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B e s c h r e i b u n g
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Die Erfindung bezieht sich auf ein hierarchisch aufgebautes Anlagensteuersystem
mit mindestens einem Hauptrechner und mehreren Unter- bzw. Teilschleifen-Steuergeräten,
und sie betrifft insbesondere die Sicherstellung der Betriebsfähigkeit der Teilschleifen-Steuergeräte
durch den Hauptrechner.
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Es ist bereits ein System vorgeschlagen worden, bei dem eine Anlagensteuerfunktion
eines Rechners auf mehrere Mikrosteuergeräte aufgeteilt wird, die durch den Hauptrechner
gesteuert werden. Ein Vorteil eines solchen Systems im Vergleich zu anderen Systemen,
bei denen ein einziger Hochleistungsrechner verwendet wird, um sämtliche arithmetischen
Operationen durchzuführen, besteht darin, daß beim Auftreten einer Betriebsstörung
innerhalb des Systems eine Beschädigung in den meisten Fällen nur innerhalb örtlich
begrenzter Teile auftritt.
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Ein Beispiel für ein solches System ist in der Japanischen Offenlegungsschrift
143 989/1975 beschrieben. Bei diesem System sind mehrere Mikrosteuergeräte zum Steuern
von Betriebsstationen vorhanden, und außerdem wird die Betriebsfähigkeit der Steuergeräte
durch Hilfs-Mikrosteuergeräte gesichert. Hierbei wird jeweils die neueste Steuerinformation
aus dem Mikros teuerge rät zur Steuerung der Betriebsstationen in einem Register
des Hauptrechners gespeichert.
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Selbst wenn eines dieser Mikrosteuergeräte versagt, wird eines der
Hilfs-Mikrosteuergeräte gewählt, und die in dem Register gespeicherte neueste Steuerinformation
wird in das gewählte Mikrosteuergerät überführt, das dann die Aufgabe des schadhaften
Mikrosteuergeräts übernimmt.
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Somit führt die Verwendung eines redundanten Steuergeräts bei dem
hierarchisch aufgebauten Anlagensteuersystem zu einer Verbesserung der Zuverlässigkeit
des Systems. Jedoch ist es bei diesem bekannten System erforderlich, Informationen
zu übertragen, bis das Hilfs-Mikrosteuergerät seine Tätigkeit aufnimmt, so daß ein
kompliziertes Verfahren angewendet werden muß, um die Übernahme der Funktion einzuleiten,
wobei viel Zeit benötigt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hierarchisch aufgebautes
automatisches Anlagensteuersystem zu schaffen, das mit einem neuartigen System zur
Sicherstellung der Betriebsfähigkeit versehen ist, bei dem es nicht erforderlich
ist, Informationen zu übertragen, wenn die Umschaltung auf das Sicherstellungs-
bzw. Aushilfssystem erfolgt. Ferner soll ein solches Steuersystem geschaffen werden,
bei dem Hardware, z.B. Schalteinrichtungen, für den Aushilfsbetrieb nur in einem
geringen Ausmaß benötigt wird, das mit geringen Kosten herstellbar ist und mit hoher
Zuverlässigkeit arbeitet.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch die Schaffung eines hierarchisch
aufgebauten Anlagensteuersystems gelöst, zu desse Teilen mindestens ein HauptsteuergerSt
gehört, das dazu dient, ein Steuerbefehlssignal für jede von mehreren zu regelnden
Größen zu erzeugen, ferner mehrere Teilschleifen-Steuergeräte, denen diese Steuerbefehlssignale
zugeführt werden, um die Teilschleifen für jeden zu regelnden Betrag zu steuern,
mindestens ein Hauptrechner sowie mehrere Analogspeicher, die für die Steuerausgangssignale
der verschiedenen Teilschleifen-Steuergeräte vorgesehen sind und kontinuierliche
Werte der Steuerausgangssignale der Teilschleifen-Steuergeräte speichern, wobei
der Hauptrechner dann, wenn bei einem der Teilschleifen-Steuergeräte eine Betriebsstörung
auftritt, auf direktem Wege die Betriebsstation dadurch steuert, daß er den in den
Analogspeichern gespeicherten Wert vergrößert bzw. verkleinert.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 das Blockschaltbild einer vollständigen
Anordnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung bildet; Fig. 2 weitere Einzelheiten
eines Teils des Blockschaltbildes in Fig. 1; Fig. 3 Einzelheiten des Aufbaus des
Schaltungsblocks 62 nach Fig. 2; Fig. 4 einen Ablaufplan für den Betrieb des in
Fig. 3 dargestellten Teils der Schaltung; Fig. 5 ein Folgediagramm, das für ein
spezielles Beispiel bei der verdrahteten logischen Einrichtung 9 nach Fig. 2 gilt;
und Fig. 6 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Wirkungsweise des Diagrammblocks
91 nach Fig. 5.
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in Fig. 1 ist eine Ausführungsform der Erfindung als B?ockschaltbild
dargestellt. Bei einer großen Anlage, die gesteuert werden soll, ist es erforderlich,
mehrere Arten von in Beziehung zueinander stehenden Prozeßgrößen parallel zu regeln.
