DE19529313A1 - Betriebsverfahren für eine programmgesteuerte Recheneinheit zur Steuerung von Strahlerfeldern insbesondere von Thermoformmaschinen - Google Patents
Betriebsverfahren für eine programmgesteuerte Recheneinheit zur Steuerung von Strahlerfeldern insbesondere von ThermoformmaschinenInfo
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Description
Für die Bearbeitung von meist großflächigen, zunächst plat
tenförmigen Formteilen z. B. aus Kunststoff insbesondere durch
Verpressung und Verformung in Thermoformmaschinen ist es not
wendig, diese vorher intensiv zu erwärmen. Hierzu werden Fel
der mit einer unter Umständen sehr großen Anzahl an Heiz
strahlern, nachfolgend kurz Strahler genannt, gebildet. Bei
mittelgroßen Anlagen beträgt die Gesamtanzahl von Strahlern
z. B. 200 bis 300, bei großen Anlagen kann diese 800 bis 1000
betragen.
Abhängig von der aktuell gewünschten Verformung des jeweili
gen Formteils ist es in der Regel notwendig, pro Strahlerfeld
eine individuelle Heizfeldgeometrie einzustellen. Dies bedeu
tet, daß ein quasi "dreidimensionales" Temperaturprofil über
der Fläche des jeweiligen Formteiles durch das Strahlerfeldes
aufgebaut werden muß. Hierzu werden in der Regel in einem
ersten Schritt abhängig von dem gewünschten Oberflächenrelief
des Formteiles Strahler ausgewählt und zu Gruppen zusammenge
faßt. Diese sollen sogenannte isotherme Temperaturzonen bil
den, d. h. Bereiche auf der Formteiloberfläche mit einer vor
gegebenen, annähernd gleichen mittleren Temperatur. Ferner
kann es notwendig sein, daß auch die zu einer isothermen Tem
peraturzone gehörenden Strahler lokal geringfügig unter
schiedliche Temperaturen erzeugen.
Die Ansteuerung der Strahler kann zentral über eine programm
gesteuerte Recheneinheit erfolgen, z. B. über eine speicher
programmierbare Steuerung. Dabei muß in der Steuerung für je
den einzelnen Strahler ein eigener binärer Ausgangskanal,
auch digitaler Leistungsausgang genannt, zur Verfügung
stehen. Über diese binären Ausgangskanäle können die jeweils
zugeordneten Strahler programmgesteuert z. B. durch Ausgabe
einer logischen 1 zugeschaltet, bzw. durch Ausgabe einer lo
gischen 0 abgeschaltet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein in programm
technischer Form zentral mit Hilfe eines programmgesteuerten
Rechners, z. B. einer speicherprogrammierbaren Steuerung, aus
führbares Verfahren anzugeben. Hiermit soll zur Erzeugung
eines anwendungsabhängig frei vorgebbaren "dreidimensionalen"
Temperaturprofiles auf der Oberfläche des aktuell aufzuhei
zenden Formteiles zentral gesteuert für jeden einzelnen
Strahler eines Strahlerfeldes, welches unter Umständen eine
sehr große Anzahl an Einzelstrahlern aufweisen kann, ein
eigener, vorgebbarer Temperaturstellwert ausgebbar sein. Da
bei soll es das Verfahren ermöglichen, daß die Datenausgabe
über die binären Ausgangskanäle trotz einer unter Umständen
sehr großen Anzahl anzusteuernder Strahler ohne nennenswerte
Verzögerungen möglich ist, d. h. quasi in Echtzeit. Ferner
soll das Verfahren eine möglichst gleichmäßige Belastung der
drei Phasen des Netzes ermöglichen.
