DE102005040792B3

DE102005040792B3 - Control device for a combination heating device comprises a control unit formed as a self-learning pilot control unit

Info

Publication number: DE102005040792B3
Application number: DE102005040792A
Authority: DE
Inventors: Bernulf Goesling
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-08-29
Filing date: 2005-08-29
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2025-08-30

Abstract

Control device (10) comprises a control unit (30) formed as a self-learning pilot control unit (31). An independent claim is also included for a method for controlling a combination heating device using the above control device. Preferred Features: The control unit comprises a pilot control unit and a microprocessor (32) in which the PID controller (20) of the microprocessor can be switched off after the self-learning process. A volume stream receiving device (66) is arranged in the service water circulation (60) and is connected to the pilot control unit and microprocessor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gerätesteuerung für Kombiheizgeräte mit einem Brenner, dessen Leistung mit Hilfe eines in der Drehzahl variablen Gebläses zur Zuführung eines Gas-/Luftgemisches einstellbar ist und einem Heizwasserkreislauf, der über einen Wärmetauscher dem Brenner zugeordnet ist und dem über einen zweiten Wärmetauscher ein Brauchwasserkreislauf mit einem Kaltwassereinlauf und einem Warmwasserauslauf nachgeschaltet ist, wobei die Gerätesteuerung ein Steuergerät und ein PI(D)-Regler oder eine Vorsteuerung aufweist.The The invention relates to a device control for combi heaters with a Burner, whose performance with the help of a variable speed blower to the feeder a gas / air mixture is adjustable and a Heizwasserkreislauf, the one about heat exchangers associated with the burner and the via a second heat exchanger a process water circuit with a cold water inlet and a Hot water outlet is connected downstream, with the device control a control unit and a PI (D) controller or feedforward control.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Steuerung von Kombiheizgeräten, bei denen die Leistung eines Brenners mit Hilfe eines in der Drehzahl variablen Gebläses zur Zuführung eines Gas-/Luftgemisches eingestellt wird, mit einem Brenner, der über einen Wärmetauscher das Wasser in einem Heizwasserkreislauf erwärmt, welches über einen zweiten Wärmetauscher das Wasser in einem Brauchwasserkreislauf erwärmt, mit einer Gerätesteuerung, die ein Steuergerät mit einem Mikroprozessor und einer Steuerung sowie einen PI(D)-Regler oder eine Vorsteuerung aufweist.The The invention also relates to a method for controlling combi heaters, in the power of a burner with the help of one in the speed variable blower to the feeder a gas / air mixture is set, with a burner, the over a heat exchangers the water is heated in a Heizwasserkreislauf, which has a second heat exchanger the water is heated in a process water circuit, with a device control, the one control unit with a microprocessor and a controller as well as a PI (D) controller or has a pilot control.

Derartige Vorrichtungen und Verfahren zur Regelung von Heizgeräten, insbesondere zur Regelung eines Brauchwasser-Durchlauferhitzers mit einem Gasbrenner zur Erwärmung eines Wärmeträgermediums, wie beispielsweise Wasser, sind grundsätzlich bekannt. Dabei unterscheidet man zwischen Geräten, die das Brauchwasser im Durchlaufprinzip direkt über einen Wärmetauscher erwärmen und solche, die einen zweiten Wärmetauscher für die Brauchwassererwärmung einsetzen. In der Regel wird mit einem Umschaltventil die Strömung des Hei zungswassers so verändert, dass der zweite Wärmetauscher durchströmt wird. Dieser Wärmetauscher leitet die Wärme des Heizungswassers in das zu erwärmende Brauchwasser ab. Es muss also zur Bereitstellung von erwärmtem Brauchwasser zunächst mit Hilfe eines Brenners und eines ersten Wärmetauschers das im Heizkreis befindliche Heizungswasser erwärmt werden, damit mit diesem dann das Brauchwasser erwärmt werden kann. Bei Geräten mit großen thermischen Massen im Heizkreis, wie beispielsweise ein Wärmetauscher in Gussausführung, ist die Regelgüte gering, da bei einer Störung des Gleichgewichts des Systems auch immer die Temperatur der großen Masse geändert werden muss, um die richtige Auslauftemperatur zu erreichen. Die Regelung solcher Heizgeräte erfolgt beim bekannten Stand der Technik durch die Messung der Auslauftemperatur am Auslauf des ersten oder zweiten Wärmetauschers. Diese Temperatur wird mit einer vorgegebenen Solltemperatur verglichen und dem Regler, beispielsweise einem PI(D)-Regler, zur Ausgabe einer Stellgröße zugeführt, wobei die Stellgröße ein Signal zur Leistungseinstellung des Gasbrenners sein kann. Ein PI(D)-Regler, der als IST-Wert die Temperatur des ausströmenden Brauchwassers erfasst, kann aber nicht so eingestellt werden, dass die Brennerleistung möglichst schnell den erforderlichen Wert erreicht. Solch eine Einstellung würde aufgrund der großen thermischen Massen im Heizkreis und den resultierenden Totzeiten das System zum Schwingen bringen. Dieses Schwingen würde an den Zapfstellen zu entsprechenden Temperaturschwankungen führen.such Devices and methods for controlling heaters, in particular for controlling a hot water instantaneous water heater with a gas burner for warming a heat transfer medium, such as water, are basically known. It makes a difference one between devices, which heat the hot water in a continuous flow directly through a heat exchanger and those that have a second heat exchanger for domestic water heating use. In general, with a switching valve, the flow of the Heating water changed, that the second heat exchanger flows through becomes. This heat exchanger passes the heat of the heating water in the hot water to be heated. It must therefore first to provide heated service water with Help of a burner and a first heat exchanger in the heating circuit heated heating water heated be heated so that with this then the hot water can. For devices with big thermal masses in the heating circuit, such as a heat exchanger in cast version, is the control quality low, because of a fault the equilibrium of the system always the temperature of the large mass changed must be in order to reach the correct outlet temperature. The Control of such heaters takes place in the known state of the art by the measurement of the outlet temperature on Outlet of the first or second heat exchanger. This temperature is compared with a predetermined setpoint temperature and the controller, For example, a PI (D) controller, supplied to the output of a manipulated variable, wherein the manipulated variable sends a signal to Power setting of the gas burner can be. A PI (D) controller, the as the actual value the temperature of the outflowing But can not be adjusted so that the burner power as possible quickly reached the required value. Such a setting would be due the big thermal masses in the heating circuit and the resulting dead times make the system vibrate. That would swing to the Tap points lead to corresponding temperature fluctuations.

