EP1161711B1 - Heating installation and method for operating the same - Google Patents
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- EP1161711B1 EP1161711B1 EP00909063A EP00909063A EP1161711B1 EP 1161711 B1 EP1161711 B1 EP 1161711B1 EP 00909063 A EP00909063 A EP 00909063A EP 00909063 A EP00909063 A EP 00909063A EP 1161711 B1 EP1161711 B1 EP 1161711B1
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- F24D19/1069—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water regulation in function of the temperature of the domestic hot water
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
- F24D17/0078—Recirculation systems
Definitions
- the invention relates to a heating system with a Storage vessel with inlet and outlet for a heated fluid and a feed arrangement for a heat transfer fluid a feed line in which a valve is arranged, a temperature sensor that measures the temperature of the heated Fluids determined and a control loop that the valve depending on a deviation in temperature operated by a default value.
- the invention further relates to a method for operating a heating system, at which the temperature of a heated fluid is determined and depending on a deviation of this Temperature from a preset value the supply of a heat transfer fluid with the help of a valve in a control loop is controlled.
- the invention is based on a system for Provision of hot domestic water described. she is also applicable to other heating systems those using the fluid radiator or underfloor heating should be supplied.
- An example of a The heating system, which even fulfills both purposes, is off DE 41 42 547 A1 known. From this revelation goes the present invention.
- a control of the circulation pump in heating systems is from DE 24 52 515 A1 known. A similar principle is also used here out.
- the heat transfer fluid does not necessarily have to be water. It can also be heated air, the one Dining room or a room arrangement.
- the heated fluid gets its heat from the heat transfer fluid.
- the heat transfer fluid can be one Flow through the heat exchanger on the other side the heated fluid is arranged. It is also possible that the heat transfer fluid directly from a Heating source, for example a burner, is heated, and then mixed with the heated fluid.
- the temperature of the heated fluid does not necessarily have to be either be determined in the storage vessel. It is also possible, this temperature in the supply line from the storage vessel to determine the actual heating circuit. In extreme cases, the storage vessel itself can be relative be small or even by the heating system itself be formed.
- the invention has for its object a quick Response of the heating system with a low mechanical Achieve load.
- This task is the beginning of a heating system mentioned type in that the control loop has a cutoff frequency detector that vibrates detects in temperature and a loop gain of the control loop when the frequency is too high if the frequency is too low.
- the cutoff frequency detector preferably has Threshold element and sets the frequency taking into account of the output of the threshold element firmly. In other words, only such vibrations determined when determining the frequency, its amplitude is greater than the threshold. So you generate around a default corridor in which any Vibrations can take place without this one Influence the frequency that the cutoff frequency detector determined. The cut-off frequency detector therefore provides only such vibrations stuck out of this corridor come out.
- the cutoff frequency detector advantageously determines the vibration in temperature indirectly from actuation signals or from movements of the valve.
- the control loop should only operate the valve if it in other words, if the temperature is necessary deviates from the default value by a predetermined amount. If such a deviation took place then this difference is already available. It then manifests itself in the movement of the valve or, which is easier to determine in a signal that the Triggers movement of the valve. So you use in the control loop available information anyway.
- the task is in a method of the aforementioned Art solved in that a frequency of Vibrations of the temperature is determined and the Loop gain is reduced when the frequency is too large, and is raised if the Frequency is small enough.
- the frequency is only from such deviations is determined that a predetermined Exceed the difference to the default value. It a corridor is created around the default value, in which vibrations are permitted at any frequency become. These vibrations have no effect excessive stress on the actuators because the the actuating movements occurring here are very small. Also for a potential user, the warm water there are vibrations within this corridor hardly noticeable and therefore acceptable.
- the frequency is preferably determined indirectly on the basis of movements of the valve and / or control signals for the Valve detected.
- the control signals or those from them following movements of the valve are an immediate consequence of deviations in temperature from the specified value.
- the Information about the deviation is therefore available and is expressed in relatively easy to detect signals. These can then be done with relatively little effort be evaluated.
- the number of changes of direction is advantageous the valve movement determined in a predetermined period and the loop gain is reduced, if the number exceeds a maximum value. you the frequency can then be determined simply by counting restrict, of course the counting in one predetermined period must be done. If you have this predetermined period of time, for example, 5 minutes then you can use a predefined number of, for example Allow 3 to 10 changes of direction of the valve, without recognizing instability. If there have been more changes of direction than planned, then the system is considered unstable and the loop gain reduced.
- the count at each exceeding is canceled and the period starts over. You can reach one even faster stable condition. The more unstable the system, the more the frequency is higher, i.e. the more often it changes Valve its direction of movement. If you already have then make a correction if the criterion is met then you don't have to wait for the entire period to make a correction. This reduces the load on the mechanical components and allows you to reach a much faster stable condition.
- the frequency is small enough the loop gain is increased and the default value changed. So you not only increase the loop gain, but you change the default value to determine whether the system, i.e. the control loop, then starts to vibrate. With a non-vibrating one System would also increase the loop gain not yet automatically to a vibration lead so that one is not sure whether the loop gain fits. With the change of the default value but you create a jump that contains the information you want supplies.
- the loop gain depending on the load on the system is specified. This is a further possibility to the control system or the one in it moving parts before loading due to frequent movement to protect. If the need of the facility is small is, e.g. only a little warm water is drawn, then you can get by with a small controller gain. A quick reaction is also not necessary. The same also applies if, for example, during a night setback most radiator valves in a heating system are throttled so that little heat is "consumed” or is discharged. However, if there is a need occurs, for example, warm water is removed or the radiator valves are turned on, then a quick response from the system is required. In this Case you can on a higher loop gain switch. In this case, where as an additional The criterion used can be part of the Skip iterative procedure with several levels.
- the load on the system over the Heated fluid temperature determined.
- This approach is fast enough and does not require any additional Components. If the system is loaded, for example by taking warm water, then the temperature in the storage vessel drops due to the supply a corresponding amount of cold water relative quickly. Accordingly, you can use the loop gain Set up relatively quickly without the danger there is an immediate vibration. If it vibrates after a certain time comes, one can assume that the burden of System is now finished and you can go back to the Jump back to "idle" value of loop gain.
- Fig. 1 shows schematically a heating system 1 for provision of hot domestic water that flows through Taps 2 or other taps can be removed can.
- the taps 2 hang on a ring line 3 with a flow line 4 and a return line 5, with a storage vessel 6, for example a boiler, are connected.
- a circulation pump 7 arranged, which ensures that warm Water without significant delays in the taps 2 is available.
- the storage vessel 6 is designed as a heat exchanger, on the primary side 8 a supply line 9 and a drain line 10 for a heat transfer fluid or, more generally, a heat transfer fluid are.
