DD235725A1

DD235725A1 - Anordnung zum fahren von ueberwachten schiffsdieselmotoren

Info

Publication number: DD235725A1
Application number: DD27461385A
Authority: DD
Inventors: Reinhold Franz; Detlef Hesse; Christoph Rethfeldt; Dietmar Paetzold
Original assignee: Schiffbau Stammbetrieb K
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1986-05-14
Also published as: DD235725B5

Abstract

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Automatisierung des Schiffsbetriebes. Ihr Ziel besteht darin, mittels einer neuen Positionieranordnung einen ueberschwingungsfreien Einlauf fuer jeden Stellvorgang zu erreichen. Gleichzeitig soll eine Reduzierung des technischen Umfanges gegenueber vergleichbaren Anordnungen erreicht werden. Mittels einer Nachlaufregelung erfolgt eine Einwirkung auf die Drehzahl des Antriebes des Stellvorganges. Zu diesem Zwecke werden ueber einen Summationsverstaerker zwei Signale auf die Positionieranordnung gegeben. Durch geeignete Verknuepfungen wird erreicht, dass ein vorgegebener Stellbefehl auf seine Realisierbarkeit ueberprueft wird. Darueber hinaus wird nach der Erfindung ein sicherer Einlauf in die vorgegebene Position erreicht. Das wiederum erhoeht die Betriebssicherheit und den Gebrauchswert der Anlagen an sich. Die Erfindung ist darueber hinaus bei Steuer- und Regelungsaufgaben anwendbar.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Automatisierung des Schiffsbetriebes. Sie bezieht sich im besonderen auf die Beeinflussung des Stellantriebes von Schiffsdieselmotoren. Darüber hinaus ist sie geeignet, in Verbindung mit Überwachungseinrichtungen eingesetzt zu werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Fernbedienung von Stellmechanismen, wie sie beispielsweise beider Automatisierung des Schiffsbetriebes benötigt werden, ist es bekannt, Folgeregelungen zu verwenden.

In solchen Fällen, wo die Regelgröße als Weg von Hebeln oder als Winkel auftritt, werden Nachlaufregelungen eingesetzt. Das Problem, das bei allen Anordnungen der vorgenannten Art auftritt, besteht darin, eine möglichst große Übereinstimmung zwischen Steilbefehlsvorgabe und der eingenommenen Stellung zu erreichen. Bei den Nachlaufregelungen, die mit Gegentaktmagnetverstärkern ausgerüstet sind, wird ein Sondergleichstromstellmotor zum Nachdrehen in die geforderte Sollstellung erforderlich. Andere bekannte Ausführungen dagegen nutzen die Rotationsenergie des elektromotorischen Antriebes aus, um das Stellglied nach einem vorgegebenen Abschaltzeitpunkt in die vorgesehene Stellung zu bringen. Dabei aber sind Regelabweichungen, hervorgerufen durch Über- oder Unterschreiten der Sollstellung, auch nicht auszuschließen.

Lastabhängige Einflüsse können dabei nicht beherrscht werden. Aus der DE-OS 2638462 ist eine Regeleinrichtung zur angepaßten Stellungsregelung bekannt.

Über ein Differenzierglied wird ein der Stellgeschwindigkeit der Regelgröße entsprechender Differentialquotient mit einem Multiplizierer und einer Grenzwertstufe verbunden.

Nach einem Stellvorgang bei dem Grenzwert (x = O) ist über ein Zeitglied ein Schalter betätigbar und damit der Eingang des Regelverstärkers mit dem Eingang eines Integrators verbunden. Weiterhin ist eine Wirkverbindung zwischen Integrator, Multiplizierer und der Vergleichsstelle zur Erfassung der Regeldifferenzierung entstanden.

Über ein bistabiles Schaltglied wird die Richtung der Regeldifferenz erfaßt. Die Restregeldifferenz wird mit der bekannten Regelanordnung nach Größe und Richtung erfaßt und so für den neuen Stellvorgang vorprogrammiert.

Es wird also das Ist-Verhalten des vergangenen zum Soll-Verhalten des zu erwartenden Vorganges erhoben. So würde dadurch schrittweise eine Annäherung an den Idealzustand möglich, wenn die Last quasi-konstant ist, sich also nur in geringen Grenzen ändern würde.

Treten aber erhebliche Abweichungen in der Größe der Last ein, dann ist die Anpassung der Regeleinrichtung an den jeweiligen Betriebsfall nicht mehr gesichert.

Das hat seine Ursache darin, daß der Einlauf in die Soll-Stellung nur den vorhergehenden Ist-Zustand angepaßt erfolgt. Die gegenwärtig anliegenden Parameter aber finden bei der Vorgabe der Einlaufbedingungen für das Stellglied keine Berücksichtigung.

Ziel der Erfindung

Mit der Erfindung soll erreicht werden, daß eine sehr gute Übereinstimmung zwischen Stellvorgabe und Ist-Stellung erreicht wird, wobei der technische Umfang gegenüber bekannten Anlagen eine Reduzierung erfahren soll.

Darlegung des Wesens der Erfindung

— Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Nachlaufregelung für ein Stellorgan zum Fahren von überwachten Schiffsdieselmotoren zu schaffen, bei der eine Einwirkung auf die Drehzahl des Stellorganantriebes erfolgt.

— Merkmale der Erfindung

Erfindungsgemäß ist ein Summationsverstärker eingangsseitig beaufschlagt von den Ausgangssignalen eines Stellungssollwertgebers und eines Programmgebers, während sein Ausgang über eine Vergleichsstelle, einen A/D-Wandler, eine Verknüpfungseinheit, einen Bereichsschalter, einen Analog-Umschalter und einen Regelverstärker an den Stellmotor

geführt ist, wobei über einen, mit dem Stellungssollwertgeber gekoppelten Bewegungssensor der Analog-Umschalter kurzzeitig mit dem Stellungssollwertgeber in Verbindung steht, ist von der Verknüpfungseinheit ein zeitgesteuerter Ausgang an den Regelverstärker geführt, dessen Ausgang über ein Meßglied rückgeführt ist und diese Rückführung liegt außerdem an einer zweiten Vergleichsstelle an, die zwischen einem P- und einem PI-Regler angeordnet ist, dessen Ausgang an einen Eingang des Umschalters geführt ist, während der Eingang des P-Reglers an dem Eingang des A/D-Wandlers anliegt. Segenüber dem bekannten Stand der Technik gestattet die erfindungsgemäße Anordnung des Fahrens und Überwachens des Schiffsdieselmotors. Die neuartige Positionierstellvorrichtung ermöglicht das Stellen und selbständige Nachregeln des Stellgliedes. Nach der vorgelegten Erfindung ist eine Kopplung mit einer rechnergestützten Dieseldiagnostik ohne weiteres nöglich. So wird nach der Erfindung ein störungsfreier vorteilhafter Fahrbetrieb des Schiffsdieselmotors erreicht. \n einem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung ist ein Prinzipschaltbild

dargesteljt^

i/om Stellungs-Sollwertgeber 1 wird ein Signal an der ersten Vergleichsstelle 16 verglichen mit Istwertsignal des Istwertgebers 14, der dem Stellwerk zugeordnet ist. Die Differenz zwischen dem Stellungssollwert und dem Stellungsistwert, gebildet von dem Stellungs-Sollwertgeber 1 und dem Stellungs-Istwertgeber 14, wird als Regelabweichung dem Analog-Digitalwandler 2 zugeführt. In Abhängigkeit vom Betrag und der Richtung der anliegenden Regelabweichung erfolgt in dem Analog-Digitalwandler 2 eine Quantisierung. Dafür sind fünf Stufen vorgesehen. Sie sind einstellbar und je einer bestimmten Regelabweichung zugeordnet.

Damit entsprechen sie der Größe der quantisierten Regelabweichung. Sie ist beispielsweise unterteilt in große positive, kleine positive, kleine, kleine negative und große negative Regelabweichungen.

Die digitalisierten Werte der Regelabweichung steuern über eine Verknüpfungseinheit 3 einen Bereichsschalter 5 an. Entsprechend der Ansteuerung erfolgt durch den Bereichsschalter 5 die Vorgabe eines analogen Signalwertes, der jeweils in seiner Amplitude getrennt einstellbar ist und für den Stellmotor 12 große Drehzahl voraus, kleine Drehzahl voraus. Stopp, kleine Drehzahl zurück, große Drehzahl zurück bewirkt. Durch die einstellbare Quantisierung wird eine zeitoptimale [jberschwindungsfreie Positionierung erreicht und durch die einstellbaren analogen Werte wird die Positioniergeschwindigkeit Festgelegt.

