DE2429956B2

DE2429956B2 - Regeleinrichtung mit einem regler und einem stellantrieb mit mindestens zwei konstanten stellgeschwindigkeiten

Info

Publication number: DE2429956B2
Application number: DE19742429956
Authority: DE
Inventors: Gerald 7501 Reichenbach Koschek
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-06-21
Filing date: 1974-06-21
Publication date: 1976-11-18
Also published as: FR2275817A1; DE2429956C3; FR2275817B3; DE2429956A1; CH594204A5; JPS5115783A; ATA436175A; AT345391B

Description

Die lirfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung mit einem Regler und einem Stellantrieb mit mindestens zwei konstanten Stellgeschwindigkciten.

Zur Erzielung einer hohen Regelgenauigkeit in schnellen Regelstrecken wird bekanntlich bei kleinen Regelabweichungen langsam und bei großen Regelabweichungen schnell verstellt.

Zu diesem Zweck sind elektromotorische Stellantriebe mit zwei Stellgeschwindigkeiten bekannt, entweder in der sogenannten »2-Motoren-Ausführung« oder mit einem polumschaltbaren Motor. Sie werden vor allem in Verbindung mit Steuer- oder Regeleinrichtungen in unruhigen Regelstrecken oder solchen mit diskontinuierlichem Betrieb eingesetzt, damit das Stellglied beim Anfahren, bei großen Änderungen der Regel- oder Steuergröße oder im Notfall mit erhöhter Geschwindigkeit in die Regelstrecke eingreifen kann. Derartige Antriebe sind relativ aufwendig und teuer, der Anwendungsbereich demgemäß begrenzt.

Tür schnelle Regelstrecken werden Stellantriebe mit kurzen Stellzeitcn in der Größenordnung von 1 Sekunde verlangt, was an sich nur mit proportional wirkenden, pneumatischen oder hydraulischen Stellantrieben im wirtschaftlichen Rahmen erreichbar ist. Derartige Stellantriebe werden jedoch im allgemeinen an stetigen Reglern mit kontinuierlichem Ausgangssignal betrieben, die jedoch wieder den Nachteil haben, daß die immer häufiger verlangten Hingriffsmöglichkeiten zur Steuerung, sei es von Hand, sei es mittels eines Rechners, nur mit relativ großem Aufwand zu verwirklichen sind.

Andererseits sind insbesondere zum Einsatz in langsamen Regelstrecken Regler mit schaltendem Ausgang, sogenannte Zwei- oder Mehrpunktregler, bekannt, die im allgemeinen mit integral wirkenden Stellantrieben zusammenarbeiten. Diese Kombination hat den Vorteil, daß Eingriffsmöglichkeiten für Steuerungen leicht geschaffen werden können.

Es besteht die Aufgabe, eine Regeleinrichtung, vorzugsweise für schnelle Regelstrecken, zu schaffen, die einfach unter Verwendung serienmäßiger Erzeugnisse aufzubauen ist, und die es erlaubt, im Bedarfsfall mit erhöhter Stellgeschwindigkeit einzugreifen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird in einer Regeleinrichtung der eingangs genannten Art gesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß dem Regler ein Vergleichsglied nachgeschaltet ist. das bei Überschreiten von einstellbaren Grenzwerten des Reglerausgangssignals ein Steuerwerk zur Umschaltung der Stellgeschwindigkeit betätigt.

Somit kann als bevorzugte Ausführungsform einerseits ein unstetiger Regler mit Impulslängenmodulation seines Ausgangssignals, andererseits ein schneller pneumatischer oder hydraulischer Stellantrieb verwendet werden, bei dem die Zufuhr des Arbeitsmittels durch Parallelschalten mehrerer Leitungen und somit ein siufenweises Ändern der Stellgcsc'nwindigkeii ohne große Schwierigkeiten erreicht werden kann

Eine derartige Regeleinrichtung ist auf einfache Weise dahingehend zu erweitern, daß neben dem Regler auch über Steuereinrichtungen auf das Stellglied eingewirkt werden kann.

Vorteile und Einsatzmöglichkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung.

Man erkennt die üblichen Bestandteile der Regeleinrichtung, nämlich den Regler R. der über dem Stellantrieb A auf das Stellglied, das Ventil V, einwirkt.

Der Regler R sei ein unstetiger Regler mit Pl-Verhalten, der mittels seines impulslängenmodulierten Ausgangssignals den Stellantrieb .4 schrittweise steuert.

Der Stellantrieb A ist hier nicht der übliche integral wirkende, elektromotorische Stellantrieb, sondern von proportional wirkender, also pneumatischer oder hydraulischer Bauart.

