DE1087237B

DE1087237B - Control device in which the setpoint for several subordinate, independent control loops is specified jointly by a higher-level controller

Info

Publication number: DE1087237B
Application number: DES34949A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Hans Neidhardt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-08-25
Filing date: 1953-08-25
Publication date: 1960-08-18

Description

DEUTSCHESGERMAN

Für die Gleichlaufregelung von Elektromotoren ist es bekannt, eine Leitmaschine vorzusehen und die Drehzahlabweichung der einzelnen Motoren gegenüber der Drehzahl der Leitmaschine mit einem mechanischen oder elektrischen Differential zu messen und nach der Regelabweichung die Drehzahl des Einzelmotors nachzuregeln. Bei derartigen bekannten Schaltungen kann die Drehzahl der Einzelmotoren in einstellbarem Maß von der Drehzahl der Leitmaschine abweichen. Diese Anordnung ist nur für die Drehzahlregelung brauchbar, außerdem erfordert sie für jeden zu regelnden Motor ein mechanisches Differentialgetriebe oder eine entsprechende komplizierte elektrische Schaltung mit einem Synchron- oder Asynchronmotor für die Differenzbildung.For the synchronization control of electric motors, it is known to provide a master machine and the Speed deviation of the individual motors compared to the speed of the master machine with a mechanical or electrical differential and after the control deviation the speed of the individual motor to readjust. In such known circuits, the speed of the individual motors can be adjusted in an adjustable manner Measure differ from the speed of the master machine. This arrangement is only for speed control useful, it also requires a mechanical differential gear for each motor to be controlled or a corresponding complicated electrical circuit with a synchronous or Asynchronous motor for the difference formation.

Bei der Kesselregelung ist es außerdem bekannt, von einem Hauptregler gemeinsam den Sollwert für zwei nachgeordnete Regler, nämlich den Brennstoffregler und den Luftregler, vorzugeben. Für Brennstoffregler mit mehreren getrennten Brennstoffzuführungen sind Additionsschaltungen bekannt, die in der Eingangsschaltung des Reglers den Summenwert der Stellgrößen bilden.In boiler control, it is also known to share the setpoint for two downstream regulators, namely the fuel regulator and the air regulator, to be specified. For fuel regulators with several separate fuel supplies addition circuits are known, which in the Input circuit of the controller form the total value of the manipulated variables.

Bei einer derartigen Regeleinrichtung, bei der der Sollwert für mehrere nachgeordnete, für sich selbständige Regelkreise gemeinsam von einem übergeordneten Regler vorgegeben wird, besteht die, Erfindung darin, daß der Summenwert der Stellgrößen der nachgeordneten Regler in an sich bekannter Weise gebildet und als Istwert in den übergeordneten Regler eingeführt ist.In such a control device in which the setpoint value for several subordinate, independently Control loops are specified jointly by a higher-level controller, there is the invention in that the total value of the manipulated variables of the downstream controller in a manner known per se is formed and introduced as an actual value in the higher-level controller.

Hierdurch ist sichergestellt, daß auch bei unterschiedlicher Einstellung des Sollwertes an den nachgeordneten Reglern der Istwert des übergeordneten Reglers immer nach der Summe der einzelnen Regelgrößen nachgeregelt wird.This ensures that even with different settings of the setpoint on the downstream Controllers, the actual value of the higher-level controller is always based on the sum of the individual controlled variables is readjusted.

Das Ausführungsbeispiel der Zeichnung bezieht sich auf die Kesselregelung. Bei Kesseln, die von mehreren Brennern beheizt werden, muß die Möglichkeit gegeben sein, die Brenner untereinander ungleich zu belasten, um gegebenenfalls Unsymmetrien im Feuerraum ausgleichen zu können. Der prozentuale Lastanteil, den jeder Brenner von der Gesamtlast übernimmt, soll zu diesem Zweck einstellbar sein, und der Regler muß so arbeiten, daß der eingestellte prozentuale Lastanteil bei Änderungen der Gesamtlast aufrechterhalten bleibt. Für das Zeichnungsbeispiel sind Magnetverstärkerstufen sowohl für den übergeordneten Regler als auch für den nachgeordneten Regler vorgesehen. Die Regelabweichung in der Eingangsschaltung des übergeordneten Reglers wird zunächst in mehreren Stufen gemeinsam verstärkt und über ein elektromechanisches Getriebe sowie einen Drehwandler in Steuerspannung für die nachgeordneten Regler um-Regeleinrichtung, The exemplary embodiment in the drawing relates to the boiler control. In the case of boilers from several Burners are heated, it must be possible for the burners to be unequal to one another load in order to be able to compensate for any asymmetries in the combustion chamber. The percentage of the load, which each burner takes over from the total load should be adjustable for this purpose, and the The controller must work in such a way that the set percentage load share is maintained when the total load changes remain. For the drawing example there are magnetic amplifier stages both for the higher-level Controller as well as for the downstream controller. The control deviation in the input circuit of the higher-level controller is initially amplified together in several stages and via a electromechanical gearbox as well as a rotary converter in control voltage for the downstream controller to control device,

