DE1944011A1

DE1944011A1 - Regler mit stossfreiem UEbergang zwischen zwei Betriebsarten

Info

Publication number: DE1944011A1
Application number: DE19691944011
Authority: DE
Inventors: Beardsley Earl Arnold; Prescott Robert Claude; Bowditch Hoel Lawrence
Original assignee: Foxboro Co
Current assignee: Schneider Electric Systems USA Inc
Priority date: 1968-11-01
Filing date: 1969-08-29
Publication date: 1970-05-21
Also published as: GB1267723A; NL147265B; DE1944011B2; NL6916167A; FR2022390A1

Description

The Foxboro Company ^ « »up mca

Foxboro, Mass.« V«St,A.

Regler mit stoßfreiem Übergang zwischen zwei

Betriebsarten

Die Erfindung bezieht sich a.uf Regler mit einer automatischen Einrichtung zur Erzielung eines stoßfreien Übergangs zwischen zwei Betriebsarten des Reglers und betrifft insbesondere eine pneumatische Reglervorrichtung mit einem sekundären Regler, welcher das von einem primären Regler gelieferte Ausgangssignal während der Hand-Betriebsart a.uf dem Stelldruck hält, sowie mit einer Einrichtung, welche während des automatischen Regelbetriebs dem vom primären Regler gelieferten Steildruck kontinuierlich folgt.

Im folgenden ist die Erfindung in bevorzugter Ausführungsform anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen.

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen pneumatischen Vorrichtung zur Erzielung eines stoßfreien Übergangs mit einem primären Regler, einem sekundären Regler und einer Hand-Automatik-Umschalteihrichtung,

Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung des Verhältnisses zwischen dem primären Regler und dem sekundären Regler während der automatischen Regelbetriebsart und

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Pig. 3 eine vereinfachte Darstellung des Verhältnisses zwischen dem primären _Eegl er und dem sekundären Regler während der von Hand gesteuerten Betriebsart.

Gemäß Pig. 1 wird bei einem primären Regler 11 ein Meßbzw.Istsignal 12 an einen Heß- bzw. Istwert-Balgen 13 und ein-Sollwertdruck 14 an einen Sollwert-Balgen 15 angelegt. Der Istwert-Balgen 13 und der Sollwert-Balgen 15

^ wirken auf gegenüberliegende Seiten einer bei 17 angelenkten Kraftstange 16 ein, während zwei weitere Balgen 18 und 19 einander.an-der anderen Seite des Schwenkpunkts 17 entgegenwirken. Der Balgen 18 führt während des normalen Regelbetriebs eine Integrationsfunktion durch, während der Balgen 19 das Ausgangsglied der Anordnung darstellt, das während des automatischen Betriebs über einen Schalt era.bschnitt 35C ein Stellsignal 20 an das nicht eingezeichnete Stellglied liefert. Der Schaltzustand gemäß Pig. 1 entspricht der von Hand gesteuerten Betriebsart. Eine Düse 21 und ein Relais 22 wirken zusammen mit dem Ausgangs-Balgen 19 in der Weise auf die Kraftstange 16 ein, daß in der■automatischen Betriebsart im Balgen 19 einen Druck erzeugt.

ψ wird, bei welchem die verschiedenen Bauteile des Reglers 11 ausbalanziert bzw. abgeglichen sind.

In der händgesteuerten Betriebsart, wie sie durch den Schaltzustand gemäß Pig. 1 dargestellt ist, wird ein sekundärer Regler 23 einerseits von einem von einer handbetatigbaren Nachführeinrichtung 25 gelieferten Stellsignal 24 und andererseits von den von den Balgen 18 und 19 des Reglers 11 gelieferten Signalen beaufschlagt. Genauer gesa.gt, wird das Stellsignal 24 nicht nur dem Stellglied, sondern auch

