DE4016016C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Umschaltung zwischen zwei, einem ersten und einem zweiten Prozeßstrang zugeordneten Regelkreisen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Anordnung ist in verfahrenstechnischen Anlagen üblich. Es werden oftmals wichtige, zur Regelung eines Prozesses notwendige Teile, wie z. B. Stellglieder, 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 Umschalt­ vorgang kann auch aufgrund eines vorgegebenen Betriebszeitplans sinnvoll sein, um für beide Systeme ein gleichmäßiges Verschleißen zu gewährleisten. Die Umschaltung kann auch deshalb erfolgen, um von Zeit zu Zeit die Funktionsfähigkeit des in Bereit­ schaft stehenden Systems zu kontrollieren. Schließlich gibt es auch bedarfsorientierte Umschaltvorgänge, wie z. B. bei einem Brennstoffwechsel von Öl auf Gas und umgekehrt innerhalb einer Heizungsanlage, sowie Kombinationen der erwähnten Möglichkeiten.

Eine Handsteuerung des Umschaltvorgangs ist dabei in Fällen, in denen es auf einen gleichmäßigen und unterbrechungsfreien Wei­ terbetrieb des Prozeßablaufs ankommt, höchst unvorteilhaft. Sie kann nicht in ausreichendem Maße einen fliegenden Wechsel vom in Betrieb befindlichen zu dem in Bereitschaft stehenden System garantieren, bei dem die Regelgröße nicht mehr als im Normalbe­ trieb schwankt bzw. die Übernahme der Regelung stoßfrei erfolgt.

Ein anderweitiges Beispiel zweier parallel ausgelegter Regel­ kreise mit zugehörigen Prozeßsträngen ist in der DE 31 33 791 C2 offenbart. Dort ist eine Plattenpresse zum Verpressen von Holzwerkstoffplatten-Preßgut mit zwei Heizkanalsystemen ausge­ rüstet, die mit Hilfe einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung unterschiedlich steuerbar und/oder regelbar sind. Das Heizmedium ist dort vom einen auf das andere Heizkanalsystem um­ schaltbar. Es ist jedoch nicht offenbart, wie dieser Umschalt­ vorgang stattfindet, insbesondere ist nichts dazu ausgeführt, den Umschaltvorgang stoßfrei, d. h. ohne den Istwert der Regel­ größe zu beeinflussen, zu gestalten.

Aus dem Gerätebericht 8/78 der Firma Eckardt vom 13.05.1978 ist eine Verteilungsregelung auf drei oder mehr Prozeßstränge be­ kannt. Eine solche Anordnung dient dazu, ein Prozeßmedium mög­ lichst gleichmäßig auf die Prozeßstränge zu verteilen, wobei alle zugehörigen Regelkreise gleichzeitig in Betrieb sind. Eine Umschaltung ist dort lediglich in dem Anwendungsfall einer Ad­ sorptionsanlage für eine Mehrzahl paralleler Adsorber innerhalb eines der parallel geschalteten Prozeßstränge vorgesehen. Diese Umschaltung geschieht jedoch nur gesteuert und nicht geregelt, indem die Regelung im entsprechenden Prozeßstrang für die Zeit­ dauer des Umschaltens eingefroren, d. h. die Regelkreisparameter auf dem zu Beginn des Umschaltvorgangs vorliegenden Wert gehal­ ten werden. Eine Umschaltung der Regelung zwischen verschiedenen Prozeßsträngen ist nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanord­ nung zur Prozeßregelung mit mehreren Prozeßsträngen zu schaffen, bei welcher zusätzlich ein stoßfreier Umschaltvorgang von dem in Betrieb befindlichen auf einen in Bereitschaft stehenden Prozeßstrang gewährleistet ist.

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

Ein stoßfreier Umschaltvorgang, d. h. eine Regelungsübernahme vom Regelkreis mit dem einen Prozeßstrang auf den Regelkreis mit dem anderen Prozeßstrang, wird durch das Starten eines stetig fallenden oder steigenden Signals einer entsprechenden Signalerzeugungseinrichtung 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 Multiplikationsstufe und der Subtraktions­ stufe 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 Anordnung für beide Regelkreissysteme jeweils einen gleichartigen, separaten Regler auf, wobei dem einen Regler als Führungsgröße das Ausgangssignal der Multiplikationsstufe, 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 das eine 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 zeigt

