsgeräts zum Ausbringen eines
flüssigen
Materials;
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2d ein
schematisches Diagramm eines dritten Produktverteilungsgeräts zum Ausbringen
eines körnigen
Materials;
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3 eine
Draufsicht des Anwender-Bedienungsfeldes des in 1a dargestellten Steuerungssystems;
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4 eine
Draufsicht des Steuermoduls des in 1a dargestellten
Steuerungssystems;
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5 ein
beispielhaftes Schaltschema des in 1a und 3 dargestellten Anwender-Bedienungsfeldes;
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6 ein
beispielhaftes Schaltschema des in 1a und 4 dargestellten Steuermoduls;
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7 ein
Flussdiagramm der Verriegelungsfunktion für das Steuerventil der vorliegenden
Erfindung;
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8 ein
Flussdiagramm der Ladefunktion der vorliegenden Erfindung;
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9 ein
Flussdiagramm der Rührfunktion der
vorliegenden Erfindung; und
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10 ein
Flussdiagramm der Entladefunktion der vorliegenden Erfindung.
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Obwohl die vorliegende Erfindung
in Zusammenhang mit bestimmten bevorzugten Ausführungsformen und Verfahren
beschrieben wird, ist damit nicht beabsichtigt, die vorliegende
Erfindung auf diese bestimmten Ausführungsformen zu beschränken. Die
Absicht ist vielmehr, sämtliche
Alternativen, Modifikationen und Entsprechungen, die von Geist und Gültigkeitsbereich
der vorliegenden Erfindung gemäß Definition
der beiliegenden Ansprüche
abgedeckt werden, zu erfassen.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Nunmehr sei auf die Zeichnungen verwiesen,
in denen ein gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebautes Steuerungssystem allgemein durch Bezugszeichen 100 gekennzeichnet
ist. Durch den Anschluss bestimmter Rückkopplungssensoren und Stellelemente,
die zu einer Materialverteilungsvorrichtung 10 – wie in 2a dargestellt – gehören, an das
in 1a und 1b dargestellte Steuerungssystem 100 und
durch die Eingabe bestimmter Kennwerte bezüglich der Eigenschaften und
Betriebsmerkmale der Materialverteilungsvorrichtung 10 kann
das Steuerungssystem 100 der vorliegenden Erfindung zur Überwachung
und Steuerung des Betriebs praktisch jeder Materialverteilungsvorrichtung 10 mit
im Wesentlichen jeder beliebigen Anwendung eingesetzt werden.
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So kann das Steuerungssystem 100 der
vorliegenden Erfindung bei geeigneter Konfigurierung zur Überwachung
und Steuerung des Betriebs verschiedener Materialverteilungsvorrichtungen 10 einschließlich landwirtschaftlicher
Geräte
wie Spritzgeräte
für Flüssigkeiten,
Verteiler für
körniges
Material, Zufuhrgeräte
für wasserfreies
Ammoniak, Pflanzmaschinen und dgl. sowie kommunaler Fahrzeuge wie Salzstreugeräte eingesetzt
werden. Das Steuerungssystem 100 kann in der Tat zur Überwachung
und Steuerung der Aufbringung einer weiten Vielfalt Materialien
einschließlich
z. B. flüssige
und granulare Düngemittel,
Pestizide, Herbizide, Fungizide, Chemikalien, wasserfreier Ammoniak,
Sand, Salz, Asche, Samen und dgl. verwendet werden. Tatsächlich kann das
erfindungsgemäße Steuerungssystem 100 zur Überwachung
und Steuerung mehrerer Materialverteilungsvorrichtungen 10 zu
verschiedenen Zeiten eingesetzt werden, indem einfach bestimmte
Bauteile ersetzt und/oder bestimmte Rückkopplungsverbindungen geändert werden.
Bei den hierin offenbarten Ausführungsformen
wird vom Steuerungssystem 100 in Zusammenhang mit Materialverteilungsvorrichtungen 10 gesprochen,
die Material über
ein "Feld" verteilen. Der hierin
verwendete Begriff "Feld" bezieht sich nicht
nur auf ein landwirtschaftliches Feld, sondern auch auf jede Bodenfläche, die
die Verteilungsvorrichtung 10 bei der Verteilung von Material überfährt, z.
B. Straßen.
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Zur Bereitstellung dieser Flexibilität ist des Steuerungssystem 100 der
vorliegenden Erfindung mit zwei Hauptkomponenten ausgerüstet, nämlich einem
Anwender-Bedienungsfeld 110 und einem Steuermodul 210.
Wie nachstehend ausführlicher
erläutert
wird, ist das Anwender-Bedienungsfeld 110 in erster Linie
ein Eingabe-/Ausgabegerät,
das nicht nur sichtbare Informationen bezüglich des Betriebsverhaltens
und der Funktionsweise des Steuerungssystems 100 sowie
der damit verbundenen Materialverteilungsvorrichtung 10 liefert,
sondern auch ein benutzerfreundliches Mittel für die Eingabe von Informationen
in das Steuerungssystem 100 bereitstellt. Das Steuermodul 210 dagegen
ist das Verarbeitungs- oder Befehlszentrum für das Steuerungssystem 100.
Im Betrieb empfängt
das Steuermodul Informationen von verschiedenen Rückkopplungssensoren
(z. B. Druckwandlern, Durchflussmessern, Sensoren für die Ausbringungsrate,
Sensoren der Bodengeschwindigkeit, Sensoren für die Füllstandshöhe des Produkts und dgl.) hinsichtlich
des Betriebs der Materialverteilungsgeräte 30, überträgt Leistungsdaten
sowohl bezüglich
des Steuerungssystems 100 als auch des Materialverteilungsgeräts 30 an
das Anwender-Bedienungsfeld 110 zur Anzeige und erzeugt
Ausgangssignale, die ein oder mehrere Steuerventile für den Produktdurchfluss
der Materialverteilungsvorrichtung 10 präzise regeln.
Das Anwender-Bedienungsfeld 110 und das Steuermodul 210 bilden
gemeinsam ein modulares Universal-Steuerungssystem 100, das im
Stande ist, eine breite Vielfalt von Maschinen zu steuern.
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Obwohl das erfindungsgemäße Steuerungssystem 100 hierin
als Mehrkomponentensystem umfassend das Anwender-Bedienungsfeld
110 und
das Steuermodul 210 dargestellt und beschrieben wird, liegt
es für
den Fachmann auf der Hand, dass diese beiden Komponenten alternativ
in einem einzigen Gehäuse
oder als eine Einheit bereitgestellt werden können, ohne vom Gültigkeitsbereich
oder Geist der Erfindung abzuweichen.
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Wie in 2a dargestellt
kann die Materialverteilungsvorrichtung 10 einen Traktor
oder Hauptantrieb 20 aufweisen, der ein Fahrerhaus 22 und
ein oder mehrere angehängte
Produktverteilungsgeräte 30 aufweist.
Alternativ kann die Materialverteilungsvorrichtung 10 als
nur eine Struktur aufgebaut sein (nicht dargestellt). Im ersten
Fall kann das Steuermodul 210 entweder am Hauptantrieb 20 (z.
B. in Position 24) oder am Verteilungsgerät 30 (z.
B. in Position 34) angeordnet sein. Das Produktverteilungsgerät 30 ist
in 2a als unbestimmter
Block dargestellt, um die universelle Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Steuerungssystems 100 zu
betonen. Für
den Fachmann ist es jedoch klar, dass der unbestimmte Block von 2a jedes Materialverteilungsgerät 30 repräsentieren
kann, das ein Anwender zu überwachen
und steuern wünscht.
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Das in 2a dargestellte
Produktverteilungsgerät 30 kann
beispielsweise eines oder alle der in 2b, 2c bzw. 2d dargestellten Materialverteilungssysteme 40, 60 und 80 aufweisen.
Wie später ausführlicher
beschrieben wird, sind das erste und zweite Materialverteilungssystem 40 und 60 speziell für die Verteilung
von flüssigem
Material (z. B. flüssiger
Dünger,
flüssige
Pestizide, Herbizide, Fungizide, Chemikalien und dgl.) ausgeführt, während das
dritte Materialverteilungssystem 80 speziell für die Verteilung
von körnigem
Material (z. B. Sand, Salz, Asche, Samen, Düngergranulat und dgl.) ausgeführt ist.
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Wie aus 2b ersichtlich ist, hat das erste beispielhafte
Materialverteilungssystem 40 einen Produktzuführweg, der
einen Vorratsbehälter 42 für die Aufnahme
eines Vorrats an flüssigem
Material, eine Auslass- oder Produktverteilerleitung 46 zur
Zufuhr von flüssigem
Material zu einer oder mehren stromabwärtigen Ausbringungseinrichtungen 52, eine
Pumpe 48 zur Druckbeaufschlagung des flüssigen Materials in der Produktverteilerleitung 46,
eine Einlassleitung 44 zur Zufuhr von flüssigem Material zum
Produktzuführweg
und eine Rücklaufleitung 47 zur
Verbindung der Auslassleitung und des Vorratsbehälters 42. Ferner ist
eine Mehrzahl Ventile 45, 45a und 45b zum
selektven Öffnen
und Schließen
der Einlass- und Auslassleitungen 44 und 46 in
Abhängigkeit
von der gewünschten
Operation vorgesehen. Insbesondere ist ein manuelles Zuführventil 45 in
der Einlassleitung 44, ein zweites Ventil 45a ebenfalls
in der Einlassleitung und ein drittes Ventil 45b in der Auslassleitung 46 zwischen
dem Produktbehälter 42 und
der Pumpe 48 angeordnet. Bei einer solchen Anordnung wäre natürlich das
manuelle Ventil 45 redundant. Obwohl das Ventilpaar 45a und 45b in
der Einlassleitung dargestellt ist, versteht es sich für den Fachmann,
dass ein einzige 2-Wege-Ventil (nicht dargestellt), das an der Verbindung
der Einlass- und Auslassleitung 44 und 46 angeordnet
ist, als Alternative für
das selektive Öffnen
von entweder der Einlassleitung 44 oder der Auslassleitung 46 verwendet werden
kann. Außerdem
ist ein Sprengventil 47a in der Rücklaufleitung 47 zum
Regeln des Materialdurchflusses durch diese angeordnet.
