DE1908500A1

DE1908500A1 - Mehrprozess-Regelsystem

Info

Publication number: DE1908500A1
Application number: DE19691908500
Authority: DE
Inventors: Betz Bernard K
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1968-02-23
Filing date: 1969-02-20
Publication date: 1969-09-18
Also published as: GB1257054A; JPS512581B1; FR2002475A1; US3482623A; CH503958A

Description

" Mehrprozeß - 'Regelsystem "

Es ist lange bekannt, in Mehrzonen-Temperatur-Regelsystemen 'die Temperatur einer zentralen Quelle derart einzustellen,daß der Zone mit der höchsten Temperaturanforderung genügt wird. In einigen Systemen wird die Lufttemperatur der zentralen Quelle durch die Auf summierung des Bedarfs der einzelnen Zonen eingestellt, während in anderen Systemen die temperatur-ansprechende Vorrichtung der Zone mit der größten Lastbedingung zur Hegelung der Temperatur der zentralen Quelle herangezogen wird. Weder in diesen Systemen noch in anderen wird die Temperatur der Luft der zentralen Quelle auf einen Wert gebracht, der gerade der Zone mit der größten Lastbedingung gerecht wird, während für alle der gewünschte Luftfluß erreicht wird.,

Das erfindungsgemäße Mehrprozeß-Hegelsystem, worin jeder Prozeß ein konditioniertes Medium -von einer zentralen Quelle empfängt, ist gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Zustands— Kegelungen zur Regelung eines Zustandes in jedem der Prozesse, deren jede eine Ausgangsvorrichtung hat, die einen vorbestimmten Status der Regelung anzeigt; erste Mittel zur Herstellung eines Zustandes des Mediums von der zentralen Quelle; zweite

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Mittel zura allmählichen iindern des Zustandes des Mediums von der zentralen Quelle mit einer durch die zweiten Mittel begrenzten Geschwindigkeit, die mit den ersten Mitteln verbunden sind; sowie Mittel, die zur Steuerung der Sichtung der allmählichen Zustandsänderung die Ausgänge einer jeden iiegelung mit den zweiten Mitteln verbinden. . ' -.

Die Erfindung stellt ein Multiprozeß-Regelsystem. dar, bei wel-\ ehern ein Zustand eines konditionieren Mediums aus einer zentralen Quelle durch ein Ausgangssignal langsam anwächst oder abfällt, welches den Stand der einzelnen Prozeß-Regelung anzeigt zum Zwecke der Einrichtung des Zuständes des Mediums der zentralen Quelle auf einen Zustandswert_} der den Prozeß gerade befriedigt; weswegen das gesamte System in optimaler Weise arbeitet". Speziell in einem System, in. welchem jede Zone eines Mehrζonen-Temperatur-Kegel syst ems eine Regelung hat, die durch temperaturansprechende Mittel und eine Eluß steuerung gebildet wird,sind stellungs-ansprecheiide V ;-r richtungen, die jeweils einer Fußsteuerung zugehörig sind und mit ein&r Regelung zur Einstellung der Temperatur der Luft-aus der zentralen Quelle verbunden sind, so daß diese Temperatur auf einem Wert gehalten wird, bei dem zumindest eine der Fluß Steuerungen nahezu voll geöffnet ist. :

Spezielle Ausgestaltungen zur Durchführung der Erfindung in der Praxis mögen nun anhand eines Beispieles und im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen erläutert werden, ii)s bedeuten:

Fig." 1 ist eine Prinzip-Darstellung eines Temperatur-Hegelsystems für mehrere Zonen,^fworin von einer zentralen Quelle Luft zu den einzelnen Zonen geliefert wird, welche unter der Eontrolle einzelner Zonen-rDxOsselklappen stehen, die durch Zonen-Thermostaten eingesfellt-werden. Um eine Temperatur dieser Quelle zu erreichen,bei welcher zumindest einer der Zonen-Drosselklappen weitgehend geöffnet isi^ wird die Lufttemperatur

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der -Quelle durch einen Regler eingestellt, der ein Signal empfängt^elches die D οsseiklappen-Stellung anzeigt.

Fig. 2 ist ein Zonen-Regelsystem,worin von einer zentralen Quelle Kaltluft geliefert wird, welche in den Zonen individuell erwärmt wird unter !Regelung eines Zonen-Thermostaten zur Erreichung der Zciientemperatur. jfiin Kegler zur JSinstellung der Temperatur der Luft von der zentralen'Quelle wird durch Schalter gesteuert,welche zur Einstellung der Temperatur der zentralen Quelle mit den Brennerventilen der ^ uf wärmevorrichtung in Verbindung stehen, damit zumindest eines der Brennerventile vorwiegend voll geschlossen ist. ·.._"";..

Fig.3 ist ein Hegler zur Regelung der Temperatur der Luft von der zentralen Quelle-, worin der Temperatur-Ji "beitspunkt des Reglers durch einen Motor eingestellt, wird. "■-.-■" _■-"--"; . -

In FIg. Λ- ist ein Zonen-Regelsystem.mit einer Quelle 10 gezeigt, welche e:^vn Temperatur-konditioniertes Medium, oder Luft an eine iceh.rze.hl von Prozessen oder Zonen 1'i, 12 und 13 liefert. Oie zentrale quelle ist ein 'Wärmetauscher oder eine Rohrschlange I⁷+, an welche über eine Leitung Λ¹} in Abhängigkeit der Stellung eines Ventile 20 heißes Viiasser geliefert wird. Ober die I-tphröchlonge ΛΜ- gelangt Luft von einer Rückführung 21 in- eine Zuleitung 22, welche mit den einzelnen Zonen-Zuleitungen 22, und 25 verbunden ist.

Lit jerier d.e±- Zninen-Zuführungen, wie etwa der Leitung 23, ist- eine Drosselklappe oder ein Durch'fluß-Steuerglied 30 verbunden., welches durch einen umsteuerbaren· 1,1 Otor 51 in Beantwortung des ii.ut-3ganges einer temperatur-ansprechenden Vorrichtung oder eines Thermostaten '62 eingestellt wird," we Icher sich in der Zone

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11 befindet. Der Drosselklappe 30 Ist ein positions-ansprechendes Glied oder ein Ausgangsschalter 33 zugeordnet, welcher in
der geschlossenen Stellung gezeichnet ist, wobei die Drosselklappe 30 in. einer vorbestimmten Stellung steht, welche der Zonenlast oder der weitesten Öffnung entspricht. Die anderen Zonen 12 und 13 enthalten ähnliche Vorrichtungen, welche zum Zvä£- ke der Unterscheidung mit einem bzw. zwei Strichen gekennzeichnet sind und zu den Zonen 12 bzw. 13 gehören." ■

Zur Festlegung der Temperatur der Luftquelle 10 ist ein gebräuchlicher Regler 40 für das Ventil 20 vorgesehen, welcher eine BrSkkenschaltung 41, ein Verstärker-Relais 42 und einen umsteuerbaren Motor 43 umfaßt, welcher mit dem Steuerventil 20 verbunden ist. Verstärker und Motor können von der Ausgestaltung sein,wie sie in der US-Patentschrift 2 423 534- von Albert P. Upton beschrieben sind. Ist die Brückenschaltung mit einer Energiequelle verbunden und sind die Schalter 33, 33' und 33'' geöffnet, woraus ein maximaler Widerstand der Brücke benutzt wird, so setzt der Regler 40 den Motor 43 in einer Richtung in Betrieb. Wenn zu-, mindest eines der Widerstandselemente in der Brückenschaltung
durch das Schließen eines der Schalter, beispielsweise des Schalters 33, kurzgeschlossen wird, veranlaßt der Regler 40, den Motor 43 zur umgekehrten Bewegung.' '

In einem derartigen System.steigt oder fällt die Temperatur der Luft von der zentralen Quelle allmählich in Abhängigkeit der
Richtung, in welcher der Motor 43 läuft. Die Geschwindigkeit,mt welcher sich die Lufttemperatur ändert, hängt von der Einstell-Geschwindigkeit des Reglers 40 ab. Sind die Drosselklappen 30*
30* und 30*♦ entweder alle geschlossen oder teilweise geschlos- ' sen, so veranlaßt der Regler 40 den Motor 43, das Ventil 20
langsam in Schließ-Richtung zu bewegen, um den Fluß von Wasser
zur Rohrschlange14 zu reduzieren und somit die Temperatur der
Luft der zentralen Quelle langsam abzusenken. Sind die Zonen-Thermostaten unbefriedigt, und die Drosselklappen geöffnet,so
ändert sich die B rücken schaltung 41 auf Grund des Schließens

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eines der Schalter 33, 33' und 33^T' derart, daß der Regler 40 umkehrt und der Motor 43 das Ventil 20 langsam weiter öffnet, wodurch die Temperatur der Luft der zentralen Quelle langsam ansteigt. Wenn der Kegler 40.den Motor 43 zur allmählichen Rückstellung des Ventils 20 langsam "bewegt, so wird die Temperatur der Luft der zentralen Quelle auf einem Wert gehalten ,"bei welchem zumindest eine der Drosselklappen in ihrer maximalen Stellung gehalten wird oder weit geöffnet ist. Die Temperatur der Luft der zentralen Quelle wird auf einem optimalen Wert gehalten, welcher genau der Temperatur der Zone, der größten Temperaturkonditions-Last entspricht.

In lig. 2 ist ein ähnliches Zonen-rRegel system gezeigt,welches einen Regler 40 zur Positionierung eines Ventils 20 hat, welches Kaltwasser an einen Wämmetauscher oder eine Rohrschlange 50 "bringt, von welcher Luft zu den Zonen 11, 12, 13 geliefert wird. Mit 3'eder Zuleitung, wie 'beispielsweise der Zuleitung 23, zur Lieferung von Luft in die Zonen ist ein Wärmetauscher oder eine Rohrschlange 51 verbunden. Bin Ventil 52 regelt den'Heißwas ser-lluß zur Rohrschlange 51 in Abhängigkeit von der Position des umsteuerbaren Motors 31, der durch den Zonenthermostaten 32 gesteuert wird. Zu dem Motor 31 gehört eine positions-ansprechen de Vorrichtung oder ein Ausgangs schalter 33, &^βν einen geschlosse nen Stromkreis bildet, sobald das Ventil 52 geschlossen ist.

Mit dem Regler 40 arbeitet eine Brücke 41 zusammen, welche Wider stände enthält, die kurzgeschlossen werden, sobald die Schalter 33) 33' und 33'' geschlossen sind. Der Ausgang der Brücke steuert den umsteuerbaren Motor 43 zur Positionierung des Ventils 20. Sobald die Temperatur der Luft der zentralen Quelle langsam ansteigt, damit eine vorbestimmte Temperatur in jeder der Zonen erreicht wird, schwächen die Thermostaten 32 den Heißwasserfluß zu den Wärmetauschern 51. Wenn einer der Zonen-Wärmetauscher geschlossen ist, was dann eine maximale Kältelast an dieser Zone bedeutet, schließt der zugehörige Schalter 33 und überbrückt ein Element in der Brückenschaltung 41, wodurch die Arbeitsrihtung

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des Motors 43 umgekehrt wird zur allmählichen Bewegung-des Ventils 20 in die offene Stellung, was zu einem Abfall der' ;■' Temperatur der von der zentralen Quelle gelieferten Luft= fünft.

In den Systemen der figuren 1 und 2 wird die Zone mit der größten Temperaturkonditionierung-Läst alternativ ihren zugehörigen Schalter 33 öffnen und schließen, wodurch ein Zykli? des Reglers 40 zur langsamen Steigerung oder Verminderung aei? Temperatur der Luft einer zentralen Quelle ausgelöst wird sum Aufrechterhalten oder Erreichen der Temperatur auf einem Gptimalwert zur entsprechend angemessenen Belieferung der Zone mit der größten Temperaturkonditionierungs-Last und damit zumindest eine der Drosselklappen bzw. Wärmetauscher-Ventile in eine vorbestimmte Position gebracht wird. In einem derartigen dynamischen System gibt es keine einzeln fixierte Arbeitsbedingungen: wie auch immer die Lastbedingungen in jeder der Zonen gewählt werden, wird doch die Zone mit der größten Last den,xiegler 40 veranlassen, eine relativ feste Optimal-Temperatur an der7zentralen Quelle zu erreichen.

