AT234536B - Verfahren zum selbsttätigen Mischen von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

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  Verfahren zum selbsttätigen Mischen von Flüssigkeiten 
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum selbsttätigen Mischen von Flüssigkeiten, bei dem die elektronische Steuerung der Förderpumpen durch eine Diodenmatrix erfolgt. Es ist bereits eine Anordnung zum selbsttätigen Mischen von Flüssigkeiten, insbesondere von Getränken bekannt, bei der unter einer grösseren Anzahl von vorhandenen Flüssigkeiten die zu mischenden Flüssigkeiten und ihr Mischungsverhältnis auswählbar sind und die Flüssigkeiten in entsprechenden Mengen in einen Mischbehälter gepumpt werden. Eine solche Anordnung wird in der Messeveröffentlichung auf der Deutschen Industrie-Messe Hannover 1960 Die   AEG-"Elektronenbar" als   Anschauungs-Modell eines automatischen technischen Mischungsvorganges"beschrieben.

   Diese Anordnung zeichnet sich durch eine elektronische Steuerung der 
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Spannungen gelegt wird, diese speichert und derart verknüpft, dass ihre Ausgangsspannungen ein Mass für die einzelnen Flüssigkeitsmengen sind und ein Zählwerk für die Umdrehungen oder Kolbenstösse der Förderpumpen voreinstellen, das durch die Pumpen zurückgeschaltet wird und bei Erreichen des Wertes Null die Pumpen abschaltet. Es können hienach auf digitalem Wege chargenweise Flüssigkeiten im beliebigen Verhältnis miteinander gemischt werden, wobei die Verhältnisse direkt in Prozent einstellbar sind. Es entspricht beispielsweise ein Kolbenhub einer Dosierpumpe einem Prozent der gewünschten Charge. Auf ein Startkommando laufen nun die Dosierpumpen der einzelnen Komponenten gleichzeitig an. Sie laufen so lange, bis die vorgewählte Hubzahl (%-Satz) bei jeder der Pumpen erreicht ist.

   Dieser Stoppzeitpunkt jeder einzelnen Pumpe ist so abhängig von der gewünschten Prozentzahl. Man muss natürlich bei der Einstellung dafür sorgen, dass die Gesamtsumme der eingestellten Hübe 100 beträgt. Die Bemessung der Hubzahl erfolgt durch Abzählen von beispielsweise mit magnetischen Impulsgebern bei jeder Umdrehung der Pumpe gewonnenen Impulsen auf elektronischen Zählern. Diese werden entweder durch Voreinstellschalter auf das Komplement der gewünschten Zahl voreingestellt und geben dann beim Durchzählen ein Signal oder in einer andern Variante werden an Schaltern die Prozentzahlen vorgewählt und bei Koinzidenz der eingestellten Zahl mit der gewünschten Zahl am Schalter wird die Pumpe gestoppt.

   Man kann auch beide Verfahren kombinieren, um beispielsweise einen gewissen Nachlauf der Flüssigkeit aus dem Pumpenloch zu berücksichtigen ; dieser wird dann unabhängig von der gewünschten Prozentzahl, nur abhängig von den Fliesseigenschaften der betreffenden Komponente, eingestellt. 



   Das soeben beschriebene Verfahren lässt sich nun auch zur Dosierung grösserer Mengen verwenden : Man wiederholt den dargestellten Ablaufzyklus entsprechend der gewünschten Gesamtmenge mehrfach ; dies kann durch einen besonderen Chargenzähler überwacht werden. 



   Wünscht man nun einen kontinuierlichen Fluss in vorgegebenen Prozentsätzen zu mischen, so kann man die Einzelchargen nach diesem Verfahren immer kleiner wählen und die Portionszahl immer grö- sser. Die Zahl der dosierten Chargen pro Zeiteinheit ist dann ein Mass für den Durchfluss. Dann wird die Frequenz, die an dem Gesamtportionszähler gemessen wird, ein Mass für die Gesamtmenge. 



   Der Erfindung liegt nun eine Verbesserung und Weiterentwicklung dieser bekannten Anordnung zugrunde. Die Verbesserung und Weiterentwicklung bezieht sich einmal darauf, dass die Sollwerte für die 

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 einzelnen Mischungsanteile bei kontinuierlicher Zuführung der Mischungskomponenten durch die elektro- nische Steuerung der Förderpumpe. mit Hilfe einer Diodenmatrix so eingestellt werden, dass gemäss der von Hand oder Lochkartenleser eingegebenen Prozentwerte eine Durchschaltung einer Impulsfolge aus einem Vielfachfrequenz-Impulsfolgenerzeuger erfolgt, deren Frequenz im Mittel der gewünschten Pro- zentzahl entspricht.

   Hiebei ist der Vielfachfrequenz-Impulsfolgenerzeuger dadurch charakterisiert, dass er eine Reihe von Ausgängen besitzt, wobei an dem ersten 10%, am zweiten   20%,...   am 11.   1%,   am   21. 0, 1% usf. einer Bezugsfrequenz f erscheint, die bei der vorliegenden Einteilung dann 100%, also dem Gesamtdurchfluss, entspricht. Stellt man am Handeinstellschalter etwa x. 10% + y. llo + z. 0, 1%   für eine Mischungskomponente ein, so werden nur die Ausgangsleitungen mit   x. 10%, y. 1%, z. 0, 1%   durchgeschaltet und addiert, so dass dann am Ausgang der Auswahleinrichtung eine Impulsfrequenz mit der gewünschten Prozentzahl, bezogen auf die Bezugsfrequenz   f,   erscheint.

   Diese den einzelnen Mi- schungskomponenten prozentual entsprechenden   Ausgangs-Impulsfrequenzen werden dann mit Durchfluss-   zählfrequenzen der jeweiligen Komponenten verglichen, und es wird in Abhängigkeit von der Regelab- weichung der jeweilige Durchfluss geändert. 



