EP2376783A1 - Simulation-supported method for controlling and regulating compressed air stations - Google Patents

Simulation-supported method for controlling and regulating compressed air stations

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EP2376783A1
EP2376783A1 EP09799353A EP09799353A EP2376783A1 EP 2376783 A1 EP2376783 A1 EP 2376783A1 EP 09799353 A EP09799353 A EP 09799353A EP 09799353 A EP09799353 A EP 09799353A EP 2376783 A1 EP2376783 A1 EP 2376783A1
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EP
European Patent Office
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compressed air
air station
simulation
compressors
pressure
Prior art date
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EP09799353A
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EP2376783B2 (en
EP2376783B1 (en
Inventor
Florian Wagner
Georg Frey
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Kaeser Kompressoren AG
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Kaeser Kompressoren GmbH
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Publication of EP2376783B2 publication Critical patent/EP2376783B2/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/02Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids specially adapted for several pumps connected in series or in parallel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06Control using electricity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06Control using electricity
    • F04B49/065Control using electricity and making use of computers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/56Number of pump/machine units in operation

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling or regulating a compressed air station comprising at least a plurality of interconnected compressors, in particular different technical specifications, and optionally further devices of the compressed air technology, which in particular in control cycles both switching strategies via an electronic system control to influence a quantity of for one or more users of the compressed air station can cause available pressurized fluid in the compressed air station, as well as adjust the available for one or more users of compressed air station amount of pressurized fluid to future operating conditions of the compressed air station adaptive to the removal amount of pressurized fluid from the compressed air station.
  • the present invention relates to a method for controlling or regulating a compressed air station, which comprises at least a plurality of interconnected compressors, in particular different technical specifications, and optionally further devices of the compressed air technology, wherein the method which is implemented in an electronic control of a compressed air station , Information on essential state variables of the compressed air station processed as input information, and outputs control commands for controlling at least some compressors and optionally other components of the compressed air station as an output, according to the preamble of claim 34.
  • the present invention relates to a system control of a compressed air station.
  • compressed air stations have become established in many industrial as well as private environments.
  • the provision of larger amounts of pressurized fluid is indispensable, for example, in industrial manufacturing facilities not only for operating hydraulic devices, but also for providing pressurized fluid to chemical reaction areas, as well as physical manufacturing environments for use thereof.
  • Compressed air stations which typically comprise at least a plurality of compressors, pressurized fluid containers, and the corresponding actuators and actuators often require well-being.
  • thought and usually complex control which is able to provide a possibly larger number of users at different customer stations of the compressed air station at all times desired Druckfluid id available.
  • valves are opened or closed, whereby the accumulation or depletion of pressurized fluid in predetermined areas of the compressed air station takes place, and the supply of the user with sufficient pressurized fluid can be ensured.
  • Further possible switching operations relate, for example, to the switching on or off of individual compressors or compressor groups, or else to a continuous regulation of individual actuators or actuating means in contrast to discrete opening or closing.
  • the system control of the compressed air station requires information about the state of the compressed air station.
  • Such information can be predetermined fixed system parameters by the compressed air station, or also measurable state variables, such as pressure, or discrete or informational state variables, such as the operating state of a compressor (standstill, idle, load), which draw conclusions about the state of the compressed air station allow at a given time.
  • the compliance with the operation of the compressed air station are desirable or sometimes indispensable. These include, for example, specifications regarding compliance with maximum permissible maximum pressures in the pressurized line as well as pressure tank network of the compressed air station, as well as specifications on a minimum pressure to be maintained at the connection stations for users.
  • a number of control methods are known from the prior art, which are used for compressed air station control.
  • a relatively simple control method uses a cascade circuit which assigns a predetermined pressure band to each compressor. When falling below the lower pressure band limit, a compressor is switched on. If the upper pressure band limit is exceeded, a compressor is switched off accordingly. Due to the overlapping of different pressure bands of the individual compressors comprised by the compressed air station, a minimum pressure can be set which allows the users of the compressed air station to remove a desired amount of pressurized fluid from the system.
