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Einrichtung zum Einführen in eine Recheneinrichtung von Differenzwerten
aus mehrstelligen Ist-Soll-Wertpaaren Bei der Erläuterung der Erfindung geht man
am besten von einem praktischen Beispiel aus. Angenommen, zwei Elektrizitätswerke
A und B - es können auch andere Betriebe sein - vereinbaren, sich gegenseitig zu
ergänzen und zu unterstützen, um etwa die Eigenarten ihrer Betriebe - A sei ein
Wasserkraftwerk, B ein Dampfkraftwerk - am wirtschaftlichsten aufeinander abzustimmen.
Die Werke können sich gegenseitig Strom liefern. Es wird aber für jedes Werk Situationen
geben, in denen es wenig leistungsfähig oder voll ausgenutzt ist und in denen es
nur bei erhöhtem Aufwand zusätzlich Strom für das andere Werk liefern kann. Zu anderen
Zeiten mag im einen Werk mehr Strom zur Verfügung stehen, als es selbst verbrauchen
kann, und es ist günstig, wenn in diesen Zeiten das andere Werk möglichst viel Strom
abnimmt. Die beiden Werke werden statistisch die Verhältnisse möglichst genau erfassen
und untereinander den Eigenarten ihrer Werke und der Statistik angepaßteTarife für
die Stromlieferung vereinbaren. Dabei werden beispielsweise für die einzelnen Tagesstunden,
Wochentage oder Monate bestimmte Sollfahrpläne für den Energieaustausch zugrunde
gelegt, deren über-oder Unterschreiten Erhöhungen oder Erniedrigungen des Iiilowattstundenpreises,
der Zuschläge oder Abzüge usw. zur Folge haben. Ein solcher Tarif wird beispielsweise
so durchgeführt, daß mittels bekannter registrierender Maximumzähler der Energieaustausch
stündlich oder viertelstündlich registriert wird und diese so gewonnenen Istwerte
mit den Sollwerten des Fahrplanes verglichen werden. Dies ist nun eine etwas umständliche
Arbeit. Die Erfindung soll sie erleichtern und vereinfachen. Bei dieser Arbeit wird
es darauf ankommen, die Über- und Unterschreitungen der Sollwerte voneinander zu
trennen, also die Istwerte oder die zusammengehörigen Istwert-Sollwert-Paare je
nach dem Vorzeichen der Ist-Soll-Wertdifferenz zu sortieren. Meist wird es genügen,
die positiven und die negativen Differenzen der beiden Werte zusammenzustellen und
nach Vorzeichen getrennt zu summieren. Dazu wird man zwecks Zeitersparnis nach Möglichkeit
auf vorhandene Rechenmaschinen zurückgreifen.
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In dem vorstehend beschriebenen Fall liegt also die Aufgabe vor, in
eine Recheneinrichtung od. dgl. Differenzwerte aus mehrstelligen Istwert-Sollwert-Paaren
einzuführen, die in ihren Dezimalstellen je durch vierstellige Dualzahlen dargestellt
sind.
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Es ist eine Einrichtung bekannt, in der Zahlenwerte aus Lochkarten
bzw. Lochstreifen entnommen, unter gleichzeitiger Bildung ihrer Differenz verglichen
und die ermittelten Differenzbeträge je nach Vorzeichen in verschiedenen Recheneinrichtungen
summiert werden. Der Vergleich der im Quadridezimalsystem gegebenen Daten erfolgt
dabei mittels Differentialrelais, deren Stellenwertschalter so aufgebaut sind, daß
bei Gleichheit der höheren Stellen jeweils die nächstniedrigere ungleiche Stelle
über die Weichenstellung zu den nachgeschalteten Recheneinrichtungen zu entscheiden
hat. Man könnte also angeregt sein, eine solche Einrichtung, gegebenenfalls nach
Vornahme von anpassenden Abwandlungen, auch für die vorliegende Aufgabe zu verwenden;
zumal die Verwendung eines Differentialrelais zum Wertvergleich auch anderweitig
bekannt ist. Bekannt ist auch die Ladung verschiedener Rechenwerke in Abhängigkeit
von dem Ergebnis eines Wertevergleichs. Für die Praxis würde jedoch eine solche
Einrichtung zur Lösung der vorliegenden Aufgabe ziemlich umständlich sein.
