DE102012104359B4 - Method and device for driving a plurality of actuators - Google Patents

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Abstract

Verfahren (100) zum Ansteuern mehrerer Stellglieder (S1, S2, ... Sn) für das Ändern von Prozesswerten (PW) in einem Prozess mit folgenden Schritten: – es wird für das Verstellen eines jeden Stellgliedes (S1) eine Stellgröße (STG1) ermittelt, die eine Abweichung eines Istwertes (IST) von einem Sollwert (SOLL) angibt; – es wird für jedes Stellglied (S1) eine individuelle Verstellzeit (VZ1) berechnet, die eine Impulsdauer für das Einwirken der Stellgröße (STG1) auf das Stellglied (S1) angibt (Schritt 120), wobei die Verstellzeit (VZ1) abhängig von einem Steigungswert (F_M) berechnet wird, der angibt, mit welcher Geschwindigkeit der mittels des verstellten Stellgliedes (S1) geänderte Prozesswert (PW) sich ändert; und – das jeweilige Stellglied (S1) wird für die berechnete individuelle Verstellzeit (VZ1) mit der Stellgröße (STG1) angesteuert (Schritt 130), wobei die individuelle Verstellzeit (VZ1) mit einem Spielzeitwert (F_CLR) beaufschlagt wird (Schritt 123), der angibt, mit welcher Reaktionszeit das Verstellen des jeweiligen Stellgliedes (S1) erfolgt, wenn die Stellgröße (STG1) eine Veränderung mit einem Vorzeichenwechsel aufweist, und wobei zumindest einmalig vor der ersten Berechnung der Verstellzeit (Schritt 120) eine Lernprozedur (101) zur Berechnung eines ersten Steigungswertes (F_M') durchgeführt wird, wobei die Lernprozedur (101) eine Lernphase (103) umfasst, in welcher folgende Teilschritte durchgeführt werden: das Stellglied (S1) wird mindestens zweimal für eine vorgebbare Zeitdauer (A_OTADJ) auf einen ersten Zustand (AUF) hin angesteuert, so dass in einem Prozess ein erster Prozesswert (F_PV1) und ein zweiter Prozesswert (F_PV2) erreicht werden, und es werden mindestens zwei Teilsteigungswerte (F_M1, F_M2) ermittelt, die angeben, mit welcher Geschwindigkeit der jeweilige Prozesswert erreicht wird, wenn auf den ersten Zustand (AUF) hin angesteuert wird, wobei der erste Steigungswert (F_M') durch eine Mittelwertbildung der Teilsteigungswerte (F_M1, F_M2) berechnet wird.Method (100) for controlling several actuators (S1, S2, ... Sn) for changing process values (PW) in a process with the following steps: - A manipulated variable (STG1) is used to adjust each actuator (S1) determined, which indicates a deviation of an actual value (ACTUAL) from a target value (TARGET); - An individual adjustment time (VZ1) is calculated for each actuator (S1), which specifies a pulse duration for the actuating variable (STG1) to act on the actuator (S1) (step 120), the adjustment time (VZ1) depending on a slope value (F_M) is calculated, which indicates the speed at which the process value (PW) changed by means of the adjusted actuator (S1) changes; and - the respective actuator (S1) is controlled for the calculated individual adjustment time (VZ1) with the manipulated variable (STG1) (step 130), the individual adjustment time (VZ1) being acted upon by a play time value (F_CLR) (step 123), which specifies the response time with which the respective actuator (S1) is adjusted if the manipulated variable (STG1) has a change with a change of sign, and a learning procedure (101) for calculating a step (101) at least once before the first calculation of the adjustment time (step 120) first slope value (F_M ') is carried out, the learning procedure (101) comprising a learning phase (103) in which the following sub-steps are carried out: the actuator (S1) is at least twice for a predefinable period (A_OTADJ) to a first state (OPEN ) controlled so that a first process value (F_PV1) and a second process value (F_PV2) are achieved in a process Two partial slope values (F_M1, F_M2) are determined, which indicate the speed at which the respective process value is reached when the first state (OPEN) is activated, the first slope value (F_M ') being determined by averaging the partial slope values (F_M1, F_M2 ) is calculated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern mehrerer Stellglieder sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung einer solchen Vorrichtung in einem rechnergestützten System oder Subsystem, das mehrere Stellglieder ansteuert. Beispielsweise betrifft die Erfindung auch Prozessleitsysteme, die Prozesse, insbesondere Glas-Herstellungsprozesse oder -Verarbeitungsprozesse, durchführen und überwachen, wobei mittels Verstellen der Stellglieder einzelne oder mehrere Prozesswerte des jeweiligen Prozesses veränderbar sind.The invention relates to a method for driving a plurality of actuators and an apparatus for performing the method. Moreover, the invention relates to the use of such a device in a computerized system or subsystem that drives multiple actuators. For example, the invention also relates to process control systems that perform and monitor processes, in particular glass production processes or processing processes, wherein individual or multiple process values of the respective process can be changed by adjusting the actuators.

Verfahren und Vorrichtungen zur Beeinflussung von Prozessen, insbesondere Regelungsvorrichtungen, wie z. B. klassische PID-Regler (Zweipunkt oder Dreipunkt) sind hinlänglich bekannt. Der Einsatz solcher klassischen Regler ist besonders bei komplexen Prozessen, bei denen eine größere Anzahl von Stellgliedern benötigt wird, recht material- und kostenintensiv. Diese Probleme, welche die Anmelderin im Bereich der Glasherstellung und -verarbeitung, z. B. bei der Prozess-Überwachung und Ansteuerung von Schmelzaggregaten, erfahren musste, treten aber auch allgemein in anderen Bereichen immer dort auf, wo Stellglieder, die eine Motorik aufweisen, in einer größeren Vielzahl angesteuert werden müssen.Methods and devices for influencing processes, in particular control devices, such. B. classical PID controller (two-point or three-point) are well known. The use of such classical controller is quite material and cost intensive especially in complex processes in which a larger number of actuators is needed. These problems, which the applicant in the field of glass production and processing, for. As in the process monitoring and control of melting units, had experienced, but also generally occur in other areas always where actuators, which have a motor, must be controlled in a larger variety.

Der Einsatz herkömmlicher PID-Regler erweist sich als kostenintensiv; außerdem ist die übliche Regelung sehr langsam. Da stetig das jeweilige Stellglied angesteuert werden muss, ist der Verschleiß an den Stellgliedern erheblich. Beispielsweise zeigte sich dieser Verschleiß an großen Regeltransformatoren darin, dass die Wicklungen an den Abgriffstellen beschädigt wurden.The use of conventional PID controllers proves to be costly; besides, the usual regulation is very slow. Since the respective actuator must be controlled continuously, the wear on the actuators is considerable. For example, this wear on large variable transformers has been shown to damage the windings at the taps.

Die üblichen Stellglieder bestehen häufig aus einem angesteuerten Elektromotor mit Getriebe bzw. einem Aktuator. Solche Aktuator-Einheiten weisen zwangsläufig störende Hoch- und Nachlaufzeiten auf und sind in der Regel mit Hysterese behaftet. Bei Drehrichtungs-Änderungen treten, bedingt durch das Getriebespiel, störende Spielzeiten auf. Wegen dieser typischen Stellglied-Eigenschaften, können Zwei- oder Dreipunktregler nur stark gedämpft eingesetzt werden. Viele Stellglieder werden deshalb manuell von Hand angesteuert, stündlich kontrolliert und ggf. nachgestellt. Dieses Verfahren ist bei einen Anzahl von z. B. etwa 100 Stellgliedern pro Schmelzaggregat sehr arbeitsaufwendig, zeitintensiv und ungenau.The usual actuators often consist of a driven electric motor with gear or an actuator. Such actuator units inevitably have disturbing up and down times and are generally subject to hysteresis. When changes in direction occur, due to the gear play, disturbing playtime. Because of these typical actuator characteristics, two- or three-position controllers can only be used heavily damped. Many actuators are therefore controlled manually by hand, checked hourly and possibly readjusted. This method is at a number of z. B. about 100 actuators per melting unit very laborious, time-consuming and inaccurate.

Aus der offengelegten Patentanmeldung DE 43 16 759 A1 ist eine digitale Reglerstruktur bekannt, mit deren Hilfe Standard-Wegeventile mit Stoßmagneten als Proportional-Ventile eingesetzt werden können. Durch geeignete Dimensionierung der im Regelkreis verwendeten Korrekturfaktoren kann bei einer definierten Sollwertvorgabe der Elektronik der Durchfluss im Wegeventil über große Druckbereich konstant gehalten werden, d. h. die Anordnung entspricht einem Proportional-Ventil mit integrierter Druckwaage.From the published patent application DE 43 16 759 A1 is a digital controller structure known, with the help of standard directional valves can be used with push magnets as proportional valves. By suitable dimensioning of the correction factors used in the control loop, the flow in the directional control valve can be kept constant over a wide pressure range, ie the arrangement corresponds to a proportional valve with integrated pressure compensator.

Aus der Patentschrift DD 244 624 A1 ist ein Verfahren zur Temperaturregelung von Industrieöfen bekannt, bei denen mehrere Brenner oder Brennergruppen in Ein-Aus-Schaltung betrieben werden. Dazu liefert ein Impulsregler in Abhängigkeit von der Regelabweichung zwischen Ist- und Soll-Temperatur eine proportionale frequenzmodulierte Impulsfolge, die in einem vorprogrammierten Ringzähler verarbeitet wird. Die von dem Ringzähler ausgegebenen Einschaltbefehle werden über ein fest eingestelltes Zeitglied für die Brennzeit auf die Schaltrelais der Brennermagnetventile geführt. Die Programmierung des Ringzählers, die Wahl des Zeitbereiches für die Brennzeit und die Wahl des Frequenzbereiches am Impulsregler bestimmen das zeitlich gestaffelte Ein- und Ausschalten der Brenner im Rahmen der Umlaufsteuerung. Die Brennersteuerung ist sowohl in der Periode des Aufheizens als auch in der Periode des Abkühlens wirksam und wird vorzugsweise im Zusammenhang mit Programmzeitgebern an gasbeheizten Industrieöfen angewendet.From the patent DD 244 624 A1 a method for controlling the temperature of industrial ovens is known in which several burners or burner groups are operated in an on-off circuit. For this purpose, a pulse controller in response to the control deviation between the actual and desired temperature provides a proportional frequency-modulated pulse train, which is processed in a preprogrammed ring counter. The switch-on commands issued by the ring counter are routed to the switching relays of the burner solenoid valves via a permanently set timer for the firing time. The programming of the ring counter, the selection of the time range for the burning time and the choice of the frequency range at the pulse controller determine the temporally staggered switching on and off of the burners in the context of the circulation control. The burner control is effective both in the period of heating and in the period of cooling, and is preferably used in connection with program timers on gas-fired industrial furnaces.

Aus der Patentschrift DE 10 2004 022 999 B3 ist ein Verfahren zur Ermittlung einer Steuerkennlinie eines Regenerier-Ventils eines Kraftstoffdampf-Rückhaltesystems für eine Brennkraftmaschine bekannt. Dabei beschreibt die Steuerkennlinie den aktuellen Zusammenhang zwischen einem zur Ansteuerung des Regenerier-Ventils dienenden, pulsweiten-modulierten Steuersignal und einer sich einstellenden Ventilstellung. Die aktuell gültige Mindestpulsweite des Steuersignals, die zum Öffnen des Regenerier-Ventils aktuell erforderlich ist, wird ermittelt durch schrittweises Erhöhen der Pulsweite um einen Änderungsbetrag bis zur Detektion einer Abweichung des momentanen Verhaltens der Brennkraftmaschine gegenüber einem stationären Verhalten der Brennkraftmaschine. Zur Verkürzung der Kalibrierungsdauer und Erhöhung der Verfügbarkeit des Kalibrierungsprozesses beginnt das schrittweise Erhöhen der Pulsweite bei einem vorgegebenen Wert der Pulsweite, der größer als Null und kleiner als ein Wert ist, der einer zu einem früheren Zeitpunkt ermittelten Mindestpulsweite entspricht.From the patent DE 10 2004 022 999 B3 A method for determining a control characteristic of a regeneration valve of a fuel vapor retention system for an internal combustion engine is known. In this case, the control characteristic describes the current relationship between a pulse-width-modulated control signal used to control the regeneration valve and an adjusting valve position. The currently valid minimum pulse width of the control signal, which is currently required for opening the regeneration valve, is determined by gradually increasing the pulse width by an amount of change until a deviation of the instantaneous behavior of the internal combustion engine from a stationary behavior of the internal combustion engine is detected. To shorten the calibration time and increase the availability of the calibration process, incrementing the pulse width begins at a given value of the pulse width greater than zero and less than a value corresponding to a minimum pulse width determined earlier.