In Fig.3 ist ein konventionelles Ventil 60 zur Regelung des Flusses eines Wärme- oder Kühlmediums zu einem Wärmetauscher 61 gezeigt. Ein temperatur-anspr.echendes Element 62 steht mit einem konventionellen Hegler 64 in Verbindung zur Steuerung des Ventils zur Erzielung einer vorbestimmten Temperatur an dem Element 62 und somit einer vorbestimmten Temperatur der luft von einer zentralen Quelle. Ein umsteuerbarer Motor 63 steht mit der Regelung 64zur Rückstellung.des durch das Blemerit62 erreichten Arbeitspunktes der Regelung 64 in Verbindung.Der Motor 65 kann mit dem Ausgang eines Relais 42 oder einer!Steuerung 40 verbunden sein zur Einstellung durch den Ausgang .des Zonen-Kontroll systems. Wenn die in Fig. 3 gezeigte Ausgestaltung in den Systemen der Fig. 1 oder 2 benutzt wird, wird die Temperatur von der zentralen Quelle an einem vorbestimmten "Wex\. erreicht ,welcher von der Temperatur des Elementes 62 abhängt;"' und der Arbeitspunkt der Regelung 64 wird langsam eingestellt

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durch die Ausgänge der Zonen-Re gel sy sterne durch. Steigerung oder Minderung der am Element 62 erreichten Temperaturτ

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche :

1. Mehrprozeß-Regel syst em, in welchem jeder Prozeß ein konditioniertes Medium von einer zentralen Quelle empfängt, g e kennzeichnetdurch

eine Mehrzahl von Zustands-Regelungen zur Regelung eines Zustandes in jedem der Prozesse, deren jede eine Ausgangsvorrichtung hat, die eine vorbestimmte Stellung der Regelung anzeigt,

erste Mittel zur Herstellung eines Zustandes des Mediums von der zentralen Quelle,

zweite Mittel zum allmählichen Ändern des Zustandes des Mediums von der zentralen Quelle mit einer durch die zweiten Mittel begrenzten Geschwindigkeit, die mit den ersten Mitteln verbunden sind sowie

Mittel, die zur Steuerung der Richtung der allmählichen Zustandsänderung die Ausgänge einer jeden Regelung mit den zweiten Mitteln verbinden.

2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß jeder Prozeß eine von mehreren Zonen ist, welche äLle temperatur-konditionierte Luft von einer zentralen Quelle empfangen und

daß jede Zustande—Regelung eine Temperatur-Regelung zur Regelung der Temperatur in einer dieser Zonen ist.

3. Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

jede der Regelungen temperatur-ansprechende Mittel, die auf die Temperatur in einer Zone ansprechen, flußregelnde Mittel zur Regelung des Flusses des tempera» tur-konditionierten Mediums von der zentralen Quelle zu der Zone, die mit den temperatur-ansprechenden Mitteln verbunden sind, sowie

stellungs-ansprechende Mittel, die den flußregelnden Mitteln als die genannten Ausgangsvorrichtungen zugehörig

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sind zur allmählichen Steigerung der Temperatur des Mediums der zentralen Quelle, sobald zumindest eines der flußregelnden Mittel in der vorbestimmten Stellung ist und zur allmählichen Herabsetzung der Temperatur des Mediums der zentralen Quelle, sobald keines der stellung«- ansprechenden Mittel in der vorbestimmten Stellung ist, enthält.

4. Regelsystem nach Anspruch $, dadurch gekennzeichnet, daß

die flußregelnden Mittel den Fluß von temperatur-konditio nierter Luft von der zentralen Quelle zu den Zonen regeln,

die stellung3«ansprechenden Mittel Schalter sind, die mit denflußregelnden Mitteln verbunden sind und die zweiten Mittel einen Stromkreis umfassen, welcher zur allmählichen Rücksetzling der Temperatur der Luft von der zentralen Quelle auf eine Temperatur, die der optimalen Wirkung entspricht, in einer Richtung nicht balanciert ist, wenn einer der Schalter geschlossen ist und in einer entgegengesetzten Richtung nicht balanciert ist, wenn keiner der Schalter geschlossen ist, um die ersten Mittel in einer Richtung oder in der entgegengesetzten Richtung zu verändern.

5. Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Reglungen folgendes enthält:

temperatur-ansprechende Mittel, welche auf die Temperatur in einer Zone ansprechen,

Regelmittel, welche mit den temperatur-ansprechenden Mitteln verbunden sind zur Regelung des Ausgangs einer Nachheizvorrichtung zur Zugabe von Wärme an kühle Luft, welche von der zentralen Quelle an die Zonen geliefert wird und

Mittel, welche den Ausgang der Nachheizvorrichtung darstellen zur Festlegung der Temperatur der Luft von der zentralen Quelle.

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6. Regelsystem nach. Anspruch. 5» dadurch gekennzeichnet, daß

die Mittel, welche den Ausgang der Nachheizvorrichtung darstellen, eine Vorrichtung sind, welche in einem ersten Zustand ist, wenn die Nachheizvorrichtung zur kalten Luft keine Wärme hinzufügt, wodurch wenn eine (any one) der Nachheizvorrichtungen keine Wärme zu der kalten Luft von der zentralen Quelle hinzufügt, die ersten Mittel die Temperatur der Luft allmählich senken und wenn alle Hachwärmvorrichtungen Wärme zu der Luft von der zentralen Quelle zufügen, die ersten Mittel die Temperatur der Luft von der zentralen Quelle allmählich steigern.

'- 7· Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die ersten Mittel temperatur-regelnde Mittel zur Regelung der Temperatur des Mediums von der zentralen Quelle auf einen vorbestimmten Wert umfassen und die zweiten Mittel eine Einstellvorrichtung zur allmählichen .Änderung des vorbestimmten Wertes entweder aufwärts oder abwärts umfassen.

8. Regelsystem nach Anspruch 2, in welchem die Luft von der zentralen Quelle an jede der Zonen geliefert wird und die Temperatur der Luft der zentralen Quelle auf einen Wert für die op- | timale Wirkung gebracht ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die genannten Regelungen jeweils eine -ETußregelung umfassen zur Regelung des Luftflusses an jede Zone zur Erreichung der Temperatur, die stellungs-ansprechende Mittel umfaßt, welche betätigt werden, sobald der Luftfluß in dieser Zone den maximalen Wert erreicht und daß die zweiten Mittel einen umsteuerbaren Regler umfassen, der mit den stellungs-anspechenden Mitteln jeder fflußregelung verbunden ist zur Betätigung des Reglers in einer Richtung, wenn zumindest eine Flußregelung auf

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einem maximalen Flußwert steht und zur Betätigung des Heglers in der entgegengesetzten Richtung, wenn keine der benannten !"Tußregelungen auf einem maximalen Wert steht.

9. Regelsystem nach Anspruch 2, in welchem die Luft von der zentralen Quelle an jede der Zonen geliefert wird und die 'jDemperatur der Luft der zentralen Quelle auf einen Wert geregelt wird zum Erreichen der optimalen Wirkung und des maximalen Luftflusses an jede Zone für die partikulär bestehende Last-Zuteilung der Zonen, dadurch gekennzeichnet,

daß die Regelungen jeweils Nachheizvorrichtungen zur Nachheizung der Luft von der zentralen Quelle umfassen, welche stellungs-ansprechende Mittel haben, welche betätigt werden, sobald die Hachheizvorrichtung einen vorbestimmten Ausgang erreicht und

daß die zweiten Mittel eine umsteuerbare Regelung umfassen, welche mit den stellungs-ansprechenden Mitteln jeder Nachheizvorrichtung verbunden ist zur Betätigung der Regelung in einer Richtung zur allmählichen Änderung der Temperatur der Luft von der zentralen Quelle in einer Richtung, wenn eine Nachwärmvorrichtung den vorbestimmten Ausgang hat und zur Betätigung der Regelvorrichtung in der entgegengesetzten Richtung zur allmählichen Änderung der Temperatur der Luft von der zentralen Quelle in die entgegengesetzte Richtung, wenn keine der Nachwärmvorrichtungen den vorbestimmten Ausgang hat.

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