   Bei einer Mischungsregelung wird häufig das Mischen sehr unterschiedlicher Mengen verlangt, oft so- gar nur der Zusatz von einigen Prozent oder Promille zu den Hauptmischungskomponenten. Beispielswei- se tritt bei Benzinmischanlagen die Bedingung auf, dass den Hauptkomponenten noch die sogenannten
Additive (Farbe usw.) in der Grössenordnung von einigen Prozent und spezielle Zusatzstoffe (Blei usw.) in - der Grössenordnung von einigen Promille hinzuzufügen sind. Während man bei den Hauptkomponenten den Durchfluss aus grösseren Vorratsbehältern zu kontrollieren hat, ist die Beimengung der Additive ein Dosierproblem, das allgemein mit Hilfe von Dosierpumpen erfolgt. Diese sind häufig derart miteinander gekoppelt, dass sie zwar im Hub verstellbar sind, jedoch alle gleiche Drehzahl besitzen.

   Weiterhin werden spezielle Zusatzstoffe, die nur in Spuren zugegeben werden sollen, mit Hilfe einer   genauen Einwäge-   vorrichtung zugegeben ; dies ist besonders dann wichtig, wenn diese Beifügungen hoch wirksam, insbesondere giftig, sind. 



   Der weiteren Verbesserung und Weiterentwicklung der bekannten Anordnung liegt daher die Aufgabe zugrunde, solche unterschiedlichen Mischungskomponenten mit höchster Genauigkeit in der den Prozentanteilen und der Art des Mischproduktes entsprechenden Art und Weise zu mischen. 



   Durch die Erfindung werden diese Verbesserungen bei einem Verfahren zum selbsttätigen Mischen von Flüssigkeiten bei dem die elektronische Steuerung der Förderpumpen durch eine Diodenmatrix erfolgt, dadurch erreicht, dass bei einer kontinuierlichen, im Prozentanteil sehr unterschiedlich gewünschten Zuführung der Mischungskomponenten a) die elektronische Steuerung der Förderpumpen für die Hauptanteile mittels einer Diodenmatrix so erfolgt, dass durch Durchschaltung und Addition von Impulsfolgen mit geeigneten Impulsfolgefrequenzen eines gemeinsamen Vielfachfrequenz-Impulsfolgenerzeugers Ausgangsspannungen eingestellt werden,

   die den einzelnen   gewünschtenFlüssigkeitskomponenten   prozentual entsprechende Impulsfolgefrequenzen aufweisen und dass diese den einzelnen Mischungskomponenten prozentual entsprechenden Ausgangsimpulsfolgefrequenzen mit Durchflusszählfrequenzen der jeweiligen Komponenten verglichen werden und in Abhängigkeit der Regelabweichung der Durchfluss geändert wird, b) die elektronische Steuerung der Förderpumpen für die sogenannten Additive in der Grössenordnung von einigen Prozent mittels einer Diodenmatrix so erfolgt, dass die Ausgangsspannungen, die ein Mass für die einzelnen gewünschten Additive-Mischungskomponenten sind, als Sollwerte für die Hubeinstellungen der entsprechenden Dosierpumpen dienen, während die Gesamtmenge der Additive bestimmt wird durch die allen Dosierpumpen gemeinsame Drehzahl, wobei deren Sollwert,

   gegeben durch einen Frequenzgenerator, mit dem digitalen Istwert im Drehzahlregler verglichen und in Abhängigkeit der Regelabweichung geändert wird und c) die elektronische Steuerung für die Zufügung der Zusatzstoffe in der Grössenordnung einiger Promille mittels einer Diodenmatrix so erfolgt, dass zunächst, wie für die Hauptanteile, eine Impulsfolge mit einer den einzelnen gewünschten Komponenten prozentual entsprechenden Impulsfolgefrequenz erzeugt wird, die einmal direkt als Sollwert für den Zufluss der Mischungskomponente dient,

   während die Differenz eines der ursprünglich sich in einer Einwägevorrichtung befindlichen Zusatzstoffmenge entsprechenden Wertes und der zeitlichen Summe der Sollimpulse mit einem der in der Waage sich befindlichen Menge entsprechenden Istwert verglichen und die Abweichungen als Korrekturgrösse zusätzlich auf den Durchflussregler gegeben wird. 



   Vorteilhafterweise werden die Frequenzen des Vielfachfrequenz-Impulsfolgenerzeugers aus einer 
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 dient diese Generatorfrequenz zugleich als Drehzahlsollwertgeber für die Additive. Man kann durch Ver-   änderung von f den Gesamtdurchfluss veränderlich einstellen. 



  Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben ; dabei   werden zugleich eine Reihe weiterer zur Ausgestaltung der Erfindung gehörender Merkmale erläutert. 



   Es zeigt Fig. 1 die Regelung der Hauptkomponenten, Fig. 2 die Regelung der Additive, Fig. 3 die Regelung der Zusatzstoffe sehr geringer Menge. In Fig. 4 ist eine Kontrolleinrichtung gezeigt, in der geprüft wird, ob die Summe der den eingestellten Sollwerten entsprechenden Impulsfolgefrequenzen für die einzelnen Komponenten der der Gesamtsollmenge entsprechenden Impulsfolgefrequenz   f   entspricht. 



   Fig. 1 zeigt die Regelung der Hauptanteile : 
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 oberen Teil der Fig. 1 ist diese zunächst für eine Mischungskomponente skizziert : Die von l'kommenden Leitungen werden der Auswahleinrichtung 5 zugeführt. Im Handeinstellschalter 6 kann nun eine zweibzw. dreistellige Zahl vorgegeben werden, die in 7 zur Anzeige kommt. Durch diese Einstellung werden in 5 drei Schalter geschlossen, welche jetzt aus dem von 3 kommenden Leitungsbündel drei Leitungen über 
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   Eine Umschaltung auf den Lochkartenleser 8 ist möglich. 



   Von dem   Durchflussmesser   11 wird über den Impulsgeber 12 die Istfrequenz zugeführt. Um gleiche Regler für alle Komponenten benutzen zu können, kann man bei unterschiedlichen Durchflussmengen Durchflussmesser mit verschiedenen Nennwerten benutzen, die etwa gleiche Impulszahlen abgeben, wobei dann der Frequenzteiler 9 dazu dient, eine Anpassung der Sollfrequenzen an den jeweiligen Durchflusszähler vorzunehmen. 



   Soll- und Istfrequenz werden in 10 über Frequenz-Spannungswandler gegensinnig auf einen nachgeschalteten Verstärker geführt und bilden so den P-Anteil für die Stellgrösse ; der I-Anteil wird nachdem Prinzip des Impulsphasenverfahrens (eine Koinzidenzsperre sorgt dafür, dass zeitlich zusammenfallende Ist- und Sollwertimpulse dem nachgeschalteten bidirektionalen Zähler nicht zugeführt werden ; die Zäh-   lerstellungwirdineinemnachgeschalteten Digital-Analog-Wandler   in eine entsprechende Gleichspannung umgesetzt) gewonnen ; er wird gleichfalls dem bereits genannten Verstärker zugeführt. 



   Von dort wird die Stellgrösse mit Hilfe eines elektropneumatischen Wandlers 13 dem Stellventil 14 zugeführt. Bevor die Mischungskomponente aus dem Vorratsbehälter 19 am Beginn des Mischungsprozesses über den Hahn 15 der Sammelleitung 16 zugeführt wird, wird ein Rundlauf zwischen 14,15 und der Rückleitung 17 eingeleitet, bis der durch 6 eingestellte, gewünschte Durchfluss erreicht ist ; erst dann wird 15 für den Abfluss nach 16 freigegeben, wobei vorhandene Mengenzähler vorher in die Nullstellung gebracht werden müssen. 



   Anstatt die Regelung des Durchflusses über das Stellventil 14 zu betätigen, kann man als Stellglied auch eine in ihrer Drehzahl veränderliche Pumpe benutzen. Dies ist im unteren Teil der Fig. 1 für eine Komponente dargestellt. la', la",   1a'" sind   hier die entsprechenden Abzweige der Vielfachleitung 1. Hier wird wie vorher der Durchfluss digital mit Hilfe eines Durchflussmessers lla und eines Impulsgebers 12a gemessen (die entsprechenden Glieder 5-12,15, 17 sind jetzt mit 5a-10a, 15a, 17a bezeichnet), jedoch an Stelle einer Beeinflussung des Stellventils 14 eine Drehzahländerung des Kreiselpumpenantriebs-   motors 20a'für die Kreiselpumpe 20a   mit Hilfe einer Feldverstellung des vom Motor 18a angetriebenen Generators 21a erzielt. 



   Die Regelung der Additive erfolgt vorzugsweise sowohl über eine Hubverstellung der zugehörigen Dosierpumpe 22 als auch über deren Drehzahlregelung, wie dies für ein Additiv im oberen Teil der Fig. 2 iargestellt ist. lq, lq", lq'"sind wieder entsprechende Abzweige der Vielfachleitung 1. 



   Die Sollwertvorgabe für die Hubregelung erfolgt in dem Handeinstellschalter 23 (hier kann auch auf den Lochkartenleser 8 umgeschaltet werden) mit der Anzeige 24. Die digital angegebenen Spannungswerte werden sowohl dem DA-Wandler 25 als auch der Auswahleinrichtung 26 zugeführt. Der analoge Wert 

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 von 25 wird dem Hubeinstellungsregler 27 zugeführt, der die Hubeinstellung der Pumpe 22 über die Hub- einstellvorrichtung 28 in Abhängigkeit von der Differenz des von 25 kommenden Sollwertes und des vom
Widerstand 29 abgeleiteten Istwertes einstellt ; dabei wird 29 von der mechanischen Hubeinstellungsvor- richtung 23 in Abhängigkeit von der jeweiligen Hubstellung verstellt. Zugleich erfolgt eine Drehzahl-   ! regelung der Dosierpumpe 22 in Abhängigkeit von der Frequenz f.

   Die von 2 kommende Impulsfolge wird über den Frequenzteiler 30 dem digitalen Drehzahlregler 31 zugeführt. Von einem Impulsgeber 33 auf der  
Welle des Antriebsmotors 32 für die Dosierpumpe 22 wird Istfrequenz gewonnen und ebenfalls dem Dreh- zahlregler 31 zugeführt. Der Drehzahlregler arbeitet ähnlich dem digitalen Durchflussregler 10. Der
Frequenzteiler 30 dient zur Anpassung der Anordnung an den i. a. serienmässig hergestellten Impuls- geber 33. Die Regelabweichung wird über einen geeigneten Transistor-Schaltverstärker 34 dem Feld 35" des vom Motor 35'angetriebenen Generators 35 zugeführt, der den Pumpenantriebsmotor 32 speist. Vor- teilhafterweise ist hier nur ein Antrieb für eine grössere Anzahl von Pumpen vorgesehen. Der Hubverstell- bereich ist dabei jedoch aus Gründen der Genauigkeit begrenzt. 



   Das bisher beschriebene Verfahren ist dann angebracht, wenn die Pumpen für die einzelnen Additive-
Komponenten alle gleiche Drehzahlen besitzen, also nur im Hub verstellbar sind. Sind sie in ihrer Dreh- zahl unabhängig voneinander veränderbar, dann kann man an Stelle von Hub- und Drehzahlregelung in 
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 tung 1 über die Abzweigung   1r'auf   eine Auswähleinrichtung 36a, die von dem Handschalter 37a (eventuell auch Lochkartenleser) mit der Anzeige 38a betätigt wird. 