In der offengelegten Patentanmeldung DE 197 22 431 A1 wird ein Verfahren zur Regelung eines verzögerungsbehafteten Prozesses mit Ausgleich, insbesondere zur Temperatur-Regelung, offenbart, bei welchem nach einem Sollwertsprung die Stellgröße in einem gesteuerten Betrieb auf einen ersten konstanten Wert gesetzt wird, anhand der Sprungantwort ein IT1-Modell identifiziert und ein PI-Regler parametriert wird, der den Prozess in einen zweiten stationären Zustand regelt. Danach wird ein exakteres Prozessmodell mit Ausgleich ermittelt und zur Regler-Einstellung bei adaptiven Reglern verwendet. In the published patent application DE 197 22 431 A1 discloses a method for controlling a lagged process with compensation, in particular for temperature control, in which, after a desired value step, the manipulated variable is set to a first constant value in a controlled operation, an IT1 model is identified on the basis of the step response and a PI Controller is parameterized, which regulates the process in a second stationary state. After that, a more exact process model with compensation is determined and used for controller adjustment in adaptive controllers.

In der offengelegten Patentanmeldung DE 103 50 610 A1 werden eine Diagnose-Einrichtung und ein Verfahren zur quasi permanenten und automatischen Überwachung eines Regelkreises bezüglich seiner Funktionsfähigkeit und Regelgüte beschrieben. Durch eine erste Auswerteeinrichtung werden stochastische Merkmale, durch eine weitere Auswerteeinrichtung deterministische Merkmale von Prozessvariablen bestimmt und mit zugehörigen vorbestimmten Referenzwerten verglichen. Eine vorgeschaltete Auswahleinrichtung aktiviert zur Diagnose je nach Betriebszustand die geeignetere der beiden Auswerteeinrichtungen. Vorzugsweise wird die Diagnoseeinrichtung durch einen Funktionsbaustein realisiert.In the published patent application DE 103 50 610 A1 a diagnostic device and a method for quasi-permanent and automatic monitoring of a control loop in terms of its functionality and control performance are described. By a first evaluation stochastic features, determined by another evaluation deterministic features of process variables and compared with associated predetermined reference values. An upstream selection device activates the more suitable of the two evaluation devices for diagnosis depending on the operating state. Preferably, the diagnostic device is implemented by a function block.

Der genannte Stand der Technik befasst sich allenfalls mit der Ansteuerung einzelner Stellglieder. Es besteht daher ein großer Bedarf, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, um eine Ansteuerung einer Vielzahl von Stellgliedern ohne die eingangs genannten Nachteile durchführen zu können. Insbesondere soll eine schnelle und genaue Ansteuerung mehrerer Stellglieder ermöglicht werden, ohne auf die bekannten kosten- und arbeitsintensiven Lösungen zurückgreifen zu müssen.The cited prior art deals at most with the control of individual actuators. There is therefore a great need to develop a method and a device in order to be able to carry out a control of a plurality of actuators without the disadvantages mentioned above. In particular, a quick and accurate control of multiple actuators to be enabled without having to resort to the known cost and labor intensive solutions.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine danach arbeitende Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 16.The object is achieved by a method having the features of claim 1 and by a device operating therewith having the features of claim 16.

Demnach wird ein Verfahren zum Ansteuern mehrerer Stellglieder vorgeschlagen, das folgende Schritte aufweist:
Es wird für das Verstellen eines jeden Stellgliedes eine Stellgröße ermittelt, die eine Abweichung eines Istwertes von einem Sollwert angibt.
Es wird für jedes Stellglied eine individuelle Verstellzeit berechnet, die eine Impulsdauer für das Einwirken der Stellgröße auf das Stellglied angibt, wobei die Verstellzeit abhängig von einem Steigungswert berechnet wird, der angibt, mit welcher Geschwindigkeit der Prozesswert verändert werden kann.
Das jeweilige Stellglied wird für die berechnete individuelle Verstellzeit mit der Stellgröße angesteuert.
Accordingly, a method for driving a plurality of actuators is proposed, comprising the following steps:
It is determined for the adjustment of each actuator a manipulated variable indicating a deviation of an actual value of a target value.
An individual adjustment time is calculated for each actuator, which indicates a pulse duration for the action of the control variable on the actuator, wherein the adjustment time is calculated as a function of a slope value which indicates with which speed the process value can be changed.
The respective actuator is controlled with the manipulated variable for the calculated individual adjustment time.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die individuelle Verstellzeit mit einem Spielzeitwert beaufschlagt, wenn eine Kompensation eines Spiels (Gewinde) angezeigt ist. Dies ist dann der Fall, wenn die Stellgröße eine Veränderung mit einem Vorzeichenwechsel aufweist, wenn also z. B. eine Drehrichtungswechsel im Aktuator vorliegt. Der Spielzeitwert gibt an, mit welcher Reaktionszeit (Verzögerung aufgrund von Spiel) das Verstellen des jeweiligen Stellgliedes erfolgt.In the method according to the invention, the individual adjustment time is subjected to a game time value if a compensation of a game (thread) is indicated. This is the case when the manipulated variable has a change with a sign change, so if z. B. a change of direction in the actuator is present. The game time value indicates with which reaction time (delay due to game) the adjustment of the respective actuator takes place.

Außerdem wird in dem Verfahren zumindest einmalig vor der ersten Berechnung der Verstellzeit eine Lernprozedur zur Berechnung eines ersten Steigungswertes durchgeführt, wobei die Lernprozedur eine Lernphase umfasst, in welcher folgende Teilschritte durchgeführt werden:
das Stellglied wird mindestens zweimal für eine vorgebbare Zeitdauer auf einen ersten Zustand hin angesteuert, so dass in einem Prozess ein erster Prozesswert und ein zweiter Prozesswert erreicht werden, und
es werden mindestens zwei Teilsteigungswerte ermittelt, die angeben, mit welcher Geschwindigkeit der jeweilige Prozesswert erreicht wird, wenn auf den ersten Zustand hin angesteuert wird, wobei der erste Steigungswert durch eine Mittelwertbildung der Teilsteigungswerte berechnet wird.
In addition, in the method, a learning procedure for calculating a first slope value is performed at least once before the first calculation of the adjustment time, wherein the learning procedure comprises a learning phase in which the following partial steps are performed:
the actuator is driven at least twice for a predetermined period of time to a first state, so that in a process, a first process value and a second process value can be achieved, and
at least two partial slope values are determined, which indicate the speed with which the respective process value is reached when the first state is triggered, wherein the first slope value is calculated by averaging the partial slope values.

Ebenso wird eine Vorrichtung zum Ansteuern mehrerer Stellglieder vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschaffen ist und mindestens eine Recheneinheit aufweist. Die Recheneinheit ermittelt bzw. berechnet für das Verstellen eines jeden Stellgliedes eine Stellgröße, die eine Abweichung eines Istwertes von einem Sollwert angibt. Des Weiteren berechnet die Recheneinheit für jedes Stellglied eine individuelle Verstellzeit, die eine Impulsdauer für das Einwirken der Stellgröße auf das Stellglied angibt, wobei die Verstellzeit abhängig von einem Steigungswert ist, der angibt, mit welcher Geschwindigkeit die Prozessgröße (Prozesswert) beeinflußt wird. Die Recheneinheit ist mit mindestens einer Treibereinheit verbunden, die das jeweilige Stellglied für die berechnete individuelle Verstellzeit mit der Stellgröße ansteuert.Likewise, a device for driving a plurality of actuators is proposed, wherein the device is designed to carry out the method according to the invention and has at least one arithmetic unit. The arithmetic unit determines or calculates for the adjustment of each actuator, a manipulated variable indicating a deviation of an actual value of a target value. Furthermore, the arithmetic unit calculates for each actuator an individual adjustment time, which indicates a pulse duration for the action of the control variable on the actuator, wherein the adjustment time is dependent on a slope value indicating the speed with which the process variable (process value) is influenced. The arithmetic unit is connected to at least one driver unit, which controls the respective actuator for the calculated individual adjustment time with the manipulated variable.

Das Verfahren und die entsprechend danach arbeitende Vorrichtung, die z. B. ein Rechnersystem sein kann, ermöglichen es, dass sehr viele Stellglieder individuell mit einer berechneten Impulszeit in Richtung einer Stellgröße (z. B. AUF oder AB) mit einer hohen Geschwindigkeit und Genauigkeit verstellt werden können. Die für die Berechnung erforderlichen Stellglied-Eigenschaften (Steigung und ggf. Spielzeit) kann die mindestens eine Recheneinheit, welche vorzugsweise als ein digitaler Funktionsblock ausgebildet ist, auf Anforderung selbständig ermitteln und speichern.The method and the accordingly working thereafter, the z. B. may be a computer system, allow that many actuators individually with a calculated pulse time in the direction of Manipulated variable (eg UP or DOWN) can be adjusted with a high speed and accuracy. The actuator properties required for the calculation (slope and possibly playing time) can be independently determined and stored on request by the at least one arithmetic unit, which is preferably designed as a digital function block.

Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen:
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann zumindest einmalig vor der ersten Berechnung der Verstellzeit eine Lernprozedur zur Berechnung des Steigungswertes und/oder des Spielzeitwertes durchgeführt werden, wobei die Lernprozedur eine Lernphase umfasst, in welcher folgende Teilschritte durchgeführt werden:
das Stellglied wird mindestens einmal für eine vorgebbare Zeitdauer auf einen ersten Zustand hin angesteuert, so dass in einem Prozess ein erster Prozesswert erreicht wird, und
danach wird das Stellglied mindestens einmal für die vorgebbare Zeitdauer auf einen zweiten Zustand hin angesteuert, so dass in dem Prozess ein weiterer Prozesswert erreicht wird; und
es werden mindestens zwei Teilsteigungswerte ermittelt, die angeben, mit welcher Geschwindigkeit der jeweilige Prozesswert erreicht wird, wobei der Steigungswert durch eine Mittelwertbildung der Teilsteigungswerte berechnet wird.
These and other advantageous embodiments emerge from the subclaims:
In the method according to the invention, a learning procedure for calculating the gradient value and / or the game time value can be carried out at least once before the first calculation of the adjustment time, wherein the learning procedure comprises a learning phase in which the following partial steps are carried out:
the actuator is driven at least once for a predetermined period of time to a first state, so that in a process, a first process value is achieved, and
Thereafter, the actuator is driven at least once for the predetermined period of time to a second state, so that in the process, a further process value is reached; and
at least two partial slope values are determined, which indicate with which speed the respective process value is reached, wherein the slope value is calculated by averaging the partial slope values.

Hierdurch werden durch mindestens eine Verstellung in die eine Richtung (zum ersten Zustand hin; z. B. AUF) und durch mindestens eine Verstellung in die andere (vorzugsweise entgegen gerichtete) Richtung (zweiter Zustand AB) die jeweiligen Teilsteigungen berechnet, aus denen dann die Gesamtsteigung gemittelt wird.As a result, the respective partial gradients are calculated by at least one adjustment in one direction (toward the first state, eg UP) and by at least one adjustment in the other direction (preferably in the opposite direction), from which then the Total slope is averaged.

Vorzugsweise kann ein erster Teilsteigungswert ermittelt werden, indem das Stellglied mindestens einmal in Richtung des ersten Zustands angesteuert wird, so dass ausgehend von einem Anfangs-Prozesswert ein erster Prozesswert erreicht wird, wobei eine erste Dauer ermittelt wird, die benötigt wird, um den ersten Prozesswert zu erreichen, wobei der Quotient aus der Differenz der Prozesswerte und der ersten Dauer den ersten Teilsteigungswert angibt.Preferably, a first partial slope value can be determined by the actuator being driven at least once in the direction of the first state, so that starting from an initial process value, a first process value is reached, wherein a first duration is determined, which is needed to the first process value to reach, wherein the quotient of the difference of the process values and the first duration indicates the first partial slope value.

Außerdem kann noch ein zweiter Teilsteigungswert ermittelt werden, indem das Stellglied nochmals in Richtung des ersten Zustands angesteuert wird, so dass ausgehend von dem ersten Prozesswert ein zweiter Prozesswert erreicht wird, wobei eine zweite Dauer ermittelt wird, die benötigt wird, um den zweiten Prozesswert zu erreichen, wobei der Quotient aus der Differenz der Prozesswerte und der zweiten Dauer den zweiten Teilsteigungswert angibt.In addition, a second partial gradient value can be determined by the actuator being controlled again in the direction of the first state, so that starting from the first process value, a second process value is reached, wherein a second duration is determined, which is required to the second process value reach, wherein the quotient of the difference of the process values and the second duration indicates the second partial slope value.

Des Weiteren kann ein dritter Teilsteigungswert ermittelt werden, indem das Stellglied in Richtung des zweiten Zustands angesteuert wird, so dass ausgehend von dem zweiten Prozesswert ein dritter Prozesswert erreicht wird, wobei eine dritte Dauer ermittelt wird, die benötigt wird, um den dritten Prozesswert zu erreichen, wobei der Quotient aus der Differenz der Prozesswerte und der dritten Dauer den dritten Teilsteigungswert angibt.Furthermore, a third partial slope value can be determined by actuating the actuator in the direction of the second state so that, starting from the second process value, a third process value is reached, whereby a third duration is determined, which is required to reach the third process value , where the quotient of the difference of the process values and the third duration indicates the third partial gradient value.