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 Prozeßstränge 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 Prozeßstrang I, II befindliches Stellglied S1, S2 beaufschlagen. In üblicher Weise wird der Wert der Re­ gelgröße x₁, x₂ an jedem Prozeßstrang 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 Prozeßstranges, beispielsweise des Stranges I durchgeführt, während der andere Prozeßstrang II nicht in den Prozeßablauf eingreift und lediglich in Bereitschaft steht, wozu das zweite Stellglied 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 ersten Reglers 1, der dem in Betrieb befindlichen ersten Pro­ zeßstrang I zugeordnet ist, als Führungsgröße w₁=w zuge­ führt ist. Gleichzeitig ist es möglich, das zweite Stellglied S2 des in Bereitschaft stehenden zweiten 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 zweiten Pro­ zeßstrang II geregelt wird, während der erste 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 Multiplikationsstufe 3 und einer Subtraktions­ stufe 4 auf. Das Ausgangssignal K des Rampengenerators 5 ist einem zweiten Eingang E_M1 der Multiplikationsstufe 3 zugeführt, während ein erster Eingang E_M2 der Multiplikationsstufe 3 mit der externen Führungsgröße w beaufschlagt ist. Über eine Ver­ zweigungsstelle ist die Führungsgröße w zusätzlich einem ersten 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 Multiplikationsstufe 3 hat so­ mit den Wert K · w und ist einerseits direkt dem ersten Regler 1 als Führungsgröße w₁, andererseits einem zweiten Eingang E_S1 der Subtraktionsstufe 4 zugeführt. Das von der Subtraktionsstufe 4 gebildete Ausgangssignal der Größe w · (1-K) ist dem zweiten 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 Ausgangssignal (Rampensignal) K des Rampengenerators 5 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 zweiten Reglers 2 den Wert Null annimmt, wodurch das zweite Stellglied S2 in seinem abgeschalteten Zustand verbleibt. Zum anderen liegt am ersten Regler 1 die Führungsgröße w₁=w an, wodurch das Regelkreissystem mit dem ersten Regler 1 über den ersten 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 ersten Regler 1 den Wert w₁=0, während am zweiten Regler 2 die Führungsgröße w₂=w anliegt. Dadurch schließt der erste Regler 1 das zugehörige erste Stellglied S1 und der erste Prozeß­ strang I ist außer Betrieb gesetzt, der zweite Regler 2 übernimmt dagegen die Führungsgröße w und durch entsprechendes Öffnen des zweiten Stellglieds S2 die Regelung des Prozeßbetriebs über den zweiten 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 ersten Prozeßstrang I auf den zweiten Prozeßstrang II gefor­ derten, stoßfreien Übergang ermöglicht. So nimmt w₁ vom Wert w₀ der Führungsgröße w zur Zeit t₀ innerhalb der Um­ schaltdauer T 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 beiden 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 zweite 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 zweiten Regler 2 und dem zweiten Prozeßstrang II überprüft werden soll. Genauso ist es aber auch möglich, den Prozeß für einen längeren Zeitraum T₁ über den zweiten 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 I bzw. II anfallende Reparaturarbeiten vorgenommen werden, ohne den Prozeßablauf zu unterbrechen.

Selbstverständlich leistet die Schaltungsanordnung dann auch wieder den umgekehrten Umschaltvorgang, bei dem der erste Prozeßstrang I wieder in Betrieb genommen und der zweite 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 K 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 ersten 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 baren 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 zweite Prozeßstrang II den Prozeßbetrieb mit steigendem Anteil und nach Beendigung des Um­ schaltvorgangs zur Zeit t₀+T′ vollständig. Der jeweilige Anteil der beiden 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 ersten Prozeßstrang I (z. B. Öl) auf einen anderen Brennstoff (z. B. Gas) im zweiten Prozeßstrang II umgeschaltet werden, so ist zunächst die Regelgröße x₂ auf einen bestimmten Zündsoll­ wert hochzufahren, bevor eine Zündung des im zweiten Prozeßstrang 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 zweite Prozeßstrang II also noch nicht zur Heizleistung bei, während die Brennstoffmenge im ersten Prozeßstrang 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 plikationsstufe 3 bzw. der Subtraktionsstufe 4 und damit den beiden Regelkreissystemen zugeführt wird. Innerhalb der Zeit­ dauer T_u wird dann zunächst von beiden Prozeßsträngen I, II 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 gemeinsamen Regler 1a zuge­ führt. Der andere Eingang des gemeinsamen Reglers 1a ist mit der Füh­ rungsgröße w beaufschlagt. Diese kann im gemeinsamen Regler 1a mittels des Speicherelements 6, das in diesem Fall im gemeinsamen 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, Multiplikationsstufe 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 gemeinsamen Regler 1a zugeführten Führungsgröße w, sondern das Ausgangssignal y des gemeinsamen Reglers 1a während des Umschaltvorgangs verändert wird.

