DE2262355C2 - Prozeßregeleinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Prozeßregeleinrichtung für mehrere Betriebskenngrößen nach der Gattung des Hauptanspruchs.

In der DE-AS 22 06 022 ist bereits eine Prozeßregeleinrichtung für mehrere Betriebshauptkenngrößen vorgeschlagen, die einen in der Frequenz in Abhängigkeit von einer oder mehreren Betriebsnebenkenngrößen gesteuerten Impulsgenerator aufweist, der nach Erzeugen des Ausgangssignals Impulse an eine Logik liefert, die diese Impulse nach einer vorbestimmten Verzögerungszeit zur Abfrage eines Digitalregisters, das in Abhängigkeit vom Inhalt eines Speichers die Länge eines Steuerimpulses für

ίο die Logik bestimmt, weiterleitet. Die Logik weist einen Zähler auf, dessen Eingang mit dem Impulsgenerator zu bestimmten Zeitpunkten verbunden ist. Die Verbindung wird dann hergestellt, wenn eine bistabile Schaltung getriggert wird. Nach dem Triggern dieser Schaltung fängt der Zähler an, die Clock-Impulse zu zählen. Dieses bringt den Nachteil mit sich, daß an dem Zähler nicht schon unmittelbar nach Vorliegen eines Abfrageergebnisses vom Digitalregister ein Ausgangssignal zur Verfügung steht, sondern es vergeht eine bestimmte Zeit, bis die aufaddierten Generatorimpulse den gleichen Stand wie das Abfrageergebnis erreicht haben. Dadurch wird die Schnelligkeit der Betriebsabläufe beeinträchtigt.

Aus der DE-AS 12 63 141 ist ein Digitalregler mit einer Stellgrößenspeichervorrlchtung bekannt, der eingangsseitig digitale Meßwerte einer Regelgröße zuführbar sind und der ausgangsseltig über zugeordnete Ausgaberegister digitale Zahlen wee 2 entnehmbar sind. Den Ausgaberegistern ist eine Impulszählvorrichtung zugeordnet, der über ein Tor Impulse einer Hilfsimpulsquelle zuführbar sind, und zwar für die Dauer eines der Auszählung einer dem Registerinhalt angepaßten Impulszahl entsprechenden Zeitintervalls. Eine Schaltvorrichtung zählt den Inhalt der Ausgaberegister aus und sperrt anschließend das Tor. Ein weiterer Impulszähler zählt während der Öffnungzeit des Tors Impulse der Hilfsimpulsquelle, durch die die Stellvorrichtung des Reglers betätigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Prozeßregeleinrichtung für mehrere Betriebskenngrößen zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist und die ohne Verzögerung sofort ein genaues Steuersignal in Abhängigkeit von mehreren Betüebsgrößen liefert, so daß die Schnelligkeit der Betriebsabläufe nicht beeinträchtigt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst. Dadurch, daß der Zähler ständig Abfrageimpulse empfängt, liefert er sofort bei Gleichheit mit dem am Speicher anliegenden Zählwert ein Ausgangssignal, so daß keine Verzögerungen auftreten. Die mit der Umwandlung von analogen Signalen in digitale Signale verbundenen Ungenauigkeiten werden durch eine Interpolationseinrichtung in Kombination mit einem Zähler ausgeglichen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden In der Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Flg. 1 ein Schaltbild einer Matrix, die erfindungsgemüß angewendet werden kann, und
Fig. 2 ein Schaltbild, das ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, und

Flg. 3 eine Einzelheit, In der eine Variante des In Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels gezeigt ist.

Ein zu steuernder Prozeß erfordert einen Eingang in der Form eines Impulses, dessen Dauer den Fortgang des Prozesses bestimmt, und dieser 1st durch die Werte von ersten und zweiten Betriebsgrößen zu bestimmen, die dem Prozeß zugeordnet sind. Obgleich eine Anzahl verschiedener Speichereinheiten erflndjngsgemäß eingesetzt

werden können, handelt es sich bei der Diodenmatrix, die In Fig. 1 gezeigt ist, um eine zweckmäßige Form einer Speichereinheit für diesen Zweck.