- the heat transfer fluid can be water act that is already started by a boiler becomes. But it can also be a liquid act in a district heating system for heat transfer is used. The specific design of the Heating the heat transfer fluid does not play a major role Role.
- a valve 11 is arranged in the supply line 9, that opened or closed with the help of a motor 12 can be.
- the motor 12 is for example designed as a stepper motor, so that different opening positions of the valve 11 can be adjusted.
- a temperature sensor 13 is arranged on the flow line 4, which is the temperature of the warm water in the Flow line 4 determined.
- the temperature sensor 13 is connected to a control device 14, which in turn controls the motor 12.
- the control device 14 has an input 15 for specifying a default value for the temperature in the storage vessel 6. This default value is also referred to as the "setpoint".
- FIG. 2 The detailed structure of the control device 14 is shown in FIG. 2 shown schematically.
- the inputs and outputs of the Control device 14 are with the reference numerals of the elements provided with which the control device 14 in Fig. 1 is connected.
- the control device 14 initially has a differential amplifier 23 on which the specified value exceeds input 15 and the actual temperature value from the temperature sensor 13 is supplied. In dependence of the difference between these two values becomes a corresponding adjustment signal for the motor 12 is generated. However, the static gain of this differential amplifier is 23 changeable.
- a cut-off frequency detector 19 is used. The cutoff frequency detector 19 initially receives the same signals, which the engine 12 also receives. It also receives the actual temperature and the target temperature. These signals or Values are fed to a processing device 20 which, as explained below, are below predetermined Conditions generated an impulse and under other has a threshold. The impulses will be fed to a counter 21.
- the counter 21 is connected with a timer 22, the counter 21 the Indicates the beginning and end of a predetermined period.
- the output of counter 21 is with a reset input of the timer 22 connected.
- the Output of the counter 21 with the differential amplifier 23 connected, more precisely to an entrance at which the Gain factor, i.e. the static gain, can be adjusted.
- control circuit 18 The operation of the control circuit 18 is now to be based on 3 are described.
- FIG. 3a shows a curve T ist , that is , the course of the temperature in the flow line 4.
- the default value T SET ie the setpoint of the temperature
- T SET is shown in broken lines.
- Nz is shown on both sides of the setpoint T SET .
- the differential amplifier 23 generates pulses for actuating the motor 12 at predetermined time intervals, which are shown in FIG. 3b.
- the motor is operated in one direction (on +). If the situation is reversed, the motor is operated in the other direction (on-).
- This representation is of course only an example. Other ways of adjusting the valve 11 are of course also possible.
- the individual pulses which are shown in FIG. 3b, a course of adjustment derived, which in Fig. 3c is shown.
- 3d now represents the initial value of the counter 21, which with every change of direction the value 1 is increased.
- the timer 22 now gives one predetermined time period before, which is entered in Fig. 3a is.
- the time periods Z1, Z2, Z3 are initially basically all the same length.
- the loop gain V corresponds to the reciprocal of the static gain Xp of the differential amplifier 23.
- the cutoff frequency detector 19 is started. If the cut-off frequency detector detects instability, for example a number of 3 or more changes in direction within a counting period Z1, Z2,... Zn, then the static gain Xp is increased once more, as described above. If the count of the direction changes does not reach the critical value, it is assumed that a stable state has been reached and this static gain is maintained.
- the process is divided into two phases.
- the first phase it is determined whether "critical" Vibrations are present and at the exit of the The first phase is the loop gain accordingly changed the result.
- the second phase there is a Monitoring stability.
- Fig. 4 shows the procedure for increasing the loop gain.
- ⁇ can be the same value as ⁇ , but it will usually be a different value.
- T SET T SET + ⁇ sp.
- the change in the setpoint T SET causes a jump that should trigger an oscillation. Without such an oscillation, instability could not be determined even by changing the loop gain V.
- a delay time ⁇ t is waited for. Then the cut-off frequency detector 19 is started. If and as long as the limit frequency detector determines a stable behavior of the control circuit 18, this procedure is repeated, ie the loop gain V is increased.
- the loop gain V will be so great that the control loop 18 starts to oscillate. This is the case in the exemplary embodiment in FIG. 4 at time t3.
- the value of the loop gain V is thus reset to the value that allowed the last stable state.
- Fig. 5 shows another way how to Loop gain V can change. So that can implement a system protection function in which one at small loads near idle also vibrations can avoid.
- This protective function is to stabilize the heating system 1 and to optimize depending on the load the plant.
- the high loop gain V which in Fig. 5 as V1 is the normal load Heating system 1 in operation.
- This loop reinforcement V1 can, for example, by the one described above automatic adjustment procedure has been found. Means not shown in detail can be provided to save this gain factor.
- the small loop gain V2 will idle used.
- the cut-off frequency detector 19 is now used for the determination used when consumption has ended. In this Case leads to the high loop gain V1 a vibration with too large an amplitude and too large Frequency. So if after a previous upgrade such a vibration of the loop gain is recognized, the gain from the high Value V1 switched to the lower value V2, after which the system stabilizes again.
- the change in temperature that occurs during the change is used to determine the change from idling to consumption. This is the case, for example, at time t2 in FIG. 5.
- the removal takes place between times t2 and t3.
- a load in the present case a water withdrawal, is determined when the actual temperature falls by a value Dz below the target temperature T SET .
- the loop gain is increased to the value V1. This gives the controller the necessary speed for normal consumption.
- the removal is complete at time t3. Since the loop gain is too high, an oscillation now takes place in the counting period Z2. This is recognized by the cutoff frequency detector and the loop gain is reset to the value V2 at time t4.
- the loop gain V2 in turn may have been found by a corresponding iteration when increasing the loop gain.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage mit einem Vorratsgefäß mit Zu- und Ablauf für ein beheiztes Fluid und einer Speiseanordnung für ein Wärmeträgerfluid mit einer Speiseleitung, in der ein Ventil angeordnet ist, einem Temperaturfühler, der die Temperatur des beheizten Fluids ermittelt und einem Regelkreis, der das Ventil in Abhängigkeit von einer Abweichung der Temperatur von einem Vorgabewert betätigt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage, bei der die Temperatur eines beheizten Fluids ermittelt und in Abhängigkeit von einer Abweichung dieser Temperatur von einem Vorgabewert die Zufuhr eines Wärmeträgerfluids mit Hilfe eines Ventils in einem Regelkreis gesteuert wird.The invention relates to a heating system with a Storage vessel with inlet and outlet for a heated fluid and a feed arrangement for a heat transfer fluid a feed line in which a valve is arranged, a temperature sensor that measures the temperature of the heated Fluids determined and a control loop that the valve depending on a deviation in temperature operated by a default value. The invention further relates to a method for operating a heating system, at which the temperature of a heated fluid is determined and depending on a deviation of this Temperature from a preset value the supply of a heat transfer fluid with the help of a valve in a control loop is controlled.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Anlage zur
Bereitstellung von warmem Brauchwasser beschrieben. Sie
ist aber auch auf andere Heizungsanlagen anwendbar, bei
denen mit Hilfe des Fluids Heizkörper oder eine Fußbodenheizung
versorgt werden sollen. Ein Beispiel für eine
Heizanlage, die sogar beide Zwecke erfüllt, ist aus
DE 41 42 547 A1 bekannt. Von dieser Offenbarung geht
die vorliegende Erfindung aus. Eine Steuerung der Umwälzpumpe
in Heizungsanlagen ist aus DE 24 52 515 A1
bekannt. Auch hier geht man von einem ähnlichen Prinzip
aus.The invention is based on a system for
Provision of hot domestic water described. she
is also applicable to other heating systems
those using the fluid radiator or underfloor heating
should be supplied. An example of a
The heating system, which even fulfills both purposes, is off
Das Wärmeträgerfluid muß nicht unbedingt Wasser sein. Es kann sich auch um beheizte Luft handeln, die einen Raum oder eine Raumanordnung speist. The heat transfer fluid does not necessarily have to be water. It can also be heated air, the one Dining room or a room arrangement.