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Wie in der Technik üblich enthalten
die Ausbringungseinrichtungen 52 eine Mehrzahl Auslasskanäle, die über ihre
Länge angeordnet
sind, um daraus Material zu verteilen. Für den Fachmann versteht es sich,
dass Ausbringungseinrichtungen 52, die mit Düsen 56 (2b und 2c) ausgerüstet sind, für das Ausbringen
von flüssigem
Material konzipiert sind, während
Ausbringungseinrichtungen 52, die mit Verteilungsöffnungen 86 (2d) ausgerüstet sind,
für das
Ausbringen von körnigem
Material konzipiert sind. In jedem Fall soll im Rahmen dieser Anmeldung der
Begriff "Auslasskanal" Düsen 56 zum
Ausbringen von flüssigem
Material, Verteilungsöffnungen 86 zum Ausbringen
von körnigem
Material und/oder alle anderen Kanäle umfassen, durch die flüssiges,
körniges
und/oder wasserfreies Material verteilt werden kann.
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Da die Ausbringungseinrichtungen 52 sehr lang
sein können,
manchmal bis zu 100 Fuß (ca.
30 m), enthalten sie im Allgemeinen zahlreiche Auslasskanäle. Typischerweise
sind diese Auslasskanäle
in Gruppen als Ausbringungsabschnitte 54 angeordnet, so
dass jeder Ausbringungsabschnitt 54 individuell ein- und ausgeschaltet
werden kann. Wie z. B. in 2b schematisch
dargestellt enthält
jeder Ausbringungsabschnitt 54 ein zugehöriges Absperrventil 58,
beispielsweise ein Magnetventil, um einzelne Ausbringungsabschnitte 54 selektiv
zu aktivieren und zu deaktivieren. Obwohl die hierin offenbarten
Ausbringungseinrichtungen 52 einen Materialtyp ausbringen,
ist es für
den Fachmann klar, dass verschiedene Ausbringungseinrichtungen 52 vorgesehen werden
können,
um unterschiedliches Material auszubringen (z. B. kann eine Ausbringungseinrichtung 52 Dünger ausbringen,
während
eines andere Ausbringungseinrichtung 52 ein Pestizid verteilt).
Natürlich
ist für
jedes zusätzliche
Material ein weiterer Produktzuführweg
erforderlich.
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Um flüssiges Material nach Bedarf
zum Produktbehälter 42 zu
liefern, kann die Einlassleitung 44 des ersten Verteilungssystem 40 an
einer externen Versorgungsquelle wie einem Vorratslastwagen (nicht
dargestellt) angeschlossen sind. Alternativ kann ein Schlauch (nicht
dargestellt) zum Verbinden der externen Versorgungsquelle mit einer Öffnung (nicht
dargestellt) in der Oberseite oder in deren Nähe des Produktbehälters 42 vorgesehen
werden. Bei zum Stand der Technik gehörigen Systemen wird im Allgemeinen
eine Zusatzpumpe (nicht dargestellt) verwendet, um flüssiges Material
aus der externen Versorgungsquelle durch die Einlassleitung und
in den Vorratsbehälter 42 zu
pumpen. Beim ersten Materialverteilungssystem 40 kann jedoch
eine Pumpe 48 in vorteilhafter Weise verwendet werden,
um flüssiges
Material aus der externen Versorgungsquelle, durch die Einlassleitung 44,
durch die Auslassleitung 46, durch die Rücklaufleitung 47 und
in den Vorratsbehälter 42 ohne
Verwendung einer Zusatzpumpe eingesetzt werden. Wie nachstehend
detaillierter beschrieben wird, erfolgt diese Ladeoperation einfach durch
Schließen
der Absperrventile 58, Öffnen
der Ventile 45 und/oder 45a, Schließen des
Ventils 45b, Öffnen
des Ventils 47a und Einschalten der Pumpe 48.
In einem solchen Fall kann die Pumpe 48 entweder durch
einen unabhängig
betriebenen Motor (nicht dargestellt) oder eine Abtriebswelle (nicht
dargestellt) des Hauptantriebs 20 angetrieben werden. Die
Pumpe 48 kann außerdem
eine Pumpe mit konstanter oder variabler Drehzahl sein und nahezu
jede Bauform haben, einschließlich
beispielsweise die einer Kreiselpumpe, einer Verdrängerpumpe,
einer elektrischen Pumpe, einer hydraulischen Pumpe, einer Kolbenpumpe,
einer Rotationspumpe oder dgl.
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Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden
Erfindung ist, dass das erste Materialverteilungssystem 40 ferner
ein Stellventil oder ein Produktverteilungs-Steuerventil 49 enthält, das
die Materialausbringungsrate durch die Auslasskanäle oder
Düsen 56 der
aktivierten Ausbringungsabschnitte 54 regelt, indem die
Produktverteilerleitung 46 selektiv geöffnet und geschlossen wird.
Bei der Verwirklichung der Erfindung kann das Steuerventil 49 entweder
in der Auslassleitung 46 angeordnet werden, wie in 2b dargestellt, oder an
Stelle des Sprengventils 47a in der Rücklaufleitung (nicht dargestellt).
In jedem Fall wird die Materialausbringungsrate durch die Auslasskanäle oder
Düsen 56 durch
selektives Öffnen
oder Schließen
des Steuerventils 49 um einen gewünschten Betrag geregelt, so
dass der entsprechende Materialfluss zu den aktivierten Ausbringungsabschnitten 54 geleitet
wird. In der Tat wird die Materialausbringungsrate aller drei Materialverteilungssysteme 40, 60 und
80 durch ähnliche
Steuerventile 49 geregelt. Durch Steuern dieses Ventils 49 kann
das Steuerungssystem 100 der vorliegenden Erfindung zur selektiven
Regelung der Materialausbringungsraten aller drei Materialverteilungssysteme 40, 60 und 80 verwendet
werden. Obwohl die hierin beschriebenen Steuerventle 49 als
servobasierte Ventile des Hydrauliktyps beschrieben werden, versteht
es sich für den
Fachmann ohne Weiteres, dass alternativ andere Ventiltypen verwendet
werden können,
einschließlich
beispielsweise impulsbreitenmodulierte (pulse width modulated – PWM) Ventile,
ohne vom Gültigkeitsbereich
oder Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Wie in 2b dargestellt
enthält
das erste Materialverteilungssystem 40 auch einen oder
mehrere Rückkopplungssensoren 50 (z.
B. Druckwandler, Durchflussmesser und/oder Sensoren für die Ausbringungsrate)
zum Überwachen
eines für
die Materialausbringungsrate bezeichnenden Parameters. Diese Rückkopplungssensoren 50 sind
vorzugsweise entlang der Produktverteilerleitung 46 entweder
vor oder nach dem Stellventil 49 angeordnet. Weist beispielsweise
der Rückkopplungssensor 50 einen
Druckwandler 254 auf, wird er vorzugsweise nach dem Stellventil 49 und
vor den Absperrventilen 58 angeordnet, wie aus 2b und 2c ersichtlich ist. Weist jedoch der
Rückkopplungssensoren 50 einen Durchflussmesser 252 auf,
so ist er vorzugsweise vor dem Stellventil 49 (z. B. zwischen
der Pumpe 48 und den Stellventil 49) angeordnet.
Eine Reihe Sensoren oder Leitungen 59 für die Ausbringungseinrichtungen sind
außerdem
für die Überwachung
des Zustands jedes Absperrventils 58 (d. h. ob diese Ventile 58 offen
oder geschlossen sind) und der zugehörigen Ausbringungsabschnitte 54 (d.
h. ob diese Ausbringungsabschnitte 54 aktiviert oder deaktiviert
sind) vorgesehen. Im Betrieb können
diese Sensoren oder Leitungen 59 für die Ausbringungseinrichtungen
entweder direkt den Zustand der Ventile 58 erfassen, z. B.
durch Messen der Position einer beweglichen Komponente des Ventils 58 selbst,
oder direkt, z. B. durch Überwachen
der Position der Schalter, die die Ventile 58 steuern,
oder durch Messen der Spannung einer elektrischen Leitung, die die
Ventile treibt.
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Im Betrieb empfängt das Steuerungssystem 100 der
vorliegenden Erfindung kontinuierlich Statusinformationen von den
Rückkopplungssensoren 50, den
Sensoren 50 der Ausbringungsabschnitte und anderen Sensoren
(z. B. Sensoren für
die Bodengeschwindigkeit). Wie nachstehend ausführlicher erörtert wird, nutzt das Steuerungssystem 100 diese
Statusinformationen zur automatischen Einstellung des Stellventils 49,
um die Materialausbringungsrate durch die Auslasskanäle oder
Düsen 56 präzise zu regeln.
Das Steuerungssystem 100 der vorliegenden Erfindung verwendet
für alle
drei Materialverteilungssysteme 40, 60 und 80 ähnliche
Rückkopplungsinformationen,
um das Stellventil 49 einzustellen.