Das vom Bereichsschalter 5 ausgegebene Signal wird mit Betätigung des Stellungs-Sollwertgebers 1 (Steuerhebel) über den Bewegungssensor 8 mit nachtriggerbarer Zeitstufe und über einen weiteren Analogumschalter 9 auf eine weitere ^/ergleichsstelle 17 geführt und mit dem Drehzahl-Istwert, welcher durch das Meßglied 11 erfaßt wird, verglichen. Das vom Stellungs-Sollwertgeber 1 vorgegebene Sollspannungsmeßsignal wird auf einen Summationsverstärker 15 geführt. Das ^usgangssignal desSummationsverstärkers 15 wird in der ersten Vergleichsstelle 16 mit dem vom Sollwert 13 nachgedrehten Signal des Zeitwertgebers 14 verglichen.

ist die vorgegebene Position des Stellungs-Sollwertgebers 1 durch den Stellmotor 12 über das Stellwerk 13 annähernd erreicht, schaltet der Bereichsschalter 5 von große positive auf kleine positive Regelabweichung mit verminderter Drehzahl des Stellmotors 12 zum überschwingungsfreien Einlauf. Beim Erreichen der Stellungsgleichheit zwischen dem Stellungs-SollwertgebeM und dem Istwertgeber 14schaltet der Bereichsschalter 5 auf Stopp, der Drehzahlstellmotor hat dann die Drehzahl 0.

Liegt zwischen dem Stellungs-Sollwertgeber 1 und dem Istwertgeber 14 Übereinstimmung vor, erfolgt eine Auswertung durch die Verknüpfungseinheit 3 mit nachfolgender Abschaltung des Regelverstärkers 10 über das Zeitglied 4.

Ist die Zeitstufe des nachtriggerbaren Bewegungssensors 8 abgelaufen, schaltet der Analogumschalter 9 auf die Ausgangslage zur Analog regelung zurück.

Unabhängig von der Stellung des Steuerhebels und des Stellungs-Sollwertgebers 1 kann ein kontinuierliches Gleichspannungsmeßsignal von einem Programmgeber 19 auf den Summationsverstärker 15 eingegeben werden. Tritt im Summationsverstärker 15 ein zusätzliches Gleichspannungsmeßsignal über den Programmgeber 19 auf, so wird das Ausgangssignal des Summationsverstärkers 15 über die weitere Vergleichsstelle 16 dem Analog-Digitalwandler 2 zur Auswertung und Freigabe der Reglersperre des Regelverstärkers 10 zugeführt und gleichzeitig auf den Eingang des P-Reglers 6 gegeben. Das Ausgangssignal des P-Reglers 6 bewirkt, daß über den P-I-Regler 7, den Analog-Umschalter 9, der weiteren Vergleichsstelle 17 und den Regelverstärker 10 die Drehzahl des Stellmotors 12 mit dem Ausgangssignal des P-Reglers 6 herabgemindert wird. Hierzu wird ein drehzahlproportionales Meßsignal über das Meßglied 11 einem Komparator 18 und der weiteren Vergleichsstelle 17 gleichzeitig zugeführt.

Durch die nach der Erfindung ermöglichte zweifache Auswertung der Drehzahl des Steilmotors 12 wird mit der zu rückgehenden Regeldifferenz an der ersten Vergleichsstelle 16 eine starre gedämpfte Drehzahlverringerung erzwungen. Mit dem P-Regler 6 wird der Einsatzpunkt der gedämpften Drehzahlverringerung in Abhängigkeit der Regelabweichung eingestellt. Wird durch den Steuerhebel mit dem Stellungs-Sollwertgeber 1 eine neue Position vorgegeben, schaltet unverzögert der Analogumschalter 9 um auf die Analog-Digitalregelstrecke und der Positionierstellantrieb läuft mit hoher Geschwindigkeit in die neu vorgegebene Position ein. Dadurch wird ein überschwingungsfreier Einlauf erreicht. Das führt im Ergebnis zu einer hohen Positioniergenauigkeit.

Claims

-1- 746 13

Erfindungsanspruch:

1. Anordnung zum Fahren von überwachten Schiffdieselmotoren, die nach dem Prinzip der Nachlauf regelung arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Summationsverstärker (15) eingangsseitig von den Ausgangssignalen eines Stellungssollwertgebers (1) und eines Programmgebers (19) beaufschlagt ist, während sein Ausgang über eine Vergleichsstelle (17) einen A/D-Wandler (2), eine Verknüpfungseinheit (3), einen Bereichsschalter (5) einen Analogumschalter (9) und einen Regelverstärker (10) an den Stellmotor (12) geführt ist, wobei über einen, mit dem Stellungssollwertgeber (1) gekoppelten Bewegungssensor (8) der Analogumschalter (9) kurzzeitig mit dem Stellungssollwertgeber (1) in Verbindung steht, ist von der Verknüpfungseinheit (3) ein zeitgesteuerter Ausgang an den Regelverstärker (19) geführt, dessen Ausgang über ein Meßglied (11) rückgeführt ist und diese Rückführung liegt außerdem an einer zweiten Vergleichsstelle (17) an, die zwischen einem P-(6) und einem PI-Regler (7) angeordnet ist, dessen Ausgang an einem Eingang des Analogumschalters (9) geführt ist, während der Eingang des P-Reglers (6) an dem Eingang des A/D-Wandlers (2) anliegt.