DE2205934C3 - Prozeßsteuereinrichtung für eine Betriebskenngröße in Abhängigkeit von mehreren anderen Betriebskenngrößen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Prozeßsteuereinrichtung für eine Betriebskenngröße in Abhängigkeit von mehreren anderen Betriebskenngrößen, bestehend aus Betriebskenngrößenwandlern und einem eine programmierte Matrix aufweisenden Speicher, der den umgewandelten Betriebskenngrößen entsprechende digitale Werte an einen Signalgeber für das Ausgangssignal liefert.

Eine solche Prozeßsteuereinrichtung ermöglicht eine optimale Programmierung des Ausgangssignals in Abhängigkeit von den Betriebskenngrößen. Es hat sich gezeigt, daß z. B. bei Brennkraftmaschinen das optimale Steuersignal in einer komplizierten, durch Funktionen kaum zu beschreibenden Abhängigkeit zu den Betriebs- ss kenngrößen steht. So bietet die Programmierung der Matrix durch Versuche einen optimalen Weg, den verschiedene Kombinationen von Betriebskenngrößen ein optimales Steuersignal zuzuordnen.

Bei einer bekannten Prozeßsteuereinrichtung wird die Matrix durch eine Steuereinrichtung kontinuierlich abgefragt Eine solche Abfrage kann selbst dann, wenn sie zyklisch stattfindet, zu Störsignalen führen. Da die Eingangssignale digital sind, kann es passieren, daß eine kurzzeitige Schwankung der einen oder anderen Eingangsgröße von der Abfrage erfaßt wird, die eine starke Änderung des Ausgangssignals bewirkt Solche kurzzeitigen starken Änderungen des Ausgangssignals sind für die Steuerung aber unerwünscht (DE-OS 2046 542).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Prozeßsteuereinrichtung der eingangs genannten Art eine hohe Abfragehäufigkeit zu ermöglichen, ohne daß das steuernde Ausgangssignal zu häufig geändert werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die digitalen Werte am Eingang der Abfrageeinrichtung liegen, an deren anderem Eingang von einem Impulsgenerator gesetzte digitale Vergleichswerte liegen, und daß die Abfrageeinrichtung bei Übereinstimmen der digitalen Werte einen Steuerimpuls liefert der die Abfrageeinrichtung für einen erneuten Vergleich freischaltet und in einen Zähler eingezählt wird, der nach Erreichen des eingezählten Zählwertes durch einen an den Signalgeber gelieferten Triggerimpuls das Ausgangssignal beendet.

Durch die Kombination eines bei Prozeßsteuereinrichtungen an sich bekannten, ein Ausgangssignal liefernden Zählers (GB-PS 11 06 652) und die besondere Art der Abfrage erreicht man eine hohe Abfragehäufigkeit bei nicht zu häufig wechselnden Ausgangssignalen. Durch Schwankungen der Betriebskenngrößen bedingte Störsignale werden dadurch ausgeglichen.

Vorzugsweise weist die Abfrageeinrichtung einen Komparator auf, dessen erster Eingang an der Matrix und dessen zweiter Eingang an einem Zähler angeschlossen ist der die Impulse des Impulsgenerators erhält und durch ein Steuersignal des Komparator^ zurückgestellt wird.

Um die besonderen Eigenschaften bei der Umwandlung der analogen Betriebskenngrößen in digitale Betriebskenngrößen zu berücksichtigen, können die von den Betriebskenngrößenwandlern für eine Abfrage gelieferten Signale einer von dem Steuerimpuls der Abfrageeinrichtung getriggerten Interpolationseinrichtung zugeführt werden, die den Signalen im Zyklus des Zählers wachsende kleine Signale hinzuaddiert Auf diese Weise wird berücksichtigt, wenn ein analoges Signa! an der Grenze zwischen zwei digitalen Signalen liegt. Während bei der ersten Abfrage, bei der noch keine kleinen Signale hinzuaddiert sind, das kleinere digitale Signal in die Matrix eingegeben wird, wird bei der zweiten, dritten oder nächsten Abfrage, wenn kleine Signale hinzuaddiert sind, dem analogen Signal der nächsthöhere digitale Wert der Matrix zugeordnet. Da die Prozeßsteuereinrichtung mehrere Abfragezyklen umfaßt, werden in demselben Ausgangssignal beide digitalen Werte berücksichtigt.

Die Erfindung ist im nachfolgenden anhand eines Blockschaltbilds in der Zeichnung näher erläutert

Gemäß der Zeichnung erfordert ein zu regelnder Prozeß einen Eingang in der Form eines Impulses, dessen Dauer den Fortgang des Prozesses bestimmt und er soll durch die Werte zweier Betriebsgrößen gesteuert werden, die dem Prozeß zugeordnet sind. Die 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 Entschlüsseier 13 in einer noch zu beschreibenden Weise entsprechend dem Wert einer der Betriebsgrößen erregt. Ein 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 Leitur-gen bestehen Verbindungen Ober 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 Zeichnung stellen Punkte Diodenverbindungen dar. Wenn beispielsweise, der Entschlüsseier 13 die Leitung Ha erregt und der Entschlüsseier 14 die Schalter 15a betätigt, empfängt der Komparator ein Signal 1001000, bei dem 1 eine Diodenverbindung 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 Vereinfarhung nur vier der 16 Leitungen Il 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 46 triggert, wenn ein Ausgangsimpuls vom System entstehen soll. Die bistabile Schaltung 46 dient nach dem Triggern außerdem dazu, 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 Torschaltung 51, diese Teile werden aber für den Augenblick außer acht gelassen und es wird angenommen, daß dann, wenn die Torschaltung 47 einen Eingang von der bistabilen Schaltung 46 empfängt, die Impulse vom Generator 48 zu einem Zähler 52 weiterleitet. Der Zähler 52 ist mit einem Komparator 53 verbunden, der auch den Eingang von der Matrix 77 empfängt.