Das beheizte Fluid bekommt seine Wärme von dem Wärmeträgerfluid. Das Wärmeträgerfluid kann hierbei einen Wärmetauscher durchströmen, auf dessen anderer Seite das beheizte Fluid angeordnet ist. Es ist aber auch möglich, daß das Wärmeträgerfluid unmittelbar von einer Heizquelle, beispielsweise einem Brenner, erwärmt wird, und dann mit dem beheizten Fluid gemischt wird.The heated fluid gets its heat from the heat transfer fluid. The heat transfer fluid can be one Flow through the heat exchanger on the other side the heated fluid is arranged. It is also possible that the heat transfer fluid directly from a Heating source, for example a burner, is heated, and then mixed with the heated fluid.
Allen Fällen ist aber gemeinsam, daß die Zufuhr des Wärmeträgerfluids über ein Ventil gesteuert wird. Wenn die Temperatur des beheizten Fluids absinkt, dann muß Wärme nachgeführt werden, so daß das den Zustrom des Wärmeträgerfluids steuernde Ventil öffnet. Wenn die Temperatur dann über den Vorgabewert hinaus ansteigt, muß das Ventil wieder geschlossen werden. In den meisten Fällen ist das Ventil in der Zulaufleitung des Wärmeträgerfluids angeordnet. Dies ist aber keine Bedingung, solange das Ventil überhaupt in der Lage ist, die vom Wärmeträgerfluid zugeführte Wärmemenge zu steuern. Das Ventil kann auch in der Rücklaufleitung angeordnet sein.All cases have in common that the supply of Heat transfer fluid is controlled via a valve. If the temperature of the heated fluid drops, then must Heat to be tracked so that the influx of Thermal fluid control valve opens. If the Temperature then rises above the preset value, the valve must be closed again. In most In some cases the valve is in the feed line of the heat transfer fluid arranged. But this is not a requirement as long as the valve is able to to control the amount of heat supplied by the heat transfer fluid. The valve can also be arranged in the return line his.
Auch die Temperatur des beheizten Fluids muß nicht unbedingt im Vorratsgefäß ermittelt werden. Es ist auch möglich, diese Temperatur in der Zulaufleitung vom Vorratsgefäß zum eigentlichen Heizkreislauf zu ermitteln. Das Vorratsgefäß selber kann im Extremfall relativ klein sein oder sogar durch die Heizungsanlage selbst gebildet werden.The temperature of the heated fluid does not necessarily have to be either be determined in the storage vessel. It is also possible, this temperature in the supply line from the storage vessel to determine the actual heating circuit. In extreme cases, the storage vessel itself can be relative be small or even by the heating system itself be formed.
Bei derartigen Anlagen hat man nun folgende gegenläufige Phänomene. Einerseits möchte man die Temperatur des beheizten Fluids möglichst gut auf dem Vorgabewert halten. Wenn also ein Wärmebedarf entsteht, beispielsweise wenn warmes Wasser an einer Zapfstelle entnommen wird, dann sollte das Wärmeträgerfluid möglichst schnell die entnommene Wärme wieder nachführen, um nachlaufendes kaltes Wasser wieder aufzuwärmen. Man hat andererseits festgestellt, daß bei sehr schnellen Regelkreisen die Tendenz besteht, daß diese Kreise zum Schwingen neigen. Bei einer Warmwasseraufbereitungsanlage hat dies durchaus spürbare Konsequenzen. Die Wassertemperatur schwankt. Bei einer Heizungsanlage, die lediglich Heizkörper oder sogar nur eine Fußbodenheizung speist, ist die Schwingung in der Temperatur zwar weniger kritisch. Auch in diesem Fall führt die Schwingung aber zu einer erheblichen Belastung des Ventils bzw. des das Ventil betätigenden Stellmotors.With systems of this type, the following contradicting one now Phenomena. On the one hand you want the temperature of the keep the heated fluid as good as possible on the default value. So if there is a need for heat, for example if hot water is drawn from a tap, then the heat transfer fluid should as quickly as possible Track the heat that has been removed again in order to warm up cold water again. On the other hand, you have found that with very fast control loops These circles tend to vibrate. With a hot water treatment system, this is certainly the case tangible consequences. The water temperature fluctuates. In a heating system that is only a radiator or even underfloor heating the oscillation in temperature is less critical. In this case, too, the vibration leads to a considerable stress on the valve or the valve actuating servomotor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schnelle Reaktion der Heizungsanlage bei einer geringen mechanischen Belastung zu erzielen.The invention has for its object a quick Response of the heating system with a low mechanical Achieve load.
Diese Aufgabe wird bei einer Heizungsanlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Regelkreis einen Grenzfrequenzdetektor aufweist, der Schwingungen in der Temperatur feststellt und eine Schleifenverstärkung des Regelkreises bei zu großer Frequenz herab- und bei zu kleiner Frequenz heraufsetzt.This task is the beginning of a heating system mentioned type in that the control loop has a cutoff frequency detector that vibrates detects in temperature and a loop gain of the control loop when the frequency is too high if the frequency is too low.