Auch kann noch ein vierter Teilsteigungswert ermittelt werden, indem das Stellglied nochmals in Richtung des zweiten Zustands angesteuert wird, so dass ausgehend von dem dritten Prozesswert ein vierter Prozesswert erreicht wird, wobei eine vierte Dauer ermittelt wird, die benötigt wird, um den vierten Prozesswert zu erreichen, wobei der Quotient aus der Differenz der Prozesswerte und der vierten Dauer den vierten Teilsteigungswert angibt.A fourth partial gradient value can also be determined by the actuator being controlled again in the direction of the second state, so that starting from the third process value, a fourth process value is reached, whereby a fourth duration is determined, which is required to supply the fourth process value reach, wherein the quotient of the difference of the process values and the fourth duration indicates the fourth partial slope value.

Die Lernphase wird beispielsweise dann abgebrochen, wenn die Differenz der jeweiligen Prozesswerte kleiner als ein erster zulässiger Fehlerwert ist. Das gilt für jeden einzelnen Schritt während der Lernphase, bei dem der Prozesswert sich ändern soll. Ist die Differenz zu klein, so hat sich der Prozesswert nicht merklich geändert (und wird den angestrebten neuen Wert auch nicht erreichen). Daher besteht die Annahme, dass im Stellglied oder an anderer Stelle des Systems ein Fehler vorliegt. Beispielsweise ist der Motor defekt oder der Antrieb verklemmt usw.The learning phase is aborted, for example, if the difference of the respective process values is smaller than a first permissible error value. This applies to every single step during the learning phase at which the process value should change. If the difference is too small, the process value has not changed appreciably (and will not reach the desired new value). Therefore, there is an assumption that there is an error in the actuator or elsewhere in the system. For example, the engine is defective or the drive jammed, etc.

Der Steigungswert wird vorzugsweise durch Mittelwertbildung aus den jeweils ermittelten Teilsteigungswerten berechnet. Insbesondere wird der Steigungswert (F_M) durch Mittelwertbildung aus den vier ermittelten Teilsteigungswerten (F_M1, F_M2, F_M3; F_M4) wie folgt berechnet: F_M = (F_M1 + F_M2 – F_M3 – F_M4)/4.The slope value is preferably calculated by averaging from the respectively determined partial slope values. In particular, the slope value (F_M) is calculated by averaging from the four determined partial slope values (F_M1, F_M2, F_M3, F_M4) as follows: F_M = (F_M1 + F_M2-F_M3-F_M4) / 4.

Außerdem kann zumindest einmalig vor der ersten Berechnung der Verstellzeit eine Lernprozedur zur Berechnung eines zweiten Steigungswertes durchgeführt werden, wobei die Lernprozedur eine Lernphase umfasst, in welcher folgende Teilschritte durchgeführt werden:
das Stellglied wird mindestens zweimal für eine vorgebbare Zeitdauer auf einen zweiten Zustand, der verschieden von dem ersten Zustand ist, hin angesteuert, so dass in dem Prozess ein dritter Prozesswert und ein vierter Prozesswert erreicht werden, und
es werden mindestens zwei Teilsteigungswerte ermittelt, die angeben, mit welcher Geschwindigkeit der jeweilige Prozesswert erreicht wird, wenn auf den zweiten Zustand hin angesteuert wird, wobei der zweite Steigungswert durch eine Mittelwertbildung der Teilsteigungswerte berechnet wird.
In addition, a learning procedure for calculating a second slope value can be performed at least once before the first calculation of the adjustment time, wherein the learning procedure comprises a learning phase in which the following partial steps are performed:
the actuator is driven at least twice for a predetermined period of time to a second state, which is different from the first state, so that in the process a third process value and a fourth process value are achieved, and
at least two partial slope values are determined, which indicate the speed at which the respective process value is reached when the second state is being controlled, the second gradient value being calculated by averaging the partial slope values.

Danach wird vorzugsweise die Verstellzeit abhängig von dem ersten Steigungswert berechnet, wenn das Stellglied auf den ersten Zustand hin angesteuert wird, oder wird abhängig von dem zweiten Steigungswert berechnet, wenn das Stellglied auf den zweiten Zustand hin angesteuert wird; wobei das jeweilige Stellglied für die berechnete individuelle Verstellzeit mit der Stellgröße angesteuert wird.Thereafter, preferably, the displacement time is calculated depending on the first slope value when the actuator is driven toward the first state, or is calculated depending on the second gradient value when the actuator is driven toward the second state; wherein the respective actuator for the calculated individual Verstellzeit is controlled with the manipulated variable.

Das Verfahren kann abgebrochen werden, falls der Steigungswert einen vorgegebenen minimalen Steigungswert unterschreitet oder einen vorgegebenen maximalen Steigungswert übersteigt.The method may be aborted if the slope value falls below a predetermined minimum slope value or exceeds a predetermined maximum slope value.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Lernprozedur eine Vorbereitungsphase umfassen, in welcher folgende Teilschritte durchgeführt werden, um das Stellglied in einen Anfangs-Zustand zu setzen:
Das Stellglied wird für eine vorgegebene Rück- bzw. Verstellzeit in Richtung eines Zustandes angesteuert, so dass ein Prozesswert, insbesondere ein abgesenkter Prozesswert, erreicht wird, der unterhalb des aktuellen Arbeitspunktes liegt;
Es wird eine vorgegebene feste Pausenzeit gewartet;
Nach Ablauf dieser festen Pausenzeit wird das Stellglied für eine vorgegebene Verstellzeit in Richtung eines anderen Zustandes angesteuert, so dass ein Prozesswert, insbesondere der Anfangs-Prozesswert, erreicht wird, der innerhalb des vorgegebenen Wertebereichs liegt.
In the method according to the invention, the learning procedure may comprise a preparation phase in which the following sub-steps are carried out in order to set the actuator to an initial state:
The actuator is driven in the direction of a state for a predetermined return or adjustment time, so that a process value, in particular a lowered process value, is reached, which is below the current operating point;
It is waited for a predetermined fixed break time;
After expiration of this fixed pause time, the actuator is driven for a predetermined adjustment time in the direction of another state, so that a process value, in particular the initial process value is reached, which is within the predetermined value range.

Dabei kann innerhalb der Lernphase der Spielzeitwert aus einem Quotienten einer Prozesswerte-Abweichung und der Verstellzeit berechnet werden, wobei die Prozesswerte-Abweichung sich aus der Differenz zwischen einem ersten Prozesswert und einem davon abweichenden Prozesswert ergibt.In this case, within the learning phase, the game time value can be calculated from a quotient of a process value deviation and the adjustment time, wherein the process value deviation results from the difference between a first process value and a process value deviating therefrom.

Die Prozesswerte-Abweichung kann ermittelt werden, indem das Stellglied ausgehend von dem ersten Prozesswert für die vorgebbare Zeitdauer auf den ersten Zustand hin angesteuert wird, so dass ein bestimmter Prozesswert erreicht wird, und dann ausgehend von diesem bestimmten Prozesswert für dieselbe Zeitdauer auf den zweiten Zustand hin angesteuert wird, so dass der erste Prozesswert wieder erreicht werden müsste, der Prozess aber den davon abweichenden Prozesswert aufweist.The process value deviation can be determined by the actuator being driven from the first process value for the predeterminable period of time to the first state, so that a certain process value is reached, and then from this specific process value for the same period of time to the second state is controlled so that the first process value would have to be reached again, but the process has the deviating process value.

Das Verfahren kann abgebrochen werden, falls der Spielzeitwert einen vorgegebenen maximalen Spielzeitwert übersteigt.The process may be aborted if the game time value exceeds a predetermined maximum game time value.

Die Erfindung und die sich daraus ergebenden Vorteile werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Die Zeichnungen geben folgende schematischen Darstellungen wieder:The invention and the resulting advantages are described below with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings. The drawings show the following schematic representations:

1 zeigt in Form von Funktionsblöcken den Aufbau eines Systems, hier z. B. eines Prozessleitsystems, mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ansteuern einer Vielzahl von Stellgliedern; 1 shows in the form of function blocks the structure of a system, here z. B. a process control system, with a device according to the invention for driving a plurality of actuators;

2 zeigt den zeitlichen Verlauf mit den durch bewirkten Änderungen eines Prozesswertes (z. B. Stromstärke eines Heizers bei einem Schmelzaggregat); 2 shows the time course with the changes caused by a process value (eg current of a heater in a smelting unit);

3 zeigt ein grobes Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren; 3 shows a rough flow chart for the inventive method;

4 zeigt das Verfahren näher im Detail mit seinen einzelnen Verfahrensschritten; und 4 shows the process in greater detail with its individual process steps; and

5 zeigt das Ablaufdiagramm für eine zuvor (einmalig oder nach Bedarf) durchgeführten Lernprozedur, um die Stellglied-Eigenschaften zwecks optimierter Ansteuerung zu ermitteln. 5 shows the flow chart for a previously (one-time or on demand) learning procedure to determine the actuator characteristics for the purpose of optimized control.

Die 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Prozessleitsystems mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung BVB, die eine Vielzahl von Stellgliedern S1, S2, ... Sn ansteuert. Die Stellglieder können verschiedene Aktuatoren, Stellmotoren, Potentiometer, Ventile und ähnliches sein. Jedes Stellglied wird individuell angesteuert und verstellt, um die Änderung einen Prozesswertes zu bewirken. Das Stellglied S1 ist z. B. ein motorgetriebenes und mit einem Getriebe versehenes Potentiometer, das den Heizstrom eines elektrischen Heizelementes (Elektrode) bei einer Schmelzwanne darstellt. Der einzustellende Prozesswert ist dann die Größe des Heizstromes gemessen in Ampere.The 1 schematically shows the structure of a process control system with a device according to the invention BVB, which drives a plurality of actuators S1, S2, ... Sn. The actuators can be various actuators, actuators, potentiometers, valves and the like. Each actuator is individually controlled and adjusted to effect the change to a process value. The actuator S1 is z. Example, a motor-driven and provided with a gearbox potentiometer, which represents the heating current of an electric heating element (electrode) at a melting tank. The process value to be set is then the size of the heating current measured in amperes.

Die Vorrichtung BVB stellt einen rechnergestützten Funktionsblock dar, der individuell für jedes Stellglied (z. B. für S1) die optimale Verstellzeit (also hier VZ1) anhand des später noch beschriebenen Verfahrens berechnet. Als Eingangsdaten dienen insbesondere der Sollwert SOLL, der Istwert IST und Daten der Parametrierung PAR für das einzustellende Stellglied bzw. für den einzustellenden Prozesswert.The device BVB represents a computer-aided function block, which calculates the optimum adjustment time (ie here VZ1) individually for each actuator (eg for S1) on the basis of the method which will be described later. The input data used are, in particular, the desired value SET, the actual value IST and data of the parameterization PAR for the actuator to be set or for the process value to be set.

Aus der Abweichung des Istwertes IST vom Sollwert SOLL ergibt sich der Stellwert (Regelabweichung), hier z. B. STG1 bezogen auf das erste Stellglied S1. Der Funktionsblock BVB berechnet dann eine Verstellzeit VZ1, d. h. die Impulsdauer für die der Stellwert auf das Stellglied S1 angewendet wird. Es handelt sich also um ein impulsförmiges Verstellen. Dabei wird, wie später noch eingehend beschrieben wird, ein Steigungswert F_M berücksichtigt, der ein Maß für die Geschwindigkeit ist, mit der das Stellglied die gewünschte Änderung des Prozesswertes erreicht. Außerdem wird ggf. ein Spielzeitwert F_CLR berücksichtigt und angewendet, um das in dem Stellglied evtl. vorhandene Spiel ggf. zu kompensieren, insbesondere im Fall eines Drehrichtungs- bzw. Lastwechsels im Getriebe.The deviation of the actual value IST from the nominal value results in the manipulated variable (control deviation), here z. B. STG1 based on the first actuator S1. The function block BVB then calculates an adjustment time VZ1, d. H. the pulse duration for which the control value is applied to the actuator S1. It is therefore a pulse-shaped adjustment. In this case, as will be described in detail later, a slope value F_M is taken into account, which is a measure of the speed at which the actuator reaches the desired change of the process value. In addition, if necessary, a game time value F_CLR is taken into account and used to possibly compensate for the play possibly present in the actuator, in particular in the case of a rotation direction or load change in the transmission.

Die hier vorgestellte intelligente Ansteuerung der Stellglieder wird durch die nachfolgend auch anhand der 25 beschriebenen Funktion (Berechnete Verstellung) bzw. dem zugrunde liegendem Verfahren beschrieben.The presented here intelligent control of the actuators is described by the below also with reference to 2 - 5 described function (calculated adjustment) or the underlying method described.

