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GERAT ZUM LEICHTEN AUSTAUSCH ODER ZEITWEILIGEN ERSATZ EINES PROZESS-RECHNERS
ODER EINER ANDEREN STEUER-EITHEIT IN EINER PROZESSTEUERUNG Die Erfindung betrifft
eine Steuer- und Regeleinrichtung mit einer Datenverarbeitungseinheit, der Zustandsgrößensignale
zuführbar sind und die Informationssignale zur Steuerung mindestens einer Zustandsgröße
erzeugt, sowie mit mindestens einer Steuervorrichtung zur Einstellung dieser Zustandsgröße,
wobei zwischen der Datenverarbeitungseinheit und der Steuervorrichtung ein Speicher
und diesem nachgeschaltet ein vom Speicher beaufschlagter Steuersignalgenerator
angeordnet sind, insbesondere zur Sinstellung der Temperatur einer Glasschmelze
zur Herstellung von Glasfasern
oder -fäden.
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Die Geräte der Datenverarbeitung werden zunehmend auch zur direkten
Steuerung und Regelung in Fertigungsbetrieben verwendet, indem gewisse Betriebswerte
aufgenommen und verarbeitet werden, wobei aus ihnen und einem Computerprogramm die
erforderlichen Stellbefehle zur Korrektur der Fertigung resultieren.
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Besonders bei den häufig vorkommenden räumlichen Beschränkungen ist
es nun schwierig, Neuinstallationen, Wartungen und ähnliches an einer solchen Steuerung
durchzuführen, ohne sie empfindlich zu stören. Als Nachteil des Stands der Technik
erweist sich insbesondere die Tatsache, daß häufig ein völliger Betriebsstillstand
erfolgen muß, wenn ein Prozessrechner gegen einen anderen ausgetauscht wird oder
ähnlich einschneidende Änderungen durchzuführen sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät zu entwerfen, das sich für
einen leichten Austausch oder zeitweiligen Ersatz eines solchen Prozessrechners
in einer Prozessteuerung und -regelung eignet und das einen kontinuierlichen Xertigungsablauf
auch während einer solchen Zeitspanne oder während des Austausches oder der Prüfung
anderer Teile der Steuerung ohne Einsatz besonderer Regelungsvorrichtungen ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird für das Gerät der eingangs erwähnten Art gemäß
der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß mindestens ein Festwertsignalgenerator
sowie eine Schaltvorrichtung vorgesehen sind, und daß durch die letztere wahlweise
der Festwertsignalgenerator oder der Steuersignalgenerator an die Steuervorrichtung
anschließbar sind.
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Zweckmäßigerweise weist das erfindungsgemäße Gerät eigene Netzteile
auf, wodurch es von den etzteilen der eigentlichen Frozessteuerung und -regelung
unabhängig ist. Das Gerät
sieht auch ein Zwischenglied zwischen
der Prozessrechnerausgabe und den Stellgliedern vor, das außer eigenen ITetzteilen
insbesonderUerdfkreise und Informationsspeicher enthält, welohletztere als Datenpuffer
zwischen Stellglieder aus steuernden Ausgangsverstärkern und Computeranalogausgängen
dienen. Der Prozessrechner muß wenigsten eine Stellgröße aussteuern oder regeln.
Ein Eingabeteil empfängt Meßsignale aus der Fertigung und schickt diese über einen
Signalwandler zum Prozessrechner. Ein Signalwandler am Ausgang des Prozessrechners
beaufschlagt Zwischenspeicher eines Ausgabeteils, aus denen über Trenn- und Leistungsverstärker
Stellsignale erzeugt werden. Festwertsignale aus Festwertsignal-Generatoren vermögen
Jedoch zwischenzeitlich die Prozessrechnerausgangssignale zu ersetzen, so daß die
Stellglieder oder Teile davon zeitweise den Signalen der Festwertsignal-Generatoren
folgen. Bei mehreren Meß- und Stellgrößen ist der Einsatz eines Multiplexers zweckmäßig.
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Das Zwischenglied zwischen Prozessrechner und Fertigung enthält Informationsspeicher
zur ständigen Beaufschlagung der entsprechenden Stellglieder trotz der zerhackenden
Arbeitsweise des Multiplexers, sowie entsprechende Festwertsignal-Generatoren, die
vorzug-sweise von ligand auf die Werte der entsprechenden Informationsspeicher eingestellt
werden können und damit fortan in der Lage sind, über eine gewisse Zeitspanne hinweg
bei entsprechender Umschaltung die Stellglieder durch ihre Festwerte auszusteuern;
weiterhin können die verschiedenartigsten Prüfoperationen durch einen nur vereinzelten
oder gruppenweisen Festwertsignalgeneratoreinsatz durchgeführt werden, was einem
Fahren von Hand einselber Stellgrößen beispielsweise auch zur Experimentierzwecken
entspricht.
