DE1944011B2 - Regelungsanlage mit stoßfreiem Übergang zwischen zwei Betriebsarten - Google Patents

Description

sehen Steuergröße und Regelsignal bzw. Sollwert gemessen und manuell oder automatisch, auf Null abgeregelt werden, muß, bevor vom manuellen auf den automatischen Regelbetrieb umgeschaltet werden kann. Ersichtlicherweise kann mit den bisherigen Regelanlagen ein sofortiges Umschalten vom automatischen und manuellen Regelbetrieb und umgekehrt, nicht erfolgen, ohne dabei ein instabiles Verhalten des Regelkreises hervorzurufen.

Aufgabe der Erfind <ng demgegenüber ist es, eine Regelanlage zu schaffen, bei der jederzeit unter Gewährleistung eines stoßtreien Übergangs vom handbetriebenen in den automatischen Regelbetrieb als auch umgekehrt umgeschaltet werden kann, wobei die verschiedenen Steuergrößen voneinander abhängig gehalten werden, ohne das Ausgleichsmaßnahmen wie die Nachregelung auf Grund von Vergleichen der entsprechenden Werte bzw. Druckdifferenz erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Handregelung der Folgeregier ein der Differenz zwischen dem Ausgangssignal aas Reglers und dem mittels der manuell betätigbaren Einrichtung erzeugten Stellsignal entsprechendes Signal erzeugt, das dem primären Regler so aufgeschaltet ist, daß ein automatischer Abgleich zwischen automatischem Stellsignal und Handstellsignal erfolgt.

Vorteilhafterweise kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die aus der handbetätigbaren Stelleinrichtung, einem Relais und einem Umschalter bestehende Unterbaugruppe ohne Unterbrechung der automatischen Regelung ausgeschaltet und die aus zwei Reglern bestehende Automatik-Baugruppe ohne Unterbrechung der handgesteuerten Betriebsart wirkungslos gemacht werden.

Ersichtlicherweise kann der Folgeregler zweckmäßig von jeder beliebigen herkömmlichen Bauart, wie vom Rückstell-, Ableitungs- oder Proportional-Typ sein oder Kombinationen dieser Typen darstellen. Ebenso kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mit elektronischen Reglern angewandt werden.

Außerdem werden erfindungsgemäß die anzukoppelnden Signale ständig auf gleichem Pegel gehalten, so daß ein schnelles und sofortiges Umschalten gewährleistet wird. Ferner wird durch die erfindungsgemäße, bei Signalwertänderungen erfolgende Nachregelung ein für den Sollwert gültiger Streubereich vermieden, so daß keine zusätzlichen Einrichtungen zur Verhinderung von Instabilitäten des Regelkreises vorgesehen zu sein brauchen.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen pneumatischen Vorrichtung mit einem primären Regler, einem sekundären Regler und einer Hand-Atuomatik-Umschalteinrichtung,

F i g. 2 eine vereinfachte Darstellung eines Teils der Vorrichtung gemäß F i g. 1 während des automatischen Regelbetriebs und

F i g. 3 eine vereinfachte Darstellung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und2 während des von Hand gesteuerten Regelbetriebs.

Gemäß F i g. 1 wird bei einem primären Regler 11 ein Meß- bzw. Istsignal 12 an ein Eingangsglied 13 und ein SollwertdrucK 14 an ein Eingangsglied IS angelegt. Die Eingangsglieder 13 und 15 wirken jeweils auf gegenüberliegende Seiten eines bei 17 angelenkten Glieds 16 ein. während zwei weitere Glieder 18 und 19 einander an der anderen Seite des Schwenkpunkts 17 entgegenwirken. Das Rückstellglied 18 führt während des normalen Regelbetriebs eine Integrationsfunktion durch, während das Glied 19 das Ausgangsglied der Anordnung darstellt, das während des automatischen Betriebs über einen Schalterabschnitt 35 C ein Stellsignal 20 an ein nicht eingezeichnetes Stellglied liefert. Der Schaltzustand gemäß F i g. 1 entspricht der manuellen Betriebsart, ^ine Düse 21 und ein Relais 22 wirken zusammen mit dem Ausgangsglied 19 in der Weise auf das Glied 16 ein, daß in der automatischen Betriebsart am Ausgangsglied 19 ein Druck erzeugt wird, bei welchem die verschiedenen Bauteile des Reglers Il abgeglichen sind.