Die Aufgabe wird gelöst mit dem im Anspruch 1 enthaltenen
Betriebsverfahren. Vorteilhafte weitere Ausführungsformen
sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die Erfindung wird mit den in den nachfolgend kurz angeführ
ten Figuren dargestellten Beispielen weiter erläutert. Dabei
zeigt
Fig. 1 ein beispielhaftes, aus vier mal vier Heizstrahlern
bestehendes Strahlerfeld, welches exemplarisch drei
isotherme Temperatur Zonen aufweist,
Fig. 2 eine tabellarische, prinzipielle Darstellung der
Soll- und Korrekturwerte, welche zur Bildung der
einzelnen, strahlerspezifischen Leistungsstellwerte
pro Kanal, d. h. pro Strahler, zusammengefaßt werden,
Fig. 3 eine prinzipielle Darstellung der Phasenverläufe
einer das Strahlerfeld speisenden dreiphasigen Netz
spannung und der synchron dazu auszugebenden Zu- und
Abschaltbefehle aus der erfindungsgemäßen Leistungs
steuertabelle, womit der strahlerspezifische Lei
stungsstellwert eines jeden Strahlers modulations
artig erzeugt wird,
Fig. 4 eine beispielhafte, tabellarische Zuordnung der
Strahler des Strahlerfeldes von Fig. 1 zu den dor
tigen isothermen Temperaturzonen und den dazugehöri
gen Produktionswerten,
Fig. 5 eine tabellarische Zusammenstellung der sich für die
Strahler des Strahlerfeldes von Fig. 1 unter Berück
sichtigung der Zonenzuordnung gemäß Fig. 4 ergeben
den strahlerspezifischen Leistungsstellwerte,
Fig. 6 eine beispielhafte Ausführung für die erfindungsge
mäße Leistungssteuertabelle mit einer vorteilhaften,
eine möglichst symmetrische Netzbelastung bewirkenden
Besetzung mit Steuerbits,
Fig. 7 der Startbearbeitungszustand einer beispielhaften
Ausgabesteuertabelle gemäß einer weiteren Ausführung
der Erfindung, welche zur Vergleichmäßigung der Netz
belastung dient,
Fig. 8 den auf den Startbearbeitungszustand folgenden zwei
ten Bearbeitungszustand der beispielhaften Ausgabe
steuertabelle von Fig. 7, und
Fig. 9 den in einem gesamten Bearbeitungszyklus sich er
gebenden letzten Bearbeitungszustand der beispiel
haften Ausgabesteuertabelle von Fig. 7.
Die Erfindung soll am Beispiel eines in Fig. 1 dargestell
ten, aus Gründen der Übersichtlichkeit im Vergleich zu tat
sächlichen, praktischen Ausführungen relativ kleinen Strah
lerfeldes S näher erläutert werden. Dieses besteht exempla
risch aus vier mal vier, quadratisch angeordneten Heizstrah
lern 1 bis 16, welche nachfolgend kurz "Strahler" genannt
werden sollen. Zur Erzeugung eines anwendungsabhängigen
Heizprofils ist jedem der Strahler ein eigener, strahlerspe
zifischer Leistungsstellwert zugeordnet, welche nachfolgend
kurz "Strahlerstellwert" genannt werden sollen. In der rech
ten Spalte der Tabelle von Fig. 5 sind beispielhaft derar
tige Strahlerstellwerte für die in der linken Spalte der Ta
belle aufgelisteten Strahler aufgeführt. Jedem Strahler ist
schließlich ein binärer Ausgabesteuerkanal einer programm
gesteuerten Recheneinrichtung, insbesondere einer speicher
programmierbaren Steuerung, zugeordnet.
Zur besseren Übersicht sind die nachfolgend verwendeten Be
griffe in nachfolgender Tabelle kurz zusammengestellt:
Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren für eine programmge
steuerte Recheneinrichtung, insbesondere eine speicherpro
grammierbare Steuerung, hat die Aufgabe, eine schnelle und
zentral programmgesteuerte Modulation der Heizleistung einer
Vielzahl von zu einem Strahlerfeld zusammengeschalteten Heiz
strahlern zu ermöglichen. Es soll somit nicht nur keine Über
lastung in der datentechnischen Verarbeitbarkeit der für die
Leistungsmodulation von in der Praxis mit einer sehr großen
Anzahl installierten Heizstrahlern notwendigen Steuerdaten
auftreten. Vielmehr sollen diese Steuerdaten, welche in der
Regel Zu- und Abschaltbefehle für die einzelnen Heizstrahler
eines Strahlerfeldes darstellen, mit einer möglichst hohen
Aufeinanderfolge in möglichst kurzen Bearbeitungsschritten so
schnell wie möglich ausgebbar sein. Hiermit können dann aus
einer Vielzahl von unterschiedlichen Temperaturwerten zusam
mengesetzte, also feingestufte Heizprofile erzeugt werden. Im
Extremfall kann ein jeder Strahler auch eines großen Strah
lerfeldes einen eigenen Temperaturwert bereitstellen.