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Wie das erste Materialverteilungssystem 40 enthält das in 2c dargestellte zweite Materialverteilungssystem 60 eine
Einlassleitung 44 mit einem manuellen Zuführventil 45,
einen Vorratsbehälter 42 zum
Speichern eines Vorrats flüssigen
Materials, eine Auslass- oder Produktverteilerleitung 46 mit
einer Pumpe 68, eine Rücklaufleitung 47,
die die Auslassleitung 46 und den Vorratsbehälter 42 verbindet, eine
Ausbringungseinrichtung 52 mit einer Mehrzahl Auslasskanäle in Form
von Düsen 56,
die entlang jedem Ausbringungsabschnitt 54 angeordnet sind,
und ein Absperrventil 58 zum selektiven Aktivieren und Deaktivieren
jedes Ausbringungsabschnitts 54. Die Ventile 45a und 45b (oder
ein einziges 2-Wege-Ventil an der Verbindung der Einlassleitung 44 und
der Auslassleitung 46) sowie das Sprengventil 47a sind ebenfalls
vorgesehen. Die Pumpe 68 des zweiten Materialverteilungssystem 60 ist
jedoch mit einem allgemein mit Bezugszeichen 62 gekennzeichneten
Hydraulikkreis verbunden. Wie in 2c dargestellt enthält dieser
Hydraulikkreis 62 einen von einer zugehörigen Antriebswelle 66 angetriebenen Hydraulikmotor 64,
eine Hydraulikfluid-Rücklaufleitung 67, eine
Quelle 63 für
den Hydraulikdruck wie eine Pumpe, die von der Antriebswelle des
Hauptantriebs 20 angetrieben wird, ein Stellventil 49 und
eine Rücklaufleitung 68 vom
Stellventil 49 zur Quelle 63 für den Hydraulikdruck. Im Betrieb
regelt das Stellventil 49 den Hydraulikmotor 64,
während
die Antriebswelle 66 des Hydraulikmotors 64 die
Pumpe 68 antreibt. Auf diese Weise ist die Pumpe des zweiten
Materialverteilungssystems 60 eine hydraulisch gesteuerte Pumpe
mit variabler Drehzahl.
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Wie beim ersten Materialverteilungssystem 40 wird
das Stellventil 49 des zweiten Materialverteilungssystems 60 selektiv
vom Steuerungssystem 100 der vorliegenden Erfindung auf
Basis der Statusinformation geregelt, die von den Rückkopplungssensoren 50 und
den Sensoren 59 der Ausbringungseinrichtung sowie durch
benutzerseitige Eingaben empfangen werden. Die Funktionsweise des zweiten
Materialverteilungssystems 60 unterscheidet sich jedoch
geringfügig
von der des ersten Materialverteilungssystems 40, da das
Stellventil 49 im Hydraulikkreis 62 und nicht
in der Produktverteilerleitung 46 angeordnet ist. Vor allem
dann, wenn das Stellventil 49 selektiv vom Steuerungssystem 100 eingestellt
wird, rotiert die Antriebswelle 66 des Hydraulikmotors 64 mit
einer proportional anderen Drehzahl, wodurch die Pumpe 68 mit
einer proportional anderen Drehzahl arbeitet. Diese Änderung
der Pumpenbetriebsdrehzahl wiederum verursacht eine proportionale Änderung
der Materialdurchflussrate durch die Auslassleitung 46,
die aktivierten Ausbringungsabschnitte 54 und die zugehörigen Düsen 56.
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Das dritte Materialverteilungssystem 80 ist ein
hydraulisch gesteuertes Materialverteilungssystem für körniges Material.
Wie das in 2c dargestellte
zweite Materialverteilungssystem 60 enthält das in 2d dargestellte dritte Materialverteilungssystem 80 einen
Hydraulikkreis 62 mit einer Hydrau 1ikdruckquelle 63,
einem Stellventil 49, einem Hydraulikmotor 64 mit
einer zugehörigen
Antriebswelle 66, einer Rücklaufleitung 67 und
einer Druckentlastungsleitung 68. Im Betrieb regelt das
Stellventil 49 den Hydraulikmotor 64 und die Rotationsgeschwindigkeit
der Antriebswelle 66. Wie in 2d dargestellt
enthält
das dritte Materialverteilungssystem 80 einen Produktbehälter oder
-kasten 82 zur Aufnahme eines Vorrats körnigen Materials oder dgl., ein
Produktförderband 84 für den Transport
des körnigen
Materials zu einem oder mehreren Auslasskanälen oder Verteileröffnungen 86 des
Produktkastens 82 und einen Produktstreuer 88,
der in oder in der Nähe
der Verteileröffnungen 86 angeordnet
ist, um das Ausbringen des körnigen
Materials aus diesen zu kontrollieren. Der Produktstreuer 88 enthält vorzugsweise
ein oder mehrere Schleuderräder,
die bei Rotation für
eine im Wesentlichen gleichmäßige Ausbringung
des körnigen
Materials aus den Verteileröffnungen 86 sorgen.
Ein Rückkopplungssensor 50 wie ein
Drehzahlgeber oder dgl. ist ebenfalls zur Überwachung der Drehgeschwindigkeit
der Antriebswelle 66 oder einen anderen die Materialausbringungsrate kennzeichnenden
Parameters vorgesehen.
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Im Betrieb hängt die Materialausbringungsrate
durch die Verteileröffnungen 86 des
Produktbehälters 82 von
der Geschwindigkeit des Produktbandes 84 ab, die wie oben
beschrieben von der Antriebswelle 66 des Hydraulikmotors 64 geregelt
wird. Da das Stellventil 49 den Hydraulikmotor 64 steuert, steuert
es indirekt sowohl die Geschwindigkeit des Produktbandes 84 als
auch die resultierende Materialausbringungsrate durch die Verteileröffnungen 86. Wie
nachstehend detaillierter beschrieben wird, werden die Steuerventile 49 aller
drei Materialverteilungssystem 40, 60 und 80 in
der Tat vom Steuerungssystem 100 der vorliegenden Erfindung
geregelt.
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Um den Umfang der in der Kabine 22 des Hauptantriebs 20 vorhandenen
Verdrahtung auf ein Minimum zu beschränken, wird das Steuermodul 210 des
erfindungsgemäßen Steuerungssystems 100 vorzugsweise
außerhalb
der Kabine 22 angeordnet. Da tatsächlich das Steuermodul 210 die
einzige Komponenten des Steuerungssystems 100 ist, die direkt
mit dem Stellelement 49 und den Rückkopplungssensoren 50 der
Materialverteilungsvorrichtung 10 verbunden ist, ist der
einzige Abschnitt des Steuerungssystems 100, der innerhalb
der Kabine 22 angeordnet werden muss, das Anwender-Bedienungsfeld 110.
Auf diese Weise kann der weitaus größte Teil der für die elektrische
Kommunikation erforderlichen Verdrahtung außerhalb der Kabine 22 angeordnet
werden, indem das Steuermodul 210 außerhalb der Kabine 22 angeordnet
wird und indem das Steuermodul 210 mit dem Anwender-Bedienungsfeld 110 über einen
einzigen Kabelanschluss wie einen CAN-Bus 310 (z. B. einen "Controller Area Network"-Bus gemäß Bosch-Spezifikation
CAN 2.0) verbunden wird. Mit dieser vorteilhaften Anordnung ist der
CAN-Bus 310 das einzige Verbindungskabel, das in die Kabine 22 geführt werden
muss. Obwohl der CRN-Bus 310 derzeit als das bevorzugte
Mittel für die
Kopplung des Anwender-Bedienungsfeldes 110 mit dem Steuermodul 210 gilt,
versteht es sich für den
Fachmann natürlich,
dass andere Kommunikationsmittel wie Lichtwellenleiterkabel, Infrarot-
oder Hochfrequenzverbindungen und dgl. alternativ eingesetzt werden
können,
ohne vom Gültigkeitsbereich oder
Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Für
den Fachmann versteht es sich auch, dass ungeachtet der obigen Erläuterung
der Vorteile einer Anordnung des Steuermoduls 210 außerhalb der
Kabine 22, das Steuermodul 210 wahlweise innerhalb
der Kabine 22 angeordnet werden kann, ohne vom Gültigkeitsbereich
oder Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus
wird es für
den Fachmann ferner klar sein, dass das offenbarte Universal-Steuerungssystem 100 alternativ
in einem einzigen Gehäuse
oder als eine einzige Einheit untergebracht bzw. ausgebildet oder
mit einer Materialverteilungsvorrichtung 10 ohne Kabine
verwendet werden kann, ohne vom Gültigkeitsbereich und Geist
der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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In jedem Fall weist der CAN-Bus 310 vorzugsweise
zwei trennbare Abschnitte 153 und 221 auf, die
zur selektiven Kopplung des Steuermoduls 210 mit dem Anwender-Bedienungsfeld 110 verwendet
werden können.
Diese Möglichkeit,
diese beiden Komponenten 110 und 210 zu trennen,
ist besonders vorteilhaft, wenn das Steuermodul 210 an
einem lösbaren
Produktverteilungsgerät 30 befestigt
ist (z. B. in der Nähe
von Position 34 in 2a),
da sie es dem Anwender gestattet, das Gerät 30 vom Hauptantrieb 20 zu
trennen, um den Hauptantrieb 20 mit einem zweiten Gerät (nicht
dargestellt) einzusetzen. Ist beispielsweise das zweite Gerät ebenfalls
mit einem Steuermodul 210 ausgerüstet (im Allgemeinen in der Nähe der Position 34 in 2a), kann das zweite Gerät mit dem
Hauptantrieb 20 verwendet werden, indem einfach das Steuermodul 210 des
zweiten Geräts
mit dem Anwender-Bedienungsfeld 110 des Hauptantriebs 20 über den
CAN-Bus 310 verbunden wird. Verwendet also ein Anwender
ein einziges Anwender-Bedienungsfeld 110 und mehr als ein
Steuermodul 210, wobei jedes Steuermodul 210 an
einem anderen Produktverteilungsgerät 30 angebaut ist,
erfordert der Wechsel zwischen den Geräten keine aufwändigen Verdrahtungsänderungen.
Es ist vielmehr nur erforderlich, das entsprechende Steuermodul 210 an
den CAN-Bus-Steckverbinder 153 des Anwender-Bedienungsfeldes 110 anzuschließen und das
gewählte
Produktverteilungsgerät 30 mechanisch
am Hauptantrieb 20 zu befestigen.
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Für
den Fachmann versteht es sich außerdem, dass ein Anwender mit
dem erfindungsgemäßen Steuerungssystem 100 auch
dann zwischen verschiedenen Produktverteilungsgeräten 30 wechseln kann,
wenn nur ein Steuermodul 210 eingesetzt wird. Ist das Steuermodul 210 beispielsweise
am Hauptantrieb 20 angebaut, kann ein Anwender zwischen trennbaren
Geräten 30 wechseln,
in dem er die gesamte zum ersten Gerät gehörige Verdrahtung vom Steuermodul 210 trennt
und diese dann an das zweite Gerät
anschließt.