Aus der DE 36 07 338 A1 ist ein Verfahren zum Kalibrieren des Gasventils eines Umlaufwasserheizers bekannt, bei dem ein einem Minimum des Gasdurchsatzes entsprechender Wert der Öffnung des Ventils aufgedrückt wird und der Minimumdurchsatzwert des Gases bei dem Wert festgelegt wird, bei dem eine Änderung der damit zusammenhängenden Vorlauftemperatur des Umlaufwasserheizers festgestellt wird und ein einem Maximum des Gasdurchsatzes entsprechender Wert festgelegt wird, bei dem eine Änderung des Wertes der Vorlauftemperatur nicht mehr festgestellt wird und die Verbindung beider Eckwerte dem Proportionalstellbereich des Gasventils entspricht. Die Kennlinie dieses Bereiches wird fortlaufend aufgenommen und selbstadaptierend gespeichert.From the DE 36 07 338 A1 a method for calibrating the gas valve of a circulating water heater is known, in which a value of the gas flow rate corresponding value of the opening of the valve is pressed and the minimum flow rate of the gas is set at the value at which a change in the associated flow temperature of the circulating water heater is detected and a value corresponding to a maximum of the gas flow rate is determined at which a change in the value of the flow temperature is no longer detected and the connection of the two basic values corresponds to the proportional control range of the gas valve. The characteristic of this area is continuously recorded and stored self-adapting.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Gerätesteuerung für Kombiheizgeräte bereitzustellen, die eine schnelle Einstellung der Brennerleistung ermöglicht, ohne dass das System zu schwingen beginnt.It the object of the invention is to provide a device control for combination heaters, which allows a quick adjustment of the burner output, without the system starting to swing.

Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, dafür ein Verfahren bereitzustellen.It Another object of the invention is to provide a method therefor.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass das Steuergerät als selbstlernende Vorsteuerung ausgeführt ist.The The object of the invention relating to the device is achieved in that the controller as self-learning feedforward control is executed.

Durch das selbstlernende Steuergerät ist es möglich, dass die ausgegebene Stellgröße des Steuergerätes zur Leistungsstellung des Brenners im Betrieb an die regelungstechnischen Gegebenheiten des gesamten Systems angepasst und optimiert wird. Dabei können sowohl die Toleranzen der eingesetzten Messfühler, zum Beispiel zur Erfassung des Volumenstroms im Brauch wasserkreislauf als auch Unterschiede in der Regelstrecke, zum Beispiel durch unterschiedliche Gerätevarianten, ausgeglichen werden.By the self-learning control unit Is it possible, that the output manipulated variable of the control unit for Performance of the burner in operation to the control engineering Conditions of the entire system is adjusted and optimized. It can both the tolerances of the sensors used, for example, for detection the flow rate in the custom water circuit as well as differences in the controlled system, for example by different device variants, be compensated.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Steuergerät aus einer Vorsteuerung und einem Mikroprozessor besteht und dass der PI(D)-Regler vom Mikroprozessor des Steuergerätes nach einem Selbstlernprozess abschaltbar ist. Dadurch wird es ermöglicht, dass in einer Lernphase die vom PI(D)-Regler bereitgestellten Korrekturwerte vom Mikroprozessor übernommen und abhängig von den zu berücksichtigen Störgrößen gespeichert werden. Die Steuerung kann im anschließenden Betrieb auf eine Vorsteuerung zurückgreifen, ohne dass der PI(D)-Regler benötigt wird.A preferred embodiment of the inven It provides that the control unit consists of a pilot control and a microprocessor and that the PI (D) controller can be switched off by the microprocessor of the control unit after a self-learning process. This makes it possible that in a learning phase, the correction values provided by the PI (D) controller are taken over by the microprocessor and stored depending on the disturbances to be taken into account. In the subsequent operation, the controller can resort to pre-control without the PI (D) controller being required.

Ist die Stellgröße der Gerätesteuerung zur Steuerung der Drehzahl des Gebläses vor dem Selbstlernprozess additiv aus den Stellgrößen des Steuergerätes und des PI(D)-Reglers und nach dem Selbstlernprozess aus der korrigierten Stellgröße der Vorsteuerung gebildet, so wird vor dem Selbstlernprozess der Fehler der von dem Steuergerät an das Gebläse geleiteten Stellgröße durch den Anteil der von dem PI(D)-Regler ausgegebenen Stellgröße ausgeglichen. Nach dem Selbstlernprozess ist die von der Vorsteuerung gelieferte Stellgröße dahingehend korrigiert, dass sie den zuvor vom PI(D)-Regler aufgebrachten Anteil der Stellgröße beinhaltet.is the manipulated variable of the device control for controlling the speed of the fan before the self-learning process additive from the control variables of the control unit and of the PI (D) controller and after the self-learning process from the corrected Control value of the pilot control formed, so before the self-learning process, the error of the control unit to the blower guided manipulated variable by compensates the proportion of the manipulated variable output by the PI (D) controller. After the self-learning process is that delivered by the pilot control Manipulated variable to that effect Corrected that it was the proportion previously applied by the PI (D) controller the manipulated variable includes.

