DE1016471B

DE1016471B - Kontinuierlich arbeitender stetiger Regler mit grossem Stellbereich

Info

Publication number: DE1016471B
Application number: DES40515A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Ludwig Merz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-08-20
Filing date: 1954-08-20
Publication date: 1957-09-26

Description

DEUTSCHES

Stetige Regler sind nach der Definition des Normblattes Regelungstechnik (DIN 19 226) sol die, bei denen, die Stellgröße innerhalb''des Steillbereiches jeden beliebigen, Wert annehmen kann. Diese Regler können nach ihrer Arbeitsweise in. zwei Gruppen eingeteilt werden,. Die eine Gruppe umfaßt die kontinuierlich arbeitenden; Regler, bei denen das Stellglied nach Maßgabe der Regelabweichung kontinuierlich verstellt wird. Die der Regelabweichung entsprechende Eingangsgröße muß hierbei so weitgehend verstärkt werden, daß dem Ausgang des Reglers die zur Betätigung des Stellgliedes erforderliche Energie entnommen werden kann. Wenn, es sich um die Betätigung sehr großer Stellglieder handelt, so werden die Verstärker für den Antrieb relativ teuer. Bei den. bekannten elek-Irischen Steilltrieben liegen die Motoren, mit ihrer Hilfsphase dauernd an Spannung, und da der Regler auch bei kleinen. Schwankungen der Regelgröße ständig arbeitet, werden die Motoren dauernd betätigt und müssen relativ groß dimensioniert werden:. Bei pneumatisch oder hydraulisch betätigten, sehr großen Stellgliedern wachst außerdem der Verbrauch an Hilfsenergie stark an.

Die zweite Gruppe der stetigen Regler umfaßt die Regler mit intermittierender Arbeitsweise. Die Ver-Stärkereinrichtung für die Regelabweichung braucht bei dieser Art von Reglern nur die Energie zur Betätigung eines Schalters, der das eigentliche Stellglied ein- und ausschaltet, aufzubringen. Derartige Verstärkereinrichtungen brauchen nur geringe Leistung abzugeben, und sind weniger aufwendig. Auch ist der Energieverbrauch, der Stellglieder wegen, der intermittierenden Arbeitsweise geringer.

Der Erfindung liegt nun, der Gedanke zugrunde, bei Reglern, mit großem Stellbereich die Vorteile der kontinuierlichen Regler und der Regler mit intermittierender Arbeitsweise miteinander zu verbinden. Es ist bereits bekannt, bei der Regelung eines elektrischen Ofens zwei gleichartig ausgebildete Regler zu verwenden, die von zwei an. unterschiedlichen Stellen im Ofen angeordneten. Temperaturfühlern, gesteuert werden und zwei einander parallel liegende Stellglieder, nämlich zwei elektrische Heizwicklungen, speisen. Es ist ferner bekannt, bei einer Spannungsregeleinrichtung zwei parallel auf die Regelstrecke wirkende Stellglieder vorzusehen, wobei ein. Stellglied mit kleinem Stellbereich und ein Stellglied mit relativ großem Stellbereich ausgerüstet ist. Eine kontinuierlich arbeitende Regeleinrichtung dient dabei zur Einstellung des Stellgliedes mit kleinem Stellbereich, während eine intermittierend arbeitende Regeleinrichtung auf das Stellglied mit großem Stellbereich einwirkt.

Erfmdungsgemäß hat die auf das Stellglied mit Kontinuierlich arbeitender stetiger Regler mit großem Stellbereich