Nachdem das Steuerungssystem 100 das zweite Gerät über das
Anwender-Bedienungsfeld 110 identifiziert hat, ist das
Steuerungssystem 100 zur Überwachung und Steuerung des
zweiten Geräts
bereit.
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Wie oben erwähnt ist das Anwender-Bedienungsfeld 110 ein
Eingabe-/Ausgabegerät,
das mit dem Steuerungssystem 100 der vorliegenden Erfindung
kommuniziert. Zu diesem Zweck ist das Anwender-Bedienungsfeld 110 vorzugsweise
mit einem Anzeigegerätabschnitt 120 zur
Bereitstellung sichtbarer Statusinformationen bezüglich des
Steuerungssystems 100 und des angeschlossenen Produktverteilungsgeräts 30,
einem Eingabefeldabschnitt 130 mit einer Mehrzahl Eingabegeräten 131–140 zur
Eingabe von Informationen in das Steuerungssystem 100 und
einem akustischen Meldegerät
(nicht dargestellt) zum Erzeugen hörbarer Töne ausgerüstet. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform
weist das Anzeigegerät 120 des
Anwender-Bedienungsfeld 110 ein Flüssigkristallanzeigefeld (liquid
crystal display – LCD) auf.
Für den
Fachmann ist es jedoch ohne Weiteres klar, dass andere Anzeigegeräte, die
in der Lage sind, sichtbare Informationen bereitzustellen, wie Katodenstrahlröhren, Plasmaanzeigefelder
und dgl. wahlweise eingesetzt werden können, ohne vom Gültigkeitsbereich
oder Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Obwohl das in 1a, 3 und 5 dargestellte
Anwender-Bedienungsfeld 110 ein einziges Eingabefeld mit
einer Mehrzahl Eingabegeräten 131–140 aufweist,
kann außerdem
wahlweise jede beliebige Anzahl solcher Eingabefelder und -geräte eingesetzt
werden, ohne vom Gültigkeitsbereich
oder Geist der Erfindung abzuweichen.
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In jedem Fall weisen die Eingabegeräte des Eingabefeldes 130 bei
der bevorzugten Ausführungsform
auf: (1) einem Ein-/Aus-Hauptschalter 131;
(2) eine alphanumerische Tastatur 132 zur Dateneingabe;
eine Gruppe Richtungstasten 133 zum Bewegen eines Cursors
(nicht dargestellt) über
das visuelle Anzeigefeld 120 und zum Inkrementieren/Dekrementieren
bestimmter Variabler; (4) einen Kontrastregelschalter 134 zum Ändern des
Kontrastes des LCD-Feldes 120; (5) eine Mehrzahl Funktionstasten 135 zum
Auswählen
aus einem oder mehreren auf dem LCD-Feld 120 angezeigten
Menüs; eine
Abbruchtaste 136; eine Hilfetaste 137; und (8) drei
Modusauswahltasten 138, 139 und 140,
deren Funktion nachstehend ausführlicher
beschrieben wird. Das Eingabefeld 130 kann auch mit einem
externen Alarmgeber 144 verbunden sein, der den Fahrzeugbediener
auf bestimmte Bedingungen aufmerksam macht, die einen Eingriff erforderlich
machen.
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Um Informationen zu verarbeiten,
die über das
Eingabefeld 130 empfangen werden, ist das Anwender-Bedienungsfeld 110 mit
einem Mikroprozessor (nicht dargestellt), der einen zugehörigen Speicher
hat, ausgerüstet.
Der Speicher ist vorzugsweise in einen nicht flüchtigen Speicherabschnitt wie
einen PROM zum Speichern programmierter Anweisungen für die Operation
des Mikroprozessors und einen adressierbaren flüchtigen Speicherabschnitt zum Speichern
vorläufiger
Daten während
des Betriebs geteilt. Die im nicht flüchtigen Speicher enthaltenen programmierten
Anweisungen steuern die Operation des Mikroprozessors, bestimmen
die Bilder und Informationen, die auf dem LCD-Feld 120 angezeigt werden,
und weisen den verschiedenen Tastenanschlägen über die Eingabegeräte 131–140 Bedeutungen
zu.
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Der Mikroprozessor des Anwender-Bedienungsfeldes 110 ist
betrieblich mit verschiedenen Eingangs- und Ausgangsanschlüssen verbunden, die
zu organisatorischen Zwecken vorzugsweise zu zwei Leitungssätzen 150 und 170 gruppiert
sind. Wie in 5 dargestellt
enthalten diese beiden Leitungssätze 150 und 170 eine
Mehrzahl Schnittstellenanschlüsse,
die das Anwender-Bedienungsfeld 110 mit verschiedenen
Peripheriegeräten
verbinden. Der erste Leitungssatz 150 enthält z. B.:
(1) ein Strom kabel 151, das an einer externen Batterie
oder Spannungsversorgung 161 wie der Batterie des Hauptantriebs 20 angeschlossen
ist; (2) ein Kabel 152, das mit einem Hauptschaltermodul 162 gekoppelt
ist; (3) einen Steckverbinder 153, der an einem Steckverbinder 221 des
Steuermoduls 210 angeschlossen ist, um die CAN-Busverbindung 310 zwischen
dem Anwender-Bedienungsfeld 110 und dem Steuermodul 210 bereitzustellen;
(4) ein Zündschalterkabel 154, das
vorzugsweise mit dem Zündsystem
des Hauptantriebs 20 hart verdrahtet ist; und (5) einen
Zusatzleiter 155, der mit dem externen Alarmgeber 144 verbunden
weden kann. Der Zweck des Hauptschaltermoduls 162 wird
nächstehend
ausführlicher
erörtert.
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Der zweite Leitungssatz 170 ist
mit vier Kabelanschlüssen 171 –174 ausgeführt, die
die Verbindung zu verschiedenen Peripheriegeräten, Kommunikationsanschlüssen und
Sensoren herstellen. Jeder Kabelanschluss wird nunmehr der Reihe
nach behandelt.
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Wie in 5 dargestellt
ist der erste Kabelanschluss 171 an einem Bodengeschwindigkeitssensor 181 wie
einem Radargerät
oder einem Antriebswellenfühler
angebracht. Wahlweise kann der Bodengeschwindigkeitssensor 181 am
Steuermodul 210 angeschlossen werden, wie später ausführlicher beschrieben
wird. In jedem Fall liefert der Bodengeschwindigkeitssensor 181 dem
Anwender-Bedienungsfeld 110 Informationen bezüglich der
Geschwindigkeit der Materialverteilungsvorrichtung 10.
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Der zweite Kabelanschluss 172 ist
ein Universal-Eingangs-/Ausgangskabel
wie ein RS-232 Kommunikationsport, der an eine Reihe Peripheriegeräten angeschlossen
werden kann. Wie beispielsweise in 1b dargestellt
kann der RS-232 Port 172 mit einem Personal Computer 182 gekoppelt werden,
um den ferngesteuerten Betrieb des Steuerungssystems 100 und
der Materialverteilungsvorrichtung 10 zu ermöglichen.
Der Personal Computer 182 kann auch zur Durchführung bestimmter
Diagnos prozeduren sowie zum Hoch- und/oder Herunterladen von Daten
oder programmierter Anweisungen (d. h. Software) für die Verwendung
durch das Steuerungssystem 100 verwendet werden. Wie in 1b dargestellt kann der
RS-232 Port 172 direkt mit einem Bordcomputer 182 (z.
B. einem tragbaren in der Kabine 22 angeordneten Computer),
indirekt mit einem externen Computer (z. B. einem Tischcomputer) über eine
Modemverbindung 183, oder indirekt mit einem Bordcomputer über eine
PCMCIA-Modemkarte 184 verbunden werden. Der RS-232 Port 172 kann auch
in vorteilhafter Weise mit einem Drucker 185 oder einem
anderen geeigneten Ausgabegerät
gekoppelt werden. Mit einer solchen Anordnung kann das Steuerungssystem 100 der
vorliegenden Erfindung auf komfortable Weise zum Ausdrucken von
Informationen bezüglich
des Steuerungssystems 100 (d. h. Konfigurationsberichte)
sowie Informationen bezüglich
der Behandlung des Feldes (d. h. Berichte der behandelten Flächen) verwendet
werden.
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Als weiteres Beispiel kann der RS-232
Port 172 auch mit einem Global Positioning System (weltweites
Navigationssystem – GPS) 186 gekoppelt werden,
um dem Steuerungssystem 100 der vorliegenden Erfindung
die automatische Kopplung mit einem System mit zugeordneten Aufzeichnungsdaten bezüglich der
Eigenschaften der von der Materialverteilungsvorrichtung 10 versorgten
Oberfläche
zu ermöglichen.
Ein solcher Zugriff kann zum Zweck der Aufzeichnung der Materialverteilung
durch das Produktverteilungsgerät 30 oder
zur Versorgung des Systems 10 mit variablen Sollwertinformationen
genutzt werden. Bei einer Ausführungsform
stellt der RS-232 Port 172 z. B. dem Steuerungssystem 100 ortsspezifische
Sollwertinformationen vom GPS-System 186 bereit, wodurch
die Materialverteilungsvorrichtung 10 veralasst wird, exakt
die gewünschte
Materialmenge an jedem spzifischen Ort des Feldes zu verteilen.
Wie für
den Fachmann auf der Hand liegt, kann der Port 172 auf
andere Weise verwendet werden, um dem Steuerungssystem 100 der
vorliegenden Erfindung extern bereitgestellte Steuerinformationen
zu lie fern. So könnte
beispielsweise ein System zum Abtasten der Erd- oder anderer ortsspezifischer Parameter
in nahezu Echtzeit ein Steuersignal wie ein Sollwertsignal erzeugen,
und ein solches Signal könnte
dem Steuerungssystem 100 über den Port 172 übergeben
werden, damit der Systembetrieb in Abhängigkeit von solchen Parametern
gesteuert und variiert wird.