Der Korrekturwert für die Stellgröße ist nur für die Durchflussmenge, bei der der Korrekturwert bestimmt wurde, gültig. Daher ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in dem Brauchwasserkreislauf ein Volumenstromaufnehmer angeordnet, der mit der Vorsteuerung und dem Mikroprozessor des Steuergerätes verbunden ist. Die Korrekturwerte können so in der Lernphase in Abhängigkeit von dem gemessenen Volumenstrom im Brauchwasserkreislauf ermittelt und vom Mikroprozessor gespeichert werden. Im späteren Betrieb bei abgeschaltetem PI(D)-Regler kann die Vorsteuerung in Abhängigkeit von dem gemessenen Volumenstrom auf den entsprechenden Korrekturwert zurückgreifen.Of the Correction value for the manipulated variable is only for the flow rate, at which the correction value was determined, valid. Therefore, in a preferred embodiment the invention in the process water circuit a Volumenstromaufnehmer arranged with the pilot control and the microprocessor of the control unit connected is. The correction values can be so in the learning phase in Dependence on determined the measured volume flow in the process water circuit and be stored by the microprocessor. In later operation when switched off PI (D) controller can control the feedforward depending on the measured Volume flow to the corresponding correction value.

Dabei lässt sich eine kostengünstige und zuverlässige Bestimmung des Volumenstromes dadurch realisieren, dass der Volumenstromaufnehmer als Messturbine ausgeführt ist. Bei Verwendung einer solchen Messturbine kann aus der Regelabweichung, die eine Vorsteuerung erzeugt, ein Korrekturwert errechnet werden, der die Regelabweichung aufhebt.there let yourself a cost-effective and reliable Determining the volume flow by realizing that the volume flow sensor as Measuring turbine executed is. When using such a measuring turbine can from the control deviation, which generates a precontrol, a correction value is calculated, which abolishes the control deviation.

Dadurch, dass die Stellgröße und/oder der I-Anteil der Stellgröße des PI(D)-Reglers dem Mikroprozessor des Steuergerätes zugeführt ist, kann der Mikroprozessor die Abweichung der von dem Steuergerät bereitgestellten Stellgröße von der korrekten Stellgröße und somit den notwendigen Korrekturfaktor bestimmen. Dabei stellt insbesondere der I-Anteil des Reglers bei stationärem Zustand der Regelstrecke die notwendige Korrektur der ausgegebenen Stellgröße dar, da dann der P-Anteil gleich Null ist.Thereby, that the manipulated variable and / or the I component of the manipulated variable of the PI (D) controller the microprocessor of the control unit supplied is the microprocessor, the deviation of the provided by the control unit Manipulated variable of the correct manipulated variable and thus determine the necessary correction factor. It represents in particular the I component of the controller in the stationary state of the controlled system the necessary correction of the output manipulated variable, because then the P-part is zero.

Nach der Lernphase erfolgt der Betrieb des Kombiheizgerätes und die Ansteuerung des Gebläses mit den korrigierten Stellgrößen durch die Vorsteuerung ohne weitere Berücksichtigung der Stellgrößen des Reglers. Dabei lässt sich ein weiteres Eingreifen des PI(D)-Reglers dadurch verhindern, dass dem Mikroprozessor ein Schalter zugeordnet ist, mit dem der PI(D)-Regler abschaltbar ist und/oder mit dem die Stellgröße des PI(D)-Reglers abschaltbar ist.To the learning phase, the operation of the combi heater and the control of the blower with the corrected manipulated variables the pilot control without further consideration of the manipulated variables of Controller. Leave it prevent further intervention of the PI (D) controller in that the microprocessor is assigned a switch with which the PI (D) controller can be switched off and / or with which the manipulated variable of the PI (D) controller can be switched off is.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist dem Warmwasserauslauf ein Auslauftemperaturfühler zugeordnet, der mit dem Mikroprozessor und über eine Vergleichsstelle zum Abgleich mit dem Sollwert mit dem PI(D)-Regler in Verbindung steht. Dabei stellt die Auslauftemperatur die Regelgröße dar, mit der der PI(D)-Regler nach Vergleich mit dem Sollwert die Regelabweichung und damit die Stellgröße bestimmt. Dem Mikroprozessor dient die Auslauftemperatur in der Lernphase zur Bestimmung des stationären Zustandes, bei dem die Korrekturwerte der Stellgrößen aus dem I-Anteil des Reglers ermittelt werden.In A preferred embodiment of the invention is the hot water outlet an outlet temperature sensor associated with the microprocessor and via a reference junction for Adjustment with the setpoint is connected with the PI (D) controller. The outlet temperature is the control variable with which the PI (D) controller After comparison with the setpoint, the control deviation and thus the manipulated variable are determined. The microprocessor serves the outlet temperature in the learning phase for the determination of the stationary State in which the correction values of the manipulated variables are off the I component of the controller are determined.

Ist dem Kaltwassereinlauf ein Einlauftemperaturfühler zugeordnet, der mit der Vorsteuerung in Verbindung steht, so kann als weitere Störgröße die Zulauftemperatur des Brauchwassers bestimmt und bei der Ermittlung der Stellgröße berücksichtigt werden. Dadurch kann die Steuerung des Systems weiter verbessert werden.is the cold water inlet an inlet temperature sensor associated with the Pilot control is connected, so can be used as a further disturbance, the inlet temperature of the service water and taken into account in the determination of the manipulated variable become. This further improves the control of the system become.

Die das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Stellgröße der Vorsteuerung in einem Selbstlernprozess korrigiert wird. Durch diesen Selbstlernprozess kann die von der Vorsteuerung ausgegebene Stellgröße individuell an die regelungstechnischen Bedingungen des jeweiligen Kombiheizgerätes angepasst werden. Dadurch können sowohl die Toleranzen der verwendeten Messfühler als auch Differenzen in den Regelstrecken ausgeglichen werden, was eine exakte Steuerung des Kombiheizgerätes ermöglicht. Differenzen in den Regelstrecken ergeben sich zum Beispiel durch unterschiedliche Gerätetypen mit verschiedenen Brennerleistungen oder auch durch unterschiedliche Wärmeübergänge an den Wärmetauschern, hervorgerufen durch Alterung. Die optimierte Steuerung ermöglicht es dabei, schnellstmöglich auf eine Störgröße zu reagieren, ohne dass das System zu schwingen beginnt.The The object of the invention relating to the method is solved by the manipulated variable of the pilot control is corrected in a self-learning process. Through this self-learning process the control variable output by the feedforward controller can be customized adapted to the control technical conditions of the respective combination heater become. Thereby can both the tolerances of the sensors used and differences in the control systems are compensated for, which provides precise control of the combi heater allows. Differences in the control systems arise, for example, by different device types with different burner powers or by different ones Heat transfer to the heat exchangers, caused by aging. The optimized control makes it possible here, as fast as possible to respond to a disturbance without the system starting to swing.