Vorzugsweise wird das Verfahren durch eine digitale, programmierte Funktion realisiert, die auf einem echtzeitfähigen oder annähernd echtzeitfähigen Rechnersystem abläuft. Über analoge und digitale Eingänge ermittelt das Rechnersystem direkt, oder über intelligente Subsysteme, die zugehörigen Messwerte und Zustandsvariablen der Regelkreise aus dem gesamten Prozess. Sie werden digitalisiert und gespeichert. Digitale Ausgänge (s. 1) aktivieren die Stellglieder, die dann entsprechend der Abweichung vom Sollwert Millisekunden (ms) genau in Richtung des angestrebten Zustandes wie z. B. „AUF” oder „AB” angesteuert werden. Der Funktionsblock kann beliebig oft instanziiert werden, d. h. die Anzahl der Regelkreise pro Rechnersystem wird nur durch die Performance der verwendeten Hardware begrenzt. Jedes Stellglied hat einen Parametersatz von vielen (ca. 88) Daten.Preferably, the method is implemented by a digital, programmed function that runs on a real-time capable or almost real-time capable computer system. Using analog and digital inputs, the computer system determines directly, or via intelligent subsystems, the associated measured values and status variables of the control loops from the entire process. They are digitized and stored. Digital outputs (s. 1 ) activate the actuators, which then according to the deviation from the setpoint milliseconds (ms) exactly in the direction of the desired state such. B. "ON" or "AB" are controlled. The function block can be instantiated as often as desired, ie the number of control loops per computer system is only limited by the performance of the hardware used. Each actuator has a parameter set of many (approximately 88) data.

Die Vorrichtung BVB arbeitet nach einem speziellen digitalen Regelalgorithmus mit zahlreichen Vorteilen, insbesondere mit den folgenden Vorteilen:

  • – Alle Datenfelder des digitalen Funktionsblocks sind so angelegt, dass sie in Verbindung mit einem Prozess-Leitsystem angezeigt und somit auch bedient oder ggf. verändert werden können.
  • – Ein automatisch ablaufender Lernalgorithmus (wird manuell gestartet) ermittelt und speichert die Steigung und die Spielzeit, (die bei Drehrichtungswechseln anfällt) individuell für jedes Stellglied. Die Steigung gibt an, um wieviel sich die Regelgröße bei einem Stellimpuls von 1000 ms ändert. Die Stellgliedeigenschaften wie Hoch- und Nachlaufzeit und die Hysterese werden automatisch berücksichtigt.
  • – Der Regelalgorithmus benötigt keine Rückmeldesignale von den Stellgliedern.
  • – Aus der Differenz zwischen Soll- und Istwert wird mit der Steigung und unter Berücksichtigung der letzten Verstellrichtung ggf. mit der Spielzeit eine Verstellzeit berechnet. Entsprechend dem Vorzeichen wird der Digitalausgang des Stellgliedes für AUF oder AB ms genau angesteuert.
  • – Ein Gut-Toleranzband verhindert weitere unnötige Verstellungen.
  • – Auch nichtlineare Steigungskennlinien bearbeitet das System erfolgreich, da im Arbeitspunkt ein annähernd linearer Zusammenhang besteht.
  • – Sehr kurze Einstellzeit (Verstellzeit plus Einstell-Wartezeit) nach einer Sollwertänderung.
  • – Geringer Verschleiß an den Stellgliedern und den ggf. nachgeschalteten Einrichtungen.
  • – Umfangreiche Plausibilitätsprüfungen verhindern fehlerhafte Verstellungen, ggf. werden Alarmflags gesetzt.
  • – Nach einer Verstellung wartet die Funktion eine definierbare Zeit (Totzeit der Regelstrecke und zur Glättung des Messwertes), damit der Istwert sich auf den neuen Endwert einschwingen kann. Diese Wartezeit ist sehr vorteilhaft wenn mehrere Regelkreise eines Systems sich gegenseitig beeinflussen.
  • – Jeder Verstellschritt wird gezählt und erst auf null gesetzt wenn der Messwert innerhalb des Gut-Toleranzbandes liegt.
  • – Wird nach einer parametrierbaren Anzahl von Verstellschritten das Gut-Toleranzband nicht erreicht werden die Verstellzeiten der nachfolgenden Schritte um x Prozent reduziert. Dieser X%-Wert kann je Stellglied bestimmt werden.
  • – Kommt ein Istwert nach n Verstellschritten nicht in das Gut-Toleranzband wird ein Alarmflag gesetzt.
  • – Die BV-Funktion erreicht in der Regel (in ca. einer Minute) nach n Verstellschritten das Gut-Toleranzband. Danach finden über einen längeren Zeitraum keine Aktionen mehr statt, es sei denn der Sollwert ändert sich.
  • – Die realisierte Stellfunktion ist sehr kostengünstig, pro Stellglied sind nur 2 Relais erforderlich.
  • – Die Inbetriebnahme einer Regelstrecke ist mittels der Lernfunktion innerhalb weniger Minuten getan.
  • – Durch das sehr schnelle und präzise Erreichen der Sollwerte haben die Volumenströme für Brenner (Öl, Gas, Luft, Sauerstoff) stets das optimale stöchiometrische Verhältnis. Die Verbrennung ist somit Energieoptimal und die Abgase enthalten die niedrigsten Schadstoffmengen.
The device BVB operates according to a special digital control algorithm with numerous advantages, in particular with the following advantages:
  • - All data fields of the digital function block are designed so that they can be displayed in conjunction with a process control system and thus also operated or changed if necessary.
  • - An automatic learning algorithm (started manually) determines and stores the slope and the playing time (which occurs when the direction of rotation changes) individually for each actuator. The slope indicates how much the controlled variable changes with an actuating pulse of 1000 ms. The actuator properties such as acceleration and retardation time and hysteresis are automatically taken into account.
  • - The control algorithm requires no feedback signals from the actuators.
  • - From the difference between the setpoint and actual value is calculated with the slope and taking into account the last adjustment, possibly with the playing time an adjustment. According to the sign, the digital output of the actuator for UP or DOWN ms is precisely controlled.
  • - A good tolerance band prevents further unnecessary adjustments.
  • - Nonlinear slope characteristics are also processed successfully by the system, since there is an approximately linear relationship at the operating point.
  • - Very short setting time (adjusting time plus setting waiting time) after a setpoint change.
  • - Low wear on the actuators and any downstream equipment.
  • - Extensive plausibility checks prevent faulty adjustments, if necessary, alarm flags are set.
  • - After an adjustment, the function waits for a definable time (dead time of the controlled system and for smoothing the measured value) so that the actual value can settle to the new final value. This waiting time is very advantageous if several control loops of a system influence each other.
  • - Each adjustment step is counted and only set to zero if the measured value is within the good tolerance band.
  • - If the material tolerance band is not reached after a configurable number of adjustment steps, the adjustment times of the following steps are reduced by x percent. This X% value can be determined per actuator.
  • - If an actual value does not enter the good tolerance band after n adjustment steps, an alarm flag is set.
  • - The BV function usually reaches (within approx. One minute) the material tolerance band after n adjustment steps. Thereafter, no actions take place over a longer period, unless the target value changes.
  • - The realized control function is very cost-effective, only 2 relays per actuator are required.
  • - The commissioning of a controlled system is done within a few minutes using the learning function.
  • - Due to the very fast and precise reaching of the setpoints, the volume flows for burners (oil, gas, air, oxygen) always have the optimal stoichiometric ratio. The combustion is thus energy optimal and the exhaust gases contain the lowest amounts of pollutants.

Die Erfindung kann z. B. in Schmelz- und Hüttenbetrieben, Kraft- und Heizwerken und in Fertigungseinrichtungen mit einer größeren Anzahl elektrisch angetriebener Stellglieder zum Einsatz kommen. Sie ist den bekannten PID-Reglern, insbesondere Dreipunktreglern, zu bevorzugen, weil sie u. a. folgende Vorteile bietet:

  • – Die Funktion der Vorrichtung BVB ermittelt mit dem internen Lernalgorithmus innerhalb weniger Minuten die exakten Stellgliedeigenschaften der Regelgröße. Danach kann sofort die Prozessgröße geregelt werden.
  • – Bei der Berechnung des Stellimpulses werden die Zeiten für Hoch-, u. Nachlauf, Spiel und Hysterese berücksichtigt. Durch den ms genauen Stellimpuls wird meistens mit dem 1. Verstellschritt das Gut-Toleranzband erreicht.
  • – Stellglieder die bereits Verschleiß aufweisen (eine deutlich erhöhte Spielzeit) können mit der BV-Funktion problemlos weiter genutzt werden, da die Spielzeit bekannt ist und berücksichtigt wird.
  • – Die erheblich geringere Anzahl von Verstellschritten reduziert drastisch den Verschleiß in der Anlage.
  • – Ein Dreipunktregler kann das mechanische Spiel eines Stellgliedantriebes nicht selbständig erfassen und berücksichtigt bei der Berechnung des Stellimpulses keine Spielzeit.
  • – Ein Dreipunktregler ermittelt nicht die Steigung, die erzeugten Stellimpulse des Dreipunktreglers verringern nur stufenweise (gemächlich) die Regelabweichung.
The invention may, for. B. in smelting and metallurgical plants, power and heating plants and in manufacturing facilities with a larger number of electrically driven actuators are used. It is to be preferred to the well-known PID controllers, in particular three-point controllers, because it offers, among other things, the following advantages:
  • - The function of the device BVB determined with the internal learning algorithm within a few minutes, the exact actuator properties of the controlled variable. Thereafter, the process size can be regulated immediately.
  • - When calculating the actuating pulse, the times for high, u. Caster, play and hysteresis are considered. Due to the ms precise setting pulse, the good tolerance band is usually reached with the 1st adjustment step.
  • - Actuators that already have wear (a significantly increased playing time) can be easily used with the BV function, as the playing time is known and taken into account.
  • - The significantly smaller number of adjustment steps drastically reduces wear in the system.
  • - A three-position controller can not detect the mechanical play of an actuator drive independently and takes into account in the calculation of the control pulse no play time.
  • - A three-position controller does not determine the slope, the generated control pulses of the three-position controller reduce the control deviation only gradually (slowly).

Die Grundstruktur des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 3 schematisch dargestellt. Das Verfahren 100 enthält drei Hauptbereiche (Schritte bzw. Blöcke 110, 120 und 130), wobei in einem ersten Block 110 die Stellgröße STGi ermittelt wird, z. B. die Stellgröße bzw. Regelabweichung STG1 für das erste Stellglied S1. Dazu wird der Istwert IST mit dem Sollwert SOLL verglichen (s. auch 1).The basic structure of the process according to the invention is in 3 shown schematically. The procedure 100 contains three main areas (steps or blocks 110 . 120 and 130 ), where in a first block 110 the manipulated variable STGi is determined, for. B. the manipulated variable or control deviation STG1 for the first actuator S1. For this purpose, the actual value IST is compared with the setpoint nominal (see also 1 ).

In einem Block 120 wird die individuelle Verstellzeit VZi für das jeweilige Stellglied (hier STG1 für S1) berechnet. Danach wird dann im Schritt 130 das Stellglied entsprechend angesteuert.In a block 120 the individual adjustment time VZi for the respective actuator (here STG1 for S1) is calculated. After that, then in step 130 actuates the actuator accordingly.

Anhand der 4 wird das Verfahren 100 nun näher im Detail beschrieben:
Nach dem Start der Vorrichtung BVB, bei der ein Schleifenzähler auf Null zurückgesetzt wird (i = 0) folgt ein erstes Hochzählen des Schleifenzählers i = i + 1 im Schritt 111. Dieser Schritt 111 wird auch von dem Rücksprungpunkt A aus angefahren, der Teil einer iterativen Schleife ist, so dass der Schleifenzähler bereits einen Wert größer Null aufweisen kann und dann im Schritt 111 um Eins erhöht wird. Im Schritt 112 wird dann geprüft, ob der Schleifenzähler i einen Endwert (max. Anzahl aller Stellglieder) erreicht hat. Sind z. B. 100 Stellglieder vorhanden und wäre i = 101, dann würde das Verfahren abbrechen (JA-Zweig ausgehend von Abfrage 111). Wenn nicht, dann geht es zu dem Schritt 113, bei dem geprüft wird, ob mit einer Lernprozedur 101 (s. auch 3) begonnen werden soll oder nicht. Diese Bedingung wird z. B. über eine manuelle Bedienanforderung bestimmt. Wenn JA, dann startet die Lernprozedur 101, die später noch anhand der 5 näher beschrieben wird und die die Werte F_M und F_CLR für die Berechnung der individuelle Verstellzeit VZi (s. Schritt 120) liefert.
Based on 4 becomes the procedure 100 now described in more detail:
After the start of the device BVB, in which a loop counter is reset to zero (i = 0) is followed by a first incrementing of the loop counter i = i + 1 in step 111 , This step 111 is also approached from the return point A, which is part of an iterative loop, so that the loop counter may already have a value greater than zero and then in step 111 increased by one. In step 112 it is then checked whether the loop counter i has reached a final value (maximum number of all actuators). Are z. B. 100 actuators available and would be i = 101 then the procedure would abort (YES branch based on query 111 ). If not, then it goes to the step 113 , which checks if with a learning procedure 101 (see also 3 ) should be started or not. This condition is z. B. determined by a manual operation request. If YES, then the learning procedure starts 101 , later still based on the 5 and the values F_M and F_CLR for the calculation of the individual adjustment time VZi (see step 120 ).

