DE2602600A1 - Regeleinrichtung fuer einzeln zu- und abschaltbare stellglieder - Google Patents

Regeleinrichtung fuer einzeln zu- und abschaltbare stellglieder

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DE2602600A1
DE2602600A1 DE19762602600 DE2602600A DE2602600A1 DE 2602600 A1 DE2602600 A1 DE 2602600A1 DE 19762602600 DE19762602600 DE 19762602600 DE 2602600 A DE2602600 A DE 2602600A DE 2602600 A1 DE2602600 A1 DE 2602600A1
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Hydrotherm Geraethebau GmbH
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Hydrotherm Geraethebau GmbH
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00Automatic controllers
    • G05B11/01Automatic controllers electric
    • G05B11/14Automatic controllers electric in which the output signal represents a discontinuous function of the deviation from the desired value, i.e. discontinuous controllers
    • G05B11/18Multi-step controllers
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1906Control of temperature characterised by the use of electric means using an analogue comparing device
    • G05D23/1912Control of temperature characterised by the use of electric means using an analogue comparing device whose output amplitude can take more than two discrete values

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

  • Regeleinrichtung für einzeln
  • zu- und abschaltbare Stellglieder (Zusatz zu P 25 10 992.6) Das Hauptpatent (Anmeldung P 25 10 992.6) betrifft eine Regeleinrichtung für einzeln zu- und abschaltbare, jeweils einer Teilstellgröße einer Gesamtstellgroße zugeordnete Stellglieder mit Zweipunktverhalten aus einem üblichen Dreipunktregler sowie einem von diesem angesteuerten, die Stellglieder betätigenden Stufenscha:vwerk, bei der das Stufenschaltwerk aus äe einer Konstantstromschaltung für jeden Ausgang des Dreipunktregelgliedes, weiterhin einer dieser nachgeschalteten Kondensator-/Verstärkeranordnung mit einem Operationsverstärker mit hohem Eingangswiderstand sowie diesem in Parallelschaltung nachgeschalteten Schazellwertschaltern mit stufenweise festgelegter Referenzspannung besteht, von denen jeweils einer auf jedes Stellglied wirkt.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung nach dem Hauptpatent ist das Stufenschaltwerk mit einem Zweipunktregelglied mit in der Ruhezone zwischen den Hysteresislinien des Dreipunktreglers liegender Hysteresis (Hz) mittels äe einer Und-/Oder-Gatterkombination für jeden Schwellwertschalter verknüpft derart, daß die Eingänge der Und-Gatter über jeweils einen Analog-UTL-Umsetzer mit den Ausgängen des zugehörigen Schwellwertschalters einerseits und des zugehörigen Oder-Gatters andererseits verbunden sind, während die Eingänge der Oder-Gatter einerseits gemeinsam über ebenfalls einen Analog-TTL-Umsetzer mit dem Zweipunktreglerausgang und andererseits mit dem Schwellwertschalter der jeweils nachgeordneten Schaltstufe verschaltet sind.
  • Durch die Regeleinrichtung nach dem Hauptpatent wird einerseits eine Regelung der Zu- und Abschaltgeschwindigkeit der Stellglieder unabhängig von der Art der Störgröße in Proportionalität zur Regelabweichung gewährleistet und darüberhinaus eine korrektive übersteuerung der Dreipunktregelung erreicht dahingehend, daß nach Erreichung der Sollwertbedingungen bereits innerhalb der engen Grenzen der Hysteresiskennlinie des Zweipunktregelgliedes liegende Sollwertabweichungen sofort nachgeregelt werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist eine Weiterbildung der Erfindung nach dem Hauptpatent. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, das bei grqßer gerichteter Regelabweichung - im Heizbetrieb etwa die Aufhebung der Nachtabsenkung -infolge der hierdurch bewirkten großen Änderung der Stellgröße auftretende Über- bzw. Unterschwingen des Sollwertes zu verhindern.