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Die Erfindung stellt eine Geräteverbesserung sich bekannter Zwischenglieder
zwischen Prozessrechner und Fertigung
in der eise dar, daß in Informationsspeichern
zwischengespeicherte Prozessrechneraüsgangswerte in einfacher preise auf Festwertsignal-Generatoren
übertragen werden können, so daß mit Hilfe letzterer der Fertigungsbetrieb auch
dann aufrecht erhalten bleibt, wenn am Prozessrechner bzw. an den ihm vor- und nachgeschalteten
Signalwandlern oder an Messwertaufnehmern Austausch-, Reperatur-, Wartungs-, Versuchs-
und andere Arbeiten durchgefiihrt werden müssen.
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Ein solches Zwischenglied mit Festwertsignalgeneratoren und eigenen
Netzteilen ist also in sich selbst abgeschlossen und vermag insbesondere bei Computerausfällen
und Störungen ähnlicher Art den Produktionsprozess aufrecht zu erhalten, bis die
Reperatur oder ein Austausch der fehlerhaften Teile ausgeführt wurde.
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Ein solches Zwischenglied enthält im allgemeinen einen Eingabeteil,
einen Prüfkreis sowie ein Ausgabeteil mit besagten Informations3peichers Ausgangsverstärkern,
Festwertsignalgeneratoren und mit entsprechenden Umschaltern, die zweckmäßigerweise
jeden Informationsspeicher durch einen entsprechenden Festwertsignalgenerator einzeln
zu ersetzen gestatten.
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Der Eingabeteil des Zwischenglieds erhält Geber- und andere Signale
als Meßgro;ßen aus der Fertigung, die in ihm beispiele weise eine Wandlung aus Stromsignalen
in Spannungssignale, eine Spannungsdämpfung oder -Verstärkung und dergleichen erfahren,
wodurch sie für die Eingabe beispielsweise in einen Analog-Digitalwandler aufbereitet
werden. Der Ausgabeteil des Zwischenglieds enthält mindestens einen Informationsepeicher
zum Festhalten des üblicherweise über einen Multiplexer zugeführten Prozessrechnerausgangssignals
und mindestens einen Ausgangsverstärker, der als Trenn- und Leistungsverstärker
bei Betriebsweise A, B, C oder dergleichen
das Signal des Informationsspeichers
über einen Umschalter an eine Last legt, die beispielsweise durch einen Stellgliedmagneten
dargestellt sein kann. Die Pestwertsignalgeneratoren des Ausgangsteils sind einstellbar
und können getrennt, d.h. einzeln, gruppenweise oder insgesamt über getrennte Umschalter
an die Lasten angelegt werden und damit die vom Ausgangsverstärker gelieferten Stellsignale
ersetzen.
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Die letztgenannten Umschalter weisen zweckmäßigerweise vier Stellungen
auf und gestatten, die Signalhöhen von Ausgangsverstärker und Festwertsignalgenerator-zu
vergleichen, um beispielsweise letzteren auf ersteren einzustellen. Die Signalbestimmung
geschieht vorzugsweise durch ein Amperemeter als Meßgerät. In Stellung 1 des Umschalters
zeigt das Meßgerät die Größe des Festwertsignals an, während die Last vom Ausgangsverstärker
ausgesteuert ist. In Stellung 2 zeigt das Meßgerät die die Last aussteuernde Ausgangsverstärkergröße
an. In Stellung 7 dagegen mißt das Messgerät den Ausgangswert des Festwertsignalgenerators,
der die Last aussteuert, während in Stellung 4 zwar auch die Last vom Festwertsignalgenerator
betrieben wird, das Meßgerät aber den Signalwert des Ausgangsverstärkers anzeigt.
Bei richtiger Bedienung des Umschalters und richtiger Einstellung der Festwerte
wird also leicht ein Auftreten von Sprungfunktionen an den Stellgliedern bei deren
Umschaltung vermieden.
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Selbstverständlich können auch nur einzelne dieser vorstehend erwähnten
Schaltzustände vorgesehen-sein, beispielsweise mittels Einfachschaltern.
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Der Prüfkreis des Zwischenglieds prüft zweckmäßigerweise die korrekte
xfilir-kungsweise der Signalwandler am Ein- und Ausgang des Prozessrechners selbst.