Sollte die Lernfunktion fehlerhaft ablaufen (Schritt 105), wird der Rücksprungpunkt A angefahren, von dem aus dann (i = i + 1) das nächste Stellglied bearbeitet wird. Andernfalls (NEIN) geht es zum Schritt 118, der über den Hauptstrang aus 112, 113, 114 und 115 angefahren wird. Das bedeutet, dass ausgehend vom Schritt 113, der Schritt 114 folgt, wenn keine Lernprozedur durchgeführt werden soll; und dass dann im Schritt 115 geprüft wird, ob das Steuerungselement des Stellgliedes (z. B. das Steuer-Relais) bereits eingeschaltet ist, d. h. ob eine Verstellung aktiv ist. Wenn NEIN, dann folgt der Schritt 118, der prüft, ob die vorgegebene Wartezeit abgelaufen ist, d. h. ob soviel Zeit abgelaufen ist, dass der jeweilige Prozesswert (Messwert) stabil bzw. eingeschwungen ist. Wenn JA, dann folgen die Schritte 119a und 119b. Wenn NEIN (im Schritt 118), dann geht es zurück zu dem Rücksprungpunkt A.If the learning function fails (step 105 ), the return point A is approached, from which then (i = i + 1) the next actuator is processed. Otherwise (NO) it goes to the step 118 which is above the main strand 112 . 113 . 114 and 115 is approached. This means that starting from the step 113 , the step 114 follows if no learning procedure is to be performed; and then in the step 115 It is checked whether the control element of the actuator (eg the control relay) is already switched on, ie whether an adjustment is active. If NO, then the step follows 118 , which checks whether the predetermined waiting time has expired, ie whether so much time has expired that the respective process value (measured value) is stable or stabilized. If YES, then follow the steps 119a and 119b , If NO (in step 118 ), then it goes back to the return point A.

Ausgehend vom Schritt 115 führt ein Zweig zum Schritt 116, wenn das Relais eingeschaltet ist (JA). In diesem Fall folgt im Schritt 116 die Prüfung der Verstellzeit; d. h. es wird pro Zyklus (hier: alle 50 ms) geprüft, ob die berechnete Verstellzeit (z. B. 970 ms) erreicht ist. Wenn JA, dann wird das Relais geöffnet und eine Einschwing-Wartezeit gesetzt (auch wird die letzte Drehrichtung, in diesem Fall AUF, abgespeichert). Erst dann geht es zurück zum Rücksprungpunkt A. Wenn NEIN, dann geht es direkt zurück zum Rücksprungpunkt A. Starting from the step 115 leads a branch to the step 116 when the relay is switched on (YES). In this case follows in the step 116 the verification of the adjustment time; This means that it is checked for each cycle (here: every 50 ms) whether the calculated adjustment time (eg 970 ms) has been reached. If YES, then the relay is opened and a transient waiting time is set (also the last direction of rotation, in this case OPEN, is stored). Only then it goes back to the return point A. If NO, then it goes directly back to the return point A.

Im Schritt 119a wird die Stellgröße STGi (bzw. Regelabweichung) berechnet aus der Differenz des Istwertes zum Sollwert. Dann wird im Schritt 119b geprüft, ob die Regelabweichung bzw. Stellgröße STGi (s. auch 3) groß genug ist, so dass eine Neu-Berechnung der Verstellzeit VZi angezeigt ist. Ist also STGi nicht kleiner als ein Toleranzwert bzw. -band TB, dann wird die Schrittfolge 120 zur Berechnung von VZi angefahren. Andernfalls (JA) ist die Regelabweichung sehr klein und das Verfahren geht zurück zum Rücksprungpunkt A.In step 119a the manipulated variable STGi (or control deviation) is calculated from the difference between the actual value and the setpoint. Then in step 119b Checked whether the control deviation or manipulated variable STGi (see also 3 ) is large enough so that a recalculation of the adjustment time VZi is indicated. If STGi is not smaller than a tolerance value or band TB, then the sequence of steps is 120 approached to calculate VZi. Otherwise (YES) the control deviation is very small and the procedure goes back to the return point A.

Die Schrittfolge zur Berechnung von VZi (s. auch 3) wird nun anhand der 4 näher erläutert:
In dem Block 120 wird in einem ersten Teilschritt 121 die Verstellzeit VZ1 berechnet, indem der Quotient aus dem Steigungswert F_M und der Stellgröße STG1 gebildet wird (Der Steigungswert F_M wird anhand der später noch beschriebenen Lernprozedur ermittelt; siehe 5). Dann wird im Teilschritt 122 geprüft, ob ein Richtungswechsel vorliegt und deshalb ein Spiel des Stellgliedes berücksichtigt werden muss. Ist dies nicht der Fall (NEIN), dann ist die berechnete Verstellzeit die aktuelle Verstellzeit, also z. B. VZ1 = VZi, für i = 1. Ist jedoch ein Spiel zu berücksichtigen (JA), dann wird in einem Teilschritt 123, die Verstellzeit mit dem Spielzeitwert F_CLR beaufschlagt: VZ1 = VZi + F_CLR, für i = 1 (Auch der Spielzeitwert F_CLR wird anhand der später noch beschriebenen Lernprozedur ermittelt; siehe 5).
The sequence of steps for calculating VZi (see also 3 ) will now be based on the 4 explained in more detail:
In the block 120 will be in a first step 121 the adjustment time VZ1 is calculated by forming the quotient of the gradient value F_M and the manipulated variable STG1 (the gradient value F_M is determined on the basis of the learning procedure described later, see 5 ). Then in the sub-step 122 checked whether there is a change of direction and therefore a play of the actuator must be considered. If this is not the case (NO), then the calculated adjustment time is the current adjustment time, ie z. For example, VZ1 = VZi, for i = 1. However, if a game is to be considered (YES), then it will be in a sub-step 123 , the adjustment time is applied to the time value F_CLR: VZ1 = VZi + F_CLR, for i = 1 (The time value F_CLR is also determined by the learning procedure described later, see 5 ).

Mit der jeweils im Schritt 120 berechneten Verstellzeit (hier VZ1 für das Stellglied S1) kann dann im Schritt 130 das Stellglied individuell angesteuert werden.With each in step 120 calculated adjustment time (here VZ1 for the actuator S1) can then in step 130 the actuator can be controlled individually.

Die 5 veranschaulicht die Lernprozedur 101 (s. auch 4), welche dazu dient zu Beginn und bei Bedarf, die Stellglied-Eigenschaften zu prüfen und entsprechende Werte, nämlich den Steigungswert F_M und ggf. den Spielzeitwert F_CLR zu berechnen. Die Lernprozedur kann während des laufenden Prozesses durchgeführt werden und wird anhand der 2 im Folgenden näher beschrieben:
Im Rahmen einer Vorbereitungsphase I (s. auch 2 sowie Schritt 102 in 5) wird der Prozesswert PW deutlich abweichend vom gegenwärtigen Arbeitspunkt (außerhalb des Arbeitsbereichs) verändert, z. B. indem der Prozesswert ausgehend vom aktuellen Wert (zwischen L_PV3 und L_PV1) zunächst deutlich abgesenkt wird (innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer). Dann wird eine gewisse Pausenzeit abgewartet, um das Stellglied (hier Elektromotor bzw. Aktuator) zur Ruhe kommen zu lassen, bevor die entgegengesetzte Drehrichtung (AUF) angesteuert wird (Zeitpunkt 3 in der 2). Anschließend wird der Prozesswert auf einen Anfangs-Prozesswert F_PV0 angehoben, wobei wieder eine Zeit zur Stabilisierung abgewartet wird (Zeitpunkt 5). Durch das vorhergehende Absenken wird also ein Aktuator bzw. getriebebehaftetes Stellglied spielfrei „von unten” angefahren; die nachfolgenden Verstellungen „nach oben” (ab Zeitpunkt 5 bis Zeitpunkt 8) erfolgen also so, dass das Getriebes nicht in den Zustand von Spiel kommen kann. Die Vorbereitungsphase dient dazu, bei der anschließenden Lernphase möglichst symmetrisch um den Arbeitspunkt herum zu bleiben.
The 5 illustrates the learning procedure 101 (see also 4 ), which serves at the beginning and when needed to check the actuator properties and to calculate corresponding values, namely the slope value F_M and possibly the time value F_CLR. The learning procedure can be carried out during the ongoing process and is based on the 2 described in more detail below:
As part of a preparatory phase I (see also 2 as well as step 102 in 5 ), the process value PW is significantly different from the current operating point (outside the working area) changed, z. For example, the process value is first significantly lowered (within a predetermined period of time) starting from the current value (between L_PV3 and L_PV1). Then a certain pause time is waited to allow the actuator (here electric motor or actuator) to come to rest before the opposite direction of rotation (OPEN) is activated (time 3 in the 2 ). Subsequently, the process value is raised to an initial process value F_PV0, again awaiting a time for stabilization (time 5). By the previous lowering so an actuator or geared actuator is approached without play "from below"; the subsequent adjustments "up" (from time 5 to time 8) so done so that the transmission can not come into the state of play. The preparation phase serves to stay as symmetrical as possible around the working point during the subsequent learning phase.

Im Rahmen der nachfolgenden Lernphase II (s. auch Schritt 103 in 5) wird dann das Stellglied zumindest einmal in Richtung AUF und einmal in Richtung AB angesteuert und bewegt, um nach Durchlauf dieser Lernphase mehrere Teilsteigungen zu ermitteln, aus denen sich dann ein gemittelter Steigungswert F_M und ein Spielzeitwert F_CLR berechnen lässt, was nachfolgend noch eingehender beschrieben wird.As part of the subsequent learning phase II (see also step 103 in 5 ), the actuator is then actuated and moved at least once in the direction of UP and once in the direction AB in order to determine several partial gradients after passing through this learning phase, from which an averaged slope value F_M and a time value F_CLR can be calculated, which will be described in more detail below ,

Durch die Lernprozedur wird die Regelfunktion individuell für jedes Stellglied an den aktuellen Arbeitspunkt und die Gegebenheiten der Regelstrecke angepasst. Die Lernphase wird anhand von aufeinander folgenden Verstellungen und Wartezeiten durchgeführt. Je Stellglied sind die folgenden Parameter vorzugeben:
A_OTADJ [0 ... 30 s] = Verstellzeit
A_OTCLR [0 ... 30 s] = Spielzeit
A_OTPAU [0 ... 100 s] = Pausenzeit
A_OCMIN [0 ... 1000] = Fehlerkriterien – Minimale Änderung. Wert, um den sich die Prozessgröße mindestens ändern muss, wenn innerhalb der Lernphase ein Impuls der Länge A_OTADJ ausgegeben wurde. Falls sich der Prozesswert nicht oder nur geringfügig ändert wird die Lernphase abgebrochen.
A_OMMIN [0 ... 200] = Fehlerkriterien – Minimum Steigung, die innerhalb der Lernphase ermittelt werden darf. Falls die ermittelte Steigung geringer ist, gilt das Stellglied als nicht optimiert und die Lernphase wird angehalten.
A_OMMAX [0 ... 200] = Fehlerkriterien – Maximale Steigung, die bei der Lernphase ermittelt werden darf. Falls die ermittelte Steigung größer ist, gilt das Stellglied als nicht optimiert und die Lernphase wird angehalten.
A_OCMAX [0 ... 30s] = Fehlerkriterien – Maximale Spielzeit, die bei der Lernphase ermittelt werden darf. Falls die ermittelte Spielzeit grösser ist, gilt das Stellglied als nicht optimiert und die Lernphase wird angehalten.
The learning procedure adjusts the control function individually for each actuator to the current operating point and the conditions of the controlled system. The learning phase is carried out on the basis of successive adjustments and waiting times. The following parameters must be specified for each actuator:
A_OTADJ [0 ... 30 s] = adjustment time
A_OTCLR [0 ... 30 s] = playing time
A_OTPAU [0 ... 100 s] = pause time
A_OCMIN [0 ... 1000] = error criteria - minimum change. Value by which the process variable must at least change if an impulse of length A_OTADJ was output during the learning phase. If the process value does not change or changes only slightly, the learning phase is aborted.
A_OMMIN [0 ... 200] = error criteria - minimum slope, which may be determined during the learning phase. If the determined slope is lower, the actuator is considered not optimized and the learning phase is stopped.
A_OMMAX [0 ... 200] = error criteria - maximum slope, which may be determined during the learning phase. If the determined slope is greater, the actuator is considered not optimized and the learning phase is stopped.
A_OCMAX [0 ... 30s] = Error Criteria - Maximum playing time allowed during the learning phase. If the determined game time is greater, the actuator is considered not optimized and the learning phase is stopped.

