DE2214927A1

DE2214927A1 - Einrichtung zum Regeln eines Prozesses

Info

Publication number: DE2214927A1
Application number: DE19722214927
Authority: DE
Inventors: Klaas; Rijnsdorp Johannes Everhardus; Amsterdam Spaargaren
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1971-03-29
Filing date: 1972-03-27
Publication date: 1972-10-12
Also published as: BE780969A; CA996217A; NL7104212A; FR2132097B1; IT960893B; FR2132097A1; GB1391276A

Description

Einrichtung zum Regeln eines Prozesses

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Regeln eines Prozesses, mit einer Anzahl Regelstrecken mit Meßeinrichtungen zum Erfassen von Prozeßvariablen und Stelleinrichtungen zur Beeinflussung von Prozeßbedingungen sowie mit einem wenigstens einen Teil des Prozesses direkt regelnden Digitalrechner und einer Anzahl Analogregler, welche bei Ausfall oder gestörtem Betrieb des Rechners die Regelung wenigstens eines Teils der Regelstrecken übernehmen, wobei die Umschaltung von direkter digitaler Regelung auf Analogregelung über eine Schaltvorrichtung erfolgt, alle Regelstrecken Signalverbindungen für den Istwert der Prozeßvariablen und die Stellung der Stelleinrichtungen besitzen und die an Analogregler gekoppelten Regelstrecken ebenfalls eine Signalverbindung für die Aufgabengröße der geregelten Bedingung aufweisen.

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Derartige Regeleinrichtungen bzw. Regelkreise können weiterhin mit SignalverMndungen für den gemessenen bzw. Istwert solcher Prozeßvariablen ausgestattet sein, denen keine Regelstrecke zugeordnet ist.

Als Regler können sowohl elektronische als auch pneumatische Regler eingesetzt sein, wobei die letzteren Umsetzer zum Umsetzen elektrischer Signale in pneumatische Signale und umgekehrt besitzen.

Im Betriebszustand mit direkter digitaler Regelung, nachfolgend kurz Digital-Betrieb genannt, wird die Aufgabe der herkömmlichen Regler vom Digitalrechner übernommen. Die gemessenen Signale bzw. Größen werden dabei mittels eines Multiplexers der Reihe nach dem Eingang des Rechners zugeführt, der nach Verarbeitung dieser Eingangssignale ein entsprechendes Signal über einen Demultiplexer an die jeweils entsprechenden Stelleinrichtungen bzw. Stellglieder abgibt.

Ein Digitalrechner kann beispielsweise zweihundert herkömmliche Regler ersetzen. Die Stelleinrichtungen bzw. Stellglieder müssen in der Lage sein, in der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden, vom Rechner demselben Stellglied erteilten Signalen die vom Rechner befohlene Stellung beizubehalten. Dies kann mit Hilfe von Halteverstärkern geschehen, welche als Verstärker oder als rückgekoppelte Verstärker mit Speicher ausgebildet sind. Zur Betätigung der Stellglieder kann Druckluft vorgesehen sein, eine Betriebsart, welche zum Verstellen großer Ventile häufig angewandt wird. In diesem Falle sind in der Umgebung der jeweiligen Stellglieder an sich bekannte Umsetzer zum Umsetzen elektrischer Signale in pneumatische Signale vorgesehen. Durch die Verwendung der direkten digitalen Regelung wird die Steuerung eines Prozesses in hohem Maße anpassungsfähig.

Ausfall oder Störungen des Digitalrechners können zu einer Situation führen, in welcher eine große Anzahl von Stellgliedern

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nicht mehr nach Programm arbeitet, so daß auch die Prozeßregelung nicht mehr einwandfrei funktioniert oder sogar ganz ausfällt, was in der Regel zu kritischen Situationen führt und eine vorübergehende Unterbrechung des Prozesses erforderlich machen kann. Dies ist jedoch meistens undurchführbar, oder zumindest unerwünscht, und es ist daher im allgemeinen Vorsorge in der Weise getroffen, daß einfache Analogrechner, vorzugsweise in elektronischer Bauweise, die Regelung wenigstens eines Teils der Regelstrecken vorübergehend vom Rechner übernehmen. Die Umschaltung vom Digital- auf Analog-Betrieb geschieht mit Hilfe einer Schalt- bzw.Umschaltvorrichtung, die als Teil einer Kontrolleinrichtung, insbesondere in Form eines den ordnungsgemäßen Betrieb des Digitalrechners überwachenden Zeitgebers ausgebildet sein kann, bei Bedarf auch durch den arbeitenden Rechner selbst oder aber von Hand. Bei nicht an einen elektronischen Regler angeschlossenen. Regelstrecken verharren die Stellglieder beim Umschalten in der zuletzt befohlenen Stellung. Bei nicht-kritischen Regelstrecken ist mit nachteiligen Auswirkungen dieser Umschaltung nicht zu rechnen, wenn diese Bedingung nicht zu lange andauert.