   Die der Regelung im oberen Teil der Fig. 2 entsprechenden Glieder 30-35 und 22 sind jetzt mit 30a-35a und 22a bezeichnet. Die durchgeschaltete Sollwertimpulsfolge wird im Drehzahlregler 31a mit der vom Impulsgeber 35a kommenden Istwertimpulsfolge verglichen und in Abhängigkeit von der Regel-   abweichungmitHilfedesPeldstellers35a"für   den vom Motor 35a'angetriebenen Generator 35a die Drehzahl des Pumpenantriebsmotors 32a geändert. 



   Die Regelung der Zusatzstoffe ist in Fig. 3 erläutert :
Von dem Frequenzmultiplikator 3 (Fig. 1) führt eine Abzweigung bei 1w zur Auswahlvorrichtung 38, in der über den Einstellschalter 39 (mit der Anzeige 40) eine Durchschaltung verschiedener Leitungen von 3 (einschliesslich Summation) erfolgen kann. Die so weitergeleitete Sollwertimpulsfolge gelangt einmal auf den analogen Durchflussregler 41, andermal auf den digitalen Mengenregler 42. Der Istwert für den Durchflussregler wird dem Durchflussmesser 43 entnommen, der digitale Sollwert wird in 41 in einen Analogwert umgeformt, seine Abweichung vom Istwert stellt das Ventil 45 über den elektropneumatischen Umformer 44.

   Um dieser Regelung noch eine höhere Genauigkeit zu geben, existiert noch zusätzlich eine digitale   Abwägungsvorrichtung ;   die sich in der Waage 46 befindliche Zusatzstoffmenge wird mit dem Sollwert, der sich aus der Differenz eines in 42 einstellbaren, der ursprünglich eingewogenen Gesamtmenge entsprechenden Wertes und eines der zeitlichen Summe der eingegangenen Sollimpulse proportionalen Wertes ergibt, verglichen und in Abhängigkeit davon ein analoges Signal auf den Durchflussregler 41 gegeben, das den Sollwert für diesen Regler beeinflusst. Die Zusatzstoffe werden nicht direkt in die Sammelleitung 16 gegeben, sondern wegen ihrer Giftigkeit zunächst in einen mit Unterdruck gegen den Gesamtabfluss arbeitenden Vorlauf, angetrieben durch eine Pumpe 85. 



   Zur Überwachung der eingestellten Sollfrequenzen für die Hauptkomponenten und die Additive dient eine Kontrolle, ob die Summe dieser Impulsfolge-Frequenzen wieder der ursprünglichen Generatorfre-   quenzfgentspricht.   Diese in ihrer Art den Erfindungsgedanken wesentlich ausgestaltende Kontrolleinrichtung, die in den Pig. 1 und 2 mit 56 bzw. 56a angedeutet wurde, ist in Fig. 4 ausführlich dargestellt. 
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 der Einstellung der Sollwertspannung, die an den Wandler 25 gelegt wird, eine Durchschaltung der Prozenteinstellung   entsprechender Impulsfrequenzendurchdie   Auswahlschaltung 26, von wo aus sie auf die
Kontrolleinrichtung. 56 weitergeleitet werden. 



   In Fig. 4 bedeuten 57,58, 59,60, 61 Zuleitungen, auf denen die Impulse der einzelnen Soll-Impulsfolgen einlaufen ; diese Impulse laufen über die Zwischenspeicher 62,63, 64,65, 66 bei Geöffnet-   sein der Tore 67,   68,69, 70,71 und 72 auf den Verhältniszähler 73 nach vorheriger Addition ein ; 74 und 75 bedeuten Speicher- und Anzeigevorrichtung. Die Tore 67,68, 69,70 und 71 können von der Schalteinrichtung 76 geöffnet oder geschlossen werden und dienen zur Einzelkontrolle der verschiedenen Sollimpulsfolgen. Die von 2 zugeführte Leitfrequenz wird in 77 je nach Genauigkeitsanforderungen untersetzt, etwa in 1 : 100 oder 1 : 1000 und steuert eine bistabile Kippstufe 78, die das Tor 72 öffnet bzw. schliesst 

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 und somit die Sollimpulse auf den Verhältniszähler 73 auflaufen lässt.

   Soll fortlaufend gezählt werden, so kann die bistabile Stufe ausserdem ein zweites Tor 79 steuern, welches öffnet, wenn 72   schliesst ;   die durchgeschalteten Impulse laufen dann über den Hilfszähler 80 ebenfalls auf den Speicher 74. 



   Vorzugsweise werden, wie in Fig. 4 direkt angedeutet, nur einige Impulse über 79 auf den Hilfszäh- ler 80 und weiter als Voreinstellung für den Verhältniszähler 73 eingezählt, wobei der letzte dieser Im- pulse und nicht der nächste Impuls der untersetzten Generatorfrequenz fg die Rückstellung des Tores 72 durch Umkippen der bistabilen Stufe 78 bewirkt ; über 72 wird dann weiter auf 73 eingezählt. Der nächste
Generatorimpuls kippt dann 78 zurück ; durch den ersten Impuls etwa, der auf den Hilfszähler 80 kommt, wird zugleich das auf 73 befindliche Ergebnis in den Speicher 74 eingezählt. 



   Die Speicher 62, 63,64, 65,66 werden mit einer etwa zehn-bis zwanzigfach grösseren Frequenz als   fg nacheinander abgefragt ; eine Impulsfolge mit dieser Frequenz wird in 81 erzeugt und über die Abfrageeinrichtung 82 so an die einzelnen Speicher gelegt, dass der erste Impuls an Speicher 62 der zweite an  
Speicher 63 usf. erscheint. Die Frequenz von 81 muss dabei so gross sein, dass zwischen zwei Impulsen der
Frequenz f alle Speicher nacheinander abgefragt worden sind. Um das Abfragen auch wirklich in der
Pause zwischen zwei solchen Impulsen durchzuführen, ist eine Synchronisiereinrichtung 83 vorgesehen, die das Tor 84 nur während dieser Pause öffnet. 