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Beim Erfindungsgegenstand wird die zu lösende Aufgabe erheblich einfacher
gelöst, und zwar durch die Verwendung eines Zwischenempfängers und unter Zuhilfenahme
einer an sich bekannten übersetzungsvorrichtung für Rechenwerte. Die Erfindung bezieht
sich mithin auf eine Einrichtung zum Einführen in eine Recheneinrichtung od. dgl.
von Differenzwerten aus mehrstelligen IStwert-Sollwert-Paaren, die in ihren Dezimalstellen
je durch vierstellige Dualzahlen dargestellt sind und die erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet ist, daß die den einzelnen Dezimalstellen zugeordneten Leitergruppen
der vierstelligen Dualzahlen nacheinander auf einen Zwischenempfänger geschaltet
werden, in welchem die nicht dezimalen Zahlenwerte durch eine an sich bekannte übersetzervorrichtung
in Dezimalzahlenwerte umgewandelt werden und anschließend in an sich bekannter Weise
in den dem Vorzeichen des Differenzbetrages entsprechenden
durch
eine Stromweicheneinstellung ausgewählten Empfänger geleitet werden.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert: Fig. 1 zeigt
einen Lochstreifen mit abgelochten Ist-oder Sollwerten; Fig. 2 zeigt schematisch
eine Abtastvorrichtung für einen solchen Streifen; Fig. 3 zeigt zwecks Erläuterung
eine vereinfachte, nur eine Dezimalstelle berücksichtigende Trennvorrichtung; Fig.
4 zeigt die Schaltung einer mit drei Dezimalstellen arbeitenden Vorrichtung; Fig.5
zeigt ein dazugehöriges Diagramm der Schaltzeiten.
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Die auszuwertenden Ist-Soll-Werte sind in Lochstreifen Z (Fig.
1) eingelocht. Ein solcher Streifen hat an beiden Rändern zum Transport dienende
Lochreihen I_, dann folgen von außen her Kolonnen Kt für die Zeitmarken und dann
von links nach rechts eine Kolonne K 100 für die Hunderterstelle, IL 10 für die
Zehnerstelle und IL 1 für die Einerstelle einer Dezimalzahl. Jede dieser Kolonnen
hat vier Unterkolonnen e bis lt entsprechend der vierstelligen Dualzahl. Ein Loch
L in der Kolonne e von K 100 bedeutet 800, in der Kolonne f-100, in b 200, in da
100. Entsprechendes gilt für K 10 und K 1. Die Löcher der Zeile A-A geben die Zahl
111, die der Zeile B-B die Zahl 234, die Löcher der Zeile C die Zahl 567 wieder
usw. Solche Zeilen werden beispielsweise jeweils nach Ablauf einer halben Stunde
von einem den Energieaustausch überwachenden Zähler gestanzt. Nach Ablauf eines
Verrechnungsabschnittes, beispielsweise eines Monats, werden die Streifen abgeschnitten
und ausgewertet. =ein solcher Streifen enthält also die Istwerte. Er wird dem Istwertgeber
zugeführt, der ein Abtastgerät T (Fig.2) mit einer entsprechenden Anzahl von Tastschaltern
800 enthält. Ein solcher Schalter gibt Kontakt, wenn er auf ein Loch 1 des Streifens
trifft, und gibt keinen Kontakt, wenn der Streifen an der betreffenden Stelle ungelocht
ist. Die Streifen werden schrittweise oder gleichförmig durch die Tastvorrichtung
7` hindurchbewegt.
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Der Einfachheit halber werden auch für den Sollwertgeber solche Streifen
gestanzt. Dies bringt den Vorteil, daß das Sollwertprogramm jeweils leicht herstellbar
und auswechselbar ist und daß für den Sallwertgeber die gleichen Bauteile wie für
den Istcv ertgeber verwendet werden können. Außerdem ist ein solches Programm übersichtlich
und leicht ablesbar. Natürlich könnte der Sollwertgeber statt dessen auch mit Nockenscheiben,
Walzen od. dgl. arbeiten.
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Bei der Fig. 3 ist nun der Einfachheit halber angenommen, daß nur
mit einstelligen Dezimalzahlen gearbeitet wird, also mit den Zahlen Null bis Neun,
wobei diese Zahlen durch vierstellige Dualzahlen wiedergegeben werden. Im Istwertgeber
J sind diesen vier Stellen die Taster 1, 2, 4, 8 zugeordnet. Diese Taster sind,
wenn man den gestrichelt angedeuteten Schaltersatz P4 vorerst wegläßt, über eine
Stromweiche s in der gezeichneten Stellung an den Empfänger E- angeschlossen, nach
dem Umlegen der Weiche an den Empfänger E+. Der Empfänger E- nimmt die Istwerte
auf, wenn sie unter dem jeweiligen Sollwert liegen, der Empfänger E+, wenn sie über
dem Sollwert liegen. Zur Übertragung der Ströme vom Istwertgeber J nach den Empfängern
dient eine Leitungsgruppe G 1.
