DE4016016A1 - Schaltungsanordnung zur prozessregelung und prozessstrangumschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Prozeßrege­ lung und Prozeßstrangumschaltung gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1.

In verfahrenstechnischen Anlagen werden oftmals wichtige, zur Regelung eines Prozesses notwendige Teile, wie z. B. Stellglie­ der, Pumpen, Verdichter usw. mit den zugehörigen Prozeßsträngen redundant, d. h. doppelt ausgeführt, um die Sicherheit der Anlage zu erhöhen bzw. ihre Verfügbarkeit zu gewährleisten. Durch die doppelte Auslegung des Regelkreissystems ist es möglich, bei Störungen innerhalb des gerade in Betrieb befindlichen Systems auf das andere, in Bereitschaft stehende System umzuschalten. Ein solcher Umschaltvorgang kann auch aufgrund eines vorgegebe­ nen Betriebszeitplans sinnvoll sein, um für beide Systeme ein gleichmäßiges Verschleißen zu gewährleisten. Die Umschaltung kann auch deshalb erfolgen, um von Zeit zu Zeit die Funktions­ fähigkeit des in Bereitschaft stehenden Systems zu kontrollie­ ren. Schließlich gibt es auch bedarfsorientierte Umschaltvor­ gänge, wie z. B. bei einem Brennstoffwechsel von Öl auf Gas und umgekehrt innerhalb einer Heizungsanlage, sowie Kombinationen der erwähnten Möglichkeiten.

Eine übliche Handsteuerung des Umschaltvorgangs ist dabei in Fällen, in denen es auf einen gleichmäßigen und unterbrechungs­ freien Weiterbetrieb des Prozeßablaufs ankommt, höchst unvor­ teilhaft. Sie kann nicht in ausreichendem Maße einen fliegenden Wechsel vom in Betrieb befindlichen zu dem in Bereitschaft ste­ henden System garantieren, bei dem die Regelgröße nicht mehr als im Normalbetrieb schwankt bzw. die Übernahme der Regelung stoßfrei erfolgt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schal­ tungsanordnung zur Prozeßregelung mit mehreren Prozeßsträngen zu schaffen, bei welcher zusätzlich ein stoßfreier Umschalt­ vorgang von dem in Betrieb befindlichen auf einen in Be­ reitschaft stehenden Prozeßstrang gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird für eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patent­ anspruches 1 gelöst.

Ein Umschaltvorgang wird durch das Starten eines monoton fal­ lenden oder steigenden Signals einer entsprechenden Signal­ erzeugungseinrichtung initiiert. Dieses Signal steuert während seiner Abnahme- bzw. Anstiegzeit zusammen mit den üblichen Regelkreisgrößen die Stellung der beiden Stellglieder in den getrennten Prozeßsträngen derart, daß während dieser Zeit die Regelung vom Regelkreissystem mit dem einen Prozeßstrang auf das Regelkreissystem mit dem anderen Prozeßstrang selbsttätig gesteuert stoßfrei übergeht. Dies wird dadurch bewirkt, daß die Ausgangssignale der Multiplizierstufe und der Subtraktionsstufe zweckentsprechend so auf die Stellglieder einwirken, daß sich die jeweiligen Stellgrößen in der erforderlichen Weise stetig und reziprok zueinander zwischen Null und dem aktuellen Wert der Regelung verändern.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

So kann in Ausgestaltung der Erfindung der Umschaltvorgang für eine beliebige Zeitdauer unterbrochen werden, während der die Prozeßregelung von beiden Regelkreissystemen bzw. Prozeß­ strängen anteilig übernommen wird.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Schaltungsanordnung für beide Regelkreissysteme jeweils einen gleichartigen, separaten Regler auf, wobei dem einen Regler als Führungsgröße das Ausgangssignal der Multiplizierstufe, dem an­ deren Regler das Ausgangssignal der Subtraktionsstufe zugeführt ist.Damit ist zu jedem Zeitpunkt die Summe der beiden Führungs­ größen konstant, was letztlich eine stoßfreie Übernahme der Re­ gelung vom einen Regler auf den anderen Regler während eines Umschaltvorgangs bewirkt.