bei der der Sollwert für mehrerewhere the setpoint for several

nachgeordnete, für sich selbständigesubordinate, self-employed

Regelkreise gemeinsam von einemControl loops shared by one

übergeordneten Regler vorgegeben wirdhigher-level controller is specified

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Applicant:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2Berlin and Munich,
Munich 2, Witteisbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Dt. Hans Neidhardt, Zürich (Schweiz),
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. German Hans Neidhardt, Zurich (Switzerland),
has been named as the inventor

gesetzt. Durch die Einschaltung des Zwischengetriebes mit dem Leitwandler wird die Rückwirkung zwischen den nachgeordneten Reglern und dem gemeinsamen Verstärkerteil ausgeschaltet und die Zeitkonstante der Gesamtanordnung herabgesetzt. Infolge der mit Hilfeset. By engaging the intermediate gear with the master converter, the feedback between the downstream controllers and the common The amplifier section is switched off and the time constant of the overall arrangement is reduced. As a result of using

• des Leitwandlers erzielbaren Verstärkung kann mit drei gemeinsamen Vorverstärkerstufen eine große Anzahl von nachgeordneten Reglern mit einstufigen Verstärkerstufen ausgesteuert werden. Würde man auf die Zwischenschaltung des Leitgetriebes und des Leitwandlers verzichten, so müßte die Verstärkung im gemeinsamen Verstärkerteil durch Zwischenstufen weiter erhöht werden, und die hierdurch bedingte große Zeitkonstante würde für viele praktische Fälle zu einer zu großen Einstellverzögerung der Stellglieder führen. Außerdem treten in diesem Fall weitere Schwierigkeiten durch die Rückwirkung der nachgeordneten Regler auf.• the attainable gain of the master converter can with three common preamplifier stages a large number of downstream controllers with single-stage amplifier stages be controlled. One would switch to the interconnection of the master gear and the master converter would have to do without the amplification in the common amplifier part through intermediate stages can be increased further, and the resulting large time constant would for many practical cases lead to too long a delay in setting the actuators. Also occur in this case further difficulties due to the retroactive effect of the downstream controller.

Um eine unterschiedliche Einstellung des von den einzelnen Abtrieben zu übernehmenden prozentualen Lastanteiles zu ermöglichen, wird zweckmäßig hinter dem Leitdreh wandler für jeden nachgeordneten Regler ein weiterer Drehwandler eingeschaltet, dessen Rotor nach dem für den betreffenden Stelltrieb geforderten prozentualen Unterschied des Lastanteiles verstellbar ist. Die Skala dieser Drehwandler wird zweckmäßig so ausgebildet, daß der Nullpunkt in der Mitte liegt, wobei nach links eine negative Abweichung von der Gesamtlast und nach rechts eine positive Abweichung eingestellt wird.A different setting of the percentage to be taken over by the individual drives It is advisable to enable the load share behind the master rotary converter for each downstream controller Another rotary converter is switched on, the rotor of which is according to the one required for the actuator in question percentage difference in the load share is adjustable. The scale of these rotary converters becomes appropriate designed so that the zero point is in the middle, with a negative deviation to the left from the Total load and a positive deviation to the right is set.

Zur richtigen Einstellung der Gesamtlast dient gemäß der Erfindung eine Summierschaltung, welche die Stellungen der einzelnen Stellgetriebe addiert und denFor the correct setting of the total load, a summing circuit is used according to the invention, which the Positions of the individual actuating gear added and the

■-■'·'■ 009 587/340■ - ■ '·' ■ 009 587/340

Summenwert in der Eingangsbrückenschaltung mit dem Sollwert vergleicht.Compare the total value in the input bridge circuit with the setpoint.