Gemäß Fig. 1 ist ein Hauptregler 2 vorhanden, der für jede der miteinander verknüpften
Prozeßgrößen ein Befehls- bzw. Bedarfssignal erzeugt.
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Ferner sind mehrere Teilschleifen-Steuergeräte 3a, 3b ... 3n vorhanden,
denen die Befehlssignale von dem Hauptregler 2 aus zugeführt werden, damit die zugehörigen
Prozeßgrößen geregelt werden können. Gemäß Fig. 1 dienen die Teilschleifen-Steuer-
bzw. -Regelgeräte dazu, jeweils den Öffnungsgrad
von zugehörigen
Regelventilen 14a, 14b ... 14n so zu bestimmen, daß die Durchflußmengen, die zugehörigen
Oszillatoren 15a, 15b ... 15n zugeführt werden, jeweils den Werten der Befehlssignale
entsprechen, die dem Hauptregler 2 entnommen werden. Die Anzahl der verwendeten
Teilschleifen richtet sich nach den Gegebenheiten der zu steuernden Anlage, und
jeder Teilschleife ist ein Teilschleifen-Steuer-bzw. -Regelgerät zugeordnet.
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Einem Prozeßsignalregler 4 werden die Prozeßsignale zugeführt, die
zur Steuerung und Überwachung der betreffenden Anlage benötigt werden, und dieser
Regler führt eine Signalverarbeitung durch, z.B. eine arithmetische Operation zur
Korrektur und Berechnung eines Mittelwertes. Als Detektoren für die verschiedenen
Prozeßsignale werden z.B. ein Druckoszillator 16, ein Temperaturoszillator 17 und
die schon genannten Durchflußoszillatoren 15a, 15b ... 15n verwendet.
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Bei dem Hauptregler, den Teilschleifen-Steuergeräten und dem Prozeßsignal-Verarbeitungsgerät
handelt es sich jeweils um einen Rechner mit einem großintegrierten 16-Bit-Mikroprozessor,
d.h. es ist jeweils eine Zentraleinheit vorhanden, zu welcher der Mikroprozessor
gehört, ferner ein Speicher für ein Programm und Informationen sowie eine Ein- und
Ausgabeeinheit. Die verschiedenen Regel- bzw. Steuergeräte sind mit einem Hauptrechner
1 durch eine Vielfachleitung 10 des Systems verbunden.
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Gemäß Fig. 1 dienen Analogspeicher 6a, 6b ... 6n dazu, erforderlichenfalls
die Funktionen der Teilschleifen-Steuergeräte 3a, 3b ... 3n zu übernehmen; normalerweise
dienen sie dazu, kontinuierliche Werte der Steuersignale der Teilschleifen-Steuergeräte
zu speichern. Werden Umschaltrelais 5a, 5b .e. 5n so betätigt, daß sie eine Stellung
auf der Analogspeicherseite einnehmen, werden die Ausgangssignale der Analogspeicher
6a, 6b ... 6n elektropneumatischen Umsetzern
7a, 7b ... 7n anstelle
der Steuersignale der Teilschleifen-Steuergeräte zugeführt. Da die in den Analogspeichern
gespeicherten Werte durch eine Bedienungsperson vergrößert oder verkleinert werden
können, läßt sich eine manuelle Steuerung an den Betriebsstationen über die Analogspeicher
6a, 6b ... 6n durchführen. Diese Analogspeicher sind an den Hauptrechner 1 über
gemeinsame Signalleitungen 12 und 13 angeschlossen. Der Hauptrechner 1 kann mit
Hilfe der Analogspeicher die Aufgaben der Teilschleifen-Steuergeräte 3a, 3b ...
3n übernehmen.
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Gemäß Fig. 1 ist eine Wählstation 11 vorhanden, mittels welcher die
Betriebsweise jedes der Analogspeicher 6a, 6b ... 6n festgelegt wird, und dieser
Wählstation sind Relais zugeordnet, denen Eingangssignale für die Umschaltrelais
5a, 5b ... 5n entnommen werden. Wenn bei einem der Teilschleifen-Steuergeräte 3a,
3b ... 3n eine Betriebsstörung auftritt, wird diese Tatsache durch den Hauptregler
2 oder das schadhafte Teilschleifen-Steuergerät selbst erfaßt, und es erfolgt eine
Meldung über eine verdrahtete logische Einrichtung 9. Beim Auftreten eines solchen
Störungssignals spricht ein zu der Wählstation 11 gehörendes Relais an, um den Hauptrechner
1 zu veranlassen, als Aushilfseinrichtung in Tätigkeit zu treten.
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Da der Hauptrechner 1 vor dem Beginn der Sicherstellung der Betriebsfähigkeit
nicht nur sämtliche Steuerprogramme für die Teilschleifen-Steuergeräte 3a, 3b ...