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als Sollwertsignal einem Balgen 26 des sekundären Reglers 23 eingespeist, welcher in der Hand Betriebsart durch, ein Eins ehalt signal von einem Automätik-Hand-Umschalter 27 aktiviert wird, wobei eine Speisequelle 28 über einen Schalterabschnitt 27A und eine Drossel 29 an einen Balgen 30 des sekundären Reglers 23 angeschlossen wird. Der Balgen 30 führt in Verbindung mit einer Düse 31 eine Proportionierfunktion durch, und der Druck des Balgens 30 wird über eine Drossel 32 an einen Balgen 33 angelegt, der eine Integrierfunktion durchführt. Ein dem Sollwert-Balgen 26 entgegenwirkender' Balgen 34 des Reglers 23 erfüllt die Meßfunktion, indem er unmittelbar vom Druck des Balgens 19 des primären Reglers 11 beaufschlagt wird. Während der handgesteuerten Betriebsart besteht die Aufgabe des sekundären Reglers 23 in der Aufrechterhaltung des im Balgen 18 herrschenden Drucks auf einem solchen Wert, daJ3 ein resultierender Druck im Balgen 19 des primären Reglers 11 erzeugt und mithin der den Meß-Balgen 34 des sekundären Reglers 23 beaufschlagende Druck a.uf dem Sollwert-Druck im Balgen 26 gehalten wird« Dies bedeutet, daJ3 der von der handbetätigten nachführeinrichtung 25 gelieferte Stelldruck während des handgesteuerten Betriebs über den sekundären Regler 23 den Ausgangs-Balgen 19 des primären Reglers 11 beaufschlagt, was durch einen Schalterabschnitt 35A erreicht wird, weleher in der in Fig. 1 dargestellten Hand-Betriebsart den im Balgen 33 des sekundären Reglers 23 herrschenden Druck mit dem Rückstell-Balgen 18 des primären Reglers 11 verbindet. Der Regler 11 weist eine Rückstell-Kapazität 45 auf, die jedoch in der Hand-Betriebsart über einen Schalterabschnitt 35B vom Relais 22 getrennt ist, während gleichzeitig die Verbindung zwischen dem Balgen 19 und dem das Stellsignal 20 führenden Ausgang über einen Schalterabschnitt 35C getrennt

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ist. Das Umschalten erfolgt mittels des S ehalt er a.b Schnitts 27A des Ha.nd-Automa.tik-Ums ehalt ers 27, welcher in der Hand-Betriebsart einen Druck an die Schalterabschnitte 35A, 35-B und 35C anlegt und dadurch den Schaltera.bschnitt 35A schliei3t und die Sehaltera/bschnitte 35B und 35C öffnet.

Die handletatigte nachführeinrichtung 25 arbeitet in der \7eise, da.ß ein Mechanismus 36 durch einen Sollwert-Handknopf 37 eingestellt wird, der über ein Gestänge 38 eine mit einem Relais 40 verbundene Düse 39 "steuert, wobei das ^ Relais 40 über einen Schalterabschnitt 27B einen Yfiedera.bgl eichdruck an einen Balgen 41 anlegt und unmittelbar einen Druck an den das Stellsignal 20 liefernden Ausgang liefert. Der Druck des Balgens 41 und mithin der Stelldruck 20 wird durch einen Zeiger 42 angezeigt.

In der automatischen Betriebsart unterbrechen die Schaltera.bschnitte 27A und 27B des Umschalters 27 die Verbindung zwisehen dem Relais 40 und dem Ausgang des-Systems: und ma.chen .den sekundären Regler 23 unwirksam. Gleichzeitig stellen sie die Scha.ltera.bsclinitte 35A, 35B und 35C in ihre Stellungen für die Automatik-Betriebsart um, in denen der Schalterabschnitt 35A geöffnet ist und die Schalterabschnitte 35B und 35C geschlossen sind. Zu diesem Zeitpunlct wird während der automatischen Betriebsart das Ausgangssignal 20 über den geschlossenen Schalterabschnitt 35C vom Balgen 19 des primären Reglers 11 geliefert, das gleichzeitig a.ber auch den Balgen 41 beaufschlagt, welcher auf mechanischem Weg das Zahnradsegment des Mechanismus 36 über das Gestänge 38 in eine dem Ausgangsdruck entsprechende Stellung' einstellt. Außerdem ist in der automatischen Betriebsart der Handknopf 37 vom Zahnradsegment des Mechanismus 36 getrennt, so daß der Balgen 41 letzteres ungehindert in Abhängigkeit

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vom Ausgangs druck zu betätigen vermag.