Gemäß Fig. 1 wird ein elektrisches Signal erzeugt, das die erste Prozeßbetriebsgröße darstellt. In Abhängigkeit von dem Wert dieses Signals wird eine von acht Eingangsleitungen I3o bis 13/1 der Speichereinheit 10 erregt. Die Speichereinheit 10 weist ferner acht Sätze Eingangsleitungen 16a bis 16/; auf, wobei jede der Leitungen 13a bis 13// jeden der Sätze Leitungen 16a bis 16Λ kreuzt, Obgleich im dargestellten Ausführungsbeispiel acht Eingangsleitungen 13 und acht Sätze Leitungen 16 vorhanden sind, versteht es sich, daß die Zahl der Leitungen mehr oder weniger betragen kann. Obgleich im dargestellten Ausführungsbeis?iel ferner jeder Satz Leitungen 16 fünf Leitungen enthält, können außerdem mehr oder weniger Leitungen in jedem Satz 16 vorhanden sein.

Ein zweites Signal wird erzeugt, das der zweiten Prozeß-Beinebsgröße entspricht, und je nach dem Wert dieser Betriebsgröße wird eine der Leitungen 14a bis 14A erregt. Die Leitungen 14a bis 14Λ sind mit einer Schaltvorrichtung 15 verbunden, die acht SStze Schalter 15a bis 15A aufweist. Die Anordnung Ist eine solche daß dann, wenn ein Signal an der Leitung 14a erscheint, die Schalter 15a die Leitungen 16a mit fünf Ausgangslertungen 21 verbinden, die mit Mitteln zur Steuerung der Länge des Ausgangsimpulses gekoppelt sind, welcher zur Steuerung des Prozesses verwendet wird.

Die Leitungen 16 und 13 sind durch Dioden in empirisch bestimmter Welse miteinander verbunden, je nach dem Prozeß, der gesteuert wird. In Fig. 1 sind die Verbindungen zwischen den beiden ersten Sätzen Leitungen 16α, 16Λ und den Leitungen 13 gezeigt, wobei jeder Punkt eine Diodenverbindung darstellt. Wenn angenommen wird, daß der Wert der Betriebsgröße, die die Leitungen 13 steuert, derart ist, daß die Leitung 13a erregt wird, und daß der Wert der Betriebsgröße, die die Leitungen 14 steuert, derart ist, daß die Leitung 14a erregt wird, verbinden die Schalter 15a die Leitungen 16a mit den Ausgangsleitungen 21, die ein Signal in der Form 10 000 führen, wobei 1 die Diodenverbindung zwischen der Leitung 13a und dem ersten Salz Leitungen 16a darstellt. Wenn sich die Betriebsgrößen nun in einer solchen Weise ändern, daß die Leitung 13g und die Leitung 146 erregt werden, empfangen die Ausgangsleitungen 21 ein Signal 01 111. Es versteht sich also, daß die Speichereinheit 10 eiran Ausgang erzeugt, der von den beiden Eingangssignalen abhängig Ist, die von den Leitungen 13 und 14 empfangen sind, so daß die Ausgangsimpulslänge entsprechend den vorgegebenen Verbindungen innerhalb der Speichereinheit 10 gesteuert wird.

In Ftg. 2 hat die Speichereinheit 10 die in Fig. 1 gezeigte allgemeine Form, ss sind jedoch sechzehn Leitungen 13 und sechzehn Leitungen 14 vorgesehen, und jeder Satz Leitungen 16 enthält sieben Leitungen, so daß sieben Ausgangsleitungen 21a bis 21g vorhanden sind.

In diesem Ausführungsbeispiel Ist ein Wandler 22 vorgesehen, um die erste Prozeßbetriebsgröße zu messen. Der Wandler 22 erzeugt einen Ausgang in der Form eines Sieben-Bit-Wortes in Gray-Blnärsehlüssel. Dieses Signal wird einem Umsetzer 23 zugeleitet, der das Gray-Blnärsignal In ein direktes binäres Signal umwandelt und dieses Signal zu einem Sleben-Blt-Addlerer 24 weiterleitet. Die vier signifikantesten Bit Im Addierer 24 werden einer Entschlüsselungsvorrichtung 25 zugeleitet, die eine der Leitungen 13 anspricht. Ein weiterer Wandler 26 erzeugt ein direktes binäres Sleben-Bit-Ausgangssignal, das die zweite Betriebsg'Oße darstellt, und dieses Signal wird einem Sieben-Bit-Addierer 27 zugeleilßl, dessen vier signifikantesten Bit einer Entschlüsselungsvorrichtung 28 zugeleitet werden, die eine der Leitungen 14 anspricht. Die Speichereinheit 10 erzeugt dann eir.an Ausgang an den Leitungen 21a bis 21g, der einen Wert hat, welcher durch die Werte der beiden Betriebsgrößen bestimmt Ist. Es versteht sich, daß die Addierer 24 und 27 mit einer Entschlüsselungsvorrichtung 29 verbunden sind, deren Aufgabe noch zu beschreiben sein wird.