Eine einfach zu realisierende Optimierung der Gerätesteuerung, die eine gute Anpassung der Vorsteuerung an das Kombiheizgerät ermöglicht, kann dadurch erreicht werden, dass in dem Selbstlernprozess vom Mikroprozessor der Behanungszustand der Stör- und/oder Regelgrößen ermittelt und im Beharrungszustand der I-Anteil der Stellgröße des PI(D)-Reglers erfasst wird, wobei für die zugehörige Durchflussmenge im Brauchwasserkreislauf ein Korrekturfaktor für die Berechnung der Stellgröße für die Vorsteuerung dahingehend ermittelt wird, dass die Stellgröße der Vorsteuerung der Stellgröße der Gerätesteuerung entspricht und wobei der Korrekturfaktor in Abhängigkeit von der Durchflussmenge des Brauchwasserkreislaufs gespeichert wird. Die Stellgröße der Gerätesteuerung ergibt sich dabei während des Selbstlernprozesses aus der Stellgröße des PI(D)-Reglers. Dabei nimmt der I-Anteil des PI(D)-Reglers im stationären Zustand der Regelstrecke den Wert ein, bei dem die Regelgröße dem Sollwert entspricht. Der I-Anteil des PI(D)-Reglers im stationären Zustand gibt somit die richtige Stellgröße. Aus der Differenz von richtiger Stellgröße und der von der Vorsteuerung erzeugten Stellgröße kann ein Korrekturwert bestimmt werden, der den Fehler der Vorsteuerung ausgleicht.An easy to implement optimization of the device control, which allows a good adaptation of the pilot control of the combi heater can be achieved by the fact that in the self-learning process from the microprocessor Behanungszu the disturbance and / or controlled variables were determined and in steady state the I component of the manipulated variable of the PI (D) controller is detected, whereby a correction factor for the calculation of the manipulated variable for the precontrol is determined for the associated flow rate in the process water circuit such that the manipulated variable of the precontrol corresponds to the manipulated variable of the device control and wherein the correction factor is stored as a function of the flow rate of the process water circuit. The manipulated variable of the device control results during the self-learning process from the manipulated variable of the PI (D) controller. The I component of the PI (D) controller in the stationary state of the controlled system assumes the value at which the controlled variable corresponds to the setpoint. The I component of the PI (D) controller in steady state thus gives the correct manipulated variable. From the difference between the correct manipulated variable and the manipulated variable generated by the precontrol, a correction value can be determined which compensates for the error of the precontrol.

Die exakte Steuerung des Kombiheizgerätes für unterschiedliche Durchflussmengen im Brauchwasserkreislauf ohne aktive Einflussnahme eines PI(D)-Reglers kann dadurch erreicht werden, dass die Vorsteuerung nach erfolgtem Selbstlernprozess zur Ermittlung der Stellgrößen für die jeweiligen Durchflussmengen auf die gespeicherten Korrekturfaktoren zurückgreift.The exact control of the combi heater for different flow rates in the process water circuit without active influence of a PI (D) controller can be achieved that the feedforward control after completed Self-learning process for determining the manipulated variables for the respective flow rates relies on the stored correction factors.

Dabei kann ein Eingreifen des PI(D)-Reglers nach dem Selbstlernprozess dadurch vermieden werden, dass nach dem Selbstlernprozess vom Mikroprozessor der PI(D)-Regler abgeschaltet oder die Weiterleitung der Stellgröße des PI(D)-Reglers unterbrochen wird.there may involve intervention of the PI (D) controller after the self-learning process be avoided by that after the self-learning process by the microprocessor the PI (D) controller is switched off or the control value of the PI (D) controller is forwarded is interrupted.

Der neue Korrekturwert wird von der Vorsteuerung verwendet.Of the new correction value is used by the feedforward control.

Da der PI(D)-Regler nach dem Selbstlernprozess keinen weiteren Einfluss auf die Stellgröße nimmt und sich somit bei normalem Betrieb nicht zeitkritisch auf die Geschwindigkeit, in der die gewünschte Auslauftemperatur erreicht werden soll, auswirkt können die Parameter des PI(D)-Reglers so gewählt sein, dass ein Schwingen des Systems sicher vermieden wird.There the PI (D) controller has no further influence after the self-learning process takes on the manipulated variable and thus not critical in terms of speed during normal operation, in the desired Outlet temperature to be achieved, can affect the Parameters of the PI (D) controller should be chosen so that a swing the system is safely avoided.

Wird die Durchflussmenge im Brauchwasserkreislauf von einem Volumenstromaufnehmer und/oder die Auslauftemperatur von einem Auslauftemperaturfühler und/oder die Einlauftemperatur von einem Einlauftemperaturfühler erfasst, so können die ermittelten Korrekturwerte den zugehörigen Durchflussmengen zugeordnet werden. Dabei stellt die Auslauftemperatur die Regelgröße dar und ermöglicht während des Selbstlernprozesses die einfache Ermittlung des stationären Zustandes. Die Einlauftemperatur legt neben der Durchflussmenge im Brauchwasserkreislauf die notwendige Brennerleistung und somit die notwendige Stellgröße der Gerätesteuerung an das Gebläse zur Erreichung einer gewünschten Auslauftemperatur fest und kann als weiterer Parameter mit den Korrekturfaktoren gespeichert und abgerufen werden, was eine weitere Präzisierung der Steuerung bewirkt.Becomes the flow rate in the process water circuit of a volume flow sensor and / or the outlet temperature of an outlet temperature sensor and / or the inlet temperature is detected by an inlet temperature sensor, so can the determined correction values are assigned to the associated flow rates become. The outlet temperature is the control variable and allows while the self-learning process the simple determination of the steady state. The inlet temperature is adjacent to the flow rate in the process water circuit the necessary burner output and thus the necessary control value of the device control to the blower to achieve a desired Outlet temperature fixed and can be used as another parameter with the correction factors stored and retrieved, giving a further clarification causes the controller.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Selbstlernprozess in regelmäßigen Abständen oder bei Bedarf wiederholt wird. Änderungen im System, zum Beispiel durch Alterung der Messfühler oder durch Ablagerungen an den Wärmetauschern mit Einfluss auf deren Wärmeübergang können so ausgeglichen werden.In A preferred embodiment of the invention can be provided be that the self-learning process is repeated on a regular basis or as needed becomes. amendments in the system, for example due to aging of the sensors or due to deposits at the heat exchangers with influence on their heat transfer can be balanced.