   Die Anzeige in 75 erfolgt mittels Projektionszahlen, ist sie nicht gleich   lOOb,   wird ein Signal gege- ben. 



   Gemäss einer weiteren Ausbildung des erfinderischen Gedankens wird eine Reglerüberwachung durch die geeignete Bemessung der einzelnen in den Reglern verwendeten elektronischen Zähler erreicht. Die- se sind von vornherein so eingestellt, dass sie bei normalem Betrieb nicht an den Rand ihrer Kapazität kommen können. Läuft während des Mischungsvorganges doch ein Zähler gegen die Grenzen seines gege- benen Wertebereiches, so ist dies ein Zeichen, dass mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Betriebsstörung vor- liegt. Es wird daher dann ein Signal abgegeben, das die Anlage stillsetzt und die Störung meldet. 



     Zur Reglerprüfung   wird von einem zusätzlichen einstellbaren Sollwertgeber eine Prüffrequenz ("fikti- ve Istfrequenz") auf den Regler gegeben. 



     Die Gesamtdurchflussmessung   erfolgt am Durchflussmesser 47 (s. Fig. 3) und wird über den Frequenz-   messer und Verstärker 48 dem Anzeigegerät 49 zugeführt, in dem auch zugleich die Frequenz zur Anzeige kommt. Gemäss einer weiteren Ausgestaltung des erfinderischen Gedankens wird eine Regelung des  
Gesamtdurchflusses in Abhängigkeit der Differenz dieser beiden Anzeigen durchgeführt. In dem Messgerät
52 wird die Gesamtdurchflussrate angezeigt, über den Zähler 50 erfolgt eine ziffernmässige Anzeige der Gesamtdurchflussmenge in 51.53 und 54 sind Voreinstellungszähler, 53 für den Alarm bei Erreichen einer bestimmten Durchflussmenge, und 54 (mit der Anzeige 55) für das Erreichen der gewünschten Chargenendmenge. 



   Um bei einem etwaigen Stromversorgungsausfall die Anlage nach Beseitigung der Störung wieder in den Zustand vor Eintritt derselben einstellen zu können, sind, sofern elektronische Zähler verwendet werden, die bei Stromausfall in die Nullstellung laufen, zur Festhaltung des jeweiligen Durchflusszustandes noch elektromechanische Zähler eingebaut, die bei Stromausfall in ihrer Stellung stehenbleiben. 



   In Abänderung dieses Aufbaues zum Erhalten des Zählerstandes auch bei Stromausfall sind in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung die Zähler mit sogenannten Haftspeichern versehen. Diese Haftspeicher bestehen aus bistabilen Schaltungen, die mit Hilfe eines oder mehrerer in ihrer Magnetisierungsrichtung umschaltbaren Ferritkerne auch bei Stromausfall den jeweiligen Schaltzustand festhalten und bei Abfragen nach Wiedereinsetzen der Stromversorgung eine Information über den letzten Zählerstand liefern. 



   Die vom Sollimpulsfolgengenerator erzeugten Impulse sind häufig nicht äquidistant. Durch geeignete Schaltungsmassnahmen kann man einen gewissen Grad gleichmässiger Verteilung erreichen. Eine 
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 beitsfrequenz durch die Mindestabstände der Sollimpulse bestimmt ist. Kommen die Eingangsimpulse un-   gleichmässig,   und wird durch eine auftretende Häufung von Impulsen der zeitliche Abstand wesentlich herabgesetzt, so wird dabei auch der mögliche Arbeitsbereich des Frequenzspannungswandlers nicht ausgenutzt. Modulationen durch nicht äquidistante Sollimpulse können sich auch störend auf die Regelung selbst auswirken.

   Erfindungsgemäss wird diese Schwierigkeit dadurch vermindert, dass Frequenzteiler zur Erhöhung der Gleichmässigkeit der Sollimpulsfolgen hinter der Additionsstelle der mittels der Einstellschalter durchgeschalteten Sollimpulsfolgen vorgesehen sind und dass diese Frequenzteiler bei allen Kom- 

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 ponenten gleiche Teilungsverhältnisse haben und die Leitfrequenz im gleichen Verhältnis höher gewählt oder   110chgesetzt   wird. 



   Die zur Anpassung der Sollfrequenzen an die jeweiligen Durchflusszähler dienenden Frequenzteiler müssen bei unterschiedlichen Durchflussnennwerten unterschiedlich ausgelegt werden. Es ist aber eine einfache Austauschbarkeit aus Gründen der sparsamen Ersatzteilhaltung erwünscht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die zur Anpassung der Sollfrequenzen an die jeweiligen Durchfluss- zähler verwendeten Frequenzteiler einstellbar sind. 



   Bei der 100%-Kontrolleinrichtung werden die Summe der Sollimpulse bzw. einzelne Sollimpulsfolgen überprüft. Es ist aber darüber hinaus erwünscht, auch die Summe der Ist-Impulse bzw. einzelne Ist-Im- pulsfolgen zu kontrollieren, um beispielsweise Störungsfälle in der Anlage feststellen zu können.

   Dieses wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass zur Überwachung der Übereinstimmung der Summe aller ein- laufenden Ist-Impulse mit   demGesamtdurchfluss-Sollwert, dem eine   entsprechende Grundfrequenz, insbe-   sondere die für   die Erzeugung der Impulsfolgen des   Vielfachfrequenz-Impulsfolgengenerators   zugrunde ge- legte Generatorfrequenz, zugeordnet ist-die einzelnen   digitalen Istwertimpulsfolgen   und die Gesamtmen-   gen - Sollimpulsfolge   einem Vergleichsgerät zugeführt werden, das eine Anzeigeeinrichtung und eine
Signalvorrichtung aufweist, wobei die letztgenannte im Falle, dass Gesamtsollwert und Summe der Mi- schungskomponenten-Istwerte nicht übereinstimmen, in Tätigkeit gesetzt wird.