Der Ausgang an den Leitungen 21o bis 21g geht zu einem Zähler 31, wobei eine Torschaltung 32 zwischen der Speichereinheit 10 und dem Zähler 31 an der Leitung 21o vorgesehen ist. Diese Torschaltung 32 kann für den Augenblick außer acht gelassen werden, und es kann angenommen werden, daß die Leitung 21σ mit dem Zähler 31 verbunden ist. Wenn der Zähler 31 ein initiierendes Signal empfängt, wird er mit den Leitungen 21a bis 21g verbunden und nimmt damit eine Ablesung an, die von der Ablesung an den Leitungen 21a bis 21g abhängig ist. Der Zähler 31 wird dann von den Leitungen 21a bis 21g getrennt. Ein Anschluß 32a wird mit dem Zähler 31 verbunden und mit Abfrageimpulic-,ι festliegender Frequenz versehen, und es erfolgt eine Zäl.iung des Signals, das im Zähler 31 gespeichert ist. Nach Abschluß der Zählung erzeugt der Zähler 31 einen Ausgang, der zu einer Leitung 33 geleitet wird, wobei dadurch über die Leitung 34 der Zähler 31 wieder in Gang gesetzt wird, so daß der Zähler 31 wiederum das Signal an den Leitungen 21a bis 21g abfragt. Die Zählung beginnt dann wieder, und der Zähler 31 fragt also automatisch die Signale.an den Leitungen 21a bis 21g ab und erzeugt Ausgangsslmpulse zu der Leitung 33. Es versteht sich, daß das Zeitintervall zwischen diesen Ausgangsimpulsen von dem Signal an den Leitungen 21a bis 21g abhängt.

Der Ausgang vom Zähler 31 wird ferner einem Zähler 41 zugeleitet, der die Entschlüsselungsvorrlchtung 29 steuert. Die Entschlüsselungsvorrichtung 29 ist mit den Addierern 24 und 27 verbunden, und der Inhalt der Entschlüsselungsvorrichtung 29 wird den am wenigsten signifikanten Bit zuaddiert, die in die Addierer 24 und 27 gegangen sind. Wenn angenommen wird, daß die beiden Betriebsgrößen konstant sind, empfängt der Zähler 31 ein Signal, das diese konstanten Betriebsgrößen darstellt, und erzeugt einen Impuls, der durch die Leitung 33 geht. Gleichzeitig wird ein Impuls einem Zähler 41 mit einem Teilungsfaktor von sechzehn zugeleitet, dessen Anzeige zunächst als Null angenommen wird. Der Ausgang vom Zähler 41 wird der Entschlüsselungsvorrichtung 29 derart zugeleitet, daß im vorliegenden Ausführungsbeispiel das binäre Äquivalent von I dann dem Addierer 24 zuaddiert wird, während das binäre Äquivalent von 5 dem Addierer 27 zuaddiert wird, was, je nach den Anzeigen In den Addierern 24 und 27, zu einem Ändern einer der viel signifikantesten Bit fuhren kann, die den Entschlüsselungsvorrichtungen 25 und 28 zugeleitet worden sind, die beide jeweils zu einem Wechsel im Ausgang del Speichereinheit führen könnten. Der Ausgang von der Speichereinheit 10 wird dann abgefragt, und dem Zähler 41 wird ein impuls zugeleitet. An diesem Punkt addiert d.'e Entschlüsselungsvorrichtung 29 das binäre Äquivalent von 2 in den Addierer 24 und die binäre Zahl 6 in den Addierer 27. Dieses Verfahren geht für die sechzehn Impulse welter, die benötigt werden, urn die sechzehn Zustände des Zählers 41 zu bestimmen, wobei der siebzehnte Impuls zu einem neuen Anfang des Arbeitsspiels führt. In die Addierer 24 und 27 werden die binären Äquivalente nach der unten angegebenen Tabelle eingeleitet, so daß für festliegende Werte der Betriebsgrößen

sechzehn getrennte Anzeigen für jeden der Addierer 24 und 27 entstehen, wobei jede der sechzehn getrennten Anzeigen für ihre vier signifikantesten Bit einen von zwei aufeinanderfolgenden Werte haben.