Der stoßfreie Übergang von der handgesteuerten auf die automatische Betriebsart wird dadurch gewährleistet, da.ß der Verbindungspunkt zwischen dem Balgen 19 und dem Sehaltera/bschnitt 35C bereits mit dem von der Hand-Sta,tion 25 gelieferten Stellsignal 20 entsprechenden Druck beaufschlagt wird, da. das Schaltsignal und das Stellsignal 20 von der Nachfolgeeinrichtung 25 über den Umschalter 27 und Verbindungen 43, 44 dem primären Regler 11 bzw. dem sekundären Regler 25 zugeführt wird. Die a.uf diese Weise hergestellte Anordnung gestaltet es, die a.us der handbetätigbaren nachführeinrichtung 25, dem Relais 40 und dem Umschalter 27 bestehende Bauteilegruppe als Unterbaugruppe a.us dem System auszuschalten, ohne da.ß da.bei der automatische Betrieb des restlichen Systems beeinflußt wird, weil das über die Verbindung 43 zugeführte Schatfcsignal in der automatischen Betriebsart passiv ist bzw. auf Atmosphärendruck liegt und die Verbindung 44 so stark gedrosselt ist, daß auch bei abgeschalteter nachführeinrichtung 25 der Balgen des Reglers 11 in Verbindung mit dem Relais 22 einen ausreichenden Stelldruck 20 zu liefern vermag.

Pig. 2 veranschaulicht das Verhältnis zwischen dem primären Regler 11 und dem sekundären Regler 23 in der automa,-tischen Betriebsart. Der primäre Regler 11 liefert auf der Grundlage des Sollwerts 14 und des Istwerts 12, welche an die Balgen 15 bzw. 13 angelegt werden, das Stellsignal 20, während der Balgen 18 die Integrierfunktion übernimmt. Die Klappen-Düse 21 und das Relais 22 liefern einen Wiedera.bgleich-Druck an den Balgen 19, der den Druck des Stell-Dignals 20 festlegt. Der vom Schalterabschnitt 27A gelie-

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ferte Schaltdruck liegt auf Atmosphärendruck, so daß'die Balgen 30 und 33 des sekundären Reglers 23 infolge der Entlüftung zur Atmosphärenluft unwirksam sind. Die Balgen 26 und 34p welche die Sollwert- bzw» Istwert-Balgen.des. sekundären Reglers 23 darstellen, sind beide mit dem Ausgang des Systems verbunden, so daJ3 sie von ausreichendem Druck beaufschlagt werden, falls der sekundäre Regler 23 durch Umschalten auf die Hand-Betriebs axt aktiviert . werd en sollte. Darüber hinaus wird der Stelldruck 20 der handbetätigbaren Nachführeinrichtung 25 zugeführt, die während der automatischen Betriebsart mitläuft, indem der Balgen 41 je nach der Größe des Stelldrucks mechanisch eingestellt wird. Infolgedessen kann die handbetätigba.re nachführeinrichtung 25 auf Hand-Betriebsart umgeschaltet werden, während der Handknopf 37 über den Mechanismus 36 mit dem Balgen 41 verbunden ist, welcher von dem zuletst beim automatischen Betrieb herrschenden Stelldruck beaufschlagt wird, wobei dieser Druck daraufhin von Hand geändert werden kann. .

