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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
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zur Steuerung und/oder Regelung von motorbetriebenen Hochdruck-Faltenbalgventilen
sowie auf eine Vorrichtllng zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Die Regelung von motorbetriebenen Hochdruckventilen, insbesondere
von Metallfaltenbalgventilen, erfolgte bisher regelmäßig manuell und ließ infolgedessen
zwischen einem vollständig geöffneten und einem vollständig geschlossenen Ventil
nur verhältnismäßig ungenaue Zwischenstellungen für die Regelung der Durchflußmenge
zu.
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In der modernen Technik haben sich für Hochdruckventile, die bis zu
etwa 175 bar belastbar sind, Anwendungsmöglichkeiten ergeben, die eine genauere
Steuerung und Regelung erfordern.
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Dies gilt insbesondere bei der Fernbedienung von kritischen Systemen
oder bei hohen Durchflußkapazitäten, hohen Drücken und extremen Temperaturen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungs-und Regelungsmöglichkeit
für Hochdruckventile, insbesondere Metallfaltenbalgventile, zu schaffen, bei welcher
die Position des Ventilkolbens mit einer Genauigkeit von 0,25 bs 0,01 % ablesbar
ist, so daß eine präzise Durchflußregelung oder eine genaue Dosierung von flüssigen
und gasförmigen Medien durchführbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerung
der Bewegung der Ventilregelachse in Abhängigkeit von laufend durchgeführten und
im Ergebnis stetig angezeigten Parametern wie Druck, Temperatur, Position des Ventilkegels
u. dgl. automatisch und vollelektronisch erfolgt.
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In Weiterausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Steuerung
mittels Fernbedienung erfolgt, wobei die jeweilige Position unabhängig von der Ventilelektronik
abgelesen werden kann.
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Entsprechend der Erfindung wird als Vorrichtung zur Durchführung des
angegebenen Verfahrens vorgeschlagen, daß der Verstellmotor für die Ventilregelachse
und das Gehäuse für die Ventilregelachse parallel nebeneinander auf der Grundplatte
eines kastenförmigen Behälters zu einer Einheit zusammengefügt sind.
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Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Es ist deshalb möglich, das Ventil durch die unmittelbar am Ventil
angebrachte Elektronik entweder durch einen bereit vorhandenen Computer oder durch
eine computerkompatible odez auch "CAMAC"-kompatible Ventilsteuerungseinheit anzusteuern,
die sowohl nach vorgesehenem Programm als auch von Hand bedient werden kann.
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Durch die erfindungsgemäße Kombination von Ventilelektronik und -steuerungseinheit
ist es ferner möglich, die Position bis zu 7 Bit digital oder 0,01 % analog einzustellen
und die Position elektronisch oder optisch abzulesen.
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Dabei erfolgt die Endlagenabschaltung ("auf", "zu") nicht auf mechanischem
Wege, sondern rein elektronisch, was erlaubt, die vorgeschriebenen Schließdrücke
präzise einzuhalten. Dadurch ist die exakte Funktion des Ventils gewährleistet und
eine Beschädigung der Ventilmechanik durch überdimensionierten Schließdruck verhindert.
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Bei Spannungsabfall oder Beschädigung der Steuerleitungen nimmt das
Ventil automatisch die vorher auf der E'fektrcDnik-Platine durch einen Vorwahlschalter
vorgewählte Position ein. Bei wieder eingeschalteter Spannungsversorgung oder Behebung
der Fehlerquelle nimmt das Ventil die ursprüngliche Position ein oder bleibt in
der Position stehen.
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Druck und Temperatur, die am Ventil herrschen, werden automatisch
elektronisch überwacht. Bei Nichterfüllung der vorgeschriebenen Temperatur- und
Druckgrenzwerte erfolgt sofort eine elektronische Rückmeldung, die von der Steuerelektronik
oder optisch und akustisch vom Überwachungspersonal wahrgenommen werden kann.
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Die Elektronik ist dabei im Bereich von -55 bis +1600C voll funktionsfähig.
Durch besondere Maßnahmen kann die Elektronik-Platine bei Hochtemperaturbetrieb
thermisch isoliert werden.
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Durch den spezieLl entwickelten Aufbau ist es möglich, sämtliche Ventile
während des Betriebes mit der Ventilelektronik zu versehen; was für den Anwender
zu einer erheblichen Kosteneinsparung führt.
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Aufgrund dessen sind Wartung und eventuelle Reparaturen während des
Betriebes problemlos durchführbar.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigen: Fig.
1 eine Draufsicht auf den mechanischen Aufbau bei abgenommener Deckelplatte;
Fig.
2 eine Seitenansicht der Fig. 1 von der Motorseite her; Fig. 3 einen Schnitt entlang
A-A in Fig. 1; Fig. 4 ein vereinfachtes Blockschaltbild mit Datenfluß der Gesamtanlage,
Fig. 5 die Ventilelektronik aus Fig. 4, Fig. 6 die Frontplatte der Regelungseinheit
28 in Fig. 4; Fig. 7 die Frontplatte des Interface 27 in Fig. 4; Fig. 8 Bauelemente
auf der Frontplatte in Fig. 7; Fig. 9 und 10 den Datentransfer zwischen Interface
27 und Regelungseinheit 28.
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Hauptträger des gesamten mechanischen Aufbaus (Fig. 1 bis 3) ist eine
Grundplatte 12 mit Gegenlagerung. Auf dieser Grundplatte sind ein Verstellmotor
3 für die Ventilregelachse 6 und das Gehäuse für die Ventilregelachse parallel nebeneinander
angeordnet und genau parallel zueinander mittels oberer Spanneinheiten 15 und unterer
Spanneinheiten 16 geführt. Die unteren Spanneinheiten 16 sind an der Grundplatte
durch Schrauben 11 befestigt, während die oberen Spanneinheiten 15 mit den unteren
Spanneinheiten 16 durch Imbus-Schrauben 14 verbunden sind.
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Die Kraftübertragung vom Verstellmotor 3 auf die Ventilregelachse
6 erfolgt über ein Ritzel 2 und ein Zahnrad 1 mit einem Untersetzungsverhältnis
von beispielsweise 1 : 4. Die Achsen vom Ritzel 2 und Ventil 6 sind in der Grundplatte
bei 7 bzw.
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gegengelagert. In dem durch die Grundplatte 12 und einen Deck 13 gebildeten
Behälter ist außerdem eine Not stromversorgung 4
Das eigentliche
Ventil 5 mit den angeschlossenen Rohrleitur befindet sich außerhalb dieses Behälters.
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Über der Kombination Verstellmotor-Getriebe-Ventilrege~ach liegt eine
Ventilelektronik 10 (Fig. 2), die gleichzeitig n einem vom Zahnrad 1 abhängigen
linearen Wegeaufnehmer 9 feE gekoppelt ist. Die danebenliegende senkrecht angeordnete
Nc stromversorgung aus einem Nickel-Kadmium-Akkumulator wird permanent durch die
Ventilelektronik geladen. Ein Steuerlei tungseingang 8 dient zur Verbindung mit
dem Steuergerät.
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Diese Anordnung der Bauelemente ist sehr klein, flach und raumsparend.
Der Gesamtaufbau ist unkompliziert, übersichtlich und-bedienungsfreundlich. Dabei
besteht die Möglichkei eine Vielzahl von Ventilen, beispielsweise bis zu 20, mit
der gleichen elektronischen Steuerung zu versehen, oder Ven tile, die noch nicht
mit einer elektronischen Steuerung ver sehen sind, während des Betriebes auf elektronische
Steueru umzurüsten.
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Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel mit Durchflußleitungen von
z. B. 8, 10 und 12 mm Durchmesser hat der Motor eine Länge von 70 mm und einen Durchmesser
von 23 mm. Das Drehmoment an der Ventilregelachse beträgt 2,3 Newtonme--er (Nm).
Die Abmessungen des Gehäuses sind dabei nur 110 x 60 x 55 mm.
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Das Blockschaltbild in Fig. 4 stellt den gesamten Datenfluß der vollständigen
Anlage dar. Es setzt sich aus ^folgenden Baugruppen zusammen: Motor 3 mit Getriebe;
Ventil 5 und der logischen Verknüpfungseinheit 17Eder Ventilelektronik 10;
ferner
aus: Motor-Leistungstreiberstufen 18 und einem plastikkonduktiven Weggeber 19 mit
Präzisions-Drehmoment-Meßwiderständen 20.