Diese mit herkömmlichen Mitteln erzielbare Kombination der direkten digitalen mit der analogen Regelung führt jedoch zu einem überaus komplizierten Aufbau des Leitstandes. Es ist allgemein üblich, die Regler mit den zugehörigen Bedienorganen und Anzeigegeräten in großen Wandtafeln unterzubringen, um sie für das Überwachungspersonal zugänglich zu machen. Dazu kommt die Anlage für die direkte digitale Regelung, ebenfalls mit zugehörigen Bedienorganen und Anzeigegeräten. Damit wird es für das Überwachungspersonal schwierig, alle in der Wandtafel untergebrachten Einrichtungen zu übersehen, da die Länge derartiger Wandtafeln bis zu 100 Metern betragen kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine wirtschaftlich herstellbare Regeleinrichtung zu schaffen, die bei einfachem Aufbau die gestellten Forderungen in besonders zuverlässiger Weise erfüllt,

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Eine Regeleinrichtung der eingangs erwähnten Art zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß ein Leitpult und zwei Sehaltergruppen mit je einer Anzahl Schaltern vorgesehen sind, daß die Schalter der einen Gruppe an den Eingang sowohl des Digitalrechners als auch des Leitpultes, die Schalter der anderen Gruppe sowohl an die SignalverWindungen als auch an das Leitpult angeschlossen sind, daß die Schalter der beiden Gruppen elektrisch voneinander trennbar sind, und daß im Leitpult Einrichtungen angeordnet sind, mittels deren durch Betätigung eines oder weniger vorwählbarer Schalter die Verbindung zwischen vorwählbaren Signalverbindungen, beispielsweise einer speziellen Regelstrecke, und im oder nahe dem Leitpult angeordneten Geräten zur Darstellung und/oder Aufzeichnung der vorgewählten Signale herstellbar ist.

In einer nach der Erfindung ausgebildeten Einrichtung zum Regeln eines Prozesses kann es also vorkommen, daß neben auf Digital-Betrieb geschalteten Regelstrecken andere stetig analog und wiederum andere von Hand geregelt werden. Den stetig analog geregelten Regelstrecken kann die Aufgabengröße vom Digitalrechner zugeführt werden, der in diesem Fall auf ein zweckentsprechendes Programm geschaltet ist. Bei Ausfall oder Störung des Digitalrechners werden die bis dahin digital geregelten Regelstrecken auf Analog- oder auf Handregelung umgestellt. Die an Analog- oder Handregelung bereits angeschlossenen Regelstrecken erfahren keine Änderung. Nur die Regelstrecken, denen bisher der Rechner das Aufgabensignal bzw. die Aufgabengröße zugeführt hat, erhalten dieses Signal nicht langer. Die Signalverbindungen der stetig analog oder von Hand geregelten Regelstrecken sind ebenfalls stetig mit dem Leitpult verbunden. Um eine spezielle Regelstrecke vorwählen zu können, sind selbstverständlich zwischen die entsprechenden Signalverbindungen und das Leitpult Schaltelemente zwischengeschaltet. Die Schaltergruppen A und B in ihrer hier beschriebenen Ausbildung haben keinen Einfluß auf die eben

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erwähnten Signalverbindungen. In der nachstehenden Beschreibung gemachte Hinweise auf Umschaltungen von Digital- auf Analog-Eegelung betreffen daher nur den Teil der Regelstrecken, die nach einem dieser beiden Verfahren regelbar sind.

Bei der Lösung der gestellten Aufgabe geht die Erfindung von der Annahme aus, daß das Bedienungspersonal bei der regelmäßigen Überwachung des Prozesses die Wandtafel im Leitstand nur jeweils im Bereich weniger Meter gleichzeitig überblicken kann. Nach der erfindungsgemäßen Ausbildung der Einrichtung ist es jedoch möglich, zur Überprüfung eine spezielle Regelstrecke auszuwählen und die einzelnen Prüfungen in schneller Aufeinanderfolge vorzunehmen, wobei die Reihenfolge, immer vom gleichen Standort aus, beliebig wählbar ist. Das Bedienungspersonal braucht also zum Ablesen und/oder Betätigen der Anzeigegeräte bzw. der Bedienorgane nicht mehr endlos lange Wege entlang der großen Wandtafel zurückzulegen. Die Ablesung erfolgt immer vom gleichen Standort aus, gleichgültig, ob der Prozeß auf Digital-, Analog- oder Hand-Betrieb geschaltet ist. Es ist wichtig, in diesem Zusammenhang darauf hinzuweisen, daß die Vorrichtung zum Umschalten von Digital- auf Analog-Regelung und umgekehrt auch erlaubt, die Sehaltergruppe A oder die Schaltergruppe B abzuschalten oder zuzuschalten, wenigstens soweit davon die Übertragung von Änderungen der Aufgabengröße und/oder der Ventilstellung betroffen wird. Bei eingeschalteter Schaltergruppe A, d.h. bei Digital-Regelung, werden die Signale der ausgewählten Regelstrecken von den Signalverbindungen und/oder dem Speicher des Digitalrechners her empfangen. Ist die Schaltergruppe B wirksam, werden die Signale von den Signalverbindungen der jeweiligen Regelstrecke her zugeführt.