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In jedem Fall werden die Einstellungen
des RS-232 Port 172 vorzugsweise vom Anwender aus einer
Liste vordefinierter Einstellungen gewählt, die es dem Port 172 ermöglichen,
mit einer weiten Vielfalt von Geräten zu kommunizieren. Die Einstellungen
des RS-232 Port 172 werden vorzugsweise vom Mikroprozessor
des Anwender-Bedienungsfeldes 110 auf Basis der vom Anwender
getroffenen Wahl vorgenommen.
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Wie in 1a und 5 dargestellt ist der dritte Kabelanschluss 173 vorzugsweise
mit einem Sensor 188 verbunden, der die schaltbare Achse
eines zweiachsigen Fahrzeugs überwacht,
während
der vierte Kabelanschluss 174 ein Erdungsdraht ist, der
mit einer Erdungsoberfläche
wie dem Fahrgestell des Hauptantriebs 20 verbunden ist.
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Der erste und zweite Leitungssatz 150 und 170 sind über Schnittstellenelektronik
(nicht dargestellt) mit dem Mikroprozessor gekoppelt. Die Schnittstellenelektronik
enthält
eine herkömmliche
Spannungsanpassungsschaltung (nicht dargestellt), um die Versorgungsspannung
von der Batterie des Hauptantriebs 20 auf einen für das Steuerungssystem 100 geeigneten
Pegel schrittweise einzustellen. Außerdem enthält sie herkömmliche Analog-/Digital-Wandler
und Digital-/Analog-Wandler zum Wandeln der Eingangs- und Ausgangssignale
in ein Format, das für
den Mikroprozessor und/oder die Peripheriegeräte geeignet ist. Die Gesamtheit
dieser elektronischen Schnittstellenschaltungen ist von herkömmlicher
Art und dem Fachmann bekannt.
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Wie oben kurz erwähnt, ist das Steuermodul 210 das
Verarbeitungs- oder Befehlszentrum für das Steuerungssystem 100.
Wie in 1a, 1b, 4 und 6 dargestellt
ist das Steuermodul 210 betrieblich mit verschiedenen Stelltreibern
und Sensoren verbunden, die die Leistung der Materialverteilungsvorrichtung 10 sowohl überwachen
als auch steuern. Insbesondere ist das Steuermodul 210 mit
Rückkopplungssensoren 50 (z.
B. Druckwandlern 254, Durchflussmessern 252 und/oder
Sensoren 253 für
die Ausbringungsrate) gekoppelt, die die Materialausbringungsrate
des/der Produktverteilungsgeräts/-geräte 30 überwachen,
und mit anderen Sensoren (z. B. Sensoren 59 der Ausbringungseinrichtung,
Produktpegelsensoren 272 und/oder Sensoren 253 für die Ausbringungsrate),
die verschiedene Betriebskennwerte der Materialverteilungsvorrichtung 10 überwachen.
Das Steuermodul 210 ist auch mit Stelltreibern (z. B. Ventilstellelementen)
für die
Steuerventile 49 gekoppelt, die die Materialausbringungsrate
durch die Auslasskanäle
des/der angeschlossenen Produktverteilungsgeräts/-geräte 30 steuern.
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Wie beim Anwender-Bedienungsfeld 110 ist das
Kernstück
des Steuermoduls 210 ein Mikroprozessor (nicht dargestellt).
Dieser Mikroprozessor enthält
programmierte Anweisungen, die in einem zugehörigen Programmspeicher gespeichert
sind. Wie nachstehend detaillierter beschrieben wird, gestatten diese
programmierten Anweisungen dem Mikroprozessor des Steuermoduls 210 die Überwachung
und Steuerung einer Mehrzahl Rückkopplungskanäle, die mit
praktisch jeder Materialverteilungsvorrichtung 10 gekoppelt
sind, auf der Basis verschiedener Eingänge, einschließlich z.
B. der Bodengeschwindigkeit der Vorrichtung 10 (manuell
festgelegter Sollwert oder einstellbar, oder wie vom GPS 186 oder
einem anderen Peripheriegerät
vorgegeben) sowie anderer Variablen einschließlich der spezifischen Anorderungen einer
zu behandelnden Fläche.
Die programmierten Anweisungen ermöglichen es dem Mikroprozessor außerdem,
das Steuerungssystem 100 und die Materialvertei lungsvorrichtung 10 auf
Fehler zu überwachen
und eventuelle Fehler in Kategorien oder Typen einzuteilen, die
dem Anwender des Steuerungssystems 100 akustische und visuelle
Anzeigen der Art des aufgetretenen Fehlers liefern.
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Der Mikroprozessor des Steuermoduls 210 ist
ferner zur Überwachung
des Status der Rusbringungsabschnitte 54 des angeschlossenen
Produktverteilungsgeräts 30 programmiert.
Insbesondere stellt der Mikroprozessor dem Steuermodul 210 eine Angabe
darüber
bereit, welche Ausbringungsabschnitte 54 Eingeschaltet" und welche "Ausgeschaltet" sind, indem er überwacht,
ob die Absperrventile 58 der überwachten Ausbringungsabschnitte 54 offen
oder geschlossen sind. Der Mikroprozessor kann auch ein Abbildungssystem
wie ein GPS 186 mit Informationen darüber, welche Bereiche der Fläche behandelt
worden sind und mit wie viel Material bereitstellen. Der Mikroprozessor
kann z. B. so programmiert werden, dass er den Betrieb der Düsen 56 an einer überwachten
Ausbringungseinrichtung 52 überwacht, indem er die genaue
Materialmenge, die an die betreffende Ausbringungseinrichtung 52 geliefert werden
sollte, um eine gewünschte
Materialverteilung zu erzielen, berechnet und ein Abbildungssystem
wie ein GPS 186 mit Informationen bezüglich des Betriebs der Düsen 56 versorgt,
so dass das von jeder Düse 56 verteilte
Material genau registriert wird.
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Der Mikroprozessor des Steuermoduls 210 ist
ebenfalls mit einem adressierbaren Speicher mit wahlfreiem Zugriff
(random access memory – RAM) (nicht
dargestellt) zur Speicherung von Daten während des Betriebs ausgerüstet. Wie
dem Fachmann bekannt sein dürfte,
kann dieser Speicher auf vielfältige
Weise implementiert werden, ohne vom Gültigkeitsbereich der vorliegenden
Erfindung abzuweichen. Der Speicher kann beispielsweise durch ein Festplattenlaufwerk,
ein Diskettenlaufwerk oder Speicher-Chips (nicht dargestellt) implementiert
werden, was davon abhängt,
welches Maß an
Flüchtigkeit
gewünscht
wird. Analog kann der Programmspeicher durch jedes Gerät aus einer
Vielzahl hinreichend bekannter Geräte implementiert werden, einschließlich eines
oder mehrerer EPROM-Chips und/oder eines CD-ROM-Geräts. Bei
der bevorzugten Ausführungsform
wird der Programmspeicher jedoch durch einen FLASH und der RAM durch
einen statischen RAM implementiert.
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Wie das Anwender-Bedienungsfeld 110 enthält das Steuermodul 210 eine
Mehrzahl Eingangs- und Ausgangsanschlüsse, die aus organisatorischen Gründen vorzugsweise
zu vier Fahrzeug-Leitungssätzen
gruppiert sind, die die Bezugszeichen 220, 240, 260 bzw. 280 tragen.
Der Mikroprozessor des Steuermoduls 210 ist mit diesen
vier Leitungssätzen 220, 240 260 und 280 über Schnittstellenelektronik (nicht
dargestellt) gekoppelt, die ähnlich
der Schnittstellenelektronik des Anwender-Bedienungsfeldes 110 implementiert
ist. In dieser Form enthält
die Schnittstellenelektronik des Steuermoduls 210 herkömmliche
Analog-/Digital-Wandler und Digital-/Analog-Wandler zum Wandeln
der Eingangs- und Ausgangssignale zum und vom Mikroprozessor in
ein Format, das für
den Mikroprozessor und/oder die gesteuerte Materialverteilungsvorrichtung 10 geeignet ist.
Die Gesamtheit dieser elektronischen Schnittstellenschaltungen ist
von herkömmlicher
Art und dem Fachmann hinreichend bekannt.
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Wie am deutlichsten in 6 dargestellt enthalten
diese vier Leitungssätze 220, 240, 260 und 280 ein
Mehrzahl Schnittstellenanschlüsse,
die das Steuermodul 210 mit dem Anwender-Bedienungsfeld 110,
den Stelltreibern der Steuerventile 49, den Rückkopplungssensoren 50 (z.
B. Druckwandlern 254, Durchflussmessern 252 und/oder
Sensoren 253 für
die Ausbringungsrate) und verschiedenen anderen Sensoren (z. B.
Sensoren 59 der Ausbringungseinrichtung, Produktpegelsensoren 272 und/oder Dampfdetektoren 72)
koppeln. Jeder Leitungssatz 220, 240, 260 und 280 wird
nunmehr der Reihe nach erörtert.
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Der erste Leitungssatz 220 des
bevorzugten Steuermoduls 210 ist ein CAN-Bus-Leitungssatz
mit einem modularen Steckverbinder 221. Durch Anschließen dieses
modularen Steckverbinders 221 am Steckverbinder 153 wird
eine praktische CAN-Busverbindung 310 zwischen dem Steuermodul 210 und dem
Anwender-Bedienungsfeld 110 hergestellt.
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Der zweite Leitungssatz 240 ist
ein Kanalleitungssatz, der vier Verbindungskabel 241, 242, 243 bzw. 244 enthält. Bei
geeigneter Konfiguration ist der erste Kabelsatz 241 mit
den Stelltreibern 251 für
die Produktverteilungs-Steuerventile 49 (die im selben Gehäuse untergebracht
sein können
wie die Ventile 49 selbst) verbunden; der zweite Kabelsatz 242 ist mit
verschiedenen digitalen Rückkopplungssensoren 50 wie
den Durchflussmessern 252 und den Sensoren 253 für die Ausbringungsrate
verbunden; der dritte Kabelsatz 243 ist mit verschiedenen
analogen Rückkopplungssensoren 50 wie
den Druckwandlern 254 verbunden; und der vierte Kabelsatz 244 ist
mit verschiedenen Diagnosegeräten
wie den Sensoren für
den Behälterpegel
(nicht dargestellt) verbunden.