Beispielsweise werden der Ein- und Ausgang eines Digitalanalogumsetzers am Ausgang
des
Prozessrechner g uf einen Vergleicherkreis geführt, der im Falle der Ungleichheit
der Informationsinhalte eine Alarmvorrichtung auslöst und/oder einen weiteren Umschalter
betätigen kann, der vom Ausgang des fehlerhaften Digitalanalogumsetzers auf den
Ausgang eines bisher leerlaufenden Reservedigitalanalogumsetzers umschaltet, wobei
der Multiplexer mindestens über die Zeit der Umschaltung hinweg stillgelegt wird,
so daß die Informationsspeicher des Ausgabeteils solange unberührt bleiben. Der
Trennverstärker des Ausgangsverstärkers des Ausgangsteils ist vorzugsweise -mit
einer Elektrometerröhre oder einem Peldeffekttransistor höchsterEingangsimpedanz
ausgestattet; damit kann der eigentliche Speicher am Gate- bzw. Gittereingang des
Verstärkers ein Kondensator mit geringen Leckverlusten sein.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung können den beigefügten
Ansprüchen und/oder der folgenden Beschreibung entnommen werden, die der Erläuterung
eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung dient.
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Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels der
erfindungsgemäßen Einrichtung; Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Geber-Eingangsteils zur Verwendung in der Einrichtung gemäß Fig. 1; Fig. 3 ein Thermoelement-Eingangsteil
zur Verwendung in der Einrichtung nach Fig. 1; Fig. 4 einen Pulsumsetzer als Teil
eines Multiplexers zur Verwendung in der Einrichtung gemäß Fig. 1; Fig. 5 einen
Stromlaufnlan eines Ausgangsbausteins des
Ausgangsteile der Fig.
1, bestehend aus einem Informationsepeicher, einem Ausgangsverstärker, einem Umschalter,
einem Festwertsignalgenerator und einer Last! und Fig.6 ein Blockschaltbild eines
Prüfkreises zur Verwendung in der Einrichtung gemäß Fig. 1.
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In Fig. 1 als einem Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels der Erfindung
enthält ein Zwischenglied 10 einen Eingabeteil 20, einen Prüfkreis 30 und ein Ausgabeteil
40 mit Ausgabebausteinen 40 (40a bis 40d).
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Ein Prozeserechner oder Computer 60 ist mit dem Eingabeteil 20 tiber
einen Zwischenverstärker 61 und einen Analogdigitalumsetzer 62 verbunden. Der Ausgang
des Computers 60 führt in gleicher reise an den Eingang eines Digitalanalogumsetzere
64. Die Ausgänge beider Umsetzer 63, 64 führen an den Arbeits- bzw. Ruhekontakt
eines Umschalters 65, dessen gemeinsamer Anschluß zum Ausgangsteil 40 des Zwischenglieds
10 leitet. Der Computer 60 ist von der Art, daß er die einkommenden Signale gemäß
dem Computerprogramm verarbeitet und als Stellsignale zur steuerung der Fertigung
oder eines anderen Vorgangs über die besagten Zwischenglieder an die Lasten, z.B.
Stellmagnete 200a bis 200d leitet.
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RMn Multiplexer 50 tastet in einer bestimmten zeitlichen Reihenfolge
die von Gebern herrührenden Signale des Eingabeteils 20 ab und verteilt in einer
dementsprechenden Reihenfolge die Stellbefehle aus dem Computer an die entsprechenden
Stellglieder.
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Geber 12, 13, Thermoelemente 14, 15 und andere Transmitter führen
Nessdaten aus dem Herstellungsprozess über' entsprechende
Leitungen
in den Eingang des Eingabeteils als Die Meßsignale können kontinuierlich und analog
sein; e;' werden im Eingabeteil 20 aus einer Eventuellen Stromeinprägung in Spannungssignale
verwandelt, die überdies einer zusätzlichen Spannungsdämpfung oder-verstärkung unterworfen
werden. Am Ausgang des Eingabeteils 20 werden sie durch den Xultiplexer einzeln
abgefragt (Kontakte 15)* Geber den Zwischenverstärker 61 geschickt, im Analogdigitalumsetzer
62 digitalisiert und daraufhin dem Computer 60 zugeführt.
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Selbstverständlich ist auch die Eingabe digitaler Meßdaten bei Umgehung
des Analogdigitalumsetzers 62 direkt in den Computer 60 möglich.
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Der vom Computer 60 errechnete betreffende Stellbefehl gelangt über
eine Leitung 60a und den Umsetzer 63 an einen Ruhekontakt 65b des Schalters 65,
um dann Ueber dessen gemeinsamen Kontakt 65a und einen geschlossenen Relaistontakt
CS eines erregten "kein Fehler" Relais R1 die Aufgabe schalter OS des Multiplexers
50 zu erreichen.
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Der Ein-und Ausgang des Digitalanalogumsetzers 63 werden gemäß der
Erfindung im Prüfkreis 30 des Zwischengliedes 10 an einen Vergleicherkreis geführt,
der den Informationsinhalt beider Kanäle auf Gleichheit prüft, indem eine gewisse
Übereinstimmung beider Informationen nach Durchlaufen geeigneter Anpassunge- oder
Kodierkreise festgestellt wird. Weiter wäre der Vergleich zwischen den Ausgängen
beider oder mehrerer Digitalanalogumsetzer möglich. Im Falle zufriedenstellender
Gleichheit wird das sonst vorzugeweise stets erregte Relais R1 nicht entregt, 80
daß dessen Kontakt CS die Information vom Umschalter 65 zu den Multiplexerausgangsschaltern
OS weiterreicht. Stellt der Vergleicherkreis Jedoch Ungleichheit fest, wird eine
Fehleranzeige tätig, die den Bediener darauf aufmerksam macht* daß der Digitalanalogumsetzer
63 fehlerhaft arbeitet. Dann
kann entweder durch die Hand des Bedieners
oder als Folgesteuerung automatisch der Umschalter 65 in seine andere Stellung gebracht
werden; während dieser Zeit des Umschaltens ist das Relais R1 entregt und dessen
Kontakt CS geöffnet. Durch die Umschaltung wird der Reservedigitalanalogumsetzer
64 an die Stelle des Umsetzers 63 geschaltet, so daß die Information aus dem Computer
60 zur Beaufschlagung der Stellglieder nunmehr über den Umsetzer 64 und den Öffnerkontakt
65c des Umschalters 65 an den Relaiskontakt CS des Relais Rlgelangt. Entweder als
weitere Folge der Folgesteuerung oder durch die Hand des Bedieners wird dann das
Relais R1 wieder erregt, wodurch die Regelschleife wieder geschlossen ist. In gleicher
Weise wie eben beschrieben könnte auch der Reservedigitalanalogumsetzer 64 geprüft
werden; auf ähnliche Weise wäre auch eine Prüfung des Umsetzers 62 sowie weiterer
Glieder möglich.
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Vorzugsweise werden alle Teile und Baugruppen des Ausführungsbeispiels
der Erfindung gemäß Fig. 1 in Blockbauweise durchgeführt, die überdies steckbar
und kassettenförmig angeordnet sein können, wodurch sie für Inspektion, Wartung,
Reparatur und Austausch die zweckmäßigste Bauform darstellen.
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In Fig. 2 sieht man einen vorzugsweise passiven Geber 12 am Eingang
eines Sektors 20a des Eingabeteils 20, der von einem Netzteil 21 einerseits über
einen Widerstand 22 und andererseits über einen Widerstand 23 gespeist wird. Der
Geber dient der Aufnahme irgendwelcher vorzugsweise nichtelektrischer meßgrößen
innerhalb des Fertigungsprozesses.
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Der Spannungsfall am Widerstand 23 wird an den Klemmen 24, 25 von
einem Kontrollinstrument angezeigt, über die Anschlüsse 26, 27 aber zum Ausgang
des Eingabeteils 20 geführt. Die Auslegung der 'Yiderstände 22 und 23 ist so getroffen,
daß mit Rücksicht auf den vorzugsweise variablen Innenwiderstand des Gebers 12,
des Netzteils 21 und dessen
Ausgangsspannung der für den Eingabeteil
20 erforderliche Spannungsbereich erzielt wird. Eine Änderung des Stromflusses im
Stromkreis des Netzteils 21 und Gebers 12 erzeugt eine entsprechende Änderung des
Spannungsfalls am Widerstand 23, die an den Klemmen 25, 27 als Meßgrößensignal über
Schalter IS des Multiplexereingangskanals an den Verstärker 61 geführt wird. Das
Kontrollinstrument an den Klemmen 24, 25 kann ein einfaches Zeigerinstrument, ein
Schreiber oder dergleichen sein.
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Auch der in Fig. 3 gezeigte Geber setzt voraus, daß der nachgeschaltete
Analogdigitalumsetzer 62 an seinem Eingang Spannungen und nicht etwa Ströme aufnimmt,
was jedoch grundsätzlich ebenso möglich wäre. Ein Thermoelement 14 am Eingang eines
Sektors 20b des Eingabeteils 20 liefert als aktives Element Strom über einen Widerstand
28, wobei der Spannungsfall an ihm über Klemmen 18, 19 registriert und über weitere
Anschlüsse 26a, 27a an weitere Schalter IS des tlultiplexereingangskanals geführt
wird. Eine Zwischenschaltung eines Vorverstarkers zwischen die Anschlüsse 26a, 27a
und den Multiplexereingangskanal ist möglich.
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Fig. 4 zeigt einen Fulsumsetzer als Teil des Multiplexers 50, der
über ein eigenes Netzteil 53 verfügt; aus dem.Plusanschluß des Netzteils fließt
über eine Spule 54 eines Relais R2 dann Strom zu einem Festkörperschalter 52 und
von dessen Ausgang zurück nach Minus, sobald der Schalter über eine Leitung 60b
(Fig.1) als einer vom Computer 60 herrWhrenden Taktpulsleitung oder dergleichen
leitend gemacht wurde. Über einen Kontakt 55 des Relais R2 werden dadurch Anschlüsse
56 und 57 leitend miteinander verbunden. Eine Ereilauf-Diode 51 an den Anschlüssen
der Relaisspule 54 weist in eitrichtung zum Pluspol des Netzteils und dient dem
gefahrlosen Abbau des magnetischen Felds bei Abschaltung des Relais R2. Der Pluspol
des Netzteils ist an einen
Anschluß mit, dessen Minuspol an einen
Anschluß 52a herausgeführt ; der Anschluß 52a ist an Masse gelegt.
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In Fig. 5 wird dar Stromlaufplan des Auagangsbausteins 40a der Pige
1 ge.eSt, der die Last 200a (z.B. einen Stellgliedmagneten) reibt. Der Bauetein
4Oa enthält einen Informationsspeicher 140a, einen von ihm gespeisten Ausgangsverstärker
150a, der an die eine Seite eines Umschalters aber führt, dessen andere Seite von
einem Pestwertsignalgenerator 170a beschickt wird und dessen Ausgang zur last 200a
führt. Bine Leitung L1 führt eine Plus-Spannung, eine Leitung L2 eine Ninus-Spannung
von einem vorzugsweise eigenen etitei1 des Zwischenglieds 10.
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Der Ausgangsverstärker 150a hat eine sehr hohe Eingangsimpedanz, ist,
mittels einer Vorspannungseinstellung im A, B oder C-Betrieb betreibbar und verfügt
durch einen variablen Gegenkopplungswiderstand über eine einstellbare Verstärkung.
Die Last 200a liegt im Anodenkreis des Verstärkers. Der Verstärker selbst enthält
vorzugsweise einen isolierten Feldeffekttransistor 150, der einen AnschluB 160 zu
einem Gate-Pol 151, einen Anschluß 161 zu einem Drain-Pol 153 und einen Anschluß
162 zu einem Source-Pol 152 hat. Bin iit 154 gekennzeichneter zweiter Steuereingang
kann mit dem B Halbleiterträger und dem Gehäuse 159 des Transistors 150 verbunden
sein und führt über einen Anschluß 163 zum Sourceanschluß 162. Im Falle der Verwendung
einer Verstärkerröhre statt eines Feldeffekttransietors wäre der Anachluß 160 der
Gitteranschluß, der Anschluß 161 der Anoden- und der Anschluß 162 der Kathodenanschluß.
Jedes Verstärkerbauteil, das über eine hohe Eingangsimpedanz und ausreichende kusgangsleistung
verfügt, könnte geeignet sein, den Ausgangsverstärker t50a zu bilden, jedoch wird
ein Feldeffekttransistor bevorzugt.
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Über einen Relaiskontakt eines Relais R3 des Multiplexers 50 wird
das vom Computer 60 herrührende analoge Informa tionssignal an ein ladungsintegrierendes
-RC-Glied herangebrachte Das C-Bauteil ist ein Kondensator 143 des Informationsspeichers
140a. Die Verbindungsleitung zwischen R und C ist durch einen Anschluß 141 charakterisiert,
der mit dem Gate-Anschluß 160 des AusgAngsverstärkers direkt verbunden ist. Der
zweite Anschluß des Kondensators 143 führt über einen Punkt 142 an die Minusleitung
L20 Als aktives Bauteil des Ausgangsverstärkers 150a werden vorteilhaft isolierte
Feldeffekttransistoren' wie die Typen 3 N 98 und 3 g 99 (RCA) verwendet Transistoren
dieser Art weisen eine gute (geometrische) Versetzung des Gate- gegen über dem Sourcepol
und damit eine geringe Kapazität sowie einen sehr hohen Eingangwiderstand (in der
Größenordnung 1015 ohm) auf. Außerdem zeigen die Elemente geringe EMemplarstreuung
und relativ guten Temperaturgange Besonders durch das Zusammenwirken niedriger Kapazität
und hoher Eingangsimpedanz erweist sich ein solches Element als besonders geeignet
im Einsatz bei solchen Zwischenspeichern (sample and hold-Kreisen) als Trennverstärker.
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Wie bereits, erwähnt, liegt die Ausgangslast zwischen dem Pluspol
(L1) und dem Drainpol (Anode) des Ausgangsverstärkers. Dadurch läßt sich ein Verstärkungsfaktor
größer 1 erreichen.