Die der Darstellung der ausgewählten bzw. gewählten Signale dienenden Geräte sind zweckmäßigerweise ein Anzeigegerät für den gemessenen bzw. Istwert der geregelten Bedingung, ein

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Anzeigegerät für die Aufgabengröße der geregelten Bedingung sowie ein Anzeigegerät für die Stellung des Stellgliedes. Diese Geräte können für analoge Anzeige ausgebildet sein. Die Zeiger des ersten und des zweiten genannten Anzeigegerätes sind sich gegenüberliegend an einer gemeinsamen Anzeigeskala angeordnet, so daß man sofort feststellen kann, ob der Istwert mit dem Sollwert übereinstimmt. Außerdem kann ein Anzeigegerät vorgesehen sein, welches den Istwert der geregelten Bedingung in technischen Einheiten angibt. Es kann z.B. gewünscht sein, die Größe eines Flüssigkeitsstromes in Tonnen/Tag abzulesen. Das Anzeigegerät ist so ausgebildet, daß nicht nur der numerische Wert der gemessenen Größe, sondern auch die diesem entsprechende technische Einheit angegeben wird. Um diese Aufgabe zu erfüllen, ist nahe dem entsprechenden Analogrechner ein Rechenwerk vorgesehen, das das dem Istwert entsprechende Signal in ein den Wert in technischen Einheiten darstellendes Signal umformt. Zweckmäßig ist der Ausgang dieses Rechenwerkes über einen der vorwählbaren Schalter der Schaltergruppe B an das obenerwähnte Anzeigegerät angeschlossen. Bei Digital-Regelung ist der Digitalrechner auf das Umrechnen des Istwertes in technische Einheiten programmiert, wobei das Rechenergebnis mittels eines der vorwählbaren Schalter der den Rechner mit dem obenerwähnten Anzeigegerät verbindenden Schaltergruppe A diesem Gerät zugeführt wird.

Die Analogregler sind Halteverstärker ohne Anzeigegeräte und mit einer Schaltung, die das proportionale und integrierende und/oder differenzierende Verhalten des Reglers bestimmt. Außerdem ist eine Einrichtung zum Speichern der Aufgabengröße der geregelten Bedingung und in jedem Regler ein Schalter vorgesehen, der den Regler bei Digital-Regelung zu einem Halteverstärker macht, der die zuletzt befohlene Stellung des Stellgliedes festhält. Zu diesem Zweck ist am Leitpult ein Druckknopf vorgesehen, mittels dessen dieser Schalter über

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einen vorwählbaren Schalter der Schaltergruppe A oder B betätigbar ist. Auf diese Weise ist es möglich,^ z.B. wenn mit Änderungen spezieller Art in den Prozeß eingegriffen werden muß, eine oder mehrere vorwählbare Regelstrecken auf Handregelung zu schalten, unabhängig davon, ob diese Regelstrecken in diesem Augenblick im Digital- oder Analog-Betrieb geregelt sind. Die jeweilige Regelungsart einer gewählten Regelstrecke ist an Lichtsignalen im Leitpult erkennbar, die bei Zuschalten der speziellen Regelstrecke aufleuchten.

Die Schalter der Schaltergruppe B sind zweckmäßig so ausgebildet, daß sie mit den ihnen zugeordneten Analogreglern eine Einheit bilden. In dieser Weise ist ein einfacher Aufbau des Leitpultes und eine geringere Anzahl von Verbindungen zwischen dem Leitpult und den Reglern erzielbar. Da alle Ablesungen am leitpult durch Wahl der gewünschten Regelstrecke vom Leitpult aus vorgenommen werden, sind an den Reglern keine Anzeigegeräte vorgesehen. Die in Pestkörper-Technik ausgebildeten Regler können daher zweckmäßig zu einer raumsparenden Einheit zusammengefaßt und an einem beliebigen Ort, beispielsweise in einem getrennten Raum oder in einem Kellerraum, untergebracht werden.

