DD213076A1

DD213076A1 - DEVICE FOR CONTROLLING CONTINUOUS MIXING PROCESSES

Info

Publication number: DD213076A1
Application number: DD24724283A
Authority: DD
Inventors: Gerold Anders; Heinz Hartlepp; Peter Oppelt; Friedrich Stolze
Original assignee: Zittau Ing Hochschule
Priority date: 1983-01-14
Filing date: 1983-01-14
Publication date: 1984-08-29

Abstract

Die erfindungsgemaesse Einrichtung ermoeglicht eine kontinuierliche Optimierung von Mengendosierungen nach oekonomischen Kriterien entsprechend den sich veraenderden Qualitaeten und Mengen mehrerer Mischungskomponenten zur Herstellung eines Endproduktes mit geforderten Guetewerten. Gegenueber bekannten Loesungen, bei denen Digitalrechner mit offline- Betrieb als Prozessrechner eingesetzt werden, liegt der Erfindung eine als Optimisator wirkende Analogschaltung zugrunde, die eine Echtzeitsteuerung zur kontinuierlichen Gewaehrleistung dieser oekonomisch optimalen Fahrweise des Mischungsprozesses ermoeglicht. Der Aufbau des Optimisators als Einzweck-Analogrechner mit handelsueblichen Bauteilen ist dabei bedeutend preisguenstiger als der Einsatz eines Digitalrechners.The device according to the invention enables a continuous optimization of metering quantities according to economic criteria in accordance with the varying qualities and quantities of several mixture components for the production of a final product with required yield values. Compared with known solutions, in which digital computers are used with offline operation as a process computer, the invention is based on acting as an optimizer analog circuit that allows real-time control for continuous Gewaehrleistung this economically optimal driving style of the mixing process. The construction of the optimizer as single-purpose analog computer with commercial components is significantly cheaper than the use of a digital computer.

Description

BrfindungsbeSchreibung Brfindun gs description

Titeltitle

^l- Einrichtung zur Steuerung kontinuierlicher Mischprosesse ^l - device for controlling continuous mixing process

Ό 'Ό '

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Das Anwendungsgebiet der Erfindung bezieht sich auf die Steuerung kontinuierlich verlaufender llischprozesse für mehr als zwei Mischungskomponenten» Die erfindungsgemäße Lösung ist dabei für solche Einsatzfälle vorgesehen, bei denen eine vorge-. schriebene Güte des Mischungsproduktes durch eine Steuerung derMengendosierung der. Mis.chungskcmponenten unter gegebenen technologischen Bedingungen zu gewährleisten ist und darüber hinaus ein und dieselbe Qualität des Endproduktes durch ver-The field of application of the invention relates to the control of continuously running llischprozesse for more than two mixture components »The solution according to the invention is intended for such applications in which a vorge-. described quality of the mixture product by controlling the dosage of the. Mis. Kung components under given technological conditions is guaranteed and beyond the same quality of the final product by Ver-

f schiedene Kombinationen von Komponenten möglich ist, so daß damit nicht nur die technische Güte des Endproduktes, sondern f different combinations of components is possible, so that not only the technical quality of the final product, but

I^ auch die den jeweiligen Bedingungen entsprechende ökonomisch optimale Variante derMengendosierung gewährleistet werden kann« . It is also possible to guarantee the economically optimal variant of the metering dosage corresponding to the respective conditions. "

Eine solche Situation ist beispielsweise bei der Herstellung von Stadtgas aus den Abprodukten der Braunkohleveredlung unter Zumischung weiterer Komponenten mit entsprechenden brenntech-•nischen Gütewerten gegeben»Such a situation is given, for example, in the production of town gas from the waste products of lignite refining with admixture of other components with corresponding combustible-technical quality values.

Demzufolge bezieht sich das Anwendungsgebiet der Erfindung im engeren Sinne auf die nach ökonomischen Kriterien optimale Steuerung der Mengendosierung zur Herstellung von Stadtgas.Accordingly, the field of application of the invention in the narrower sense refers to the optimal control according to economic criteria of the metering dosage for the production of town gas.

Sie ist darüber hinaus für die Steuerung von Parametern oder zur Dosierung von Mischungskomponenten kontinuierlich oder taktweise kontinuierlich verlaufender Mischungsprozesse in der Verfahrenstechnik anwendbar.It is also applicable for the control of parameters or for the metering of mixture components continuously or cyclically continuously running mixing processes in process engineering.