Um diese zu erreichen ist gemäß der Erfindung eine zentrale
Leistungssteuertabelle vorgesehen. Diese enthält jeweils
derartige, insbesondere in Spalten strukturierte Abfolgen von
Zu- und/oder Abschaltbefehlen "1" bzw. "0", so daß durch
deren sukzessive und zyklische Aufschaltung auf einen Heiz
strahler im zeitlichen Mittel eine vorgegebene Heizleistung
modulationsartig erzeugt werden kann. Die Leistungssteuer
tabelle wird bevorzugt im programmtechnischer Form realisiert
und steht somit z. B. in einem Programmarbeitsspeicher z. B.
einer speicherprogrammierbaren Steuerung zur Verfügung.
In Fig. 6 ist ein Beispiel für eine zentrale Leistungs
steuertabelle gemäß der Erfindung dargestellt. Diese enthält
beispielhaft in 1% Schritten gestufte und bevorzugt in Form
von Spalten strukturierte Abfolgen von Zu- und/oder Abschalt
befehlen "1" bzw. "0". Mit diesen Abfolgen von Zu- und/oder
Abschaltbefehlen können anwendungsabhängig Strahlerheizlei
stungen im Wertebereich von 0%, 1%, 2%, 3%, . . ., 98%, 99%, 100% der
vorhandenen Strahlernennleistung eingestellt werden. Bei
anderen, nicht dargestellten Ausführungen können die Abfolgen
von Zu- und/oder Abschaltbefehlen auch mit anderen Schritt
weiten gestuft sein, z. B. in 10% Schritten, so daß dann Bei
spiel Strahlerheizleistungen aus dem Wertebereich von
0%, 10%, 20%, 30%, . . ., 80%, 90%, 100% der jeweils vorhandenen
Strahlernennleistung einstellbar sind.
So enthält z. B. die zu einem Strahlerstellwert von 50% gehö
rige Spalte eine Abfolge von im zyklischen Wechsel aufeinan
derfolgenden Zu- und Abschaltbefehlen "1" bzw. "0". Werden
die Elemente dieser Abfolge von der programmgesteuerten
Recheneinheit über eine binäre Ausgabeschnittstelle sukzes
sive und zyklisch getaktet einem zugeordneten Heizstrahler
aufgeschaltet, so stellt sich im zeitlichen Mittel durch eine
gleichmäßige Modulation von Zu- und Abschaltbefehlen eine
Heizleistung ein, welche der Hälfte der maximalen Nennlei
stung bei dauernder Zuschaltung des Heizstrahlers entspricht.
Durch entsprechend andere Verhältnisse der Zahlen von auf
einanderfolgenden Zu- und Abschaltbefehlen, bei Heizlei
stungen von z. B. kleiner als 50% überwiegt die Zahl der Ab
schaltbefehle diejenige der Zuschaltbefehle, können Heiz
leistungen mit einer frei im Wertebereich zwischen 0% und
100% liegenden Größe erzielt werden.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Beispiel enthält jede zur
Erzeugung eines Strahlerstellwertes dienende Abfolge von Zu
und/oder Abschaltbefehlen 100 Elemente, d. h. Zeilen. Nach
mindestens einem vollständigen Durchlauf durch alle Elemente
einer Spalte, d. h. deren sukzessive und zyklische Aufschal
tung auf einen Heizstrahler kann im zeitlichen Mittel die dem
Strahlerstellwert entsprechende Heizleistung modulationsartig
erzeugt werden. Auch hier ist es wiederum möglich, daß bei
anderen Ausführungsformen die Anzahl der Schaltschritte pro
Spalte anwendungsabhängig größer oder kleiner gewählt wird.
Bei einer praktischen Anwendung wird also jedem Heizstrahler
1 . . . 16 eines Strahlerfeldes S entsprechend dem Strahlerstell
wert der jeweils anwendungsabhängig geforderten Heizleistung
die dazugehörige Abfolge von Zu- und/oder Abschaltbefehlen
"1", "0", d. h. eine "Spalte" aus dem durch eine erfindungs
gemäße zentrale Leistungssteuertabelle, z. B. gemäß der Aus
führung von Fig. 6, vorgegebenen Vorrat zugewiesen. Müssen bei
einer Anwendung mehrere Heizstrahler die gleiche Heizleistung
erzeugen, weisen sie also denselben Strahlersollwert auf, so
wird ihnen auch die gleiche Abfolge von Zu- und/oder Ab
schaltbefehlen aus der zentralen Leistungssteuertabelle zu
geordnet.