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Die Stromweiche s wird von einem Relais R betätigt, das an einen Kontakt
x eines Differentialrelais D angeschlossen ist. Die Kontakte y und z, die bei dem
Beispiel nach Fig. 4 eine Rolle spielen, sind hier Leerkontakte. Der bewegliche
Kontakt k steht in der Gleichgewichtsstellung des Relais auf dem Kontakt y.
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Eine Hälfte der Magnetwicklung D 1 des Differentialrelais
D ist über einen Widerstandsatz W an die Leitungsgruppe G1 angeschlossen,
und zwar sind die Größen dieser Widerstände den Stellenwerten der von den Schaltern
1 bis 8 abgetasteten Dualzahlen reziprok. Infolgedessen ist der Widerstand W l,
der am Taster 1 liegt, achtmal, der Widerstand W2 des Tasters 2 viermal, der Widerstand
W4 des Tasters 4 zweimal so groß wie der Widerstand W8. Jeder der Widerstände führt
daher, konstant gehaltene Spannung an Netz N vorausgesetzt, einen dem Stellenwert
der Dualzahlen proportionalen Strom. Die Widerstände sind außerdem so groß gehalten,
daß die Relais E 1 bis E 8 der Empfänger E auch dann richtig arbeiten, wenn beispielsweise
bei geschlossenem Tasterschalter 8 über die Widerstände W4, W2, W 1
über die
nicht eingeschalteten Leiter der Gruppe G 1 Ströme zu den Empfangsrelais E1+ usw.
der Empfänger E fließen. Jedoch kann man diese Beeinflussung beim Gleichstrombetrieb
des Gerätes in einfacher Weise von vornherein dadurch unterbinden, daß man in die
Zuleitungen des Widerstandsatzes W, wie bei V
angedeutet, Ventile einschaltet.
Infolge der beschriebenen Widerstandsbemessung erhält die linke Hälfte der Wicklung
D 1 einen dem jeweiligen Istwert entsprechenden Strom.
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Auf der Sollwertgeberseite ist die Einrichtung ebenso angeordnet.
Es bekommt also die andere Hälfte der Wicklung D 1 einen dem Sollwert entsprechenden
Strom. Die Wicklungen wirken einander entgegen. Sind Ist- und Sollwert gleich, dann
steht der Kontakt k des Schalters d 1 auf dem Kontakt .y, überwiegt der Istwert,
so steht der Kontakt k auf dem Kontakt a-und bei Überwiegen des Sollwertes auf dem
Kontakt N. Bei überwiegendem Istwert ist das Relais R eingeschaltet und legt die
Stromweiche s auf dem Empfänger E-1- um. Die Empfangsrelais E I+ bis E8+ werden
nun entsprechend den Stellungen der Tastschalter 1 bis 8 des Istwertgebers J geschaltet
und betätigen in bekannter Weise eine Druck-, Stanz- oder Rechenvorrichtung, so
daß also der den Sollwert übersteigende Istwert irgendwie im Empfänger E-1- festgehalten
wird. Überwiegt nun der Sollwert, dann stellt sich entsprechend der Kontakt k auf
den Kontakt ü. Dadurch wird das Relais abgeschaltet, und die Stromweiche s kehrt
in die gezeichnete Stellung zurück. Dadurch wird der Istwert im Empfänger E- gespeichert.
Bei Gleichheit von Ist- und Sollwert steht k auf y, und der betreffende Istwert
wird auch auf E-- registriert. Man könnte natürlich auch auf E-i- registrieren,
wenn man x und y miteinander verbindet. Aber diese Überlegung spielt
bei dem vereinfachten Beispiel der Fig. 3 keine Rolle.
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Angenommen, E-1- und E- seien die Empfänger zweier Rechenmaschinen,
die die Differenz von Ist-und Sollwert bilden, dann muß in die betreffende Rechenmaschine
jeweils zuerst der Istwert, dann der Sollwert eingegeben werden. Eine nicht näher
dargestellte Schalteinrichtung vollzieht die Schaltung auf Differenzbildung, die
Differenz wird dann beispielsweise auf einem Streifen registriert, oder es werden
von den beiden Rechenmaschinen, getrennt nach dem Vorzeichen, die Differenzen einfach
summiert. Für diesen Fall erhält die Anordnung noch die Schalter P4 und P8, die
nach der Einstellung der Stromweiche
s zuerst den Istwertgeber
:% dann den Sollwertgeber S vorübergehend auf den betreffenden Empfänger schalten.
