DE2839476C2

DE2839476C2 - Regeleinrichtung für eine mittels zweier Teilstellglieder einer Gesamtstellgröße gesteuerten Regelstrecke

Info

Publication number: DE2839476C2
Application number: DE2839476A
Authority: DE
Inventors: Frank Ing.(Grad.) 6110 Dieburg Meyer
Original assignee: Hydrotherm Geraetebau 6110 Dieburg De GmbH
Current assignee: Hydrotherm Geraetebau 6110 Dieburg De GmbH
Priority date: 1978-09-11
Filing date: 1978-09-11
Publication date: 1982-09-09
Also published as: DE2839476A1; FR2435745A1; ES8101278A1; GB2034919B; IT7925591A0; FR2435745B1; DK306179A; ES483760A0; IT1123580B; GB2034919A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung fur eine mittels zweier Teilstellglieder einer Gesamtstellgröße gesteuerten Regelstrecke, beispielsweise einer Zweizellenkesselanlage, unter Verwendung mehrerer parallel geschalteter und auf denselben Sollwert eingestellter Zweipunktregler mit unterschiedlich weiter Schalthysteresis.

Bei einer aus der DE-OS 22 59 596 bekannten Regeleinrichtung sind insgesamt drei bzw. vier auf denselben Sol· vert eingestellte Zweipunktregler als Stufenregler vorgesehen wöbe· ein kleinster Stufenwert als Ausgangsgröße vorgegeben und der Ausgangsgroßenwert der folgenden -Stufen jeweils um diesen kleinsten Wert größer ist als der der vorangehenden Stufe. Es ergibt sich somit mit zunehmender Zahl der Regelstufen bzw. Teilstellgrößen eine zunehmende Verbreiterung der Schalthysteresis mit der Wirkung einer sich in Abhängigkeit von der Zahl der zugeschalteten Teilstellglieder vergrößernden Regelungenauigkeit.

Es sind weiterhin zur Regelung derartiger Systeme, insbesondere zur Regelung von Zweizellenanlag;'n sogenannte Doppel-Zweipunkt Schalter bekannt, die im wesentlichen aus zwei auf unterschiedliche Sollwerte bezogenen, jeweils auf einen der beiden Teilstellgrößen arbeitenden Zweipunktreglern bestehen, wobei die unterschiedliche .Sollwertbeziehung zur Vermeidung von sich überlappenden Schaltpunkten notwendige Wirkungsvoraussetzung für eine definierte Regelung ist. Der Nachteil dieser Regler liegt insbesondere gerade in der Beziehung auf rwei unterschiedliche Sollwerte, die notwendig in Abhängigkeit von der Belastung des Systems je nach Beziehung des einen oder des anderen Reglers auf den »echten« vorgegebenen Sollwert, bei Zu- b/w. Abschalten der anderen der beiden Teilstellgrößen über dem gesamten Stellbereich einen »falschen« Sollwert bzw. eine dauerhafte Regelabweichung ergibt. Hierbei ist die Regelabweichung umso größer, je stärker ein systembedingtes' Über- oder Unterschwingen und Überfahren des Sollwertes vorgesehen wird oder in Rechnung gestellt werden muß, da der Abstand der bezogenen Sollwerte die maximale über- bzw. Unterschwingung in jedem Falle übersteigen muß, Ein weiterer Nachteil besteht auch darin, daß die Regelung nur als elektronische Schallung funktionell befriedigen·· de Ergebnisse erbringt, da mechanische ZWeipunktschalter nach relativ kurzer Standzeit Ermüdungsen scheinungen zeigen, die zu Schaltpunktüberdeckungen und damit zu unbestimmten Regelverhältnissen führen können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Reglers, der über das gesamte System eine auf einen gemeinsamen Sollwert bezogene Regelung innerhalb eines engen Überschwingbereiches ermöglicht. Diese Aufgabe wird bei der eingangs beschriebenen Einrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei Zweipunktregler vorgesehen sind, die mit den beiden Stellgliedern mittels eines zweipoligen Umschalters verknüpft sind, der von dem Zweipunktregler mit der weiteren Schalthysteresis gesteuert wird derart, daß bei Überschreitung der Abschaltpunkte beider Regler Umpolung und erst nach einer solchen Umpolung bei Unterschreitung der Einschaltpunkte beider Regler eine Rückpolung erfolgt.