3n und die Analogspeicher 6a, 6b ... 6n, sondern auch die Ergebnisse der Regelvorgänge,
d.h. die Öffnungsgrade der Regelventils, speichert, bis gegebenenfalls eine Umschaltung
erfolgt, ist es im Gegensatz zu dem eingangs geschilderten bekannten System nicht
erforderlich, eine Übertragung von Daten durchzuführen.
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Außerdem ist es dem Hauptrechner 1 möglich, Vergrößerungs-bzw.
Verkleinerungsbefehle
über die gleichen Signalleitungen auch dann abzugeben, wenn er die Funktion irgendeines
Teilchleifen-Steuergeräts übernommen hat, so daß sich der Schaltteil des Systems
vereinfacht und bei geringem Kostenaufwand ein hoher Zuverlässigkeitsgrad erreicht
wird.
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Im folgenden werden der Aufbau und die Wirkungsweise der Analogspeicher
näher erläutert.
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Fig. 2 zeigt weitere Einzelheiten eines Teils des in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsbeispiels. Gemäß Fig. 2 gehören zu dem Analogspeicher 6a ein Komparator
6S, eine logische Schaltung 62, ein Taktoszillator 63, ein binärer Zähler 64 und
ein Digital-Analog-Umsetzer 65.
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Die Arbeitsweise des Analogspeichers 6a wird durch zu der Wählstation
11 gehörende Relais 111, 112 und 113 bestimmt.
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Das Relais 111 dient zum Wählen des automatischen ileichlaufbetriebs.
Es wird betätigt, ui einen Befehl für den automatischen Gleichlaufbetrieb der logischen
Schaltung 62 zuzuführen und es gleichzeitig dem Umschaltrelais 5a zu ermöglichen,
die Leitung a zu wählen. Wenn dies geschieht, wird das Ausgargssignal des Teilschleifon-Steuerg@r@ts
3a dem elektropneumatischen Umsetzer 7a zugeführt, woraufhin der Öffnungsgrad des
Regelventils 14a durch daii feilschleifen-Steuergerät 3a bestimmt wird. Wird der
logischen Schaltung 62 das Befehlssignal für den automatis@he@ @@@@laufbetrieb zugeführt,
folgt die Ausgangsspannung @@ @@@ Analogspeichers 6a der Eingangsspannung E1 oder
dem Ausgangssignal des Teilschleifen-Steuergeräts 3a. Dieser Gleich@@@fpetrieb wird
in der Weise herbeigeführt, daß der binär Za@@@r 61 eine Zählung entsprechend dem
Aus@@@gss@gnal @ @@mpa@ators 61 zuführt, der die Ausgangsspannang @@ mit d@@ Ein
gangsspannung Ei vergleicht. Mit anderen W@rten, @@nn Ei größer ist al@@@@o, orzeugt
der Kompara@@@ @@@@@@ @@@usgang-, signal, währ@@@ dessen Dauer dem @@@@@@@@@@@@
@@@@@eine.
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Aufwärtszählklemme ein Impuls synchron mit dem Taktsignal des Taktoszillators
63 zugeführt wird. Ist dagegen Ei kleiner als Eo, erzeugt der Komparator 61 ein
0-Ausgangssignal, während dessen Dauer der Impuls aus der logischen Schaltung 62
der Abwärtszählklemme des binären Zählers 64 zugeführt wird. Somit wird das Zählergebnis
des binären Zählers 64 durch den Digital-Analog-Umsetzer 65 in ein analoges Sigal
verwandelt, so daß die Ausgangsspannung Eo des Umsetzers 65 der Eingangsspannung
Ei folgt. Das Ausgangssignal des Analogspeichers ba wird dem Teilschleifen-Steuergerät
3a zugeführt, wo die Ausgangsspannung Eo des Analogspeiche da mit dem Steuersignal
verglichen wird, das sich aus der Selbstberechnung ergibt. Wenn die Differenz von
einem bestimmten Wert abweicht, wird festgestellt, daß der Analogspeicher 6a bei
dem automatischen Gleichlaufbetrieb nicht einwandfrei arbeitet.
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Das Relais 112 bestimint die Arbeitsweise des Hauptrechners 1 Wird
diese Relais betätigt, wird das Relais 111 stromlos, damit das Umschaltelais 5a
auf die Leitung b umschalten kann. Gleichzeitig unterbricht der Analogspeicher 6a
den Gleichlauf bzw. Hachführbetrieb, um den in diesem Zeit;pii--iü vorhandenen Wert
festzuhalten. Wird der logischen Schaltung 62 bei der Betätigung des Relais 112
das Betriebsart-Befehl zeigt 1 on dem Hauptrechner 1 aus zugeführt, wird ein Impuls
@@tsprechend dem Vergrößerungs- oder Verkleinerungs-@@g@@@ des Hauptrechners erzeugt
und über die Signalleitungen@@@ und 13 dem Aufwärts- bzw. Abwärts-Zähleingang des
@in@@@@ Zählers 64 zugeführt. Somit wird der Analogspeicher @@ durch das Befehlssignal
des Hauptrechners 1 so gest@@@@ @@ @@ das Ausgangssignal Eo abgibt, durch das dann
das @@@@ @ @@til 14a geöffnet wird.