Mit dieser Ausgestaltung erhält man eine sich selbst anpassende Schleifenverstärkung des Regelkreises, so daß man einerseits Schwingungen, deren Frequenz über ein zulässiges Maß hinaus geht, vermeidet, andererseits aber immer eine relativ schnelle Reaktion der Heizungsanlage auf einen Wärmebedarf erzielen kann. Hierbei geht es nicht darum, daß man Schwingungen in der Temperatur überhaupt vermeidet. Es geht lediglich darum, daß man die Belastungen, die auf die mechanischen Stellglieder, wie Ventil oder Antrieb, einwirken, kleinhalten möchte, um die Lebensdauer nicht allzu stark zu vermindern. Die Schleifenverstärkung des Regelkreises läßt sich relativ einfach durch eine Veränderung der statischen Verstärkung des Reglers verändern. Sie ist in erster Nährung umgekehrt proportional zu dieser statischen Verstärkung des Reglers.With this configuration you get yourself adapting loop gain of the control loop, see above that one hand vibrations whose frequency is above goes beyond a permissible level, avoids, on the other hand but always a relatively quick response from the heating system can achieve a heat demand. in this connection it's not about having vibrations in temperature avoids at all. It’s just about that the loads on the mechanical actuators, like valve or actuator, keep it small would like to make the lifespan not too strong Reduce. The loop gain of the control loop can be done relatively easily by changing the change the static gain of the controller. she is in the first approximation inversely proportional to this static Reinforcement of the controller.
Vorzugsweise weist der Grenzfrequenzdetektor ein Schwellwertglied auf und stellt die Frequenz unter Berücksichtigung des Ausgangs des Schwellwertgliedes fest. Mit anderen Worten werden nur solche Schwingungen bei der Frequenzermittlung festgestellt, deren Amplitude größer ist als der Schwellwert. Damit erzeugt man um den Vorgabewert herum einen Korridor, in dem beliebige Schwingungen erfolgen können, ohne daß dies einen Einfluß auf die Frequenz hat, die der Grenzfrequenzdetektor ermittelt. Der Grenzfrequenzdetektor stellt also nur solche Schwingungen fest, die aus diesem Korridor herauskommen.The cutoff frequency detector preferably has Threshold element and sets the frequency taking into account of the output of the threshold element firmly. In other words, only such vibrations determined when determining the frequency, its amplitude is greater than the threshold. So you generate around a default corridor in which any Vibrations can take place without this one Influence the frequency that the cutoff frequency detector determined. The cut-off frequency detector therefore provides only such vibrations stuck out of this corridor come out.
Vorteilhafterweise ermittelt der Grenzfrequenzdetektor die Schwingung in der Temperatur indirekt aus Betätigungssignalen oder aus Bewegungen des Ventils. Der Regelkreis sollte das Ventil nur dann betätigen, wenn es notwendig ist, mit anderen Worten, wenn die Temperatur über ein vorbestimmtes Maß hinaus vom Vorgabewert abweicht. Wenn eine derartige Abweichung stattgefunden hat, dann steht diese Differenz bereits zur Verfügung. Sie äußert sich dann in der Bewegung des Ventils oder, was leichter zu ermitteln ist, in einem Signal, das die Bewegung des Ventils auslöst. Man nutzt also im Regelkreis ohnehin vorhandene Information aus.The cutoff frequency detector advantageously determines the vibration in temperature indirectly from actuation signals or from movements of the valve. The control loop should only operate the valve if it in other words, if the temperature is necessary deviates from the default value by a predetermined amount. If such a deviation took place then this difference is already available. It then manifests itself in the movement of the valve or, which is easier to determine in a signal that the Triggers movement of the valve. So you use in the control loop available information anyway.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine Frequenz von Schwingungen der Temperatur ermittelt wird und die Schleifenverstärkung herabgesetzt wird, wenn die Frequenz zu groß ist, und heraufgesetzt wird, wenn die Frequenz klein genug ist.The task is in a method of the aforementioned Art solved in that a frequency of Vibrations of the temperature is determined and the Loop gain is reduced when the frequency is too large, and is raised if the Frequency is small enough.
Wie oben bereits ausgeführt, erhält man auf diese Weise einen Regelkreis, der immer mit der höchstmöglichen Schleifenverstärkung arbeitet, ohne in ein unzulässiges Schwingen zu geraten. Damit bekommt man eine sehr schnelle Reaktion und schont gleichzeitig insbesondere die mechanischen Bauelemente, wie Antrieb und Ventile. Die Anpassung der Schleifenverstärkung erfolgt dabei adaptiv, d.h. genau an die jeweilige Situation angepaßt. Sie kann also von Anlage zu Anlage und in einer Anlage von Stunde zu Stunde unterschiedlich sein.As already mentioned above, you get this way a control loop that is always with the highest possible Loop reinforcement works without being in an impermissible Swing to get. So you get a very quick reaction and gentle at the same time the mechanical components, such as the actuator and valves. The loop gain is adjusted adaptive, i.e. adapted exactly to the respective situation. So you can from plant to plant and in one Plant to be different from hour to hour.
Hierbei ist bevorzugt, daß die Frequenz lediglich von solchen Abweichungen ermittelt wird, die eine vorbestimmte Differenz zum Vorgabewert überschreiten. Es wird also um den Vorgabewert herum ein Korridor erzeugt, in dem Schwingungen mit beliebiger Frequenz zugelassen werden. Diese Schwingungen bewirken keine übermäßige Beanspruchung der Stellglieder, weil die hierbei auftretenden Stellbewegungen sehr klein sind. Auch für einen möglichen Benutzer, der warmes Wasser entnimmt, sind Schwingungen innerhalb dieses Korridors kaum merkbar und damit akzeptabel.It is preferred that the frequency is only from such deviations is determined that a predetermined Exceed the difference to the default value. It a corridor is created around the default value, in which vibrations are permitted at any frequency become. These vibrations have no effect excessive stress on the actuators because the the actuating movements occurring here are very small. Also for a potential user, the warm water there are vibrations within this corridor hardly noticeable and therefore acceptable.
Vorzugsweise wird die Frequenz indirekt anhand von Bewegungen des Ventils und/oder Ansteuersignalen für das Ventil ermittelt. Die Ansteuersignale bzw. die daraus folgenden Bewegungen des Ventils sind unmittelbare Folge von Abweichungen der Temperatur vom Vorgabewert. Die Information über die Abweichung steht also zur Verfügung und äußert sich in relativ leicht erfaßbaren Signalen. Diese können dann mit relativ geringem Aufwand ausgewertet werden.The frequency is preferably determined indirectly on the basis of movements of the valve and / or control signals for the Valve detected. The control signals or those from them following movements of the valve are an immediate consequence of deviations in temperature from the specified value. The Information about the deviation is therefore available and is expressed in relatively easy to detect signals. These can then be done with relatively little effort be evaluated.