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

Zunächst erzeugt wieder der Rampengenerator 5 das Ausgangssignal K=1, wodurch das Stellsignal y₂=0 das zweite Stellglied S2 im abgeschalteten Zustand hält, während das erste Stellglied S1 mit dem Stellsignal y₁=y des gemeinsamen Reglers 1a beaufschlagt ist. Der erste Prozeßstrang I befindet sich im geregelten Betrieb, der zweite Prozeßstrang II ist abgeschaltet. Der Verlauf eines ein­ setzenden Umschaltvorgangs vom ersten Prozeßstrang I auf den zweiten Prozeßstrang 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 ersten Prozeßstrang I auf den zweiten Prozeßstrang 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 zweiten Prozeßstrang II von Null auf den Wert y ansteigt. Der zweite Prozeßstrang II übernimmt dann den Regelbetrieb, der erste Prozeßstrang I ist außer Betrieb gesetzt. Analog gilt in diesem Fall zu jedem Zeitpunkt innerhalb der Umschalt­ dauer T die Beziehung y = y₁+y₂. Eine Anordnung gemäß Fig. 6 ist beispielsweise vorteilhaft zur stoßfreien Umschal­ tung von Speisewasserventilen eines Dampfkessels.

Claims (8)

1. Anordnung zur Umschaltung zwischen zwei, einem ersten und einem zweiten Prozeßstrang zur Regelung desselben Prozesses zugeordneten Regelkreisen, gekennzeichnet durch:

• (a) einen Rampengenerator (5) zur Erzeugung eines innerhalb einer die Dauer des Umschaltvorgangs bestimmenden Zeitdauer (T) stetig von Eins auf Null fallenden oder von Null auf Eins stei­ genden, den Umschaltvorgang steuernden Ausgangsignals (K);
• (b) eine Multiplikationsstufe (3) zur Multiplikation einer an ihrem ersten Eingang (E_M2) anliegenden Größe (w; y) mit dem an ihrem zweiten Eingang (E_M1) anliegenden Ausgangssignal (K) des Rampengenerators (5);
• (c) eine Subtraktionsstufe (4) zur Subtraktion des Ausgangs­ signals (K · w; K · y) der Multiplikationsstufe (3) von der an deren ersten Eingang (E_M2) anliegenden Größe (w; y), wobei
  • (c.1) das Ausgangssignal der Multiplikationsstufe (3) als erste Stellgröße (y1) auf ein im ersten Prozeßstrang (I) angeord­ netes erstes Stellglieds (S1) und das Ausgangssignal der Sub­ traktionsstufe (4) als zweite Stellgröße (y2) auf ein im zweiten Prozeßstrang (II) angeordnetes zweites Stellglied (S2) ein­ wirkt, so daß während eines Umschaltvorganges die eine Stell­ größe stetig von ihrem gerade aktuellen Wert auf Null abfällt, während gleichzeitig reziprok hierzu die andere Stellgröße stetig von Null auf den aktuellen Wert ansteigt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer (T) am Rampengenerator (5) auf verschiedene Werte einstellbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rampengenerator (5) neben Eingängen (E_K2 bzw. E_K3) zum Starten eines steigenden bzw. eines fallenden Rampensignals einen dritten Eingang (E_K1) zum Stoppen seines Ausgangssignals (K) aufweist, wodurch ein Umschaltvorgang zu jedem beliebigen Zeitpunkt (t₁) für eine wählbare Zeitdauer (T_u) unterbrechbar ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein über ein Schaltelement (11) ansteuerbares, der Multiplikationsstufe (3) und der Subtraktionsstufe (4) vorgeschaltetes Speicherelement (6), das mit der der Prozeßregelung dienenden Führungsgröße (w) beaufschlagt ist.

5. Anordnung nach Anspruch 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 Regelkreisen wenigstens bis zum Zeitpunkt (t₁) als zeitlich konstante Führungsgröße zuführt.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die beiden Regelkreise jeweils über einen separaten Regler (1, 2) verfügen, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (E_M2) der Multiplikationsstufe (3) mit der Führungsgröße (w), der Eingang für die Führungsgröße (w₁) des ersten Reglers (1) mit dem Aus­ gangssignal der Multiplikationsstufe (3) sowie der Eingang für die Führungsgröße (w₂) des zweiten Reglers (2) mit dem Aus­ gangssignal der Subtraktionsstufe (4) beaufschlagt ist (Fig. 1).

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die beiden Regelkreise einen gemeinsamen Regler (1a) besitzen, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Additionsstufe (7) vorgesehen ist, welche die Regelgrößen (x₁, x₂) der beiden Prozeßstränge (I, II) zu einer gesamten Regelgröße (x=x₁+x₂) summiert und dem zugehörigen Eingang des gemeinsamen Reglers (1a) zuführt, daß das Ausgangssignal (y) des gemeinsamen Reglers (1a) den ersten Eingang (E_M2) der Multiplikationsstufe (3) beaufschlagt und daß das Ausgangssignal der Multiplikationsstufe (3) als Stellsignal (y₁) für das erste Stellglied (S1) und das Aus­ gangssignal der Subtraktionsstufe (4) als Stellsignal (y₂) für das zweite Stellglied (S2) dient (Fig. 6).

8. Anordnung nach Anspruch 7 und 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Speicherelement (6) im gemeinsamen Regler (1a) integriert ist.