  • Other control methods use a sequencing control which requires a common predetermined printing band. Upon leaving the print belt, a compressor is either switched on or off in accordance with a previously defined sequence.
  • a timer is started which measures a predetermined period of time. If the pressure prevailing in the compressed air station has not reached the pressure regime predetermined by the pressure belt before the end of this time span, a further compressor is in turn switched on or off in a previously defined sequence.
  • the manipulations carried out in the illustrated control methods also have to take into account dead times of all control elements in order to prevent an overreaction to a corresponding actuating action in the compressed air station. Accordingly, the calculation of new positioning acts only after a caused by the dead times of the actuators typical delay time. In this way, however, it is unavoidable that the effect of a parking act carried out can only be observed if the condition in the compressed air station is reassessed and carried out by the calculation of a new reaction by further actuating actions. Consequently, there is an artificial reduction in the reaction speed of the control, which adversely affects the control quality of the compressed air station.
  • control methods known from the state of the art only allow consideration of boundary conditions, as far as they can be explicitly inspected during the parameterization of the control calculations.
  • the relationships between many physical variables of the compressed air stations can only be parameterized by giving empirical rules, which merely represent purely heuristic conditions in potentially extremely limited pressure regimes. For example, well known that in many cases fnot in all ”) by lowering the maximum allowable pressure of the compressed air station energy saving can be achieved.
  • the present invention is now based on the object to propose a control method for compressed air stations, which avoids the disadvantages of the known from the prior art approaches.
  • the control method according to the invention should permit changes to be made as early as possible. predictions of the pressure in the compressed air station in order to initiate appropriate switching operations in the way.
  • This object is achieved by a method for controlling a compressed air station according to claims 1 and 35 or by a system control of a compressed air station according to claim 37.
  • the object is achieved by a method for controlling a compressed air station comprising at least a plurality of interconnected compressors, in particular different technical specifications, and optionally other devices of the compressed air technology, which in particular in control cycles both switching strategies via an electronic system control to influence a lot of for one or more users of the compressed air station can cause any time available pressurized fluid in the compressed air station, as well as adjust the available for one or more users of the compressed air station at any time amount of pressurized fluid to future operating conditions of the compressed air station adaptive to the removal amount of pressurized fluid from the compressed air station can, wherein prior to a switching strategy different switching strategies in a Vorsimulations- procedure on the basis of a model of Druck Kunststoff Kunststoffst At the moment, the relatively most advantageous shift strategy is selected from the checked shift strategies based on at least one specified quality criterion, and the selected shift strategy is forwarded to the system controller for initiation in the compressed air station.
  • compressors and other devices of the compressed air technology optionally included in the compressed air station are also controlled by internal control or regulation devices, not only by the system control but also in some aspects (eg safety shutdowns, execution of simple switching sequences after changing external control values). can be regulated.
  • the object is achieved by a method for controlling or regulating a compressed air station which comprises at least a plurality of interconnected compressors, in particular different technical specifications, and optionally further devices of compressed air technology, the method being implemented in an electronic control of a compressed air station , Information about essential state variables of the compressed air station as input processed information, and outputs control commands for controlling at least some compressors and optionally other components of the compressed air station as output, the method having the following functional structures: a simulation core containing in the dynamic description of the behavior of at least some components of the compressed air station and preferably non-linear models of these components
  • the simulation kernel is configured to precalculate, as a simulation result, the time history of all state variables of the compressed air station components included in the model on the basis of assumed alternative switching strategies, the models of the simulation kernel determining the essential nonlinearities and / or discontinuities and / or dead times in the simulation engine Take into account the behavior of the components, in particular the compressors; an algorithm kernel containing parameters for characterizing the components of the compressed air station, information about
  • the information base can contain a process image of the compressed air station, ie essentially the measured values of state variables and the current manipulated variables, supplemented by the pre-simulation results of the time profiles of the state variables for different scenarios.