Bevorzugt pro Bearbeitungsschritt bzw. Rechenzyklus wird von
der programmgesteuerten Recheneinheit für jeden Heizstrahler
des Strahlerfeldes ein Zu- und/oder Abschaltbefehl "1", "0"
aus der jeweils zugeordneten Abfolge der zentralen Leistungs
steuertabelle ausgegeben. Zur Bearbeitung aller Spalten der
Leistungssteuertabelle z. B. von Fig. 6 sind also 100 Prozes
sorzyklen notwendig. Werden die Prozessorzyklen z. B. bei
einer sogenannten Vollwellensteuerung synchron mit den vollen
Perioden einer speisenden 50 Hz Netzwechselspannung ausge
löst, so folgt die Ausgabe der Schaltschritten an alle Heiz
strahler eines Feldes in Zeitabständen von 20 msec. Die
Schaltschritte 1 bis 100 der Leistungssteuertabelle von Fig.
6 werden in Zeitabständen von 20 msec ausgegeben, so daß ein
vollständiger Durchlauf der jeweils benötigten Abfolgen von
Zu- und/oder Abschaltbefehlen 2 sec dauert. Bei Vorliegen
einer sogenannten Halbwellensteuerung können sich diese Werte
halbieren.
Die praktische Einstellung der in der rechten Spalte der Ta
belle von Fig. 5 für jeden Strahler 1 . . . 16 des Feldes von
Fig. 1 vorgegebenen Strahlersollwerte unter Zuhilfenahme der
erfindungsgemäßen Leistungssteuertabelle von Fig. 6 wird
nachfolgend an Hand der in den Fig. 7 bis 9 dargestellten
sogenannten Ausgabesteuertabellen näher erläutert. Dabei ist
in jeder dieser Tabellen in der zweiten Spalte von links die
Strahler bzw. Kanalnummer angegeben, in der dritten Spalte
der zugehörige Strahlerstellwert, in der vierten und fünften
Spalte Daten zur Identifikation des jeweils auszugebenden
Elements der Leistungssteuertabelle, d. h. quasi Daten für
eine Zeigersteuerung, und in der sechsten, rechten Spalte der
Wert eines sogenannten Zeilenzählers, welcher den jeweiligen
Bearbeitungsschritt kennzeichnet.
So ist in Fig. 7 entsprechend dem Wert 1 des Zeilenzählers
der Startbearbeitungszustand einer beispielhaften Ausgabe
steuertabelle dargestellt. In den mit "Spalte" und "Zeile"
überschriebenen Spalten sind diejenigen Daten enthalten,
welche von einer programmgesteuerten Recheneinheit benötigt
werden, um den in diesem Schaltschritt für den jeweiligen
Heizstrahler vorgesehenen Zu- oder Abschaltbefehl aus der
Leistungssteuertabelle abzutasten und an den entsprechenden
Strahler auszugebenden. Aufgrund der Struktur der beispiel
haften Leistungssteuertabelle von Fig. 6 entspricht die
Nummer der zu einem Strahler gehörenden Spalte in diesem Fall
gerade dem jeweils benötigten Strahlerstellwert. Da somit
z. B. dem Strahler 14 ein Strahlerstellwert von 36% seiner
Nennleistung zugeordnet ist, entspricht die in diesem Fall
zugewiesene Abfolge von Zu- und Abschaltbefehlen aus der
Leistungssteuertabelle von Fig. 6 der dortigen Spalte mit
der Nummer 36. Jeweils daneben ist die Nummer der Zeile des
im jeweiligen Bearbeitungsschritt aus dieser Abfolge auszu
gebenden Zu- oder Abschaltbefehls angegeben. Im Beispiel des
Strahlers 14 wird somit bei dem in Fig. 7 dargestellten
Startbearbeitungszustand derjenige Zu- oder Abschaltbefehl
ausgegeben, welcher in der Abfolge der Spalte 36 und der dor
tigen Zeile 14 der Leistungssteuertabelle enthalten ist.
In Fig. 8 ist der auf den Startbearbeitungszustand folgende
zweiten Bearbeitungszustand der beispielhaften Ausgabesteuer
tabelle von Fig. 7 dargestellt. Entsprechend hat nun der Zei
lenzähler den Wert 2. Für jeden Strahler werden diejenigen
Zu- und/oder Abschaltbefehle aus der jeweils zugeordneten
Abfolge ausgegeben, welche auf die jeweils vorher ausgege
benen Befehle folgen. Im Beispiel des Strahlers 14 hat dies
zur Folge, daß der in Spalte 36 und Zeile 15 enthaltene Zu-
oder Abschaltbefehl ausgegeben wird. In dieser Weise werden
in den folgenden Bearbeitungsschritten der programmierbaren
Recheneinrichtung sukzessive und zyklisch alle Zu- oder Ab
schaltbefehle der einzelnen Abfolgen reihenartig ausgegeben.