Anmelder:
Siemens Sd Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Dr. Ludwig Merz, Karlsruhe,
ist als Erfinder genannt worden

kleinem Stellbereich arbeitende. Regeleinrichtung proportionale Wirkung, während die das Stellglied, mit großem Stellbereich, betätigende Regeleinrichtung mit Integralwirkung arbeitet. Es ergibt sich dabei der Vorteil, daß kleine Regelabweichungen sehr schnell, große Abweichungen dagegen, langsam ausgeregelt werden, so> daß keine Schwingungen in den. Regeleinrichtungen oder der Regelstrecke auftreten, können. Die Regelgröße wird stetig und mit sehr großer Genauigkeit eingestellt. Zur Abkürzung soll im folgenden Text das Stellglied mit kleinem Stellbereich kurz »kleines Stellglied« und das Stellglied mit großem Stellbereich »großes Stellglied« genannt werden.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung wird mit dem kleinen. Stellglied ein Wideirstandsferngeber mit Grenzkontakten verstellt, der einen Integrationsmotor steuert. Der Integrationsmotor löst sodann, wenn er um einen gegebenenfalls einstellbaren Betrag von der Mittellage abweicht, die Schalteinrichtung für das große Stellglied aus. Diese Schalteinrichtung kann, wenn der Antriebsmotor für das große Stellglied mit elektrischer Hilfsenergie arbeitet, ein Quecksilberschalter bekannter Bauart sein, der zu seiner Betätigung nur eine sehr kleine Kraft benötigt. Das kleine Stellglied wird somit bei der Verwendung des Widerstandsferngabers mit dem Integrationsmotor zusätzlich überhaupt nicht belastet. Der Widerstandsferngeber wird zweckmäßig mit Grenzkontakten ausgerüstet, mittels deren der Antriebsmotor für das große Stellglied direkt einschaltbar ist, damit bei plötzlichen Laststößen, wenn das kleine Stellglied in eine Endlage geht, das große Stellglied unmittelbar eingeschaltet werden kann.

Als intermittierend arbeitende Regelanlage im Sinne der Erfindung kann auch ein besonderer, integral arbeitender Regler, beispielsweise ein Schrittregler bekannter Ausführung, verwendet werden, der das

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Stellglied mit großem Stellbereich betätigt. Die Regeilabweichung· wird hierbei für beide Regler gemeinsam aus der Differenz von Regelgröße und Sollwert weichungen sprechen die Kontakte 3, 4 oder 3, 5 an, und der Antriebsmotor des Stellgliedes B wird im entsprechenden Drehsinn betätigt. Treten plötzliche Laststöße auf, so· daß das Ventil α in eine Endlage läuft, so· wird der Antriebsmotor m unter Umgehung des Zwisclieumotors / unmittelbar durch, die Kontaktanordnung m, 1 oder m, 2 geschaltet und dann¹ in gleicher Weise wirksam wie gemäß Fig. 1.

Fig. 3 zeigt wiederum die gleiche Anordnung der

gebildet. Der Schrittregler wird hierbei zweckmäßig mit einer gegenüber den gebräuchlichen Reglertypen: vergrößerten neutralen Zone versehen. Dies ist möglich, da ja kleine Regelabweichungen von dem kontinuierlich arbeitenden Proportionalregler ausgesegelt werden;. ■■-■■■■

Die Erfindung seil an Hand einiger rein schema- ίο Stellglieder B und A in. der Regelstrecke RS; jedoch tisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert wird nunmehr das kleine Stellglied A von. einem

kontinuierlich arbeitenden Proportionalregler R₁ und das große Stellglied B von. einem intermittierend arbeitenden Integralregler R₂ betätigt. Die Regel= abweichung χ aus der Differenz von Regelgröße X und Sollwert wird beiden Reglern gemeinsam

werden.

Fig. 1 und 2 zeigen, hierbei Anordnungen, bei denen das kleine Stellglied die Funktion des intermittierenden. Reglers übernimmt, während nach

Fig. 3 ein selbstständiger intermittierender Regler, beispielsweise ein. Schrittregler, benutzt wird.

In Fig. 1 ist die Regelstrecke schematisch durch das Kästchen RS angedeutet und das große Stellglied fi mit seinem elektrischen Antriebsmotor M dem kleinem. Stellglied A parallel geschaltet. Beide Stellglieder für die Stellgröße Y sind im Beispiel der Figur als Ventile dargestellt. Das Stellglied A ist mit einem pneumatisch, wirkenden Membranantrieb V verseihen.. Die Betätigungsstange des Membran.ventils A besitzt einen Mitteikontakt m, der in. der Mittelstellung des Ventils zwischen den beiden festen. Kontakten 1 und 2 für dear Antriebsmotor des großen Stellgliedes steht. Über diese Kontakte kann der Antriebsmotor M im einen oder anderen Drehsinn eingeschaltet werden;. In, den kontinuierlich wirkenden Regler R wird nun die aus der Differenz von Regelgröße X und Führungsgröße W gebildete Regelabweichung s_w eingeführt, im Regler in. bekannter Weise verstärkt und eine proportionale pneumatische Ausgangsgröße dem-Ventil V zugeführt. Die Anordnung wirkt in folgendes Weise:

Kleine Regelabweichungen werden, bei fester Einstellung des Ventils B vom Membranventil A proportional ausgeregelt. Bei größeren. Regelabweichungen berührt der Kontakt m des Ventils A den Gegenkontakt 1 oder 2 und schaltet den integral wirkenden Motor M für das große Stellglied, B im einen oder anderen, Drehsinn ein. Das große Stellglied wird somit nur intermittierend betätigt, wenn große Schwankungen der Regelgröße auftreten, und behält im normalen Betriebszustand seine Stellung bei.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird neben den Kontakten in, 1 und 2 vom Membranventil A ein Ferngeber F betätigt, an den ein zusätzlicher Integrationsmotor / angeschlossen ist. Der Kontaktabstand in der Mittellagei des Ventils A kann hierbei größer als im Beispiel dar Fig. 1 gewählt werden. Das heißt, die Kontakte sprechen; erst nach Zurücklegen einer größeren neutralen Zone kurz vor einer Endlage des Ventils A an. Der vom Ferngeber gesteuerte Integra,-tionsmotor betätigt über ein Getriebe G die Kontaktanordnung 3, 4, 5. Die Kontakte 4, 5 sind mit den Kontakten 1, 2 parallel geschaltet und wirken bei ihrer Betätigung wie im Beispiel der Fig. 1 auf den Antriebsmotor für das große Stellglied B ein. Bei kleinen Regelabweichungen bleibt das Stellglied B wiederum in Ruhe, und die Regelabweichung wird vom kleinen. Stellglied A ausgeregelt. Bei größeren. Regelab-

geführt.

Claims

Patentansprüche:

1. Kontinuierlich arbeitende stetige Regelanlage mit einem Stellglied mit kleinem Stellbereich (»kleines Stellglied«) und mindestens einem Stellglied mit relativ großem Stellbereich (»großes Stellglied«) und einer kontinuierlich arbeitenden Regeleinrichtung zur Einstellung des kleinen Stelle gliedes und einer intermittierend arbeitenden Regeleinrichtung für das große Stellglied, dadurch ge-, kennzeichnet, daß die auf das kleine Stellglied (A) wirkende Regeleinrichtung proportional und die das große Stellglied (B) betätigende Regeleinrichtung integral arbeitet. '

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß das kleine Stellglied (A) beim Überschreiten einer gegebenenfalls einstellbaren neutral cn Zone eine Schalteinrichtung (1, 2) für die Zufuhr der Hilfsenergie zum großen, Stellglied (B) betätigt. . , . .

3. Regler nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen vom kleinen. Stellglied betätigten Widerstandsferngeber (F), der einen Integrationsmotor (J) und eins vom Integrationsmotor ausgelöste Schalteinrichtung (3, 4, S) für das große Stellglied (Z?) steuert.

4. Regler nach, Anspruch 1 und folgenden, dä^j durch, gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor¹ (M) des großen Stellgliedes (B) zusätzlich über Grenzkontakte (1,2) des Widerstandsferngebers (F) einscha.ltbar ist. i

5. Rcgelanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen kontinuierlich arbeitenden. Proportionalregler (R₁) zur Einstellung des kleinen Stellgliedes (A) und einen intermittierend wirkenden, Integrationsregler (R₂) zur Verstellung des großen Stellgliedes (B), wobei die Regelabweichung (x_w) für beide Regler gemeinsam gebildet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 500 930, 719 820, 850959;

W. Op pelt, Kleines Handbuch technischer Regelvcrgänge:, Weinheini (Verlag Chemie), 1954, S. 372 und. 377. ! -,!

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen