DE3527608A1 - Method and device for controlling a process variable - Google Patents

Method and device for controlling a process variable

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Abstract

In the case of a method for controlling a process variable, in the case of which a manipulated variable which influences the control variable is produced with the aid of a control device as a function of a reference variable and the process variable to be controlled, the manipulated variable does not vary within a range of the control variable which can be predetermined and is defined by a lower and an upper range limit. This is achieved in that the reference variable is equated with the control variable within the range which can be predetermined and, outside the range, the range limit which has been exceeded is maintained as the reference variable. This control system can be implemented in a simple manner with the aid of two solenoid valves, the first solenoid valve coupling the control variable to the reference variable within the range which can be predetermined while, outside the range, the second solenoid valve isolates the variable produced by the controller from the manipulated variable which actually influences the control variable. The two solenoid valves are driven by two switching devices which characterise the upper and the lower limit of the range which can be predetermined.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung einer Prozeßgröße mit einer Regeleinrichtung, die in Abhängigkeit von einer Führungsgröße und der zu regelnden Prozeßgröße eine Stellgröße zur Beeinflussung der Regelgröße erzeugt, wobei innerhalb eines vorbestimmbaren Bereichs der Regelgröße, der durch einen unteren und einen oberen Bereichsgrenzwert festgelegt ist, sich die Stellgröße nicht ändert.The invention relates to a method and a device for Control of a process variable with a control device, which in Dependence on a command variable and the process variable to be regulated generates a manipulated variable to influence the controlled variable, where within a predeterminable range of the controlled variable, by a lower and an upper range limit is set, the manipulated variable does not change.

Derartige Regelungen sind allgemein bekannt. Innerhalb vorgebbarer Grenzen der Regelgröße belassen sie das gerade anstehende Stellsignal auf dem jeweiligen Wert. Erst außerhalb des durch die Grenzen vorgegebenen Bereichs greift die Regelung ein und verändert das Stellsignal so lange, bis die Regelgröße sich wieder innerhalb der vorgegebenen Grenzen befindet.Such regulations are generally known. Within predeterminable Limits of the controlled variable leave it at the pending Control signal at the respective value. Only outside of the the regulation intervenes within the limits of the specified range and changes the control signal until the controlled variable changes is again within the specified limits.

Die Realisierung derartiger Regelungen ist sehr aufwendig und kostenintensiv. Insbesondere der kontinuierliche, also ruckfreie Übergang der Regelung von dem Bereich, in dem sich die Stellgröße nicht ändert, zu dem eigentlichen Regelbereich, erfordert einen umfangreichen und komplizierten Schaltungsaufbau.The implementation of such regulations is very complex and expensive. In particular, the continuous, i.e. jerk-free Transition of the scheme from the area in which the The manipulated variable does not change to the actual control range an extensive and complicated circuit structure.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Regelung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie einerseits einen stoßfreien Übergang vom geregelten zum nicht geregelten Bereich gewährleistet, sowie andererseits bezüglich ihres Aufbaus einfach und dadurch kostengünstig ist.The object of the invention is to regulate the aforementioned Art to train so that they have a shock-free Transition from regulated to unregulated area guaranteed, as well as simple in terms of their structure and is therefore inexpensive.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß die Regelung innerhalb des vorbestimmbaren Bereichs die Führungsgröße der Regelgröße gleichsetzt und außerhalb des Bereichs als Führungsgröße den überschrittenen Bereichsgrenzwert beibehält. Durch die Gleichsetzung der Führungsgröße und der Regelgröße wird erreicht, daß die Regeldifferenz innerhalb des Bereichs immer Null ist und die Stellgröße sich dadurch nicht ändert. Durch die Beibehaltung des überschrittenen Bereichsgrenzwertes als Führungsgröße wird der ruckfreie Übergang vom ungeregelten zum geregelten Bereich der Regelung gewährleistet.The task is solved in that the regulation within the predeterminable range the reference variable of the controlled variable equates and outside the area as a benchmark maintains the exceeded range limit. By equating the command variable and the control variable is achieved in that the control difference within the range is always zero and  the manipulated variable does not change as a result. By keeping it of the exceeded range limit as a reference becomes the smooth transition from unregulated to regulated Area of regulation guaranteed.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erzeugt die Regelung außerhalb des vorbestimmbaren Bereichs die Stellgröße abhängig von der Führungsgröße und der Regelgröße und behält innerhalb des Bereichs den zuletzt erzeugten Wert der Stellgröße bei. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß innerhalb des nicht geregelten Bereichs durch das Beibehalten der zuletzt erzeugten Stellgröße jegliche Drifterscheinungen des Reglers keinen Einfluß auf die Stellgröße haben.In a particularly advantageous embodiment of the invention generates the control outside the predeterminable range Actuating variable depending on the command variable and the controlled variable and keeps the last generated value within the range the manipulated variable. This measure ensures that by keeping within the unregulated area any drift phenomena in the last manipulated variable of the controller have no influence on the manipulated variable.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelung ist eine erste Einrichtung vorgesehen, die die Führungsgröße mit der Regelgröße innerhalb des vorbestimmbaren Bereichs koppelt und die diese beiden Größen außerhalb trennt, wobei gleichzeitig der von der Trennung vorhandene letzte Wert der Regelgröße als Führungsgröße außerhalb des Bereichs gespeichert wird. Weiter ist es besonders vorteilhaft, eine zweite Einrichtung vorzusehen, die innerhalb des Bereichs die vom Regler erzeugte Größe deaktiviert und gleichzeitig die letzte vom Regler erzeugte Größe speichert und außerhalb des vorbestimmbaren Bereichs die vom Regler erzeugte Größe wieder aktiviert, wobei innerhalb des Bereichs die gespeicherte Größe und außerhalb des Bereichs die vom Regler erzeugte Größe die die Regelgröße beeinflussende Stellgröße darstellt. Bei besonders vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist der Regler als Differenzglied mit wenigstens einem nachgeschalteten Integralglied ausgebildet und sind die beiden Einrichtungen als elektrisch steuerbare Ventile realisiert, die von entsprechenden Schalteinrichtungen zur Erkennung der unteren und der oberen Bereichsgrenze angesteuert werden. In a particularly advantageous embodiment of the invention Regulation a first facility is provided which the command variable with the controlled variable within the predeterminable Area couples and these two sizes outside separates, at the same time that existing from the separation last value of the controlled variable as a reference variable outside the Area is saved. It is also particularly advantageous to provide a second facility within the area the size generated by the controller is deactivated and at the same time the saves the last size generated by the controller and outside the predeterminable range the size generated by the controller again activated, with the saved size within the range and outside the range the size generated by the controller represents the manipulated variable influencing the controlled variable. With especially The controller is an advantageous embodiment of the invention as a differential element with at least one downstream Integral member and are the two institutions as electrically controllable valves realized by corresponding Switching devices for the detection of the lower and the upper range limit can be controlled.  