Charakteristik des "bekannten Standes der OJechnikCharacteristic of the "known state of OJechnik

Das Problem der Mengendosierung mehrerer kontinuierlich strömender und durch Mischung zu einem Endprodukt zu vereinigender Medien (Komponenten der Mischung) ist unter zwei Aspekten zu sehen.The problem of metering a plurality of continuously flowing media to be combined by mixing into a final product (components of the mixture) can be seen in two aspects.

Einerseits handelt es sich hierbei tun ein Problem der Mehrgrößenregelung bzw. -steuerung. Andererseits geht es um die Optimierung der qualitativen und quantitativen Zusammensetzung der in den Mischungsproze.S eingehenden Komponenten nach ökonomischen Kriterien unter gegebenen Restriktionen (z. B. maximale oder minimale Begrenzung der einzelnen Mischungskomponenten). Dabei ist zu berücksichtigen, daß sich die Qualität und möglicherweise die zur "Verfügung stehende Menge (Restriktion) jeder Eingangskomponente während des über längere Zeiträume verlaufenden Produktionsprozesses verändern.On the one hand, this is a problem of multivariable regulation or control. On the other hand, it is about the optimization of the qualitative and quantitative composition of the incoming components in the mixing process according to economic criteria under given restrictions (eg maximum or minimum limitation of the individual mixture components). It should be remembered that the quality and possibly the available amount (restriction) of each input component will change during the longer term production process.

Die bekannten technischen Lösungen beziehen sich auf die stenerungs— bzw. regelungstechnische Beherrschung der Mengendosierung.The known technical solutions relate to the stenerungs- or control technical control of the metering.

Die Mengendosierung mit variablen Mengen und Qualitäten erfordert dabei eine Optimierung der iHihrungsgrößen» Diese Optimierung wird dem Stand der Technik entsprechend mit Hilfe von Prozeßrechnern oder Mikrorechnern bzw. Mikrorechnerstrukturen realisiert.The quantity metering with variable quantities and qualities hereby requires an optimization of the order quantities »This optimization is realized according to the state of the art with the aid of process computers or microcomputers or microcomputer structures.

Eine weitere Möglichkeit besteht in der Anwendung von Uomogrammen zur Bestimmung der Führungsgrößen bzw. Stellgrößen für die Betriebs-Meß-Steuer- und Regelungstechnik,Another possibility is the use of Uomogrammen to determine the reference variables or manipulated variables for the operating measuring control engineering,

^ 0 _o° "> O η O ^ 0 _o ""> O η O

Der Stand dar Technik wird somit "bestimmt von Lösungen ,The state of the art is thus "determined by solutions

a) zur rechnergestützten Bntscheidungsvorbereitung für eine manuelle bzw. teilautomatisierte Steuerung der Mengendosierung, wobei der Rechner im off-line-Betrieb genutzt wirda) for the computer-aided Bntscheidungsvorbereitung for a manual or semi-automated control of the metering dosage, the computer is used in off-line operation

b) zur automatischen Steuerung der Mengendosierung nach fest vorgegebenen Pührungsgrößen sowieb) for the automatic control of the quantity metering according to firmly predetermined Pührungsgrößen and

c) zur automatischen Steuerung der Mengendosierung₉ wobei die Berechnung der Pührungsgrößen über einen mit dem Regelkreis on-line-gekoppelten Rechner erfolgt.c) for the automatic control of the quantity metering ₉ wherein the calculation of the Pührungsgrößen via an on-line-coupled computer with the control loop.

Als ein Mangel derartiger Lösungen zeigt sich in der Praxis das Fehlen einer Optimierung nach ökonomischen Kriterien bei Gewährleistung der technischen Güte des Mischungsproduktes unter Berücksichtigung der sich während der Prozeßdurchführung verändernden Qualitäten und Grenzmengen der Mischungskomponenten*A lack of such solutions shows in practice the lack of optimization according to economic criteria while ensuring the technical quality of the mixture product taking into account the changing during the process performance qualities and limits of the mixture components *

Somit kann mit den bekannten technischen Mitteln und Methoden eine kontinuierlich optimale Prozeßführung nicht bzw. nur über bestimmte zeitliche Phasen gewährleistet werden»Thus, with the known technical means and methods a continuously optimal process control can not be guaranteed or only over certain temporal phases »

Im Falle einer rechnergestützten Entscheidungsvorbereitung ge» C maß a) führt das zu einem Zeitproblem, da die Zykluszeit einer ( rechnerischen Optimierung für bestimmte Anwendungsfälle zu lang ist, um den Prozeß kontinuierlich optimal zu fahren₉ Hinzu kommt, daß derartige komplexe Optimierungsaufgaben mit den klassischen Optimierungsverfahren oder als Problem der Polyoptimierung nur mit einem sehr hohen Rechenzeitaufwand lösbar sind.In the case of a computer-based decision preparation ge "C a) measure leads to a problem of time, since the cycle time of a (mathematical optimization for certain applications is too long to drive the process continuously optimal ₉ In addition, such complex optimization problems with classical optimization methods or solvable as a problem of polyoptimization only with a very high computational time.