In der handgesteuerten Betriebsart, wie sie durch den Schaltzustand gemäß Fig. 1 dargestellt ist, wird ein sekundärer Regler bzw. Folgeregler 23 einerseits von einem von einer handbetä'obaren Nachfül i<-.nrichtung 25 gelieferten Stellsignai 24 und andererseits von den von den Gliedern 18 und 19 des Reglers 11 gelieferten Signalen beaufschlagt. Genauer gesagt, wird das Stellsignal 24 nicht nur dem Stellglied, sondern auch als Sollwertsignal einem Glied 26 des Folgereglers 23 eingespeist, welcher in der manuellen Betriebsart durch ein Einschaltsignal von einem Automatik-Hand-Umschalter 27 aktiviert wird, wobei eine Speisequelle 28 über einen Schaltcrabschnitt 27 A und eine Drossel 29 an ein Gegenkopplungglied 30 des Folgereglers 23 angeschlossen wird. Das Gegenkupp-Iun₆:glied 30 führt in Verbindung mit einer Düse 31 eine Proportionierfunktion durch, und der Druck des Gegekopplungsglieds 30 wird über eine Drossel 32 an ein Glied 33 angelegt, der eine Integrierfunktion durchführt. Ein dem Sollwert-Glied 26 entgegenwirkendes Glied 34 des Folgereglers 23 erfüi.t die Meßfunktion, indem es unmittelbar vom DrucK des AusgangSfc'ieds des primären Reglers 11 oeaufschlagt vvird. Während der handgesteuerten Betriebsart besteht die Aufgabe d«s sekundären Reglers 23 in der Aufrechterhaltung des im Rückstellglied 18 heirschenden Drucks auf einem solchen Wert, daß ein resultierender Druck im Ausgangsghed 19 des primären Reglers 11 erzeugt und der das Meß-Glied 34 des Folgereglers 23 beaufschlagende Druck auf dem Sollwert-Druck des angekoppelten Glieds 26 gehalten wird. Dies bedeutet, daß der von der handbetätigten Nachführeinrichtung 25 gelieferte Stelldruck während des handgesteuerten Betriebs über den Folgeregler 23 das Ausgangsglied 19 des primären Reglers 11 beaufschlagt, was durch einen Schalterabschnitt .** 4 erreicht wird, welcher in der in Fip,. 1 dargestellten Hand-Betriebsart den im Ausgangsglicd 33 des Folgereglers 23 herrschenden Druck mit dem Rückstellglied 18 des primären Reglers 11 verbindet. Der Regler 11 weist t-lne Rückstell-Kapazität 45 auf, die jedoch in der manuellen Betriebsart über einen Schalterabschnitt 35 B vom Relais 22 getrennt ist, während gleichzeitig die Verbindung zwischen dem Ausgangsglied 19 und dem das Stellsignal 20 führenden Ausgang über einen Schalterabschnitt 35 C getrennt ist. Das Umschalten erfolgt mittels des Schalterabschnitts 27 A des Umschalters 27, welcher bei Handregelung einen Druck an die Schalterabschnitte 35 A, 35 B und 35 C anlegt und dadurch den Schalterabschnitt 35/4 schließt und die Schalterabschnitte 35 B und 35 C öffnet.

Die handbetätigte Nachführeinrichtung 25 arbeitet in der Weise, daß ein Mechanismus 36 durch einen

Sollwert-Handknopf 37 eingestellt wird, der über ein wert- bzw. Istwert-Glieder des Folgereglers 23 dar-Gestänge 38 eine mit einem Relais 40 verbundene stellen, sind beide mit dem Ausgang des Systems verDüse 39 steuert, wobei das Relais 40 über einen bunden, so daß sie von ausreichendem Druck beauf-Schalterabschnitt 27 B einen Abgleichdruck an ein schlagt werden, falls der Folgeregler 23 durch Um-Kopplungsglied 41 anlegt und unmittelbar einen 5 schalten auf die manuelle Betriebsart aktiviert werden Druck an den das Stellsignal 20 liefernden Ausgang sollte. Darüber hinaus wird der Stelldruck 20 der liefert. Der Druck des Kopplungsglieds 41 und somit handbetätigbaren Nachführeinrichtung 25 zugeführt, der Stelldruck 20 wird durch einen Zeiger 42 ange- die während der automatischen Betriebsart mitläuft, zeigt. indem das Kopplungsglied 41 je nach Größe des Stell-

In der automatischen Betriebsart unterbrechen die io drucks mechanisch eingestellt wird. Infolgedessen Schalterabschnitte 27 A und 27 B des Umschalters 27 kann die handbetätigbare Nachführeinrichtung 25 auf die Verbindung zwischen dem Relais 40 und dem Handregelung umgeschaltet werden, während der Ausgang des Systems und machen den Folgeregler 23 Handknopf 37 über den Mechanismus 36 mit dem unwirksam. Gleichzeitig stellen sie die Schalterab- Kopplungsglied 41 verbunden ist, welcher von dem schnitte 35 A, 35 B und 35 C in ihre Stellungen für die 15 zuletzt beim automatischen Betrieb herrschenden Automatik-Betriebsart um, in denen der Schalterab- Stelldruck beaufschlagt wird, wobei dieser Druck schnitt 35 A geöffnet ist und die Schalterabschnitte daraufhin von Hand geändert werden kann.
35 B und 35 C geschlossen sind. Zu diesem Zeitpunkt F i g. 3 zeigt das Verhältnis zwischen dem primäwird während der automatischen Betriebsart das Aus- ren Regler 11 und dem Folgeregler 23 in der handgegangssignal 20 über den geschlossenen Schalterab- ao steuerten Betriebsart, in welcher der von der handbeschnitt 35 C vom Ausgangsglied 19 des primären Reg- tätigbaren Nachführeinrichtung 25 gelieferte Druck lers 11 geliefert, das gleichzeitig aber auch das Kopp- sowohl an den Ausgang des Systems als auch an das lungsglied 41 beaufschlagt, welcher auf mechani- Sollwert-Glied 26 des Folgereglers 23 angelegt wird. schem Weg das Zahnradsegment des Mechanismus 36 Das Istwert-Glied 34 des Folgereglers 23 ist mit dem über das Gestänge 38 in eine dem Ausgangsdruck ent- as Ausgangsglied 19 des primären Reglers 11 und das sprechende Stellung einstellt. Außerdem ist in der Rückstellglied 33 des Folgerepiers 23 ist bei dieser Beautomatischen Betriebsart der Handknopf 37 vom triebsart mit dem Rückstellglied 18 des primären Reg-Zahnradsegment des Mechanismus36 getrennt, so daß lers 11 verbunden, während die RUckstell-Kapazität das Kopplungsglied 41 letzteres ungehindert in Ab- 45 des primären Reglers 11 in der handgesteuerten hängigkeit vom Ausgangsdruck zu betätigen vermag. 30 Betriebsart so geschaltet ist, daß der vom Gegenkopp-