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Nach dieser Erläuterung des vereinfachten Beispiels gemäß Fig. 3 ist
das Beispiel nach Fig. 4 ohne weiteres verständlich. Entsprechende Teile sind in
beiden Fällen mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Istwertgeber hat nun außer
den Tastschaltern 1 bis 8 für die Kolonne K 1 des Lochstreifens- nach Fig. 1 noch
zwei weitere Gruppen von Tastschaltern 10 bis 80 und 100
bis
800 für die Kolonnen K10 und K100. Entsprechendes gilt für den Sollwertgeber. Ferner
haben die beiden Geber an Stelle einer Leitungsgruppe G1 jetzt noch die weiteren
Leitungsgruppen G 10 und G 100, die über drei gleiche Widerstandsätze W an die beiden
Seiten von drei Differentialrelais D 100, D 10, D 1 eingeschaltet
sind. Die Schalter d100, d10, d 1 des Differentialrelaissatzes
D haben Leerkontakte x. Die Kontakte z sind miteinander an das Weichenrelais
R angeschlossen. Der Mittelkontakt y von d 100 ist mit dem beweglichen Kontakt
h von d 10, der Mittelkontakt y von d 10 mit dem beweglichen
Kontakt k von d 1 verbunden. Der y-Kontakt von d 1 kann an R angeschlossen
oder ein Leerkontakt sein.
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Es dürfte sich empfehlen, hier gleich die Wirkungsweise des Differentialrelaissatzes
zu erläutern. Sind Ist- und Sollwert gleich, dann stehen die Kontakte k in der gezeichneten
Stellung. Ist eine Dezimalstelle des Istwertes größer als die entsprechende des
Sollwertes und sind die übrigen Dezimalstellen einander gleich, dann stellt sich
für die betreffende Dezimalstelle der Kontakt k auf den Kontakt z, und Relais R
wird eingeschaltet. Entsprechendes gilt, wenn mehrere Stellen des Istwertes größer
sind als die entsprechenden Stellen des Sollwertes. Sind nun die Hunderter und Zehner
von Ist- und Sollwert gleich, ist aber der Einer des Istwertes größer als der des
Sollwertes, dann wird der Kontakt k von d 1 auf den Kontakt s gestellt, während
die entsprechenden Kontakte von d 100, d 10 auf y bleiben. Auch dann
wird das Relais R für die Stromweiche eingeschaltet. Entsprechendes gilt für andere
Abweichungen von Ist- und Sollwert. Es wird also immer, wenn der Istwert größer
ist als der Sollwert, das Relais R eingeschaltet, andernfalls ausgeschaltet, weil
dann einer der Kontakte k auf den Leerkontakt x
übertritt und dadurch
die Strombahn für R unterbricht.
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Um nun eine möglichst einfache Empfangseinrichtung zu erhalten und
um für die Differenzbildung und für das Summieren der Differenzen die üblichen nach
einem normalen Dezimalsystem arbeitenden Rechenmaschinen verwenden zu können, arbeiten
die Ist- und Sollwertgeber auf einen Zwischenempfänger H mit nur vier Empfangsrelais
R 1 bis R8. Dies ist dadurch möglich, daß man die einzelnen Leitungsgruppen abwechselnd
für Ist- und Sollwertgeber, also die Leitungsgruppen G 1, G 10, G 100 nacheinander
durch Schalter P 2 bis P 4 und P 6 bis P 8 auf den Zwischenempfänger H schaltet.
Der Zwischenempfänger enthält eine Vorrichtung U zum Umformen der vierstelligen
Dualzahlen in einstellige Dezimalzahlen. Dieser Umformer besteht aus einer Anzahl
von Stromweichen, die etwa pyramidenartig angeordnet sind. Die Stromweiche r80 wird
von dem Relais R8 geschaltet, die Stromweichen r20 bis y23 von dem Relais R2. Die
erste Ziffer der Bezeichnung weist also immer auf das entsprechende Relais hin.
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Wie man sich leicht überzeugen kann, werden beim Ansprechen der verschiedenen
Relais die Weichen immer so gestellt, daß sich die entsprechende Dezimalzahl ergibt,
die dann über den Schalter P 1 und die Stromweiche s den einzelnen Empfangskontakten
00
bis 09 der Empfänger E-1- und E- zugeführt wird. Der Schalter r42
soll verhüten, daß nach dem Durchlaufen des Lochstreifens Z (Fig. 2) durch die Tastvorrichtung
T, also wenn alle Taster Kontakt machen, versehentlich die Zahl 09 weitergegeben
wird, denn sobald -außer R 8 und R 1 noch R 4 anspricht, unterbricht der Schaslter
r42 die Zuleitung nach den Kontakten 09, oder, mit anderen Worten, wenn die Summe
der Stellen der Dualzahl den Wert Neun übersteigt, wird kein Strom an die Empfänger
gegeben.