Bei der automatischen Steuerung gemäß b) ist das Feld der möglichen Variationsbreite für operative Veränderungen von Füh<» rungsgroßen und Bedingungen mit der. Hardware vorgegeben«In the case of the automatic control according to b), the field of possible variation is for operational changes in sizes and conditions with the. Hardware specified «

Die nutzung der-Rechentechnik auf Basis einer digitalen Informationsverarbeitung gemäß c) erfordert eine umfangreiche Software und eine Echtzeitverarbeitung der Daten· Dazu sind sehr^: hochleistungsfähige Rechenanlagen, die dann auch eine Optimierung nach ökonomischen Kriterien ermöglichen, notwendig·The use of computer technology based on digital information processing according to c) requires extensive software and real-time processing of the data. This requires ^: high-performance computer systems, which then also enable optimization on the basis of economic criteria.

Mit dem bekannten Stand der Technik läßt sich somitWith the known prior art can thus be

- eine Echtzeitsteuerung- a real-time control

- eine in den Steueralgorithmus integrierte Optimierung undan optimization integrated into the control algorithm and

- eine größere Variationsbreite bzw. Reaktionsfähigkeit des Steuersystems auf operative Veränderungen der Bedingungen- greater variation or responsiveness of the tax system to operational changes in conditions

nur mit Hilfe einer sehr leistungsfähigen Automat!sierungs- ^:technik und Datenverarbeitungstechnik realisieren, wobei die Prozeßmeßtechnik hinsichtlich Genauigkeit noch nicht den in- forderungen ί -.entspricht, so daß mit zum Teil unscharfen Ausgangsinformationen optimiert werden muß.only with the help of a very powerful machine ^sierungs-: implement technology and data processing technology, the process measurement is not the domestic requirements ί -.entspricht so that must be optimized for accuracy with blurred partly output information.

Gegenüber dem bekannten Stand der Technik zum Sachgebiet dokumentiert die Einrichtung zur Steuerung kontinuierlicher Mischprozesse insofern eine erfinderische Qualität als sie eine kontinuierliche Optimierung der Mengendosierung als Pührungsgrößen für die Mengenregelung der in den Mischprozeß eingehenden Kompontenten mit Hilfe eines nach dem Analogprinzip arbeitenden Optimisators ermöglicht* Dabei erfolgt die Optimierung erfindungsgemäß auf der Grundlage eines auf iterativem Wege gewonnenen mathematischen Modells, das in eine Analogschaltung umgesetzt wurde. Damit stellt auch die Anwendung der Analogtechnik für den vorliegenden Einsatzfall eine Neuheit gegenüber dem bekannten Stand der Technik dar«Compared to the known state of the art to the subject documents the device for controlling continuous mixing processes insofar an inventive quality as it allows a continuous optimization of the metering as Pührungsgrößen for the flow control of incoming into the mixing process components using an operating according to the analogue optimizer Optimization according to the invention on the basis of an iteratively obtained mathematical model that has been converted into an analog circuit. Thus, the use of analogue technology for the present application represents a novelty over the known state of the art. "

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfind"ung besteht darin, eine Einrichtung zu entwickeln, die es,ermöglicht, kontinuierlich eine nach ökonomischen Kriterien optimale Steuerung der Mengendosierung mehrerer Komponenten zur Mischung für ein Endprodukt unter Beachtung technischer Güteforderungen sowie weiterer variierbarer Bestriktionen am Beispiel der Herstellung von Stadtgas aus verschiedenen Mischungskomponenten kontinuierlich zu gewährleisten.The object of the invention is to develop a device which makes it possible to continuously control, based on economic criteria, the metering of a plurality of components for mixing a final product in compliance with technical quality requirements and other variable restrictions on the example of the production of city gas continuously ensure different mixture components.

Im einzelnen besteht das Ziel dieser Einrichtung darinIn particular, the purpose of this device is therein

- für eine definierte Menge von operativ veränderlichen Restriktionen die Einrichtung durch Einstellung zu programmieren, ...- to program the device by setting for a defined set of operationally variable restrictions, ...