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Der dritte Leitungssatz 260 ist
ein Leitungssatz der Ausbringungseinrichtung, der einen ersten Leitersatz 261,
einen zweiten Leitersatz 262, einen Kabelverbinder 263 und
einen Erdungsdraht 264 enthält. Bei geeigneter Konfiguration
ist der erste Leitersatz 261 mit bis zu 16 Sensoren 59 der
Ausbringungseinrichtung und/oder einem Gerätestatusschalter 274 gekoppelt;
der zweite Leitersatz 262 ist mit verschiedenen digitalen
Diagnosegeräten
gekoppelt, z. B. mit einem Trichterpegelsensor 272 und
einem Dampfdetektor 273; der Kabelverbinder 263 stellt
wahlweise eine Verbindung zum Sensor 181 für die Bodengeschwindigkeit
her (anstelle der ersten Kabelverbindung 171 des zweiten
Leitungssatzes 170 des Anwender-Bedienungsfeldes 110,
falls gewünscht);
und der Erdungsdraht 264 ist an einer Erdungsfläche wie
dem Fahrgestell des Hauptantriebs 20 angeschlossen.
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Der vierte Leitungssatz 280 schließlich ist
ein Zusatzleitungssatz mit einer Mehrzahl Steckverbinder 281.
Im Betrieb sind diese Steckverbinder 281 an einer externen
Spannungsquelle wie der Batterie 161 des Hauptantriebs 20 angeschlossen,
um die Stelltreiber 251 der Produktverteilungs-Steuerventile 49 mit
Spannung zu versorgen.
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Wie oben erwähnt enthält das Anwender-Bedienungsfeld 110 auch
den Eingangsanschluss 171 zur Verwendung mit dem Bodengeschwindigkeitssensor 181.
Die Kopplung des Bodengeschwindigkeitssensors 181 mit dem
Anwender-Bedienungsfeld 110 kann jedoch die Bereitstellung
eines weiteren Leiters in der Kabine 22 erforderlich machen.
Um zu vermeiden, dass in der Kabine 22 durch einen solchen
Leiter ein Kabel-Wirrwarr entsteht, kann der Bodengeschwindigkeitssensor 181 wahlweise über den Eingangsanschluss 263 mit
dem Steuermodul 210 verbunden werden, wenn es z. B. nicht
erforderlich ist, dass das Kabel des Bodengeschwindigkeitssensors
für den
Geschwindigkeitsmesser des Fahrzeugs oder zu anderen Zwecken in
die Kabine 22 geführt wird.
In jedem Fall kann der Bodengeschwindigkeitssensor 181 nach
Wunsch des Anwenders entweder mit dem Anwender-Bedienungsfeld 110 oder
mit dem Steuermodul 210 gekoppelt werden, ohne vom Gültigkeitsbereich
oder Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Dank dieser vier Leitungssätze 220, 240, 260 und 280 ist
das Steuermodul 210 der vorliegenden Erfindung in der Lage,
zahlreiche Rückkopplungssignale,
die die Materialausbringungsrate angeben, einschließlich drei
digitaler Rückkopplungssignale
(von den Durchflussmessern 252, den Sensoren 253 für die Ausbringungsrate
und dgl.), drei analoger Rückkopplungssignale
(von den Druckwandlern 254 und dgl.), vier digitaler Diagnose signale
(von den Dampfdetektoren 273, den Trichterpegelsensoren 272 und dgl.)
und vier analoger Diagnosesignale (von den Behälterpegelsensoren (nicht dargestellt),
den Drucksensoren 254 und dgl.) zu erfassen. Das Steuermodul 210 kann
auch ein Eingangs-Geschwindigkeitssignal von den Bodengeschwindigkeitssensoren 271 und
ein Ausbringungs-Fehlersignal von jedem Stelltreiber 251 der
Steuerventile 49 erfassen.
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Auf Basis dieser Eingangs- und Rückkopplungssignale
erzeugt das Steuermodul 210 Ausgangssignale, die einen
oder mehrere Stelltreiber 251 der Produktverteilungs-Steuerventile 49 präzise regeln.
Auf diese Weise werden die Materialausbringungsraten der angeschlossenen
Produktverteilungsgeräte 30 genau
gesteuert, während
die Materialverteilungsvorrichtung 10 ein Feld überquert.
Das Steuermodul 210 der dargestellten Ausführungsform ist
in der Lage, bis zu drei verschiedene Stelltreiber 251 zu
steuern.
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Wie in 1a dargestellt
ist das Steuermodul 210 vorzugsweise mit einem Satz Rückkopplungskanäle 291 und
einem Satz Stellelementkanäle 292 gekoppelt,
um einen Satz getrennter Regelkreise 290 zu bilden. Im
Einzelnen enthält
jeder Rückkopplungskanal 291 einen
Rückkopplungssensor 50 (d.
h. einen Druckwandler 254, einen Durchflussmesser 252 oder
einen Sensor 252 für
die Ausbringungsrate) zur Überwachung
eines Parameters, der für
die Materialausbringungsrate kennzeichnend ist, und jeder Stellelementkanal 292 enthält einen
Stelltreiber 251 zur selektiven Steuerung eines Produktverteilungs-Steuerventils 49.
Obwohl die Regelkreise 290 in 1a ein Dreikanalsystem darstellen, ist
es für den
Fachmann klar, dass alternativ praktisch jede Anzahl Kanäle verwendet
werden kann, ohne vom Gültigkeitsbereich
oder Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Im Betrieb erhält jeder Regelkreis 290 kontinuierlich
oder periodisch Rückkopplungssignale
vom angeschlossenen Rückkopplungssensor 50 bezüglich der
Materialausbringungsrate. Jeder Regelkreis 290 erhält außerdem Eingangssignale
vom Bodengeschwindigkeitssensor 181 bezüglich der Bodengeschwindigkeit
der Materialverteilungsvorrichtung 10 und von den Sensoren 59 der
Ausbringungseinrichtung bezüglich
des Status der überwachten
Ausbringungsabschnitte 54 (d. h. ob die Absperrventile 58 der überwachten
Ausbringungsabschnitte 54 offen oder geschlossen sind).
Auf Basis dieser Informationen und eventuell vom Anwender oder von
einem Peripheriegerät
wie dem GPS 186 vorgenommener Sollwert-Änderungen veranlasst das Steuerungssystem 100 der
vorliegenden Erfindung den Regelkreis 290, ein Ausgangssignal
an den entsprechenden Stelltreiber 251 zu senden, der seinerseits
das gewünschte
Produktverteilungs-Steuerventil 49 veranlasst, selektiv
in einem entsprechenden Ausmaß zu öffnen oder
zu schließen,
um die resultierende Materialausbringungsrate durch die Ausbringungsabschnitte 54 präzise zu
regeln. So lang die Bodengeschwindigkeit der Materialverteilungsvorrichtung 10 innerhalb
eines vorgegebenen Bereichs liegt, wird die Materialausbringungsrate
vom Regelkreis 290 genau gesteuert.
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Die beispielsweise in 6 dargestellte Anordnung
stellt dem Steuerungssystem 100 drei verschiedene Regelkreise
oder Kanäle 290 bereit.
Bei dieser Ausführungsform
ist ein erster Regelkreis für körniges Material
(z. B. Sand, Salz, Asche, Samen, Düngergranulat und dgl.) konfiguriert,
indem sein Rückkopplungskanal 291 mit
einem Sensor 253 für die
Ausbringungsrate verbunden ist, ein zweiter Regelkreis ist für wasserfreies
Ammoniak konfiguriert, indem sein Rückkopplungskanal 291 mit
dem Durchflussmesser 252 verbunden ist, und ein dritter
Regelkreis ist für
flüssiges
Material (z. B. Flüssigdünger, Pestizide,
Herbizide, Fungizide, Chemikalien und dgl.) konfiguriert, indem
sein Rückkopplungskanal 291 mit
dem Druckwandler
254 verbunden ist. Bei anderen Ausführungsformen
kann der Durchflussmesser 252 falls gewünscht wahlweise für flüssiges Material
anstelle eines oder in Zusammenwirken mit einem Druckwandler 254 verwendet
werden.
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Wie oben kurz erwähnt ist das Hauptschaltermodul 162 über das
Kabel 152 mit dem Anwender-Bedienungsfeld 110 verbunden.
Wie in 5 dargestellt
kann das Hauptschaltermodul 162 eine unabhängige Struktur
sein, die gut erreichbar an beliebiger Stelle in der Kabine 22 zur
häufigen
Verwendung durch den Fahrzeuglenker angeordnet werden kann. Alternativ
kann das Hauptschaltermodul 162 integral mit dem Anwender-Bedienungsfeld 110 ausgebildet
werden. In jedem Fall weist das Hauptschaltermodul 162 vorzugsweise
einen einzigen Schalter auf, durch den sämtliche Regelkreise 290 des
Steuerungssystems 100 vom Fahrzeuglenker selektiv aktiviert
oder deaktiviert werden können.
Im Einzelnen hat das Hauptschaltermodul 162 drei Betriebsstellungen,
nämlich "Auto", "Aus" und "Manuell", was jeweils den
Modi "Automatisch", "Aus" oder "Manuell" des Steuerungssystems 100 entspricht.
Jeder diese Modi wird nunmehr der Reihe nach behandelt.
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Während
des Automatikbetriebs sollte das Hauptschaltermodul 1b2 auf "Auto"-Modus stehen. In
diesem Modus überwacht
und steuert das Steuermodul 210 die mit den Regelkreisen 290 gekoppelte Materialverteilungsvorrichtung 10 auf
Basis der vom Fahrzeug-Bedienungsmann gewählten Variablen wie die Bodengeschwindigkeit
der Materialverteilungsvorrichtung 10. Während des "Auto"-Modus oder der anderen
Modi überwacht
das Steuermodul 210 auch den Betrieb eventuell angeschlossener
Zubehör- und Geräteabschnitte
wie die Ausbringungsabschnitt 54 oder Schleuderräder und
liefert dem Anwender-Bedienungsfeld 110 automatisch Informationen
bezüglich
dieser Aktivitäten.