Anhand der 2 werden die einzelnen Abläufe zu den dort angegebenen Zeitpunkten 1 bis 14 nun näher beschrieben:
Zum Zeitpunkt 1: Das Stellorgan bzw. Stellglied wird für die Zeitdauer A_OTADJ + A_OTCLR zugefahren.
Zum Zeitpunkt 2: Es folgt eine Pausenzeit, die fest z. B. auf 1 Sekunde einprogrammiert ist.
Zum Zeitpunkt 3: Das Stellorgan wird für die Zeit A_OTCLR aufgefahren. Dieser Impuls soll evtl. vorhandenes Antriebsspiel durch den Drehrichtungswechsel beseitigen.
Zum Zeitpunkt 4: Wartezeit der Länge A_OTPAU. Am Ende der Wartezeit wird der aktuelle Prozesswert in F_PVO gestempelt.
Zum Zeitpunkt 5: Das Stellorgan wird für die Zeit A_OTADJ aufgefahren. Die tatsächliche Dauer dieses Ausgangsimpulses wird in F_T1 festgehalten.
Zum Zeitpunkt 6: Wartezeit der Länge A_OTPAU. Am Ende der Wartezeit wird der aktuelle Prozesswert in F_PV1 gestempelt. Falls die Differenz F_PV1 – F_PVO kleiner ist als das Lernphasen-Fehlerkriterien bzw. die Minimum Änderung (A_OCMIN), wird die Lernphase vorzeitig abgebrochen und das Fehlerflag F_OECHG gesetzt.
Zum Zeitpunkt 7: Das Stellorgan bzw. Stellglied wird für die Zeit A_OTADJ aufgefahren. Die tatsächliche Dauer dieses Ausgangsimpulses wird in F_T2 festgehalten.
Zum Zeitpunkt 8: Wartezeit der Länge A_OTPAU. Am Ende der Wartezeit wird der aktuelle Prozesswert in F_PV2 gestempelt. Falls die Differenz F_PV2 – F_PV1 kleiner ist als das Lernphasen-Fehlerkriterien bzw. die Minimum Änderung (A_OCMIN), wird die Lernphase vorzeitig abgebrochen und das Fehlerflag F_OECHG gesetzt.
Zum Zeitpunkt 9: Das Stellorgan wird für die Zeit A_OTADJ zugefahren. Die tatsächliche Dauer dieses Ausgangsimpulses wird in F_T3 festgehalten.
Zum Zeitpunkt 10: Wartezeit der Länge A_OTPAU. Am Ende der Wartezeit wird der aktuelle Prozesswert in F_PV3 gestempelt. Falls die Differenz F_PV3 – F_PV2 kleiner ist als das Lernphasen-Fehlerkriterien bzw. die – Minimum Änderung (A_OCMIN) wird die Lernphase vorzeitig abgebrochen und das Fehlerflag F_OECHG gesetzt.
Zum Zeitpunkt 11: Das Stellorgan wird für die Zeit A_OTADJ zugefahren. Die tatsächliche Dauer dieses Ausgangsimpulses wird in F_T4 festgehalten.
Zum Zeitpunkt 12: Wartezeit der Länge A_OTPAU. Am Ende der Wartezeit wird der aktuelle Prozesswert in F_PV4 gestempelt. Falls die Differenz F_PV4 ~ F_PV3 kleiner ist als das Lernphasen-Fehlerkriterien bzw. die Minimum Änderung (A_OCMIN) wird die Lernphase vorzeitig abgebrochen und das Fehlerflag F_OECHG gesetzt.
Zum Zeitpunkt 13: In diesem Zum Zeitpunkt werden die Steigung und die Spielzeit aus den zuvor ermittelten Daten bestimmt. Das dauert nur einen Zyklus ist deshalb praktisch nicht zu sehen.
Zum Zeitpunkt 14: Falls bei den vorausgegangenen Lernphasen-Schritten (Zeitpunkten) keine Fehler auftraten wird der Zähler auf 14 gesetzt. Diese Zahl ist das Kennzeichen für eine gültige bzw. abgeschlossene Lernphase.
Based on 2 the individual processes are described in more detail at the times 1 to 14 given there:
At time 1: The actuator or actuator is closed for the period A_OTADJ + A_OTCLR.
At time 2: It follows a pause, the fixed z. B. is programmed to 1 second.
At time 3: The actuator is raised for the time A_OTCLR. This impulse should eliminate any existing drive clearance due to the change of direction.
At time 4: waiting time of length A_OTPAU. At the end of the waiting period, the current process value is stamped in F_PVO.
At time 5: The actuator is raised for the time A_OTADJ. The actual duration of this output pulse is recorded in F_T1.
At time 6: waiting time of length A_OTPAU. At the end of the waiting time, the current process value is stamped in F_PV1. If the difference F_PV1-F_PVO is less than the learning phase error criteria or the minimum change (A_OCMIN), the learning phase is aborted prematurely and the error flag F_OECHG is set.
At time 7: The actuator or actuator is ramped up for the time A_OTADJ. The actual duration of this output pulse is recorded in F_T2.
At time 8: waiting time of length A_OTPAU. At the end of the waiting period, the current process value is stamped in F_PV2. If the difference F_PV2-F_PV1 is less than the learning phase error criteria or the minimum change (A_OCMIN), the learning phase is aborted prematurely and the error flag F_OECHG is set.
At time 9: The actuator is closed for the time A_OTADJ. The actual duration of this output pulse is recorded in F_T3.
At time 10: waiting time of length A_OTPAU. At the end of the waiting time, the current process value is stamped in F_PV3. If the difference F_PV3 - F_PV2 is less than the learning phase error criteria or the - minimum change (A_OCMIN), the learning phase is aborted prematurely and the error flag F_OECHG is set.
At time 11: The actuator is closed for the time A_OTADJ. The actual duration of this output pulse is recorded in F_T4.
At time 12: waiting time of length A_OTPAU. At the end of the waiting time, the current process value is stamped in F_PV4. If the difference F_PV4 ~ F_PV3 is less than the learning phase error criteria or the minimum change (A_OCMIN), the learning phase is aborted prematurely and the error flag F_OECHG is set.
At time 13: In this time, the slope and the game time are determined from the previously determined data. This only takes one cycle and is therefore practically invisible.
At time 14: If no errors occurred in the previous learning phase steps (times), the counter is set to 14. This number is the indicator for a valid or completed learning phase.

Die Teilsteigungen F_M1 ... F_M4 errechnen sich wie folgt:
F_M1 = (F_PV1 – F_PVO)/F_T1
F_M2 = (F_PV2 – F_PV1)/F_T2
F_M3 = (F_PV3 – F_PV2)/F_T3
F_M4 = (F_PV4 – F_PV3)/F_T4
The partial slopes F_M1 ... F_M4 are calculated as follows:
F_M1 = (F_PV1 - F_PVO) / F_T1
F_M2 = (F_PV2 - F_PV1) / F_T2
F_M3 = (F_PV3 - F_PV2) / F_T3
F_M4 = (F_PV4 - F_PV3) / F_T4

Aus den Teilsteigungen wird die Gesamtsteigung, d. h. der Steigungswert für die Berechnung der Verstellzeit, gemittelt: F_M = (F_M1 + F_M2 – F_M3 – F_M4)/4From the part gradients, the total slope, d. H. the slope value for the calculation of the adjustment time, averaged: F_M = (F_M1 + F_M2 - F_M3 - F_M4) / 4

Aus der Differenz des Prozesswertes am Ende von Schritt 6 und Schritt 10 wird die Spielzeit des Antriebes ermittelt: F_CLR = Δ/F_M = (F_PV3 – F_PV1)/F_MFrom the difference of the process value at the end of step 6 and step 10, the play time of the drive is determined: F_CLR = Δ / F_M = (F_PV3 - F_PV1) / F_M

Den Steigungswert für die Berechnung der Verstellzeit kann man auch getrennt für die Richtung AUF oder AB wie folgt berechnen (s. auch 2):
Dazu das Stellglied mindestens zweimal in Richtung AUF angesteuert, so dass die Teilsteigungen F_M1 und F_M2 berechnet werden können. Aus der Mittelwertbildung ergibt sich der Steigungswert für die Richtung AUF: F_M' = (F_M1 + F_M2)/2
The slope value for the calculation of the adjustment time can also be calculated separately for the direction UP or DOWN as follows (see also 2 ):
For this purpose, the actuator is actuated at least twice in the direction OPEN, so that the partial slopes F_M1 and F_M2 can be calculated. The averaging results in the slope value for the direction OPEN: F_M '= (F_M1 + F_M2) / 2

Außerdem wird das Stellglied mindestens zweimal in Richtung AB angesteuert, so dass die Teilsteigungen F_M3 und F_M4 berechnet werden können. Aus der Mittelwertbildung ergibt sich der Steigungswert für die Richtung AB: F_M'' = –(F_M3 + F_M4)/2 In addition, the actuator is controlled at least twice in the direction AB, so that the partial slopes F_M3 and F_M4 can be calculated. From the averaging, the slope value for the direction AB results: F_M '' = - (F_M3 + F_M4) / 2

Wenn das Stellglied in Richtung AUF verstellt werden soll, wird der erste Steigungswert F_M' verwendet. Wenn das Stellglied in Richtung AB verstellt werden soll, wird der zweite Steigungswert F_M'' verwendet. Somit wird zwischen den Ansteuerungs-Richtungen differenziert.If the actuator is to be adjusted in the direction of OPEN, the first gradient value F_M 'is used. If the actuator is to be adjusted in the direction of AB, the second slope value F_M '' is used. Thus, differentiation is made between the driving directions.

Die Vorrichtung BVB kann optional ein Modul enthalten, das eine adaptive Funktionalität bereitstellt. Der Steigungswert F_M wird damit selbständig an aktuelle Prozessbedingungen angepasst. Dieses Modul wird nur durchlaufen wenn für ein Stellglied gilt, dass:

  • – der Wichtungsfaktor > Null ist
  • – die letzte und die neue Verstellrichtung gleich sind (kein Drehrichtungswechsel)
  • – die Verstellzeit > n% von der GesamtVerstellzeit (von AB bis AUF) ist
The device BVB may optionally include a module providing adaptive functionality. The slope value F_M is thus adapted independently to current process conditions. This module will only run through if an actuator is considered to have:
  • - the weighting factor> zero
  • - the last and the new adjustment direction are the same (no change of direction)
  • - the adjustment time is> n% of the total operating time (from DOWN to OPEN)

Zunächst wird berechnet: m = ABS/VZ
wobei ABS der Absolutwert der Differenz „Messwert vor der Verstellung – Messwert nach der Verstellung” ist, d. h. ein vorzeichenloser Wert ist.
First we calculate: m = ABS / VZ
where ABS is the absolute value of the difference "measured value before adjustment - measured value after adjustment", ie an unsigned value.

Dann wird der neue Steigungswert berechnet: F_M = [F_M alt·(WF – 1) + m]/WF wobei WF der Wichtungsfaktor ist.Then the new slope value is calculated: F_M = [F_M old * (WF-1) + m] / WF where WF is the weighting factor.

Die hier vorgeschlagene Erfindung kann auch bezüglich der Genauigkeit einer Stellglied-Ansteuerung deutliche Verbesserungen erzielen. Dies wird durch folgende Genauigkeitsbetrachtungen bezogen auf ein Windows-Betriebssystem mit 50 ms Zeitscheiben veranschaulicht:
Die meisten Stellglieder, die mit diesem Verfahren eingestellt werden, haben eine Gesamtlaufzeit von 0% (AB) bis 100% (AUF) von 90 Sekunden.
The invention proposed here can also achieve significant improvements with respect to the accuracy of an actuator control. This is illustrated by the following accuracy considerations for a Windows operating system with 50 ms time slices:
Most actuators set with this procedure have a total run time of 0% (AB) to 100% (UP) of 90 seconds.

Bei einer Zykluszeit von 50 ms wird durch Runden mit 25 ms jede Verstellzeit mit einem maximalen Fehler von 25 ms eingestellt, der mittlere Fehler beträgt somit 12,5 ms.For a cycle time of 50 ms, 25 ms rounding sets each adjustment time with a maximum error of 25 ms, so the mean error is 12.5 ms.

Der maximale Einstellfehler = (25·100)/90000 – = 0,027777% vom Stell- bzw. Messbereich.The maximum setting error = (25 · 100) / 90000 - = 0.027777% of the setting or measuring range.

Der mittlere Einstellfehler = (12,5·100)/90000 – = 0,013888% vom Stell- bzw. Messbereich.The mean adjustment error = (12.5 · 100) / 90000 - = 0.013888% of the setting or measuring range.

Das Gut-Toleranzband für ein Stellglied wird auf +/–0,05 oder 0,1% des Messbereichs eingestellt.The good tolerance band for an actuator is set to +/- 0.05 or 0.1% of the measuring range.

Die maximale bleibende Regelabweichung in dieser Konstellation beträgt somit 0,1% des Messbereichs.The maximum remaining control deviation in this constellation is therefore 0.1% of the measuring range.

