DE2642396C3 - Regelschaltung mit Begrenzung - Google Patents

Description

2. Regelschaltung nach Anspruch 1 mit einem der Ausgangsstufe vorgeschalteten, zur wahlweisen Minimal- oder Maximalbegrenzung der Regelgröße dienenden Auswahlkreis, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswahlkreis (9) zwei über einen Transistor (T₃) mit der Ausgangsstufe (10) verbundene Dioden (D\, D₂), einem zu diesen parallel geschalteten Schalter (13) und einen Widerstand (R3) aufweist.

3. Kegelschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des Widerstandes (R3) des Auswahlkreises (9) ein Vielfaches der Widerstandswerte der Lastwiderstände (R\, R2) beträgt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelschaltung mit Begrenzung der Regelgröße der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Gattung.

Eine solche Regelschaltung ist bereits bekannt (DE-OS 24 18 818). Abgesehen von der Fülle der zur Verwendung gelangenden Einzelaggregate läßt die bekannte Regelschaltung auch insofern zu wünschen übrig, als Zeitverzögerungen bei der Übernahme der Regelfunktion des Hauptreglers vom Begrenzungsregler auftreten.

Darüber hinaus sind andere Regelschaltungen mit Begrenzung der Regelgröße einer anderen Gattung bekannt (DE-AS 13 00 323).

Bekannte Regelschaltungen dieser Art (Prospekt NOVOGYR 1 der Firma Landis & Gyr, 1974) für die Raumtemperaturregelung mit Begrenzung der Zulufttemperatur weisen zwei mit Rückführungen mit P- oder PI-Verhalten versehene Regler auf, deren Ausgänge über einen Auswahlkreis mit einer Ausgangsstufe verbunden sind, welche die entsprechenden Organe der zu regelnden Strecke steuert. Solche Regelschaltungen arbeiten entweder als Minimalbegrenzer, bei welchen ein vorbestimmter Wert der Regelgröße nicht unterschritten werden darf, oder als Maximalbegrenzer mit einer maximalen, nicht zu überschreitenden Grenze der Regelgröße. Der wesentliche Nachteil solcher Regelschaltungen liegt darin, daß die nicht aktive Rückführung bzw. der nicht aktive Regler beim Übergang vom Normalbetrieb auf den Begrenzerbetrieb und umgekehrt in die Sättigung übergeht, was zur Folge hat, daß bis zum Erreichen des Arbeitspunktes eine zu lange Zeit vergeht Bei der Raumtemperaturregelung mit Begrenzung der Zulufttemperatur kann es demzufolge geschehen, daß die Zeit für die Zuluftregelung manchmal so lang ist, daß die Anlage durch Ansprechen eines Frostschutzschalters inzwischen blockiert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelschaltung der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß trotz einfachen Aufbaus und Verwendung weniger Einzelaggregate Zeitverzögerangen bei der Übernahme der Regelfunktion des Hauptreglers durch den Begrenzungsregler und umgekehrt vermieden werden. Dabei soll auch die Sättigung des nicht aktiven Reglers verhindert werden.
Die Erfindung ist im Patentanspruch I gekennzeichnet.

Die Erfindung führt zu einer rascheren bzw. besseren Regelung. Die Rückführparameter für den Haupt- und Begrenzungsregler sind entweder ganz oder teilweise voneinander unabhängig einstellbar. Das Entstehen eines Proportionalfehlers kann vermieden werden.

Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 gekennzeichnet.

Bei der Regelschaltung gemäß Anspruch 2 ist es möglich, die Regeleinrichtung von Minimalbegrenzung auf Maximalbegrenzung und umgekehrt umzuschalten. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt

F i ς. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Regelschaltung mit getrennten Rückführungen,

Fig.2 dieselbe Schaltungsanordnung mit einer gemeinsamen Rückführung sowie

F i g. 3 eine vereinfachte Schaltung, nur für Minimalbegrenzung.

Die Regelschaltung gemäß der F i g. 1 besteht aus einem Hauptregler 1 und aus einem Begrenzungsregler 2, die gleich beschaltet sind und je ein Summierglied 3 bzw. 4 für die Summierung der Regelgrößen χ bzw. xb, der Führungsgrößen w bzw. Wb und der Störgrößen ζ bzw. zb aufweisen. Jeder Regler 1 und 2 weist weiterhin einen Verstärker 5 bzw. 6 und eine Rückführung 7 bzw. 8 auf, die zusammen jeweils ein P, PI oder PID-Verhalten ergeben. Jeder der Verstärker 5, 6 hat einen Ausgang mit einem Ausgangstransistor T\ bzw. T₂, dessen Emitter mit der Minus-Klemme eines nicht gezeigten Speisekreises und dessen offener Kollektor über einen Lastwiderstand R\ bzw. R₂ mit der Plus-Klemme des Speisekreises verbunden ist. Die offenen Kollektoren der beiden Ausgangstransistoren Tl, T₂ sind weiterhin über einen mit zwei Dioden D_x und D₂, mit einem

so weiteren Widerstand A₃ und mit einem Transistor T₃ bestückten Auswahlkreis 9 mit einer Ausgangsstufe 10 verbunden, die über entsprechende nicht gezeigte Organe einen flinken Prozeß 11, z. B. die Zulufttemperatur mit der begrenzten Regelgröße xb steuert. Der Ausgang des flinken Prozesses 11 ist einerseits über einen trägen Hauptregelprozeß 12, z. B. die Raumtemperatur, mit dem Summierglied 3 des Hauptreglers 1 und andererseits mit dem Summierglied 4 des Begrenzungsreglers 2 verbunden. Parallel zu den Dioden D\ und D₂ ist ein Schalter 13, z. B. in Form eines Kurzschlußsteckers, angeordnet, welcher das Umschalten der Anordnung von der Minimalbegrenzung auf die Maximalbegrenzung und umgekehrt ermöglicht. Der zwischen den Dioden D\, D₂ und der Minus-Klemme des Speisekreises liegende Widerstand Rz ist so dimensioniert, daß sein Widerstandswert ein Vielfaches der Widerstandswerte der beiden Lastwiderstände R\ und R₂ beträgt.