Weiterhin ist es denkbar, dass fehlerhafte Zustände des Systems durch starke Abweichungen eines oder mehrerer Korrekturwerte von den üblichen Werten oder nach wiederholtem Selbstlernprozess von vorangegangenen Korrekturwerten erkannt werden. Die Erfindung ermöglicht so eine eigenständige und frühzeitige Fehlererkennung.Farther It is conceivable that faulty states of the system by strong Deviations of one or more correction values from the usual ones Values or after repeated self-learning process from previous ones Correction values are detected. The invention allows so an independent one and early Error detection.

In einem vereinfachten Verfahren wird die betreffende Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass die Stellgröße der Vorsteuerung aus Sensorwerten und dem Sollwert berechnet wird. Die Werte werden dabei als ideal und toleranzfrei betrachtet. Ist kein Einlauftemperaturfühler vorhanden, wird die Einlauftemperatur mit dem Normwert 10°C angenommen. Die erforderliche Stellgröße wird dann aus der Differenz von Sollwert und angenommener Einlauftemperatur und dem gemessenen Volumenstrom berechnet. Im Beharrungszustand der Warmwassertemperatur kann dann ein Korrekturfaktor berechnet werden und die vor dem Lernvorgang aufgetretene Regelabweichung kann damit ausgeglichen werden. Der Korrekturfaktor wird im Steuergerät dauerhaft abgespeichert und bei jedem weiteren Lernvorgang überschrieben.In A simplified method is the object of the invention solved by that the manipulated variable of the pilot control is calculated from sensor values and the setpoint. The values will be considered as ideal and tolerance-free. If there is no inlet temperature sensor, the inlet temperature is assumed to be 10 ° C. The required Manipulated variable is then from the difference between the setpoint and the assumed inlet temperature and the measured volume flow. In steady state the hot water temperature can then be calculated a correction factor and the error that occurred before the learning process can thus be compensated. The correction factor is stored permanently in the control unit and overwritten every time you learn.

Mit diesem vereinfachten Verfahren ist es möglich, die Verbesserung der Regelgüte bei der Brauchwassererzeugung auch ohne PI(D)-Regler durchzuführen.With This simplified procedure makes it possible to improve the control quality in domestic hot water production without PI (D) control.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention will be described below with reference to the in 1 illustrated embodiment illustrated.

1 zeigt die schematische Darstellung eines Kombiheizgerätes. 1 shows the schematic representation of a combi heater.

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

1 zeigt die schematische Darstellung eines Kombiheizgerätes 40 mit der zugehörigen Gerätesteuerung 10. 1 shows the schematic representation of a combi heater 40 with the associated device control 10 ,

Dem Kombiheizgerät 40 ist ein Brenner 41, zugeordnet, der über ein Gebläse 42 und einer Gas-/Luftgemisch-Zuführung 43 mit einem Gas-Luftgemisch versorgt wird. Dem Brenner 41 ist weiterhin ein erster Wärmetauscher 51 zugeordnet, der in einen Heizwasserkreislauf 50 integriert ist. In dem Heizwasserkreislauf 50 wird das Heizungswasser mit Hilfe einer Pumpe 52 von dem Rücklauf Heizung 54 zu dem Wärmetauscher 51 und von dort über den Vorlauf Heizung 53 zu einem oder mehreren hier nicht dargestellten Heizkörpern gepumpt.The combi heater 40 is a burner 41 , assigned by a blower 42 and a gas / air mixture supply 43 is supplied with a gas-air mixture. The burner 41 is still a first heat exchanger 51 assigned to a heating water cycle 50 is integrated. In the heating water circuit 50 is the heating water by means of a pump 52 from the return heater 54 to the heat exchanger 51 and from there via the flow heating 53 pumped to one or more radiators, not shown here.

Wie aus der Figur ersichtlich ist in den Heizwasserkreislauf 50 ein zweiter Wärmetauscher 61 primärseitig integriert, der sekundärseitig an einen Brauchwasserkreislauf 60 mit einem Kaltwassereinlauf 62 und einem Warmwasserauslauf 63 angeschlossen ist. Dem Kaltwassereinlauf 62 ist ein Volumenstromaufnehmer 66 und optional ein Einlauftemperaturfühler 64 zugeordnet. Am Warmwasserauslauf 63 ist ein Auslauftemperaturfühler 65 vorgesehen.As can be seen from the figure is in the Heizwasserkreislauf 50 a second heat exchanger 61 integrated on the primary side, the secondary side to a hot water circuit 60 with a cold water inlet 62 and a hot water outlet 63 connected. The cold water inlet 62 is a volume flow sensor 66 and optionally an inlet temperature sensor 64 assigned. At the hot water outlet 63 is an outlet temperature sensor 65 intended.