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@@@ 113 dient zum Wählen der manuellen Steuerang.
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@@@@ logischen @@haltung 62 von dem Relais 113 aus ein @@@ @@@@@f@hl@@@@
führt, l@@t sie einen @mpuls zu dem
Aufwärts- bzw. Abwärts-Zähleingang
des binären Zählers 64 gelangen, was in Abhängigkeit vom Ein- bzw. Ausschalten eines
Vergrößerungskontaktes 114 bzw. eines Verkleinerungskontaktes 115 geschieht. Diese
Kontakte werden somit betätigt, um das Rege-lventil 14a zu öffnen bzw. zu schließen.
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Die logische Schaltung 62 ftir die beschriebene Umschaltung der Betriebsweise
kann gemäß Fig. 3 ausgebildet sein, d.h.
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sie kann als Wähleinrichtung 11 mit NAND-Gattern G1 bis G8 versehen
sein. Die Gatter G7 und G8 erzeugen Ausgangssignale, deren Pegel sich nach dem Ausgangssignal
des Komparators 61 richtet, wenn der Pegel des Befehls für den automatischen Nachführungsbetrieb
aus dem Relais 111 den Wert 1 hat, nach den Pegeln der Signale in den Signalleitungen
12 und 13, wenn das von dem Relais 112 abgegebene Befehissignal des Hauptrechners
den Wert 1 hat, und nach der Ein- und Ausschaltbetätigung des Vergrößerungskontaktes
114 und des Verkleinerungskontaktes 115, wenn das Relais 113 einen Elandsteuerbefehl
mit dem Wert 1 liefert.
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Die NAND-Gatter G9 bis G12 bilden eine Synchronisationsschaltung.
Fig. 4 ist ein Ablaufplan, der die Beziehung zwischen den Eingangs- und Ausgangssignalen
dieser Synchronisationsschaltung zeigt. Wenn der Ausgangspegel des Gatters G7 den
Wert 1 an einer ansteigenden Flanke des Taktsignals aus dem Taktgenerator 63 erreicht,
erzeugt das Gatter G14 ein umgekehrtes Taktsignal, das durch den Zähler 64 an seinen
abfallenden Flanken Schritt für Schritt in der Aufwärtsrichtung gezählt wird. Hat
der Ausgangspegel des Gatters G8 den Wert 1, erzeugt das Gatter G20 einen Impuls,
den der Zähler 64 an seinen abfallenden Flanken Schritt für Schritt in der Abwärtsrichtung
zählt.
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Fig. 2 zeigt einen Schalter 67, mittels dessen die Schwingungsfrequenz
des Taktgebers 63 geändert werden kann. Bei
dieser Ausführungsform
wird für den automatischen Nach für betrieb ein Taktsignal von 200 Hz gelehrt, während
der Hauptrechner 1 sowie die Handsteuerung mit einem Taktsignal von 20 Hz arbeiten.
Da der binäre Zähler 64 als 10-Bit-Zähler ausgebildet ist, werden etwa 40 sec benötigt,
um das Ausgangssignal Eo beim Betrieb mit dem Hauptrechner und bei der Handsteuerung
auf den vollen Skalenwert zu bringen. Dagegen folgt beim automatischen Nachführbetrieb
das Ausgangssignal Eo dem Eingangssignal El mit einer Geschwindigkeit von etwa 5
sec für den vollen Skalenwert, so daß sich die automatische Nachführung mit nur
geringer Verzögerung durchführen läßt.
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Gemäß Fig. 3 hat die logische Schaltung 62 nur eine einzige Spezifizierungsklemme
621. Wird der Klemme 621 ein Signal zugeführt, werden die Gatter G21 und G22 geschlossen,
um den Eingangstaktimpuls zu sperren. Unter diesen Umständen werden die Ausgangssignale
der Gatter G7 und G8 umgekehrt und den Gattern G14 und G20 zugeführt. Somit werden
die Ausgangssignale der Gatter G7 und G8 durch den binären Zähler 64 direkt gezählt.
Wird an die Klemme 621 beim Handsteuerbetrieb ein Schaltkreis zum Zuführen eines
0-Signals angeschlossen, wird das Ausgangssignal des Analogspeichers 6a dadurch
um einen Schritt vergrößert oder verkleinert, daß der Vergrößerungskontakt 114 einmal
geschlossen oder der Verkleinerungskontakt 115 einmal geöffnet wird. Wird bei der
Steuerung durch den Hauptrechner ein Schaltkreis angeschlossen, der der Klemme 621
ein 0-Signal zuführt, kann der Hauptrechner mit Hilfe eines Impulszuges seiner eigenen
Frequenz ein Vergrößerungs- oder Verkleinerungssignal erzeugen.
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Im folgenden wird die Schaltfolge beim Aushilfsbetrieb näher erläutert.
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Die Relais 111, 112 und 113 zum Wählen der drei verschiedenen Betriebsarten
bei dem Analogspeicher 6a gemäß der vorstehenden
Beschreibung
werden durch die in Fig. 5 dargestellte logische Schaltung betätigt. Diese logische
Schaltung bildet nur einen Teil der verdrahteten logischen Schaltung 9 nach Fig.