Der Zeitbedarf zur Beseitigung einer Regelabweichung wird im Wesentlichen durch die Verstellzeit (F_VZ) des Stellgliedes und durch die Wartezeit zur Dämpfung und Glättung der Messwerterfassung bestimmt. Der Berechnungsschritt für eine weitere Verstellung erfordert unter Windows nur 50 ms.The time required to eliminate a control deviation is essentially determined by the adjustment time (F_VZ) of the actuator and by the waiting time for damping and smoothing the measured value acquisition. The calculation step for further adjustment requires only 50 ms under Windows.

Der 1. Verstellschritt beseitigt in der Regel 97% der Regelabweichung.The 1st adjustment step usually eliminates 97% of the control deviation.

Die Analog-Digitalwandler für die Messwerterfassung sollten bei diesen Bedingungen mit einer Auflösung von 12 bis 16 Bit arbeiten.The analog-to-digital converters for the measured value acquisition should work with a resolution of 12 to 16 bits under these conditions.

Mit Echtzeit-Betriebssystemen die Zeitscheiben bzw. Zeitschlitze von 1 oder 5 ms bereitstellen, können um den Faktor 10 bis 50 bessere Ergebnisse erreicht werden.With real time operating systems that provide time slices or time slots of 1 or 5 ms, better results can be achieved by a factor of 10 to 50.

Nachfolgend werden anhand von tabellarischen Ablaufschemen die Berechnungs-Vorgänge am Beispiel eines Stellgliedes veranschaulicht, das über ein Motor-angetriebenes Potentiometer den Strom [A] einer Prozessgröße (z. B. Heizstrom für eine Elektrode) beeinflusst. In diesem Beispiel wird der Ablaufplan (4) in mehreren Schleifen durchlaufen: Parameter des Betriebsystems Dauer einer Zeitscheibe (zugeteilter Resoursen-Zeitschlitz): 50 [ms] Parameter und Daten dieses Stellgliedes: Steigung (F_M): 0,002002 [A/ms] Spielzeit (F_CLR): 270 [ms] Stellgliedlaufzeit: 90 [s] Einschwing-Wartezeit (Bsp. für PAR in Fig. 1): 2000 [ms] Toleranzband (Bsp. für PAR in Fig. 1): ±0,12 [A] Letzte Drehrichtung (Bsp. für PAR in Fig. 1): AB Adr. Digital Ausgang AB: 47:1 Adr. Digital Ausgang AUF: 47:2 alter Sollwert: 100 [A] neuer Sollwert: 120 [A] Messbereich Istwert: 0–180 [A] Aktueller Istwert: 100,02 [A] Block Nr. (s. Fig. 4) Ergebnis Anmerkung/Berechnung 111 I = 1 i = i + 1 112 N ? Ende 113 N ? Lernen 114 N ? irgendwelche Fehler vorhanden 115 N ? Läuft noch eine Verstellung 118 J ? Einschwing-Wartezeit abgelaufen 119A 19,98 Stellwert [A] = neuer Sollwert – Istwert (Ergebnis ist positiv -> Relais AUF muss angesteuert werden (Änderung des PW Richtung AUF) 119B N ? Stellwert < Toleranzband 121 9980,01998 VZ [ms] = Stellwert/Steigung 122 J ? Richtungswechsel Ab (alt) AUF (neu) 123 10250,01998 VZ = VZ + Spielzeit (F_CLR) 130 47:2 = 1 Das Relais für AUF (Adresse 47:2) einschalten (= 1) → A Das Relais dieses Stellgliedes muss 205 Zyklen a' 50 ms = 10250 ms geschlossen bleiben, um die Stellzeit VZ zu erreichen. Ablauf im 204ten Zyklus (hier: vorletzten Zyklus) mit i = 1 111 I = 1 i = i + 1 112 N ? Ende 113 N ? Lernen 114 N ? irgendwelche Fehler vorhanden 115 J ? Läuft noch eine Verstellung 116 N ? (Restverstellzeit + 25 ms) < 50 ms (Zeitscheibe) (50,02 + 25) < 50 ms → A Ablauf im 205ten Zyklus mit i = 1 111 I = 1 i = i + 1 112 N ? Ende 113 N ? Lernen 114 N ? irgendwelche Fehler vorhanden 115 J ? Läuft noch eine Verstellung 116 J ? (Restverstellzeit + 25 ms) < 50 ms (Zeitscheibe) (0,02 + 25) < 50 ms 117 47:2 = 0 Das Relais für AUF ausschalten und letzte Drehrichtung setzen (Wert = AUF); Rest-Einschwing-Wartezeit auf 2000 ms setzen = 40 Zyklen a' 50 ms → A Ablauf nach weiteren 39 Zyklen (Rest-Einschwing-Wartezeit) mit i = 1 111 I = 1 i = i + 1 112 N ? Ende 113 N ? Lernen 114 N ? irgendwelche Fehler vorhanden 115 N ? Läuft noch eine Verstellung 118 N ? (Rest-Einschwing-Wartezeit + 25 ms) < 50 ms (75,0 + 25) < 50 ms → A Ablauf im 40ten Zyklus mit i = 1 111 I = 1 i = i + 1 112 N ? Ende 113 N ? Lernen 114 N ? irgendwelche Fehler vorhanden 115 N ? Läuft noch eine Verstellung 118 J ? (Rest-Einschwing-Wartezeit + 25 ms) < 50 ms (0,0 + 25) < 50 ms 119A 0,06 Stellwert [A] = Sollwert – Istwert (120,0 – 119,94) 119B J ? Stellwert < Toleranzband (0,06 < 0,12) → A In the following, the calculation processes are illustrated by means of tabular flow charts using the example of an actuator which influences the current [A] of a process variable (eg heating current for an electrode) via a motor-driven potentiometer. In this example, the schedule ( 4 ) in several loops: Parameters of the operating system Duration of a time slice (assigned resource timeslot): 50 [ms] Parameters and data of this actuator: Gradient (F_M): 0.002002 [A / ms] Playing time (F_CLR): 270 [ms] Actuator time: 90 [s] Transient waiting time (eg for PAR in FIG. 1): 2000 [ms] Tolerance band (eg for PAR in FIG. 1): ± 0.12 [A] Last direction of rotation (eg for PAR in Fig. 1): FROM Addr. Digital output AB: 47: 1 Addr. Digital output OPEN: 47: 2 old target value: 100 [A] new setpoint: 120 [A] Measuring range actual value: 0-180 [A] Current actual value: 100.02 [A] Block No. (see Fig. 4) Result Note / calculation 111 I = 1 i = i + 1 112 N ? The End 113 N ? Learn 114 N ? any errors exist 115 N ? Is still an adjustment 118 J ? Transient waiting time expired 119A 19.98 Control value [A] = new setpoint - actual value (result is positive -> relay OPEN must be activated (change of PW direction OPEN) 119B N ? Control value <tolerance band 121 9980.01998 VZ [ms] = control value / slope 122 J ? Change of direction From (old) OPEN (new) 123 10,250.01998 VZ = VZ + play time (F_CLR) 130 47: 2 = 1 Switch on the relay for OPEN (address 47: 2) (= 1) → A The relay of this actuator must remain closed 205 cycles a '50 ms = 10250 ms to reach the positioning time VZ. Process in the 204th cycle (here: penultimate cycle) with i = 1 111 I = 1 i = i + 1 112 N ? The End 113 N ? Learn 114 N ? any errors exist 115 J ? Is still an adjustment 116 N ? (Resetting time + 25 ms) <50 ms (time slice) (50,02 + 25) <50 ms → A Process in the 205th cycle with i = 1 111 I = 1 i = i + 1 112 N ? The End 113 N ? Learn 114 N ? any errors exist 115 J ? Is still an adjustment 116 J ? (Resetting time + 25 ms) <50 ms (time slice) (0.02 + 25) <50 ms 117 47: 2 = 0 Switch off the relay for OPEN and set the last direction of rotation (value = OPEN); Set residual settling waiting time to 2000 ms = 40 cycles a '50 ms → A After another 39 cycles (remaining settling waiting time) with i = 1 111 I = 1 i = i + 1 112 N ? The End 113 N ? Learn 114 N ? any errors exist 115 N ? Is still an adjustment 118 N ? (Residual settling delay + 25 ms) <50 ms (75.0 + 25) <50 ms → A Process in the 40th cycle with i = 1 111 I = 1 i = i + 1 112 N ? The End 113 N ? Learn 114 N ? any errors exist 115 N ? Is still an adjustment 118 J ? (Residual settling delay + 25 ms) <50 ms (0.0 + 25) <50 ms 119A 0.06 Control value [A] = setpoint - actual value (120,0 - 119,94) 119B J ? Control value <tolerance band (0.06 <0.12) → A

Claims (10)