Bei einer Schaltungsanordnung, bei der die beiden Regelkreissy­ steme über einen gemeinsamen Regler verfügen, ist dagegen vor­ teilhaft vorgesehen, das Ausgangssignal des gemeinsamen Reglers an jeweils einen Eingang der Multiplikations- und der Subtrak­ tionsstufe zu legen und ein Stellglied direkt mit dem Ausgangs­ signal der Multiplikationsstufe, das andere Stellglied direkt mit dem Ausgangssignal der Subtraktionsstufe zu beaufschlagen. Hierdurch wird zu jedem Zeitpunkt auch während eines Umschalt­ vorgangs die Konstanz der Summe der beiden Stellsignale und damit wiederum eine stoßfreie Übernahme der Regelung vom einen auf den anderen Prozeßstrang erreicht.

Erfindungsgemäße Schaltungsanordnungen und deren Funktionsweise sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Umschaltung zwischen zwei Prozeßsträngen und zugehörigen Regelkreis­ systemen mit getrennten Reglern,

Fig. 2 eine graphische Darstellung eines Beispiels einer Signalfolge, wie sie von dem in Fig. 1 gezeigten Rampengenerator erzeugt wird,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der von der Schal­ tungsanordnung der Fig. 1 erzeugten Werte für die Führungsgrößen der beiden Regler, wie sie aufgrund des Rampengeneratorsignals gemäß Fig. 2 entstehen,

Fig. 4 eine graphische Darstellung einer anderen, vom Rampengenerator erzeugten Signalfolge,

Fig. 5 eine graphische Darstellung der durch das Rampen­ generatorsignal der Fig. 4 erzeugten Werte der Führungsgrößen für die beiden Regler und

Fig. 6 eine zweite Ausführungsform einer Schaltungsanordnung zur Umschaltung zwischen zwei Prozeßsträngen und zugehörigen Regelkreissystemen mit einem gemeinsamen Regler.

Als Teil eines verfahrenstechnischen Prozeßablaufes sind in Fig. 1 zwei einzelne Prozeßstränge (I, II) dargestellt. Sie sind jeweils einzeln in der Lage, den erforderlichen Prozeßab­ lauf zu gewährleisten, was symbolisch durch die Zusammenführung der beiden Einzelstränge (I, II) in Pfeilrichtung angedeutet ist. Zur Prozeßregelung sind jedem Prozeßstrang (I, II) gleich­ artige Regler (1, 2) zugeordnet,welche mit ihrem Ausgangssignal (y₁, y₂) ein in dem jeweiligen Strang befindliches Stellglied (S1, S2) beaufschlagen. In üblicher Weise wird der Wert der Re­ gelgröße (x₁, x₂) an jedem Strang (I, II) mittels nicht näher gezeigter Meßeinrichtungen gemessen und dem entsprechenden Ein­ gang des Reglers (1, 2) zugeführt. Im Normalbetrieb der Anlage wird der Prozeß mit Hilfe eines Stranges, beispielsweise des Strangs (I) durchgeführt, während der andere Strang (II) nicht in den Prozeßablauf eingreift und lediglich in Bereitschaft steht, wozu das Stellventil (S2) sich in einem abgeschalteten Zustand befindet. Wie bereits oben erwähnt, ist eine solche re­ dundante Regelkreissystemauslegung häufig erwünscht bzw. erfor­ derlich. Um den geschilderten Normalbetrieb zu gewährleisten, ist es ausreichend, daß die Führungsgröße (w) an den zweiten Eingang des Reglers (1), der dem in Betrieb befindlichen Pro­ zeßstrang (I) zugeordnet ist, als Führungsgröße (w₁ = w) zuge­ führt ist. Gleichzeitig ist es möglich, das Stellventil (S2) des in Bereitschaft stehenden Prozeßstrangs (II) dadurch in seinem abgeschalteten Zustand zu halten, daß ein entsprechender Wert der Führungsgröße (w₂) an den zweiten Eingang des zugeord­ neten zweiten Reglers (2) angelegt ist. Im vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel ist dies für den Wert (w₂ = 0) der Fall, der in einer unten beschriebenen Weise erzeugt wird.

