DE1142718B

DE1142718B - Control device

Info

Publication number: DE1142718B
Application number: DES57176A
Authority: DE
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1958-02-17
Filing date: 1958-03-01
Publication date: 1963-01-24

Description

Regeleinrichtung Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung mit einem eine zu regelnde'Größe beeinflussenden Stellglied, das durch einen Stellmotor nach Maßgabe eines Regelimpulses eingestellt wird, welche Regeleinrichtung mindestens zwei voneinander unabhängige Impulsgeber aufweist, wobei zwischen den Impulsleitungen der Impulsgeber und dem Stellmotor ein Umschaltorgan angeordnet ist, welches jeweils eine der lmpulsleitungen mit dem Stellmotor verbindet, und mindestens ein Hilfsregler vorgesehen ist, welcher die Differenz aus der Impulsgröße der in Wirkverbindung mit dem Stellmotor stehenden Impulsleitung und derjenigen der abgeschalteten Impulsleitung bildet und diese Differenz als Hilfsimpuls dem Impuls in der abgeschalteten Impulsleitung überlagert.Control device The invention relates to a control device with an actuator influencing a variable that is to be regulated, which is controlled by a servomotor according to a control pulse is set which control device is at least has two independent pulse generators, with between the pulse lines the pulse generator and the servomotor, a switching element is arranged, which in each case one of the pulse lines connects to the servomotor, and at least one auxiliary controller is provided, which is the difference between the pulse size of the operative connection with the servomotor standing impulse line and that of the switched off impulse line and this difference forms as an auxiliary pulse to the pulse in the disconnected pulse line superimposed.

Derartige Regeleinrichtungen, bei denen die Beeinflussung eines Stellgliedes vorübergehend durch einen zweiten Impuls nach Abschaltung eines ersten Impulses übernommen wird - wobei der zweite Impuls von einer zweiten Regel- oder Steuereinrichtung stammen oder durch manuellen Eingriff ausgeübt werden kann - weisen häufig den Nachteil auf, daß z. B. beim Umschalten vom automatischen auf den manuellen Steuerimpuls, je nach dem zufälligen Unterschied zwischen den beiden Impulsen im Moment des Umschaltens, das Stellglied sich sprunghaft bewegt, was eine heftige und daher unerwünschte Störung im momentanen Gleichgewichtszustand der geregelten Anlage nach sich ziehen kann.Such control devices, in which the influence of an actuator is temporarily taken over by a second pulse after switching off a first pulse - the second pulse originating from a second regulating or control device or can be exercised by manual intervention - often have the disadvantage that, for . B. when switching from the automatic to the manual control pulse, depending on the random difference between the two pulses at the moment of switching, the actuator moves by leaps and bounds, which can result in a violent and therefore undesirable disturbance in the current state of equilibrium of the controlled system.

Es ist eine von automatischem Betrieb auf Einstellung von Hand umschaltbare Regeleinrichtung bekanntgeworden, welche einen Hilfsregler aufweist, der bei Handeinstellung dem abgeschalteten und daher unwirksamen automatischen Regelimpuls einen Hiffsimpuls überlagert, welcher die Differenz zwischen dem automatischen Impuls und dem augenblicklich von Hand eingestellten Impuls ausgleicht. Bei Umschaltung der Regelung von Handeinstellung auf automatischen Betrieb besteht daher keine Impulsdifferenz und dieses Umschalten erfolgt stoßfrei. Der Hilfsimpuls klingt dabei nach kurzer Zeit ab und die weitere Regelung erfolgt automatisch. Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß der Impulsausgleich nur in einer Richtung wirksam ist und bei Umschaltung von automatischem Betrieb auf Handeinstellung die Handeinstellvorrichtung zuerst unter Beobachtung eines Meßgerätes für die Impulsdifferenz derart eingestellt werden muß, daß eine eventuelle Impulsdifferenz verschwindet. Diese Einrichtung macht ein schnelles Umschalten von »automatisch« auf »Hand« unmöglich und erfordert eine sorgfältige Bedienung, wobei trotzdem die Möglichkeit einer Fehleinstellung nicht ausgeschlossen ist.It is a switchable from automatic operation to manual setting Control device has become known, which has an auxiliary regulator, which is manual adjustment the switched off and therefore ineffective automatic control pulse an auxiliary pulse superimposed, which is the difference between the automatic impulse and the instantaneous manually set pulse compensates. When switching the control from manual setting there is therefore no pulse difference for automatic operation and this switchover occurs smoothly. The auxiliary impulse subsides after a short time and the other Regulation takes place automatically. This device has the disadvantage that the pulse compensation is only effective in one direction and when switching from automatic operation on manual adjustment the manual adjustment device first under observation of a measuring device must be set for the pulse difference in such a way that a possible pulse difference disappears. This facility makes a quick switch from "automatic" impossible on "hand" and requires careful operation, although the The possibility of an incorrect setting cannot be ruled out.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und eine Einrichtung zu schaffen, die ein jederzeitiges einfaches, stoßfreies Umschalten in beiden Richtungen ermöglicht und eine Fehlbedienung bei der Umschaltung unmöglich macht.The invention is based on the object of eliminating these disadvantages and to provide a facility that enables easy, bumpless switching at all times in both directions and incorrect operation when switching is impossible power.

