DE2205935A1

DE2205935A1 - Prozessregelvorrichtung

Info

Publication number: DE2205935A1
Application number: DE2205935A
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: 1973-08-09
Also published as: DE2205935B2; GB1370103A; JPS4848880A; AU3818372A; JPS5336107B2; AU467278B2; DE2205935C3; CA964764A; IT957513B; SE369235B; FR2157288A5

Description

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

4 Düsseldorf, Sdiumannstraße 97

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

Prozeßregelvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Prozeßregelvorrichtung.

Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen ersten Wandler zur Erzeugung eines ersten Signals als Wiedergabe einer ersten mit dem Prozeß in Beziehung stehenden Betriebsgrößej einen sweiten Wandler zur Erzeugung eines zweiten Signals als ¥iedergabe einer anderen mit dem Prozeß in Beziehung stehenden Betriebsgröße«, eine Speichereinheit, die die Signale empfängt und die einen Ausgang erzeugt, der von den Werten des ersten und des zweiten Signals abhängt, und eine Ausgangsstufe zur Erzeugung eines Ausgangsimpulses, der zum Regeln des Prozesses verwendbar ist und der eine Zeitdauer hat, die gleich einer ersten bestimmten ^Zeitdauer und einer zweiten Zeitdauer ist, die sich entsprechend dem Auegang von der Speichereinheit ändert.

Vorzugsweise hat der Ausgang von der Speichereinheit digitale Form und wird in einen Komparator gefüttert, wobei ein zweites größer werdendes Digitalsignal dem Komparator nach der ersten bestimmten Zeitdauer zugeführt wird und der Komparator einen Ausgang erzeugt, wenn das zweite Digitalsignal gleich dem ersten Digitalsignal wird, wobei der AusgangsimpulE endet, wenn der Komparator mindestens ein Ausgangssignal erzeugt hat.

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Vorzugsweise tastet der Komparator den Ausgang von der Speichereinheit η mal ab, wobei η größer als 1 ist, und beendet den Ausgangsimpuls nach η Abtastungen.

Vorzugsweise werden die an die Speichereinheit angelegten Signale in kleinen Schritten geändert, derart, daß für einen bestimmten Wert jeder Betriebsgröße η Ausgänge zyklisch durch die Speichereinheit erzeugt werden, wobei diese η Ausgänge nacheinander abgetastet werden, ehe der Ausgangsimpuls beendet ist.

Wenn die Speichereinheit in Digitalform vorgesehen ist, liefert vorzugsweise ein Uhrwerk-Impulsgenerator einen Eingang zu einem Zähler, der den erforderlichen zweiten Eingang zum Komparator liefert, wobei ein Teilernetzwerk zwischen ■ η Uhrwexk-Impulsgensrator und den Zähler eingesetzt ist, derart, daß die bsstimmte Zeitdauer entsteht, ehe der Ausgang von der Speichereinheit abgetastet wird. Vorzugsweise sind Mittel zur Änderung der Frequenz des Uhrwerk-Impulsgenerators entsprechend einer weiteren Betriebsgröße vorgesehen, derart, daß die Länge des Ausgangsimpulses entsprechend der weiteren Betriebsgröße variiert wird.

Die Erfindung ist im nachfolgenden an Hand eines Blockschaltbildes 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 Eegelvorrichtung 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 EntSchlusseler 15 in einer noch zu beschreibenden Weise entsprechend dem Wert einer der Betriebsgrößen erregt. Ein anderer Entschlüsseier 14 dient entsprechend dem Wert der anderen Bebetriebsgröße in einer noch zu beschreibenden Weise dazu, einen der Sätze Schalter 15a bis 15p einzuschalten, die den Leitungen 12a bis 12p jeweils zugeordnet sind, wobei die Schalter 15» bis 15p dazu dienen,

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BAD ORIGINAL

einen der Sätze Leitungen 12a bis 12p mit einem Mgitalkomparator 53 zu verbinden. Die Leitungen 11 kreuzen jede der Leitungen 12, und zwischen den Leitungen bestehen Verbindungen über Moden empirisch entsprechend dem au regelnden Prozeß. Venn also ein bestimmter Vert 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 Modenverbindungen dar. Wenn beispielsweise der Ent Schluss el er 13 die Leitung 11a erregt und der Entschlüsseier 14 die Schalter 15a betätigt, empfängt der Komparator ein Signal 1001000, bei dem 1 eine Modenverbindung und 0 keine Verbindung darstellen. Entsprechend ist dann, wenn die Leitung 11a immer noch erregt ist, aber dierSchalter 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.