  • Die Erfindung besteht darin, daß die Impulsunterbrecher des Dreipunktregelgliedes als Umschalter ausgebildet sind und zwischen dem ZweipunktreglerauagalEund der Verknüpfungslogik ein NOR-Gatter vorgesehen ist, dessen anderer Eingang über einen Umkehrschwellwertschalter und einen diesem vorgeschalteten, von miteinander verknüpften npn- und pnp-Transistoren gebildeten Doppelinverter (TTL-Umsetzer) mit den Umschaltern des Dreipunktreglers derart verbunden ist, daß die Basis des pnp-Transistors mit dem Umschalter des Ausgangs für positive Regelabweichung und die Basis des npn-Transistors mit dem lEmschalter des Ausgangs für negative Regelabweichungen des Dreipunktreglers verbunden sind.
  • Die Erfindung recht sich die Eigenschaft eines Dreipunktreglers mit differenzierender Rückführung zunutze, bei st,rser Tst-'dert-Annäherung innerhalb der Reeelstree an den Sollwert bereits vor Erreichen des Sollwertes der bisherigen Impulsrichtung entgegengerichtete Impulse abzugeben. Bei der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung führt zum Unterschied von der Regeleinrichtung nach dem Hauptpatent, bei der das Abschalten des letzten eingestellten Stellgliedes von einer Entladung des Kondensators der Konstantstromquelle auf einen dem zugehörigen Schwellwertschalter entsprechenden Schwellwert abhängig ist, bereits das erste Auftreten dieser Gegenimpulse unmittelbar zum Abschalten des letzten eingeschalteten Stellgliedes. Es hat sich gezeigt, daß das unerwünschte Überschwingen des Sollwertes hierdurch selbst unter extremen Bedingungen nahezu vollständig verhindert ist.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.
  • In der Zeichnung ist mit 1 ein üblicher Schrittregler mit Ausgängen 2 und 3 für Dreipunktregelung und einem weiteren Ausgang 4 für Zweipunktregelung bezeichnet. Er arbeitet in der Weise, daß bei einer positiven Regelabweichung am Ausgang 2 ein Potential von -12 Volt und im Falle einer entsprechend hohen negativen Regelabweichung am Ausgang 3 ein Potential von + 12 Volt ansteht. Am Zweipunktreglerausgang 4 steht umgekehrt bei positiver Regelabweichung positives Potential und bei negativer Regelabweichung negatives Potential von jwels i0 Volt an.
  • Dem Regler 1 ist ein Stufenschaltwerk nachgeordnet, das von je einer Konstantatromsehaltung aus je einem Feldeffekttransistor 5,6 mit nachgeschaltetem Stellwiderstand 5a, 6a für jeden Ausgang des Dreipunktregelgliedes, weiterhin einer dieser nachgeschalteten Kondensator-/Verstärkeranordnung 7,8 als Zeitglied mit einem Operationsverstärker 8 mit hohem, beispielsweise 10 14 Ohm betragendem Eingangswiderstand sowie einer grundsätzlich beliebigen Zahl von jeweils auf ein Stellglied wirkenden Schwellwertschaltern mit stufenweise festgelegter Referenzspannung gebildet ist. Im Beispielsfalle sind vier Schwellwertschalter 10 - 13 für entsprechend vier Stellglieder, etwa Brenner-Nagnetventile vorgesehen, die an den Anschlüssen r1, Y2, Y3 und X4 angeklemmt sind. Das Stufenschaltwerk und damit das Dreipunktregelglied ist mit dem Zweipunktregelglied mittels einer Verknüpfungslogik verbunden, die aus je einer Und-/ Oder-Gatterkombination 14a, 14b. . .17a, 17b für jeden Schwellwertschalter 10.. .13 besteht und die mit den Schwellwertschaltern und dem Zweipunktregelausgang 4 derart verschaltet ist, daß die Eingänge der Und-Gatter 14b - 17b über jeweils einen Analog-TTL-Umsetzer 18 mit den Ausgängen des zugehörigen Schwellwertschalters 10 - 13 einerseits und des zugehörigen Oder-Gatters 14a - 17a andererseits verknüpft sind, wahrend die Eingänge der Oder-Gatter 14a -17a einerseits gemeinsam'mit dem Zweipunktreglerausgang 4 und andererseits mit dem Schwellwertschalter der jeweils nachgeordneten Schaltstufe verschaltet sind. Der freie Eingang des in der Reihe letzten Oder-Gatters 17a ist dauerhaft an Pluspotential gelegt.