Die Arbeitselemente der Schalter der beiden Sehaltergruppen A und B sind Kontaktstücke, welche einer Druckknopf-Reihe am Leitpult entsprechen und nach dem Gruppenwahl-System angeordnet sind. Beim Niederdrücken eines Druckknopfes werden gleichzeitig Kontakte geschlossen. Denn ob die gewählten Verbindungen über die Schaltergruppe A oder über die Sehaltergruppe B hergestellt werden, wird durch die obenerwähnte Schaltvorrichtung für das Umschalten von Digital- auf Analog-Regelung und umgekehrt bestimmt. Der Aufbau des Leitpultes wird dadurch sehr einfach. Das Leitpult ist gut übersichtlich. Weitere Einzelheiten des Gruppenwahl-Systems sind der speziellen Beschreibung der Zeichnung zu entnehmen.

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Am Leitpult können weiterhin Einrichtungen zur Beeinflussung der Aufgabengröße der geregelten Bedingung oder der Ventilstellung der Regelstrecke vorgesehen sein. Derartige Beeinflussungs- bzw. Eingriffs-Einrichtungen sind zweckmäßig als Druckknöpfe ausgebildet, mittels deren entweder Spannungsoder Stromquellen mit positivem oder negativem Potential an die Signalverbindung der Aufgabengröße der durch Schalterbetätigung gewählten Regelstrecke oder an die Signalverbindung der Ventilstellung einer Regelstrecke anschließbar sind, welche über die Schaltergruppe B oder in anderer Weise gewählt wurde und welcher kein elektronischer Regler zugeordnet ist oder deren Regler abgeschaltet wurde. Bei elektronischen Reglern besteht die Speichereinrichtung für die Aufgabegröße der geregelten Bedingung aus einem Kondensator, dessen Ladungsstärke durch Drücken eines der Eingriffs-Druckknöpfe vergrößerbar oder verringerbar ist. Da das Anzeigegerät für die Aufgabegröße gleichzeitig mit der entsprechenden Regelstrecke verbunden wird, wird die Wirkung sofort sichtbar. Es kann zweckmäßig sein, die erwähnten Druckknöpfe doppelt bzw. paarweise vorzusehen und in die Leitungen zwischen Spannungsquelle und Kondensator unterschiedliche Widerstände einzubauen, so daß sowohl schnelle Grobeinstellungen als auch langsame Feineinstellungen möglich sind. Neben Druckknöpfen können auch Potentiometer vorgesehen sein. Bei Regelstrecken ohne angeschlossenen Analogregler oder bei Regelstrecken, deren Regler abgeschaltet wurde, ist die Ventilstellung mittels der gleichen Druckknöpfe beeinflußbar,. Die Wirkung ist unmittelbar im Leitpult am eingeschalteten Anzeigegerät für die Ventilstellung erkennbar. Da diese Einstellungen vom Leitpult aus vorgenommen werden können, sind an den Reglern keine Einstellknöpfe und dgl. erforderlich. Aus diesem Grund, und auch weil, wie bereits erwähnt, keine Anzeigegeräte an den Reglern angeordnet sind, brauchen diese während des Betriebes nicht zugänglich zu sein.

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In v/eiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung sind zweckmäßig Warnvorrichtungen, Schreibgeräte zur Aufzeichnung von Daten sowie Geräte zur kontinuierlichen grafischen Darstellung spezieller Prozeßbedingungen vorgesehen. Es ist auch möglich, zwei oder mehrere Leitpulte mit gleicher Funktion unabhängig voneinander und , bei Bedarf, gleichzeitig zu benutzen. Dies verringert die Gefahr von Schwierigkeiten bei auftretenden Störungen. In Sonderfällen besteht die Möglichkeit, zwei oder mehrere Bedienungsleute gleichzeitig Dienst tun zu lassen, wobei jeder, beispielsweise, einen Teil des Prozesses überwacht. Alle Leitpulte können in der gleichen Weise mit der Regeleinrichtung verbunden sein. Es ist selbstverständlich auch möglich, Regelstrecken gruppenweise an verschiedene Leitpulte anzuschließen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung insgesamt,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines elektronischen Reglers,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer nicht-automatisch geregelten Regelstrecke,

Fig. 4 ein Blockschaltbild der Wirkungsweise eines elektronischen Reglers und

i<'\r.. ', oirif; Schaltungsanordnung für das Gruppenwahl-Syst em.

\;:>\.v.ur<:'<.ho.ri<\ JVi/^. 1 sind die Meßeinrichtungen zum Erfassen •/ο.. i'roHfjliv.'iriablen, beispielsweise Thermometer, Durchflußifji:;;:;f:r, Uruckmeusor, Qualitätsmeßinstrumente, mit einem

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Anschlußpunkt 1 und mit der (nicht gezeichneten) Anlage verbunden, in welcher der Prozeß abläuft. Die Zahl der Anschlußpunkte kann mehrere Hundert betragen. Über die Leitung 2, von der demtentsprechend ebenfalls eine große Anzahl vorgesehen ist, werden die gemessenen Signale bzw. Istwerte elektronischen Seglern 3 und über Leitungen 4 einem Digitalrechner 5 zugeführt. Dieser ist für Digital-Regelung programmiert. Die Ausgangssignale werden den Stelleinrichtungen bzw. Stellgliedern periodisch über Leitungen 7 zugeführt. Im - normalen - Digital-Betrieb üben die Regler 3 ihre Überwachungs- bzw. Steuerfunktion nicht aus, sondern arbeiten als Halteverstärker 3·

Es können auch Regler vorhanden sein, welche ständig in Betrieb sind, ,jedoch nicht über die Schalt vorgänge an den Schaltergruppen A und B beeinflußbar sind. Neben diesen sind auch die Regler, welche über die Schaltergruppe B anschließbar sind, vom Leitpult her ablesbar und beeinflußbar.