So ist in Fig. 9 sich am Ende eines gesamten Bearbeitungs
zyklusses ergebenden letzte Bearbeitungszustand der beispiel
haften Ausgabesteuertabelle dargestellt. Da die Abfolgen von
Zu- und Abschaltbefehlen bei der als Steuerbasis dienenden
Leistungssteuertabelle im Beispiel der Fig. 6 jeweils 100
Elemente bzw. Zeilen aufweisen, entspricht der letzte Bear
beitungszustand dem Schaltschritt 100. Dies ist in Fig. 9
durch einen entsprechenden Stand des Zeilenzählers zu er
kennen. Im Beispiel des Strahlers 14 wird somit der Zu- oder
Abschaltbefehl ausgegeben, welcher im letzten noch nicht be
arbeiteten Element der zum Strahlerleistungsstellwert von 36
% gehörigen Element der Leistungssteuertabelle gehört. Dieses
Element hat die Zeilennummer 13. In dem an Hand der Fig.
7, 8 und 9 dargestellten gesamten Bearbeitungszyklus wurden
die Elemente der zum Leistungsstellwert von 36% gehörigen
Zu- und Abschaltbefehle für den Strahler 14 somit in der
Reihenfolge der Zeilennummern 14, 15, . . ., 99, 100, 1, 2, . . ., 13.
Dieser Durchlauf wird während der gesamten Betriebsdauer des
Strahlers zyklisch wiederholt.
Bei dem in den Fig. 7, 8 und 9 dargestellten Beispiel ist
bereits eine weitere, bevorzugte Ausführungsform der Erfin
dung berücksichtigt. Diese zeichnet sich dadurch aus, daß
zumindest bei Heizstrahlern, denen aufgrund eines überein
stimmenden Wertes der jeweils anwendungsabhängig geforderten
Heizleistung die gleiche Abfolge ("Spalte") von Zu- und/oder
Abschaltbefehlen aus der zentralen Leistungssteuertabelle zu
gewiesen worden ist, pro Bearbeitungsschritt von der pro
grammgesteuerten Recheneinrichtung die Zu- und/oder Abschalt
befehle ausgehend von einem anderen Startwert in der Abfolge
ausgegeben werden.
So wird bei dem in den Fig. 4, 5, 7, 8 und 9 dargestellten
Beispiel beispielsweise von den Strahlern 1, 3, 4, 8, 12, 13
und 16 ein übereinstimmender Strahlerstellwert von 40% gefor
dert. Aus diesem Grund ist ihnen jeweils die gleiche Abfolge
von Zu- und Abschaltbefehlen zugeordnet, welche in der Lei
stungssteuertabelle der Spalte 40 entspricht. Würden z. B. im
Startbearbeitungszustand von Fig. 7 an alle diese Strahler
gleichzeitig der in einer übereinstimmenden Zeile der da zu
gehörigen Spalte 40 enthaltene z. B. Zu- bzw. Abschaltbefehl
ausgegeben werden, d. h. würde im Beispiel der Fig. 7 jeweils
der in Zeile 1 enthaltene Befehl ausgegeben werden, so würde
zyklisch das speisende Netz stark und unsymmetrisch belastet
werden. Aus diesem Grund werden erfindungsgemäß die Zu
und/oder Abschaltbefehle ausgehend von einem anderen Start
wert in der Abfolge ausgegeben. Im Beispiel der Fig. 7 wer
den somit im Startbearbeitungszustand den Strahlern 1, 3, 4,
8, 12, 13 und 16 die jeweils in den Zeilen 1, 3, 4, 8, 12, 13
und 16 von Spalte 40 der Leistungssteuertabelle enthaltenen
Zu- und/oder Abschaltbefehle quasi gemischt ausgegeben. Es
wird somit vermieden, daß diese sieben Strahler periodisch
gleichzeitig ein- bzw. ausgeschaltet werden. Mit dieser Maß
nahme kann eine zeitlich stark schwankende und gegebenenfalls
unsymmetrische Netzbelastung vermieden werden.
Darüber hinausgehend werden bei dem Beispiel der Fig. 7 die
Zu- und/oder Abschaltbefehle von der programmgesteuerten
Recheneinrichtung für jeden Strahler des Strahlerfeldes auch
unabhängig vom jeweiligen Strahlerstellwert ausgehend von
einem anderen Startwert in der jeweiligen Abfolge ausgegeben.