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltorgan jeweils eine der Inipulsleitungen mit dem Stellmotor verbindet, gleichzeitig die Verbindung des Hilfsreglers mit derjenigen von den Impulsleitungen, welche abgeschaltet ist, vermittelt.The control device according to the invention is characterized in that that the switching element connects one of the pulse lines with the servomotor, at the same time the connection of the auxiliary regulator with that of the impulse lines, which is switched off, mediated.

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung wird an Hand zweier in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.The control device according to the invention is explained using two exemplary embodiments shown schematically in FIGS. 1 and 2 of the drawing.

In Fig. 1 bedeutet 1 die geregelte Anlage, auch Regelstrecke genannt. Eine solche Regelstrecke könnte im einfachsten Falle beispielsweise ein von einer Flüssigkeit durchflossenes Rohr sein, an dessen einem Ende ein Regulierventil als Stellglied und an dessen anderem Ende eine Mengenmeßeinrichtung angeordnet ist. Die »Regelstrecke« beziehungsweise »geregelte Anlage« kann aber auch beispielsweise ein mit einer Heizungseinrichtung ausgestattetes Gebäude sein, dessen Innentemperatur durch eine Regeleinrichtung unabhängig vom Außenklima konstant gehalten wird. Im vorliegenden Beispiel ist am Ausgang der beliebigen geregelten Anlage 1 die Meßstelle 2 mit dem Meßorgan 20 angeordnet, dessen Meßwert vom Impulsgeber 3 in einen Regelimpuls umgewandelt wird. Der Impulsgeber 3 kann in bekannter Weise so eingerichtet sein, daß er einen bestimmten funktionellen Zusammenhang zwischen dem Meßwert und dem daraus gewonnenen Regelimpuls herstellt. Meßwerte und Regelimpulse können beispielsweise zueinander linear sein. In einem anderen Falle jedoch kann z. B. einem linearen Anstieg des Meßwertes eine nach einer quadratischen Funktion verlaufende Impulskurve zugeordnet sein usw. Der Impuls gelangt nunmehr vom Impulsgeber 3 über die Impulsleitung 4 zum Umschaltorgan 5 und von dort - bei der in der Fig. 1 gezeigten Stellung des Umschaltorganes - unmittelbar zum Stellmotor 6, welcher das Stellglied 7 der geregelten Anlage 1 betätigt.In Fig. 1, 1 represents the controlled plant, also called controlled system. In the simplest case, such a controlled system could be, for example, a pipe through which a liquid flows, at one end of which a regulating valve is arranged as an actuator and at the other end of which a quantity measuring device is arranged. The “controlled system” or “controlled system” can, however, also be, for example, a building equipped with a heating device, the inside temperature of which is kept constant by a control device, regardless of the outside climate. In the present example, the measuring point 2 with the measuring element 20 is arranged at the output of any regulated system 1 , the measured value of which is converted by the pulse generator 3 into a control pulse. The pulse generator 3 can be set up in a known manner in such a way that it produces a specific functional relationship between the measured value and the control pulse obtained therefrom. Measured values and control pulses can be linear to one another, for example. In another case, however, z. B. a linear increase in the measured value can be assigned a pulse curve running according to a quadratic function, etc. The pulse now passes from the pulse generator 3 via the pulse line 4 to the switching element 5 and from there - in the position of the switching element shown in FIG. 1 - directly to Servomotor 6, which actuates the actuator 7 of the regulated system 1.