Der stoßfreie Übergang von der handgesteuerten lungsglied 30 des Folgereglers 23 über die Drossel 32 auf die automatische Betriebsart wird dadurch ge- gelieferte Druck das Rückstellglied 18 des primären währleistet, daß der Verbindungspunkt zwischen dem Reglers 11 mit einem entsprechenden Druck beaui-Ausgangsglied 19 und dem Schalterabschnitt 35 C be- schlagt, so daß der vom Ausgangsglied 19 des primä- j reits mit dem von der manuell betätigbaren Einrich- 35 ren Reglers 11 gelieferte Druck ständig auf dem von j tung 25 gelieferten Stellsignal 20 entsprechenden der handbetätigbaren Nachführeinrichtung 25 gelie-Druck beaufschlagt wird, da das Schaltsignal und das ferten Stelldruck 20 gehalten wird.
Stellsignal 20 von der Nachfolgeeinrichtung 25 über Zusammenfassend schafft die Erfindung mithin den Umschalter 27 und Verbindungen 43,44 dem pri- einen pneumatischen Regler mit Einrichtungen zur mären Regler 11 bzw. dem Folgeregler 23 zugeführt 40 Gewährleistung eines stoßfreien Übergangs zwischen wird. Die auf diese Weise hergestellte Anordnung ge- einer automatischen und einer handgesteuerten Bestattet es. die aus der handbetätigbaren Nachführein- triebsart. Das Stellsignal wird gleichzeitig einer handrichtung 25, dem Relais 40 und dem Umschalter 27 betätigbaren Nachführeinrichtung eingespeist, wobestehende Bauteilgruppe als Unterbaugruppe aus durch ein Einstellmechanismus kontinuierlich auf das dem System auszuschalten, ohne daß dabei der auto- 45 vom Regler erzeugte Stellsignal eingestellt wi- i. Nach matische Betrieb des restlichen Systems beeinflußt dem Umschalten auf die Handregelung wird die wird, weil das üoer die Verbindung 43 zugeführte Nachführeinrichtung durch einen manuell eingestell-Schaltsignal in der automatischen Betriebsart passiv ten Sollwert in Betrieb gesetzt und liefert ein entspreist bzw. auf Atmosphärendruck liegt und die Verbin- chendes Stellsignal, das gleichzeitig als Sollwertsignal dung 44 so stark gedrosselt ist, daß auch bei abge- 50 einem Folgeregler eingegeben wird, welcher in der schalteter Nachführeinrichtung 25 das abgleichbare Weise mit dem primären pneumatischen Regler zuGlied 16 des Reglers 11 in Verbindung mit dem Relais sammengeschaltet ist, daß das Ausgangsglied des pri-

22 einen ausreichenden Stelldruck 20 zu liefern ver- mären Reglers auf dem gleichen Druck gehalten wird mag. wie das von der Nachführeinrichtung gelieferte Stell-

Fig.2 veranschaulicht das Verhältnis zwischen 55 signal. Zu diesem Zweck wird das Stellglied des pri-

dem primären Regler II und dem Folgeregler 23 in mären Reglers mit einem Signal gespeist, welches

der automatischen Betriebsart. Der primäre Regler 11 große Abweichungen zwischen den an den primären

liefert auf der Grundlage des Sollwerts 14 und des Ist- Regler angelegten Istwert- und Sollwertsignalen aus-

werts 12, welche an die Glieder 15 bzw. 13 angelegt gleicht. Nach dem Umschalten von der handgesteuer-

werden, das Stellsignal 20, während das Rückstell- 60 ten auf die automatische Betriebsart wird der auf ent-

glied 18 die Integrierfunktion übernimmt. Die Düse sprechenden Druck liegende Ausgang des primären

21 und das Relais 22 liefern einen Wiederabgleich- Reglers so geschaltet, daß er das Stellsignal liefert,

druck an das Ausgangsglied 19, der den Druck des während der Folgeregler abgeschaltet wird. Eine Ab-

Stellsignals 20 festlegt Der vom Schalterabschnitt weichung des Stellsignals vom durch der« Unterschied

27 A gelieferte Schaltdruck liegt auf Atmosphären- 65 zwischen dem Istwert und dem Sollwert verlangten

druck, so daß die Glieder 30 und 33 des Folgcreglers Wert wird entsprechend der Einstellung des Rück-

