DE1300323B

DE1300323B - Device with two controllers coupled via their control systems

Info

Publication number: DE1300323B
Application number: DEC30599A
Authority: DE
Inventors: Gantzlin Fritz
Original assignee: Continental Elektronidustrie AG
Current assignee: Continental Elektronidustrie AG
Priority date: 1963-08-02
Filing date: 1963-08-02
Publication date: 1969-07-31

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelungseinrichtung mit zwei über ihre Regelstrecken gekoppelten Reglern, bei der die eine der beiden Regelgrößen auf einen Maximal- oder Minimalwert begrenzt wird.The invention relates to a control device with two Controllers coupled via their controlled systems in which one of the two controlled variables is limited to a maximum or minimum value.

In Einrichtungen dieser Art ist ein Regelkreis als Hauptregelkreis bevorzugt. In ihm wirkt der Meßwert der Regelgröße über den zugeordneten Regler ständig auf die Regelstrecke ein, während im Regelkreis der zweiten Meßgröße eine Einflußnahme des Reglers nur dann erfolgt, wenn der den Regler steuernde Meßwert infolge einer Einflußnahme des Hauptreglers oder aber infolge anderer Einflüsse einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.In facilities of this type, a control loop is used as the main control loop preferred. The measured value of the controlled variable acts in it via the assigned controller constantly on the controlled system, while in the control loop of the second measured variable a The controller only exerts an influence if the measured value controlling the controller as a result of the influence of the main controller or as a result of other influences exceeds a predetermined limit.

In bekannten Einrichtungen sind beide Regelkreise lediglich über ihre Regelstrecken miteinander gekoppelt, und die Stabilität der Regelung ist infolge dieser Kopplung nur durch starke Dämpfungsmxßnahmen in beiden Regelkreisen erzwingbar, wodurch vorübergehende Regelabweichungen bei schnell verlaufenden Störungen in Kauf genommen werden müssen. Bei Regelstrecken mit schnellen Laständerungen treten deshalb unerwünschte Pendelungen auf, oder die Regelung ist tatsächlich instabil.In known facilities, both control loops are only about their Controlled systems are coupled with one another, and the stability of the control is a result this coupling can only be enforced by strong damping measures in both control loops, which means that temporary deviations should be accepted in the event of malfunctions occurring quickly must be taken. Therefore, in controlled systems with rapid load changes unwanted oscillations occur, or the regulation is actually unstable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile bei den bekannten Anordnungen der eingangs genannten Art zu beseitigen.The invention is based on the object of these disadvantages to eliminate known arrangements of the type mentioned.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Stellgrößen der beiden Regler über ein Extremwertauswahlrelais der Stellvorrichtung für die zu begrenzende Regelgröße zugeführt und über einen Differenzbildner der Stellvorrichtung für die andere Regelgröße zugeführt werden.The inventive solution to this problem is that the Manipulated variables of the two controllers via an extreme value selection relay of the actuating device for the controlled variable to be limited and supplied via a difference calculator of the Adjusting device for the other controlled variable are supplied.

Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung, die nachfolgend näher erläutert wird.The drawing shows two exemplary embodiments of the invention, which follow is explained in more detail.

In F i g. 1 bezeichnet 1 ein Hochdruckdampfnetz, das über ein in diese Leitung eingeschaltetes Ventil 2 ein Niederdrucknetz 3 speist. An das Netz 3 sind Verbraucher angeschlossen, die dem Netz Dampf in wechselnder Menge entnehmen, und es ist eine Überströmleitung 4 mit einem Ventil 5 vorgesehen, das normalerweise geschlossen ist und erst bei ungenügender Dampfentnahme aus dem Netz 1 geöffnet wird.In Fig. 1 denotes 1 a high pressure steam network, which has a in this Line switched on valve 2 feeds a low-pressure network 3. To the network 3 are Connected consumers who take varying amounts of steam from the network, and there is an overflow line 4 with a valve 5 is provided, which is normally is closed and only opened when insufficient steam is drawn from network 1 will.