24 12345678876 5 4321 12 27 567887654321 12 34 5 6

Auf diese Weise entstehen sechzehn getrennte Anzeigen im Ausgang von der Speichercinheit, wobei jede Anzeige einen bis zu vier Werte hat, bestimmt durch die vier signifikantesten Bits von den Addierern 24 und 27. Wenn ein Eingangssignal vom Zähler 31 durch die Leitung 33 empfangen wird, geht es zu einer Steuerung 35, die auch ein Signal von einer Logikeinheit 43 empfängt, deren Funktion noch zu beschreiben sein wird. Die Steuerung Ist ferner mit einem Anschluß 36 verbunden, der ein Synchronisationsimpuls empfängt, wenn ein Ausgangsimpuls beginnen soll. Dieser Synchronisailonsimpuls wird von außen, abhängig von anderen, nicht welter beschriebenen Steuergrößen an den Anschluß 36 der Prozeßregelelnrlchtung geliefert. Die Steuerung 35 bildet keinen Teil In der Arbeltswelse, bis ein Synchronisationsimpuls am Anschluß 36 empfangen wird, wenn aber angenommen wird, daß ein Synchronisationsimpuls am Anschluß 36 empfangen worden lsi, setzt die Steuerung 35 Mittel 38 in Funktion, die einen Ausgangsimpuls entstehen lassen, wenn die Leitung 33 das nächste Mal einen Eingang zur Steuerung 35 liefert.

Wenn ein Synchronisationsimpuls am Anschluß 36 empfangen worden ist, beginnt der Ausgangsimpuls bei Empfang des nächsten Impulses von der Leitung 33, bei dem es sich natürlich um den nächsten Impuls vom Zähler 31 handelt. Die Steuerung 35 ermöglicht nun, daß . weitere Impulse von der Leitung 33 zu einem Zähler 37 gehen. Dabei ist eine solche Anordnung vorgesehen, daß der Ausgangsimpuls nur dann endet, wenn vom Zähler 37 von der Steuerung 35 sechszehn Impulse empfangen worden sind, so daß der Ausgangsimpuls mit dem ersten Impuls von der Leitung 33 beginnt und mit dem siebzehnten Impuls von der Leitung 33 aufhört. Mit anderen Worten, die Länge des Ausgangsimpulses ist die Zeit, die benötigt wird, damit vom Zähler 31 siebzehn Impulse empfangen werden, so daß der Ausgang von der Speichereinheit 10 sechzehnmal abgefragt wird, um die Länge des Ausgangsimpulses zu bestimmen.

Es versteht sich, daß der Synchronisationsimpuls vom Anschluß 36 zu jedem beliebigen Zeitpunkt während des Laufs des Zählers 41 auftreten kann.

Es können bestimmte Betriebsgrößenwerte vorhanden sein, die keinen Ausgangsimpuls erfordern, und im dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Speichereinheit 10 eine zusätzliche Ausgangsleitung 42. die erregt wird, wenn solche Voraussetzungen erreicht werden. Die Leitung 42 schließt dann die Torschaltung 32, so daß die signifikanteste Leitung 21o des Ausgangs von der Speichereinheit III vom /ilhler 31 getrennt wird und mit tier Logikeinheit 43 zusammen mit der Leitung 42 verbunden wird. Line weitere Leitung 44 gehl vom Ausgang des Zählers 41 zur l.ogikcinheil 43 und wird in einem beson-ί deren Zustand des Zahlers 41 erregt. Die Arbeitsweise der l.ogikcinheil 43 Ist derart, daß ein Signal an deren Ausgang erzeugt wird, wenn alle drei Eingänge erregt sind, wobei das Signal bleibt, bis das Signal an der Leitung 42 entfernt wird, während das Signal an der Leitung 44 vorhanden ist. Das Ausgangssignal von der Logikeinheit 43 ist vorhanden, wenn kein Ausgangsimpuls erforderlich ist. und dieses Signal wird der Steuerung 35 zugeleitet, so daß dann, wenn der Zähler 37 seine Folge von sechzehn Zählungen abschließt, weitere Synchronisationsimpulse an der Leitung 36 keine weiteren Funktionen der Steuerung 35 und des Zählers 37 in Gang setzen. Auf diese Welse kann jeder Ausgangsimpuls zum Abschluß kommen, der begonnen hat. Wenn der Ausgang von der Logikeinheil 43 entfernt wird, beginnt der nächste Synchronisationsimpuls, der an der Leitung 36 auftritt, die Folge von neuem. Line alternative Verbindung für einen Ausgangsimpuls von einer Länge Null soll den Ausgang von der Logikeinheit 43 direkt zu den Mitteln 38 führen.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel hat zwei wichtige Merkmale, und während diese Merkmale vorzugsweise Im Zusammenhang angewendet werden, können sie atf-:h mit Vorteil getrennt eingesetzt werden. Ein wichtiges Merkmal, besteht darin, daß der Ausgang von JO der Speichereinheit 10 In besonderer Weise abgefragt wird. Das andere wichtige Merkmal ist die Art und Welse, wie die Entschlüsselungsvorrlchlung 29 eingesetzt wird, so daß für bestimmte Werte der Betriebsgrößen eine Änderung in den Ablesungen der Addierer 24 und 27 erfolgt.