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung. Diese stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und umfaßt insgesamt vier Figuren. Es zeigen:Further advantageous refinements and developments of Invention result from the dependent claims, as well as from the following description of the drawing. This represents exemplary embodiments of the invention and comprises a total of four figures. Show it:

Fig. 1 ein allgemeines Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Regelung, Fig. 1 is a general block diagram of the control according to the invention,

Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der Regelcharakteristik der erfindungsgemäßen Regelung, Fig. 2 is a diagram showing the control characteristic of the scheme according to the invention,

Fig. 3 ein Zeitdiagramm der erfindungsgemäßen Regelung und Fig. 3 is a timing diagram of the control according to the invention and

Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild einer bestimmten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelung. Fig. 4 is a schematic block diagram of a specific embodiment of the control according to the invention.

In der Fig. 1 erzeugt eine Regeleinrichtung 10 eine Stellgröße y in Abhängigkeit von einer Führungsgröße w und einer Regelgröße x. Die Stellgröße y ist einer Regelstrecke 11 zugeführt, die den zu regelnden Prozeß zum Inhalt hat und die die Regelgröße x bildet. Die Regelgröße x ist dabei ein Maß für die Regelstrecke 11, also eine Kenngröße des zu regelnden Prozesses. Diese Regelgröße x ist, wie eingangs schon angedeutet, auf die Regeleinrichtung 10 rückgekoppelt.In FIG. 1, a control device 10 generates a manipulated variable y in response to a command variable w and x a controlled variable. The manipulated variable y is fed to a controlled system 11 which contains the process to be controlled and which forms the controlled variable x . The controlled variable x is a measure of the controlled system 11 , that is to say a parameter of the process to be controlled. As previously indicated, this controlled variable x is fed back to the control device 10 .

Die Regeleinrichtung 10 bildet die Differenz zwischen der Führungsgröße w und der Regelgröße x und erzeugt in Abhängigkeit davon die Stellgröße y. Die Stellgröße y ihrerseits beeinflußt die Regelstrecke 11 und damit die Regelgröße x, so daß eine Änderung der Stellgröße y auch eine Änderung der Regelgröße x bewirkt. Insgesamt ist die Regeleinrichtung 10 so aufgebaut, daß die Differenz zwischen Führungsgröße w und Regelgröße x möglichst immer gegen 0 geht. The control device 10 forms the difference between the command variable w and the control variable x and generates the manipulated variable y as a function thereof. The manipulated variable y in turn influences the controlled system 11 and thus the controlled variable x , so that a change in the manipulated variable y also causes a change in the controlled variable x . Overall, the control device 10 is constructed in such a way that the difference between the command variable w and the control variable x always approaches 0 as far as possible.

Es hat sich herausgestellt, daß es nicht immer vorteilhaft ist, jeder kleinsten Abweichung der Regelgröße x von der Führungsgröße w mittels der Stellgröße y sofort entgegenzuwirken, sondern erst dann die Stellgröße y zu verändern, wenn die Regelgröße x bestimmte, vorgebbare Grenzen überschritten hat. Dies bedeutet, daß innerhalb der vorbestimmbaren Grenzen im Prinzip keine Regelung stattfindet, sondern erst außerhalb dieser Grenzen die eigentliche Regelung der Regelgröße x mit Hilfe der Stellgröße y stattfindet. Dies ist in der Fig. 2 dargestellt.It has been found that it is not always advantageous to immediately counteract any smallest deviation of the controlled variable x from the command variable w by means of the manipulated variable y , but only to change the manipulated variable y when the controlled variable x has exceeded certain, predefinable limits. This means that in principle no regulation takes place within the predeterminable limits, but the actual regulation of the controlled variable x with the aid of the manipulated variable y takes place only outside these limits. This is shown in FIG. 2.

Die Fig. 2 zeigt ein Diagramm, auf dessen Abszisse die Regelgröße x und auf dessen Ordinate die Stellgröße y aufgetragen ist. Dabei sind bestimmte Werte, nämlich x min und x max der Regelgröße x und y o der Stellgröße y besonders gekennzeichnet. Die in das Diagramm eingetragene Kurve weist drei Bereiche auf, nämlich einen unteren Regelbereich 15, eine Konstantzone oder Totzone 16 und einen oberen Regelbereich 17. Aus dem Diagramm der Fig. 2 ist zu entnehmen, daß die Stellgröße y genau dann in Abhängigkeit von der Regelgröße x verändert wird, wenn sich die Regelgröße x außerhalb des durch die Bereichsgrenzwerte x min und x max begrenzten Bereiches 16 befindet. Innerhalb dieses Bereiches 16, also wenn der Wert der Stellgröße x größer ist als x min , gleichzeitig aber kleiner als x max , behält die Stellgröße y den konstanten Wert y o bei. FIG. 2 is a diagram showing the control variable x is plotted on the ordinate and the manipulated variable y on the abscissa. Certain values, namely x min and x max of the controlled variable x and y o of the manipulated variable y, are particularly marked. The curve plotted in the diagram has three areas, namely a lower control area 15 , a constant zone or dead zone 16 and an upper control area 17 . It can be seen from the diagram in FIG. 2 that the manipulated variable y is changed as a function of the controlled variable x if the controlled variable x is outside the range 16 delimited by the range limit values x min and x max . Within this range 16 , ie if the value of the manipulated variable x is greater than x min , but at the same time smaller than x max , the manipulated variable y maintains the constant value y o .

Die in der Fig. 2 dargestellte Regelcharakteristik wird bei einer erfindungsgemäßen Regelung gemäß der Fig. 1 folgendermaßen bewerkstelligt:The control characteristic shown in FIG. 2 is accomplished as follows in a control according to the invention according to FIG. 1:

Befindet sich die Stellgröße x innerhalb des vorbestimmbaren Bereichs 16, der durch die Bereichsgrenzen x min und x max definiert ist, so wird die Führungsgröße w der Regelgröße x gleichgesetzt. Es findet also eine sogenannte Sollwert- Nachführung statt. Dadurch ergibt sich in jedem Moment während der Zeitdauer, indem sich die Stellgröße x innerhalb des genannten Bereichs 16 befindet, die Regeldifferenz 0, so daß die Stellgröße y keine Veränderung erfährt, also auf dem konstanten Wert y o verbleibt. Verläßt nun die Regelgröße x den durch x min und x max begrenzten Bereich, so wird die Gleichsetzung der Führungsgröße w und der Regelgröße x aufgehoben und die Führungsgröße w auf dem letzten Wert der Regelgröße x festgehalten, also auf x min oder auf x max . Dies hat zur Folge, daß die Regeleinrichtung 10 jetzt eine Regeldifferenz zwischen dem Wert der Führungsgröße w, also x min oder x max , und dem Wert der Regelgröße x, der jetzt kleiner als x min oder größer als x max ist, feststellt und somit die Stellgröße y verändert. Die Veränderung der Stellgröße y wird von der Regeleinrichtung 10 dabei gerade so vorgenommen, daß die Regeldifferenz wieder zu 0 wird. Ist dies der Fall, ist also die Regelgröße x wieder innerhalb des durch x min und x max begrenzten Bereichs, so bleibt die Stellgröße y wieder auf einem konstanten Wert stehen, der jetzt aber aufgrund des vorangegangenen Regelvorgangs einen anderen Wert aufweisen kann als der Konstantwert vor dem Regelvorgang. Die Ursache für eine derartige Veränderung des Konstantwertes der Stellgröße y beruht in der Tatsache, daß die Regelstrecke 11 von beliebigen, zeitlich sich ändernden Störgrößen beaufschlagt sein kann, die dann durch eine derartige Verschiebung des Niveaus der Stellgröße y wieder ausgeglichen werden. Dies ist in der Fig. 3 dargestellt.There is the manipulated variablex within the predeterminable Area16by the area boundariesx min  andx Max   is defined, then the reference variablew the controlled variablex  equated. So there is a so-called setpoint Tracking instead. This results in every moment during the period by changing the manipulated variablex within  of the area mentioned16 the control difference is 0, see above that the manipulated variabley undergoes no change, that is on the constant valuey O  remains. Now leaves the controlled variablex the byx min  andx Max  limited area, so equation the leaderw and the controlled variablex canceled and the leaderw on the last value of the controlled variablex  held onx min  or onx Max . As a consequence, that the control device10th now a control difference between the value of the benchmarkw, sox min  orx Max , and the value the controlled variablexwho is now smaller thanx min or greater than x Max  is, and thus the manipulated variabley changed. The Change in the manipulated variabley is from the control device10th  just made the control difference back to 0 becomes. If this is the case, it is the controlled variablex again within the throughx min  andx Max  limited area, so remains the manipulated variabley back to a constant value stand, but now due to the previous control process can have a different value than the constant value before the control process. The cause of such a change the constant value of the manipulated variabley rests in the Fact that the controlled system11 of any time changing disturbance variables can be acted upon by such a shift in the level of the manipulated variabley again be balanced. This is in theFig. 3 shown.

Die Fig. 3 zeigt den Verlauf der Regelgröße x und der Stellgröße y über der Zeit t. Verläßt die Regelgröße x den durch x min und x max begrenzten Bereich, so ändert sich die Stellgröße y so lange, bis sich die Regelgröße x wieder innerhalb der vorgegebenen Grenzen befindet. In der Fig. 3 verschiebt sich dabei beispielhaft das Niveau der Stellgröße y von dem Wert y o zuerst zum Wert y 1 und dann zum Wert y 2. FIG. 3 shows the curve of the controlled variable x and the control variable y over the time t. If the controlled variable x leaves the range delimited by x min and x max , the manipulated variable y changes until the controlled variable x is again within the specified limits. In FIG. 3, the level displaces example of the manipulated variable y of the value of y o first the value y 1 and y to the value 2.

Da in den Momenten, in denen die erfindungsgemäße Regelung von der Sollwert-Nachführung zur eigentlichen Regelung umschaltet, die Eingangsgrößen der Regelung, nämlich die Führungsgröße w und die Regelgröße x immer gleich sind, erfolgen diese Umschaltungen auch immer ruckfrei. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Regelung ist also eine kontinuierliche Veränderung der Stellgröße y, d. h. eine stoßfreie Regelung der Regelstrecke 11 gewährleistet.Since the input variables of the control, namely the reference variable w and the control variable x are always the same at the moments when the control according to the invention switches from the setpoint value tracking to the actual control, these switchovers are always carried out smoothly. With the aid of the control according to the invention, a continuous change in the manipulated variable y , ie a smooth control of the controlled system 11 , is thus ensured.

Prinzipiell würde die beschriebene Sollwert-Nachführung ausreichen, eine Regelcharakteristik gemäß der Fig. 2 zu erreichen. Da jedoch die Regeleinrichtung 10 Drifterscheinungen aufweist, sich also die Stellgröße y bei gleichbleibender Regeldifferenz verändert, ist es besonders vorteilhaft, innerhalb des durch die Bereichsgrenzen x min und x max festgelegten Bereiches die Stellgröße y zwangsweise konstant zu halten. Dies wird dadurch erreicht, daß im Moment des Umschaltens vom äußeren zum inneren Bereich der Regelgröße x die letzte Stellgröße y gespeichert wird und innerhalb des vorgenannten Bereiches nur die gespeicherte Stellgröße auf die Regelstrecke einwirkt. Dadurch wird vermieden, daß Schwankungen der eigentlich von der Regeleinrichtung erzeugten Stellgröße y keinen Einfluß auf die Regelstrecke haben. Wird vom inneren Bereich wieder auf den äußeren Bereich zurückgeschaltet, so wird auch die Speicherung der Stellgröße y aufgehoben und die Regelstrecke wird wieder von der von der Regeleinrichtung erzeugten Stellgröße direkt angesteuert.In principle, the setpoint adjustment described would suffice to achieve a control characteristic according to FIG. 2. However, since the control device 10 has drift phenomena, that is to say the manipulated variable y changes while the control difference remains the same, it is particularly advantageous to forcibly keep the manipulated variable y constant within the range defined by the range limits x min and x max . This is achieved in that the last manipulated variable y is stored at the moment of switching from the outer to the inner region of the controlled variable x and only the stored manipulated variable acts on the controlled system within the aforementioned range. This prevents fluctuations in the manipulated variable y actually generated by the control device from having any influence on the controlled system. If you switch back from the inner area to the outer area, the storage of the manipulated variable y is also canceled and the controlled system is directly controlled again by the manipulated variable generated by the control device.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Regelung. Dort ist ein Regler 20 von der Regelgröße x und der Führungsgröße w beaufschlagt und erzeugt in Abhängigkeit davon eine Größe y′ als Ausgangssignal. Die Führungsgröße w und die Regelgröße x sind dabei jeweils mit einem Eingang eines Magnetventils 21 verbunden, so daß die Regelgröße x und die Führungsgröße w miteinander gekoppelt oder voneinander getrennt werden können. Ähnlich ist die Größe y′ an einen Eingang eines weiteren Magnetventils 22 angeschlossen, an dessen anderem Eingang die Stellgröße y ansteht. Diese Stellgröße y ist zum Regler 20 zurückgeführt. Beide Magnetventile 21 und 22 werden von Schaltern 23 und 24 angesteuert. Dabei ist das Magnetventil 21 in seinem geschlossenen Zustand und das Magnetventil 22 in seinem geöffneten Zustand, wenn einer der beiden Schalter 23 oder 24 einen Kurzschluß darstellt. Dies bedeutet, daß das Magnetventil 21 innerhalb des durch die Bereichsgrenzen x min und x max definierten Bereiches, also bei geöffneten Schaltern 23 und 24 geöffnet ist, also die Führungsgröße w mit der Regelgröße x verbunden ist, während innerhalb dieses Bereiches das Magnetventil 22 sperrt, also die Größe y′ von der Stellgröße y getrennt ist. Außerhalb des durch die Grenzen x min und x max definierten Bereiches hingegen ist das Magnetventil 21 geschlossen, die Führungsgröße w also von der Regelgröße x entkoppelt, während das Magnetventil 22 eine Verbindung darstellt, also die Größe y′ und die Stellgröße y identisch sind. Der außerhalb der Grenzen liegende Bereich ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der beiden Schalter 23 und 24 geschlossen ist, die Regelgröße x also entweder kleiner oder gleich dem Wert x min oder größer oder gleich dem Wert x max ist. Fig. 4 shows an embodiment of a control according to the invention. There, a controller 20 is acted upon by the controlled variable x and the reference variable w and generates a variable y ′ as an output signal as a function thereof. The command variable w and the control variable x are each connected to an input of a solenoid valve 21 , so that the control variable x and the control variable w can be coupled to one another or separated from one another. Similarly, the variable y 'is connected to an input of a further solenoid valve 22 , at whose other input the manipulated variable y is present. This manipulated variable y is fed back to the controller 20 . Both solenoid valves 21 and 22 are controlled by switches 23 and 24 . The solenoid valve 21 is in its closed state and the solenoid valve 22 in its open state when one of the two switches 23 or 24 represents a short circuit. This means that the solenoid valve 21 is open within the range defined by the range limits x min and x max , that is to say when the switches 23 and 24 are open, that is to say the reference variable w is connected to the controlled variable x , while the solenoid valve 22 blocks within this range, So the variable y 'is separated from the manipulated variable y . Outside the range defined by the limits x min and x max , on the other hand, the solenoid valve 21 is closed, the command variable w is therefore decoupled from the controlled variable x , while the solenoid valve 22 represents a connection, that is to say the variable y ' and the manipulated variable y are identical. The area outside the limits is characterized in that at least one of the two switches 23 and 24 is closed, ie the controlled variable x is either less than or equal to the value x min or greater than or equal to the value x max .