1, die zum Umschalten des Analogspeichers 6a dient; bei den übrigen Analogspeichern
wird die gleiche Logik angewendet.
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In Fig. 5 bezeichnet die Bezugszahl 90 eine Selbstprüffunktion, die
einen Bestandteil des Hauptsteuergeräts 2 bildet und anzeigt, daß sich dieses Gerät
in seinem normalen Zustand befindet. Die Bezugszahl 91 bezeichnet eine weitere Prüffunktion,
die dem Hauptsteuergerät 2 zugeordnet ist und eine Anzeige liefert, wenn sich das
Steuergerät nicht in seinem normalen Zustand befindet. Zu dem Teilschleifen-Steuergerät
3a gehört eine Selbstprüffunktion 92 zum Anzeigen eines nicht normalen Zustandes
dieses Geräts, und es ist eine Monitorfunktion 93 für den Nachführbetrieb des Analogspeichers
5a vorhanden. Gemäf> Fig. 5 ist ferner eine Einrichtung 94 vorhanden, die ein
den normalen Zustand an zeigendes Ausgangssignal erzeugt, wenn die Prüffunktionen
91 und 92 gleichzeitig einen normalen Betriebszustand anzeigen.
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Zu der Wahlstation 11 gehören Schalter t r die manuelle bzw. automatische
Regelung des Öffnungsgrades des Regelventils 15a. Bei 95 und 96 sind die Zustände
dargestellt, bei denen der Schalter zum Wählen der Handsteuerung geschlossen und
der Schalter zum Wählen der automati@chen Rege gelung ebenfalls geschlossen ist.
Zu der Ano@@ung nach Fig. 5 gehören ferner Und-Schaltungen 97, 99, 102, 105 und
108, legische Oder-Schaltungen 98, 101 und 103, @@n Zeitg@ ber 100 sowie Nicht-Schaltungen
104, 106 und 107.
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Wenn die drei nachstehenden Beding@@gen @r@@@@@ @@nd, wählt gemäß
Fig. 5 die Und-Schaltung 102 @na@ @@@ @@@@@@@@m@l@ck 202 die Steuerung durch den
Hauplt @hn@@@.
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a) Das Teilschleifen-Steuergerät 3a befindet sich nicht im normalen
Zustand; b) die automatische Nachführsteuerung des Analogspeichers 6a arbeitet normal;
c) durch die Wählstation 11 ist der Betrieb mit automatischer Steuerung gewählt
worden. Der Betrieb gemäß dem Diagrammblock 202 wird fortgesetzt, bis sich bezüglich
der bedingung a) ode c) eine Änderung ergibt. Das Relais 112 der Wählstation 11
tritt dann in Tätigkeit, wenn der Hauptrechner 1 das Regelventil 14a dadurch steuert,
daß er den Analogspeicher 6a anstelle des Teilschleifen-Steuergeräts 3a benutzt.
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Wird der automatiscne Betrieb gewählt, während jedoch die Bedingung
a) oder b) nicht erfüllt ist, wird der automatische Hachführbetrieb gemäß dem Diagrammblock
201 ständig beibehalten, wobei das Relais 111 betätigt wird. In dieser Zeitpunkt
wird das Regelventil 14a durch das Ausgangssignal des Teilschleifen-Steuergeräts
3a gesteuert.
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Wenn bei jeder der beiden vorstehend beschriebenen Betriebs atren
die Bedingung nach dem Diagrammblock 95 erfüllt wird, d.h. wenn der Handbetrieb
gewählt wird, ermöglicht es ein 1-Eingangssignal, das der Oder-Schaltung 103 zugeführt
wird der Und-Schaltung 105, ein 1-Ausgangssignal zu erzeugen, @@ daß der Handbetrieb
gemäß dem Diagrammblock 203 aufrecht-@rhalten wird Hierbei befindet sich das Relais
113 in T= @rieb.
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Bei die@@m Ausf2hrungsbeispiel wird gemäß der vorstehenden @@schr@ibung
die Umschaltung vom automatischen Hachfuhr-@@tr@@b @uf die Ste@@@ung durch den Hauptrechner,
d.h. die @@nleitung der Aush@@@@@@unktion des Hauptrechn@@@@ @@ @@@ durchgeführt,
wenn der Analogspeicher dem Ausg@ngssignal @ @@@@@@hleifen-Steuerger@@@ in der richtigen
We@@@ folg@@ @ @@@ @@@@bel der Um @@@@ der Öffnung@grad @@@ Regel@@n
nicht
plötzlich verändert, so daß sich die Umschaltung zügig abspielt.