Vorteilhafterweise wird die Anzahl der Richtungswechsel der Ventilbewegung in einem vorbestimmten Zeitraum ermittelt und die Schleifenverstärkung wird herabgesetzt, wenn die Anzahl einen Maximalwert überschreitet. Man kann die Frequenzermittlung dann auf ein einfaches Abzählen beschränken, wobei natürlich das Abzählen in einem vorbestimmten Zeitraum erfolgen muß. Wenn man diesen vorbestimmten Zeitraum beispielsweise mit 5 Minuten ansetzt, dann kann man eine vorgegebene Zahl von beispielsweise 3 bis 10 Richtungswechsel des Ventiles zulassen, ohne daß eine Instabilität erkannt wird. Wenn mehr Richtungswechsel als vorgesehen stattgefunden haben, dann wird das System als instabil betrachtet und die Schleifenverstärkung herabgesetzt.The number of changes of direction is advantageous the valve movement determined in a predetermined period and the loop gain is reduced, if the number exceeds a maximum value. you the frequency can then be determined simply by counting restrict, of course the counting in one predetermined period must be done. If you have this predetermined period of time, for example, 5 minutes then you can use a predefined number of, for example Allow 3 to 10 changes of direction of the valve, without recognizing instability. If there have been more changes of direction than planned, then the system is considered unstable and the loop gain reduced.
Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Zählung bei jedem Überschreiten abgebrochen wird und der Zeitraum neu beginnt. Damit erreicht man noch schneller einen stabilen Zustand. Je instabiler das System ist, desto höher ist die Frequenz, d.h. desto öfter wechselt das Ventil seine Bewegungsrichtung. Wenn man nun bereits dann eine Korrektur vornimmt, wenn das Kriterium erfüllt ist, dann muß man nicht den gesamten Zeitraum abwarten, um eine Korrektur vornehmen zu können. Dies senkt die Belastung der mechanischen Bauelemente und ermöglicht ein wesentlich schnelleres Erreichen eines stabilen Zustandes.It is particularly preferred that the count at each exceeding is canceled and the period starts over. You can reach one even faster stable condition. The more unstable the system, the more the frequency is higher, i.e. the more often it changes Valve its direction of movement. If you already have then make a correction if the criterion is met then you don't have to wait for the entire period to make a correction. This reduces the load on the mechanical components and allows you to reach a much faster stable condition.
Vorzugsweise wird dann, wenn die Frequenz klein genug ist, die Schleifenverstärkung erhöht und der Vorgabewert geändert. Man erhöht also nicht nur die Schleifenverstärkung, sondern man verändert den Vorgabewert, um festzustellen, ob das System, d.h. der Regelkreis, dann in Schwingungen gerät. Bei einem nicht schwingenden System würde auch die Vergrößerung der Schleifenverstärkung noch nicht automatisch zu einer Schwingung führen, so daß man nicht sicher ist, ob die Schleifenverstärkung paßt. Mit der Veränderung des Vorgabewertes erzeugt man aber einen Sprung, der die gewünschte Information liefert.It is preferred if the frequency is small enough the loop gain is increased and the default value changed. So you not only increase the loop gain, but you change the default value to determine whether the system, i.e. the control loop, then starts to vibrate. With a non-vibrating one System would also increase the loop gain not yet automatically to a vibration lead so that one is not sure whether the loop gain fits. With the change of the default value but you create a jump that contains the information you want supplies.
Vorzugsweise verwendet man dann, wenn nach einer Erhöhung der Schleifenverstärkung die Frequenz zu groß ist, den vor der Erhöhung verwendeten Wert der Schleifenverstärkung. Damit tastet man sich zuverlässig an die "Grenze" heran. Bei gleicher Belastung hat man die Information, bei welcher Schleifenverstärkung der Regelkreis noch stabil ist und man hat die Information, daß bei der nächstfolgenden Erhöhung der Regelkreis nicht mehr stabil ist. Man kann dann wieder zu der vorherigen Schleifenverstärkung zurückkehren, ohne eine erneute Iteration durchführen zu müssen.It is preferably used when after an increase the frequency is too high for the loop gain, the loop gain value used before the increase. So you feel your way reliably "Border" approach. With the same load, you have the information at which loop gain the control loop is still stable and you have the information that the next time the control loop is not increased is more stable. You can then go back to the previous one Loop gain return without a new one Having to perform iteration.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Schleifenverstärkung in Abhängigkeit von der Belastung der Anlage vorgegeben wird. Dies ist eine weitere Möglichkeit, um das Regelsystem bzw. die darin bewegten Teile vor einer Belastung durch zu häufige Bewegung zu schützen. Wenn der Bedarf der Anlage klein ist, z.B. nur wenig warmes Wasser entnommen wird, dann kommt man mit einer kleinen Reglerverstärkung aus. Eine schnelle Reaktion ist auch nicht notwendig. Das gleiche gilt auch dann, wenn beispielsweise bei einer Nachtabsenkung die meisten Heizkörperventile einer Heizungsanlage gedrosselt sind, so daß nur wenig Wärme "verbraucht" oder abgeführt wird. Wenn hingegen ein Bedarf auftritt, also beispielsweise warmes Wasser entnommen oder die Heizkörperventile aufgedreht werden, dann ist eine schnelle Reaktion der Anlage erforderlich. In diesem Fall kann man auf einen höhere Schleifenverstärkung umschalten. In diesem Fall, wo man als zusätzliches Kriterium den Bedarf verwendet, kann man einen Teil der iterativen Vorgehensweise mit mehreren Stufen überspringen.In a particularly preferred embodiment, that the loop gain depending on the load on the system is specified. this is a further possibility to the control system or the one in it moving parts before loading due to frequent movement to protect. If the need of the facility is small is, e.g. only a little warm water is drawn, then you can get by with a small controller gain. A quick reaction is also not necessary. The same also applies if, for example, during a night setback most radiator valves in a heating system are throttled so that little heat is "consumed" or is discharged. However, if there is a need occurs, for example, warm water is removed or the radiator valves are turned on, then a quick response from the system is required. In this Case you can on a higher loop gain switch. In this case, where as an additional The criterion used can be part of the Skip iterative procedure with several levels.
Vorzugsweise wird die Belastung der Anlage über die Temperatur des beheizten Fluids ermittelt. Diese Vorgehensweise ist schnell genug und erfordert keine zusätzlichen Bauelemente. Wenn die Anlage belastet wird, beispielsweise durch die Entnahme von warmem Wasser, dann sinkt die Temperatur im Vorratsgefäß durch die Zufuhr einer entsprechenden Menge von kaltem Wasser relativ schnell ab. Dementsprechend kann man die Schleifenverstärkung relativ schnell hoch setzen, ohne daß die Gefahr besteht, daß es unmittelbar zu Schwingungen kommt. Wenn es dann nach einer gewissen Zeit zu Schwingungen kommt, kann man davon ausgehen, daß die Belastung der Anlage nun beendet ist und man kann wieder auf den "Leerlauf"-Wert der Schleifenverstärkung zurückspringen.Preferably, the load on the system over the Heated fluid temperature determined. This approach is fast enough and does not require any additional Components. If the system is loaded, for example by taking warm water, then the temperature in the storage vessel drops due to the supply a corresponding amount of cold water relative quickly. Accordingly, you can use the loop gain Set up relatively quickly without the danger there is an immediate vibration. If it vibrates after a certain time comes, one can assume that the burden of System is now finished and you can go back to the Jump back to "idle" value of loop gain.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer Heizungsanlage zur Bereitstellung von warmem Wasser,
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung eines Steuergerätes,
- Fig. 3
- verschiedene Kurvenverläufe zur Darstellung der Verminderung der Schleifenverstärkung,
- Fig. 4
- entsprechende Kurvenverläufe zur Darstellung der Erhöhung der Schleifenverstärkung und
- Fig. 5
- eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Systemschutzfunktion.