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Die Stromweiche s, die von dem Relais R betätigt wird, schaltet wie
bei Fig. 3 auf die Empfänger F_+ und E- um. Die Empfänger sind beispielsweise handelsübliche
Rechenmaschinen, die außerdem noch einen Kontakt--p für Addition, einen Kontakt
m für Subtraktion der Weite und einen Kontakt r für die Betätigung einer Druckvorrichtung
od. d'-I. haben. Die gedruckten Werte können außerdem noch summiert werden. Da solche
Rechenmaschinen bekannt sind, sollen sie hier nicht näher erläutert werden. Die
Kontakte p, m, r werden durch Schalter P5, P9, P 10 gesteuert. P 1 ist ein
Unterbrechungsschalter, der geöffnet bleibt, bis beim Eingeben der einzelnen Zahlen
die Weichen des Umformers U eingestellt sind.
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Man muß sich nun vorstellen, daß nach dem Einsetzen des Istwert- und
Sollwertlochstreifens alle Vorgänge automatisch ablaufen. Es werden also die Streifen
automatisch fortgeschaltet. Es dürfte sich erübrigen die vollständige Automatik
zu erläutern, sondern es soll an Hand der Fig. 5 nur das Nacheinanderarbeiten der
genannten Schalter beschrieben werden. Bei jedem Umlauf dieser Steuerwalze werden
auch die Streifen fortgeschaltet.
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Zuerst wird der Schalter P2 geschlossen. Dadurch wird die Leitungsgruppe
G 100 des Istwertgebers mit dem Zwischenempfänger H verbunden. Inzwischen hat der
Differentialrelaissatz D Ist- und Sollwert verglichen und die Weiche s entsprechend
umgelegt. Durch das Schließen des Schalters P2 wird die Hunderterdezimale des Istwertes
in eine der beiden Rechenmaschinen E-1- bzw. E- eingegeben, sobald der Schalter
P 1 geschlossen wird.
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Anschließend wird der Schalter P3 geschlossen. Dadurch wird die Zehnerstelle
des Istwertes, wieder nach Schließen des Schalters P l, in eine Rechenmaschine eingegeben.
Ebenso wird durch Schließen des Schalters P4 die Einerstelle des Istwertes eingegeben.
Dann wird durch Schließen des Schalters P5 der betreffenden Rechenmaschine mitgeteilt,
daß es sich um einen Pluswert handelt. Hierauf wiederholen sich entsprechende Vorgänge
für den Sollwertgeber S durch Nacheinanderschließen der Schalter P 6 bis P B. Es
werden also in die Rechenmaschine die drei Stellen des Sollwertes eingegeben. Hierauf
wird durch Schließen des Schalters P 9 der Rechenmaschine mitgeteilt, daß dieser
Sollwert abgezogen werden soll. Anschließend wird durch Schließen des Schalters
P 10 die Rechenmaschine zur Differenzbildung und Registrierung veranlaßt. Dann werden
die Streifen wieder um einen Schritt fortgeschaltet, und das Spiel wiederholt sich
von neuem.
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Natürlich sind zahlreiche Varianten möglich. Aber das in Fig.4 dargestellte
Ausführungsbeispiel zeigt eine bevorzugte Variante, die mit einem Minimum an Aufwand
auskommt, obwohl es sich um die Durchführung von verhältnismäßig verwickelten Funktionen
handelt.
Es braucht wohl nicht erklärt zu werden, daß an Stelle
von Ist- und Sollwerten irgendwelche andere Vergleichszahlenpaare treten können.
So kann man z. B. die Meßwerte von zwei verschiedenen Tagen, gegebenenfalls aufeinanderfolgenden
Tagen, von verschiedenen Monaten, Jahreszeiten, von verschiedenen Jahren miteinander
vergleichen und Überschuß und Unterschuß feststellen. Ebenso kann ein solches Gerät
unter Umständen auch für Steuerzwecke verwendet werden, um z. B. Fahrplanahweichungen
eines im Verbund arbeitenden Kraftwerkes auf ein Minimum einzuregeln. Es braucht
dann nur entsprechend der jeweiligen Differenz nach der Plus- oder Minusseite geregelt
zu werden. An Stelle des Istwertes werden dann die jeweiligen Durchschnittswerte
für eine Regelperiode angegeben.