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Ein Trimmwiderstand Rt zwischen Sourcepol und minusleitung (Punkt
164) gestattet das Maß der Gegenkopplung zu verändern, wodurch der Verstärkungsfaktor
des Ausgangsverstär-, kers einstellbar wird. Ein Trimmwiderstand R5 zwischen dem
Sourcepol und der Plusleitung dient der Anhebung oder Absenkung des Potentialgefälles
zwischen Gate- und Sourcew pol des Ausgangsverstärkers, also der Arbeitspunkteinstellung
des
Verstärkers, um diesen auf A-, B- oder C-Betrieb oder dergleichen zu justieren Beide
Trimmwiderstände Rs und Rt erlauben also dem Wartungspersonal beispielsweise solche
Einstellungen vorzunehmens daß alle Ausgangsverstärker dieselbe Charakteristik aufweisen
und also gegenseitig austauschbar werden, ohne daß Fertigungstoleranzen oder dergleichen
berücksichtigt werden müssen.
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Der aus dem Informationsspeicher -140a und dem Ausgangsverstärker
150a als einem Trennverstärker bestehende Datenpuffer oder Analogwertzwischenspeicher
(sample-and-hold-Kreis) hält auf Grund durchgeführter Versuche einen einmal eingespeicherten
Wert innerhalb 24 Stunden auf~1% genau, deh. die Entladung des Kondensators 143
über dessen eigenen Innenwiderstand und über die Eingangsimpedanz des Ausgangsverstärkers
150a ist äußerst gering. Ein solcher Datenpuffer ist bei Einsatz eines Multiplexers,
also bei mehr als einem Ausgangssignal aus dem Computer 60 an sich üblich und dann
erforderlich, wenn die Last kontinuierlich ausgesteuert werden muß. Ter Ausgangsverstärker
150a weist nicht nur die Eigenschaften eines Trennverstärkers (hohe Eingangsimpedanz
und geringe Rückwirkungskapazität) und Leistungsverstärkers (Aussteuerung der Last)
auf, sondern kann auch ein bestimmtes Kennlinienverhalten haben, das ihm durch eine
entsprechende Vorspannung (A, B, C-Betrieb) oder sonstwie eingeprägt wurde 3 zum
etwa das Stellglied nichtlinear auszusteuern.
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Der Festwert-Signalgenerator 170a hat ein Potentiometer 180 zwischen
Plus- und Minuspol L1 , L2 der Netzteilleitung des Zwischengliedes 10. Der Abgriff
des Potentiometers führt an den Steuereingang 171 eines aktiven Elements 170, beispielsweise
eines N-P-N-Transistors bipolarer Ausführung, der emitterseitig (173) über Widerstände
an die Minusleitung, kollektorseitig (172) aber über den Umschalter 100a
entweder
an die Last 200a oder an einen, Leerlaufwiderstand 101 und dann nach Plus geschaltet
ist0 Der somit als Verstärker mit kollektorseitiger Last arbeitende Festwertsignalgenerator
170a wird also durch das Potentiometer 180 in der Weise ausgesteuert, daß über die
Kollektor-Emitter-Strecke des Generators 170a mehr oder weniger Strom gezogen und
infolgedessen ein höheres oder niedereres Festwertsignal erzeugt wird, jenachdem
der Potentioneterabgriff mehr oder weniger Spannung an die Basis des aktiven Elements
170 führt. Um nun in folgenden einen Vergleich des durch den Ausgangsverstärker
fließenden Stroms mit dem des Festwertgenerators durchfahren zu können9 ist ein
Amperemeter 110 durch den Umschalter 100a wahlweise, in den Drain- bzwO Kollektorkreis
beider Verstärker zwischenschaltbar. Damit ist dem Bediener die Möglichkeit gegeben,
die Last 200a beispielsweise vom Ausgangsverstärker 150a zu trennen und durch den
Festwertsignalgenerator 170a aussteuern zu lassen ohne sie einer Sprungfunktion
auszusetzen0 Der in Fig. 1 lediglich symbolisch als einpoliger Wechselschalter gezeichnete
Umschalter 100a weist gemäß Fig 5 tatsächlich vier Schaltstellungen und fünf Schaltebenen
auf, Die Schaltebenen sind durch A, B, C, D und E, die Schaltstellungen aber durch
die Indizes 1 bis 4 tgekennzeichnet, So hat die erste Schaltebene A eine erste Schaltstellung
At, eine zweite Schaltstellung A2,, eine dritte Schaltstellung A3 und eine vierte
Schaltstellung A4. Der gemeinsame Änschluß der SchaltebenenA ist mit ca bezeichnet.