  • Es ist den Konstantstromgliedern ein gemeinsamer systemgesteuerter Unterbrecher 19 nachgeschaltet,der mittels einesnpn-Schalters mit im Basiskreis vorgeschaltetem NAND-Gatter 20 betätigt wird, dessen einer Eingang direkt mit dem Ausgang des Und-Gatters 14b der ersten Schaltstufe und dessen anderer Eingang über einen Inverter 21 mit dem Ausgang des Und-Gatters 17b der letzten Schaltstufe Y4 verknüpft sind. Es ist darüberhinaus der Anfahrweg zum ersten Schwellwertschalter 10 unterbrochen und dieser Eingang dauerhaft an Plus-Potential gelegt.
  • Es sind weiterhin erfindungsgemäß die Impulsunterbrecher des Dreipunktreglers 1 als Umschalter 2a bzw. 3a ausgebildet und zwischen dem Zweipunktreglerausgang 4 und der Verknüpfungslogik 14 - 17 an Stelle eines Analog-TTL-Umsetzers ein NOR-Gatter 22 vorgesehen, dessen freier Eingang über einen Umkehrschwellwertschalter 23 und einen diesem vorgeschalteten Doppelinverter aus miteinander verknüpften npn- und pnp-Transistoren 24 bzw. 25 mit den Umschaltern 2a und 3a des Dreipunktreglers derart verbunden ist, daß die Basis des pnp-Transistors mit dem Umschalter 2a des Ausgangs für positive Regelabweichung und die Basis des npn-Transistors mit dem Umschalter 3a des Ausgangs für negative Regelabweichung verbunden sind.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt: Bei Auftreten einer großen negativen Regelabweichung werden in kurzen Zeitabständen durch Beladung des Kondensators 7 über die Schwellwertschalter 10 bis 13 die Stellglieder Y1 bis Y4 betätigt und damit eine steile Annäherung der Regelstrecke an den Sollwert erreicht. Gleichzeitig liegt am Zweipunktreglerausgang 4 Minuspotential und damit am zugehörigen Eingang des NOR-Gliedes 22 log 0 sowie infolge der Unterbrechung des Basiskreises des Transistors 24 einerseits und der Beaufschlagung der Basis des Transistors 25 über 25 andererseits am Eingang des Umkehrschwellwertschalters 23 Pluspotential und damit infolge Umkehrung am Eingang des NOB-Gatters log O an. Dies ergibt am Ausgang des Gatters 22 sowie an den Eingängen der Gatter 14a bis 17a log 1, so daß in Verbindung mit den von den Schwellwertschaltern 10 - 13 erteilten Schaltbefehlen die Einschaltung der Stellglieder erhalten bleibt.
  • Es wird für das Folgende davon ausgegangen werden, daß die Stellglieder Y1 bis Y3 eingeschaltet sind, in welchem Falle an den Eingängen des Oder-Gatters 16a log 1/log 0 und damit an den Eingängen des Und-Gatters 16b log 1/log 1 ansteht.
  • An der Gattern 14a und 15a steht log 1/log 1 an. Bei steiler Annäherung der Regelstrecke an Sollwertbedingungen und dem hierdurch bedingten vorzeitigen Impulswechsel erfolgt Umschaltung der Schalter 2a und 3a und damit Unterbrechung des Basiskreises zum Transistor 25 und Beaufschlagung der Basis des Transistors 24 sowie hierdurch bedingt Umkehrung der Belegung des Schalters 23 und der entsprechenden Eingänge der nachgeordneten Gatter 22 und 14a bis 17a mit log 0. Infolgedessen erfolgt aufgrund der Belegung des zweiten Eingangs des Oder-Gatters 16a lediglich des letzten umgeschalteten Stellgliedes mit log 0 unmittelbar Wechsel des Schaltbefehls für das Stellglied Y3 unabhänging von der Beladung des Kondensators 7 und damit der am Schwellwertschalter 12 anstehenden Spannung. Der Ausschaltbefehl für das Stellglied bleibt erhalten bis nach dem erstmaligen Unterschreiten des Sollwertes infolge des Wechsels der Impulsgabe des Dreipunktreglers die eingangs beschriebenen Schaltverhältnisse wiederhergestellt sind. Da bei der nachfolgenden langsamen Annäherung an Sollwertbedingungen ein vorzeitiger Impulswechsel nicht eintritt, bleibt für die Dauer stabiler Regel- bzw. Sollwertbedingungen die erfindungsgemäße Absonaltsteuerung unwirksam, es wird jedoch die im Hauptpatent beschriebene tbersteuerung durch das Zweipunktregelglied 4 wirksam.
  • L e e r s e i t e