An einem Leitpult 8 ist eine Schaltvorrichtung 9 betätigbar, welche bisher als Schaltergruppe A bezeichnet wurde. Diese dient dazu, die Verbindungen zwischen verschiedenen Einrichtungen und Anzeigegeräten am Leitpult 8 und dem Rechner herzustellen. Die hierzu erforderlichen Leitungen sind mit 10 bezeichnet. Zwischen dem Leitpult 8 und den Reglern 3 ist eine zweite Schaltvorrichtung 11 mit Leitungen 12 angeordnet. Diese Schaltvorrichtung wurde bisher als Schaltergruppe B bezeichnet. Solange die Regeleinrichtung im Digital-Betrieb arbeitet, sind die über die Schaltvorrichtung 11 führenden Verbindungen zii den Signalverbindungen blockiert. Schaltet der Rechner 5 bei Ausfall oder Störung auf Analog-Betrieb um, dann werden die Verbindungen über die Schaltvorrichtung 11 freigegeben und die über die Schaltvorrichtung 9 führenden Verbindungen blockiert. Weiterhin wird der Rechner 5 von den Halteverstärkern 3 elektrisch getrennt. Zusätzlich werden

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aus den Halteverstärkern 3 durch Betätigung von Schaltern in der Schaltvorrichtung 11 Hegler 3·

Mit Hilfe von Druckknöpfen 13» die nachstehend im Hinblick auf die Digital-Regelung beschrieben seien, ist über die Schaltvorrichtung 9 eine Hegelstrecke wählbar, deren gemessener Wert bzw. Regelgröße, Sollwert bzw, Aufgabengröße und die Ventilrtellung dem Speicher des Rechners 5 entnommen und entsprechend dem Anzeigegerät KV (für die Regelgröße), dem Anzeigegerät SV (für die Aufgabengröße) und dem Anzeigegerät VP (für die Ventilrtellung) zugeführt werden. Zusätzlich wird an einem Anzeigegerät ilU der gemessene Wert bzw. die Regelgröße in technischen Einheiten dargestellt. Die Aufgabengröße einer gewählten :xegelstrecke ist mit Hilfe von Druckknöpfen "-" und "+" beeinflußbar. Am Leitpult 8 sind zweckmäßig weiterhin Warnvorrichtungen 14 sowie Aufzeichnungsgeräte oder Bildschirmgeräte 1? zur kontinuierlichen grafischen Darstellung spezieller Prozeßbedingungen vorgesehen. Weiterhin können am Leitpult 8 Schreibgeräte 16 angeordnet sein.

Pig. 2 zeigt einen zur Verwendung in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung geeigneten elektronischen negier.

Der gemessene Wert bzw. die Regelgröße wird bei 20 eingegeben und geht über einen rückgekoppelten Operations- bzw. Funktionsverstärker 21 zu den Eingängen eines Differential-Verstärkers Die Aufgabengröße ist in einem Halteverstärker 2? gespeichert, der mit einem Kondensator 24 ausgerüstet ist. Mit Hilfe eines Teil der Schaltvorrichtung 11 bildenden Schalters 25 ist der Kondensator 24 über einen Punkt 26 an die Eingriffs-Druckknöpfe "-" und "+" am Leitpult 8 anschließbar. Der Ausgang des Halteverstärkers 2? ist mit dem anderen Eingang des Differential-Verstärkers 22 verbunden. Das Differenz-Signal

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geht einem rückgekoppelten Verstärker 27 zu, der aufgrund seiner Schaltanordnung 28 bei geschlossenem Schalter 29 proportional und integrierend wirkt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 27 wird einem Stellglied 30 in der Betriebsanlage zugeführt. Eine Signalverbindung 31 für die Regelgröße ist in geschlossener Stellung eines Schalters 32 mit dem Leitpult, insbesondere mit dem Anzeigegerät MV verbunden. Eine Signalverbindung 33 für die Aufgabengröße ist über einen Schalter 34 mit dem Anzeigegerät SV, eine Signalverbindung 35 über einen Schalter 36 mit dem Anzeigegerät VP verbindbar. Die Schalter 32, 34 und 36 gehören zur Schaltvorrichtung 11. Bei Digital-Rege lung ist ein Schalter 37 an Masse angeschlossen, ein Schalter 38 ist geöffnet. Eine Signalverbindung 39 ist an den Ausgang des Digitalrechners geführt und erhält von diesem in periodischen Zeitabständen Signale. Diese Signalzufuhr ist bei Regelung im Analog-Betrieb unterbrochen. Die Schalter 37 und 38 sind dann geschlossen.

