DE2205934A1

DE2205934A1 - Prozessregelvorrichtung

Info

Publication number: DE2205934A1
Application number: DE2205934A
Authority: DE
Inventors: John Michael Ironside
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1971-10-15
Filing date: 1972-02-09
Publication date: 1973-08-02
Also published as: IT948385B; AU459771B2; DE2205934B2; FR2156517A1; FR2156517B1; AU3823172A; GB1370104A; JPS5336108B2; JPS4848881A; DE2205934C3; CA968059A; SE369116B

Description

PATENTANWÄLTE

DipUng. WERNER COHAUSZ · Dipl.-Ing. WILHELM FLORACK · Dipl-Ing. RUDOLF KNAUF

4 Düsseldorf, Sdiumannstraße 97

Joseph Lucas (Industries) Limited
Birmingham 3, England
Great King Street

Prozeßregelvorrichtung Die Erfindung "betrifft eine Prozeßregelvorrichtung.

Eine Torrichtung gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen ersten Wandler zur Erzeugung eines ersten Signals als Wiedergabe einer mit dem Prozeß in Beziehung stehenden Betriebsgröße, einen zweiten Wandler zur Erzeugung eines sweiten Signals als Wiedergabe einer anderen mit dem Prozeß in Beziehung stehenden Betriebsgröße, eine Speiehereinheit, die die Signale empfängt, und die einen Digitalausgang erzeugt, der von den Werten des ersten und des zweiten Signals abhängt, ein Digitalregister, das den Ausgang von der Speichereinheit empfängt, eine Ausgangsstufe zum Einleiten des Beginns eines Ausgangsimpulses, der zum Kegeln des Prozesses verwendet wird, und sum Beenden des Ausgangsimpulses dann, wenn das Digitalregister η Ausgänge erzeugt hat, wobei η mindestens 2 ist, wobei das Digitalregister durch eine Zähleinrichtung gesteuert wird, die als Ergebnis des Beginns eines Ausgangsimpulses betätigt wird und den Ausgang des Hegisters η mal bestreicht,wfeobei jedes Bestreichen das Register zur Erzeugung eines Ausgangs nach einer Zeit veranlaßt, die von dem Wert des Signals abhängt, das das Digitalregister von der Speichereinheit empfängt.

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Vorzugsweise werden die Signale, die die Speichereinheit empfängt, in kleinen Schritten variiert, so daß für einen bestimmten Wert jeder Betriebsgröße η Ausgänge durch die Speichereinheit zyklisch erzeugt werden, wobei diese η Ausgänge nacheinander abgetastet werden, ehe der Ausgangsimpuls beendet wird.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Digitalregister um einen Komparator, der ein Digitaleingangssignal von der Speichereinheit empfängt, außerdem ein größer werdendes Signal von der Zähleinrichtung, und feinen Ausgang erzeugt, wenn die Signale gleich sind.

Die Erfindung ist imnachfolgenden an Hand eines Blockschaltbilduiis in der Zeichnung näher erläutert.

Gemäß der Zeichnung erfordert ein zu regelnder Prozeß einen Eingang in der lOrm eines Impulses, dessen Dauer den Fortgang des Prozesses bestimmt, und er soll durch die Werte zweier Betriebsgrößen gesteuert werden, die dem Prozeß zugeordnet sind» Me Regelvorrichtung weist eine Diodenmatrix 77 auf, bestehend aus 16 Eingangsleitungen 11a bis 11p zusammen mit 16 Sätzen Eingangsleitungen 12a bis 12p, wobei jeder Satz Leitungen 12 aus sieben getrennten Leitungen besteht. Die Leitungen werden durch einen Entschlüsseler 13 in einer noch zu beschreibenden Weise entsprechend dem Wert einer der Betriebsgrößen erregt. Bin anderer Entschlüsseier 14 dient entsprechend dem Wert der anderen Betriebsgröße in einer noch zu beschreibenden Weise dazu, einen der 16 Sätze Schalter 15a bis 15p einzuschalten, die den Leitungen 12a bis 12p jeweils zugeordnet sind, wobei die Schalter 15a bis 15p dazu dienen, einen der Sätze Leitungen 12a bis 12p mit einem Digitalkomparator 53 zu verbinden. Die Leitungen 11 kreuzen jede der Leitungen 12, und zwischen den Leitungen bestehen Verbindungen über Dioden empirisch entsprechend dem zu regelnden Prozeß. Wenn also ein bestimmter Wert für jede der beiden Betriebsgrößen angenommen wird, wird eine der Leitungen 11 erregt, und einer der Sätze Schalter 15 verbindet einen der Sätze Leitungen 12 mit dem Komparator 53· In der