   Speziell kann an Stelle der Kontrolle aller Ist-Werte, entsprechend wie bei der Sollwertkontrolle, eine Umschaltung zum Messen nur einer Ist-Frequenz vorgenommen werden. 



   Bei der Umschaltung von der Summenkontrolle auf   Einzelkontrolle oder umgekehrt   bei der Soll- bzw. 



  Istwertüberprüfung kann es vorkommen, dass eine Fehlmessung dadurch auftritt, dass die Umschaltung innerhalb einer Messperiode erfolgt. Ferner kann es bereits durch einen zufälligen Störimpuls zu einer Alarmgabe kommen, falls diese Alarmgabe schon durch eine Fehlmessung (bzw. bei der ersten Fehlmessung) ausgelöst wird. Eine solche unerwünschte Alarmgabe wird erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass bei der   1000/0-Kontrolle   bei der ersten   Fehlmessungnicht   sofort Alarm gegeben wird, sondern erst bei mehreren, aufeinanderfolgenden Fehlmessungen die Signalvorrichtung in Tätigkeit gesetzt wird. 



   Es ist erwünscht, einzelne Regler auch ausserhalb der Anlage zu überprüfen. Dies wird in Ausgestaltung des Verfahrens erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass zur Reglerprüfung jedem Regler ein Impulsenerator zugeordnet ist, dessen Frequenz insbesondere wahlweise auf den Isteingang, den Solleingang oder gleichzeitig auf beide Eingänge gegeben werden kann. 



   Als bidirektionale Zähler werden häufig Zähleranordnungen verwendet, die nur einen Zähleingang haben und bei dem Torschaltungen für das Umschalten der Zählrichtung vorgesehen sind. Sollen von zwei aufeinanderfolgenden Impulsen der eine   in Vorwärtsrichtung,   der andere in Rückwärtsrichtung in den Zähler eingezählt werden, so muss innerhalb des Impulsabstandes die Zähleinrichtung des Zählers umgesteuert werden. Dazu ist eine bestimmte Zeit notwendig.

   Diese Zeitspanne wird erfindungsgemäss dadurch eingehalten, dass zur Erzielung gewisser   Impulsmindestabstände   die beiden Impulsfolgeneingespeichert und diese Speicher zeitlich nacheinander mit einer Frequenz abgetastet werden, die grösser sein muss als die maximale Eingangsfrequenz und dass Torschaltungen vorhanden sind, die die Abfragen erst freigeben, wenn Eingangssignale eingespeichert sind. 



   Es ist hinsichtlich der Anpassung des Reglers an Regelstrecken mit unterschiedlichem Zeitverhalten erwünscht, Regler universell mit verschiedenen dynamischen Regelverhalten zur Verfügung zu haben. Dabei soll möglichst ein Auswechseln des Reglers vermieden werden. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass dem Ausgang des Impulsphasenreglers ein Verstärker nachgeschaltet ist, dem durch geeignete Beschaltung verschiedenes dynamisches Regelverhalten gegeben werden kann. 



   Dabei kann insbesondere in Ausgestaltung dieses speziellen Erfindungsgedankens die Regelung so erfolgen, dass der nachgeschaltete Verstärker im wesentlichen das dynamische Verhalten der Regelung bestimmt, wobei der ursprüngliche Impulsphasenregler als Speicherelement der Regelabweichung dient und insbesondere gestattet, Regelabweichungen zu speichern, die grösser sind als der Linearitätsbereich der Regelung. 



     Grundsätzlich ist   bei der Anlage darauf zu achten, dass gewisse Vorgänge nicht zu gleicher Zeit ein- 
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 werden können.nen ist. Ferner muss z. B. verhindert werden, dass die Durchführung eines Prüfvorganges nicht während des Mischvorganges erfolgen kann. Diese und ähnliche Aufgaben werden erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass Schalteinrichtungen vorhanden sind, die gestatten, in Abhängigkeit von Betriebszuständen der Anlage verschiedene Funktionen des Reglers zu sperren bzw. freizugeben.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 11. Verfahren zum selbsttätigen Mischen von Flüssigkeiten, bei dem die elektronische Steuerung der Förderpumpen durch eineDiodenmatrix erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer kontinuierlichen, im Prozentanteil sehr unterschiedlich gewünschten Zuführung der Mischungskomponenten a) die elektronische Steuerung der Förderpumpen für die Hauptanteile mittels der Diodenmatrix so erfolgt, dass durch Durchschaltung und Addition von Impulsfolgen mit geeigneten Impulsfolgefrequenzen eines gemeinsamen Vielfachfrequenz-Impulsfolgenerzeugers Ausgangsspannungen eingestellt werden,

   die den einzelnen gewünschten Flüssigkeitskomponenten prozentual entsprechende Impulsfolgefrequenzen aufweisen und dass diese den einzelnen Mischungskomponenten prozentual entsprechenden Ausgangsimpuls- folgefrequenzen mit Durchflusszählfrequenzen der jeweiligen Komponenten verglichen werden und in Abhängigkeit der Regelabweichung der Durchfluss geändert wird, b) die elektronische Steuerung der Förderpumpen für die sogenannten Additive in der Grössenordnung von einigen Prozent mittels der Diodenmatrix so erfolgt, dass die Ausgangsspannungen, die ein Mass für die einzelnen gewünschten Additive-Mischungskomponenten sind, als Sollwerte für die Hubeinstellungen der entsprechenden Dosierpumpen dienen, während die Gesamtmenge der Additive bestimmt wird durch die allen Dosierpumpen gemeinsame Drehzahl, wobei deren Sollwert,

   gegeben durch einen Frequenzgenerator, mit dem digitalen Istwert im Drehzahlregler verglichen und in Abhängigkeit der Regelabweichung die Drehzahl geändert wird, und c) die elektronische Steuerung für die Zufügung der Zusatzstoffe in der Grössenordnung einiger Promille mittels der Diodenmatrix so erfolgt, dass zunächst, wie für die Hauptanteile, eine Impulsfolge mit einer der jeweiligen gewünschten Komponente prozentual entsprechenden Impulsfolgefrequenz erzeugt wird, die einmal direkt als Sollwert für den Zufluss der Mischungskomponente dient,

   während die Differenz eines der ursprünglich sich in einer Einwägevorrichtung befindlichen Zusatzstoffmenge entsprechenden Wertes und der zeitlichen Summe der Sollimpulse mit einem der in der Waage sich befindlichen Menge entsprechenden Istwertes verglichen und die Abweichung als Korrekturgrösse zusätzlich auf den Durchflussregler gegeben wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Durchflussregler für die Hauptkomponenten ein PI-Regler verwendet wird.