Beispielhaft wurde dabei der Startwert, d. h. die Zeilennummer
für den Zeiger auf das dazugehörige Element der Leistungs
steuertabelle, übereinstimmend mit der Nummer des Strahlers
gewählt. Hierdurch kann eine weitere zumindest zeitliche Ver
gleichmäßigung der Netzbelastung erreicht werden.
Besonders effektiv sind diese Maßnahmen dann, wenn die Heiz
strahler zusätzlich verteilt an die Phasen eines dreiphasigen
Versorgungsspannungsnetzes angeschlossen sind. Diese weitere
Ausgestaltung ist bei den in den Figuren dargestellten Bei
spielen bereits berücksichtigt. So sind entsprechend den Ta
bellen in den Fig. 7, 8 und 9 die Heizstrahler 1 . . . 6 an
der Phase L1, die Strahler 7 . . . 12 an der Phase L2 und die
Strahler 13 . . . 16 an der Phase L3 eines dreiphasigen Versor
gungsnetzes angeschlossen. Die Zu- und/oder Abschaltbefehle
"1" "0" werden dann aus den dazugehörigen und aus den 1 . . . 100
folgenden "Schaltschritten" bestehenden Abfolgen der Lei
stungssteuertabelle gemäß Fig. 6 von der programmgesteuerten
Recheneinrichtung für die an einer Phase angeschlossenen
Heizstrahler pro Bearbeitungsschritt gemeinsam ausgegeben.
In Fig. 3 ist hierzu eine prinzipielle Darstellung der Pha
senverläufe L1, L2, L3 einer das Strahlerfeld speisenden
dreiphasigen Netzspannung und der synchron dazu auszugebenden
Zu- und Abschaltbefehle aus der erfindungsgemäßen Leistungs
steuertabelle dargestellt.
In den Zeitpunkten t1, t3 bzw. t5 erfolgt die Ausgabe der zum
aktuellen Schaltschritt gehörigen Zu- und Abschaltbefehle aus
der Leistungssteuertabelle für die an der Phase L1, L2 bzw.
L3 angeschlossenen Strahler. Der jeweilige Vorgang der binä
ren Datenausgabe ist durch die Zeitbereiche D-L1, D-L2 bzw.
D-L3 markiert. Im Zeitbereich D-L1 werden also z. B. gemäß der
Tabelle von Fig. 7 die Befehle für die an der Phase L1 ange
schlossenen Strahler 1 . . . 6, im Zeitbereich D-L2 die Befehle
für die an der Phase L2 angeschlossenen Strahler 7 . . . 12 und
im Zeitbereich D-L3 die Befehle für die an der Phase L3 ange
schlossenen Strahler 13 . . . 16 ausgegeben. Dabei kann der Zeit
punkt t1 durch eine Überwachung der Amplitude der Phase L1
bestimmt werden. Bei Erreichen eines vorgegebenen Amplitu
denwertes wird dann durch eine interruptgesteuerte Unter
brechung des normalen Programmablaufes in der Recheneinheit
die Ausgabe der Zu- und Abschaltbefehle veranlaßt. In der
gleichen Weise können die Zeitpunkte t3 und t5 durch eine
entsprechende Überwachung der Amplituden der Phasen L2 und L3
bestimmt werden. Andererseits können im Zeitpunkt t1 auch
Zeitzähler gestartet werden, welche bei Erreichen vorgege
bener Zählwerte die Zeitpunkte t3 und t4 festlegen.
Im Beispiel der Fig. 3 ist eine mit 60 Hz schwingende drei
phasige Versorgungsspannung zugrunde gelegt, bei der eine so
genannte Vollwellensteuerung durchgeführt wird. Dies hat zur
Folge, daß die schaltungstechnische Wirkung der im Zeitraum
D-L1 ausgegebenen Schaltbefehle auf die an der Phase L1 an
geschlossenen Strahler beispielsweise vom Zeitpunkt t2 an für
eine ganze Periode der Phase L1 anhält. Dieser Zeitraum der
Steuerwirkung, d. h. Zu- oder Abschaltung des jeweiligen
Strahlers, ist in Fig. 3 mit S-L1 markiert und endet in
Zeitpunkt t7. In der gleichen Weise beginnen die Steuerwir
kungen der in den Zeiträumen D-L2 bzw. D-L3 ausgegebenen
Schaltbefehle für die an den Phasen L2 bzw. L3 angeschlos
senen Strahler in den Zeitpunkten t4 bzw. t6. Diese Zeiträume
der Steuerwirkungen sind in Fig. 3 mit S-L2 bzw. S-L3 mar
kiert. Deren Enden sind aus Gründen der Übersichtlichkeit am
rechten Ende von Fig. 3 nicht mehr dargestellt.