Bezugnehmend auf die in Fig. 3 gezeigte Variante ist der Anschluß 32a mit dem Zähler 31 über eine Torschaltung 51 verbunden, die ein Eingangssignal von einer monostabilen Schaltung 52 empfängt, welche mit der *° Leitung 33 und einem Anschluß 53 verbunden ist. Der Anschluß 53 ist mit Mitteln verbunden, die ein Signal liefern, das eine dritte Betriebsgröße des Steuerprozesses darstellt, und dabei ist eine solche Anordnung vorgesehen, daß dann, wenn die dritte Betriebsgröße vorhanden ist, die monostabile Schaltung 52 einen Ausgang erzeugt, der das Signal vom Anschluß 32a zum Zähler 31 für eine bestimmte Zeit unterbricht. Die Zeitdauer dieser Unterbrechung wird durch das Erscheinen eines Signals an der Leitung 33 eingeleitet, die auch mit der monostabilen Schaltung 52 verbunden ist.

Eine weitere Steuerung läßt sich auf die Zähle. 35 und 37 ausüben, wenn entweder die erste oder die zweite Eingangssteuerbetriebsgröße einen Sollwert erreicht. Indem ein weiteres Signal dazu gebracht wird, zum Ausgang der Logikeinheit 43 zu gehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Prozeßregeleinrichtung für mehrere Betriebskenngrößen, bestehend aus Betriebskenngrößenwandlern (22, 26) und einem kodierten Speicher (10), der den umgewandelten Betriebskenngrößen entsprechende digitale Signale einem Zähler (31) zuleitet, der Abfrageimpulse empfängt und in jeweiligen Zählwerten entsprechende Ausgangsimpulse liefert, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (31) ununterbrochen Abfrageimpulse empfängt und eine Rückstellung (34) aufweist, die nach Abgabe eines Ausgangssignals einen neuen Abfragezyklus startet, daß eine Interpolationseinrichtung (24, 27, 29, 41) den Betriebskenngrößen eine Serie von Λ-Zählwerten wachsender Größe hinzuaddiert und daß zum Empfang von mehreren Ausgangssignalen· ein einschaltbarer Zähler (37) vorgesehen ist, der das ausgehende Steuersignal Hsfert.

2. ProzeScegelelnrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (51, 52) zum Ändern der Zelt zwischen den dem Zähler (31) zugeleiteten sukzessiven Abfrageimpulsen vorgesehen sind, die auf eine dritte Prozeßgröße ansprechen.

3. Prozeßregeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Abfrageimpulse proportional zu der« Wert der dritten Prozeßbetriebsgröße ist.

4. Prozeßregeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Abfrageimpulsreihen mit einer Verzögerung zwischen den Reihen dem Zähler (31) zugeleitet werden, wobei die Verzögerung vom Wert-der dritten ?rozeß&/öße abhängig Ist.

5. Prozeßregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzei hnet, daß ein Logiknetzwerk (43) zur Verhinderung eines Erzeugens von Steuersignalen vorgesehen Ist, das unter bestimmten Voraussetzungen auf Betriebsgrößen anspricht.

6. Prozeßregeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Logiknetzwerk (43) immer den Abschluß eines Steuersignals ermöglicht, nachdem dieses einmal ausgelöst wurde.

7. Prozeßregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Benötigen eines Steuersignals von außen ein Synchronisationsimpuls geliefert wird, wobei nach dem Synchronisationsimpuls das nächste Ausgangssignal vom Zähler (31) das Steuersignal zum Prozeß Initiiert.

8. Prozeßregeleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal zum Prozeß nach Erzeugen einer bestimmten Anzahl von Ausgangssignalen vom Zähler (31) beendet wird, wobei die Anzahl größer als zwei Ist.

9. Prozeßregeleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (22, 26) binäre Signale erzeugen und daß mit jedem durch den Zähler (31) gelieferten Ausgangssignal die binären Signale mit verschiedenen Schrittesignalen kombiniert werden, wodurch abhängig von den Werten der beiden Betriebsgrößen die Länge des Steuersignals bestimmt wird.