Nach der Zeichnung wird in der Eingangsbrückenschaltung 1 mit Hilfe des Potentiometers 2 der Sollwert, z. B. die geforderte Last, dargestellt. Der ver- änderbare Widerstand 3 wird von der Summierschaltung der Stelltriebe verstellt, und seine Stellung entspricht dem Istwert der zu regelnden Größe, z. B. der Brennstoffzuteilung zu den Brennern eines Kessels. In Abhängigkeit von der Differenz zwischen Ist- und Sollwert wird die Eingangswicklung 4 des z. B. dreistufigen Magnetverstärkerteiles 5 vom Strom durchflossen. An den Ausgang des Verstärkerteiles 5 ist beispielsweise ein Induktionsmotor mit einem Stellgetriebe 6 angeschlossen, über welches der Leitdrehwandler 7 eingestellt wird. Die vom Leitdrehwandler 7 abgegebene Spannung gelangt auf die Zwischenwandler 8, deren Rotoren, wie durch die schematische Darstellung des Pfeils und der Skalenstriche angedeutet, nach dem geforderten prozentualen Unterschied des von jedem Stellglied zu übernehmenden Lastanteiles verstellbar sind. Jede Magnetverstärkerstufe 9 der nachgeordneten Regler speist einen Induktionsmotor für den Antrieb des Stellgliedes 10. Die Drehbewegung des Stellgliedes wird über einen Drehwandler 11 in eine entsprechende Spannung umgeformt und in einer Differenzschaltung 13 mit der vom Leitdrehwandler über den Zwischenwandler 8 gelieferten Spannung verglichen. Die Magnetverstärkerstufen 9 der nachgeordneten Regler werden in Abhängigkeit von der Differenz der Spannungen ausgesteuert. In der Differenzschaltung 13 ist der Steuerwicklung 14 für die Stufe 9 über einen Gleichrichter ein Kondensator 15 parallel geschaltet. Vor der Wicklung 14 liegt der Gleichrichter 16 und parallel dazu noch ein hochohmiger Widerstand 17.According to the drawing, the setpoint value, z. B. the required load shown. The ver Changeable resistor 3 is adjusted by the summing circuit of the actuators, and its position corresponds to the actual value of the variable to be controlled, e.g. B. the fuel allocation to the burners one Boiler. Depending on the difference between the actual and nominal value, the input winding 4 of the z. B. three-stage magnetic amplifier part 5 flows through the current. To the output of the amplifier part 5 For example, an induction motor is connected to an actuating gear 6, via which the master rotary converter 7 is set. The voltage output by the master rotary converter 7 is applied to the intermediate converters 8, the rotors of which, as indicated by the schematic representation of the arrow and the scale lines, according to the required percentage difference to be taken over from each actuator Load share are adjustable. Each magnetic amplifier stage 9 of the downstream controller feeds an induction motor for driving the actuator 10. The rotary movement of the actuator is via a rotary converter 11 converted into a corresponding voltage and in a differential circuit 13 with that of the Master rotary converter via the intermediate converter 8 compared voltage supplied. The magnetic amplifier stages 9 of the downstream controllers are controlled depending on the difference in voltages. In the differential circuit 13, the control winding 14 for the stage 9 is via a rectifier a capacitor 15 connected in parallel. The rectifier 16 is located in front of the winding 14 and parallel to it another high resistance 17.

Für das Ausführungsbeispiel, auf das sich die Zeichnung bezieht, ist angenommen, daß das Stellglied 10 die Drehzahl eines Zuteilers für den einem Brenner zugeführten Betriebsstoff einstellt. Mit jedem Zuteiler ist eine Tachometermaschine 12 gekuppelt, die eine der Drehgeschwindigkeit proportionale Spannung abgibt. Diese Spannung ist ein Maß für die Regelgröße, nämlich die jedem Brenner zugeführte Brennstoffmenge. Die Spannungen der Maschinen 12 werden summiert und entsprechend der Summe der den Istwert der Regelgröße darstellende veränderbare Widerstand 3 eingestellt.For the embodiment to which the drawing relates, it is assumed that the actuator 10 sets the speed of a feeder for the fuel supplied to a burner. With everybody A tachometer machine 12 is coupled to the allocator and has a voltage proportional to the speed of rotation gives away. This voltage is a measure of the controlled variable, namely that supplied to each burner Amount of fuel. The voltages of the machines 12 are summed and corresponding to the sum of the The variable resistor 3 representing the actual value of the controlled variable is set.

Claims

Patent claims:

1. Control device in which the setpoint for several subordinate, independently Control loops are specified jointly by a higher-level controller, characterized in that that the total value of the manipulated variables of the downstream controller is formed in a manner known per se and is introduced into the higher-level controller as an actual value.

2. Control device according to claim 1, characterized in that at the output of the electrical Amplifier of the higher-level controller the setpoint by means of an electromechanical link (Induction motor) is converted into the position of a rotary converter (master rotary converter) and one further adjustable rotary converter between the master rotary converter and each downstream one Controller is switched.

3. Control device according to claim 1 and 2, characterized in that with speed-controlled Adjusting drives of the downstream controller each adjusting drive in a manner known per se a tachometer machine is assigned and the total voltage of the tachometer machines connected in series is introduced as an actual value in the higher-level controller.

1953,

Considered publications:

German Patent No. 759 552;

"Die Elektro-Post" magazine, year
Pp. 310 to 313;

Siemens & Halske brochure,
No. SH 461a, October 1951: "Thermal monitoring, remote control and regulation of modern boiler systems";

Book by Krönert, "Measuring bridges and compensators", 1953 edition, p. 126ff.

1 sheet of drawings