- eine Echtzeitsteuerung mit direktem Datenabgriff aus dem Prozeß nach.dem on-line-Prinzip zu verwirklichen,realizing a real-time control with direct data tapping from the process according to the on-line principle,

- eine vorausschauende Steuerung durch eine in das Steuersystem integrierte proepektive Simulation zu erreichen,- to achieve predictive control through a predictive simulation integrated into the control system,

- die Unscharfe bestimmter Meßwerte im Optimierungs- und Steuerprozeß zu berücksichtigen,- to consider the fuzziness of certain measured values in the optimization and control process,

- durch eine in den Steuerprozeß integrierte Optimierung einen nach ökonomischen Kriterien optimalen Prozeßablauf bei Einhaltung der geforderten Güte kontinuierlich zu gewährleisten, um damit ein Mischungsprodukt.konstanter.Qualität zu erreichen.- Through an integrated into the control process optimization to ensure an optimal economic process criteria process while maintaining the required quality in order to achieve a Mischungsprodukt.konstanter.Qualität.

Das ökonomische Ziel der Erfindung besteht darin, kontinuierlich einen ökonomisch optimalen Prozeßablauf an der Grenze des Minimums der technischen Gütewerte zu fahren und dabei den Einsatz der Menge, der jeweils kostenhöchsten bzw. der volkswirtschaftlich wertvollsten Komponenten zu minimieren.The economic aim of the invention is to continuously drive an economically optimal process sequence at the limit of the minimum of the technical quality values while minimizing the use of the quantity of the most cost-effective or the most economically valuable components.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe, eine Einrichtung zur ökonomisch optimalen Steuerung von kontinuierlichen Mischprozessen zu schaffen, wird am Beispiel der Dosierung der sich nach Qualität -(brenntechnische Gütewerte) und Menge ändernden Mischungskomponenten der Stadt« gaserzeugung erfindungsgemäß in der Weise gelöst, daß die Steuerungsaufgabe in verschiedene zeitliche Schichten untergliedert wird.The task of providing a device for the economically optimal control of continuous mixing processes is achieved by the example of the metering of the quality components (combustible quality values) and quantity-changing mixture components of city gas generation according to the invention in such a way that the control task is divided into different time strata is subdivided.

Dabei erfolgt in einer dem Echtzeitpunkt der Steuerung der Mengendosierung vorgelagerten ersten negativen zeitlichen Schicht die Messung"" der brenntechnischen Gütewerte und die Berechnung der ökonomisch optimalen Mengendosierung als Führungsgröße für die Regelung des Mengenstromes der Mischungskomponenten unter Beachtung der brenntechnischen Gütewerte und der geforderten Menge des Endproduktes über eine Analogschaltung, die hierbei die Funktion eines Optiiaisators erfüllt.In this case, in a first negative time layer preceding the real-time point of the control of the quantity metering, the measurement "" of the firing quality values and the calculation of the economically optimum quantity metering as a reference variable for the regulation of the flow rate of the mixture components takes into account the firing quality values and the required quantity of the final product an analog circuit that fulfills the function of an optiizer.

In einer dieser ersten zeitlichen Schicht vorgelagerten zweiten negativen zeitlichen Schicht erfolgt die Auswahl einer optimalen Variante aus dem Feld der den jeweils gegebenen operativen Bedingungen entsprechenden möglichen Kombinationen von Mischungskomponenten über einen Digitalrechner. Somit erfolgt die Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung durch eine mit der herkömmlichen^;BMSR~Technik on-line-gekoppelte Hardwarestruktur.In one of these first temporal layer upstream second negative temporal layer, the selection of an optimal variant from the field of the given respective operative conditions corresponding possible combinations of mixture components via a digital computer. Thus, the realization of the solution according to the invention by one with the conventional ^; BMSR ~ Engineering Online-coupled hardware structure.

Während der Digitalteil in bekannter Weise mit einer entsprechenden Software für die Bestimmung der jeweils optimalen Kombination im Sinne einer prospektiven Simulation genutzt wird, dient der Analogteil einer simultan zum Prozeß verlaufenden kontinuierlichen Optimierung der Führungsgrößen (dynamische SollwertbeStimmung) für die Mengenregelung der Mischung skompone nt en im Echtzeitraum.While the digital part is used in a known manner with appropriate software for the determination of the optimal combination in the sense of a prospective simulation, the analog part of a simultaneous to the process continuous optimization of the reference variables (dynamic setpoint determination) for the flow control of the mixture skompone nt en im Real period.