In der Figur ist weiterhin die Gerätesteuerung 10 gezeigt, wobei in der dargestellten Ausführung die Gerätesteuerung 10 in die Komponenten PI(D)-Regler 20 und Steuergerät 30 aufgeteilt ist. Das Steuergerät 30 ist wiederum in die Bausteine Vorsteuerung 31 und Mikroprozessor 32 unterteilt. Die gewählte Darstellung dient der besseren Verständlichkeit der Erfindung. Es ist selbstverständlich möglich, die einzelnen Komponenten der Gerätesteuerung 10 zum Beispiel in einer oder mehreren integrierten Schaltungen zusammenzufassen.In the figure is still the device control 10 shown, wherein in the illustrated embodiment, the device control 10 into the components PI (D) controller 20 and control unit 30 is divided. The control unit 30 is in turn in the blocks feedforward control 31 and microprocessor 32 divided. The selected representation is for better understanding of the invention. It is of course possible to use the individual components of the device control 10 for example, in one or more integrated circuits.

Die Vorsteuerung 31 und der Mikroprozessor 32 sind über eine Signalleitung 69 mit dem Volumenstromaufnehmer 66 verbunden. Das Signal des Auslauftemperaturfühlers 65 wird über eine Signalleitung 68 an den Mikroprozessor 32 und nach Abgleich in einer Vergleichsstelle 11 mit einem vom Mikroprozessor 32 vorgegebenen Sollwert, der über eine Signalleitung Sollwert 34 bereitgestellt wird, an den PI(D)-Regler 20 geleitet. Der optional dargestellte Einlauftemperaturfühler 64 ist über eine Signalleitung 67 mit der Vorsteuerung 31 verbunden.The feedforward control 31 and the microprocessor 32 are via a signal line 69 with the volume flow sensor 66 connected. The signal of the outlet temperature sensor 65 is via a signal line 68 to the microprocessor 32 and after adjustment in a reference junction 11 with one from the microprocessor 32 predetermined setpoint, via a signal line setpoint 34 is provided to the PI (D) controller 20 directed. The optional inlet temperature sensor 64 is via a signal line 67 with the pilot control 31 connected.

Der Mikroprozessor 32 und die Vorsteuerung 31 sind über Signalleitungen 34 und 35 zum Austausch der Sollwerte und von Korrekturwerten verbunden. Weiterhin steht der Mikroprozessor 32 über die Signalleitung I-Anteil 22 mit dem PI(D)-Regler 20 und in der dargestellten Ausführungsform der Erfindung mit einem Schalter 33, der in der Signalleitung I-Anteil 22 vorgesehen ist, in Verbindung.The microprocessor 32 and the pilot control 31 are via signal lines 34 and 35 connected to the exchange of setpoints and correction values. Furthermore, there is the microprocessor 32 via the signal line I share 22 with the PI (D) controller 20 and in the illustrated embodiment of the invention with a switch 33 , which in the signal line I share 22 is provided in connection.

Die Stellgröße PI(D)-Regler 20 und die Stellgröße Steuergerät 36 sind in einer Additionsstelle 12 zusammengeführt, die wiederum über eine Steuerleitung Drehzahl 44 mit dem Gebläse 42 verbunden ist.The manipulated variable PI (D) controller 20 and the manipulated variable control unit 36 are in an addition point 12 merged, in turn, via a control line speed 44 with the fan 42 connected is.

Die Erwärmung des Heizungswassers erfolgt im ersten Wärmetauscher 51 mit Hilfe des Brenners 41. Die Leistung des Brenners 41 wird dabei über die Drehzahl des Gebläses 42 eingestellt, welche wiederum über die Steuerleitung Drehzahl 44 durch die Stellgröße der Gerätesteuerung 10 vorgegeben wird.The heating of the heating water takes place in the first heat exchanger 51 with the help of the burner 41 , The power of the burner 41 is about the speed of the fan 42 adjusted, which in turn via the control line speed 44 by the manipulated variable of the device control 10 is given.

Die Erwärmung von Brauchwasser erfolgt in einem zweiten Wärmetauscher 61. Dazu wird in der Regel über ein hier nicht dargestelltes Umschaltventil das erwärmte Heizungswasser in den Wärmetauscher 61 geleitet. Das zu erwärmende Brauchwasser fließt über den Kaltwassereinlauf 62 durch den Wärmetauscher 61, nimmt dort die thermische Energie vom Heizungswasser auf und wird anschließend zum Warmwasserauslauf 63 geleitet. Zur Erwärmung von Brauchwasser auf einen vorbestimmten Wert muss demnach zunächst mit Hilfe des Brenners 41 und des ersten Wärmetauschers 51 das im Heizwasserkreislauf 50 befindliche Heizungswasser erwärmt werden, damit mit diesem das Brauchwasser erwärmt werden kann. Dies führt insbesondere bei Kombiheizgeräten 40 mit großen thermischen Massen, zum Beispiel durch als Gussblock ausgeführte erste Wärmtauscher 51, zu Regelstrecken mit geringer Regelgüte.The heating of process water takes place in a second heat exchanger 61 , For this purpose, the heated heating water is usually in the heat exchanger via a reversing valve, not shown here 61 directed. The hot water to be heated flows through the cold water inlet 62 through the heat exchanger 61 It absorbs the thermal energy from the heating water and then becomes a hot water outlet 63 directed. For heating of process water to a predetermined value must therefore first with the help of the burner 41 and the first heat exchanger 51 that in the heating water circuit 50 Heating water are heated, so that with this the hot water can be heated. This leads in particular to combi heaters 40 with large thermal masses, for example by running as a cast block first heat exchanger 51 , to controlled systems with low control quality.