Verfahren (100) zum Ansteuern mehrerer Stellglieder (S1, S2, ... Sn) für das Ändern von Prozesswerten (PW) in einem Prozess mit folgenden Schritten: – es wird für das Verstellen eines jeden Stellgliedes (S1) eine Stellgröße (STG1) ermittelt, die eine Abweichung eines Istwertes (IST) von einem Sollwert (SOLL) angibt; – es wird für jedes Stellglied (S1) eine individuelle Verstellzeit (VZ1) berechnet, die eine Impulsdauer für das Einwirken der Stellgröße (STG1) auf das Stellglied (S1) angibt (Schritt 120), wobei die Verstellzeit (VZ1) abhängig von einem Steigungswert (F_M) berechnet wird, der angibt, mit welcher Geschwindigkeit der mittels des verstellten Stellgliedes (S1) geänderte Prozesswert (PW) sich ändert; und – das jeweilige Stellglied (S1) wird für die berechnete individuelle Verstellzeit (VZ1) mit der Stellgröße (STG1) angesteuert (Schritt 130), wobei die individuelle Verstellzeit (VZ1) mit einem Spielzeitwert (F_CLR) beaufschlagt wird (Schritt 123), der angibt, mit welcher Reaktionszeit das Verstellen des jeweiligen Stellgliedes (S1) erfolgt, wenn die Stellgröße (STG1) eine Veränderung mit einem Vorzeichenwechsel aufweist, und wobei zumindest einmalig vor der ersten Berechnung der Verstellzeit (Schritt 120) eine Lernprozedur (101) zur Berechnung eines ersten Steigungswertes (F_M') durchgeführt wird, wobei die Lernprozedur (101) eine Lernphase (103) umfasst, in welcher folgende Teilschritte durchgeführt werden: das Stellglied (S1) wird mindestens zweimal für eine vorgebbare Zeitdauer (A_OTADJ) auf einen ersten Zustand (AUF) hin angesteuert, so dass in einem Prozess ein erster Prozesswert (F_PV1) und ein zweiter Prozesswert (F_PV2) erreicht werden, und es werden mindestens zwei Teilsteigungswerte (F_M1, F_M2) ermittelt, die angeben, mit welcher Geschwindigkeit der jeweilige Prozesswert erreicht wird, wenn auf den ersten Zustand (AUF) hin angesteuert wird, wobei der erste Steigungswert (F_M') durch eine Mittelwertbildung der Teilsteigungswerte (F_M1, F_M2) berechnet wird.Procedure ( 100 ) for controlling a plurality of actuators (S1, S2, ... Sn) for changing process values (PW) in a process comprising the following steps: - a manipulated variable (STG1) is determined for the adjustment of each actuator (S1) indicates a deviation of an actual value (IST) from a nominal value (SOLL); - For each actuator (S1) an individual adjustment time (VZ1) is calculated, which indicates a pulse duration for the action of the manipulated variable (STG1) on the actuator (S1) (step 120 ), wherein the adjustment time (VZ1) is calculated as a function of a slope value (F_M) which indicates at what speed the process value (PW) changed by means of the displaced actuator (S1) changes; and - the respective actuator (S1) is controlled for the calculated individual displacement time (VZ1) with the manipulated variable (STG1) (step 130 ), wherein the individual adjustment time (VZ1) is applied with a game time value (F_CLR) (step 123 ), which indicates with which reaction time the adjustment of the respective actuator (S1) takes place when the manipulated variable (STG1) has a change with a sign change, and wherein at least once before the first calculation of the adjustment time (step 120 ) a learning procedure ( 101 ) for calculating a first slope value (F_M '), wherein the learning procedure ( 101 ) a learning phase ( 103 ), in which the following sub-steps are carried out: the actuator (S1) is actuated at least twice for a predeterminable period of time (A_OTADJ) to a first state (AUF), so that in a process a first process value (F_PV1) and a second process value (F_PV2) are achieved, and at least two partial slope values (F_M1, F_M2) are determined which indicate the speed with which the respective process value is reached when the first state (AUF) is activated, the first slope value (F_M ' ) is calculated by averaging the partial slope values (F_M1, F_M2). Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei zumindest einmalig vor der ersten Berechnung der Verstellzeit eine Lernprozedur (101) zur Berechnung eines zweiten Steigungswertes (F_M'') durchgeführt wird, wobei die Lernprozedur (101) eine Lernphase (103) umfasst, in welcher folgende Teilschritte durchgeführt werden: das Stellglied (S1) wird mindestens zweimal für eine vorgebbare Zeitdauer (A_OTADJ) auf einen zweiten Zustand (AB), der verschieden von dem ersten Zustand ist, hin angesteuert, so dass in dem Prozess ein dritter Prozesswert (F_PV3) und ein vierter Prozesswert (F_PV4) erreicht werden, und es werden mindestens zwei Teilsteigungswerte (F_M3, F_M4) ermittelt, die angeben, mit welcher Geschwindigkeit der jeweilige Prozesswert erreicht wird, wenn auf den zweiten Zustand (AB) hin angesteuert wird, wobei der zweite Steigungswert (F_M'') durch eine Mittelwertbildung der Teilsteigungswerte (F_M3, F_M4) berechnet wird.Procedure ( 100 ) according to claim 1, wherein at least once before the first calculation of the adjustment time a learning procedure ( 101 ) for calculating a second slope value (F_M ''), the learning procedure ( 101 ) a learning phase ( 103 ), in which the following sub-steps are performed: the actuator (S1) is driven at least twice for a predeterminable period of time (A_OTADJ) to a second state (AB), which is different from the first state, so that in the process third process value (F_PV3) and a fourth process value (F_PV4) are achieved, and at least two partial slope values (F_M3, F_M4) are determined, which indicate the speed with which the respective process value is reached, if the second state (AB) is activated where the second slope value (F_M '') is calculated by averaging the partial slope values (F_M3, F_M4). Verfahren (100) nach Anspruch 1 und 2, wobei die Verstellzeit (VZ1) abhängig von dem ersten Steigungswert (F_M') berechnet wird, wenn das Stellglied auf den ersten Zustand (AUF) hin angesteuert wird, oder abhängig von dem zweiten Steigungswert (F_M'') berechnet wird, wenn das Stellglied auf den zweiten Zustand (AB) hin angesteuert wird; und wobei das jeweilige Stellglied (S1) für die berechnete individuelle Verstellzeit (VZ1) mit der Stellgröße (STG1) angesteuert wird.Procedure ( 100 ) according to claim 1 and 2, wherein the adjustment time (VZ1) is calculated as a function of the first slope value (F_M ') when the actuator is driven towards the first state (AUF) or depending on the second slope value (F_M''). is calculated when the actuator is driven to the second state (AB) out; and wherein the respective actuator (S1) for the calculated individual adjustment time (VZ1) with the manipulated variable (STG1) is controlled. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lernphase (103) abgebrochen wird, falls der Steigungswert (F_M) einen vorgegebenen minimalen Steigungswert (A_OMMIN) unterschreitet oder einen vorgegebenen maximalen Steigungswert (A_OMMAX) übersteigt.Procedure ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the learning phase ( 103 ) is aborted if the slope value (F_M) falls below a predetermined minimum slope value (A_OMMIN) or exceeds a predetermined maximum slope value (A_OMMAX). Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Lernprozedur (101) eine Vorbereitungsphase (102) umfasst, in welcher folgende Teilschritte durchgeführt werden, um das Stellglied (S1) in einen Anfangs-Zustand zu setzen: – das Stellglied wird für eine vorgegebene Zeitdauer t (A_OTADJ + A_OTCLR) in Richtung eines Zustandes (AB) angesteuert, so dass ein Prozesswert, insbesondere ein abgesenkter Prozesswert, erreicht wird, der außerhalb eines gegebenen Arbeitsbereichs liegt; – es wird eine vorgegebene feste Pausenzeit gewartet; – nach Ablauf dieser festen Pausenzeit wird das Stellglied für eine vorgegebene Verstellzeit (A_OTADJ) in Richtung eines anderen Zustandes (AUF) angesteuert, so dass ein Prozesswert, insbesondere der Anfangs-Prozesswert (F_PV0), erreicht wird, der innerhalb des vorgegebenen Arbeitsbereichs liegt.Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the learning procedure ( 101 ) a preparatory phase ( 102 ), in which the following sub-steps are performed to set the actuator (S1) in an initial state: - the actuator is for a predetermined period t (A_OTADJ + A_OTCLR) in the direction of a state (AB) is driven, so that a Process value, in particular a lowered process value is reached, which is outside a given work area; - Waiting for a given fixed break time; - After expiration of this fixed pause time, the actuator for a predetermined adjustment time (A_OTADJ) is driven in the direction of another state (AUF), so that a process value, in particular the initial process value (F_PV0), is reached, which is within the specified working range. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei innerhalb der Lernphase (103) der Spielzeitwert (F_CLR) aus einem Quotienten einer Prozesswerte-Abweichung (Δ) und der Verstellzeit (F_M) berechnet wird, wobei die Prozesswerte-Abweichung (Δ) sich aus der Differenz zwischen einem ersten Prozesswert (F_PV1) und einem davon abweichenden Prozesswert (F_PV3) ergibt.Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 5, wherein within the learning phase ( 103 ) the game time value (F_CLR) is calculated from a quotient of a process value deviation (Δ) and the adjustment time (F_M), the process value deviation (Δ) being the difference between a first process value (F_PV1) and a different process value ( F_PV3). Verfahren (100) nach Anspruch 6, wobei die Prozesswerte-Abweichung (Δ) ermittelt wird, indem das Stellglied (S1) ausgehend von dem ersten Prozesswert (F_PV1) für die vorgebbare Zeitdauer (A_OTADJ) auf den ersten Zustand (AUF) hin angesteuert wird, so dass ein bestimmter Prozesswert (F_PV2) erreicht wird, und dann ausgehend von diesem bestimmten Prozesswert (F_PV2) für dieselbe Zeitdauer (A_OTADJ) auf den zweiten Zustand (AB) hin angesteuert wird, so dass der erste Prozesswert (F_PV1) wieder erreicht werden müsste, der Prozess aber den davon abweichenden Prozesswert (F_PV3) aufweist. Procedure ( 100 ) according to claim 6, wherein the process value deviation (Δ) is determined by the actuator (S1) starting from the first process value (F_PV1) for the predeterminable time period (A_OTADJ) is driven to the first state (AUF), so that a certain process value (F_PV2) is reached, and then based on this specific process value (F_PV2) for the same period (A_OTADJ) is driven to the second state (AB), so that the first process value (F_PV1) would have to be reached again Process but the deviating process value (F_PV3) has. Verfahren (100) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Lernphase (103) abgebrochen wird, falls der Spielzeitwert (F_CLR) einen vorgegebenen maximalen Spielzeitwert (A_OCMAX) übersteigt.Procedure ( 100 ) according to claim 6 or 7, wherein the learning phase ( 103 ) is aborted if the game time value (F_CLR) exceeds a predetermined maximum game time value (A_OCMAX). Vorrichtung (BVB) zum Ansteuern mehrerer Stellglieder (S1, S2, ... Sn), wobei die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 beschaffen ist und mindestens eine Recheneinheit aufweist, die für das Verstellen eines jeden Stellgliedes (S1) eine Stellgröße (STG1) ermittelt, die eine Abweichung eines Istwertes (IST) von einem Sollwert (SOLL) angibt, wobei die mindestens eine Recheneinheit für jedes Stellglied (S1) eine individuelle Verstellzeit (VZ1) berechnet, die eine Impulsdauer für das Einwirken der Stellgröße (STG1) auf das Stellglied (S1) angibt, wobei die Recheneinheit die Verstellzeit (VZ1) abhängig von einem Steigungswert (F_M) berechnet, der angibt, mit welcher Geschwindigkeit das Verstellen des Stellgliedes (S1) erfolgt; und wobei die Recheneinheit mit mindestens einer Treibereinheit verbunden ist, die das jeweilige Stellglied (S1) für die berechnete individuelle Verstellzeit (VZ1) mit der Stellgröße (STG1) ansteuert, wobei die Recheneinheit die individuelle Verstellzeit (VZ1) mit einem Spielzeitwert (F_CLR) beaufschlagt, der angibt, mit welcher Reaktionszeit das Verstellen des jeweiligen Stellgliedes (S1) erfolgt, wenn die Stellgröße (STG1) eine Veränderung mit einem Vorzeichenwechsel aufweist, und wobei die Recheneinheit zumindest einmalig vor der ersten Berechnung der Verstellzeit eine Lernprozedur (101) zur Berechnung eines ersten Steigungswertes (F_M') durchführt, wobei die Lernprozedur (101) eine Lernphase (103) umfasst, in welcher die Vorrichtung die folgenden Teilschritte durchführt: die Treibereinheit steuert das Stellglied (S1) mindestens zweimal für eine vorgebbare Zeitdauer (A_OTADJ) auf einen ersten Zustand (AUF) hin an, so dass in einem Prozess ein erster Prozesswert (F_PV1) und ein zweiter Prozesswert (F_PV2) erreicht werden, und die Recheneinheit ermittelt mindestens zwei Teilsteigungswerte (F_M1, F_M2), die angeben, mit welcher Geschwindigkeit der jeweilige Prozesswert erreicht wird, wenn auf den ersten Zustand (AUF) hin angesteuert wird, wobei die Recheneinheit den ersten Steigungswert (F_M') durch eine Mittelwertbildung der Teilsteigungswerte (F_M1, F_M2) berechnet.Device (BVB) for driving a plurality of actuators (S1, S2, ... Sn), wherein the device is designed to carry out the method according to claim 1 and has at least one arithmetic unit, which for the adjustment of each actuator (S1) is a manipulated variable ( STG1) which indicates a deviation of an actual value (IST) from a nominal value (SOLL), wherein the at least one arithmetic unit calculates an individual adjustment time (VZ1) for each actuator (S1) which has a pulse duration for the action of the manipulated variable (STG1). indicates the actuator (S1), wherein the arithmetic unit calculates the adjustment time (VZ1) as a function of a slope value (F_M) which indicates the speed at which the adjustment of the actuator (S1) takes place; and wherein the arithmetic unit is connected to at least one driver unit, which controls the respective actuator (S1) for the calculated individual adjustment time (VZ1) with the manipulated variable (STG1), wherein the arithmetic unit acts on the individual adjustment time (VZ1) with a play time value (F_CLR) indicating with which reaction time the adjustment of the respective actuator (S1) occurs when the manipulated variable (STG1) has a change with a sign change, and wherein the arithmetic unit at least once before the first calculation of the Verstellzeit a learning procedure ( 101 ) for calculating a first slope value (F_M '), wherein the learning procedure ( 101 ) a learning phase ( 103 ) in which the device carries out the following substeps: the driver unit actuates the actuator (S1) at least twice for a predefinable time duration (A_OTADJ) to a first state (AUF), so that in a process a first process value (F_PV1) and a second process value (F_PV2) are achieved, and the arithmetic unit determines at least two partial slope values (F_M1, F_M2) which indicate at which speed the respective process value is reached when the first state (AUF) is activated, the arithmetic unit the first slope value (F_M ') is calculated by averaging the partial slope values (F_M1, F_M2). Verwendung der Vorrichtung (BVB) nach Anspruch 9 zum Ansteuern mehrerer Stellglieder in einem Prozessleitsystem, das einen Prozess, insbesondere einen Glas-Herstellungsprozess oder -Verarbeitungsprozess, durchführt und überwacht, wobei mittels Verstellen der Stellglieder einzelne oder mehrere Prozesswerte des Prozesses veränderbar sind.Use of the device (BVB) according to claim 9 for controlling a plurality of actuators in a process control system, which performs and monitors a process, in particular a glass production process or processing, wherein by adjusting the actuators one or more process values of the process can be changed.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD244624A1 (en) * 1985-12-20 1987-04-08 Metallurgieofenbau Meissen Zb TEMPERATURE CONTROL METHOD FOR INDUSTRIAL OVEN
DE4316759A1 (en) * 1993-05-19 1994-11-17 Heinrich Wolfgang Pro Nikolaus Directional valve with a proportional function
DE19722431A1 (en) * 1997-05-28 1998-12-03 Siemens Ag Process for controlling a delayed process with compensation and control device for carrying out the process
DE10350610A1 (en) * 2003-10-30 2005-06-09 Siemens Ag Diagnostic device and method for monitoring the operation of a control loop
DE102004022999B3 (en) * 2004-05-10 2005-12-22 Siemens Ag Determining fuel vapor retention system regeneration valve control characteristic involves starting stepwise increase in pulse width at value greater than null, smaller than value corresponding to previously determined minimum pulse width

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD244624A1 (en) * 1985-12-20 1987-04-08 Metallurgieofenbau Meissen Zb TEMPERATURE CONTROL METHOD FOR INDUSTRIAL OVEN
DE4316759A1 (en) * 1993-05-19 1994-11-17 Heinrich Wolfgang Pro Nikolaus Directional valve with a proportional function
DE19722431A1 (en) * 1997-05-28 1998-12-03 Siemens Ag Process for controlling a delayed process with compensation and control device for carrying out the process
DE10350610A1 (en) * 2003-10-30 2005-06-09 Siemens Ag Diagnostic device and method for monitoring the operation of a control loop
DE102004022999B3 (en) * 2004-05-10 2005-12-22 Siemens Ag Determining fuel vapor retention system regeneration valve control characteristic involves starting stepwise increase in pulse width at value greater than null, smaller than value corresponding to previously determined minimum pulse width

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