DE2203036A1

DE2203036A1 - Adjusting device

Info

Publication number: DE2203036A1
Application number: DE19722203036
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl-Ing Laufer; Heinz Prof Dr-Ing Toepfer
Original assignee: ELEKTRO APP WERKE BERLIN INST
Current assignee: ELEKTRO APP WERKE BERLIN INST
Priority date: 1971-02-10
Filing date: 1972-01-22
Publication date: 1972-08-17

Description

Stelleinrichtung Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung, die in Verbindung mit einem Prozeßrechner zur direkten digitalen Steuerung und Regelung arbeitet und dch die mit elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Mitteln eine bestimmte Größe beispielsweise ein Weg, ein Öffnungsquerschnitt und dgl. schrittweise oder kontinuierlich verändert wird.Adjusting device The invention relates to an adjusting device, in connection with a process computer for direct digital control and regulation works and the with electrical, hydraulic and / or pneumatic means a certain size, for example a path, an opening cross-section and the like. Step by step or is changed continuously.

Es ist allgemein bekannt für die vorgenannten Zwecke analoge Stelleinrichtungen zu verwenden. Hierbei wird zur kontinuierlichen Verstellung der Ausgangsgröße die Stelleinrichtung direkt durch ein analoge Signal beaufschlagt.It is generally known for the aforementioned purposes analog actuating devices to use. For continuous adjustment of the output size, the Actuating device acted upon directly by an analog signal.

Derartige Stelleinrichtungen sind auf Grund ihres einfachen Aufbaus relativ billig. Außerdem wirken sich Verschleißeinflüsse in den Stellgliedern auf das Verhalten der Stelleinrichtung im Regelkreis verhältnismäßig gering aus, da diese durch den Regelkreis bis zu einer gewissen Grenze ausgeglichen werden. Die analogen Stelleinrichtungen haben Jedoch den lachteil, daß ibre Stellgeschwindigkeit auf Grund der anlagentechnisch bedingten Leistungsbegrenzung relativ gering gehalten werden xuß.Such actuating devices are due to their simple structure relatively cheap. In addition, wear influences affect the actuators the behavior of the actuating device in the control loop is relatively low, since these are compensated by the control loop up to a certain limit. the However, analog actuating devices have the disadvantage that their actuating speed kept relatively low due to the system-related power limitation will be required.

Außerdem muß die Stellgeschwindigkeit zur Erzielung einer hohen statischen Genauigkeit und eines stabilen Verhaltens begrenzt werden. Aus den vorgenannten Gründen können analoge Stelleinrichtungen die Ferderungen nach hoher Stellgeschwindigkeit bei gleichzeitiger hoher Genauigkeit nicht erfüllen.In addition, the actuating speed must be used to achieve a high static Accuracy and stable behavior are limited. From the aforementioned Reasons can be that analog actuating devices demand a high actuating speed with high accuracy at the same time.

Die digitalen Stelleinrichtungen haben zwar den Vorteil einer sehr hohen Stellgeschwindigkeit, jedoch kann eine hohe Genauigkeit nur mit großem Aufwand erreicht werden.The digital control devices have the advantage of a very high actuating speed, but high accuracy can only be achieved with great effort can be achieved.