- Fig. 1
- 1 shows a schematic illustration of a heating system for providing hot water,
- Fig. 2
- 1 shows a schematic illustration of a control device,
- Fig. 3
- different curves to show the reduction in loop gain,
- Fig. 4
- corresponding curves to show the increase in loop gain and
- Fig. 5
- a schematic representation to explain a system protection function.
Fig. 1 stellt schematisch eine Heizungsanlage 1 zur Bereitstellung
von warmem Brauchwasser dar, das durch
Wasserhähne 2 oder anderen Zapfstellen entnommen werden
kann. Die Wasserhähne 2 hängen an einer Ringleitung 3
mit einer Vorlaufleitung 4 und einer Rücklaufleitung 5,
die mit einem Vorratsgefäß 6, beispielsweise einem Boiler,
verbunden sind. In der Ringleitung 3 ist eine Umwälzpumpe
7 angeordnet, die dafür sorgt, daß warmes
Wasser ohne nennenswerte Verzögerungen an den Wasserhähnen
2 zur Verfügung steht.Fig. 1 shows schematically a
Das Vorratsgefäß 6 ist als Wärmetauscher ausgebildet,
auf dessen Primärseite 8 eine Versorgungsleitung 9 und
eine Abflußleitung 10 für eine Wärmeträgerflüssigkeit
oder, allgemeiner ein Wärmeträgerfluid, vorgesehen
sind. Bei dem Wärmeträgerfluid kann es sich um Wasser
handeln, das von einem Heizungskessel bereits angestellt
wird. Es kann sich aber auch um eine Flüssigkeit
handeln, die in einer Fernheizungsanlage zur Wärmeübertragung
verwendet wird. Die konkrete Ausgestaltung der
Erwärmung des Wärmeträgerfluids spielt keine größere
Rolle.The
In der Versorgungsleitung 9 ist ein Ventil 11 angeordnet,
das mit Hilfe eines Motors 12 geöffnet oder geschlossen
werden kann. Der Motor 12 ist beispielsweise
als Schrittmotor ausgebildet, so daß verschiedene Öffnungsstellungen
des Ventils 11 eingestellt werden können.A
An der Vorlaufleitung 4 ist ein Temperaturfühler 13 angeordnet,
der die Temperatur des warmen Wassers in der
Vorlaufleitung 4 ermittelt. Der Temperaturfühler 13 ist
mit einer Steuereinrichtung 14 verbunden, die ihrerseits
den Motor 12 steuert. Die Steuereinrichtung 14
weist einen Eingang 15 zur Vorgabe eines Vorgabewertes
für die Temperatur im Vorratsgefäß 6 auf. Dieser Vorgabewert
wird auch als "Sollwert" bezeichnet.A
Wenn nun durch einen Wasserhahn 2 warmes Wasser entnommen
wird, dann wird gleichzeitig über eine Zulaufleitung
16 kaltes Wasser in das Vorratsgefäß 6 nachgefüllt.
Ein Rückschlagventil 17 verhindert, daß Wasser
aus der Ringleitung 3 in die Leitung 16 abfließt. Mit
dem Zulauf von kaltem Wasser sinkt natürlich die Temperatur
des bereits im Boiler 6 vorhandenen warmen Wassers.
Diese Temperaturabsenkung wird durch den Temperaturfühler
13 festgestellt. Aufgrund dieser Feststellung
betätigt die Steuereinrichtung 14 den Motor 12, der das
Ventil 11 öffnet. Die genannten Teile bilden also zusammen
einen Regelkreis 18. Die Steuereinrichtung 14
bildet den eigentlichen "Regler" der eine statische
Verstärkung Xp aufweist. Der Kehrwert dieser statischen
Verstärkung Xp wird als Schleifenverstärkung V bezeichnet.If 2 warm water is now removed through a tap
is then simultaneously via an
Der nähere Aufbau der Steuereinrichtung 14 ist in Fig.
2 schematisch dargestellt. Die Ein- und Ausgänge der
Steuereinrichtung 14 sind mit den Bezugszeichen der Elemente
versehen, mit denen die Steuereinrichtung 14 in
Fig. 1 verbunden ist.The detailed structure of the
Die Steuereinrichtung 14 weist zunächst einen Differenzverstärker
23 auf, dem der vorgegebene Wert über
den Eingang 15 und der Ist-Wert der Temperatur vom Temperaturfühler
13 zugeführt wird. In Abhängigkeit von
der Differenz zwischen diesen beiden Werten wird ein
entsprechendes Verstellsignal für den Motor 12 erzeugt.
Allerdings ist die statische Verstärkung dieses Differenzverstärkers
23 veränderlich. Zur Veränderung wird
ein Grenzfrequenzdetektor 19 verwendet. Der Grenzfrequenzdetektor
19 erhält zunächst die gleichen Signale,
die auch der Motor 12 erhält. Ferner erhält er die Ist-Temperatur
und die Soll-Temperatur. Diese Signale bzw.
Werte werden einer Aufbereitungseinrichtung 20 zugeführt,
die, wie weiter unten erläutert wird, unter vorbestimmten
Bedingungen einen Impuls erzeugt und unter
anderem ein Schwellwertglied aufweist. Die Impulse werden
einem Zähler 21 zugeführt. Der Zähler 21 ist verbunden
mit einem Zeitgeber 22, der dem Zähler 21 den
Anfang und das Ende eines vorbestimmten Zeitraumes anzeigt.
Der Ausgang des Zählers 21 ist mit einem Rücksetzeingang
des Zeitgebers 22 verbunden. Ferner ist der
Ausgang des Zählers 21 mit dem Differenzverstärker 23
verbunden, genauer gesagt mit einem Eingang, an dem der
Verstärkungsfaktor, d.h. die statische Verstärkung,
verstellt werden kann.The
Die Arbeitsweise des Regelkreises 18 soll nun anhand von Fig. 3 beschrieben werden.The operation of the control circuit 18 is now to be based on 3 are described.
Fig. 3a zeigt eine Kurve Tist, d.h. den Verlauf der
Temperatur in der Vorlaufleitung 4. Gestrichelt eingezeichnet
ist der Vorgabewert TSET, also der Sollwert
der Temperatur. Weiterhin ist eine Neutralzone Nz beidseits
des Sollwertes TSET eingezeichnet. Es ist zu erkennen,
daß die Temperatur Tist am Anfang relativ
stark schwankt. Der Differenzverstärker 23 erzeugt in
vorgegebenen zeitlichen Abständen Impulse zur Betätigung
des Motors 12, die in Fig. 3b dargestellt sind.