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Zeichnung stellen Punkte Diodenverbindungen dar. Wenn beispielsweise der Entschlüsseler 13 die Leitung 11a erregt und der Entschlüsseier 14 die Schalter 15a betätigt, empfängt der Komparator ein Signal 1001000, bei dem 1 eine Biodenverbindung und 0 keine Verbindung darstellen. Entsprechend ist dann, wenn die Leitung 11a immer noch erregt ist, aber die Schalter 15p eingeschaltet wird, das vom Komparator 53 empfangene Signal 1111111. Es versteht sich natürlich, daß zur Vereinfachung nur vier der 16 Leitungen 11 und nur zwei der 16 Gruppen Leitungen 12 dargestellt worden sind.

Die Art und Weise, wie die Leitungen 11 und 12 entsprechend den beiden Betriebsgrößen erregt werden, wird im einzelnen noch zu beschreiben sein, für den Moment wird jedoch angenommen, daß der Komparator 53 ein 7-Bit-Eingangssignal empfängt, das den erforderlichen Ausgang des Systems darstellt.

Jedes zweckmäßige, zyklisch betätigbare Schaltsystem 45 wird verwendet, um einen Eingang zu liefern, der eine bistabile Schaltung 45 triggert, wenn ein Ausgangsimpuls vom System entstehen soll. Die bistabile Schaltung 46 dient nach dem Triggern außerdem dazuf einen Eingang zu einer Torschaltung 47 zu liefern, die zudem einen Eingang von einem Impulsgenerator 48 empfängt, der mit bestimmter Frequenz arbeitet. In dem System ist ferner ein Zähler 49 enthalten, außerdem eine Torschlatung 51» diese Teile werden aber für den Augenblick außer acht gelassen und es wird angenommen, daß dann, wenn die Torschlatung 47 einen Eingang von der bistabilen Schaltung 46 empfängt, sie Impulse von Generator 48 zu eine« Zähler 52 weiterleitet. Der Zähler 52 ist mit einem Komparator 53 verbinden, der auch den Eingang von der Matrix 77 empfängt.

Mit dem Beginn eines Auegangsimpulees fängt der Generator 48 an, Impulse an den Zähler 52 zu liefern (wobei der Zähler 49 inner noch außer acht gelassen wird). Wenn die Anzeige des Zählers 52 die gleiche wie die des Eingangs zum Komparator 53 ist, wird ein Ausgangeim-

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puls zu einem Zähler 54 geliefert, und gleichzeitig wird der Zähler 52 durch eine Rückstelleitung 21 zurückgestellt. Das wird wiederholt, bis der Zähler 54 eine bestimmte Anzahl von Eingangsimpulsen empfangen hat. Diese Anordnung ermöglicht die Prüfung des Eingangs zum Komparator 55 viele Male, so daß Änderungen im Eingang berücksichtigt werden. Die Gesamtzeit, die benötigt wird, bis der Zähler 54 eine bestimmte Zahl getrifggert worden ist, bestimmte die Länge des AuBgangsimpulses und hängt natürlich von dem mittleren Wert der Betriebsgrößen ab, die der Komparator 53 empfängt, und wenn die erforderliche Anzahl von Impulsen vom Zähler 54 empfangen worden sind, wird die bistabile Schaltung 46 getriggert, die den Ausgangsimpuls beendet. Der Zyklus wird dann wiederholt, wenn die bistabile Schaltung 46 das nächste Mal ausgelöst wird.