In anar loger Weise sind die anderen Schaltebenen-gekennzeichnetO-In Schaltstellung
1 ist ca mit A1,,'cb mit 31, cc mit Cl, cd mit D1 und ce mit El verbunden. Entsprechendes
gilt für die weiteren Schaltstellungen.
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Das dem späteren Vergleich dienende' Ampereme'ter 110 könnte selbstverständlich
auch ein anderes Meßgerät sein ; es hat
jdeoch gegenüber Voltmetern,
Kompensationsmeßgeräten und dergleichen gewisse Vorteile, beispielsweise die geringerer
Alterung und Temperaturanfälligkeit0 Anstelle eines einzelnen Amperemeters und eines
Umschalters QOOa mit vier Schalt stellungen ware ebenso der Einsatz zweier Amperemeter
und dementsprechend eines Umschalters mit nur zwei Schaltstellungen denkbar. Der
Vorteil der Verwendung eines einzelnen Ämperemters ist Jedoch der, daß viele Fehlergroßen
dadurch eliminiert werden, daß dasselbe Amperemeter den Strom des Ausgangsverstärkers
150a und dann den Strom des-Pestwertsigealgenerators 170a mißt Natürlich kann das
Amperemeter in Prozent der Schisberstellung des Mengendurchtritts und dergleichen
geeicht werdene In Stellung 1 des Umschalters 100a fließt ein Strom in einer ersten
Schleife vom Pluspol über das Amperemeter nach dem Leerlaufwiderstand 1109 von dort
zum Festwertsignalgenerator 170a und dann nach Minus eine zweite Stromschleife aber
fahrt vom Pluspol über die Last 200a und den Ausgangsverstärker 150a ebenso nach
Minus In Stellung 1 des Umschalters wird also der Wert des Signale des Festwertsignalgenerators
170a gemessen und angezeigt, dagegen die Last 200a vom Ausgangsverstärker 150a betrieben,
was bedeutet, daß die Last in der Regelschleife liegt.
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In einer zweiten Stellung des Umschalters 100a herrschen gleiche Verhältnisse
wie in Stellung 1, wobei lediglich das Amperemeter nun in die Lastschleife zwischengeschaltet
wurde, so daß der Bediener die Möglichkeit hat, sich die Lastverhältnisse bei Aussteuerung
der Last durch den Prozessrechner zu notieren oder sonstwie (z.B. Einstellzeiger)
festzuhalten.
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In einer dritten Stellung des Umschalters 100a werden dagegen die
Lasten vertauscht, was bedeutet, daß in einer
ersten Stromschleife
ein Strom vom Pluspol über das Amperemeter zur Last 200a und von dort über den Festwertsignalgenerator
170a nach Sinus läuft, während in einer zweiten Schleife ein Strom über den Leerlaufwiderstand
101 zum Ausgangsverstärker 150a und dann nach Minus fließt. Eine dritte Stromschleife
führt vom Pluspol über eine Lampe 120 nach Minus; die Lampe zeigt einem Bediener
die veränderte Situation an, daß er nun nämlich mit dieser Schaltstellung den Regelkreis
aufgeschnitten hat.
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In, einer vierten Schaltstellung herrschen prinzipiell die gleichen
Verhältnisse wie in Schaltstellung 3 mit dem eineigen Unterschied, daß das Amperemeter
nicht in den Lastkreis, sondern in den Kreis des Leerlaufwiderstands 101 eingeschaltet
wurde. Auch diesmal brennt die Lampe 120, um die Auftrennung des Regelkreises zu
signalisieren.
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In Schaltstellung 1 zeigt also das Amperemeter den vom Festwertsignalgenerator
über den Leerlaufwiderstand gezogenen Strom an, in Stellung 2 den vom Ausgangsverstärker
über die, Last gezogenen Strom, in Stellung 3 den vom Festwertsignalgenerator über
die Last gezogenen Strom und in Stellung 4 den vom Ausgangsverstärker über den Leerlaufwiderstand
gezogenen Strom.
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Durch diese vier Schaltstellungen hat somit der Bediener die Möglichkeit,
den Festwertstrom so einzustellen,' daß er dieselbe Höhe-wie der Strom durch den
Ausgangsverstärker aufweist, bevor er beispielsweise die Regelschleife unterbricht
und die Last über den Festwertsignalgenerator betreibt. Andererseits ist ihm die
Möglichkeit gegeben, zu prüfen, ob der Strom des Ausgangsverstärkers wiederum einen
Wert annimmt, der gleich oder ähnlich hemdes Festwertsignalgeneratorstroms ist,
bevor er die Last vom Pestwertsignalgenerator trennt und wieder auf den Ausgangsverstärker
zurückschaltet,
was beispielsweise bei einer Wiederinbetriebnahme des Prozessrechners der Fall ist.