Bei der Verwendung von digitalen Stelleinrichtungen fdr die Beeinflussung von Stoffströmen ist auch trotz eines sehr hohen lufrandes nur eine unzureichende Genauigkeit erreichbar. Dies ist darauf zurückzuführen, daß eine gegenaeitige Beeinflussung der Stoffströme stattfindet und kein mit hinreichender Genauigkeit erfaßbarer Zusammenhang zwischen kv-Wert und den einzelnen binären Öffnungsquerschnitten besteht. Außerdem wirkt sich der Verschleiß, der an den verschiedenen binären Stellgliedern unterschiedlich auftritt, stark auf die statische Genauigkeit aus. Um den Einfluß des Verschleißes in Grenzen zu halten, ist ein hoher Wartungsaufwand durch frühzeitigen Austausch der angegriffenen Teile erforderlich. Durch den komplizierten Aufbau und die Verwendung einer unzahl binäre Stellglieder, zum Tell mit gesonderten Antrieben, erfordert die digitale Stelleinriohtung einen höheren nutwand als der einfache Aufbau der analogen Stelleinrichtung. Gegenüber den analogen Stelleinrichtungen besteht weiterhin der Nachteil, daß bei Ausfall des Prozeßrechners die Aufrecht erhaltung der Regelung mit einem analogen Hilfsregler nur mit einem kostspieligen A/D-Wandler möglich ist. Schließlich kann es bei digitalen Stelleinrichtungen auch bei kleinen Schritten m8glich sein, daß eine größere Anzahl oder sogar alle binären Stellglieder betätigt werden inUssen, wozu ein verhältnismäßig hoher Energieaufwand erforderlich ist. Bei Stelleinrichtungen ftlr die Beeinflussung von Stoffströmen kann es durch diese Tatsache zu unerwünschten Druckstößen kommen.When using digital setting devices for the influencing of material flows is insufficient, even in spite of a very high edge of the river Accuracy achievable. This is due to the fact that a mutual influence the material flow takes place and no relationship that can be determined with sufficient accuracy between the kv value and the individual binary opening cross-sections. aside from that the wear and tear on the various binary actuators has a different effect occurs, has a strong impact on the static accuracy. About the influence of wear and tear Keeping it within limits is a high maintenance effort due to early replacement of the attacked parts required. Due to the complicated structure and use a myriad of binary actuators, for part with separate drives the digital setting device has a higher groove wall than the simple structure of the analog control device. Compared to the analog control devices still exists the disadvantage that if the process computer fails, the regulation is maintained with an analog auxiliary regulator is only possible with an expensive A / D converter. After all, with digital setting devices, it can also be done with small steps It may be possible that a greater number or even all of the binary actuators are actuated will inUssen, which requires a relatively high expenditure of energy is. In the case of control devices for influencing material flows, it can occur through this fact can lead to undesirable pressure surges.

Zweck der Erfindung ist es, eine Stelleinrichtung, die in Verbindung mit einem Prozeßrechner verwendet wird, zu schaffen1 die bei hoher Stellgeschwindigkeit eine hohe statische Genauigkeit gewährleistet. Außerdem sollen die Herstellungs- und Betriebskosten niedriger als bei digitalen Stelleinrichtungen sein. Der Wartungsaufwand soll nicht höher als bei analogen Stelleinrichtungen sein.The purpose of the invention is to provide an actuator that is in connection is used with a process computer to create1 the high actuating speed ensures high static accuracy. In addition, the manufacturing and operating costs are lower than with digital actuators. The maintenance effort should not be higher than with analog control devices.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in Verbindung mit dem Prozeßrechner verwendete Stelleinrichtung zu schaffen, die trotz verhältnismäßig einfachem gerätetechnischen Aufbau besonders bei schnellen Regelstrecken ein optimales ausregeln von Störungen gestattet. Die gegenseitige Beeinflussung von Storfströment die Ubertragungsfehler zwischen Stellbefehl und kv-Wert sowie begrenzte Verschleißerscheinungen sollen keinen Einfluß auf die statische Genauigkeit der Regelung ausüben. Bei Ausfall des Prozeßrechners soll eine Zusammenschaltung mit dem analogen Hilfsregeler auf einfache Weise ohne großen gerätetechnisohen Aufwand möglich sein. Der Energieverbrauch soll niedriger als bei einer digitalen Stelleinrichtung sein.The invention is based on the object in connection with the Process computer used to create adjusting device that despite relatively simple device-technical structure, especially with fast controlled systems an optimal one Adjustment of disturbances permitted. The mutual influence of storf flow the transmission errors between the control command and the kv value as well as limited signs of wear should not have any influence on the static accuracy of the regulation. In the event of failure of the process computer should be interconnected with the analog auxiliary controller be possible in a simple manner without a great deal of equipment-related effort. The energy consumption should be lower than with a digital setting device.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Stelleinrichtung aus einer oder mehreren digitalen und einer analogen Stelleinrichtung, die getrennt ansteuerbar sind, zusammengesetzt ist. Hierbei ist über den Prozeßrechner jeweils eine Stelleinrichtungsart für die Grob-und die andere Stelleinrichtungsart für die Feinverstellung eingeschaltet. Die Auagangagrößen der Stelleinrichtungen sind durch Parallel bzw. Reihenschaltung der Stelleinrichtungen addiert.According to the invention the object is achieved in that the adjusting device from one or more digital and one analog actuating device, which are separated are controllable, is composed. This is via the process computer in each case one type of setting device for the coarse and the other type of setting device for the Fine adjustment switched on. The Auaganga sizes of the actuating devices are through Parallel or series connection of the actuating devices added.