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Dazu gehört weiter: ein Pulsweitenmodulator 21, eine interne Uberwachung
22 der Spannungsversorgung, eine Druck- und Temperaturüberwachung 23 sowie ein Alarmfunktions-Vorwahlschalter
24, eine Ni-Cd-Notspannungsversorgung 25 sowie ein Computer 26, ein Interface 27,
eine kombinierte Computer- und CAMAC-kompatible Meß-, Steuer-und Regelungseinheit
28 mit Erkennungseinheit 29 für Alarmbedienungen, manueller Fernsteuerungseinheit
30 und Handbedienung 33.
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C A N A C bedeutet "Computer Applications for Measurement And Control"
(Bezeichnung für ein standardisiertes Kopplungssystem zwischen Rechner und z. B.
Experimentinstrumentierung).
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Die zentrale Datenverarbeitung erfolgt in der Computer- und CSNAC-komDatiblen
Meß-, Steuer- und Regelungseinheit 28. Sie verarbeitet die Daten aus der Alarn-Signaleinheit
29, die Daten aus der Manual-Fernsteuerung 30, aus dem Computer 26, der über Interface
27 an die computer- und CAMAC-kompatible Meß,Steuer- und Regelungseinheit 28 angeschlossen
ist und dis Daten aus der eigentlichen Ventilelektronik (Fig. 5).
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Um das Ventil 5 öffnen, schließen oder positionieren zu können, ist
es notwendig, das Motorgetriebe 3 in Betrieb zu setzen. Das Drehmoment vom Motorgetriebe
3 wird über das an der Achse des Motors 3 angebrachte Ritzel 2 an das an der Ventilregelachse
6 angebrachte Zahnrad 1 übertragen (Fig. 1 und 2). Durch die Drehbewegung der Ventilregelachse
6 sinkt oder steigt das Zahnrad 1 proportional der Steigung des Gewindes an der
Ventilregelachse 6 des Ventils 5. Dadurcn erhält man eine lineare Bewegung, die
man durch den an das Zahnrad 1 durch eine Feder angepreßten Schleifer des linearen
Wegegebers 9 bzw. 19 elektronisch messen kann. Der lineare Wegegeber 19 ist an eine
konstante Stromspannungsversorgung angeschlossen und liefert daher eine sehr stabile,
dem weg proportionale Spannung. Diese Spannung wird dann in der computer- und CAMAC-kompatiblen
Meß-, Steuer- und Regelungseinheit 28 in eine Spannung umgewandelt, die man auf
einer am Anzeigegerät angebrachten Frontplatte 44 befindlichen Digitalanzeige 34
prozentual (1 - 99,9 %) ablesen kann (Fig. 6).
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Die Digitalanzeige 34 ist dreistellig und zeigt die Werte: 0 = Ventil
zu bis 99,9 = Ventil auf.
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Diese Analogwerte sind durch einen einpoligen Stecker ar einen Schreiber
anschließbar. Die Zwischenwerte zeigen cie genaue Positionierung des Ventilkegels
an bzw. XDnnen je nach gewmnschten Durchflußmengen oder Dosierungs;<nschen angesteuert
werden.
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Fig. 5 zeigt die Signalfunktionen der Ventilelektronik.
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Die Sicherheit elektronischer Funktionen ist abhängig von der Eindeutigkeit
der zu verwertenden Signale. Deshalb werden
in der gesamten Elektronik
nur negative Signale - abfallelue Flanken - benutzt. Auf diese Weise werden.Störsignale
eliminiert und jeder Prozeßvorgang ist "eindeutig definiert.
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Wenn nun die Verbindung zwischen Meß-, Steuer- und Regelungseinheit
.28 abgekoppelt wird, liegen die Eingänge A, B, C, D und G am high-Potential. Das
Relais Rel fällt automatisch ab; dabei wird die durch S1 oder S2 vorgewähl Position
erreicht, d. h. es wird das Ventil 5 geschlossen oder geöffnet (Alarmstellung).
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Um das Ventil 5 zu schließen oder zu öffnen, muß der Motor 3 in Betrieb
gesetzt werden. Dies geschieht unter folgenden Voraussetzungen: Der Eingang G (=
Erkennungseinheit 29 für Alarmbedingungen muß auf dem low-Potential liegen. Das
bedeutet: - die Türen zu radioaktiven Räumen bzw. Räumen, in denen sich giftige
Gase, hochätzende Flüssigkeiten etc. befinden, sind geschlossen.
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- Temperatur und Druck am Ventil 5 entsprechen den vom Hersteller
angegebenen Betriebsbedingungen.