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Zur Selbstprüfung des Hauptsteuergeräts und des Teilschleifen-Steuergeräts
gemäß den Diagrammblöcken 90 und 92 in Fig. 5 werden bekannte Verfahren zum Prüfen
der Änderungsgeschwindigkeit sowie der Ober- und Untergrenzen des Ausgangssignals
angewendet. Die Prüfung des Teilschleifen-Steuergeräts durch das Hauptsteuergerät
gemäß dem Diagrammblock 91 ist in Fig. 6 im einzelnen dargestellt. Bei dem Hauptsteuergerät
2 wird ein Steuerbefehl, der aus einem Befehlssignal 21 und einem vorausgehenden
Signal 23 besteht, dem Teilschleifen-Steuergerät 3a zugeführt. Bei dem Teilschleifen-Steuergerät
3a ermittelt eine Subtraktionseinrichtung 30 die Differenz zwischen dem Befehlssignal
21 und einem Rückkopplungssignal, das einem Durchflußoszillator 15a entnommen wird.
Das Differenzsignal wird einer P+I-Einstelleinrichtung 32 zugeführt, die eine PI-Operation
durchführt, um ein Korrektursignal 33 zu erzeugen. Das Korrektursignal 33 und das
vorausgehende Signal 23 des Hauptsteuergeräts 2 werden einem Addierer 34 zugeführt,
der ein Steuerausgangssignal 35 abgibt. Dem Hauptsteuergerät 2 werden das Korrektursignal
33 und das Steuerausgangssignal 35 zugeführt, und eine Subtraktionseinrichtung 26
ermittelt die Differenz zwischen diesen beiden Signalen. Das Differenzsignal der
Subtraktionseinrichtung 26 und das Signal 23 werden einem Monitor 24 zugeführt,
der feststellt, ob diese Signale einander gleich sind oder nicht. Wird keine Übereinstimmung
erreicht, wird die Addition durch den Addierer 34 nicht in der normalen Weise durchgeführt,
und die Prüfung ergibt, daß das Teilschleifen-Steuergerät 3a nicht in der normalen
Weise arbeitet.
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Bei den Diagrammblöcken 24, 26, 30, 32 und 34 in Fig. 6 handelt es
sich um logische Schaltungen zum Ausführen eines Programms.
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Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird nicht nur in der
üblichen Weise eine Selbstprüfung des Rechners durchgeführt, sondern es wird auch
das Teilschleifen-Steuergerät durch das Hauptsteuergerät geprüft, so daß bezüglich
des Nachweises von Störungen eine hohe Genauigkeit erzielt wird.
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Im folgenden wird die Software für jedes Steuergerät beschrieben.
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Im vorliegenden Fall sind der Hauptrechner 1, das Hauptsteuergerät
2, die Teilschleifen-Steuergeräte 3a, 3b ... 3n und der Prozeßsignalregler 4 sämtlich
mit einem gemeinsamen festen Verarbeitungsprogramm für die in der Tabelle 1 genannten
Operationen 1 bis 22 versehen. Die Bedeutung jedes Programmelements ist in der Spalte
mit der Überschrift "Funktion" angegeben. Bei den Elementen 1 bis 7 wird eine logische
Verarbeitung durchgeführt, während bei den Elementen 8 bis 22 eine analoge Verarbeitung
durchgeführt wird.
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Das Steuerprogramm ist bei jedem Steuergerät so aufgebaut, wie es
in der Tabellenspalte mit der Überschrift "Tabellenspezifikation" angegeben ist.
Mit anderen Worten, das Steuerprogramm wird aus einem Teil entsprechend einem der
Elemente 1 bis 22 und einem anderen Teil gebildet, der eine zu berechnende Größe
bzw. einen damit in Beziehung stehenden Wert, einen Sollwert, eine Obergrenze, eine
Untergrenze usw. angibt.
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Der Hauptrechner 1 speichert sämtliche Steuerprogramme der Teilschleifen-Steuergeräte
3a, 3b ... 3n in Gestalt der "Tabellenspezifikation". Wenn eines der Teilschleifen-Steuergeräte
ausfällt, wird das Ausgangssignal der Einrichtung zum Nachweisen des nicht normalen
Betriebszustandes dem Hauptrechner 1 zugeführt, der dann die Durchführung des entsprechenden
Steuerprogramms einleitet, womit seine Aushilfsfunktion beginnt.