Solange die Isttemperatur Tist kleiner als die Solltemperatur
TSET ist, wird der Motor in eine Richtung
betätigt (on+). Falls die Situation umgekehrt ist, wird
der Motor in die andere Richtung betätigt (on-). Diese
Darstellung ist natürlich nur beispielhaft. Andere Arten,
das Ventil 11 zu verstellen, sind natürlich ebenfalls
möglich.FIG. 3a shows a curve T ist , that is , the course of the temperature in the flow line 4. The default value T SET , ie the setpoint of the temperature, is shown in broken lines. Furthermore, a neutral zone Nz is shown on both sides of the setpoint T SET . It can be seen that the temperature T ist fluctuates relatively strongly at the beginning. The
In der vorliegenden Heizungsanlage wird davon ausgegangen,
daß ein wiederholtes Verstellen des Ventils 11 unkritisch
ist, solange es in die gleiche Richtung erfolgt.
Man möchte lediglich verhindern, daß sich die
Bewegungsrichtung des Motors 12 und des Ventils 11 zu
oft in einem größeren Maße ändert.In the present heating system it is assumed
that a repeated adjustment of the
In nicht näher dargestellter Weise wird also aus den
einzelnen Impulsen, die in Fig. 3b dargestellt sind,
ein Verstellrichtungsverlauf abgeleitet, der in Fig. 3c
dargestellt ist. Fig. 3d stellt nun den Ausgangswert
des Zählers 21 dar, der bei jeder Richtungsänderung um
den Wert 1 erhöht wird. Der Zeitgeber 22 gibt nun eine
vorbestimmte Zeitperiode vor, die in Fig. 3a mit eingetragen
ist. Die Zeitperioden Z1, Z2, Z3 sind zunächst
grundsätzlich alle gleich lang.In a manner not shown, the
individual pulses, which are shown in FIG. 3b,
a course of adjustment derived, which in Fig. 3c
is shown. 3d now represents the initial value
of the
Wenn sich nun innerhalb einer Zeitperiode Z1 herausstellt,
daß der Zähler 21 einen vorbestimmten Zählwert
überschritten hat, dann wird zunächst der Verstärkungsfaktor
Xp des Differenzverstärkers 23 herauf- und damit
die Schleifenverstärkung V herabgesetzt. Gleichzeitig
wird der Zähler 21 wieder auf Null gesetzt und der
Zeitgeber 22 zurückgesetzt. Dementsprechend beginnt die
zweite Zählperiode Z2 bereits, bevor die erste Zählperiode
Z1 vollständig abgelaufen ist. Hierbei nutzt man
die Tatsache aus, daß man gar nicht wissen möchte, wie
groß der Fehler an und für sich ist. Es reicht aus,
wenn man weiß, daß ein Fehler vorhanden ist, um eine
Korrektur einzuleiten. If it turns out Z1 within a period of time,
that the
Fig. 3e zeigt nun, daß die Schleifenverstärkung V jedesmal
dann herabgesetzt wird, wenn der Zähler 21 innerhalb
eines Zählzeitraumes z einen vorbestimmten
Zählwert erreicht hat, im vorliegenden Fall den Wert 3.
Es ist erkennbar, daß zwei Korrekturen notwendig sind,
bevor die Schleifenverstärkung V so klein geworden ist,
daß die Isttemperatur Tist zwar noch schwingt, die
Amplitude dieser Schwingung sich meistenteils aber noch
innerhalb der Neutralzone bewegt. In diesem Fall sind
innerhalb der Zählperiode Z3 nur zwei Richtungswechsel
aufgetreten. Ansonsten hat die Isttemperatur Tist der
Bedingung genügt
Die Schleifenverstärkung V entspricht dem Kehrwert der
statischen Verstärkung Xp des Differenzverstärkers 23.
Man kann nun folgenden Algorithmus ablaufen lassen. Zunächst
wird gesetzt
Im Grunde wird das Verfahren also in zwei Phasen unterteilt. In der ersten Phase wird festgestellt, ob "kritische" Schwingungen vorhanden sind und am Ausgang der ersten Phase wird die Schleifenverstärkung entsprechend dem Ergebnis geändert. In der zweiten Phase erfolgt eine Überwachung der Stabilität.Basically, the process is divided into two phases. In the first phase, it is determined whether "critical" Vibrations are present and at the exit of the The first phase is the loop gain accordingly changed the result. In the second phase there is a Monitoring stability.
Wenn in Phase 1 keine Grenzschwingungen festgestellt
werden, wird die Schleifenverstärkung erhöht, bis eine
unstabile Zählperiode beobachtet wird, wobei der Einstellverlauf
unterbrochen wird, und die Verstärkung der
vorgehenden stabile Zählperiode gewählt wird. Fig. 4
zeigt die Vorgehensweise beim Erhöhen der Schleifenverstärkung.
Man setzt zunächst die statische Verstärkung
Xp herab, beispielsweise in dem man setzt
Alsdann wird die Solltemperatur TSET verändert
Hierzu ist in der Steuereinrichtung ein Festwertgeber
24 und ein schaltbarer Umkehrverstärker 25 vorgesehen,
der mit einem Additionspunkt 26 verbunden ist. Danach
wird der Umkehrverstärker umgeschaltet, d.h. es wird
gesetzt
Die Veränderung des Sollwertes TSET bewirkt einen
Sprung, der eine Schwingung auslösen soll. Ohne eine
derartige Schwingung ließe sich eine Instabilität auch
durch eine Änderung der Schleifenverstärkung V nicht
feststellen. Nach dem Verändern des Sollwertes TSET
wartet man eine Verzögerungszeit Δt ab. Danach wird der
Grenzfrequenzdetektor 19 gestartet. Wenn und solange
der Grenzfrequenzdetektor ein stabiles Verhalten des
Regelkreises 18 ermittelt, wird dieses Vorgehen wiederholt,
d.h. die Schleifenverstärkung V heraufgesetzt.The change in the setpoint T SET causes a jump that should trigger an oscillation. Without such an oscillation, instability could not be determined even by changing the loop gain V. After changing the setpoint T SET , a delay time Δt is waited for. Then the cut-
Irgendwann einmal wird die Schleifenverstärkung V so
groß sein, daß der Regelkreis 18 anfängt zu schwingen.