23 infolge der Entlüftung zur Atmosphärenluft un- Stellglieds auf die bei pneumatischen Regiem übliche -wirksam sind. Die Glieder 26 und 34, welche die Soll- Weise integriert

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 944 Oil H 1 2 ... und einem Istsignal entsprechenden Stellsignals, ratentansprucne: einem V(m diesem Steusignal beaufschlagten Folgereg-

1. Regelungsaniage mit einem Umschalter zur ler und einer manuell betätigbareu Einrichtung zur wahlweisen selbsttätigen Regelung oder Handre- Erzeugung des Stellsignals während der Handregegelung mittels desselben Stellglieds, mit einem auf 5 lung.

Druck ansprechenden Regler zur Erzeugung eines Aus der USA.-Patentschrift 2 939 472 ist bereits der Differenz zwischen einem Sollsignal und eine automatische oder von Hand betätigte Regelaneinem Istsignal entsprechenden Stellsignals, einem lage der eingangs erwähnten Art bekannt, bei der das von diesem Stellsignal beaufschlagten Folgeregler im Verlaufe der automatischen Regelung erzeugte und einer manuell betätigbaren Einrichtung zur io Stellsignal einem EinstePglied der manuell betätigba-Erzeugung des Stellsignals während der Handre- rcn Einrichtung zugeführt wird. Bei automatischer gelung, dadurch gekennzeichnet, daß Bedienungsweise beaufschlagt somit das vom Regler bei Handregelung der Folgeregler (23) ein der Dif- erzeugte Stellsignal das Einstellglied zur manuellen ferenz zwischen dem Ausgangssignal des Reglers Betätigung derart, daß letzteres ständig auf einem dem (11) und dem mittels der manuell betätigbaren 15 Stellsignal entsprechenden Wert gehalten wird. Bei Einrichtung (25) erzeugten Stellsignal entspre- der Umschaltung von automatischer zu manueller Aechendes Signa! erzeugt, das dem primären Regler gelung wird der Ausgang des bei automatischer Beil 1) so auf geschaltet ist, daß ein automatischer triebsweise wirkenden und das Stellsignal liefernden Abgleich zwischen automatischem Stellsignal und Reglers vom gesamten Regelkreis getrennt, während Handstellsignal erfolgt. 20 dieser Regler jedoch weiterhin über eine Rückkopp-

2. Regelungsanlage nach Anspruch 1, dadurch lung mit dem manuell eingestellten Stellsignal beaufgekennzeichnet, daß der Regler (11) ein Eingangs- schlagt wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß beim glied (13) für ein Ist-Signal, ein Eingangsglied (15) Umschalten von au· jmatischer auf manuelle Regefür ein Sollwertsignal, einem auf Unterschiede lung die manuelle Betätigungseinrichtung auf den zuzwischen dem Ist- und dem Sollwertsignal anspre- 25 vor durch die automatische Regelung erhaltenen Stellchendes abgleichbares Glied (16). eine Einrich- wert eingependelt ist, während beim Umschalten von tung (21) zur I ^stellung eines etwaigen Unab- manueller in automatische Regelung der die automatigleichs der an das abgleichbare Glied angelegten sehe Regelung bewirkende Regler eingangsseitig von Kraft, ein F.ückstellglied (18) zur Erzeugung einer dem durch die manuelle Einstellung erzeugten Stell-Rückstellkraft auf das abgleiehba· e Glied (16) bei 30 signal beaufschlagt wird. Die Wirkungsweise dieser automatischer Regelung, welche die Gesamtkraft bekannten Reglerein richtung beruht darauf, daß soauf das abgleichbare Glied (16) unterstützt und wohl im manuellen wie auch im automatischen Beauf jeden Unterschied zwischen dem Hand- und trieb die entsprechenden Stelhignale der manuellen dem automatischen Ausgangssignal anspricht, Betätigungseinrichtung sowie des automalischen Re- und ein Ausgangsglied (19) zur Erzeugung des 35 glers zum stoßfreien Umschalten vom einen in den an-Stellsignals bei automatischer Regelung aufweist, deren Betriebszustand einander identisch sind.