Das Anwender-Bedienungsfeld 110 wiederum zeigt die überwachten
Werte auf dem Anzeigegerät 120 zur
Beachtung durch den Fahr zeugbediener an. Obwohl die Systemkonfigurationen
und die meisten Variablen im "Auto"-Modus nicht geändert werden
können,
kann der Bedienungsmann Kanäle
ein- und ausschalten und Sollwerte über die Richtungstasten 113 "fliegend" inkrementieren und
dekrementieren. Der Bediener kann den "Auto"-Modus auch abbrechen,
indem er das Hauptschaltermodul 162 aus der Position "Auto" verstellt.
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Wird das Hauptschaltermodul 162 in
die Position "Off" (Aus) gebracht,
werden sämtliche
Regelkreise 290 deaktiviert und die Materialausgabe aus der
Materialverteilungsvorrichtung 10 wird unterbrochen. Das
Steuerungssystem 100 überwacht
jedoch weiterhin die Eingabegeräte
des Eingabefeldes 130 auf Dateneingaben durch den Fahrzeugbediener. Insbesondere
kann der Bediener, indem er schrittweise durch verschiedene benutzerfreundliche
Menüs geht
und die entsprechenden Daten eingibt: die Kennwerte der Materialverteilungsvorrichtung 10 bestimmen;
Diagnoseprozeduren durchführen;
offizielle Berichte ausdrucken; und andere wünschenswerte organisatorische
und konfigurationsbezogene Prozeduren ausführen.
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Wird schließlich das Hauptschaltermodul 162 in
den "manuellen" Modus geschaltet,
verwendet des Steuerungssystem 100 vordefinierte Standardwerte
als Eingänge,
um alle Produktverteilungs-Steuerventile 49 der
angeschlossenen Materialverteilungsvorrichtung 10 um ein
vordefiniertes Ausmaß zu öffnen. Die "manuelle" Position wird im
Allgemeinen nur verwendet, wenn sich die Materialverteilungsvorrichtung 10 mit
sehr langsamer Geschwindigkeit bewegt. Dieser Modus ist z. B. zum
Abladen oder anderweitiges Ausspülen
von überschüssigem Material aus
der Materialverteilungsvorrichtung 10 nützlich. Um ein versehentliches
Abladen zu großer
Materialmengen zu vermeiden, ist die "manuelle" Position zur kurzzeitigen Kontaktgabe
vorzugsweise federbelastet. Der Bediener muss also den Hauptschalter 162 bewusst
in der Position "manuell" halten, oder der Schalter 162 springt
automatisch aus dieser Position heraus.
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Befindet sich das Hauptschaltermodul 162 in der
Position "Auto" bzw. im Automatikmodus,
ist das Steuerungssystem 100 der vorliegenden Erfindung so
programmiert, dass es eine im Wesentlichen gleichmäßige Materialausbringungsrate
pro Flächeneinheit
bereitstellt, wenn die Materialverteilungsvorrichtung 10 ein
Feld überfährt. Insbesondere
regelt das erfindungsgemäße Steuerungssystem 100 automatisch
das Produktverteilungs-Steuerventil 49 auf Basis der Bodengeschwindigkeit
der Materialverteilungsvorrichtung 10 wie vom Sensor 181 für die Bodengeschwindigkeit
gemeldet und der Materialausbringungsbreite wie von den Sensoren 59 der
Ausbringungseinrichtung gemeldet ein. Werden beispielsweise einige
der Ausbringungsabschnitte 54 selektiv durch das Schließen bestimmter
Absperrventile 58 deaktiviert, regelt das Steuerungssystem 100 automatisch
das Produktverteilungs-Steuerventil 49 so ein, dass eine
im Wesentlichen gleichmäßige Materialausbringungsrate
durch die offenen Ausbringungsabschnitte 54 erzielt wird.
Anders ausgedrückt, die
Materialausbringungsrate durch die offenen Ausbringungsabschnitte 54 bleibt
gegenüber
der Materialausbringungsrate durch dieselben Ausbringungsabschnitte 54 vor
dem Schließen
des Absperrventils 58 und dem Deaktivieren des Ausbringungsabschnitts 54 praktisch
unverändert.
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Sind jedoch alle Ausbringungsabschnitte 54 deaktiviert,
z. B. wenn die Materialverteilungsvorrichtung 10 am Ende
eines Feldes wendet oder über
einen nicht zu behandelnden Bodenabschnitt fährt, hat das erfindungsgemäße Steuerungssystem 100 eine Verriegelungsfunktion
für das
Steuerventil, die das Produktverteilungs-Steuerventil 49 in
seiner letzten Steuerposition positionsabhängig verriegelt (d. h. in seiner
Position vor dem Schließen
der Absperrventile 58 und dem Deaktivieren der Ausbringungsabschnitte 54).
Durch "Verriegeln" des Steuerven tils 49 in
seiner letzten Steuerposition wird ein im Wesentlichen stabiles
Druckniveau in der Produktverteilerleitung 46 zwischen
dem Steuerventil 49 und den Absperrventilen 58 aufrechterhalten.
Dies wiederum verhindert in vorteilhafter Weise die Entwicklung
von Lufttaschen in der Produktverteilerleitung 46 sowie
eine Fehlausbringung (d. h. entweder ein zu hoher oder ein zu niedriger
Materialaustrag) des Materials durch die Ausbringungsabschnitte 54,
wenn die Absperrventile 58 schließlich wieder geöffnet werden.
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Im Betrieb funktioniert diese Verriegelung des
Steuerventils des erfindungsgemäßen Steuerungssystems 100 auf
folgende Weise und stellt die folgenden wünschenswerten Ergebnisse bereit.
Hat der Bediener alle Absperrventile 58 geschlossen, empfängt das
Steuermodul 210 ein entsprechendes Signal von den Sensoren 59 der
Ausbringungseinrichtung, das als Materialausbringungsbreite interpretiert
wird, die gleich "null" ist (d. h. die effektive
aktive Breite der Ausbringungseinrichtung wird als "null" interpretiert, da
alle Absperrventile 58 geschlossen sind). Bei Erhalt eines
solchen Signals sendet das erfindungsgemäße Steuerungssystem 100 ein
Ausgangssignal an den Stelltreiber 251, der das Produktverteilungs-Steuerventil 49 positionsabhängig in
seiner letzten Steuerposition verriegelt. Durch Verriegeln des Steuerventils 49 auf
diese Weise wird ein im Wesentlichen stabiles Druckniveau in der
Produktverteilerleitung 46 nach dem Schließen der
Absperrventile 48 aufrechterhalten. Diesbezüglich gilt
für die Verriegelungsfunktion
des Steuerventils des erfindungsgemäßen Steuerungssystems 100 die
automatische Übersteuerung
der Steuerungssysteme im Stand der Technik nicht (nämlich die
Programmierung, die das Steuerventil 49 vollständig schließt, wenn
alle Absperrventile 58 vom Bedienungsmann geschlossen worden
sind). In jedem Fall gilt, dass bei erneutem Öffnen eines oder mehrerer der
Absperrventile 58 durch den Bedienungsmann die Materialausbringungsrate
durch die reaktivierten Ausbringungsabschnitte 54 im Wesentli chen
wieder auf dem gleichen Niveau einsetzt wie unmittelbar vor dem Schließen der
Absperrventile 58 und der Deaktivierung der Ausbringungseinrichtung 52.
Die soeben beschriebene Funktion kann in der Software des Steuerungssystems 100 implementiert
werden, und ihr Prinzip ist im Flussdiagramm von 7 veranschaulicht.
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Gemäß etlicher wichtiger Aufgaben
der vorliegenden Erfindung verhindert also diese Verriegelungsfunktion
des Steuerventils des erfindungsgemäßen Steuerungssystems 100 eine
deutliche Zunahme oder Abnahme des Drucks in der Produktverteilerleitung 46,
wenn alle Absperrventile 58 geschlossen sind, die Bildung
von Lufttaschen in der Produktverteilerleitung 46 und verhindert
oder vermindert erheblich ein zu starkes oder zu schwaches Ausbringen
des Materials, sobald die Absperrventile 58 und die zugehörigen Auslasskanäle oder
Düsen 56 wieder
geöffnet
werden.
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Entsprechend einem weiteren wichtigen
Aspekt der vorliegenden Erfindung hat das erfindungsgemäße Steuerungssystem 100 auch
eine Ladefunktion, die es ermöglicht,
flüssiges
Material sicher, zuverlässig
und in einfacher Weise von einem externen Vorratsfahrzeug wie einem
Gärtnereifahrzeug
(nicht dargestellt) in den Produktbehälter 42 der Materialverteilungsvorrichtung 10 zu
bringen. Ist die externe Vorratsquelle mit der Einlassleitung 44 des
Produktverteilungsgeräts 30 verbunden,
kann dann die Pumpe 68 des Produktverteilungsgeräts 30 verwendet werden,
um flüssiges
Material unkompliziert aus der externen Versorgungsquelle in den
Vorratsbehälter 42 einfach
durch Schließen
der Absperrventile 58, Öffnen
der Ventile 45 und/oder 45a, Schließen des Ventils 45b, Öffnen des
Ventils 47a und Einschalten der Pumpe 68 gesaugt
werden. Bei Verwendung eines 2-Wege-Ventils (nicht dargestellt)
an der Verbindung der Einlass- und Auslassleitung 44 und 46 kann das
flüssige
Material problemlos in den Produktbehälter 42 gesaugt werden,
indem einfach die Absperrventile 58 geschlossen werden,
das Ventil 45 geöffnet
wird, das 2-Wege-Ventil so positioniert wird, dass die Einlassleitung 44 offen
und die Auslassleitung 46 geschlossen ist, und die Pumpe 68 eingeschaltet
wird. Ist dagegen das Steuerventil 49 anstelle des Sprengventils 47a in
der Rücklaufleitung 47 angeordnet,
kann flüssiges
Material problemlos in den Produktbehälter 42 gesaugt werden,
indem einfach die Absperrventile 58 geschlossen werden,
die Ventile 45 und/oder 45a geöffnet werden, das Ventil 45b geschlossen
wird, das Steuerventil 49 geöffnet und die Pumpe 48 eingeschaltet
wird. In jedem Fall kann der Vorratsbehälter 42 auf einfache
und rasche Weise mit flüssigem
Material befüllt
werden, ohne dass zusätzliche
Pumpen oder Installationsarbeiten erforderlich werden.