Um nun die Regelung selbsttätig und stoßfrei von dem geschil­ derten Normalbetrieb in den anderen, hierzu inversen Normalbe­ trieb zu überführen, in welchem der Prozeßablauf über den Pro­ zeßstrang (II) geregelt wird, während der Prozeßstrang (I) dann außer Betrieb gesetzt ist, weist die Schaltungsanordnung den jeweiligen Eingängen für die Führungsgrößen (w₁, w₂) der beiden Regler (1, 2) vorgeschaltete Elemente in Form eines Rampengene­ rators (5), einer Multiplizierstufe (3) und einer Subtraktions­ stufe (4) auf. Das Ausgangssignal (K) des Rampengenerators (5) ist einem Eingang (E_M1) der Multiplizierstufe (3) zugeführt, während der andere Eingang (E_M2) der Multiplizierstufe (3) mit der externen Führungsgröße (w) beaufschlagt ist. Über eine Ver­ zweigungsstelle ist die Führungsgröße (w) zusätzlich einem Ein­ gang (E_S2) der Subtraktionsstufe (4) zugeführt. Der Verzwei­ gungsstelle ist noch ein Speicherelement (6) vorgeschaltet,wel­ ches bei Bedarf durch Schließen eines angeschlossenen Schalt­ elements (11) einen bestimmten Wert der Führungsgröße (w) ab­ speichert. Das Ausgangssignal der Multiplizierstufe (3) hat so­ mit den Wert (K.w) und ist einerseits direkt dem Regler (1) als Führungsgröße (w₁), andererseits dem zweiten Eingang (E_S1) der Subtraktionsstufe (4) zugeführt. Das von der Subtraktionsstufe (4) gebildete Ausgangssignal der Größe (w) · (1-K) ist dem Regler (2) als Führungsgröße (w₂) zugeführt. Der Rampenge­ nerator (5) besitzt drei Eingänge (E_K1 E_K2, E_K3),denen jeweils ein Schaltelement (8, 9, 10) vorgeschaltet ist. Durch Betätigen jeweils eines dieser Schaltelemente (8, 9, 10) wird entweder das Rampensignal (K) gestoppt, d. h. auf einem bestimmten Wert festgehalten, oder ein fallendes oder steigendes Rampensignal (K) erzeugt. Der Rampengenerator (5) ist so eingestellt, daß der Wert des Ausgangssignals (K) zwischen 0 und 1 veränderbar ist.

Mit Hilfe dieser Schaltungsanordnung läßt sich nun ein ge­ wünschter, selbsttätiger und stoßfreier Umschaltvorgang reali­ sieren, wie er in den Fig. 2 und 3 graphisch illustriert ist. Vor Beginn des Umschaltvorganges ist der Rampengenerator (5) so eingestellt, daß er das Ausgangssignal (K = 1) liefert.Dies hat zum einen zur Folge, daß die Führungsgröße (w₂) des Reglers (2) den Wert Null annimmt, wodurch das Stellglied (S2) in seinem abgeschalteten Zustand verbleibt. Zum anderen liegt am Regler (1) die Führungsgröße (w₁ = w) an, wodurch das Regelkreissystem mit dem Regler (1) über den Prozeßstrang (I) die Regelung des Prozeßablaufs vornimmt. Zur Zeit (t₀) wird nun durch Schließen des Schaltelements (10) der Start eines fallenden Rampensignals (K) ausgelöst und damit der Umschaltvorgang eingeleitet. Der Wert des Rampensignals (K) fällt monoton von 1 zur Zeit (t₀) innerhalb einer einstellbaren Umschaltdauer (T) auf den Wert Null ab. Ist der Wert (K=0) erreicht, so besitzt die Führungs­ größe (w₁) für den Regler (1) den Wert (w₁ = 0), während am Regler (2) die Führungsgröße (w₂ = w) anliegt. Dadurch schließt der Regler (1) das zugehörige Stellglied (Sl) und der Prozeß­ strang (I) ist außer Betrieb gesetzt, der Regler (2) übernimmt dagegen die Führungsgröße (w) und durch entsprechendes Öffnen des Stellglieds (S2) die Regelung des Prozeßbetriebs über den Prozeßstrang (II).

Da das Rampensignal (K) während der Umschaltdauer (T) stetig, im gezeigten Fall linear abnimmt, erfolgt auch die Änderung der Führungsgrößen (w₁, w₂) stetig, was den bei diesem fliegenden Wechsel vom Prozeßstrang (I) auf den Prozeßstrang (II) gefor­ derten, stoßfreien Übergang ermöglicht. So nimmt (w₁) vom Wert (w₀) der Führungsgröße (w) zur Zeit (t₀) innerhalb der Um­ schaltdauer auf Null ab, während (w₂) reziprok hierzu von Null auf w₀ ansteigt. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispielfall ist vorausgesetzt, daß die Führungsgröße (w) während der Umschalt­ dauer (T) konstant bleibt. Dies ist jedoch keine notwendige Voraussetzung für die Funktionstüchtigkeit der Schaltungsanord­ nung. Es ist auch möglich, daß sich die Führungsgröße (w) wäh­ rend der Umschaltdauer (T) zeitlich ändert, etwa weil sie das veränderliche Stellsignal eines weiteren Regelkreises dar­ stellt. Ein solcher Anwendungsfall liegt z. B. bei einer Hei­ zungsanlage vor, bei der die Prozeßstränge (I, II) den jeweili­ gen Brennstoff zuführen, während die Führungsgröße (w) vom Stellsignal eines eine geforderte Dampfmenge regelnden Lastreg­ lers dargestellt wird. Auch dann schaltet die Anordnung stoß­ frei um, da jedenfalls zu jedem Zeitpunkt innerhalb der Um­ schaltdauer (T) die Beziehung (w = w₁+w₂) gilt, so daß die beiden Regelkreissysteme mit ihren jeweiligen Reglern (1, 2) die Regelung des Prozesses während des Umschaltvorganges mit variablen Anteilen, jedoch stets mit dem richtigen Gesamtwert der Führungsgröße (w) gemeinsam übernehmen.

Zur Zeit (t₀+T) ist der Umschaltvorgang beendet, und der Pro­ zeßstrang (II) übernimmt bis zur Zeit (t₄) während der Dauer (T₁) den Prozeßbetrieb. Die wählbare Zeitdauer (T₁) kann hierbei sehr kurz sein, beispielsweise wenn lediglich die Funktions­ tüchtigkeit des zweiten Regelkreissystems mit dem Regler (2) und dem Prozeßstrang (II) überprüft werden soll. Genauso ist es aber auch möglich, den Prozeß für einen längeren Zeitraum (T₁) über den Prozeßstrang (II) zu fahren, wenn z. B. beide Prozeß­ stränge (I, II) im Dauerbetrieb gleichmäßig belastet werden sollen. Dabei können am jeweils außer Betrieb gesetzten Prozeß­ strang anfallende Reparaturarbeiten vorgenommen werden, ohne den Prozeßablauf zu unterbrechen.

Selbstverständlich leistet die Schaltungsanordnung dann auch wieder den umgekehrten Umschaltvorgang, bei dem der Prozeßstrang (I) wieder in Betrieb genommen und der Prozeßstrang (II) wieder außer Betrieb gesetzt wird. Hierzu wird über den Schalter (9) zum Zeitpunkt (t₄) ein steigendes Rampensignal (K) erzeugt. Dieses steigt bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel wiederum während der Umschaltdauer (T) auf den früheren Wert (K=1) an. Die Umschaltdauer (T) entspricht der Abnahme- bzw. Anstiegszeit des Rampensignals und kann am Rampengenerator (5) für jeden Um­ schaltvorgang auf Wunsch entsprechend eingestellt werden. Durch das steigende Rampensignal (K) steigt, wie in Fig. 3 gezeigt, die Führungsgröße (w₁) wieder von Null auf den Wert (w₀) an, während die Führungsgröße (w₂) von (w₀) wieder auf Null abfällt. Wiederum erfolgt der Umschaltvorgang vollkommen stoßfrei. Nach diesem zweiten Umschaltvorgang ist wiederum der ursprüngliche Betriebszustand der Anlage erreicht, bei dem der Prozeßbetrieb wieder über den Prozeßstrang (I) geführt wird.

Einen andersartigen Umschaltvorgang, wie er ebenfalls mit der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung erzielbar ist, illu­ strieren die graphischen Darstellungen der Fig. 4 und 5. Zu­ nächst wird der Umschaltvorgang analog zum obigen Fall zur Zeit (t₀) durch Starten eines fallenden Rampensignals (K) ausgelöst. Zur Zeit (t₁) wird dann jedoch das Rampensignal (K) über den Schalter (8) gestoppt, d. h. auf dem zu diesem Zeitpunkt er­ reichten Wert angehalten, bevor das Signal (K) auf Null abge­ fallen ist. Erst nach einer wählbaren Zeitdauer (T_u) wird durch erneutes Betätigen des Schalters (8) das Anhalten des Rampen­ signals (K) beendet, wodurch das Fallen des Rampensignals (K) fortgesetzt wird, bis der Wert Null erreicht ist. Die Gesamt­ dauer (T′) des Umschaltvorgangs ist nun um die Zeitdauer (T_u) des Stoppsignals gegenüber der am Rampengenerator (5) einstell­ taren Fallzeit des Rampensignals (K) erhöht. In Fig. 5 ist ana­ log zu Fig. 3 dargestellt, wie die Führungsgrößen (w₁, w₂) der beiden Regler (1, 2) auf das fallende Rampensignal (K) der Fig. 4 reagieren. Wiederum gilt zu jedem Zeitpunkt (w = w₁+w₂), wobei auch hier ein zeitlich konstantes Führungsgrößensignal (w = w₀) angenommen wurde, was jedoch wiederum keine zwingende Voraussetzung für die Funktionstüchtigkeit der Schaltungsanord­ nung ist.Während der Zeitdauer (T_u) befinden sich die Führungs­ größen (w₁, w₂) jeweils auf konstanten Werten. Innerhalb dieser Zeit (T_u) regeln die beiden Regelkreissysteme daher den Prozeß gemeinsam und anteilig entsprechend dem Verhältnis von (w₁) zu (w₂). Erst nach Wiedereinsetzen des fallenden Rampensignals (K) zum Zeitpunkt (t₁+T_u) übernimmt der Prozeßstrang (II) den Prozeßbetrieb mit steigendem Anteil und nach Beendigung des Um­ schaltvorgangs zur Zeit (t₀+T′) vollständig. Der jeweilige Anteil der Prozeßstränge (I, II) am Prozeßablauf während der Zeit (T_u) ist durch Wahl des geeigneten Stoppzeitpunkts (t₁) auf jeden gewünschten Wert festlegbar.

Ein derartiges stoßfreies Unterbrechen des Umschaltvorgangs ist beispielsweise besonders vorteilhaft bei einer Heizungsanlage, welche wahlweise mit zwei Brennstoffen befeuert wird. Soll vom Brennstoff im Prozeßstrang (I) (z. B. Öl) auf einen anderen Brennstoff (z. B. Gas) im Strang (II) umgeschaltet werden, so ist zunächst die Regelgröße (x₂) auf einen bestimmten Zündsoll­ wert hochzufahren, bevor eine Zündung des im Strang (II) be­ findlichen Brennstoffs erfolgen kann. Dies sei z. B. in Fig. 5 der Fall, wenn die Führungsgröße (w₂) den Wert (w₂₀) erreicht. Bis zum Erreichen dieses Wertes zum Zeitpunkt (t₁) trägt der Strang (II) also noch nicht zur Heizleistung bei, während die Brennstoffmenge im Strang (I) aber durch Absinken der Führungs­ größe (w₁) reduziert wird. Während dieses kurzen Zeitraums verringert sich deshalb die gesamte Heizleistung geringfügig, was beispielsweise von einem nicht gezeigten Dampflastregler detektiert würde. Wirkt das Stellsignal dieses Lastreglers auf die Führungsgröße (w), so würde dies zu unbeabsichtigten Schwankungen in den Regelkreissystemen für die beiden Prozeß­ stränge (I, II) aufgrund der Zündverzögerung führen. Dies wird bei der Anordnung in Fig. 1 dadurch vermieden, daß gleichzeitig mit dem Starten des fallenden Rampensignals (K) das Schalt­ element (11) betätigt und dadurch vom Speicherelement (6) der Wert (w₀) der Führungsgröße (w) zum Zeitpunkt (t₀) gespeichert und bis zum Zündzeitpunkt (t₁) als konstanter Wert der Multi­ plizierstufe (3) bzw. der Subtraktionsstufe (4) und damit den beiden Regelkreissystemen zugeführt wird. Innerhalb der Zeit­ dauer (T_u) wird dann zunächst von beiden Prozeßsträngen gemein­ sam mit konstanten Anteilen geregelt, bis die geforderte, ursprüngliche Heizleistung wieder erreicht ist. Erst danach wird der Umschaltvorgang vollendet. Damit ist erreicht, daß die selbsttätig gesteuerte Übernahme der Regelung auch dann in optimaler Weise, d. h. mit möglichst geringen Schwankungen der Regelgröße, stoßfrei erfolgt, wenn innerhalb des Umschaltvor­ gangs Totzonen, z. B. durch das notwendige Erreichen eines bestimmten Zündsollwerts bei einer Heizungsanlage, auftreten.