Pig. 3 zeigt das Verhältnis zwischen dem primären Regler und dem sekundären Regler 23 in der handgesteuerten Betriebsart, in welcher der von der haiidbetätigbarcn nachführeinrichtung 25 gelieferte Druck sowohl an. den Ausgang des Systems als auch an den Sollwert-Balgen 26 des sekundären Reglers 23 angelegt wird. Der Istwert-Balgen 34 des sekundären Reglers 23 ist mit dem Ausgangs-Balgen 19 des primären Reglers 11 und der Rückstell-Balgen 33 des sekundären Reglers 23 ist bei dieser Betriebsart mit dem Balgen 18 des primären Reglers 11 verbunden, während die Rückstell-Kapanität-45 des primären Reglers 11 in der handgesteuerten Betriebsart so geschaltet ist, da.ß der vom Balgen 30

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des sekundären Reglers 23 über die Drossel 32 gelieferte Druck den Balgen 18 des primäron Reglers 11 mit einem entsprechenden Druck beaufschlagt, so daß der vom Balgen 19 des primären Reglers 11 gelieferte Druck ständig?auf dem von der handbetätigbaren nachführeinrichtung 25 gelieferten Stelldruck 20 geholten wird.

Vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen in der Anordnung, mit deren Hilfe die aus der hand-"betätigbaren ITachführeinrichtung 25, dem Relais 4-0 und dem Umschalter 27 bestehende Unterbaugruppe ohne Unterbrechung der automatischen Regelung ausgeschaltet und die a,us den beiden Reglern 11 und 23 bestehende Automa-tik-Baugruppe ohne Unterbrechung der handgesteuerten Betriebsart wirkungslos gemacht werden kann. .

Srsichtlichervreise kann der sekundäre Regler 23 zweckmäßig von jeder beliebigen herkömmlichen Bauart, wie vom Rückstell-, Ableitungs- oder Proportional-Tvp sein oder Kombinationen dieser Typen darstellen. Ebenso kann die erfindungsgernäße Vorrichtung durch dem Fachmann geläufige Anpassung in Verbindung mit 'elektronischen Regle.rn angewandt werden.

Zusammenfassend schafft die Erfindung mithin einen pneumatischen Regler mit Einrichtungen zur Gewährleistung eines stoßfreien Übergangs zwischen einer a,utoma.tisehen und einer handgesteuerten Betriebsart. In der automatischen Betriebsart regelt ein pneumatischer Regler das Verfahren auf herköimaliche Weise, wobei das Stellsignal gleichseitig einer hancTbetätigbaren nachführeinrichtung eingespeist wird, wodurch ein Einstellmechanismus kontinuierlich auf das vom Regler erzeugte Stellsignal eingestellt wird. !lach dem Um-

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schalten a.uf die Hand-Betriebsart wird die Nachfuhr einrichtung durch einen von.Hand eingestellten Sollwert in Betrieb gesetzt und liefert ein entsprechendes Stellsignal, das gleichzeitig als Sollwertsignal einem sekundären pneumatischen. Regler eingegeben wird, welcher in der Weise mit dem ι primären pneumatischen Regler zusammengeschaltet ist, da.ß der Ausgangs-Balgen des primären Reglers auf dem gleichen Druck gehalten wird wie das von der Nachführeinrichtung gelieferte Stellsignal. Zu diesem Zweck wird der Rückstell-Balgen des primären Verfahrens-Reglers mit einem Signal gespeist, welches große Abweichungen zwischen den an den primären Verfahrens-Regler angelegten Istwert- und SoIlwertsignalen ausgleicht. lTa.ch dem Umschalten von. der handgesteuerten auf die automatische- Betriebsart wird der auf entsprechendem Druck liegende Ausgang des primären Verfahrens-Reglers so geschaltet, daß er das Steilsignal liefert, während der sekundäre Regler abgeschaltet wird. Eine Abweichung des Stel!signals vom durch den Unterschied zwischen dem Istwert und dem Sollwert verlangten Wert wird entsprechend-der Einstellung des Rückstell-Balgens a,uf die bei pneumatischen Reglern normale Weise integriert.