über eine Impulsleitung 8 wird dem Umschaltorgan 5 ein zweiter, von außen, z. B. von einer Handstellvorrichtung kommender Regelimpuls zugeführt. Die Regeleinrichtung weist ferner den Hilfsregler 9 auf, welcher über die Meßleitungen 14 und 150 die Impulshöhe in der Impulsleitung 4 und über die den Meßleitungen 15 und 140 die Impulshöhe in der Impulsleitung 8 mißt und miteinander vergleicht. Der Hilfsregler 9 bildet aus diesem Vergleich einen Hilfsimpuls und leitet diesen über die Hilfsimpulsleitung 11 und das Umschaltorgan 5 an ein Additionsglied 12 in der Impulsleitung 8. Die Hilfsleitung 11 ist außerdem durch das Umschaltorgan 5 an eine zur Impulsleitung 4 führende Hilfsimpulsleitung 11' mit einem Additionsglied 10 umschaltbar. Die Ausbildung des Umschaltorganes ist derart, daß jeweils, wenn eine der Impulsleitungen 4 und 8 mit dem Stellmotor 6 verbunden ist, die Hilfsimpulsleitung 11 mit der anderen abgeschalteten Impulsleitung in Verbindung steht. In den Hilfsimpulsleitungen 11, 11' sind Impulsspeicher 17, 18 angeordnet, welche so eingerichtet sind, daß der in ihnen gespeicherte Impuls nach dem Umschalten des Umschaltorganes 5 langsam abklingt.Via a pulse line 8 , the switching element 5 is a second, from the outside, z. B. supplied from a manual control pulse coming control pulse. The control device also has the auxiliary controller 9 , which measures the pulse height in the pulse line 4 via the measuring lines 14 and 150 and the pulse height in the pulse line 8 via the measuring lines 15 and 140 and compares them with one another. The auxiliary controller 9 forms an auxiliary pulse from this comparison and transmits this via the auxiliary pulse line 11 and the switching element 5 to an addition element 12 in the pulse line 8. The auxiliary line 11 is also through the switching element 5 to an auxiliary pulse line 11 ' with an addition element leading to the pulse line 4 10 switchable. The design of the switching element is such that when one of the pulse lines 4 and 8 is connected to the servomotor 6 , the auxiliary pulse line 11 is connected to the other disconnected pulse line. Pulse memories 17, 18 are arranged in the auxiliary pulse lines 11, 11 'and are set up so that the pulse stored in them slowly decays after the switching element 5 has been switched over.