Der Druck im Dampfnetz 1 soll einen einstellbaren maximalen Betrag nicht überschreiten, und es soll der Druck im Dampfnetz 3 unabhängig von der Entnahme konstant gehalten werden. Es ist deshalb in der Rohrleitung 1 eine Druckmeßvorrichtung 6 angeordnet, die ein dem Dampfdruck dieses Netzes entsprechendes pneumatisches Meßsignal über die Leitung 7 dem Eingang eines pneumatischen Reglers 8 zuführt. An dem Regler 8 ist der gewünschte maximale Druck im Dampfnetz 1 einstellbar; und es ist die Anordnung derart getroffen, daß der Stelldruck des Reglers, der der Leitung 9 zugeführt ist, bei Drücken im Dampfnetz 1, die kleiner als der maximal zulässige Druck sind, konstant ist. Steigt der Druck im Netz 1 über den Grenzdruck an, so steigt der Druck auf der Leitung 9 entsprechend dem übertragungsverhalten des Reglers B.The pressure in the steam network 1 should not exceed an adjustable maximum amount, and the pressure in the steam network 3 should be kept constant regardless of the withdrawal. A pressure measuring device 6 is therefore arranged in the pipeline 1, which feeds a pneumatic measuring signal corresponding to the steam pressure of this network via the line 7 to the input of a pneumatic controller 8. The desired maximum pressure in the steam network 1 can be set on the controller 8; and the arrangement is made such that the control pressure of the regulator, which is fed to the line 9, is constant at pressures in the steam network 1 which are less than the maximum permissible pressure. If the pressure in network 1 rises above the limit pressure, the pressure on line 9 increases according to the transmission behavior of controller B.

Mit 10 ist eine Druckmeßstelle im Netz 3 bezeichnet. Ein dem Meßwert dieser Meßstelle entsprechender Signaldruck ist dem Eingang eines pneumatischen Reglers 11 zugeführt. Die den Stelldruck des Reglers 11 führende Leitung ist mit 12 bezeichnet. Die Leitungen 9 und 12 sind mit den beiden Eingängen eines Extremwertrelais 13 verbunden, das aus den beiden Stehdrücken 21 bzw. 22 den jeweils größeren auswählt und einen entsprechenden Stelldruck auf seine Ausgangsleitung 14 schaltet.With a pressure measuring point in the network 3 is designated. On the reading The signal pressure corresponding to this measuring point is the input of a pneumatic Regulator 11 supplied. The line leading the control pressure of the regulator 11 is with 12 designated. Lines 9 and 12 are connected to the two inputs of an extreme value relay 13 connected, which selects the larger of the two standing pressures 21 and 22 respectively and switches a corresponding control pressure to its output line 14.

Die Leitung 14 ist mit einem pneumatischen Membranmotor verbunden, der das Ventil 2 verstellt. Die Verstellung erfolgt derart, daß die Ventilstellung proportional dem Stelldruck der Leitung 14 ist. Hierzu ist am Motor ein entsprechendes Hubstellwerk angeordnet.The line 14 is connected to a pneumatic membrane motor which adjusts the valve 2. The adjustment takes place in such a way that the valve position is proportional to the control pressure of line 14 . For this purpose, a corresponding lifting signal box is arranged on the motor.

Die Leitungen 9 und 12 sind weiterhin mit den beiden Eingängen eines pneumatischen Differenzdruckwandlers 15 verbunden. Der Differenzdruckwandler 15 erzeugt auf seiner Ausgangsleitung 16 einen Stehdruck, der mit der Druckdifferenz 2., - 2, > 0 zunimmt und sich bei der Druckdifferenz A2 - A1 < 0 auf einen Minimalwert, z. B. 0,2 atü, konstant einstellt. Das Ventil 5 ist bei diesem konstanten Druck in der Leitung 16 geschlossen.The lines 9 and 12 are also connected to the two inputs of a pneumatic differential pressure transducer 15. The differential pressure transducer 15 generates on its output line 16 a standing pressure with the pressure difference 2 - 2> 0 increases and when the pressure difference A2 - A1 <0 to a minimum value, eg. B. 0.2 atm, sets constant. The valve 5 is closed at this constant pressure in the line 16.

Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt: Bei einer gewissen Entnahme aus dem Dampfnetz 3, bei einem dem Sollwert entsprechenden Druck in diesem Netz und einem Druck im Netz 1, der z. B. gleich dem maximal zulässigen Druck in diesem Netz ist, befindet sich das Ventil 2 in einer Offenstellung, und es sind die Stehdrücke der beiden Leitungen 9 und 12 gleich groß (z. B. 0,5 atü). Überschreitet der Druck im Netz 1 die zulässige Grenze, so steigt auch der Stelldruck der Leitung 9 an, wodurch gleichzeitig die Ventile 2 und 5 geöffnet werden. Ändert sich dagegen die Entnahme aus Netz 3 nach kleinerer Menge hin, so steigt der Druck in Netz 3, und es ist die Anordnung derart getroffen, daß der Stelldruck in der Leitung 12 sinkt. Da angenommen war, daß Leitung 9 und 12 gleichen Druck hatten, so richtet sich die Öffnung des Ventils 2 jetzt nach dem Ausgangsdruck 9 des Reglers 8, d. h., es behält seine Stellung bei. Das Ausgangssignal 16 des Differenzdruckwandlers 15, das bis dahin das Ventil 5 geschlossen hielt, wird geöffnet, weil A,, - 2.1 > 0. Die Regelgröße wirkt also über den Regfer 11 nur dann auf das Ventil s, wenn dieses Ventil infolge ungenügender Dampfentnahme aus dem Netz 1 geöffnet werden muß.The arrangement described works as follows: With a certain Withdrawal from the steam network 3, at a pressure in this corresponding to the setpoint value Network and a pressure in the network 1, the z. B. equal to the maximum allowable pressure in this network is, the valve 2 is in an open position, and there are the standing pressures of the two lines 9 and 12 are the same (e.g. 0.5 atü). Exceeds If the pressure in network 1 exceeds the permissible limit, the signal pressure of the line also increases 9, whereby valves 2 and 5 are opened at the same time. Changes against it the withdrawal from network 3 towards a smaller amount, the pressure in network 3 increases, and the arrangement is made such that the control pressure in the line 12 sinks. Since it was assumed that lines 9 and 12 had the same pressure, set it up the opening of the valve 2 is now after the output pressure 9 of the regulator 8, d. that is, it maintains its position. The output signal 16 of the differential pressure transducer 15, which until then held the valve 5 closed, is opened because A ,, - 2.1 > 0. The controlled variable therefore only acts on valve s via controller 11 when this valve can be opened due to insufficient steam extraction from the network 1 got to.

In F i g. 2 bezeichnen 20 und 21 zwei Heizgas führende Rohrleitungen, die unterschiedliche Brennstoffe führen und die beide mit dem gleichen Ofen verbunden sind. Die Temperatur des Ofens ist durch Dosierung der dem Ofen zugeführten Brennstoffmenge zu regeln, und es ist Brennstoff bevorzugt der Rohrleitung 20 zu entnehmen. Dabei soll die dem Ofen über die Leitung 20 zugeführte Brennstoffmenge einen Maximalwert nicht übersteigen. Der Druck in dieser Leitung soll deshalb einen Minmaldruck nicht unterschreiten. Erst dann, wenn etwa infolge Heizwertänderungen od. dgl. der Druck in dieser Leitung diese Grenze unterschreitet, soll dem Ofen zusätzlich Brennstoff über die Rohrleitung 21 zugeführt werden.In Fig. 2 denote 20 and 21 two pipelines carrying heating gas which carry different fuels and which are both connected to the same furnace. The temperature of the furnace is to be regulated by metering the amount of fuel supplied to the furnace, and fuel is preferably taken from the pipeline 20. The amount of fuel supplied to the furnace via line 20 should not exceed a maximum value. The pressure in this line should therefore not fall below a minimum pressure. Only when the pressure in this line falls below this limit as a result of changes in the calorific value or the like should additional fuel be fed to the furnace via the pipe 21.