Dies ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 zum Zeitpunkt
t3 der Fall. In diesem Fall setzt man den Sollwert
TSET wieder auf seinen Ursprungswert zurück und
setzt die statische Verstärkung Xp
Wenn man nach einem Einstellverlauf, wie er in Fig. 3 oder in Fig. 4 dargestellt ist, einen stabilen Zustand erreicht hat, erfolgt erst einmal keine weitere Einstellung, die Einstellung ist beendet. Erst wenn eine erneute Instabilität festgestellt wird, beispielsweise aufgrund einer Belastungsänderung, die zu einem Pendeln des Ventils führt, beginnt ein neuer Einstellverlauf.If you follow an adjustment process as shown in Fig. 3 or shown in Fig. 4, a stable state has reached, there is no further setting at first, the setting is finished. Only when one renewed instability is detected, for example due to a change in load resulting in a commute of the valve, a new setting process begins.
Fig. 5 zeigt eine weitere Möglichkeit, wie man die Schleifenverstärkung V verändern kann. Damit läßt sich eine Systemschutzfunktion realisieren, bei der man bei kleinen Belastungen nahe dem Leerlauf ebenfalls Schwingungen vermeiden kann.Fig. 5 shows another way how to Loop gain V can change. So that can implement a system protection function in which one at small loads near idle also vibrations can avoid.
Man unterscheidet hier zwischen einer hohen und einer
niedrigen Schleifenverstärkung, zwischen denen umgeschaltet
werden kann. Der Zweck dieser Schutzfunktion
ist es, die Heizungsanlage 1 zu stabilisieren und zu
optimieren und zwar in Abhängigkeit von der Belastung
der Anlage.A distinction is made between a high and one
low loop gain, toggled between those
can be. The purpose of this protective function
is to stabilize the
Die hohe Schleifenverstärkung V, die in Fig. 5 als V1
bezeichnet wird, ist bei einer normalen Belastung der
Heizungsanlage 1 in Funktion. Diese Schleifenverstärkung
V1 kann beispielsweise durch die oben geschilderte
automatische Einstellungsprozedur gefunden worden sein.
Nicht näher dargestellte Mittel können vorgesehen sein,
um diesen Verstärkungsfaktor zu speichern.The high loop gain V, which in Fig. 5 as V1
is the normal
Die kleine Schleifenverstärkung V2 wird im Leerlauf verwendet.The small loop gain V2 will idle used.
Der Grenzfrequenzdetektor 19 wird nun zur Feststellung
verwendet, wann ein Verbrauch beendet ist. In diesem
Fall führt nämlich die hohe Schleifenverstärkung V1 zu
einer Schwingung mit zu großer Amplitude und zu großer
Frequenz. Wenn also nach einer vorangegangenen Heraufsetzung
der Schleifenverstärkung eine derartige Schwingung
erkannt wird, wird die Verstärkung von dem hohen
Wert V1 auf den niedrigeren Wert V2 geschaltet, wonach
sich das System wieder stabilisiert.The cut-
Für die Feststellung des Wechsels vom Leerlauf zum Verbrauch wird der beim Wechsel erfolgende Temperaturrückgang verwendet. Dies ist beispielsweise zum Zeitpunkt t2 in Fig. 5 der Fall. Hierbei erfolgt die Entnahme zwischen den Zeiten t2 und t3. Eine Belastung, im vorliegenden Fall eine Wasserentnahme, wird festgestellt, wenn die Isttemperatur um einen Wert Dz unter die Solltemperatur TSET fällt. In diesem Fall wird die Schleifenverstärkung auf den Wert V1 heraufgesetzt. Der Regler gewinnt dadurch die nötige Schnelligkeit für den normalen Verbrauch. Am Zeitpunkt t3 ist die Entnahme beendet. Da die Schleifenverstärkung zu hoch ist, erfolgt nunmehr eine Schwingung im Zählzeitraum Z2. Diese wird durch den Grenzfrequenzdetektor erkannt und am Zeitpunkt t4 wird die Schleifenverstärkung auf den Wert V2 zurückgesetzt. Die Schleifenverstärkung V2 ihrerseits kann gefunden worden sein durch eine entsprechende Iteration beim Heraufsetzen der Schleifenverstärkung.The change in temperature that occurs during the change is used to determine the change from idling to consumption. This is the case, for example, at time t2 in FIG. 5. The removal takes place between times t2 and t3. A load, in the present case a water withdrawal, is determined when the actual temperature falls by a value Dz below the target temperature T SET . In this case the loop gain is increased to the value V1. This gives the controller the necessary speed for normal consumption. The removal is complete at time t3. Since the loop gain is too high, an oscillation now takes place in the counting period Z2. This is recognized by the cutoff frequency detector and the loop gain is reset to the value V2 at time t4. The loop gain V2 in turn may have been found by a corresponding iteration when increasing the loop gain.
Claims (13)
- Heating system having a storage tank with inlet and outlet for a heated fluid and a supply arrangement for a heat transfer medium with a supply line, in which is arranged a valve, a temperature sensor measuring the temperature of the heated fluid and a control loop, which activates the valve in dependence of a deviation of the temperature from a specified value, characterised in that the control loop (18) has a limit frequency detector (19), which determines oscillations of the temperature (Tist), reducing a loop amplification (V) of the control loop (18) when the frequency is too high or increasing a loop amplification (V) of the control loop (18) when the frequency is too low.
- System according to claim 1, characterised in that the limit frequency detector (19) has a threshold value element (20) and determines the frequency under consideration of the output of the threshold value element (20).
- System according to claim 1 or 2, characterised in that the limit frequency detector (19) determines the oscillations of the temperature (Tist) indirectly on the basis of activating signals or of movements of the valve (11).
- System according to one of the claims 1 to 3, characterised in that the limit frequency detector (19) has a direction change counter (21), a comparator and a time-relay (22).
- Method for operating a heating system, in which the temperature of a heated fluid is determined and the supply of a heat transfer medium is controlled by a valve in a control loop in dependence of a deviaiton of said temperature from a specified value, characterised in that a frequency of oscillations of the temperature is determined and the loop amplification is reduced, when the frequency is too high, and increased, when the frequency is low enough.
- Method according to claim 5, characterised in that only the frequency of deviations exceeding a predetermined difference from the specified value is determined.
- Method according to claim 5 or 6, characterised in that the frequency is determined indirectly on the basis of movements of the valve and/or activating signals for the valve.
- Method according to claim 7, characterised in that the number of direction changes of the valve movement for a predetermined period is determined and the loop amplification is reduced, when the number exceeds a maximum value.
- Method according to claim 8, characterised in that the counting is discontinued on each excess and the period starts over.
- Method according to one of the claims 5 to 9, characterised in that, when the frequency is low enough, the loop amplification is increased and the specified value is changed.
- Method according to one of the claims 5 to 10, characterised in that, when the frequency is too high after an increase of the loop amplification, the value of the loop amplification before the increase will be used again.
- Method according to one of the claims 5 to 11, characterised in that the loop amplification is specified in dependence of the load of the system.
- Method according to claim 12, characterised in that the load of the system is determined on the basis of the temperature of the heated fluid.
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