Die Bestimmung der Hardwarestruktur des Analogteils erfolgt nach einem aus den brenntechnisehen Gütewerten und der ökonomischen Zielfunktion "Kosten der Mengedosierung-»min" abgeleiteten und durch Faktoren für bestimmte Varianten der Komponentenzusammenstellung modifizierbares Funktional*The determination of the hardware structure of the analog part is carried out according to a functionally derived from the fuel quality and the economic objective function "costs of the dosage amount of» min "and modifiable by factors for certain variants of the component composition *

Dieses Funktional hat für das nachfolgend beschriebene Anwendungsbeispiel die FormThis functional has the form for the application example described below

I (t) . a - [oC+ß I (t)l Fw _G (t) - kl opt LJL- JI (t). a - [oC + ß I (t) 1 Fw _G (t) - kl opt LJL- J

darin bedeutenmean in it

^ά opt ^ά opt

I₁ (t)I ₁ (t)

(t)(T)

uRG OLuRG OL

a'a '

ökonomisch optimaler Mengenstrom Importerdgaseconomically optimal volume flow of imported gas

Mengenstroin RectisolgasMengenstroin Rectisolgas

Untere Wobbezahl des RectisolgasesLower Wobbe number of rectisol gas

||2§||2ϊβο .|| 2§ || 2ϊβο.

Mengenverhältnis ||2§||2ϊQuantity ratio || 2§ || 2ϊ

konstanter Paktorconstant factor

Konstanteconstant

Die Bewertung der Konstanten β und K ergibt sieh dabei aus den linearen Abhängigkeiten der Variablen des Punktionais.The evaluation of the constants β and K results from the linear dependencies of the variables of the puncture.

Ausführungsbeispiel ·Embodiment ·

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Anwendung der Erfindung für eine Einrichtung zur ökonomisch optimalen Steuerung der kontinuierlichen Herstellung von Stadtgas (SG) auf der. Basis von, Rectisolgas (RG) durch Zumischung ;von eigenem Erdgas (EEG) und Importerdgas (IEG) bzw. Flüssiggas (PG) und gegebenenfalls weiterer Kombinationen. Das Ziel der Steuerung ist die ökonomisch optimale Mengendosierung der vorgenannten Komponenten bei Gewährleistung der in den TGL festgelegten Gütekriterien wie z. B, Wobbezahl, Kernlängenzahl u« a. m* sowie weiterer ökonomischer Forderungen, wie z» B. minimaler Anteil von IEG, maximale Produktion von SG und anderer möglicher Kombinationen»The embodiment relates to the application of the invention for a device for the economically optimal control of the continuous production of town gas (SG) on the. Base of Rectisol gas (RG) by admixture, of own natural gas (EEG) and imported natural gas (IEG) or liquid gas (PG) and possibly further combinations. The aim of the control is the economically optimal quantity dosing of the aforementioned components while ensuring the specified in the TGL quality criteria such. B, Wobbe number, kernel length u «a. m * as well as other economic demands, such as "minimum amount of IEG, maximum production of SG and other possible combinations"

Erfindungsgemäß wird das Grundprinzip der prospektieren Steuerung bei kontinuierlich strömenden Medien in der Weise verwirklicht, daß die Steuerung in verschiedenen zeitlichen Schichten gemäß Pig. 1 realisiert wird.According to the invention, the basic principle of the prospective control is realized in continuously flowing media in such a way that the control in different temporal layers according to Pig. 1 is realized.

Die für das Endprodukt (1) notwendige Mengendosiertmg (2) erfolgt dabei zum jeweiligen Echtzeitpunkt t . In einer dem Eehtz-eitpunkt vorgelagerten zeitlichen Schicht (t -1) erfolgt'die Optimierung (3) der Mengenanteile mit den Qualitäten der Mischungskomponenten (4), die in einer dieser zeitlichen Schicht vorgelagerten (t -2)-Schicht ermittelt wurden. In einer dieser (t -2)-Schicht wiederum vorgelagerten (t -3)-Schicht erfolgt die Vorgabe entsprechender Restriktionen als Stellgrößen (5) für die Optimierung (3). Dabei werden diese Stellgrößen (5) im Ergebnis einer Variantenbetrachtung entsprechend der zu beachtenden längerfristigen Vorgaben und Restriktionen zu einem vor der (t -3)-Schicht liegenden Zeitpunkt vom Steuerorgan (6) bestimmt.The quantity dosage (2) required for the end product (1) takes place at the respective real-time point t. In a temporal layer (t -1) upstream of the return time point, the optimization (3) of the proportions with the qualities of the mixture components (4) takes place, which were determined in a (t -2) layer upstream of this time layer. In one of these (t -2) -layer in turn upstream (t -3) layer, the specification of appropriate restrictions as manipulated variables (5) for the optimization (3). In the process, these manipulated variables (5) are determined by the control member (6) as a result of a variant consideration in accordance with the longer-term specifications and restrictions to be observed at a time before the (t -3) layer.