Durch die Erfindung ist eine Regeleinrichtung für eine von zwei Stellgliedern gesteuerte Regelstrecke geschaffen, mit deren Hilfe unter Verwendung zweier einfacher Zweipunktregler eine einwandfreie, auf einen einzigen Sollwert bezogene Regelung ermöglicht wird, wobei der Regler jede Sollwertveränderung, sei es durch Verkürzung der Regelstrecke — bei Heizanlagen etwa Abschaltung ganzer Gebäudetrakte — sei es durch Sollwertangleichung — bei Heizanlagen etwa Einschaltung oder Herausnahme der Nacht- cder Wochenendabsenkung — ohne weiteres zu folgen vermag. Eine Schaltpunkiüberdeckung und damit der Eintritt unbestimmter Regelungsverhältnisse ist ausgeschlossen, Schaltverzögerungen treten nicht ein, wobei im Anfahrbereich ein sehr schnelles Heranfahren an den Sollwert ohne Überfahren des systemeignen Überschwingbereichs erreicht wird. Hierbei wirkt der Zweipunktregler mit weiter Schalthysteresis als Grenzwertgeber und der Zweipunktregler mit enger Schalthysteresis über den gesamten Regelbereich hinweg zur Modulation der Regelstrecke auf den Sollwert innerhalb einer engen, durch die Hysteresisbreite vorgegebenen Bandbreite.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild der Regeleinrichtung gemäß Erfindung,

F i g. 2 eine schematische Darstellung der Ansteuerung der Stellglieder in der Anfahrphase des Systems.

Fig. 3 eine schematische Diagrammdarstellung des Istwert-Verlaufs bei unterschiedlichen,' vorgegebenen Sollwerten in den Bereichen von unter 50% bzw. über 50% der Gesamtstellgröße.

In der Zeichnung ist mit 1 die Regelstrecke, beispielsweise eine Heizungsanlage, bezeichnet, deren Gesamtenergiebedarf durch die beiden Stellglieder V₁ und Yi. beispielsweise magnetventilbetätigte Gasbrenner, gedeckt wird. Die beiden Stellglieder werden in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Sollwert bzw. der Regelabweichung ± x_w mittels zweier auf denselben Sollwert eingestellter Zweipunktregler 2,3 einzeln oder gemeinsam zu- bzw. abgeschaltet, von denen — siehe insbesondere F i g. 2 — der Zweipunktregler 2 eine weite Schalthysteresis ErAi und der Zweipunktregler 3 eine enge Schalthysteresis /T₃-A) aufweisen,

Die Zweipunktregler 2, 3 sind mit den beiden Stellgliedern Y\ und Yi mittels eines zweipoligen Umschalters mit den Schaltern 4a,Ab verknüpft, der in der durch die gestrichelte Linie 5 angedeutetem Weise von dem Regler 2 mit weiter Schalthysteresis angesteuert ist derart, daß bei Überschreiten der

Abschaltpunkte A₁, Ai für beide Stellgrößen Vi, Yi Umpolung und nach der Umpolung erst nach Unterschreiten der Einschaltpunkte F₁, Ei für beide Stellglieder eine Rückpolung erfolgt.

Die Regeleinrichtung arbeitet wie folgt:

Bei Einschaltung der Anlage besteht eine dem Istwert / — siehe Fig.2 — entsprechende große negative Regelabweichung — X_n in der Regelstrecke 1 (Fig. 1). Der Istwert liegt somit außerhalb der Schalthysteresen beider Regler unterhalb des Einschallpunktes £3 des Reglers mit weiter Schalthysteresis. Es werden demgemäß beide Stellglieder Vi und Vj eingeschaltet, wobei der Umschalter die durch ausgezogene Linien wiedergegebene Stellung einnimmt, in der der Regler 2 auf das Stellglied V, und Regler3 auf das Stellglied V?wirkt.