Die Schaltungsanordnung gemäß der Fig.2 unterscheidet sich von jener der Fig. 1 lediglich durch eine für beide Regler 1 und 2 gemeinsame Rückführung 14, deren !-Verhalten, & h. die Nachstellzeit T_n für beide Regler 1 und 2 gemeinsam und deren P-Bänder für jeden Regler 1 oder 2 separat und voneinander unabhängig mit Hilfe von Potentiometern Pt und P₂ einstellbar sind.

Die mit den Lastwiderständen Ri und R₂ verbundenen offenen Kollektoren der beiden in die Verstärker 5 und 6 integrierten Ausgangstransistoren 7} und T₂ haben keine Verbindung mit anderen Komponenten innerhalb des entsprechenden Verstärkers 5 bzw. 6. Die Ausgangsspannungen der Verstärker 5 und 6 hängen dabei lediglich vom Widerstandsverhältnis des Wider-Standes R\ bzw. R₂ und jenem des Ausgangstransistors T\ bzw. T₂a!o. Wird dieser Ausgangstransistor Γι bzw. T₂ angesteuert, so bewegt sich die Ausgangsspannung seines Verstärkers 5 bzw. 6 in negativer Richtung. Wird er nicht angesteuert, so ist er hochohmig und der Lastwiderstand R\ bzw. R₂ zieht die Ausgangsspannung in die positive Richtung.

Aufgrund dieser Eigenschaft der verwendeten Verstärker 5 und 6 ist es möglich, die beiden Verstärkerausgänge sowie deren Lastwiderstände R\ und R₂ mit Hilfe des Schalters 13 bei der Minimalbegrenzung parallel zu schalten. Wird nun bei dieser Betriebsart einer der Ausgangstransistoren 71 bzw. T₂ angesteuert, so wird dieser niederohmiger als die Parallelschaltung der Lastwiderstände Ri und R₂ und die gemeinsame Ausgangsspannung wird negativ. Da nun jeder der Verstärker 5 bzw. 6 das Ausgangsspannungspotential in negativer Richtung beeinflussen kann, übernimmt immer derjenige Verstärker die Regelung, welcher gerade das negativere Ausgangsspannungspotential verlangt

Bei der Maximalbegrenzung wird die positivere Ausgangsspannung bevorzugt Dies wird durch die beiden Dioden A und D₂ erreicht, wenn der Schalter 13 offen ist 1st dabei die Ausgangsspannung z. B. des Verstärkers 5 negativer als diejenige des anderen Verstärkers 6, so liegt die Diode Di in Sperrichtung und der Verstärker 5 hat keinen Einfluß auf die Spannung, die der Ausgangsstufe 10 über den Transistor 7s zugeführt wird. Der andere Verstärker 6 mit einer höheren Ausgangsspannung übernimmt in diesem Fall die Steuerung.

Der im Auswahlkreis 9 verwendete pnp-Transistor T3 dient als Impedanzwandler, um die Widerstandskombination Äi, R₂ und A3 nur unwesentlich zu belasten und die Ausgangsimpedanz klein zu halten. Er kompensiert gleichzeitig die ca. 0,7 V betragende Durchlaßspannung der Dioden A und D₂, so daß die der Ausgangsstufe 10 zugeführte Spannung der Ausgangsspannung des Verstärkers 5 bzw. 6 entspricht

Durch die beschriebene Regelschaltung mit wählbarer Minimal- und Maximalbegrenzung der Regelgröße wird eine nachteilige Sättigung des momentan nicht aktiven Reglers beseitigt Die Rückführparameter sind entweder vollständig oder teilweise voneinander unabhängig und optimal einstellbar.

In der F i g. 3 ist eine Schaltungsanordnung lediglich für die Funktion der Minimalbegrenzung dargestellt. Diese Schaltungsanordnung, bei welcher die gleichen Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, unterscheidet sich von den Schaltungsanordnungen gemäß F i g. 1 und 2 durch das Weglassen des Auswahlkreises 9. Sie hat den Vorteil, daß gleiche Standardregler, welche auch als Einzelregler eingesetzt werden, zusammengeschaltet werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Regelschaltung mil Begrenzung der Regelgröße, mit einem einen Verstärker aufweisenden Hauptregler und einem gleich beschalteten Begrenzungsregler, die Rückführungen zu den Verstärkrreingängen aufweisen, mit einem Speisekreis und einer Ausgangsstufe, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker (5 bzw. 6) des Hauptreglers (1) und des Begrenzungsreglers (2) je einen Ausgangstransistor (T\ bzw. T₂) aufweisen, dessen offener Kollektor einerseits über einen Lastwiderstand (R\ bzw. R₂) an den Speisekreis und andererseits an die Ausgangsstufe (10) angeschaltet ist, und daß im Falle einer für beide Regler (1, 2) gemeinsamen Rückführung (14) mii gemeinsam einstellbarer Nachstellzeit (T_n) die P-Bänder für jeden Regler (1, 2) voneinander unabhängig einstellbar sind.