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Wenn also Temperatur- und Druckwerte mit den Herstellerdaten übereinstimmen,
gehen auch die temperatur- und druck abhängigen Eingänge C und D auf low-Signal.
Dann - und nur dann - lassen sich über die Meß-, Regel- und Steuereinheit 28 die
Eingänge A und B ansteuern, wodurch der Motor 3 betätigt werden kann, der wiederum
das öffnen oder Schien des Ventils 5 ermöglicht.
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Dateneingang A Der Eingang A dient zum Öffnen des Ventils 5, wobei
der Motor 3 in Drehrichtung links angesteuert wird.
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Von der Meß-, Steuer- und Regelungseinheit 28 aus geht an den Ventilelektronikeingang
A das Signal "low". Nun liegen auch die Eingänge El und E3 sowie der Ausgang RSll
des Flip-Flops RS1 am "low"-Potential. Erst danach geht der Ausgang Al auf high
und steuert die Motortreiberstufe 18 Ötiber den Eingang EÖ 2 an. Der Motor 3 dreht
sich in Drehrichtung links, das Ventil 5 wird geöffnet. Am Ausgang 30 der Motortreiberstufe
18 Ö wird der am Meß4derstand R 20 Ö verursachte Spannungsabfall, der dem Drehmoment
proportional ist, ständig gemessen.
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Wenn die maximale Öffnungsposition des Ventils 5 erreicht ist, wird
der Motor 3 durch die stärkere Belastung niederohmiger,und der Spannungsabfall am
Widerstand R 20 0 steigt dem Drehmoment proportional an. Dieser Spannungsanstieg
wird am Komparator OP1, Eingang E18 registriert. Nach Erreichen der vorher am Potentiometer
P4 eingestellten Spannungsschwelle steigt die Ausgangsspannung am Komparatorausgang
A12 schlagartig an. Gleichzeitig wird die Spannung an dem plastikkonduktiven Wegegeber
19, die dem Weg des Ventilkegels im Ventil 5 proportional ist, am Eingang E13 des
Komparators OP3 gemessen.
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Ist die Schwellspannung, die am Potentiometer P2 eingestellt ist,
erreicht, steigt auch am Ausgang A10 des Komparators P3 die Spannung schlagartig
an. Erst jetzt, wenn also das maximale Drehmoment des Motors 3 und die maximale
Öffnungsposition des Ventils 5 erreicht sind, sind die Bedingungen des "OR"-Gatters
IC1 erfüllt, wodurch das Potential am Ausgang -A8 schlagartig auf "low" fällt. Das
Flip-Flop AS1 wird gesetzt.
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Der Ausgang RSll des Flip-Flops RS1 geht schlagartig auf "high", gleichzeitig
geht der Ausgang Al auf "low", in dessen Folge geht auch der Eingang EÖ2 der Motortreiberstufe
18 Ö auf "low": der Motor 3 bleibt schlagartig stehen, der Motor-Laststrom = 0,
und die optische Anzeige 36, die über den Ausgang K des Flip-Flops RS1 an die Meß-,
Steuer- und Regelungseinheit 28 weitergeleite wird, blinkt. Die Digitalanzeige 34
auf der Frontplatte 44 der Meß-, Steuer- und Regelungseinheit 28 zeigt 99,9 (d.
h. das Ventil 5 ist 99,9 % geöffnet).
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Wenn nun der Eingang A noch einmal mit dem "low"-Signal angesteuert
wird, kann dieser Impuls nicht bis zum Motor 3 weitergegeben werden, wodurch eine
Beschädigung des Dichtungsmaterials am Ventilkegel durch überdimensionierte Drehmoment
an der Ventilregelachse 6 ausgeschlossen ist.
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Genau dieser Effekt der Kontrolle des Drehmoments ermöglicht enorme
industrielle Einsparungen an Ventilkegeldichtungen, Verlusten an Medien - z. B.
gasförmig -, die durch die Beschädigung der Dichtung zustandekommen würden.
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Dateneingang B Der Eingang B dient zum Schließen des Ventils 5, wobei
der Motor 3 in Drehrichtung recnts angesteuert wird.