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TABELLE 1
| Tabellen- |
| Nr. Element Symbol Funktion |
| spezifikation |
| UND N y = (x1)A(x2)A .... A(xN) |
| 1 UND x1 |
| x2 # y y (AUS) |
| N: 1 # N # 255 |
| xN x1(EIN1) |
| x2(EIN2) |
| . |
| . |
| . |
| xN(EINN) |
| x1 ODER N y = (x1)V(x2)V ... V(xN) |
| y |
| x2 |
| 2 ODER # y (AUS) N:1 # N # 255 |
| xN |
| x1(EIN1) |
| x2(EIN2) |
| . |
| . |
| . |
| xN(EINN) |
TABELLE 1A
| x y NICHT / x = 0 y = 1 |
| 3 NICHT o # |
| y (AUS) |
| x = 1 y = 0 |
| x (EIN) |
| 4 FLIP x1 |
| S y FF / x1 x2 y |
| FLOP x2 # |
| R y (AUS) 0 0 * |
| x1(EIN1) 1 0 1 |
| x2(EIN2) 0 1 0 |
| IC (IV) 1 1 0 |
| * yj = yj - 1 |
TABELLE 1B
| TD#PU - - - 1 |
| 5 TD#PU x y TD#PU / x 0 |
| # # TD # |
| SEC y (AUS) - - - 1 |
| TD y 0 |
| x (EIN) |
| IC(IV) |
| T (Ts) Wenn x = 1 |
| IC (j) = IC(j-1)+T |
| TD(TD) |
| IC (j) # TD y = 1 |
| IC (j) < TD y = 0 |
| Wenn x = 0 |
| IC (o) = 0 y = 0 |
TABELLE 1C
| 1 |
| TD#DO TD#D / x 0 |
| 6 TD#DO x # y |
| y (AUS) 1 |
| SEC |
| TD |
| x (EIN) y # TD # 0 |
| IC(IV) Wenn x = 1 y = 1 ICo = 0 |
| T (Ts) Wenn x = 0 |
| TD(TD) IC(j) = IC(j-1)+T |
| IC # TD : y = 0 |
| IC < TD : y = 1 |
| Wo |
| T : Abfrageperiode |
| TD : TD#DO Sollwert |
TABELLE 1D
| 1 |
| TD#WO TD#WO / 0 |
| 7 TD#WO x # y |
| y (AUS) # TD # 1 |
| SEC x (EIN) |
| TD 0 |
| IC(IV) |
| T (Ts) |
| Wenn x = 1 |
| TD(TD) |
| IC(j) = IC(j-1)+T |
| IC(j) # TD # y = 0 |
| IC(j) < TD y = 1 |
| Wenn x = 0 |
| y = 0 IC(o) = 0 |
| Wo T . Abfrageperiode |
| Td : TD#WO Sollwert |
TABELLE 1E
| SW |
| 8 ANALOG ASW / (i) Wenn SW = 1 |
| SW x1 y (AUS) y = x1 |
| # y |
| x2 x1(EIN1) |
| (ii) Wenn SW = 0 |
| x2(EIN2) |
| y = x2 |
| SW(SW) |
TABELLE 1F
| x1 N |
| 9 ADDIERER G1 ADD1 N y = # Gixi |
| i = 1 |
| x2 |
| TYP1 G2 # y (AUS) |
| # y N: 1 # N # 255 |
| . |
| . x1(EIN1) |
| . |
| xN x2(EIN2) (i) Wenn y # Z2 |
| GN |
| . |
| Z1 Z2 . y = Z2 |
| . |
| xN (EINN) (ii) Wenn y # Z1 |
| G1 (G1) y = Z1 |
| G2 (G2) |
| . (iii) Wenn Z1 < y < Z2 |
| . |
| . |
| GN(GN) y = y |
| Z2(HL) |
| Z1(LL) |
TABELLE 1G
| y |
| (a3,b3) |
| 10 FUNETIONS- FG FG N |
| x # y |
| (a0,b0) |
| GENERATOR y (AUS) |
| x )EIN) # (a2,b2) |
| a0 (A0) |
| (a1,b1) |
| a0 b0 b0 (B0) |
| a1 b1 a1 (A1) |
| (1) x # a0 : y = b0 |
| a2 b2 b1 (B1) |
| (2) a0 # x # a1 : |
| . . . |
| . . . |
| . . . |
| b1 - b0 |
| aN bN aN (AN) y = (x - a0) + b0 |
| a1 - a0 |
| bN (BN) (i) ai-1 # x # a1: |
| bi - bi-1 |
| y = (x- ai-1) |
| ai - ai-1 |
| + bi-1 |
| (N) x # aN |
| y = bN |
TABELLE 1H
| 1 SIGNAL- SG |
| # y SG / |
| y = C |
| GENERATOR y (AUS) |
| C C (SET) |
| 12 MONITOR- x1 MR y MR / (1) x1 - x2 # Z1 |
| RELAIS x2 # y (AUS) |
| y = 1 |
| Z1 Z2 x1 (EIN1) |
| (2) x1 - x2 > Z2 |
| x2 (EIN2) |
| y = 1 |
| Z2 (Hs) |
| Z1 (Ls) |
TABELLE 1I
| SW |
| (i) Wenn SW = 1 (Automatik- |
| PI PI / betrieb) |
| 13 |
| REGLER P+I T IC2 |
| - x # y y (AUS) y = (Kp + )xi + IC1 + |
| TI TI |
| x (EIN) |
| T i-1 |