Zur Abschaltung der gesamten Regelung ist ein Schalter 25 vorgesehen, der in seinem geschlossenen Zustand das Magnetventil 22 öffnet, so daß die Größe y′ von der Stellgröße y entkoppelt ist. Dadurch ist es möglich, daß in diesem Betriebszustand die Regeleinrichtung und/oder die Regelstrecke manuell verändert werden können. Die Regelung als solche ist bei geschlossenem Schalter 25 aufgrund des geöffneten Magnetventils 22 unwirksam. Damit das Signal der Schalteinrichtung 25 nur auf das Magnetventil 22 einwirkt, ist zwischen das Magnetventil 22 und das Magnetventil 21 eine Entkopplung 26 geschaltet, die z. B. vorteilhafterweise aus einer Diode besteht. Es sei noch angemerkt, daß sämtliche Schalter 23, 24 und 25 an ihrem einen Anschluß an eine positive Batteriespannung angeschlossen sind, während ihr anderer Anschluß mit dem jeweiligen Magnetventil verbunden ist, wobei der jeweils andere Anschluß des Magnetventils auf Masse liegt. To switch off the entire control, a switch 25 is provided which opens the solenoid valve 22 in its closed state, so that the variable y ' is decoupled from the manipulated variable y . This makes it possible for the control device and / or the controlled system to be changed manually in this operating state. The regulation as such is ineffective when the switch 25 is closed due to the open solenoid valve 22 . So that the signal of the switching device 25 acts only on the solenoid valve 22 , a decoupling 26 is connected between the solenoid valve 22 and the solenoid valve 21 , the z. B. advantageously consists of a diode. It should also be noted that all switches 23, 24 and 25 are connected at one connection to a positive battery voltage, while their other connection is connected to the respective solenoid valve, the other connection of the solenoid valve being connected to ground.

In der Fig. 4 ist schließlich noch ein Steller 27 gezeigt, der vom Stellsignal y angesteuert ist. Dieser Steller 27 beeinflußt die zu regelnde Regelgröße x, so daß auf diese Art und Weise der gesamte Regelkreis geschlossen wird. Der Steller 27 kann dabei als Regelventil, Regelklappe, Magnetventil, o. dgl. ausgeführt sein.Finally, an actuator 27 is shown in FIG. 4, which is controlled by the control signal y . This actuator 27 influences the controlled variable x , so that the entire control loop is closed in this way. The actuator 27 can be designed as a control valve, control flap, solenoid valve, or the like.

Besonders vorteilhaft ist es, als Regelgröße x, Stellgröße y und Führungsgröße w Werte von flüssigen oder gasförmigen Medien zu verwenden. Dabei ist es des weiteren vorteilhaft, den Regler in der Form eines Differenzgliedes mit wenigstens einem nachgeschalteten Integrierglied zu realisieren. Bei dieser Ausgestaltung kann dann das rückgekoppelte Stellsignal y auf das Integralglied aufgeschaltet werden. Bei den Magnetventilen kann es sich in besonders vorteilhafter Weise um sogenannte elektrisch ansteuerbare 2/2-Wege-Ventile handeln.It is particularly advantageous to use values of liquid or gaseous media as controlled variable x , manipulated variable y and reference variable w . It is furthermore advantageous to implement the controller in the form of a differential element with at least one downstream integrating element. In this embodiment, the feedback control signal y can then be applied to the integral element. The solenoid valves can be so-called electrically controllable 2/2-way valves in a particularly advantageous manner.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Regelung ist es einerseits möglich, wie dies beispielhaft anhand der Fig. 4 dargestellt ist, direkt ein Stellglied einer Regelstrecke zu beeinflussen. Andererseits kann die erfindungsgemäße Regelung jedoch auch mit ihrem Stellsignal den Sollwert einer nachgeschalteten Regelung führen. Dabei kann es sich bei der Regelgröße um das Niveau von Flüssigkeiten, Schüttgütern, oder ähnlichem in einem Behälter handeln, wobei dann die Regelung mittels der Stellgröße den Ablauf dieses Mediums so beeinflußt, daß dieser sich nur dann ändert, wenn die Regelgröße die eingestellten Grenzwerte über- bzw. unterschreitet. Somit werden verfahrensbedingte Schwankungen am Zulauf des Behälters durch dessen Pufferwirkung nicht an den Ablauf weitergegeben. Ebenfalls ist es möglich, mit Hilfe der erfindungsgemäßen Regelung einen Grob-Fein-Regler zu realisieren. Dabei führt der Grobregler eine bestimmte, vorgebbare Grundlast, während der Feinregler die eigentliche Regelaufgabe übernimmt. Stößt der Feinregler an die Grenzen seines Arbeitsbereiches, so wird durch das Verändern der Grundlast dieser wieder in seinen Arbeitsbereich zurückgebracht. Für die Realisierung dieses Grob-Fein-Reglers wird zwischen den Feinregler und den Grobregler die erfindungsgemäße Regelung geschaltet, und zwar so, daß die Regelgröße der erfindungsgemäßen Regelung mit dem Stellsignal des Feinreglers verbunden ist und die Stellgröße der erfindungsgemäßen Regelung den Grobregler als Sollwert beaufschlagt. Ein derartiger Grob-Fein-Regler kann z. B. zur Temperaturregelung in Destillationskolonnen angewandt werden, wobei die zu regelnde Temperatur der Ist-Wert der gesamten Regelung ist und die Stellgröße z. B. eine entsprechende Heizung ansteuert.With the aid of the control according to the invention, it is possible, on the one hand, as shown by way of example with reference to FIG. 4, to directly influence an actuator of a controlled system. On the other hand, however, the control according to the invention can also control the setpoint of a downstream control with its control signal. The control variable can be the level of liquids, bulk materials, or the like in a container, the control using the manipulated variable then influencing the flow of this medium in such a way that it only changes when the control variable exceeds the set limit values - or falls below. Thus, process-related fluctuations in the inlet of the container are not passed on to the outlet due to its buffering effect. It is also possible to implement a coarse-fine controller using the control according to the invention. The coarse controller carries a specific, predeterminable basic load, while the fine controller takes over the actual control task. If the fine controller reaches the limits of its working area, changing the base load brings it back into its working area. For the implementation of this coarse-fine controller, the control according to the invention is connected between the fine controller and the coarse controller, in such a way that the controlled variable of the control according to the invention is connected to the control signal of the fine controller and the manipulated variable of the control according to the invention acts on the coarse controller as a setpoint. Such a coarse-fine controller can, for. B. be used for temperature control in distillation columns, the temperature to be controlled is the actual value of the entire control and the manipulated variable z. B. controls an appropriate heater.