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Von der Meß-, Steuer- und Regelungseinheit 28 aus geht an den Ventilelektronikeingang
B das Signal "low". In diesem Fall liegen die Eingänge E2 und E4 und der Ausgang
RS12 des Flip-Flops RS2 auf "low"-Potential. Wie dem Schaltbild entnommen werden
kann, hat man dadurch das Flip-Flop RS1 zurückgesetzt (Reset). Der Ausgang A2 geht
auf
"high" und steuert die Motortreiberstufe 18 S über den Eingang ES2 an. Der Motor
3 dreht sich in der Drehrichtung rechts, das Ventil 5 wird geschlossen. Am Ausgang
3S der Motortreiberstufe 18 S wird der am Meßwiderstand R 20 S verursachte Spannungsabfall,
der dem Drehmoment proportional ist, ständig gemessen.
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Wenn die maximale Schließposition des Ventils 5 erreicht ist, wird
der Motor 3 durch die stärkere Belastung niearohmiger, und der Spannungsabfall am
Widerstand R 20 S steigt dem Drehmoment proportional an. Dieser Spannungsanstieg
wird am Komparator OP2, Eingang E16 registriert. Nach Erreichen der vorher am Potentiometer
P3 eingestellten Spannungsschwelle steigt die Ausgangsspannung am Komparatorausgang
All schlagartig an. Gleichzeitig wird die Spannung am plastikkonduktiven Wegegeber
19, die dem Weg des Ventilkegels im Ventil 5 proportional ist, am Eingang E12 des
Komparators OP4 gemessen.
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Ist die Schwellspannung, die am Potentiometer P1 eingestellt ist,
erreicht, steigt auch am Ausgang A9 des Komparators OP4 die Spannung schlagartig
an. Erst jetzt, wenn das maximale Drehmoment des Motors 3 und die maximale Schließposition
des Ventils 5 erreicht sind, sind die Bedingungen des "OR"-Gatters (IC2) erfüllt,
wodurch das Potential am Ausgang A7 schlagartig auf "low" fällt. Das Flip-Flop RS2
wird gesetzt.
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Der Ausgang RS12 des Flip-Flops RS2 geht schlagartig auf "high", gleichzeitig
geht der Ausgang A2 auf "lot", danach geht auch der Eingang ES2 in der Notortreiberstufe
18 S auf lot": der Motor 3 bleibt schlagartig stehen, der Motorlaststrom = 0, und
die optische Anzeige 38, die über den Ausgang F des Flip-Flops RS2 an die Meß-,
Steuer- und Regelungseinheit
28 weitergeleitet wird, bleibt, Die
Digitalanzeige 34 auf der Frontplatte 44 der Meß-, Steuer- und Regelungseinheit
28 zeigt 00,0 (d. h. das Ventil 5 ist geschlossen).
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Wenn nun der Eingang B noch einmal mit dem "low"-Signal angesteuert
wird, kann dieser Impuls nicht bis zum Motor 3 weitergegeben werden. Dadurch ist
gerade bei Schließen des Ventils 5 die höchste Gefahr, die Ventilkegeldichtung zu
beschädigen. Durch das exakte Messen des Schließ-Drehmoments des Ventils 5 und der
Position am plastikkonduktiven Wegegeber 19 geht der Ausgang RS12 des Flip-Flops
RS2 recht.
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zeitig auf "high"-Potential und unterbricht den Datenfluß zum Motor
3. Der Motor bleibt schlagartig stehen.
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In Fig. 6 sind die Bauelemente auf einer Frontplatte 44 der computer-
und CAMAC-kompatiblen Meß-, Steuer- und Regelungseinheit 28 dargestellt, und zwar:
eine genaue Digitalanzeige 34 für die Ventilkegelposition im Ventil 5, eine Digitalanzeige
35 für Temperatur und/oder Druck, eine optische Anzeige 36 für Ventil "geöffnet",
eine optische Anzeige 38 für Ventil "geschlossen".
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Zwischen den optischen Anzeigen 36 und 38 befinden sich verschiedene
optische Anzeigen 37 in BARGRAPH-Weise, die die Zwischenpositionen des Ventilkegels
im Ventil 5 relativ grob auch optisch wiedergeben.
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Ein Tast-Schalter 39 dient zur Vorwahl der Position des Ventilkegels,
eine Betriebsartvorwähltaste 40 für "Programm oder "Manual". Ferner sind vorhanden
ein Manual-Taster 41 für Ventil schließen oder Ventil öffnen, ein optisches
Alarmsignal
42 für Temperatur überschritten und ein optisches Alarmsignal 43 für Druck überschritten.