I¹Ur die Dimensionierung der zeitlichen Schichten ist die Strömungsgeschwindigkeit der einzelnen Komponenten bestimmend. Die der Erfindung zugrundeliegende Schaltungsanordnung zeigt Mg. 2.I ¹ The dimensioning of the temporal layers determines the flow velocity of the individual components. The underlying circuit arrangement of the invention shows Mg. 2.

Entsprechend Pig. 2 erfolgt die Herstellung des Endproduktes (D'in einer Mischstrecke (2). Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Herstellung von SG aus drei Komponenten, Der Mengenstrom dieser Komponenten (3), (4) und (5) wird für jede Komponente getrennt über die Stellglieder (6) und die Mengenstromr,egler (T) dosiert.According to Pig. 2, the production of SG is made of three components, The flow of these components (3), (4) and (5) is separated for each component via the actuators (6) and the Mengenstromr, regulator (T) dosed.

Die ^uhrungsgrößen für die Mengenstromregler (7) werden kontinuierlich durch den Optimisator (10) berechnet. Entsprechend der am Schalter (11) gev/ählten Steuerungsart "manuelle Steuerung" oder "automatische Regelung" erfolgt bei manueller Steuerung die Ausgabe der optimierten Sollwerte auf ein Display (12).The flow rates for the mass flow controllers (7) are continuously calculated by the optimizer (10). In accordance with the control mode "manual control" or "automatic control" selected at the switch (11), the output of the optimized setpoint values takes place on a display (12) in the case of manual control.

Danach kann der Anlagenfahrer eine Stellhandlung über die Stelleinrichtung (13) einleiten.Thereafter, the plant operator can initiate a parking action via the setting device (13).

Dabei bildet der hinter der SIi sehst recke (2) z. B* durch einen Wobbezahlmesser (H) abgegriffene Meßwert: ., für das Steuerorgan (15) die Rückkopplung zur manuellen Stellhandlung. Wird_am Schalter (11) "automatische Steuerung" gewählt, dann dienen die am Ausgang des Optimisators (10) kontinuierlichanalog anliegenden Signale als jeweilige Sollwerte für die Mengenstromregler (7). Der Optimisator (10) ist eingangsseitig mit der Meßeinrichtung (8) zur kontinuierlich analogen Messung der brenntechnischen Gütewerte (a) jeder einzelnen Mischungskomponente gekoppelt.Here is the behind the SIi watching stretch (2) z. B * Measured by a Wobbezahlmesser (H):., For the control member (15) the feedback to the manual action. If "automatic control" is selected on the switch (11), then the signals applied continuously at the output of the optimizer (10) serve as respective set values for the mass flow controllers (7). The optimizer (10) is coupled on the input side with the measuring device (8) for continuously analogue measurement of the firing quality values (a) of each individual mixture component.

Am Optimisator (10) sind die vom Steuerorgan (15) (Anlagenfahrer) aufgrund der gegebenen Situation bzw. der vom übergeordneten Organ (16) festgelegten Restriktionen (b) einzustellen. Als Hilfsmittel zur Entscheidungsfindung durch das Steuerorgan (16) für die Restriktionen (b) auf der Grundlage der vom übergeordneten Organ vorgegebenen Pührungsgrößen (d) dient der Mikrorechner (17), der über A/D-Wandler (9) an die Meßeinrichtung (8) gekoppelt ist. Im Mikrorechner (17) erfolgt eine Bewertung der Erfüllbarkeit der .brenntechnischen Gütewerte und weiterer Restriktionen für Stadtgas mit den zur Verfügung stehenden Qualitäten und Mengen der Mischungskomponenten. ?/enn dabei mit den zur Verfügung, stehenden Mischkomponenten kein den Forderungen entsprechendes Stadtgas hergestellt werden kann, wird durch den Mikrorechner ein Signal ausgelöst. 2ur Nachkontrolle der 'Qualität des Endproduktes (1) liefert die Meßeinrichtung 1(14), Informationen an das Steuerorgan (15)_.The optimizer (10) must be set by the control unit (15) (plant operator) on the basis of the given situation or the restrictions (b) set by the superordinate body (16). As a tool for decision-making by the control member (16) for the restrictions (b) on the basis of the above-specified organ given Pührungsgrößen (d) is the microcomputer (17) via A / D converter (9) to the measuring device (8 ) is coupled. In the microcomputer (17) an assessment of the feasibility of the .brenntechnischen quality values and other restrictions for city gas with the available qualities and quantities of the mixture components takes place. If, with the available mixing components, no city gas meeting the requirements can be produced, a signal is triggered by the microcomputer. 2ur Nachkontrolle the 'quality of the final product (1) provides the measuring device 1 (14), information to the control member (15) _.