In der Praxis ist es häufiger der Fall, daß Heizstrahler zu
einer eine isotherme Temperaturzone erzeugenden Gruppen zu
sammengefaßt werden. Beim Strahlerfeld der Fig. 1 sind drei
derartige isotherme Temperaturzonen A, B, C beispielhaft vor
handen. Die Zuordnung der Heizstrahler 1 . . . 16 zu einer derar
tigen Temperaturzone ist durch die Buchstaben A, B, C gekenn
zeichnet. So bilden die Heizstrahler 6 und 7 die Temperatur
zone A, die Strahler 2, 5, 10 und 11 die Zone B und die rest
lichen Strahler 1, 3, 4, 8, 9, 12, 13, 14, 15 und 16 die Zone
C. Jedem Strahler einer Gruppe kann vorteilhaft ein tempera
turzonenspezifischer Leistungssollwert als Strahlerstellwert
zugeordnet werden, welcher nachfolgend "Produktionswert" ge
nannt wird. Dieser Wert für die Zone A beträgt beispielsweise
TA=80%, für die Zone B TB=60% und für die Zone C TC=40% der
Nennheizleistung der eingesetzten Strahler.
Diese Zuordnung von Strahler, Temperaturzone und Produktions
wert für das Strahlerfeld von Fig. 1 ist in Fig. 4 bei
spielhaft zusammengestellt. Im einfachsten Fall kann der mit
Hilfe der zentralen Leistungssteuertabelle von Fig. 6 modu
lationsartig zu erzeugende Strahlerstellwert mit dem zugeord
neten Produktionswert übereinstimmen.
Vorteilhaft kann einem Heizstrahler aus einer, eine isotherme
Temperaturzone TA, TB, TC erzeugenden Gruppe A, B, C zusätz
lich ein eigener, strahlerspezifischer Leistungssollwert zu
geordnet werden. Diese werden nachfolgend "Strahlersollwerte"
genannt. Hiermit kann eine noch feinere "Profilierung" der
Geometrie des durch das Strahlerfeld erzeugten Heizfeldes
erreicht werden. In diesem Fall ergeben sich die Strahler
stellwerte durch Multiplikation des strahlerspezifischen
Leistungssollwerts, d. h. des "Strahlersollwerts", mit dem
temperaturzonenspezifischen Leistungssollwert, d. h. dem
"Produktionswert".
In Fig. 5 ist eine derartige Zuordnung sowohl eines "Pro
duktionswertes" als auch eines "Strahlersollwertes" zu den
Strahlern 1 . . . 16 des Strahlerfeldes von Fig. 1 bereits dar
gestellt. Dabei ergibt sich z. B. der mit Hilfe der Leistungs
steuertabelle von Fig. 6 zu erzeugende quasi endgültige
Strahlerstellwert z. B. für den Strahler 2 mit einer Größe von
54% der Strahlernennleistung durch Zusammenfassung des da zu
gehörigen "Produktionswertes" von 60% mit dem "Strahlersoll
wert" von 90%, d. h. 60% von 90% ergeben einen Strahlerstell
wert von 54% der Strahlernennleistung.
In Fig. 2 ist diese Zusammenfassung der Werte nochmals bild
lich dargestellt. Die linke Tabelle enthält dabei die jedem
Strahler 1, 2, 3 . . . individuell zugeordneten "Strahlersoll
werte", die rechts folgende Tabelle die "Produktionswerte"
entsprechend der Temperaturzonenzugehörigkeit der Strahler
und die rechts folgende Tabelle zusätzliche "Netzspannungs
korrekturwerte" entsprechend der Netzphasenzuordnung der
Strahler. Die Zusammenfassung der Werte ergibt schließlich
den jeweiligen Strahlerstellwert, welche in der äußerst
rechten Tabelle über Kanäle 1, 2, 3, . . . insbesondere einer
speicherprogrammierbaren Steuerung ausgebbar sind. Anstelle
der Produktionswerte können insbesondere bei einer nur
vorübergehenden Unterbrechung des Betriebs des Strahlerfeldes
auch sogenannte "Stand-By-Werte" für die Zonen zur Bildung
der Strahlerstellwerte herangezogen werden, welche herabge
setzte Werte aufweisen. Hiermit kann Energie gespart und die
Lebensdauer der Heizstrahler erhöht werden.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß keine separate Verarbei
tung der zur modulationsartigen Erzeugung eines Heizlei
stungsstellwertes notwendigen Daten individuell für einen
jeden Heizstrahler erfolgen muß. Vielmehr kann für alle Heiz
strahler auch eines unter Umständen sehr großen Strahlerfel
des auf eine zentrale Leistungssteuertabelle zurückgegriffen
werden. Diese enthält quasi als Referenz für alle Strahler
musterartige Abfolgen von Zu- und Abschaltbefehlen, welche
anwendungsabhängig auch mehreren Strahlern gleichzeitig zu
geordnet werden können.