Es ist auch möglich, den Schalter 29 über die Druckknöpfe "AUTO" und "HAITO" zu betätigen, wenn die entsprechende Regelstrecke gewählt wurde. Bei geöffnetem Schalter 29 arbeitet der Verstärker 27 als Halteverstärker, die Ladungsstärke eines Kondensators 39a ist mittels der Druckknöpfe "-" und "+" veränderbar. In die Stellung des Ventils 30 kann dann unmittelbar eingegriffen werden, und zwar entweder über die Verbindung 26 oder über die Verbindung 39· Die kleinen, unbezeichneten Rechtecke in dieser und in den nachfolgend beschriebenen Figuren stellen Widerstände dar.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Beispiel eines nicht-automatisch gesteuerten Regelkreises.

Ein Halteverstärker 40 ist mit einem Stellglied 41 verbunden. Die Ladungsstärke eines Kondensators 42 bestimmt unmittelbar die Stellung des Stellgliedes und ist des weiteren über einen

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Schalter 43 mit Hilfe der Druckknöpfe "-" und "+" beeinflußbar.

Die Signalverbindung 44 für die Ventilstellung ist über einen Schalter 45 an das Anzeigegerät VP anschließbar. Die Regelgröße geht bei 46 ein und gelangt zu einer Signalverbindung 47, die über einen Schalter 48 mit dem Anzeigegerät MV verbindbar ist. Die Schalter 43» 45 und 48 gehören zur Schaltvorrichtung 11. Die Regelgröße beeinflußt die Ventilstellung nicht.

Die Wirkungsweise eines elektronischen Reglers in erfindungsgemäßer Ausbildung ist in Fig. 4 mit weiteren Einzelheiten dargestellt. Mit 50 ist ein Regler bezeichnet, welcher in der im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Weise in einen Halteverstärker verwandelbar ist. Eine Decoderschaltung 51 liefert ein Signal, sobald von Hand mittels der Druckknöpfe 13 eine spezielle Regelstrecke gewählt wurde. Die Schaltung 51 führt dann diesem Regler ein Signal zu, welches über ein Relais 56 Schalter 52, 53, 54 und 55 betätigt. Diese Schaltanordnung kann vollständig in Festkörper-!Technik ausgeführt sein. Gleichzeitig wird ein Schalter 57 über ein Relais 58 betätigt. Alle bisher erwähnten Schalter gehören zu der Schaltvorrichtung 11. Der Schalter 52 stellt die Verbindung her zwischen dem Anzeigegerät MV und der entsprechenden Signalverbindung im Regler, die Schalter 53 und 54 analog die Verbindungen mit dem Anzeigegerät SV bzw. VP, während der Schalter 55 den Regler an die Druckknopfe "-" und "+" anschließt. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, die an der entsprechenden Regelstrecke herrschenden Bedingungen abzulesen und die Aufgabengröße zu beeinflussen. Auch bei dieser Regelstrecke gilt dann, daß man bei eingeschalteter Schaltanordnung 51 über diese das Signal "AUTO" oder "HAHD" dem Regler zuführen kann. Dies geschieht über einen Speicher "AUTO-HAKD" 59, da die gewünschte Stellung auch dann beibehalten werden soll, wenn über die Schaltung 51 kein Signal mehr zugeführt wird, d.h. wenn die Regelstrecke nicht maur gewählt ist.

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Die Regelgröße bzw. der gemessene Wert geht bei 60 ein und wird nicht nur dem Regler 50, sondern auch einem Rechenwerk zugeleitet, welches die Umwandlung in technische Einheiten vornimmt. Der Schalter 57 schließt die entsprechende Signalverbindung an das Anzeigegerät EU an. Das Ausgangssignal des Reglers 50 geht einem Stellglied 62 in der Betriebsanlage zu.