Die Schaltungsanordnung gemäß Pig. 2 gewährleistet somit, daß sich die möglicherweise aus dem vorgelagerten Produktionsprozeß ergebenden verändernden Qualitäten der Komponenten (3), (4) und (5) in einer Meßstellenebene vor den Stellgliedern (6)The circuit arrangement according to Pig. 2 thus ensures that the possibly resulting from the upstream production process changing qualities of the components (3), (4) and (5) in a Meßstellenebene before the actuators (6)

an qualitätsbestimmenden Parametern gemessen und über eine Recheneinheit (9) berechnet wird, so daß in der Zeit zwischen dem Zeitpunkt der Signalaufnahme durch die Meßeinrichtung (8) und der Realisierung 'einer Steuerhandlung durch die Stellglieder (6) mittels eines Optimisators (10) unter Beachtung der ,Measured at quality-determining parameters and calculated by a computing unit (9), so that in the time between the time signal recording by the measuring device (8) and the realization 'a tax action by the actuators (6) by means of an optimizer (10) under consideration the ,

vom Steuerorgan (16) vorgegebenen Restriktionen eine nach ökonomischen Kriterien optimale Mengendosierung jeweils zu dem Zeitpunkt t erreicht wird, zu dem die strömenden Medien die Stellglieder (6) passieren. Die dazu notwendige Kurzfristigkeit der Optimierung wird im Ausführungsbeispiel mit einer Analogschaltung des Optimisators (10) realisiert« Die Struktur ist in Pig. 3 dargestellt. Die Zeitdifferenz zwischen Meß- und Mischstelle wird durch Totzeitglieder berücksichtigt. Dieser Anal^pgschaltung liegt das unter Abschnitt 5« dargestellte Funktional zugrunde. _From the control member (16) predetermined restrictions according to economic criteria optimum quantity dosage is achieved in each case at the time t, at which the flowing media pass the actuators (6). The necessary short-term optimization is realized in the exemplary embodiment with an analog circuit of the optimizer (10) "The structure is in Pig. 3 shown. The time difference between measuring and mixing point is taken into account by dead time elements. This analysis is based on the functional shown in Section 5 ". _

Die Schaltung ist aus handelsüblichen Analogbausteinen aufgebaut .The circuit is made up of commercially available analog modules.

Als Eingangssignale dienen die analogen Meßwerte für die untere Wobbezahl des Sectisolgases "W „„" (1), der verfügbare Mengen- strom an Rectisolgas (RG) als Me8wert "Y-" (2) sowie der einzustellende Wert für den zu produzierenden Mengenstrom an Stadtgas "Yp" (3).The analog measured values for the lower Wobbe number of the Sectisol gas "W" "" (1), the available quantity of Rectisol gas (RG) as "Y-" (2) as well as the value to be produced for the mass flow to be produced serve as input signals City gas "Yp" (3).

Über den Dividierer (4) wird das jeweilige "Verhältnis yr- = eL gebildet. . . ·The respective "ratio yr- = eL is formed via the divider (4).

Dieses normierte Signal sowie das über Potentiometer (5) geleitete negative Potential für denC(-Wert liegt am Summierer (6) an.This normalized signal and the negative potential for the C (value) conducted via potentiometer (5) is applied to the summer (6).