Es wird für das weitere zunächst davon ausgegangen, daß — siehe Fig.3 — der Sollwert S\ auf einen Wert eingestellt ist, der einer Leistung von weniger als 50% der Gesamtgröße Vi + Vj entspricht. Infoige der gleichzeitigen Einschaltung beider Stellglieder folgt der Istwert dem Verlauf der — steilen — für die Gesamtleistung L(Y-, + Vj) maßgeblichen Kurve, bis bei Erreichen des Abschaltpunktes Ai des Reglers mit enger Hysteresis das Stellglied Vj abgeschaltet wird. Infolgedessen erfolgt unter den angenommenen Verhältnissen von nur wenig unter 50% betragender Leistungsforderung mehrmals im Wechsel Zu- und Abschalten des Stellgliedes Vj zwischen den Punkten Ej und Ai entsprechend dem eingezeichneten Kurvenverlauf, wobei infolge der bleibenden Leistungszufuhr jo durch das Stellglied Vi — Leistungskurve L(Y₁) — der Istwertabfall von Schaltwechsel zu Schaltwechsei einen flacheren Verlauf nimmt. Bei Erreichen einer ausreichenden Annäherung der Regelstrecke an den Sollwert erreicht bzw. unterschreitet der Istwert den Einschaltpunkt Ej nicht mehr (Punkt Ζϊ), so daß die weitere Annäherung an den Sollwert allein von dem Stellglied Vi entsprechend dem flacheren Kurvenverlauf Z-(Vi) bewirkt wird. Bei Erreichen des Abschaltpunktes A2 bei Zi erfolgt Abschalten auch des zweiten Stellgliedes Vi und gleichzt.tig Umpolen des Umschalters 4a. 46 — Fig. 1 — in die durch gestrichelte Linien dargestellte Stellung, in der der Regler 2 die Steuerung des Stellgliedes Vj und der Regler 3 die Steuerung des Stellgliedes Vi übernimmt.

Infolge der Abschaltung beider Stellglieder erfolgt nunmehr ein steiler Abfall der Istwertkurve bis Erreichen des Einschaltpunktes Ei des Reglers 3, der nunmehr das Stellglied Vj einschaltet und die Regelstrecke 1 mit Hilfe dieses Stellgliedes innerhalb seiner engen Schalthysteresis um den eingestellten Sollwert moduliert.

Erfolgt nunmehr — etwa bei Aufhebung der Nachtabsenkung — eine Erhöhung des Sollwertes auf einen über 50% der Gesamtleistung L(Vi + Vj) entsprechenden Wert, so hat die Regelstrecke einen unter dem Einschaltpunkt E2 liegenden Istwert Es erfolgt somit sofortiges Einschalten beider Stellglieder sowie gleichzeitig Umpolen des Schalters 4a, 46 wiederum in die in ausgezogenen Strichen dargestellte Stellung. Das System wird mit beiden Stellgliedern entsprechend der Kurve L (Y\ + Vj) bis Erreichen des Abschaltpunktes 4j bei Z5 hoi_hgef"hren, an welchem Punkt das Sttllglied Vj abgeschaltet vvird. Un'er diesen Sollwertverhältpissen wird jedoch der Abschaltpunkt /4> nicht erreicht, es bleibt vielmehr das Stellglied V, zur Deckung der Grundlast dauerhaft eingeschalte^ während das Stellglied Vj zur Modulierung der Regelstrecke ebenfalls innerhalb der engen Flysteresis Ei bis Ai des Reglers 3 dient.

Eine Erniedrigung des Sollwertes etwa bei wiederum Einschaltung der Nachtabsenkung bei Zb entspricht einer großen positiven Regelabweichung +x„ mit der Folge der sofortigen Abschaltung beider Stellglieder einerseits und im Gefolge Umpolung des Schalters 4a, 46 in die gestrichelte Stellung andererseits. Die Regelstrecke fällt steil bis zum Erreichen des Einschaltpunktes Ei bei Zi ab. Es übernimmt nun wiederum das Stellglied Vi in der vorstehend beschriebenen Weise allein bei dauerhaft abgeschaltetem Stellglied Vj die Modulierung der Regelstrecke innerhalb der engen Hysteresis des Reglers 3 um den neu vorgegebenen Sollwert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Regeleinrichtung für eine mittels zweier Teilstellglieder einer Gesamtstellgröße gesteuerten Regelstrecke, beispielsweise einer Zweizellenkesselanlage, unter Verwendung mehrerer parallel geschalteter und auf denselben Sollwert eingestellter Zweipunktregler mit unterschiedlich weiter Schalthysteresis, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zweipunktregler (2,3) vorgesehen sind, die mit \o den beiden Stellgliedern (Yi, Yi) mittels eines zweipoligen Umschalters (4a, 4b) verknüpft sind, der von dem Zweipunktregler (2) mit der weiteren Schalthysteresis gesteuert ist derart, daß bei Überschreitung der Abschaltpunkte (Aj, A2) beider Regler (2, 3) Umpolung und erst nach einer solchen Umpolung bei Unterschreitung der Einschaltpunkte (Ei, £2) beider Regler (2,3) eine Rückpolung erfolgt