Auf solche Weise wird wie gesagt ein sicheres und gefahrloses Umschalten der Last
200a, wie auch mehrerer oder aller Lasten ermöglich.
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Die Schaltstellung 2 und 3 kann als Yastanlegestellungf die Schaltstellung
1 und 4 als "Ausgleichsstellung" bezeichnet werden. Schaltet nämlich der Bediener
von Stellung 1 bis schließlich nach Stellung 4 oder umgekehrt, durchläuft er ausgehend
von der Ausgleichstellung als einer Meßstellung der Größe, auf die umgeschaltet
werden soll, die Lastanlegestellung als einer Meßstellung der Größe, von der abgeschaltet
werden soll, bevor er mittels einer dritte und vierte Umschaltung die Last tatsächlich
an die andere Signalquelle anlegt. Damit ist eine zusätzliche Sicherheit vor/fehlerhafter
Bedienung und leichtfertiger Umschaltung geschaffen.
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In Fig. 6 wird der Prüfkreis 30 der Fig. 1 in einem detaillierteren
Blockschaltbild erläutert. Die auf der Leitung 60a aus dem Computer 60 (Fig.1) kommende
digitale Stellbefehlsinformation verzweigt einmal zum Digital-Analogumsetzer 63,
Um von dort aus über den Ausgangsteil 40 des Zwischenglieds 10 die Last zu beaufschlagen,
andererseits läuft sie zum Prüfkreis 30, indem sie über eine Anpassungsschaltung
36 an den einen Eingang eines Komparator3 34 angeschlossen ist. Die den Digital-Analog-Umsetzer
63 verlassende analoge Stellbefehlinformation wird ebenfalls zum Prüfkreis 30 abgezweigt,
indem sie eventuell über einen Verstärker 63a zu einem Datenpuffer 31, 32 kommt,
der aus dem Block 31 als einem Informationsspeicher and dem Block 32 als einem Ausgangsverstärker
besteht, beide vergleichbar dem sample und hold-Kreis des Ausgangsbausteins-40a.
Am Ausgang des Ausgangsverstärkers 32 befindet sich ein Widerstand 35 als LastsimulAtor,
dessen Spannungsfall als zweiter Eingang in den Komparator 34 dient. Somit vergleicht
der
Komparator den Spannungsfall am Widerstand 33 mit der über die Anpassungsschaltung
36 zugeführten Aus gangsinformation aus dem Computer 60 auf betragsmäßige Identität.
Der Komparator kann Teil des Zwischenglieds 10 oder auch Teil des Computers 60 seine
Ergibt nun der Vergleich, daß die beiden eingegebenen Daten zueinander in richtiger
Beziehung stehen, so läuft ein Signal aus dem Komparator 34 zum Multiplexer 50,
etwa in Porm eines Impulses, wodurch das Relais R1 (Fig.1) erregt wird bzw. erregt
bleibt. Bei ungünstigem Vergleichsresultat wird Jedoch aus dem Komparator 34 eine
Fehleranzeigevorrichtung 35 beaufschlagt, die eine Lampe, eine Alarmanlage oder
dergleichen betreibt, um dem Bediener damit zu signalisieren, daß er den Umschalter
65 (Fig.1) zu betätigen hat, Dabei wird eine Erregung des Relais R1 unmöglich gemacht
bzw. unterbrochen. Wie bereits erwähnt, kann die Betätigung des Umschalters 65 auch
automatisch durch die Fehleranzeigevorrichtung selbst erfolgen.
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Der Eingabeteil 20 der Fig. 1 muß nicht zwangsläufig Teil des Zwischenglieds
10 sein, wie dies eingangs auch bereits am Beispiel direkt digital erstellter Meßwe-rte
gezeigt wurde. Meist ist jedoch ein Eingabeteil in der in Pig. 1 gezeigten Weise
deshalb notwendig, weil die über Leitungen herangeführten Meßwerte Abschluß- und
Anpassungskreise benötigen, um als standartisierte Werte dem Multiplexereingang
angeboten werden zu können.
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Die Festwertsignalgeneratoren 170a usf. am Ausgang des Zwischenglieds
10 geben die Möglichkeit einstellbarer,Festwerteingabe in die Stellglieder einer
sonst rechnergesteuerten Fertigungsstraße beispielsweise zur Erzeugung von Glasfasern,
wodurch der Prozessrechner sQy?ie seine Ein- und 1 Ausgabeglieder oder Teile davon
intermittierend zu Austausch
-, Reparatur-, Wartungs-, Versuchs
und anderen Zwecken stillgelegt oder anderswie betrieben werden können.