Obgleich vorstehend nur eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben ist, sind dem Fachmann selbstverständlich zahlreiche Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß der Rahmen und der Grundgedanke der Erfindung verlassen werden.

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Claims

Patentansprüche

Regler mit. stoßfreiem Übergang zwischen zwei Betriebsarten, mit einem in. der automatischen Betriebsart das Stellsignal liefernden primären Regler und einer in der Hand-Betriebsart das Stellsignal liefernden Handsta.tion, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines stoßfreien Übergangs von der Hand-Betriebsart auf die automatische Betriebsart ein sekundärer Regler vorgesehen ist, welcher das vom primären Regler gelieferte Stellsignal gleich dem von der Handstation gelieferten Stellsignal hält, indem er den Unterschied zwischen dem von der Handstation gelieferten Stellsignal und dem vom primären Regler gelieferten Stellsignal vergleicht und ein Ausgangssignal liefert, das zum Wiedera.bgleichen des primären Reglers benutzt wird, um das von ihm gelieferte Stellsignal/dem gleichen Wert zu halten wie das von der Handstation, gelieferte Stellsignal, wobei beim Übergang von der Hand-Betriebsart auf die automatische Betriebsart das vom primären Regler gelieferte, im Augenblick des Umsehaltens dem vorher von der Handstation gelieferten Stellsignal entsprechende otellsignal mit dem Stellglied verbunden wird.
2. Regler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten Regler, dem ein Sollwert- und ein Terfahren-Istwert-Signal eingespeist werden, zur Erzeugung eines während einer automatischen Betriebsart zu einem Stellglied übertragenen Stellsignals, durch einen zweiten, während der automatischen Betriebsart unwirksamen und

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in einer Hand-Betriebsart mit dem ersten Regler verbundenen Regler;, welcher das vom ersten Regler gelieferte Signal a.uf dem. gleichen Wert hält \vie ein während der Hand-Betriebsart von einer Hand-Sta,tion geliefertes Stellsignal, und durch eine Ümschalt-Station zur Umschaltung von der automatischen Betriebsart a.uf Hand-Betriebsart und zurück, welche in der automatischen Be-. triebsart die Hand-Station durch mechanische Einstellung als Polgeglied für das vom ersten Regler gelieferte Stellsignal arbeiten läßt und gleichzeitig den zweiten Regler unwirksam macht und S ehalt einrichtung en zur Betätigung des ersten Reglers in der Weise betätigt, daß dessen Ausgang mit dem Stellglied verbunden wird, während sie in der Hand-Betriebsart das Folgeglied in eine Hand-Stellwertvorrichtung umwandelt, die ein an das-Stellglied übertragenes Ausgangssignal erzeugt, das gleichzeitig als Sollwert an den zweiten Regler übertragen wird, während das vom ersten Regler gelieferte Signal, das zu diesem Zeitpunkt dem Stellglied nicht zugeführt wird, als Meß- bzw. Istwert eingang dem zweiten Regler eingespeist wird, wobei der zweite Regler die Abweichung des Istwerts vom Sollwert a.uf ein Mindestmaß hera.bsetzt, indem er dem ersten Regler ein Signal zur Hervorbringung eines Y/ioderabgleichs liefert, wenn das vom ersten Regler gelieferte Ausgangssignal praktisch dem von der Hand-Station gelieferten Ausgangssignal angepaßt ist. .--':■■."

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Regler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da.ß einem Yerfahrens-Regler ein Polgeniechanismus zugeordnet ist, der je nach dem vom Yerfahren3-Regler gelieferten Signal mechanisch nachgestellt wird/ und. da.ü

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dem lOlgemechanismus eine Einrichtung zur Erzeugung eines Signals "beim Übergang von der automatischen auf die Hand-Betriehsart zugeordnet ist, welches der mechanischen Einstellung des Polgemechanismus äquivalent ist.

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