   3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der P-Anteil der Durchflussregelung durch gegensinnige Zuführung von Soll- und Istfrequenz über einen Frequenz-Spannungswandler auf einen nachgeschalteten Verstärker erfolgt.

   4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der I-Anteil der Durchflussregelung mit einem Impulsphasenregler erfolgt.

   5. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Impulsphasenregler mit einer Koinzidenzsperre verwendet wird, die dafür sorgt, dass zeitlich zusammenfallende Ist- und Sollwertimpulse dem nachgeschalteten bidirektionalen Zähler nicht zugeführt werden und die Zählerstellung des bidirektionalen Zählers in eine entsprechende, die Regelabweichung analog darstellende Gleichspannung mittels eines Digital-Analog-Wandlers umgeformt wird.

   6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Benutzung gleicher Regler für alle Komponenten Durchflussmesser mit verschiedenen Nennwerten, die etwa gleiche Impulszahlen abgeben, verwendet werden und eine Anpassung der Solltrequenzen an die jeweiligen Durchflusszähler mittels geeigneter Frequenzteiler erfolgt.

   7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Ausgängen des Vielfachfrequenz- : mpulsfolgenerzeugers Frequenzen in dekadischen Prozentanteilen einer Bezugsfrequenz erzeugt werden md dass diese, einem veränderlichen Gesamtsolldurchfluss entsprechend, simultan veränderlich sind.

   8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzen des Viel- 'achfrequenz-Impulsfolgenerzeugers durch Frequenzmultiplikation mit dem Multiplikationsfaktor < 1 aus miner Bezugsfrequenz abgeleitet werden, die, einem veränderlichen Gesamtsolldurchfluss entsprechend, reränderlich einstellbar ist.

   9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellglied eine Kreisel- ) umpe verwendet wird, deren Drehzahl, insbesondere über einen Umformersatz, vom Regler beeinflusst fird.

   10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozenteinstellung dekadisch wahlweise von Hand in einem Einstellschalter oder über einen Lochkartenleser erfolgt.

   11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Additive-Mischung bei in der <Desc/Clms Page number 8> Drehzahl gleichen Dosierpumpen den im Handeinstellschalter oder Lochkartenleser eingestellten Prozentwerten entsprechende Spannungen über einen Digital-Analog-Wandler einem Analogregler für die Hubeinstellung der jeweiligen Dosierpumpe als Sollwerte zugeführt werden, während gleichzeitig durch diese Einstellungen Impulsfolgen mit den Einstellungen prozentual entsprechenden Impulsfolgefrequenzen aus dem Vielfachfrequenz-Impulsfolgenerzeuger auf ein Prüfgerät für die Summenkontrolle der Einzelsollwerte durchgeschaltet werden.

   12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Sollwertfrequenz für die Drehzahl der Dosierpumpe bei den Additive-Komponenten die Grundgeneratorfrequenz für den VielfachfrequenzImpulsfolgenerzeuger verwendet wird.

   13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung der Drehzahlsollfrequenz an den Drehzahlzähler ein Frequenzteiler, der vor den Drehzahlregler geschaltet wird, verwendet wird. EMI8.1 einstellungen in den Einstellschaltern oder Lochkartenlesern entsprechenden Impulsfolgen des Vielfachfrequenz-Impulsfolgenerzeugers und deren Addition gegeben werden, diese in Drehzahlreglern mit den digitalen Istwerten verglichen und in Abhängigkeit der Regelabweichungen die Drehzahlen der Dosierpumpen verändert werden.

   16. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass-zur Überwachung der Übereinstimmung der Summe aller eingestellten Prozentsollwerte mit dem Gesamtdurchfluss-Sollwert, dem eine entsprechende Grundfrequenz, insbesondere die für die Erzeugung der Impulsfolgen des Vielfachfrequenz-Impulsfolgengenerators zugrunde gelegte Generatorfrequenz zugeordnet ist-die einzelnen digitalen Sollwertfolgen und die Gesamtmengen-Sollimpulsfolge einem Vergleichsgerät zugeführt werden, das eine Anzeigeeinrichtung und eine Signalvorrichtung aufweist, wobei die letztgenannte im Falle, dass Gesamtsollwert und Summe der Mischungskomponenten-Sollwerte nicht übereinstimmen, in Tätigkeit gesetzt wird.

   EMI8.2 gleichsgerät einlaufenden Impulse der Mischungskomponenten-Sollwertimpulsfolgen kurzzeitig gespeichert, die einzelnen Speicher mittels einer Impulsfolge, die im Vergleichsgerät erzeugt wird und eine etwas höhere Frequenz als Grundfrequenz multipliziert mit der Anzahl der Mischungskomponenten hat, nacheinander abgefragt werden und dass die abgefragten Impulse addiert, periodisch in Zeitabschnitten, die durch eine Untersetzerstufe aus der Grundfrequenz gewonnen werden, auf einen Verhältniszähler eingezählt sowie in einen Speicher mit Anzeigevorrichtung weitergegeben werden.

   18. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 11 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Vergleichsgerät mittels einer Synchronisierungseinrichtung die Abtastimpulsfolge für die Zwischenspeicher nur zwischen zwei Impulsen der Grundfrequenz wirksam gemacht werden.