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Zur Initialisierung dieser Ladefunktion
geht der Bedienungsmann einfach in den Installierungs- (Set-up)-Modus
des Steuerungssystems 100, indem er die entsprechenden
Moduswahltaste 138–140 auf dem
Anwender-Bedienungsfeld 110 aktiviert, und wählt dann
die Option "Laden" aus dem auf dem LCD-Feld 120 des
Anwender-Bedienungsfeldes 110 angezeigten Menü. Bei der
Anwahl sendet das Steuerungssystem 100 eine Warnmeldung
als Hinweis auf einen nicht korrekten Betriebszustand und schickt
ein Ausgangssignal an den Stelltreiber 251, mit dem dieser
angewiesen wird, das Produktverteilungs-Steuerventil 49 vollständig zu öffnen. Sobald das
Steuerventil 49 ganz offen ist, wird ein Fehlersignal an
das Steuermodul 210 gesendet, das den völlig offenen Zustand des Steuerventils 49 meldet.
Als Antwort auf dieses Fehlersignal schließt das Steuerungssystem 100 das
Ventil 49 um einen geringen Betrag, um diesen Fehlerzustand
zu beseitigen. Dieser Ladeprozess wird so lang fortgesetzt, bis
der Bediener die Option "Stopp" wählt (d.
h. bis der Vorratsbehälter 42 gefüllt ist).
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Um ein versehentliches Ausbringen
des Materials durch die Ausbringungseinrichtungen 52 zu verhindern,
ist das Steuerungssystem 100 so programmiert, dass diese
Ladefunktion nicht aktiviert werden kann, wenn sich das Hauptschaltermodul 162 in
der Position "Auto" befindet oder wenn
die Sensoren 59 der Ausbringungseinrichtung melden, dass
eines oder mehrere der Absperrventile 58 offen sind (d.
h. einer oder mehrere der zugehörigen
Ausbringungsabschnitte 54 sind aktiviert). Nach der Aktivierung
beendet außerdem
das Steuerungssystem 100 diese Ladefunktion automatisch,
wenn anschließend
eines oder mehrere der Absperrventile 58 geöffnet werden
oder wenn anschließend
das Hauptschaltermodul 162 in die Position "Auto" gebracht wird. Die
Ladefunktion kann in der Software des Steuerungssystems 100 implementiert
werden, und ihr Prinzip ist im Flussdiagramm von 8 veranschaulicht.
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Gemäß einem weiteren wichtigen
Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält das erfindungsgemäße Steuerungssystem 100 außerdem eine
Rührfunktion,
die es gestattet, flüssiges
Material selektiv zu rühren,
während
die Materialverteilungsvorrichtung 10 z. B. zu einem Ausbringungsort
unterwegs ist oder ein Feld überquert.
Diese Rührfunktion
ist für
bestimmte flüssige
Materialien besonders nützlich,
die vor dem Ausbringen gemischt werden müssen, wie etwa Suspensionen.
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Wenn die Absperrventile 58 und
das Ventil 45a geschlossen sind, wird eine Produkt-Umwälzschleife
entlang der Auslassleitung 46 und der Rücklaufleitung 47 der
Flüssigkeitsverteilungssysteme 40 und 60 gebildet.
Wie aus 2b und 2c ersichtlich beginnt diese
Produkt-Umwälzschleife
am Produktbehälter 42,
verläuft
durch die Auslassleitung 46 bis zu einem Punkt 43,
an dem sich die Einlassleitung 44 und die Auslassleitung 46 treffen
oder schneiden und danach durch die Rücklaufleitung 47 und
das Sprengventil 47a zum Produktbehälter 42. Im Betrieb zirkuliert
das flüssige
Material ständig
durch diese Produkt-Umwälzschleife,
wenn die Absperrventile 58 und das Ventil 45a geschlossen
sind und die Pumpe 48 oder 68 aktiviert ist. Im
Falle eines 2-Wege-Ventils (nicht dargestellt), das an der Verbindung
der Einlass- und Auslassleitung 44 und 46 angeordnet
ist, zirkuliert das flüssige
Material ständig
durch diese Produkt-Umwälzschleife,
wenn die Absperrventile 58 geschlossen sind und das 2-Wege-Ventil
so positioniert ist, dass die Einlassleitung 44 geschlossen
und die Auslassleitung 46 offen ist. Werden schließlich einige
der Absperrventile 58 wieder geöffnet, fließt natürlich flüssiges Material zu den aktivierten
Ausbringungsabschnitten 54 und tritt aus den Düsen 56 aus.
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Zur Initialisierung der Rührfunktion
schließt der
Bedienungsmann einfach die Ventile 58 und 45a, geht
in den Installierungs- (Set-up)-Modus des Steuerungssystems 100,
indem er die entsprechenden Moduswahltaste 138–140 auf
dem Anwender-Bedienungsfeld 110 aktiviert,
und dann die gewünschte Option
aus dem auf dem LCD-Feld 120 des Anwender-Bedienungsfeldes 110 angezeigten
Menü wählt. Bei
der Anwahl sendet das Steuerungssystem 100 ein Ausgangssignal
an den Stelltreiber 251, mit dem dieser angewiesen wird,
das Produktverteilungs-Steuerventil 49 zu öffnen, damit
das flüssige Material
durch die Produkt-Umwälzschleife
zirkulieren kann. Dieser Prozess wird so lang fortgesetzt, bis das
Steuermodul 210 ein Signal von den Sensoren 59 der
Ausbringungseinrichtung erhält,
das meldet, dass ein oder mehrere Absperrventile 58 der
Ausbringungseinrichtung offen sind, bis der Bedienungsmann die Option "Stopp" wählt oder
bis das Hauptschaltermodul 162 aus der Position "Off" verstellt worden
ist. Die Rührfunktion
kann in der Software des Steuerungssystems 100 implementiert
werden, und ihr Prinzip ist im Flussdiagramm von 9 veranschaulicht.
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Gemäß einem weiteren wichtigen
Aspekt der vorliegenden Erfindung hat das erfindungsgemäße Steuerungssystem 100 auch
eine Entladefunktion, die die automatische, zuverlässige und
rasche Entladung von überschüssigem körnigem Material
aus dem Produktbehälter 82 eines
Verteilungssystems 80 für
körniges
Material auf sichere Weise bereitstellt. Verbleibt beispielsweise
nach der Behandlung eines Feldes überschüssiges körniges Material im Produktbehälter 82,
ermöglicht
diese Entladefunktion dem Bediener, das Produktverteilungsgerät 30 an
einer gewünschten
Stelle zu platzieren und das restliche Material automatisch zu entladen.
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Zur Initialisierung dieser Entladefunktion geht
der Bedienungsmann einfach in den Installierungs- (Set-up)-Modus
des Steuerungssystems 100, indem er die entsprechenden
Moduswahltaste 138–140 auf
dem Anwender-Bedienungsfeld 110 aktiviert, und dann die
gewünschte
Option aus dem auf dem LCD-Feld 120 des Anwender-Bedienungsfeldes 110 angezeigten
Menü wählt. Bei
der Anwahl sendet das Steuerungssystem 100 ein Ausgangssignal
an den Stelltreiber 251, mit dem dieser angewiesen wird,
das Produktverteilungs-Steuerventil 49 vollständig zu öffnen. Sobald
das Steuerventil 49 vollständig geöffnet ist, wird ein Fehlersignal
an das Steuermodul 210 gesendet, das diesen weit offenen Zustand
des Steuerventils 49 meldet. Als Antwort auf dieses Fehlersignal
schließt
das Steuerungssystem 100 das Ventil 49 etwas,
um diese Fehlerbedingung zu beseitigen. Dieser Entladeprozess wird
so lang fortgeführt,
bis der Bedienungsmann die Option "Stopp" wählt
(d. h. bis der Produktbehälter 82 leer ist).
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Als Sicherheitsmaßnahme kann diese Entladefunktion
nicht aktiviert werden, wenn das Steuerungssystem 100 erkennt,
dass die Bodengeschwindigkeit der Materialverteilungsvorrichtung 10 höher ist
als ein vorgegebener Wert, z. B. 5 Meilen/Std. Diese Entladefunktion
wird auch abgebrochen, wenn das Hauptschalter modul 162 aus
der "OFF"- (Aus)-Stellung
gebracht wird. In jedem Fall gestattet das Steuerungssystem 100 das
Entladen von Material nur, wenn sich die Materialverteilungsvorrichtung 10 entweder
im Stillstand befindet oder mit niedriger Geschwindigkeit fährt. Die
Entladefunktion kann in der Software des Steuerungssystems 100 implementiert
werden, und ihr Prinzip ist im Flussdiagramm von 10 veranschaulicht.
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Obwohl die vorliegende Erfindung
unter Herausstellung bevorzugter Ausführungsformen und Verfahren
beschrieben und offenbart worden ist, versteht es sich natürlich, dass
die vorliegende Erfindung nicht streng darauf begrenzt ist. Da Modifikationen
an den hierin offenbarten Strukturen und Verfahren vorgenommen werden
können – insbesondere
im Lichte der obigen Lehren -, ohne von der vorliegenden Erfindung
abzuweichen, sind die nachfolgenden Ansprüche so zu verstehen, dass sie
alle Strukturen abdecken, die innerhalb des Gültigkeitsbereichs der vorliegenden
Erfindung wie in den Ansprüchen
definiert liegen.