daß der Folgeregler (23) ein an das Ausgangsglied Die deutsche Patentschrift 964 997 lehrt eine an-

(19) des Reglers (11) angekoppeltes Eingangsglied dere bekannte Regleranlage mit einem Umschalter

(34), ein an die manuell betätigbare Einrichtung zum Umschalten von handgeregelten in automati-

(25) angekoppeltes Glied (26), ein auf Unter- 40 sehen Betrieb, wobei mittels einer Folgesteuerung die

schiede zwischen den von den Gliedern (34. 26) Ausgangsgröße eines Reglers während des handgere-

erzeugten Kräften ansprechendes abgleichbares gelten Betriebs mit der Stellgröße gleich gehalten wird

Glied (23A), eine Einrichtung (31) zur Feststel- und dadurch ein stoßfreier Übergang von der iundge-

lung einer Bewegung des abgleichbaren Glieds. steuerten auf die automatische Betriebsart ermöglicht

ein Gegenkopplungsglied (30). das auf die Fest- 45 wird.

stelleinrichtung (31) anspricht und eine an das ab- Bei dieser bekannten Anlage muß während des gleichbare Glied (23/4) anlegbare Widerabgleich- manuellen Betriebs der Ausgangsdruck des Reglers kraft erzeugt, ein Ausgangsglied (33) zur Beauf- entsprechend dem von Hand eingestellten Druck schlagung des Rückstellglieds (18) des Reglers nachgeregelt werden, damit ein stoßfreier Übergang (11) bei Handregelung aufweist, und daß der Um- 50 zur automatischen Regelung erfolgen kann. Die Nach · schalter (27) ei. ümstellglied (3SA) zur Auf- regelung beruht auf einem Vergleich der beiden in Beschallung des Ausgangsgliedes (33) des Folgereg- tracht kommenden Druckwerte, welche dann erfolgt, lers auf das das Kückstellglied (18) des Reglers wenn eine Druckdifferenz auftritt. Aufgabe dieser An-(11) bei Handregelung aufweist. lage ist es, immer eine Druckdifferenz von Null zu er-

3. Regelungsanlage nach Anspruch 2, dadurch 55 halten. Ein Umschalten vom automatischen in den gekennzeichnet, daß der Regler (11) ein Kopp- manuellen Betrieb kann jedoch bei dieser Anlage nur lungsglied (45) zur Rückkopplung des Ausgangs- dann erfolgen, wenn die beiden zugeordneten Druckglieds (19) an das Rückstellglicd (18) bei automa- werte durch Betätigung eines Handschalters auf gleitischer Regelung und der Umschalter (27) ein Um- chea Pegel gebracht worden sind, so daß bei diesem stellglied (35 B) aufweist, welches diese Rück- 60 Umschalten die Druckdifferenz immer erst manuell kopplung bei Handregelung unterbricht. ausgeglichen werden muß. Außerdem tritt bei dieser

bekannten Regelanlage das Problem auf, daß bestimmte Zusatzeinrichtungen vorgesehen sein müssen,

Die Erfindung betrifft eine Regelungsanlage mit um durch bestehende Stellwert-Streubereiche hervor-

einem Umschalter zur wahlweisen selbsttätigen Rege- 65 gerufene Instabilitäten zu vermeiden,

!ung oder Handregelung mittels desselben Stellglieds, Außerdem ist bereits eine Einrichtung für Regel-

mit einem auf Druck ansprechenden Regler zur Er- anlagen bekannt (deutsches Gebrauchsmuster

Zeugung eines der Differenz zwischen einem Sollsignal 1 776 226), bei welcher ebenfalls die Differenz zwi-