Dem Regler R wird die über den Umschalter S 1 die auf übliche Weise gewonnene Regelabweichung v„ zugeführt, am Reglerausgang tritt eine Impulsfolge auf, deren Tast-Pausen-Verhältnis von der Größe der Regelabweichung abhängt, bei großer Regelabweichung lange Impulse und kurze Pausen, bei kleiner Regelabweichung kurze Impulse und lange Pausen. Auf den Regler R folgt ein Vergleichsglied VG, in welchem die Ausgangsimpulse des Reglers mit einem zeitproportionalen Grenzwert 11 verglichen werden. 11 entspricht beispielsweise 200 msec, bleiben die Impulslängen vom Reglerausgang unter dieser Zeitgröße, so wird von dem Vergleichsglied VG ein Ausgangssignal r 1 auf das Steuerwerk SW gegeben, welches den Stellantrieb A veranlaßt, mit der langsamen Stellgeschwindigkeit v_yi das Stellglied zu betätigen. Werden die Ausgangsimpulse des Reglers R langer als der eingestellte zeitliche Grenzwert, so gibt das Vergleichsglied VG das Ausgangssignal rl auf das Steuerwerk SW. welches in dem Stellantrieb A die schnellere Stellgeschwindigkeit \V2einschaltet.

Bei pneumatischen oder hydraulischen Stellantrieben ist eine derartige Umschaltmöglichkeit auf zwei konstante Stellgeschwindigkeiten auf einfache Weise, auch nachträglich, vorzusehen, indem die pro Zeiteinheit zugeführten Mengen des Arbeitsmittels stufenweise veränderbar gemacht werden. In dem gezeigten Beispiels ist schematisch dargestellt, daß das der

Stellgeschwindigkeit v_y\ entsprechende Signal ein Magnetventil MI betätigt, welches den Weg für eine bestimmte, der Stellgeschwindigkeit proportionale Menge des Arbeitsmittels des hydraulischen Stellantriebs freigibt. Entsprechend wirkt das der zweiten Stellgeschwindigkeit vy> entsprechende Signal auf ein Magnetventil M 2, welches einen größeren Durchfluß und damit eine höhere Stellgeschwindigkeii ermöglicht Man erkenn auch, daß eine dritte Stellgeschwindigkeit v,3, z. B. für Schnellschluß in Notfällen, ohne weiteren Aufwand im Stellantrieb durch gleichzeitige Betätigung der Magnetventile Ml und M 2 erzielt werden kann. Schaltungsseitig ist dazu lediglich im Vergleichsglied VG ein weiterer Grenzwert vorzusehen.

In der Figur ist auch noch die Möglichkeit dargestellt, beispielsweise zum automatischen Anfahren eines Prozesses, die Regelabweichung x» mittels des Schalters S 1 auf einen parallel zu Regler und Vergleichsglied geschalteten Grenzwertmelder GM >.u legen, wobei je nach Größe der Regelabweichung über das Steuerwerk SlV verschiedene Stellgeschwindigkeiten des Stellantriebs A einstellbar sind. Ir. gleicher Weise isi eine Steuerung von Hand mittels der den beiden Stellgeschwindigkeiten i,i und i',2 zugeordneten Taster Tl und T2 möglich.

Der Einfachheit halber sind i:i dem Schaltungsbeispiel lediglich die Schaltmöglichkeiten für eine .Stellrichtung angegeben, für die andere Stcürichtung gilt das Gezeigte in gleicher Weise. Es ist so bei entsprechender Einstellung des Vergleichsgliedes VG. des Steuerwerks SW und der Magnetventile Λ/ 1 und Λ/2 möglich, eine Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen /u erzielen. unter anderem auch unsymmetrische, d. h., daß tür jede Stellrichtung unterschiedliche Geschwindigkeiissuifen den gleichen Grenzwerten zugeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

ϊ. Regeleinrichtung mit einem Regler und einem Stellantrieb mit mindestens zwei konstanten Stellgeschwindigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regler (R) ein Vergleichsglied (VG) nachgeschaltet ist, das bei Überschreiten von einstellbaren Grenzwerten des Reglerausgangssignals ein Steuerwerk (SW) zur Umschaltung der Stellgeschwindigkeit (V₁I, v,₂/"betätigt.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, wobei ein unstetiger Regler (R) mit Impulslängenmodulation seines Ausgangssignals vorgeseher ist, dadurch gekennzeichnet, daß die einctellbaren Grenzwerte (t 1) in dem Vergleichsglied (VG) zeitproportiona! sind.
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein wahlweise parallel zu Regler (R) und Vergleichsglied (VG) schallbarer Grenzwertmelder (GM) vorgesehen ist. in dem die Regelabweichung (A₁₁J mit einstellbaren Grenzwerten verglichen wird und welcher das Steuerwerk (S W) betätigt.
4. Regeleinrichtung nach Anspruch 1. 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine wahlweise einschaltbare, das Steuerwerk (SW) betätigende Handsteuerung (T 1, Γ2) vorgesehen ist.