Nach Umstellung des Umschaltorganes 5 aus der gezeichneten Stellung in die andere, den Stellmotor 6 mit der Impulsleitung 8 verbindende Stellung wirkt am Stellmotor 6 an Stelle des Impulses in der Impulsleitung 4 die zunächst gleichgroße Summe der Impulse aus der Impulsleitung 8 und aus der Hilfsimpulsleitung 11, d. h. der Stellmotor reagiert zunächst nicht auf die Betätigung des Umschaltorganes 5. Mit dem Verstellen des Umschaltorganes 5 wird jedoch gleichzeitig die Zufuhr der Hilfsenergie zum Impulsspeieher 8 unterbrochen. Der Hilfsimpuls sinkt dadurch mit einem beliebig einstellbaren Zeitgradienten auf den Wert 0, worauf lediglich der aus der Impulsleitung- 8 ankommende Impuls die alleinige Steuerung des Stellgliedes übernimmt.After switching the switching element 5 from the position shown to the other position connecting the servomotor 6 to the pulse line 8 , the initially equal sum of the pulses from the pulse line 8 and from the auxiliary pulse line 11 acts on the servomotor 6 instead of the pulse in the pulse line 4, d. H. the servomotor initially does not react to the actuation of the switching element 5. With the adjustment of the switching element 5 , however, the supply of the auxiliary energy to the pulse store 8 is interrupted at the same time. The auxiliary pulse falls to the value 0 with an arbitrarily adjustable time gradient, whereupon only the pulse arriving from the pulse line 8 takes over the sole control of the actuator.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Regeleinrichtung nach der Erfindung, ausgeführt mit hydraulischen Mitteln. Analog zur Anlage nach Fig. 1 wirken bei der hy- draulischen Regeleinrichtung entweder der automatische Impuls des Reglers 3 über die Impulsleitung 4 oder die Handverstellung 80 über die Impulsleitung 8 wahlweise über Additionsglieder 100 bzw. 120 auf das Umschaltorgan 5, und je nach dessen Stellung weiter auf den federgefesselten Stellmotor 6 und das Stellglied 7, welches im gezeigten Beispiel eine Drosselklappe 70 ist. In der in der Zeichnung gezeigten Stellung A des Schiebers 21 des Umschaltorganes 5 wirkt momentan der vom Regler 3 ausgehende Regelimpuls über die Impulsleitung 4 und das Additionsglied 100 auf den Stellmotor 6. Dieser Impuls wirkt auch noch gleichzeitig über die Leitung 22 auf die linke Seite des Kolbens 250 im Vergleichsorgan 25, während auf dessen rechte Seite über das Additionsorgan 120 und die Leitung 23 der Handverstellungsimpuls wirkt. Ist nun einer der Impulse größer als der andere, so bewegt sich der Kolben 250 des Vergleichsorganes 25 bis zur Gleichgewichtseinstellung mit der Kraft der Feder 24 und betätigt dabei den Schieber 26. Im unbelastetenZustand wird der Kolben 250 durch die Feder 24 in der Neutralstellung gehalten. Der Steuerschieber 26 bewirkt in bekannter Weise durch Einstellung eines Steuerdruckes in den Steuerleitungen 260 und 261 ein Nachlaufen des Kolbens 180 im Einstellorgan 18, wodurch die Vorspannkraft der Kupplungsfeder 29 auf die im Additionsglied 120 befindliche Steuerglocke 121 zusätzlich in der Weise verändert wird, daß der aus dem Additionsglied 120 austretende Impuls dem aus dem Additionsglied 100 austretenden Impuls gleich ist.Fig. 2 shows an example of a control device according to the invention, implemented with hydraulic means. Analogous to the system according to FIG. 1 , in the hydraulic control device either the automatic pulse of the controller 3 via the pulse line 4 or the manual adjustment 80 via the pulse line 8, optionally via addition elements 100 or 120, act on the switching element 5, and depending on its position further to the spring-loaded servomotor 6 and the actuator 7, which is a throttle valve 70 in the example shown. In the embodiment shown in the drawing, position A of the slider 21 of the Umschaltorganes 5 acts currently outgoing from the regulator 3 control pulse via the pulse line 4 and the adder 100 to the servo motor 6. This pulse acts also at the same time via the line 22 to the left side of the Piston 250 in comparison element 25, while the manual adjustment pulse acts on its right side via addition element 120 and line 23. If one of the pulses is greater than the other, the piston 250 of the comparison element 25 moves with the force of the spring 24 until equilibrium is established and actuates the slide 26. In the unloaded state, the piston 250 is held in the neutral position by the spring 24. The control slide 26 causes in a known manner by setting a control pressure in the control lines 260 and 261 after-running of the piston 180 in the setting member 18, whereby the biasing force of the clutch spring 29 on the control bell 121 located in the addition member 120 is also changed in such a way that the off the impulse exiting the adder 120 is the same as the impulse exiting the adder 100.

Wird nun der Schieber 21 aus der Lage A nach links in die Lage B bewegt, so bleibt wegen der Gleichheit der Impulse zunächst der Stellmotor 6 unverändert in der zuletzt eingenommenen jeweiligen Stellung. Je nach Einstellung des Drosselhahnes 34 an der Umführungsleitung 340 des Einstellorganes 18 wird sich jedoch die Feder 29 mit der Zeit entspannen und somit wird der Stellmotor 6 in die dem Impuls der Handverstellung 80 zugeordnete Lage gehen.If the slide 21 is now moved from position A to the left into position B, because of the equality of the pulses, the servomotor 6 initially remains unchanged in the respective position last assumed. Depending on the setting of the throttle valve 34 on the bypass line 340 of the setting element 18 , however, the spring 29 will relax over time and thus the servomotor 6 will move into the position assigned to the pulse of the manual adjustment 80.