Das über die Druckknöpfe 13 betätigbare Gruppenwahl-System ist in Fig. 5 dargestellt. Ss sind in drei Reihen angeordnete Kontaktelemente 70, 71 und 72 vorhanden, welche in der Ruhestellung geschlossen sind und bei Drücken der ihnen zugeordneten Druckknöpfe öffnen. Im Punkt 73 ist eine Gleichstrom-Spannungsquelle angeschlossen. Zwischen Spannungsquelle und Masse ist ein Relais 74 zwischengeschaltet, welches von dem durchfließenden Strom aus 73 erregt wird. An die Kontaktelemente 70, 71 und 72 ist jeweils eine Leitung 75, 76 bzw. 77 geführt. In diese Leitungen sind Dioden 78 eingebaut, welche ein Durchsickern des von 73 her fließenden Stromes durch die geschlossenen Kontaktelemente bzw. Kontakte 70, 71 und 72 zulassen. In diesem Zustand ist das Relais 74 nicht erregt. Werden nun durch Drücken der entsprechenden Druckknöpfe die drei mit den Leitungen 75, 76 und 77 verbundenen Kontaktelemente 70, 71 und 72 geöffnet, so liegt die Spannung aus 73 parallel am Relais 74 an, das damit erregt wird, da ein Durchsickern des Stromes durch die Dioden 78 nicht mehr möglich ist. Für jede der mit den Kontaktelementen 70, 71 und 72 herstellbaren Kombinationen ist ein Relais des Typs 74 vorgesehen. Ein Relais des gleichen Typs ist bei 79 angeordnet. Die Relais 74 stellen die Verbindung zu jeweils einer speziellen Regelstrecke durch Erregung der jeweiligen Schalter der Schaltvorrichtung 11 her.

Die Kontaktelemente 70, 71 und 72 sind doppelt bzw. paarweise vorhanden. Die eine Gruppe beeinflußt durch Erregen eines Relais der Typen 74 und 79 die Schaltvorrichtung 11, und zwar

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im Falle der Analog-Regelung. Bei Digital-Regelung erregt die andere Kontaktgruppe in gleicher Weise ein Relais, welches seinerseits die zugehörigen Schalter der Schaltvorrichtung erregt. Über die Kontaktelemente 70, 71 und 72 ist nur ein Relais beeinflußbar, welches der Analog- bzw. der Digital-Regelung zugeordnet ist. Nach diesen Kontaktelementen ist das gesamte System in Doppelanordnung vorgesehen. Welches der Systeme in Betrieb genommen wird, hängt von der Schaltvorrichtung ab, mit der der Rechner ein- und ausgeschaltet wird. Mit Hilfe von drei Reihen zu je zehn Druckknöpfen sind insgesamt 1000 Regelstrecken wählbar. Die Druckknöpfe können ,jeweils mit einer Zahl gekennzeichnet sein und in Gruppen entsprechend Abschnitten der Betriebsanlage angeordnet werden. Dann kann mit Hilfe der ersten Druckknopfreihe eine große Betriebsanlage, beispielsweise eine Rohöl-Destillieranlage, mittels der zweiten Druckknopfreihe eine spezielle Kolonne aus dieser Anlage und schließlich mittels der dritten Reihe eine spezielle Keßstelle in dieser Kolonne angewählt werden.

Im allgemeinen sind in einer Betriebsanlage zahlreiche UeR-stellen vorhanden, die nicht an eine spezielle Regelstrecke angeschlossen sind. Auch diese Meßstellen sind wählbar, wobei sich ebenfalls Relais des Typs 74 schließen. Am Leitpult zeigt in diesem Fall jedoch nur das Anzeigegerät MV an, während die Anzeigegeräte SV und VP unwirksam bleiben. Das .Anzeigegerät EU kann jedoch zugeschaltet werden. Durch die Überprüfung auch solcher Lleßstellen erhält man einen guten Überblick über den Prozeßverlauf.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

VIy Einrichtung zum Regeln eines Prozesses, mit einer Anzahl Regelstrecken mit Meßeinrichtungen zum Erfassen von Prozeßvariablen und Stelleinrichtungen zur Beinflussung von Prozeßbedingungen sowie mit einem wenigstens einen Teil des Prozesses direkt regelnden Digitalrechner und einer Anzahl Analogregler, welche bei Ausfall oder gestörtem Betrieb des Rechners die Regelung wenigstens eines Teils der Regelstrecken übernehmen, wobei die Umschaltung von direkter digitaler Regelung auf Analogregelung über eine Schaltvorrichtung erfolgt, alle Regelstrecken Signalverbindungen für den Istwert der Prozeßvariablen und die Stellung der Stelleinrichtungen besitzen und die an Analogregler gekoppelten Regelstrecken ebenfalls eine Signalverbindung für die Aufgabengröße der geregelten Bedingung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leitpult (8) und zwei Schaltergruppen A (9) und B (11) mit je einer Anzahl Schaltern vorgesehen sind, daß die Schalter der Gruppe A (9) an den Eingang sowohl des Digitalrechners (5) als auch des Leitpultes (8), die Schalter der Gruppe B (11) sowohl an die Signalverbindungen (31>33»35) als auch an das Leitpult (8) angeschlossen sind, daß die Schalter der beiden Gruppen A und B (9,11) elektrisch voneinander trennbar sind, und daß im Leitpult (8) 'Einrichtungen (13) angeordnet sind, mittels deren durch Betätigung eines oder weniger vorwählbarer Schalter (9) die Verbindung zwischen vorwählbaren Signalverbindungen, beispielsweise einer speziellen Regelstrecke, und im oder nahe dem Leitpult (8) angeordneten Geräten ( MV,. SV, VP, 15,16) zur Darstellung und/oder Aufzeichnung der vorgewählten Signale herstellbar ist.