Schließlich ist es auch möglich, die erfindungsgemäße Regelung nicht nur mit pneumatischen und/oder hydraulischen Anordnungen zu verwirklichen, sondern mit elektrischen Bauelementen. Dabei kann die Regelung dann in der Form einer analogen oder digitalen elektrischen Schaltung ausgeführt sein. Besonders vorteilhaft ist es, zur Regelung ein entsprechend programmiertes Rechengerät zu verwenden.Finally, it is also possible to use the regulation according to the invention not only with pneumatic and / or hydraulic arrangements to realize, but with electrical components. Here The regulation can then take the form of an analog or digital electrical circuit. Particularly advantageous is to control an appropriately programmed computing device to use.

Claims (10)

1. Verfahren zur Regelung einer Prozeßgröße mit einer Regeleinrichtung, die in Abhängigkeit von einer Führungsgröße und der zu regelnden Prozeßgröße eine Stellgröße zur Beeinflussung der Regelgröße erzeugt, wobei innerhalb eines vorbestimmbaren Bereichs der Regelgröße, der durch einen unteren und einen oberen Bereichsgrenzwert festgelegt ist, sich die Stellgröße nicht ändert, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (10) innerhalb des vorbestimmten Bereichs (x min , x max ) die Führungsgröße (w) der Regelgröße (x) gleichsetzt und außerhalb des Bereichs (x min , x max ) als Führungsgröße (w) den überschrittenen Bereichsgrenzwert (x min oder x max ) beibehält.1. A method for controlling a process variable with a control device which, depending on a reference variable and the process variable to be controlled, generates a manipulated variable for influencing the controlled variable, wherein within a predeterminable range of the controlled variable, which is defined by a lower and an upper range limit does not change the manipulated variable, characterized in that within the predetermined range ( x min , x max ) the control device ( 10 ) equates the reference variable ( w ) with the controlled variable ( x ) and outside the range ( x min , x max ) as a reference variable ( w ) maintains the exceeded range limit ( x min or x max ). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (10) außerhalb des vorbestimmbaren Bereichs (x min , x max ) die Stellgröße (y) abhängig von der Führungsgröße (w) und der Regelgröße (x) erzeugt und innerhalb des Bereichs (x min , x max ) den zuletzt erzeugten Wert der Stellgröße (y o ) beibehält.2. The method according to claim 1, characterized in that the control device ( 10 ) outside the predeterminable range ( x min , x max ) generates the manipulated variable ( y ) depending on the reference variable ( w ) and the controlled variable ( x ) and within the range ( x min , x max ) maintains the last generated control value ( y o ). 3. Einrichtung zur Regelung einer Regelgröße mit einem Regler zur Erzeugung einer die Regelgröße beeinflussenden Stellgröße in Abhängigkeit von einer Führungsgröße und der Regelgröße, wobei innerhalb eines vorbestimmbaren Bereichs der Regelgröße, der durch einen unteren und einen oberen Bereichsgrenzwert festgelegt ist, sich die Stellgröße nicht ändert, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Einrichtung (21) zur Kopplung der Führungsgröße (w) mit der Regelgröße (x) innerhalb des vorbestimmbaren Bereichs (x min , x max ) und zu deren Trennung bei gleichzeitiger Speicherung der vor der Trennung vorhandenen letzten Regelgröße (x min oder x max ) als Führungsgröße (w) außerhalb des Bereichs (x min , x max ) vorgesehen ist.3. Device for controlling a controlled variable with a controller for generating a manipulated variable influencing the controlled variable as a function of a reference variable and the controlled variable, the manipulated variable not changing within a predeterminable range of the controlled variable which is defined by a lower and an upper range limit , in particular for carrying out the method according to claim 1 or claim 2, characterized in that a first device ( 21 ) for coupling the reference variable ( w ) with the controlled variable ( x ) within the predeterminable range ( x min , x max ) and for their Separation with simultaneous storage of the last control variable ( x min or x max ) before the separation is provided as a reference variable ( w ) outside the range ( x min , x max ). 