Es ist auch möglich, eine Schaltungsanordnung für das selbsttä­ tig gesteuerte, stoßfreie Umschalten für den Fall vorzusehen, daß die beiden, die jeweiligen Prozeßstränge (I, II) regelnden Regelkreissysteme über einen gemeinsamen Regler (1a) verfügen. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in Fig. 6 gezeigt, wobei der Fig. 1 funktionell entsprechende Bauelemente gleiche Be­ zugszeichen aufweisen. Die Regelgrößen (x₁, x₂) der einzelnen Prozeßstränge (I, II) werden mittels einer Additionsstufe (7) zur Prozeßregelgröße (x) aufaddiert und dem Regler (1a) zuge­ führt. Der andere Eingang des Reglers (1a) ist mit der Füh­ rungsgröße (w) beaufschlagt. Diese kann im Regler (1a) mittels des Speicherelements (6), das in diesem Fall im Regler (1a) integriert ist, wie dies gestrichelt angedeutet ist, gespei­ chert werden. Der Speicher (6) ist wiederum über das Schalt­ element (11) ansteuerbar. Die den Umschaltvorgang steuernden Elemente, d. h. Rampengenerator (5), Multiplizierstufe (3) und Subtraktionsstufe (4), und ihre Verschaltung, sind mit dem in Fig. 1 gezeigten Anwendungsbeispiel funktionell identisch. Unterschiedlich ist, daß nicht der Wert der dem Regler (1a) zugeführten Führungsgröße (w), sondern das Ausgangssignal (y) des Reglers (1a) während des Umschaltvorgangs verändert wird.

Statt der Führungsgröße (w) wird hierzu nun das Ausgangssignal (y) des Reglers (1a) dem Eingang (E_M2) der Multiplizierstufe (3) und dem Eingang (E_S2) der Subtraktionsstufe (4) zuge­ führt. Das Ausgangssignal der Multiplizierstufe (3) beaufschlagt einerseits wiederum den anderen Eingang (E_s1) der Subtraktions­ stufe (4), andererseits direkt als Stellsignal (y₁ = K · y) das Stellglied (S1) des Prozeßstrangs (I). Das in der Subtraktions­ stufe (4) gebildete Differenzsignal dient als Stellsignal (y₂=y · (1-K)) für das Stellglied (S2) des zweiten Prozeßstrangs (II).

Zunächst erzeugt wieder der Rampengenerator (5) das Signal (K = 1), wodurch das Stellsignal (y₂ = 0) das Stellglied (S2) im abgeschalteten Zustand hält, während das Stellglied (S1) mit dem Stellsignal (y₁ = y) des Reglers (1a) beaufschlagt ist. Der Prozeßstrang (I) befindet sich im geregelten Betrieb, der Prozeßstrang (II) ist abgeschaltet. Der Verlauf eines ein­ setzenden Umschaltvorgangs vom Strang (I) auf den Strang (II) und umgekehrt entspricht völlig den Vorgängen, wie sie oben anhand der Fig. 2 bis 5 beschrieben wurden. Hierzu sind ledig­ lich in den Fig. 3 und 5 die Bezeichnungen der Kurven für die Führungsgrößen (w, w₁, w₂) in entsprechende Bezeichnungen für die Stellgrößen (y, y₁, y₂) umzuändern. So fällt bei einer Umschaltung vom Strang (I) auf den Strang (II) durch Erzeugung eines fallenden Rampensignals (K) der Wert des Stellsignals (y₁) vom Wert (y) auf Null ab, während gleichzeitig reziprok hierzu das Stellsignal (y₂) für den Prozeßstrang (II) von Null auf den Wert (y) ansteigt. Der Strang (II) übernimmt dann den Regelbetrieb,der Strang (I) ist außer Betrieb gesetzt. Analog gilt in diesem Fall zu jedem Zeitpunkt innerhalb der Umschalt­ dauer (T) die Beziehung (y = y₁+y ). Eine Anordnung gemäß Fig. 6 ist beispielsweise vorteilhaft zur stoßfreien Umschal­ tung von Speisewasserventilen eines Dampfkessels.