| P TI IC1 (IV1) IC1 = IC0 + # xj |
| TI j=1 |
| Z1 Z2 IC2 (IV2) Txi + IC2 |
| yH IC2 = Rest |
| yH (SM) TI |
| SW (AH) |
| (ii) Wenn SW = 0 (Automatik- |
| betrieb) |
| T (Ts) y = yH |
| KP (Kp) IC1 = yH - Kpx IC2 = 0 |
| TI (TI) |
| Z2 (HL) a.Wenn y # Z2 y = Z2 |
| Z1 (LL) b.Wenn Z1 # y # Z2 y = y |
| c.Wenn y # Z1 y = Z1 |
TABELLE 1J
| SW |
| (i) SW = 1 (Automatikbetrieb) |
| 14 ANALOG- AM / |
| y = SA, IC = y |
| SPEICHER y (AUS) |
| SA AM y |
| (ii) SW = 0 (Handbetrieb) |
| # IC (EIN) |
| y = IC + Geschw. aufw. - |
| AUFWÄRTS SA (AS) |
| Geschw. abwärts |
| ABWÄRTS GESCHWIN SW (AH) y : Anfanqswert |
| DIGKEIT |
| (AUFWÄRTS) 1 bei Aufwärt@- |
| AUFWÄRTS (I) betrieb |
| (ABWÄFTS) : 1 bei Abwärts- |
| ABWÄRTS (D) betrieb |
| GESCHWIN- Beide (AUFWÄRTS) und (ARWÄRTS) |
| (DLT) |
| DIGKEIT sind "0" zu 1 von beiden |
| AUFWÄRTS UND ABWÄRTS |
| Z2 (HL) |
| Ic = y |
| Z1 (LL) |
TABELLE 1K
| (i) Wenn Z1 # y # Z2 |
| 15 SIGNAL- VERZÖG / |
| VERZÖG. y (AUS) T(x-IC1) + IC2 |
| VERZÖ- x # y y = + IC1 |
| TL |
| GERUNG x (EIN) |
| TL IC1 (IV1) IC1 = yj-1 |
| Z1 Z2 IC2 (IV2) |
| T(x0 - IC1)+IC2 |
| IC2 = |
| T (Ts) TL |
| TL (TL) Rest |
| x0 : Anfangswert |
| Z2 (HL) |
| (ii)Wenn y # Z1 y = Z1 |
| Z1 (LL) |
| (iii)Wenn y # Z2 y = Z2 |
TABELLE 1L
| (i) Wenn Z1 # y # Z2 |
| 16 DIFFFE- DIF / |
| TL Kd |
| y = yj-1 + (xi-xi-1) |
| d/dt y (AUS) T+TL T+TL |
| RENTIAL : |
| x # y |
| x (EIN) |
| yi-1: Anfangswert (IC1) |
| IC1 (IV1) |
| KD TL xi-1: Anfangswert (IC2) |
| IC2 (IV2) |
| Z1 Z2 |
| T (Ts) (ii) y # Z1 |
| KD (KD) y = Z1 |
| TL (TL) |
| (iii) y # Z2 |
| Z2 (HL) |
| y = Z2 |
| Z1 (LL) |
TABELLE 1M
| HS N |
| 17 WÄHLER y (AUS) y = Max(x1,x2 .... , xN) |
| FÜR x1 H> |
| HOHEN # y |
| x2 x1 (EIN1) |
| WERT |
| xN x2 (EIN2) |
| . |
| . |
| . |
| xN (EINN) |
| LS N |
| 18 WÄHLER y = Min(x1,x2 ....xN) |
| FÜR x1 y (AUS) |
| NIEDRIGEN L< |
| x2 # y x1 (EIN1) |
| WERT |
| xN |
| x2 (EIN2) |
| . |
| . |
| . |
| . |
| . |
| xN (EINN) |
TABELLE 1N
| 19 BEGRENZER # # LIM / |
| x # y (i)Wenn Z1#x#Z2 |
| y (AUS) |
| y = x |
| x (EIN) |
| Z1 Z2 (ii) Wenn y # Z1 |
| Z2 (HL) |
| y = Z1 |
| Z1 (LL) |
| (iii)Wenn y # Z2 |
| y = Z2 |
| Y = -x |
| 20 INVERTER |
| SC / |
| x # y |
| y (AUS) |
| x (EIN) |
TABELLE 1 O
| (i) Wenn Z1 # y # Z2 |
| x1 |
| 21 MULTIPLI- GA X MUL / y=(x1+Xo)(GA+GBx2)+Yo |
| y |
| ZIERER x2 # |
| GB y (AUS) |
| (ii)Wenn y # Z1 |
| Xo Yo x1(EIN1) |
| y = Z1 |
| Z1 Z2 x2(EIN2) |
| (iii)Wenn y # Z2 |
| Xo (Xo) |
| y = Z2 |
| GB (GB) |
| Yo (Yo) |
| Z2 (HL) |
| Z1 (LL) |
TABELLE 1P
| (i) Wenn x - IC1 < 0 |
| 22 GESCHWIN- RL / |
| DIGKEITS- |
| BEGRENZER x # d/dt # y y (AUS) -T#DL + IC2 |
| y = + IC1 |
| TI |
| # x (EIN) |
| IC1 (IV1) IC1 = y1 |
| DL IL |
| IC2 (IV2) |
| -T#DL + IC2 |
| IC2 = |
| TI |
| T (Ts) TI |
| Z1 Z2 |
| IL (HL) Rest |
| DL (LL) (ii) x - IC1 # 0 |
| TI (TI) |
| T#IL + IC2 |
| y = + IC1 |
| TI |
| T#IL + IC2 |
| IC = Rest |
| TI |
L e e r s e i t e