   19. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 11,16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass in den Zufuhrrungen der Zwischenspeicher zu den Verhältniszählern vor der Additionsstelle der einzelnen Sollwertimpulsleitungen mittels von einer gemeinsamen Schalteinrichtung bedienbarer Torschaltungen eine Einzelkontrolle ermöglicht wird.

   20. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 11,16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Hilfszählers in den Pausen zwischen den periodischen Zeitabschnitten, in denen in den Verhältniszähler eingezählt wird, die einlaufenden Impulse registriert und an den Speicher weitergeleitet werden.

   21. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 11,16, 17 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass in den Hilfszähler nur einige in ihrer Anzahl vorher festgelegte Impulse eingezählt werden, die den Verhältniszähler voreinstellen, wobei der erste derselben das im Verhältniszähler stehende Ergebnis an den Speicher weiterleitet, der letzte derselben das Tor für die Einzählung der addierten Sollimpulse auf den Verhältniszähler umschaltet und der nächste Impuls der untersetzten Generatorfrequenz-Impulsfolge das Tor für den Verhältniszähler schliesst und wieder für den Hilfszähler öffnet.

   22. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2,4, 5 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass mittels den Einzelnen Reglern zugeordneter Reglerüberwachungsgeräte die Anlage stillgesetzt und ein Signal abgegeben wird, wenn ein Zähler an den Rand seines Wertebereiches läuft.

   23. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2,4, 5 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur ReglerprüSung von einem zusätzlichen einstellbaren Sollwertgeber eine Prüffrequenz als fiktive Istfrequenz auf den <Desc/Clms Page number 9> Regler gegeben wird.

   24. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Vergleich der am Ge- samtdurchflussmesser gemessenen Gesamtdurchflussfrequenz und der Grundfrequenz eine Gesamtdurchfluss- regelung erfolgt.

   25. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Voreinstellungszählern bei Erreichen einer bestimmten Durchflussmenge und/oder beim Erreichen der gewünschten Chargenendmen- ge Signale abgegeben werden, die vorzugsweise zu Steuerzwecken, insbesondere zur Abschaltung der An- lage, dienen.

   26. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe von mit den elektronischen Zählern gekoppelten Einrichtungen der jeweilige Zählerstand auch bei Stromversorgungsausfall festgehalten wird.

   27. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 26, dadurch gekennzeichnet, dass zum Festhalten des Zählerstandes auch bei Stromausfall elektronische Haftspeicher oder elektromechanische Zähler verwendet werden.

   28. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe von Frequenzteilern die Gleichmässigkeit der Sollimpulsfolgen hinter der Additionsstelle der mittels der Einstellschalter durchgeschalteten Sollimpulsfolgen erhöht wird, wobei Frequenzteiler verwendet werden, die bei allen Komponenten gleiche Teilungsverhältnisse haben, und wobei die Leitfrequenz im gleichen Verhältnis höher gewählt oder hochgesetzt wird.

   29. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung der Sollfrequenzen an die jeweiligen Durchflusszähler einstellbare Frequenzteiler verwendet werden.

   30. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass-zur Überwachung der Übereinstimmung der Summe aller einlaufenden Istimpulse mit dem Gesamtdurchfluss-Sollwert, dem eine entsprechende Grundfrequenz, insbesondere die für die Erzeugung der Impulsfolgen des VielfachfrequenzImpulsfolgengeneratorszugrunde gelegte Generatorfrequenz, zugeordnet ist-die einzelnen digitalen Istwertimpulsfolgen und die Gesamtmengen-Sollimpulsfolge einem Vergleichsgerät zugeführt werden, das eine Anzeigeeinrichtung und eine Signalvorrichtung aufweist, wobei die letztgenannte im Falle, dass Gesamtsollwert und Summe der Mischungskomponenten-Istwerte nicht übereinstimmen, in Tätigkeit gesetzt wird.

   31. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 11 und 30, dadurch gekennzeichnet, dass an Stelle aller IstWerte, entsprechend wie bei der Sollwertkontrolle, eine Umschaltung zur Messung nur einer Istfrequenz vorgenommen werden kann.

   32. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 11,16 und 30, dadurch gekennzeichnet, dass bei der loloKontrolle bei der ersten Fehlmessung nicht sofort Alarm gegeben wird, sondern erst bei mehreren, aufeinanderfolgenden Fehlmessungen die Signalvorrichtung in Tätigkeit gesetzt wird.

   33. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2,4, 5 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reglerprüfung jedem Regler die Frequenz eines Impulsgenerators wahlweise auf den Isteingang, den Solleingang oder gleichzeitig auf beide Eingänge gegeben wird.

   34. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2,4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung gewisser Impulsmindestabstände die beiden Impulsfolgen eingespeichert und diese Speicher zeitlich nacheinander mit einer Frequenz abgetastet werden, die grösser sein muss als die maximale Eingangsfrequenz und dass mittels Torschaltungen die Abfragen erst freigegeben werden, wenn Eingangssignale eingespeichert sind.

   35. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass einem dem Ausgang des Impulsphasenreglers nachgeschalteten Verstärker verschiedenes dynamisches Regelverhalten gegeben wird.

   36. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2,4 und 35, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des nachgeschalteten Verstärkers im wesentlichen das dynamische Verhalten der Regelung bestimmt wird, EMI9.1 der ursprüngliche Impulsphasenregler als Speicherelement der Regelabweichung herangezogenler Regelung.

   37. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe von Schalteinrichtungen n Abhängigkeit von bestimmten Betriebszuständen der Anlage, wie" Anlage eingeschaltet - Mischung <Desc/Clms Page number 10> noch nicht begonnen" oder "Mischprozess läuft". bestimmte Funktionen des Reglers, wie"Regleralarm auf Grund zu geringen Durchflusses" oder "Regler im Prüfzustand", gesperrt bzw. freigegeben werden.