Claims (1)

  1. Patentanspruch Regeleinrichtung für einzeln zu- und abschaltbare, jeweils einer Teilstellgröße einer Gesamtstellgröße zugeordnete Stellglieder mit Zweipunktverhalten, bestehend aus einem üblichen Dreipunktregler sowie einem von diesem angesteuerten, die Stellglieder betätigenden Stufenschaltwerk, bei der das Stufenschaltwerk von je einer Konstantstromschaltung für jeden Ausgang des Dreipunktregelgliedes, weiterhin einer dieser nachgeschalteten Kondesator-/Verstärkeranordnung mit einem Operationsverstärker mit hohem Eingangswiderstand sowie diesem in Parallelsch21tung nachgeschaltet, jeweils auf ein Stellglied wirkenden Schwellwertschaltern mit stufenweise festgelegter Referenzspannung gebildet und mit einem Zweipunktregelglied mit in der Ruhezone zwischen den TAysteresislinien des Dreipunktreglers liegender Hysteresis mittels je einer Und-/oder-Gatterkombination derart verknüpft ist, daß die Eingänge der Und-Gatter über jeweils einen Analog-T'PL-Umsetzer mit den Ausgängen des zugehörigen Schwellwertschalters einerseits und des zugehörigen Oder-Gatters andererseits sowie die Eingänge der Oder-Gatter einerseits gemeinsam mit dem Zweipunktreglerausgang und andererseits mit dem Schwellwertschalter der jeweils nachgeordneten Schaltstufe verschaltet sind nach Patent (çnmeldung) P 25 10 992.6, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsunterbrecher des Dreipunktreglers (1) als Umschalter (2a,3a) ausgebildet und zwischen dem Zweipunktreglerausgang (4) und der Verknüpfungslogik (14,15,16,17) ein NOR-Gatter (22) eingeschaltet ist, dessen freier Eingang über einen Umkehr-Schwellwertschalter (23) und einen diesem vorgeschalteten, von miteinander verkniipften npn- und pnp-Transistoren (24,25) gebildeten Doppelinverter mit den Umschaltern des Dreipunktreglers derart verbunden ist, daß die Basis des pnp-Transistors mit dem Umschalter (2a) des Flusausgangs und die Basis des npn-Transistors mit dem Umschalter (3a) des Minus-Ausgangs verbunden sind.
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DE2602600C2 DE2602600C2 (de) 1985-10-10

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