Bei Verwendung der digitalen Stelleinrichtung zurGrobverstellung sind die Lusgangsgrößen der einzelnen Stellglieder vorzugsweise dual abgestuft und die andere Stelleinrichtung ist zur Pehlerkompensation zweckmäßigerweise doppelt 8o groß ausgelegt wie der maximal zulässige statische Fehler der digitalen Stelleinrichtung. Der kleinste mögliche Sohritt der digitalen Stelleinrichtung ist gleich der Größe des halben analogen Stellbereiches.When using the digital setting device for rough adjustment the output variables of the individual actuators are preferably dual graded and the Another setting device is expediently double 8o for error compensation designed as large as the maximum permissible static error of the digital actuator. The smallest possible step of the digital setting device is equal to the size half of the analog setting range.

Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß bei hoher Stellgeschwindigkeit eine große statische Genauigkeit erreicht wird. Die Anordnung ist sehr gut für einen baukastenmäßigen AuSbau geeignet und läßt sich daher auf einfache Weise für die verschiedensten Zwecke anwenden, Nachstehend soll die Erfindung an zwei Iusführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1: eine Stelleinrichtung für die Beeinflussung von Stoffströmen, wobei mehrere binäre Stellglieder zur Grobverstellung und eine analoge Stelleinrichtung angeordnet sind Fig. 2s eine Stelleinrichtung für die Beeinflussung von Stoffetrömen, wobei eine analoge Stelleinriohtung zur Grobverstellung und mehrere binäre Stellglieder zur Feinverstellung angeordnet sind.The particular advantage of the invention is that at high adjusting speed a high static accuracy is achieved. The arrangement is very good for one modular expansion and can therefore be easily used for the Apply the most varied of purposes, the invention is intended to be based on two exemplary embodiments are explained in more detail. In the accompanying drawing show: Fig. 1: a control device for influencing material flows, with several binary Actuators for coarse adjustment and an analog adjusting device are arranged Fig. 2s an adjusting device for influencing material flows, with a analog actuation device for coarse adjustment and several binary actuators for Fine adjustment are arranged.

Entsprechend Pig. 1 sind in einem Gehäuse 1 binäre Stellglieder 2; 3; 4, die mit nicht dargestellten Verstellantrieben versehen sind, sowie eine analoge Stelleinrichtung 5 parallel angeordnet.According to Pig. 1 are in a housing 1 binary actuators 2; 3; 4, which are provided with adjusting drives not shown, and an analog one Adjusting device 5 arranged in parallel.

In Fig. 2 ist in einem Gehäuse 6 eine analoge pneumatische Stelleinrichtung 7 mit einem Positioner 8 sowie binäre Stellglieder 9; 10; 11 parallel angeordnet. Mit pe ist das pneumatische Eingangsignal, mit pH der Hilfsluftdruck und mit Py der Stelldruok bezeichnet.In Fig. 2 in a housing 6 is an analog pneumatic actuator 7 with a positioner 8 and binary actuators 9; 10; 11 arranged in parallel. With pe is the pneumatic input signal, with pH the auxiliary air pressure and with Py the Stelldruok denotes.

Nachstehend Boll die Wirkungsweise der Stelleinrichtungen bei Verwendung zur Mengenregelung strömender Flüssigkeiten oder Gase beschrieban werden Die Differenz zwischen vorgegebenen Sollwert und der Regelgröße wird in einem nicht gezeigten Prozeßrechner umgeformt und als Stellgröße eo ausgegeben, daß mit Hilfe der Stelleinrichtung die Regelgröße eo beeinflußt wird, daß die Regelgröße dem vorgegebenen Sollwert entspricht.Below is the mode of operation of the actuating devices when in use to regulate the amount of flowing liquids or gases are described The difference between the specified setpoint and the controlled variable is in a not shown Process computer transformed and output as manipulated variable eo that with the help of the adjusting device the controlled variable eo is influenced so that the controlled variable meets the specified setpoint is equivalent to.

Claims

Patent claims:

1) Control device, which is used in conjunction with a process computer direct digital control and regulation works and through the use of electrical, hydraulic or pneumatic means a certain size, for example a Path, an opening cross-section and the like, changed gradually or continuously is, characterized in that the adjusting device consists of one or more digital Control devices and an analog control device that can be controlled separately are composed, with one type of actuator via the process computer switched on for the coarse type and the other type of setting device for the fine adjustment and their output variables by connecting the actuating devices in parallel or in series are added.

2. Adjusting device according to claim 1, characterized in that when using the digital setting device for coarse adjustment, the output variables of the individual actuators are preferably dual graded and the other actuating device is expediently designed twice as large as the maximum for error compensation permissible static error of the digital control device and the smallest possible The step of the digital setting device is equal to the size of half the analog setting range is.