Claims (8)

1. Schaltungsanordnung zur Prozeßregelung und Umschaltung von einem über einen ersten Prozeßstrang regelnden System auf ein gleichartiges, über einen zweiten Prozeßstrang zur Regelung desselben Prozesses fähiges zweites System, gekennzeichnet durch:

• (a) eine Einrichtung (5) zur Erzeugung eines innerhalb einer Zeitdauer (T) monoton fallenden oder steigenden, einen Umschaltvorgang steuernden Signals (K);
• (b) eine Multiplikationsstufe (3) zur Multiplikation einer an einem Eingang (E_M2) anliegenden, die Stellgrößen (y₁, y₂) beider Prozeßstränge (I, II) beeinflussenden Größe (w; y) mit dem am anderen Eingang (E_M1) anliegenden Ausgangssignal (K) des Rampengenerators (5);
• (c) eine Subtraktionsstufe (4) zur Subtraktion des Ausgangssignals der Multiplikationsstufe (3) von der an deren Eingang (E_M2) anliegenden Größe (w; y), wobei
• (c.1) das Ausgangssignal der Multiplikationsstufe (3) auf die Stellung eines im ersten Prozeßstrang (I) angeordneten Stell­ glieds (S1) und das Ausgangssignal der Subtraktionsstufe (4) auf die Stellung eines im anderen Prozeßstrang (II) angeordne­ ten Stellglieds (S2) einwirkt, so daß während eines Umschalt­ vorganges die eine Stellgröße stetig vom Wert (y) auf Null abfällt, während gleichzeitig reziprok hierzu die andere Stellgrüße stetig von Null auf (y) ansteigt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die die Dauer des Umschaltvorgangs bestimmende Zeit (T) an der Signalerzeugungseinrichtung (5) einstellbar ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Signalerzeugungseinrichtung (5) neben den Eingängen (E_K2 bzw. E_K3) zum Starten eines steigenden bzw. eines fallenden Rampensignals einen dritten Eingang (E_K1) zum Stoppen des Rampensignals (K) aufweist, wodurch ein Umschalt­ vorgang zu einem beliebigen Zeitpunkt (t₁) für eine wählbare Zeitdauer (T_u) unterbrochen wird, während der die Prozeßrege­ lung mit gleichbleibenden Anteilen beider Regelkreissysteme er­ folgt.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein über ein Schaltelement (11) ansteuer­ bares Speicherelement (6) zum Abspeichern des Wertes der Füh­ rungsgröße (w).

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement (6) den zu Beginn des Umschaltvorganges zur Zeit (t₀) vorliegenden Wert (w₀) der Führungsgröße (w) speichert und den beiden Regelkreissystemen wenigstens bis zum Zeitpunkt (t₁) als zeitlich konstante Führungsgröße zuführt.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die beiden Regelkreissysteme jeweils über einen separaten Regler verfügen, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (E_M2) der Multiplizierstufe (3) mit der externen Führungsgröße (w), der Eingang für die Führungsgröße (w₁) des ersten Reglers (1) mit dem Ausgangssignal der Multiplizierstufe (3) sowie der Ein­ gang für die Führungsgröße (w₂) des zweiten Reglers (2) mit dem Ausgangssignal der Subtraktionsstufe (4) beaufschlagt ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die beiden Regelkreissysteme einen gemeinsamen Regler be­ sitzen, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Additionsstufe (7) aufweist, welche die Regelgrößen (x₁, x₂) der beiden getrennten Prozeßstränge (I, II) als gesamte Regelgröße (x=x₁+x₂) summiert und dem zugehörigen Eingang des gemeinsamen Reglers (1a) zu­ führt, daß das Ausgangssignal (y) des Reglers (1a) den zweiten Eingang (E_M2) der Multiplizierstufe (3) beaufschlagt und daß das Ausgangssignal der Multiplizierstufe (3) als Stellsignal (y₁) für das eine Stellglied (S1) und das Ausgangssignal der Subtraktionsstufe (4) als Stellsignal (y₂) für das andere Stellglied (S2) dient.

8. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement (6) im gemeinsamen Reg­ ler (1a) integriert ist.