Das Vergleichsorgan 25, der Steuerschieber 26 und das Einstellorgan 18 bilden beim vorliegenden Ausführungsbeispiel Teile des einen der beiden Hilfsregler, während Vergleichsorgan 27, Steuerschieber 30 und Einstellorgan 17 Teile eines zweiten Hilfsreglers bilden. Letzterer gehört zu einer auf der linken Seite von Fig. 2 dargestellten Variante der Regeleinrichtung. Dort sind das Einstellorgan 17 und die Kupplungsfeder 33 durch einen selbsthemmenden Kulissenschieber 32 gekoppelt. Wird bei dieser Ausführungsart das Vergleichsorgan 27 außer Betrieb genommen, indem der Umschaltschieber 21 aus der Lage B nach rechts in die Lage A geschoben wird, so bleibt das obere Ende der Kupplungsfeder 33 in der ihm zuletzt gegebenen Lage stehen, bis das Vergleichsorgan 27 wieder in Betrieb genommen wird. Die im Addierorgan 100 superponierte Kraft des linken Hilfsreglers verschwindet somit nicht. Die Einstellorgane 17 und 18 in Fig. 2 entsprechen damit funktionell den Impulsspeichern 17 und 18 in der Fig. 1. Zwischen den beiden erstgenannten, als Impulsspeicher wirkenden Einstellorganen 17 und 18 in Fig. 2 besteht aber der Unterschied, daß das Einstellorgan 18 eine Einrichtung, bestehend aus der Bypaßleitung 340 mit Drosselorgan 34 besitzt, welche bewirkt, daß nach Ab- schalten des Vergleichsorganes 25 der Mlfsimpuls abklingt, während bei dem Verstellorgan 17 beim Ab- schalten des Vergleichsorgans 27 der aufgespeicherte Impuls in voller Höhe bestehen bleibt.In the present exemplary embodiment, the comparison element 25, the control slide 26 and the setting element 18 form parts of one of the two auxiliary regulators, while the comparison element 27, the control slide 30 and the setting element 17 form parts of a second auxiliary regulator. The latter belongs to a variant of the control device shown on the left-hand side of FIG. The adjusting member 17 and the coupling spring 33 are coupled there by a self-locking link slide 32. If, in this embodiment, the comparison element 27 is taken out of operation by sliding the switchover slide 21 from position B to the right into position A , the upper end of the coupling spring 33 remains in the position it was last given until the comparison element 27 returns to position A Is put into operation. The force of the left auxiliary regulator superimposed in the adder 100 therefore does not disappear. The adjustment members 17 and 18 in Fig. 2 thus correspond functionally the impulse memories 17 and 18 in Fig. 1. Between the first two, acting as a pulse storage adjusting members 17 and 18 in Fig. 2 but the difference that the adjusting member 18 means , consisting of the bypass line 340 with throttle element 34, which causes the auxiliary pulse to decay after the comparison element 25 is switched off , while in the case of the adjustment element 17 the stored pulse remains in full when the comparison element 27 is switched off.

Die Erfindung ist nicht an die in der Fig. 2 beispielsweise gezeigte Ausführung mit hydraulischen Mitteln gebunden. Sie kann sowohl mit rein mechanischen Mitteln, als auch mit hydraulischen Mitteln und schließlich mit elektrischen Mitteln und nicht zuletzt auch mit einer Kombination aus mechanischen, hy- draulischen und elektrischen Mitteln verwirklicht werden. Auch ist es nicht nötig, daß der ffilfsimpuls dem zeitweilig abgeschalteten Impuls dauernd überlagert ist, es genügt wielmehr, wenn der Hilfsimpuls dem zeitweilig abgeschalteten Impuls erst im Moment des Umschaltens überlagert wird.The invention is not bound to the embodiment with hydraulic means shown for example in FIG. 2. It can be used with a purely mechanical means, and by hydraulic means, and finally by electrical means and not least also realized with a combination of mechanical, hydraulic and electrical means. It is also not necessary for the ffilfsimpuls to be permanently superimposed on the temporarily switched-off pulse; it is sufficient if the auxiliary pulse is only superimposed on the temporarily switched-off pulse at the moment of switching.

Claims

PATENT CLAIM. Control device with an actuator influencing a variable to be controlled, which is set by a servomotor in accordance with a control pulse, which control device has at least two independent pulse generators, wherein a switching element is arranged between the pulse lines of the pulse generator and the servomotor, which in each case one of the pulse lines with connects the servomotor, and at least one auxiliary regulator is provided which forms the difference between the pulse size of the pulse line in operative connection with the servomotor and that of the disconnected pulse line and this difference superimposes the pulse in the disconnected pulse line as an auxiliary pulse, characterized in that the switching element (5) at the same time the connection of the FElfsreglers (9) with that of the impulse lines (4, 8), which is switched off, mediates. Documents considered: German Patent No. 964 997.