Der Volumenstrom und die Auslauftemperatur des Brauchwassers werden von dem Volumenstromaufnehmer 66 und dem Auslauftemperaturfühler 65 erfasst und an die Gerätesteuerung 10 weitergeleitet. Aus dem Volumenstrom bestimmt die Vorsteuerung 31 zunächst die für die Erreichung der gewünschten Auslauftemperatur des Brauchwassers notwendige Brennerleistung. Dabei greift die Vorsteuerung 31 vor dem erfindungsgemäßen Selbstlernprozess auf einen vorgegebenen Parametersatz zurück, der jedoch, zum Beispiel aufgrund von Bauteiltoleranzen, fehlerhaft ist und alleine nicht zur gewünschten Auslauftemperatur führen würde. Diese Fehler werden von dem gleichzeitig zur Vorsteuerung 31 arbeitenden Regler, im Allgemeinen einem PI(D)-Regler 20, ausgeglichen. Über die Vergleichsstelle 11 erhält der PI(D)-Regler 20 die Regelabweichung zwischen der vom Auslauftemperaturfühler 65 gemessenen Auslauftemperatur und der vom Mikroprozessor 32 vorgegebenen Solltemperatur und stellt über seinen Ausgang die Stellgröße bereit, die, addiert mit der Stellgröße der Vorsteuerung 31, die richtige Stellgröße zur Einstellung der Gebläsedrehzahl und somit der Brennerleistung zur Einhaltung der gewünschten Auslauftemperatur des Brauchwassers ergibt. Vor und während dem beschriebenen Selbstlernprozess wird die Stellgröße zur Einstellung der Brennerleistung demnach durch die Summe der Stellgrößen des PI(D)-Reglers 20 und der Vorsteuerung 31 gebildet. Dabei ist der PI(D)-Regler 20 so eingestellt, dass jegliche Schwingungsneigung vermieden wird.The volume flow and the outlet temperature of the process water are from the volume flow sensor 66 and the outlet temperature sensor 65 recorded and to the device control 10 forwarded. From the volume flow determines the feedforward 31 First, the necessary for the achievement of the desired outlet temperature of the hot water burner power. The feedforward control takes effect 31 before the self-learning process according to the invention back to a predetermined parameter set, which, however, due to component tolerances, for example, is faulty and would not lead to the desired outlet temperature alone. These errors are from the same time for feedforward 31 operating regulators, generally a PI (D) controller 20 , balanced. About the cold junction 11 receives the PI (D) controller 20 the control deviation between the outlet temperature sensor 65 measured outlet temperature and the microprocessor 32 preset temperature and provides via its output the manipulated variable, which, added to the manipulated variable of the pilot control 31 , the correct manipulated variable for adjusting the fan speed and thus the burner output to maintain the desired outlet temperature of the service water results. Before and during the described self Accordingly, the manipulated variable for setting the burner output is the sum of the manipulated variables of the PI (D) controller 20 and the pilot control 31 educated. Here is the PI (D) controller 20 adjusted so that any tendency to oscillate is avoided.

Beim Selbstlernprozess wird vom Mikroprozessor 32 zunächst geprüft, ob der Beharrungszustand erreicht ist. Im Behanungszustand ist für eine vorgegebene Zeit keine Änderung der Störgrößen und der Regelgrößen mehr erfolgt, wobei die Auslauftemperatur der Sollgröße entspricht. Der Regelkreis ist jetzt eingeschwungen. Im eingeschwungenen Zustand ist der P-Anteil des PI(D)-Reglers 20 gleich Null, da keine Regelabweichung vorliegt. Der I-Anteil des PI(D)-Reglers 20 hat in diesem Zustand den Wert eingestellt, der zur Stellgröße der Vorsteuerung 31 addiert werden muss, um den Zustand Regelgröße gleich Sollwert zu erreichen. Der I-Anteil des PI(D)-Reglers 20 im eingeschwungen Zustand gibt demnach vor, wie groß die Abweichung der von der Vorsteuerung 31 ausgegebenen Stellgröße zu der zur Einstellung der notwendigen Brennerleistung benötigten Stellgröße ist. Der I-Anteil des PI(D)-Reglers 20 wird im Selbstlernprozess von dem Steuergerät 30 zur Korrektur der vom Steuergerät 30 ausge gebenen Stellgröße übernommen, um nach dem Selbstlernprozess ohne Beitrag vom PI(D)-Regler 20 die korrekte Stellgröße ausgeben zu können.The self-learning process is by the microprocessor 32 first checked whether the steady state is reached. In Behanungszustand no change in the disturbances and the control variables is more for a given time, the outlet temperature of the target size corresponds. The control loop is now settled. In the steady state, the P component of the PI (D) controller 20 zero, because there is no deviation. The I component of the PI (D) controller 20 has set in this state the value that is the manipulated variable of the pilot control 31 must be added in order to reach the state control variable equal to the setpoint. The I component of the PI (D) controller 20 in the steady state therefore specifies how large the deviation of the feedforward control 31 output manipulated variable to the manipulated variable needed to set the necessary burner power. The I component of the PI (D) controller 20 is in the self-learning process of the controller 30 for correction of the control unit 30 is taken over to the self-learning process without contribution from the PI (D) controller 20 to be able to output the correct manipulated variable.

Da der ermittelte Korrekturwert abhängig vom Volumenstrom im Brauchwasserkreislauf 60 ist, wird der Korrekturwert in Abhängigkeit von dem gemessenen Volumenstrom vom Mikroprozessor 32 gespeichert. Der Korrekturwert ist dann eine Konstante, die, multipliziert mit dem jeweiligen Volumenstrom, die richtige Korrektur der Stellgröße ergibt.Since the determined correction value depends on the volume flow in the process water circuit 60 is, the correction value in dependence on the measured volume flow from the microprocessor 32 saved. The correction value is then a constant which, multiplied by the respective volume flow, results in the correct correction of the manipulated variable.

Nach dem Selbstlernprozess kann die Weiterleitung des I-Anteils des PI(D)-Reglers 20 an die Additionsstelle 12 zum Beispiel mit Hilfe des in die Signalleitung I-Anteil 22 des PI(D)-Reglers 20 eingebauten Schalters 33 über eine Anweisung vom Mikroprozessor 32 abgeschaltet werden. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, dass der Mikroprozessor 32 den PI(D)-Regler 20 komplett ausschaltet. Das Steuergerät 30 kann nach dem Selbstlernprozess mit den korrigierten Stellgrößen ohne Hilfe durch den PI(D)-Regler 20 eine exakte Steuerung des Systems durchführen.After the self-learning process, the forwarding of the I component of the PI (D) controller 20 to the addition point 12 for example with the help of the signal line I share 22 of the PI (D) controller 20 built-in switch 33 via an instruction from the microprocessor 32 be switched off. In one embodiment of the invention, it is also possible that the microprocessor 32 the PI (D) controller 20 completely off. The control unit 30 can after the self-learning process with the corrected manipulated variables without the help of the PI (D) controller 20 perform an exact control of the system.