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Die Frontplatte 44 entspricht der Euronorm 3HE - 4TE, so daß sie in
den 19" - 3HE Euroüberrahmen untergebracht werden kanr Durch Verwendung neuartiger
Technologien konnten die Maße der vollelektronischen Ventilsteuerung bei hoher Leistung
extrem klein gehalten werden. Außerdem ist es gelungen, in den 19" - 3 HE-Euroüberrahmen
eine besonders kompakte und leistungsfähige Spannungsversorgung (380 W) zu integrieren.
Diese hohe Packungsdichte ist auf dem Markt bislang unerreicht.
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In dem 19" - 3 HE - Euroüberrahmen sind untergebracht (Fig. 7): ein
Interface 27 12 TE eine 17-fache Ventilsteuerung 28 17 x 4 TE eine manuelle Fernsteuerungseinheit
30 4 TE Durch das Prinzip der "verteilten Intelligenz" ist es daher möglich, daß
jede Ventilsteuerung als "master" oder "slave" einsetzbar ist. Dabei ist der an
der-Steuerungsinheit angeschlossene Rechner 26 während des Arbeits- und Positionierungsprozesses
zu anderen Zwecken frei verfügbar.
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Zur weiteren Besonderheit gehört, daß alle Ventilsteuerungsmodule
auch in "manualmode" 33 untereinander kommunizieren können, d. h.: auch ohne Benutzung
des Computers ist es möglich, alle Steuermodule in einem automatischen "scan"
zu
betreiben und dadurch Durchfluß, Dosierung und Mischverhältnisregelung zu steuern.
Bei Füllanlagen mit mehreren Gefäßen ist es möglich, die Reihenfolge der zu füllenden
Gefäße vorzuwählen.
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Durch die Ventilelektronik, die direkt am Ventil befestigt ist, ist
es möglich, Temperatur und Druck zu regeln.
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Die Position des Ventilkolbens, Temperatur oder Druck kann auf den
auf der Frontplatte befindlichen "displays" abgelesen werden.
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Parallel dazu ist es auch noch möglich, die jeweiligen angezeigten
Werte (Daten) auf einen Drucker zu übertragen.
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In Fig. 8 ist, um die Bauelemente auf der Frontplatte 45 des Interface
27 deutlicher erkennbar zu machen, der untere Teil von Fig. 7 dargestellt. Man erkennt
hier deutlich einen dreistelligen Positionsvorwählschalter 87, einen Zeitvorwählschalter
88 und einen Drucker 89. Die Bezugszeichen 46 bis 63 beziehen sich auf eine siebzehnfache,
der siebzehnfachen Ventilsteuerung 28 in Fig. 7 entsprechende optische Anzeige des
Arbeitsvorgangs Drucker 89 im Betrieb". Ebenso bezeichne die Bezugszeichen 84 bis
86 eine siebzehnfache optische Anzeige des Arbeitsvorgangs "Steuereinheit 28 im
Betrieb" mit den Adressen 13, 17, 21, 25, 29, 33, 37, 41, 45, 49, 53, 57, 61, 65,
69, 73, 77.
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Die Fig. 9 und 10 bilden eine Einheit von links nach rechts gesehen,
wie die vom Unibus 100 (Fig. 9) ausgehenden und sich in Fig. 10 fortsetzenden Adressenleitungen
erkennen lassen.
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Auf der Frontplatte 45 (Fig. 8) befinden sich drei mechanische BCD-Vorwählschalter
87 bzw. 95, mit denen man die genaue
Position des Ventilkegels
im Ventil 5 vorwählen kann. Bevor die Daten auf die Datenleitung weitergegeben werden,
werden sie durch Leitungstreiber 91 gesperrt. Nach Bedienen der Taste SET (39 in
Fig. 6) in der Motorsteuerungseinheit 28 werden die Daten im Multiplexverfahren
in Speicher 93 eingegeben, wobei ein zusätzlicher Speicher 94 für einen Adressenvorwählschalter
(Timer) 98 zwischengeschaltet sein kann. Nachdem sie in den Datenspeichern 93 gespeichert
sind, können sie statisch und parallel von Digitalkomparatoren 97 auf Digitalvergleiche
abgelesen werden.
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Ein Anzeigetreiber 102 ist mit einer Steuerstufe (Buffer) 103 für
die Anzeige von Temperatur oder Druck verbunden.
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Von einem Analogdigitalwandler 101 wird die Spannung auf dem plastikkonduktiven
Wegegeber 19 stets überwacht gemessen und digital an die Speicher 99 weitergegeben.