Mit 22 und 23 sind Regelventile bezeichnet, die wie im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 über pneumatische Membranmotoren in bezug auf ihre Steuersignale proportional verstellbar sind. Mit 24 ist eine in der Rohrleitung 20 angeordnete Druckmeßstelle bezeichnet. Das pneumatische Meßsignal der dort angeordneten Meßvorrichtung ist über die Leitung 25 dem Eingang eines pneumatischen Reglers 26 zugeführt. Der Regler 26 speist mit seinem Stelldruck eine Leitung 27. Der vorgesehene Brennstoffregler 29 wird durch ein Temperaturmeßsignal einer im Ofen angeordneten Temperaturmeßvorrichtung 28 gesteuert. Das von dem Regler 29 ausgesteuerte Stelldrucksignal ist der Leitung 30 zugeführt. Die Leitungen 27 und 30 sind mit den Eingängen eines Extremwertrelais 33 und eines Differenzdruckrelais 31 verbunden. Das Differenzdruckrelais 31 erzeugt bei positiven Druckdifferenzen A., -.il in den Leitungen 30 und 27 ein mit dieser Differenz veränderliches Steuersignal, das der Leitung 22, die mit dem Membranmotor des Ventils 23 verbunden ist, zugeführt wird. Bei negativen Druckdifferenzen ist das Stellsignal der Leitung 32 konstant, und das Ventil 23 ist geschlossen.With 22 and 23 control valves are designated, which as in the embodiment of FIG. 1 are proportionally adjustable with respect to their control signals via pneumatic membrane motors. A pressure measuring point arranged in the pipeline 20 is designated by 24. The pneumatic measuring signal of the measuring device arranged there is fed to the input of a pneumatic controller 26 via the line 25. The regulator 26 feeds a line 27 with its control pressure. The fuel regulator 29 provided is controlled by a temperature measuring signal from a temperature measuring device 28 arranged in the furnace. The control pressure signal output by the controller 29 is fed to the line 30. The lines 27 and 30 are connected to the inputs of an extreme value relay 33 and a differential pressure relay 31. In the event of positive pressure differences A., -.il in lines 30 and 27, the differential pressure relay 31 generates a control signal which is variable with this difference and which is fed to line 22, which is connected to the diaphragm motor of valve 23. In the case of negative pressure differences, the control signal of line 32 is constant and valve 23 is closed.

Das Extremwertrelais 33 wählt aus den beiden Stelldrücken der Leitungen 27 und 29 das jeweils kleinere aus und erzeugt einen entsprechenden Stelldruck auf der Leitung 34, der den Motor des Ventils 22 proportional verstellt.The extreme value relay 33 selects the lower of the two control pressures of the lines 27 and 29 and generates a corresponding control pressure on the line 34, which adjusts the motor of the valve 22 proportionally.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: Bei geschlossenem Ventil 23 und bei dem Sollwert entsprechender Temperatur im Ofen befindet sich das Ventil 22 in einer Offenstellung, und es sei angenommen, die Stelldrücke der Leitungen 27 und 30 seien wieder gleich groß. Ferner sei angenommen, daß die die Rohrleitung 20 durchströmende Gasmenge gleich der maximal zulässigen ist. Sinkt jetzt die Ofentemperatur an der Meßstelle 28 unter ihren Sollwert, so steigt der Druck der Leitung 30 an, und die Druckdifferenz zwischen den beiden Stelldrücken wird positiv. Das Ventil 23 wird demzufolge geöffnet, ohne daß das Ventil 22 seine Stellung ändert. Sinkt jetzt z. B. infolge von Vordruckschwankungen die dem Ofen zugeführte Brennstoffmenge der Leitung 20 unter ihren zulässigen Wert ab, so wird das Ventil 23 entsprechend geschlossen und das Ventil 22 weiter geöffnet.The device described works as follows: With the valve 23 closed and the temperature in the furnace corresponding to the setpoint, the valve 22 is in an open position, and it is assumed that the actuating pressures of the lines 27 and 30 are again the same. It is also assumed that the amount of gas flowing through the pipeline 20 is equal to the maximum permissible. If the furnace temperature at measuring point 28 now falls below its setpoint, the pressure in line 30 rises and the pressure difference between the two set pressures becomes positive. The valve 23 is consequently opened without the valve 22 changing its position. Now sinks z. B. as a result of fluctuations in the inlet pressure, the amount of fuel fed to the furnace of the line 20 below its permissible value, the valve 23 is closed accordingly and the valve 22 is opened further.

Claims

Claim: Control device with two over its control systems coupled controllers, in which one of the two controlled variables is set to a maximum or minimum value is limited, d u r c h e -k e n n n z e i c h n e t that the manipulated variables of the two controllers via an extreme value selection relay of the actuating device for the controlled variable to be limited and supplied via a difference calculator of the Adjusting device for the other controlled variable are supplied.