Me Art und Weise, wie die Leitungen 11 und 12 entpsrechead den beiden Betriebsgrößen erregt werden, wird im einzelnes 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 Ausgangs impuls vom System entstehen soll. Me 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, sie Impulse vom Generator 48 zu einem Zähler 52 weiterleitet. Der Zähler 52 ist einem Komparator 53 verbunden, der auch den Eingang von der Matrix

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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). Venn die Anzeige des Zählers 52 die gleiche wie die des Eingangs iram Komparator 53 ißt, wird ein Ausgangsimpuls zu einem Zähler 54 geliefert, und gleichzeitig wird der Zähler 52 durch eine Rückstellleitung 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, bestimmt dieLänge 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 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 iind 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 Einführung einer solchen Verzögerung besteht darin, daß die Länge eines Ausgangsimpulses für ein bestimmtes Signal am Eingang zum Komparator 53 erhöht wird, 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

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das Vorsehen der Verzögerung die Verwendung der Matrix über einen kleineren Bereich von Impulszeiten, so daß die Auflösung der Katrix verbessert wird.

Bezugnehmend auf den Rest der Schaltung betätigen 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 Kompaarator 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 nionostabilen 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 lietet. Da die Torschaltungen 7I 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. II4 gespeichert werden, die durch die Entschlüsseier I3 und I4 wirksam werden, um Signale an die Leitungen 11 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 11b erregt wird, der tatsächliche Analogwert der Betriebsgröße

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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 Ilöglichkeit Rechnung getragen. Die Art und V/eise, wie das erreicht wird, besteht darin, Zähler 86 und 87 zu verwenden, die den Zählern 73 und 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 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 3I 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 eine solche Anordnung vorgesehen, daß der Komparator 53 den Ausgang der Matrix 77 "16 mal abtastet, so daß der Zähler 54 16 Eingänge bracuht, ehe der bistabile 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. Venn 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 Ha?atrix 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 Zäheier 54 empfangen muß, ehe er die bistabile 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 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 konstan-

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te Frequnez hat. Hitunter 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 cLie Frequenz des Generators 48 so ändern, daß die Verzögerungszeit vor einer Betätigung der Torschaltung 51 verlängert wird, wobei ein längerer Impuls für ein bestimmtes Eingangssignal zum Komparator 53 eialten wird.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1 Λ Prozeßregelvorrichtung, gekennzeichnet durch einen ersten Wandler
zur Erzeugung eines ersten Signals als Wiedergabe einer ersten 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 Ausgang erzeugt, der vnn den Werten des ersten und des zweiten Signals abhängt, und eine Ausgangsstufe zur Erzeugung eines Ausgangsimpulses, der zum Segeln des Prozesses verwendbar ist und der eine Zeitdauer hat, die gleich einer ersten bestimmten Zeitdauer und einer zweiten Zeitdauer ist, die sich entsprechend dem
Ausgang von der Speichereinheit ändert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang von der Speichereinheit digitale Form hat und in einen Komparator gefüttert wird, wobei eine« zweites größer werdendes Digitalsignal dem Komparator nach der ersten bestimmten Zeitdauer zugeführt wird und der
Komparator einen Ausgang erzeugt, wenn das zweite Digitalsignal gleich dem ersten Digitalsignal wird, wobei der Ausgangsimpuls endet, wenn der Komparator mindenstens ein Ausgangesignal erzeugt hat.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator den Ausgang von der Speichereinheit η mal abtastet, wobei η größer als 1 ist, und den Ausgangsimpuls nur nach η Abtastungen beendet.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Speichereinheit angelegten Signale in kleinen Schritten geänedert werden, derart, daß für einen bestimmten Wert jeder Betreibsgröße η Ausgänge zyklisch durch die Speichereinheit erzeugt werden, wobei diese η Ausgänge nacheinander abgetastet werden, ehe der Ausgangsimpuls beendet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet

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daß ein Uhrwerk-Impulsgenerator einen Eingang zu einem Zähler Iiefe3?t, der den erforderlichen zweiten Eingang zum Komparator liefert, wobei ein Seilernetzwerk zwischen den Uhrwerk-Iinpulsgenerator und den Zähler eingesetzt ist, derart, daß die bestimmte Zeitdauer entsteht, ehe der Auegang von der Speichereinheit abgetastet wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Änderung der 5'requenz des Uhrwerk-Impulsgenerators entsprechend einer weiteren Betriebsgröße Torgesehen sind, derart, daß die Länge des Ausgangsimpulses entsprechend der weiteren Betriebsgröße variiert wird.

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