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Einrichtung (22) zur Deaktivierung der vom Regler (20) erzeugten Größe (y′) bei gleichzeitiger Speicherung der letzten vom Regler erzeugten Größe (y o ) innerhalb des vorbestimmbaren Bereichs (x min , x max ) und zur Aktivierung der vom Regler (20) erzeugten Größe (y′) außerhalb des Bereichs (x min , x max ) vorgesehen ist, so daß innerhalb des Bereichs (x min , x max ) die gespeicherte Größe (y o ) und außerhalb des Bereichs (x min , x max ) die vom Regler (20) erzeugte Größe (y′) die die Regelgröße (x) beeinflussende Stellgröße (y) ist.4. Device according to claim 3, characterized in that a second device ( 22 ) for deactivating the size generated by the controller ( 20 ) ( y ' ) while simultaneously storing the last size generated by the controller ( y o ) within the predetermined range ( x min , x max ) and for activating the size ( y ′ ) generated by the controller ( 20 ) outside the range ( x min , x max ) is provided, so that within the range ( x min , x max ) the stored size ( y o ) and outside the range ( x min , x max ) the variable ( y ′ ) generated by the controller ( 20 ) is the manipulated variable ( y ) influencing the controlled variable ( x ). 5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelgröße (x), die Stellgröße (y) und die Führungsgröße (w) Werte von flüssigen oder gasförmigen Medien annimmt.5. Device according to claim 3 or claim 4, characterized in that the controlled variable ( x ), the manipulated variable ( y ) and the command variable ( w ) assumes values of liquid or gaseous media. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (20) ein Differenzglied und wenigstens ein Integralglied umfaßt.6. Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that the controller ( 20 ) comprises a differential element and at least one integral element. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Regelgröße (x) beeinflussende Stellgröße (y) mit dem Regler (20), insbesondere mit dem Integralglied gekoppelt ist. 7. Device according to claim 6, characterized in that the manipulated variable ( y ) influencing the controlled variable ( x ) is coupled to the controller ( 20 ), in particular to the integral element. 8. Einrichtung nach Anspruch 3 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (21) und die zweite (22) Einrichtung als elektrisch steuerbare Ventile ausgeführt sind.8. Device according to claim 3 and claim 4, characterized in that the first ( 21 ) and the second ( 22 ) device are designed as electrically controllable valves. 9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Schalteinrichtung (23, 24) zur Erkennung der unteren und der oberen Bereichsgrenze und zur Ansteuerung der Ventile vorgesehen ist.9. Device according to claim 8, characterized in that a switching device ( 23, 24 ) for detecting the lower and the upper range limit and for controlling the valves is provided. 10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Schalteinrichtung (25) zum Abschalten der Regelung durch Ansteuerung wenigstens des die Stellgröße (y) deaktivierenden Ventils (22) vorgesehen ist.10. The device according to claim 8 or claim 9, characterized in that a further switching device ( 25 ) for switching off the control by actuating at least the actuating variable ( y ) deactivating valve ( 22 ) is provided.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2822995A1 (en) * 1978-05-26 1979-12-20 Paul M Prof Dr Ing Frank Control device reaching and holding nominal value - uses pulse frequency modulator to arrange release of pulse in dependence on polarity of next input pulse
DE3207815A1 (en) * 1982-03-04 1983-09-15 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Control device for controlled systems with variable system gain

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