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2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung ( zum Umschalten von direkter digitaler Regelung auf Analog-Regelung und umgekehrt auch erlaubt, die Schaltergruppe A (9) oder die Schaltergruppe B (11) abzuschalten bzw. zu blockieren äfer zuzuschalten bzw. freizugeben, wenigstens soweit davon die Übertragung von Änderungen der Aufgabengröße und/oder der Ventilstellung betroffen wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu den der Darstellung der gewählten Signale dienenden Geräten ein Anzeigegerät (MV) für den gemessenen bzw. Istwert der geregelten Bedingung, ein Anzeigegerät (SV) für die Aufgabengröße der geregelten Bedingung sowie ein Anzeigegerät (VP) für die Stellung des Stellgliedes gehören.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigegeräte (MV, SV, VP) für analoge Anzeige ausgebildet sind, und daß die Zeiger des ersten und des zweiten genannten Anzeigegerätes (IiV, SV) sich gegenüberliegend an einer gemeinsamen Anzeigeskala angeordnet sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Angabe des Istwertes der geregelten Bedingung in technischen Einheiten ein zusätzliches Anzeigegerät (EU) vorgesehen ist.

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6. Einrichtung nach Anspruch 5_f dadurch gekennzeichnet, daß nahe einem Analogregler (3) ein Rechenwerk (61) vorgesehen ist, welches das dem Istwert entsprechende Signal in ein den Wert in technischen Einheiten darstellendes Signal umformt, und daß der Ausgang dieses Rechenwerkes (61) über einen der vorwählbaren Schalter der Schaltergruppe B (11) an das Anzeigegerät (EU) anschließbar ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei direkter digitaler Regelung der Digitalrechner (5) auf das Umrechnen des Istwertes in technische Einheiten programmiert ist, und daß das Rechenergebnis mittels eines der vorwählbaren Schalter der den Rechner (5) mit dem Anzeigegerät (EU) verbindenden Schaltergruppe A (9) diesem Anzeigegerät zufuhrbar ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennz eichnet, daß die Analogregler (3) Halteverstärker ohne Anzeigegeräte sind und mit einer Schaltung, die das proportionale und integrierende und/oder differenzierende Verhalten des Heglers (3) bestimmt, sowie mit einer Einrichtung zum Speichern der Aufgabengröße der geregelten Bedingung ausgerüstet sind.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Regler (3) mit einem Schalter (29) ausgestattet ist, der den Regler (3) bei direkter digitaler Regelung zu einem Halteverstärker (23) macht, der die zuletzt befohlene Stellung des Stellgliedes festhält.

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10. Einrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (29) mittels eines am Leitpult (8) angeordneten Druckknopfes ( über einen vorwählbaren Schalter der Schaltergruppe A oder B (9 bzw. 11) betätigbar ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennz eichnet, daß der Schalter (29) ebenfalls mittels der Schaltvorrichtung zum Umschalten von Analog-Regelung auf direkte digitale Regelung betätigbar ist,
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennz eichnet, daß die Schalter der Schaltergruppe B (11) mit den ihnen zugeordneten Analogreglern (3) eine Einheit bilden.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die in Festkörper-Technik ausgebildeten Regler (3) zu einer raumsparenden Einheit zusammengefaßt sind.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Betätigung der Schalter der Schaltergruppen A und B (9» 11) Kontaktelemente (70,71»72) sind, welche einer Druckknopfreihe (13) am Leitpult (8) entsprechen.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennz eichnet, daß am Leitpult (8) Einrichtungen (Druckknöpfe "-¹¹ und "+") zur Beeinflussung der Aufgabengröße

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der geregelten Bedingung oder der Ventilstellung einer Regelstrecke vorgesehen sind.
16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffs-Einrichtungen als Druckknöpfe ausgebildet sind, mittels deren Spannungs- oder Stromquellen mit positivem oder negativem Potential an die Signalverbindung der Aufgabengröße der durch Schalterbetätigung gewählten Regelstrecke oder an die Signalverbindung der Ventilstellung einer Regelstrecke anschließbar sind, welche über die Schaltergruppe B (11) gewählt wurde und welcher kein elektronischer Regler (3) zugeordnet ist oder deren Regler (3) abgeschaltet wurde.
17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennz eichnet, daß zwei oder mehrere Leitpulte (8) mit gleicher Funktion vorgesehen sind, welche unabhängig voneinander und bei Bedarf gleichzeitig benutzbar sind.

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