Der Klammerausdruck (¹^LrQ-" K) des abgeleiteten Punktionals wird über Signal (1) sowie ein auf den Wert - K einstellbares Potentiometer (7) im Summierer (8) gebildet, Über den Multiplizierer (9) erfolgt dann die "Verbindung der Ausgangssignale der Summierer (6) und (8). Der am Ausgang des Multiplizierers (9) anliegende Wert ist nunmehr von den Konstanten "a" des Punktionals zu subtrahieren. Diese Operation erfolgt über das Potentiometer (10) und den Summierer (11), so daß am Ausgang des Summierers (11) das Signal e_o anliegt. Da dieses Signal auf die zu erzeugendeThe parenthetical expression ( ¹ ^ LrQ- "K) of the derived puncture is formed by signal (1) and a potentiometer (7) which can be set to the value K in the summer (8). The multiplier (9) then performs the" connection of the Output signals of the adder (6) and (8). The value present at the output of the multiplier (9) must now be subtracted from the constants "a" of the puncture. This operation is carried out via the potentiometer (10) and the summer (11), so that at the output of the summer (11) the signal e _o is present. Since this signal is to be generated

opt Stadtgasmenge bezogen ist, erfolgt im Multiplizierer (12) die Umwandlung von eL + in ein der Menge e_? proportionales Signal durch Multiplikation mit dem Wert von (3). Mit Hilfe"des Potentiometers (13) wird der Übertragungsfaktoi korrigiert. Der nachgeschaltete Inverter (H) dient der Vorzeichenumkehr.,opt city gas quantity, takes place in the multiplier (12), the conversion of eL + in one of the set e _? proportional signal multiplied by the value of (3). The transmission factor is corrected by means of the potentiometer (13) .The downstream inverter (H) is used to reverse the sign.

Da die Summe der KomponentenBecause the sum of the components

e.. + e₂ + £3 = 1 ist, ergibt siche .. + e ₂ + £ 3 = 1, results

darin istin it is

Io = Mengenanteil des eigenen Erdgases bezogen auf StadtgasIo = proportion of own natural gas based on city gas

Diese Beziehung wird über den Summierer (15) gebildet, wobei das Signal (3) zu diesem Zweck über den Inverter (16) zur vorzeichenrichtigen Aufschaltung angeordnet ist. Damit erhält man am Ausgang des Summierers (16) den Analogwert für e^. Die Transportzeit der Komponenten von der jeweiligen Meß st eile bis zur Mischungsstelle wird durch die nachgeschalteten . Totzeitglieder (17) und (18) berücksichtigt.This relationship is formed by the summer (15), the signal (3) being arranged for this purpose via the inverter (16) for correct sign-on. This yields the analog value for e ^ at the output of the adder (16). The transport time of the components from the respective measuring part to the mixing point is determined by the downstream one. Deadtime members (17) and (18) taken into account.

Claims

invention claim

1. Device for controlling continuous mixing processes, in accordance with in a known manner. Pig. 2 several components (3), (4) and (5) in a mixing process (2) to a Bendprodukt (1) are combined and for the changing qualities and quantities .der components in each case the optimal metering of the components under consideration of the firing quality values Each component must be determined to ensure that the end product satisfies the requirements in terms of quality and quantity, characterized in that the metering dosage is optimized continuously with the aid of an optimizer (10) operating according to the analogue principle, which uses a measuring device (8) to transmit the analog signals Available amounts and qualities from the flow of components continuously picks up and calculated before the mixing process by the control element (15) predetermined target size and other.Restrictions the economically optimal amount of dosage and thus the- resulting from the respective process conditions optimal Führu supply quantities for the quantity control (7) of the components.

2. Device according to item 1, characterized in that the optimizer (10) continuously supplied output signals as Führungsgrößen- for the flow control (7) via a changeover switch (11) optionally on a display device (12) for a manual control of MischungsOro-

can be switched via a control unit (13) or directly to the volume control »

3. Setup after point. 1 and 2, characterized denotes _n g e that the in Optimisator (10) realized by an analog circuit of the functional by an iterative optimization. Quantity dosage of the mixture components using an input-side process-coupled microcomputer "can be determined.

4. The device according to item 1 - 3 X, characterized in that the short-term required for Bchtzeitsteuerung and variability of the restrictions on the optimization by a Optimisator (10) is reached, the as analog circuit according to Pig. 3 is constructed. .._ '

• 5th Device according to point 1. - 4., characterized gekennzeic in that the time delay between measuring and mixing point im'Optimisator acc. Pig. 3 is taken into account by T.Tzeitglieder (17) and (18),

6. Device according to point 1. - 5 ·>, characterized in that in operating conditions (available quantities and qualities of the components), which do not allow economically optimal quantity dosage while ensuring the quality of the final product, incorporated in the circuit acoustic and / or optical signals be triggered, which signal this state of Hichtrealisierbarkeit.

7. Device according to item 1 - 6, characterized in that the optimizer (10) is used in off-line operation, regardless of the process, via corresponding Yorschaltglieder for a prospective simulation.

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