Die Aufgabe des Zählers 49 und der Torschaltung 51 besteht darain, eine feste Verzögerung einzuführen, ehe der Zähler 52 durch Impulse vom Generator 48 betätigt wird. Wenn die Torschlatung 47 leitet, muß der Zähler 49 eine bestimmte Anzahl von Impulsen erhalten, ehe er einen Eingang zur !Porschaltung 51 gibt, und diese wird dann wirksam, um den Zähler 52 auf Grund der Verbindung mit dem Generator 48 zu füttern. Ein weiterer Ausgang vom Zähler 49 blockiert dann die Torschaltung 47· Der Zweck der Einführung einer solchen Verzögerung besteht darin, die Länge eines Ausgangsimpulses für ein bestimmtes Signal am Eingang zum Komparator 55 zu erhöhen, wobei die Erhöhung unter der Annahme einer bestimmten Frequenz für den Generator 48 eine feste Zeitlang dauert. Selbst für ein Nullsignal am Eingang zum Komparator 53 entsteht also ein Ausgangsimpuls bestimmter Länge. Da in einer Anordnung in der Praxis fast immer eine Mindest-Impulslänge benötigt wird, ermöglicht das Vorsehen der Verzögerung die Verwendung der Matrix über einen kleineren Bereich von Impulszeiten, so daß die Auflösung der Matrix verbessert wird.

Bezugnehmend auf den liest der Schaltung betätigten die beiden Betriebsgrößen, die verwendet werden, um die Länge des Ausgangsimpulses zu regeln, Wandler 22 und 25, die Wechsel signale mit einer i're-

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quenz erzeugen, die vom Wert der Betriebsgröße abhängt, wobei die beiden Signale zu Torschaltungen 71 und 72 geleitet werden, die durch ein Signal von einer monostabilen Schaltung 24 für eine bestimmte Zeitdauer geöffnet werden, wobei die Öffnung der monosta-Mlen Schaltung 24 durch den Ausgang vom Komparator 53 über eine Leitung 25 gesteuert wird, so daß mit jedem Leiten eines Signals zum Zähler 54 durch den Komparator 53 die monostabile Schaltung 24 veranlaßt wird, ihre bestimmte Zeitdauer lang in Wirkung zu treten. Wenn die Torschaltungen 71 und 72 geöffnet sind, werden die Wechselsignale zwei Zählern 73 bzw. 74 zugeleitet, von denen jeder gleichzeitig mit der monostabilen Schaltung 24 über Leitungen 26 und 27 geräumt wird. Die Zähler 73 und 74 sind mit weiteren Zählern 75 bzw. 114 verbunden. Dabei ist eine solche Anordnung vorgesehen, daß jedesmal dann, wenn ein Zähler 73» 74 gefüllt ist, er ein Signal zum Zähler 75 bzw. 114 leitet. Da die Torschaltungen 71 und 72 eine bestimmte Zeitlang offengehalten werden, werden die Anzeigen, die an den Zählerpaaren 73, 75 und 74, 114 entstehen, durch die Frequenzen der Signale bestimmt, die durch die Betriebsgrößen gesteuert werden, wobei die signifikantesten Zahlen dieser Anzeigen in den Zählern 75 bzw. 114 gespeichert werden, die durch die EntSchlusseler 13 und 14 wirksam werden, um Signale an die Leitungen 11 und 12 zu legen, wie das vorstehend beschrieben worden ist.

TJm eine genauere Anzeige der erforderlichen Impulslänge zu erhalten, ist es ratsam, auf die an die Leitungen 11 und 12 angelegten Signale ein relativ kleines Signal zu legen, das sich in zyklischer Weise in seiner Größe ändert. Der Grund dafür besteht darin, daß der Eingang zur Matrix 77 digital ist, so daß dann, wenn beispielsweise die Leitung 11b erregt wird, der tatsächliche Analogwert der Betriebsgröße derart sein kann, daß zwar die Leitung 11b erregt ist, die Leitung 11a aber unmittelbar vor der Erregung steht. Indem das kleine Signal auf den Eingang zur Matrix 77 gelegt wird, wird dieser Möglichkeit Rechnung getragen. Die Art und Weise, wie das erreicht wird, besteht darin, Zähler 86 und 87 zu verwenden, die den Zählern 73 bzw. 74 zugehörig sind, wobei die Zähler 86 und 87 Digitalzahlen von 1 bis speichern. Diese Zahlen werden den Zahlen zugezählt, die in die Zäh-

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ler 73 und 74 eingegeben werden, dann in die Zähler 75 bzw. 114i wenn die Torschaltungen 71 und 72 offen sind. Jedesmal, wenn der Komparator 53 einen Ausgang erzeugt und die Zähler 73 und 74 neu stellt, werden die Zähler 86 und 87 durch die Leitungen 31 und 52 um einen Schritt weitergeschaltet, um damit die Zahl zu erhöhen, die den Zählern 73 und 74 zugezählt werden muß. Die Zähler 86 und 87 sind quergekoppelt, und dabei ist eine solche Anordnung vorgesehen, daß der Komparator 53 den Ausgang der Matrix 77 16 mal abtastet, so daß der Zähler 54 16 Eingänge braucht, ehe der bistaMle Schaltkreis 46 getriggert wird.