Weil die Daten an den Digitalspeichern 93 (Sollwert) und 99 (Istwert) nicht gleich
sind, befinden sich auch die Ausgänge entweder A14 oder A15 auf Low-Potential. Dieses
sind auch die Ausgänge, die direkt an die Dateneingänge A und B der Ventilelektronik
angeschlossen sind, d. h. Ventil "öffnen" oder "schlieEsen".
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Ist die vorgegebene Position des Ventilkegels im Ventil 5 erreicht,
sind auch die Daten auf den Sollwertspeichern 93 und an den Datenspeichern 99 gleich.
Die Digitalvergleiche an den Komparatoren 97 sind abgeglichen. Die Ausgänge A14
und A15 befinden sich am High-Potential (hoch), und der Ausgang A13 des Digitalvergleiches
97 (102) geht schlagartig auf Nullpotential, d. h. Motor 3 stop", weil der Ventilkegel
im Ventil 5 die vorgewählte Position erreicht hat. Dieses Signal A13 ist mit einem
BCD-Vorwählschalter 96 für den Adressenausgang
92 fest gekoppelt.
Durch das Decodieren meldet sich die jeweilige Einheit 1 bis 17 (Fig. 7) mit der
vorgeschriebenen Adresse an das Interface 27 und meldet: Position erreicht, Datenübernahme.
Die Daten werden dann über die Schnittstelle im Interface 27 an den Computer 26
und gleichzeitig an den integrierten Drucker 89 (Fig. 8) weitergegeben. In dem Drucks
werden die Daten multiplex angegeben und parallel von dem Drucker abgelesen.
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Während dieses Prozesses, nämlich Positionieren des Ventilkegels,
Ablesen der Daten, Soll- und Istwert in den Speicherr 93 und 99, steht der Rechner
26 auch für andere Zwecke zur Verfügung.
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Auf die beschriebene Art und Weise der Datenverarbeitung, wo die Ventilsteuermodule
28 selbständig den ganzen Arbeitsvor--gang verarbeiten und ihre eigene "Intelligenz"
benutzen, ist es möglich, eine stetige Kontrolle über die einzelnen Positionen der
jeweils angesteuerten Ventile 5 zu erhalten, ohne dabei unbedingt den Rechner 26
benutzen zu müssen, So ist es unnötig, daß der Rechner stets die einzelnen Ventilsteuermodule
28 abfragen muß; er braucht nur dann zu arbeiten, wenn sich der Ventilsteuermodul
28 mit seiner eigenen Adresse gemeldet hat, Diese Art von Datenverarbeitung ermöglicht
weiter, daß die Ventilsteuermodule 28 sich selber untereinander steuern und dadurch
ohne Eingriff vom Rechner 26 selbständig auch kompliziertere Arbeitsvorgänge erfüllen
können. Es ist auch möglich, auf diese Weise zeitabhängige Arbeitsprozesse durchzuführen,
die man durch einen Zeitvorwählschalter 88 (Fig. 8) in sämtliche Ventilsteuerungsmodule
28 vorgeben kann.
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Der Datentransfer erfolgt auf die gleiche Art und Weise. Sämt liche
Motorsteuermodule sind funktionsgleich, so daß es nur
durch'Umschaltung
der Adressenvorwahlschalter 98 und GC möglich ist, die Ventilsteuermodule 28 in
jede x-beliebige Position (Adresse) zu bringen.
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Da die zur Ventilelektronik gehörende computerkompatibie Meß-, Steuer-
und Regelungseinheit 28 in einem9" -Euroüberrahmen untergebracht ist, können 1 bis
20 Ventile gleichzeitig gesteuert und überwacht werden. Der ganze mechanische Zusanmenbau,
insbesondere die parallele Anordnung der Motorachse mit der Ventilregelachse unter
Einschluß der Ventilelektronik und Notstromversorgung, läßt sich auf engstem Raum
bewerkstelligen, so daß in der Praxis überaus kleine Abmessungen auf den Markt kommen
können trotz hcchster bisher nicht anzutreffender Leistung. Dabei kann das Ventil
trotz Kabelbruchs geöffnet und geschlossen werden, wodurch Schäden bei Personal
und Einrichtung verhindert werden. Durch die Art der Positionsmessung kann der Durchfluß
exakt gesteuert und geregelt werden, was besonders vorteilhaft bei Dosierungs- und
Mischanlagen ist.
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