Mit dem Beginn eines Ausgangsimpulses fängt der Generator 48 an. Impulse an den Zähler 52 zu liefern (wobei der Zähler 49 immer noch außer acht gelassen wird). Wenn die Anzeige des Zählers 52 die gleiche wie die des Eingangs zum Komparator 53 ist, wird ein Ausgangsimpuls 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 53 viele Male, so daß Änderungen im Eingang berücksichtigt werden. Die Gesamtzeit, die benötigt wird, bis der Zähler 54 eine bestimmte Zahl getriggert worden ist, bestimmte die Länge des Ausgangsimpulses 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 bistable 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 darin, eine feste Verzögerung einzuführen, ehe der Zähler 52 durch Impulse vom Generator 48 betätigt wird. Wenn die Torschaltung 47 leitet, muß der Zähler 49 eine bestimmte Anzahl von Impulsen erhalten, ehe er einen Eingang zur Torschaltung 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 Fanführung einer solchen Verzögerung besteht darin, die Länge eines Ausgangsimpulses für ein bestimmtes Signal am Eingang zum Komparator 53 zu erhöhen, wobei die Erhöhung unter der Annahme einer bestimmten Frequenz für den Generator 48 eine feste Zeit lang 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 Rest der Schaltung betätigten die beiden Betriebsgrößen, die verwendet werden, um die Länge des Ausgangsimpulses zu regeln, Wandler 22 und 23, die Wechselsignale mit einer Frequenz 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 monostabilen 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 Zeit lang 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 Entschlüsseier 13 und 14 wirksam werden, um Signale an die Leitungen U und 12 zu legen, wie das vorstehend beschrieben worden ist.

Um 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 116 erregt wird, der tatsächliche Analogwert der Betriebsgröße derart sein kann, daß zwar die Leitung lli> 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 16 speichern. Diese Zahlen werden den Zahlen zugezählt, die in die Zähler 73 und 74 eingegeben werden, dann in die Zähler 75 bzw. 114, 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 32 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 c.ne solche Anordnung vorgesehen, daß der Komparator 53 den Ausgang der Matrix 77 I6mal abtastet, so daß der Zähler 54 16 Eingänge braucht, ehe der bistabile Schaltkreis 46 geiriggert 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 angelegi werden, variieren, und die Anzahl von Malen in jedcrr Zyklus, bei denen eine Änderung vonslattengeht, gleich der Zahl der Signale ist, die der Zähler 54 empfanger muß, ehe er die bistabile Schaltung 46 auslöst. Die Erfindung kann beispielsweise für eine Anordnung Anwendung finden, bei der keine Änderung in der Signalen auftritt, die an die Matrix 77 angelegt werden abgesehen von normalen Änderungen der Betriebsgrö ßen selbst. In diesem Fall kann die die Anzahl dei Zählungen, die vom Zähler 54 durchgeführt werder müssen, dem betreffenden Anwendungsfall des System; entsprechend bestimmt werden.

Es ist vorstehend angenommen worden, daß dei Generator 48 eine konstante Frequenz hat. Mituntei kann jedoch eine Einrichtung 35 vorgesehen sein, um die Frequenz des Generators 48 unter bestimmten Voraus Setzungen entsprechend dem Wert einer dritter Betriebsgröße zu ändern. Unter diesen Voraussetzun gen kann die Einrichtung 35 die Frequenz de; Generators 48 so ändern, daß die Verzögerungszeit voi einer Betätigung der Torschaltung 51 verlängert wird wobei ein längerer Impuls für ein bestimmtes Eingangs signal zum Komparator 53 erhalten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Prozeßsteuereinrichtung für eine Betriebskenngröße in Abhängigkeit von mehreren anderen S Betriebskenngrößen, bestehend aus Betriebskenngrößenwandlern und einem eine programmierte Matrix aufweisenden Speicher, der den umgewandelten Betriebskenngrößen entsprechende digitale Werte an einen Signalgeber für das Ausgangssignal liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Werte am Eingang einer Abfrageeinrichtung (52, S3) liegen, an deren anderem Eingang von einem Impulsgenerator (48) gesetzten digitale Vergleichswerte liegen, und daß die Abfrageeinrichtung (52, 53) bei Übereinstimmen der digitalen Werte einen Steuerimpuls liefert, der die Abfrageeinrichtung (52, 53) für einen erneuten Vergleich friischaltet und in einen Zähler (54) eingezählt wird, der nach Erreichen des eingezählten Zählwertes durch einen an den Signalgeber (46) gelieferten Triggerimpuls das Ausgangssignal beendet

2. Prozeßsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfrageeinrichtung (52,53) einen Komparator (53) aufweist, dessen erster Eingang an der Matrix (77) und dessen zweiter Eingang an einen Zähler (52) angeschlossen ist, der die Impulse des Impulsgenerators (48) erhält und durch ein Steuersignal des !Comparators (53) zurückgestellt wird.

3. Prozeßsteuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Betriebskenngrößenwandlern (22, 23) für eine Abfrage gelieferten Signale einer von dem Steuerimpuls der Abfrageeinrichtung (52,53) getriggerten Interpolationseinrichtung (73, 86, 74, 87) zugeführt werden, die den Signalen im Zyklus des Zählers (54) wachsende kleine Signale hinzuaddiert.