Claims (5)
1. Betriebsverfahren für eine programmgesteuerte Rechenein
richtung, insbesondere eine speicherprogrammierbare Steue
rung, zur schnellen und zentral programmgesteuerten Modula
tion der Heizleistung einer Vielzahl von zu einem Strahler
feld (Fig. 1, S) zusammengeschalteten Heizstrahlern (1 . . . 16),
wobei
- a) eine zentrale Leistungssteuertabelle (Fig. 6) vorhanden ist, welche jeweils derartige, insbesondere in Spalten strukturierte Abfolgen von Zu- ("1") und/oder Abschalt befehlen ("0") enthält, daß durch deren sukzessive und zyklische Aufschaltung auf einen Heizstrahler (1 . . . 16) im zeitlichen Mittel eine vorgegebene Heizleistung (1%, 2%, . . ., 99%, 100%) modulationsartig erzeugt werden kann,
- b) jedem Heizstrahler (1 . . . 16) eines Strahlerfeldes (S) entsprechend dem Strahlerstellwert der jeweils anwen dungsabhängig geforderten Heizleistung die dazugehörige Abfolge (Fig. 6 "Spalte") von Zu- und/oder Abschaltbe fehlen ("1", "0") aus der zentralen Leistungssteuerta belle (Fig. 6) zugewiesen wird, und
- c) pro Bearbeitungsschritt (Fig. 6 "Schaltschritt" 1 . . . 100) von der programmgesteuerten Recheneinrichtung für jeden Heizstrahler (1 . . . 16) des Strahlerfeldes (S) ein Zu und/oder Abschaltbefehl ("1", "0") aus der jeweils zuge ordneten Abfolge (Fig. 6 "Spalte") der zentralen Lei stungssteuertabelle (Fig. 6) ausgegeben wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest bei Heiz
strahlern (1 . . . 16), denen aufgrund eines übereinstimmenden
Wertes der jeweils anwendungsabhängig geforderten Heizlei
stung die gleiche Abfolge (Fig. 6 "Spalte") von Zu- und/oder
Abschaltbefehlen aus der zentralen Leistungssteuertabelle
zugewiesen worden ist, pro Bearbeitungsschritt von der pro
grammgesteuerten Recheneinrichtung die Zu- und/oder Abschalt
befehle ausgehend von einem anderen Startwert (Fig. 6 "Zeile")
in der Abfolge ausgegeben werden (Fig. 7, 8, 9).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei Heizstrah
lern (1 . . . 6, 7 . . . 12, 13 . . . 16), welche an der gleichen Phase
(L1, L2, L3) eines bevorzugt dreiphasigen Versorgungsnetzes
angeschlossen sind, die Zu- und/oder Abschaltbefehle ("1",
"0") aus den dazugehörigen Abfolgen von der programmgesteuer
ten Recheneinrichtung pro Bearbeitungsschritt (Fig. 6 "Schalt
schritt" 1 . . . 100) gleichzeitig ausgegeben werden (Fig. 3 D-
L1, D-L2, D-L3, Fig. 7, 8, 9).
4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wo
bei für den Fall, daß Heizstrahler eine isotherme Temperatur
zone (Fig. 1 TA, TB, TC) erzeugende Gruppe (Fig. 1 A, B, C) bilden,
jedem Heizstrahler (1 . . . 16) der Gruppe ein temperaturzonen
spezifischer Leistungssollwert ("Produktionswert") als Strah
lerstellwert zugeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei für den Fall, daß einem
Heizstrahler aus einer, eine isotherme Temperaturzone (Fig. 1
TA, TB, TC) erzeugenden Gruppe (Fig. 1 A, B, C) zusätzlich ein
eigener, strahlerspezifischer Leistungssollwert ("Strahler
soll-wert") zugeordnet wird, der Strahlerstellwert durch
Multiplikation des strahlerspezifischen Leistungssollwerts
("Strahlersollwert") mit dem temperaturzonenspezifischen
Leistungssollwert ("Produktionswert") gebildet wird (Fig. 2,
Fig. 4, 5).
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