Es versteht sich, daß die 16 Prüfungen sehr schnell vonstattengehen, und in der Beschreibung wird angenommen, daß sich weder der eine noch der andere Betriebswert während der kurzen Zeit ändert. Wenn sich die Betriebsgröße jedoch ändert, macht das auch nichts, weil die Anordnung immer noch einen mittleren Ausgang erzeugt, der genauer ist, als wenn die Zähler 86 und 87 weggelassen werden. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung nicht auf den Fall beschränkt ist, bei dem die Betriebsgrößen, die an die Matrix 77 angelegt werden, variieren,und die Anzahl von Malen in jedem Zyklus, bei denen eine änderung vonstattengeht, gleich der Zahl der Signale ist, die der Zähler 54 empfangen muß, ehe er die bistaMle Schaltung 46 auslöst. Die Erfindung kann beispielsweise für eine Anordnung Anwendung finden, bei der keine Änderung in den Signalen auftritt, die an die Matrix 77 angelegt werden, abgesehen von normalen Änderungen der Betriebsgrößen selbst. In diesem Fall kann die die Anzahl der Zählungen, die vom Zähler 54 durchgeführt werden müssen, dem betreffenden Anwendungsfall des Systems entsprechend bestimmt werden.

Es ist vorstehend angenommen worden, daß der Generator 48 eine konstante Frequenz hat. Mitunter kann jedoch eine Einrichtung 35 vorgesehen sein, um die Frequenz des Generators 48 unter bestimmten Voraussetzungen entsprechend dem Wert einer dritten Betriebsgröße zu ändern. Unter diesen Voraussetzungen kann die Einrichtung 35 die Frequenz des Generators 48 so ändern, daß die Verzögerungszeit vor einer

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Betätigung der Torschaltung 51 verlängert wird, wobei ein längerer Impuls für eine bestimmtes Eingangssignal zum Komparator 53 erhalten wird.

Patentansprüche

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Claims

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( 1.)Prozeßregelvorrichtung, gekennzeichnet durch einen ersten Wandler zur Erzeugung eines ersten Signals als Wiedergabe einer mit dem Prozeß in Beziehung stehenden Betriebsgröße, einen zweiten Wandler zur Erzeugung eines zweiten Signals als Wiedergabe einer anderen mit dem Prozeß in Beziehung stehenden Betriebsgröße, eine Speichereinheit, die die Signale empfängt, und die einen Bigitalausgang erzeugt, der von den Werten des ersten und des zweiten Signals abhängt, ein Digitalregister, das den Ausgang von der Speicherbinheit empfängt, eine Ausgangsstufe zum Einleiten des Beginns eines Ausgangsimpulses, der zum Regeln des Prozesses verwendet wird, und zum Beenden des Ausgangsimpulses dann, wenn das Mgitalregister η Ausgänge erzeugt hat, wobei η mindestens 2 ist, wobei das Digitalregister durch eine Zähleinrichtung gesteuert wird, die als Ergebnis des Beginns eines Ausgangsimpulses betätigt wird und den Ausgang des Registers η mal bestreicht, wobei jedes Bestreichen das Register zur Erzeugung eines Ausgangs nach einer Zeit veranlaßt, die von dem Wert des Signals abhängt, das das Digitalregister von der Speiehereinheit empfängt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale, die die Speiehereinheit empfängt, in kleinen Schritten wvarriert werden, derart, daß für einen bestimmten Wert jeder Betriebsgröße η Ausgänge durch die Speiehereinheit zyklisch erzeugt werden, wobei diese η Ausgänge nacheinander abgeetastet werden, ehe der Ausgangsimpuls beendet wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Digitalregister um einen Komparator handelt, der ein Digitaleingangssignal von der Speichereinheit und ein größer werdendes Signal von der Zähleinrichtung empfangt und einen Ausgang erzeugt, wenn die Signale gleich sind.

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