Claims

Device control ( 10 ) for combination heaters ( 40 ) with a burner ( 41 ), the power of which is determined by means of a variable-speed fan ( 42 ) is adjustable for supplying a gas / air mixture and a Heizwasserkreislauf ( 50 ), via a heat exchanger ( 51 ) the burner ( 41 ) is assigned and via a second heat exchanger ( 61 ) a service water circuit ( 60 ) with a cold water inlet ( 62 ) and a hot water outlet ( 63 ), wherein the device control ( 10 ) a control device ( 30 ) and a PI (D) controller ( 20 ) or a pilot control ( 31 ), characterized in that the control unit ( 30 ) as a self-learning feedforward control ( 31 ) is executed.

Device control ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the control unit ( 30 ) from a pilot control ( 31 ) and a microprocessor ( 32 ) and that the PI (D) controller ( 20 ) from the microprocessor ( 32 ) of the control unit ( 30 ) can be switched off after a self-learning process.

Device control ( 10 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the manipulated variable of the device control ( 10 ) for controlling the speed of the fan ( 42 ) before the self-learning process additively from the control variables of the control unit ( 30 ) and the PI (D) controller ( 20 ) and after the self-learning process from the corrected manipulated variable of the precontrol ( 31 ) is formed.

Device control ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the process water circuit ( 60 ) a volumetric flow sensor ( 66 ) arranged with the feedforward control ( 31 ) and the microprocessor ( 32 ) of the control unit ( 30 ) connected is.

Device control ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the volume flow sensor ( 66 ) is designed as a measuring turbine.

Device control ( 10 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the manipulated variable and / or the I component of the manipulated variable of the PI (D) controller ( 20 ) the microprocessor ( 32 ) of the control unit ( 30 ) is supplied.

Device control ( 10 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the microprocessor ( 32 ) a switch ( 33 ) with which the PI (D) controller ( 20 ) and / or with which the manipulated variable of the PI (D) controller ( 20 ) can be switched off.

Device control ( 10 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the hot water outlet ( 63 ) an outlet temperature sensor ( 65 ) associated with the microprocessor ( 32 ) and via a cold junction ( 11 ) for adjustment with the setpoint with the PI (D) controller ( 20 ).

Device control ( 10 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the cold water intake ( 62 ) an inlet temperature sensor ( 64 ) associated with the feedforward control ( 31 ).

Method for controlling combination heaters ( 40 ), in which the performance of a burner ( 41 ) by means of a variable speed fan ( 42 ) is adjusted to supply a gas / air mixture, with a burner ( 41 ), via a heat exchanger ( 51 ) the water in a Heizwasserkreislauf ( 50 ), which via a second heat exchanger ( 61 ) the water in a process water circuit ( 60 ), with a device control ( 10 ), which is a control unit ( 30 ) and a PI (D) controller ( 20 ) or a pilot control, characterized in that the manipulated variable of the pilot control ( 31 ) is corrected in a self-learning process.

Method for controlling combination heaters ( 40 ) according to claim 10, characterized in that in the self-learning process by the microprocessor ( 32 ) determines the steady state of the disturbance and control variables and in steady state the I component of the manipulated variable of the PI (D) controller ( 20 ) is detected, wherein for the associated flow rate in

Method for controlling combination heaters ( 40 ) according to claim 10, characterized in that in the self-learning process by the microprocessor ( 32 ) determines the steady state of the disturbance and control variables and in Behanungszustand the I-part of the manipulated variable of the PI (D) controller ( 20 ), whereby for the associated flow rate in the process water circuit ( 60 ) a correction factor for the calculation of the manipulated variable for the precontrol ( 31 ) is determined in such a way that the manipulated variable of the precontrol ( 31 ) the manipulated variable of the device control ( 10 ) and where the correction factor depends on the flow rate of the service water circuit ( 60 ) is stored.

Method for controlling combination heaters ( 40 ) according to claim 10 or 11, characterized in that the precontrol ( 31 ) after the self-learning process to determine the manipulated variables for the respective flow rates on the stored correction factors.

Method for controlling combination heaters ( 40 ) according to one of claims 10 to 12, characterized in that after the self-learning process by the microprocessor ( 32 ) of the PI (D) controller ( 20 ) or the transfer of the manipulated variable of the PI (D) controller ( 20 ) is interrupted.

Method for controlling combination heaters ( 40 ) according to any one of claims 10 to 13, characterized in that before the self-learning process, the manipulated variable of the device control ( 10 ) for controlling the speed of the fan ( 42 ) additively from the control variables of the control unit ( 30 ) and the PI (D) controller ( 20 ) and after the self-learning process from the corrected manipulated variable of the control unit ( 30 ) is formed.

Method for controlling combination heaters ( 40 ) according to one of claims 10 to 14, characterized in that the flow rate in the process water circuit ( 60 ) from a volumetric flow sensor ( 66 ) and / or the outlet temperature of an outlet temperature sensor ( 65 ) and / or the inlet temperature of an inlet temperature sensor ( 64 ) is detected.

Method for controlling combination heaters ( 40 ) according to one of claims 10 to 15, characterized in that the self-learning process is repeated at regular intervals or as needed.

Method for controlling combination heaters ( 40 ) according to one of claims 10 to 16, characterized in that faulty states of the system are detected by strong deviations of one or more correction values from the usual values or after repeated self-learning process from previous correction values.

Method for controlling combination heaters ( 40 ), in which the performance of a burner ( 41 ) by means of a variable speed fan ( 42 ) is adjusted to supply a gas / air mixture, with a burner ( 41 ), via a heat exchanger ( 51 ) the water in a Heizwasserkreislauf ( 50 ), which via a second heat exchanger ( 61 ) the water in a process water circuit ( 60 ), with a device control ( 10 ), which is a control unit ( 50 ) or a pilot control ( 31 ), characterized in that the manipulated variable of the precontrol ( 31 ) is calculated from sensor values and the setpoint.