  • the kernel may also contain the information about the configuration of the compressed air station as well as the component types and their parameters then included. He may also have heuristics for the creation of different scenarios to investigate.
  • the algorithm core then typically passes this information to the simulation kernel.
  • the algorithm core typically transfers the state information of the compressed air station originating from the information base and relevant for the pre-simulation to the simulation kernel.
  • the simulation core may have models for the usual components of a compressed air station.
  • the simulation kernel can typically simulate the time profile of all state variables of the model of the compressed air station over the pre-simulation period and stores these in the information base.
  • the simulation kernel may provide the algorithm kernel with status messages associated with performing the pre-simulations.
  • the algorithm kernel can also evaluate these for the investigated scenarios and selects the relatively most advantageous scenario according to the quality criterion and transmits the associated switching strategies to the components of the compressed air station, or keep this switching strategy ready for retrieval. Consequently, the simulation kernel is considered to be a relatively large and complex part of the implementation independent of the particular compressed air station, i. universally usable. It makes sense that the modeling and description can also be done with object-oriented software methods.
  • a system control of a compressed air station comprising a plurality of interconnected compressors, in particular different technical specifications, and optionally other devices of compressed air technology, which in particular in control cycles both switching strategies of actuators of the compressed air station and / or different compressors for influencing the Amount of pressurized fluid available in the compressed air station for one or more users of the compressed air station at any time, as well as adjust the available for any one or more users of compressed air station amount of pressurized fluid to future operating conditions adaptive to the removal amount of pressurized fluid from the compressed air station can, where before implementing a switching strategy different switching strategies in a real - time pre - simulation method based on a model of Compressed air station to be checked and from the switching strategies based on at least one specified quality criterion, a relatively advantageous switching strategy is selected and the plant control generates a switching command due to the selected switching strategy.
  • a main idea on which the invention is based is to calculate different switching strategies, such as comparably different scenarios of switching operations, with the aid of a pre-simulation method, which makes it possible to simulate the behavior of the entire compressed air station or individual subcomponents thereof accordingly. Accordingly, no optimization calculation is carried out which would optimize the value of a functional unit describing the compressed air station in the mathematical sense, for example, but only a number of scenarios of the compressed air station are determined for different conditions.
  • a scenario is to be understood here as an assumed or predicted course of disturbance variables, in particular compressed air consumption, in conjunction with a switching strategy to be investigated.
  • a switching strategy is further intended as a sequence of switching actions, i. a discrete or continuous change of manipulated variables are understood, which cause a change in the operation of one or more components of the compressed air station. This may include switching between a load run and an idle or stall, and gradual or continuous changes in the speed or throttle or bleed state of compressors, as well as changes in parameter settings on compressors or other optional components of the compressed air station.
  • switching operations are not only to be understood below as individual discrete switching actions, but also in terms of a switching strategy as a time-sequential sequence of switching actions.
  • concept of switching involves not only discrete changes in an operating state of components (for example, switching between standstill, idling and load operation), but also continuous changes, such as the second change in the speed of a variable speed compressor or the continuous closing or opening of valves ,
  • a clear advantage of the method according to the invention in contrast to methods based on the optimization of a functional unit describing a compressed air station in order to achieve optimum control of the compressed air station over a predetermined time range is that the implementation of complex, non-lean, time-dependent and possibly It is relatively easy to model discontinuous models because the implemented models do not have to be brought to an analytic form with mathematical methods in which they have one Optimization calculation for the determination of optimal manipulated variables is made available. Also associated with optimization calculations restrictions, such as constant disturbance and manipulated variables in a time step, are no restrictions for the inventive method.
  • the prediction method according to the invention is carried out on the basis of a model of the compressed air station, which can be parameterized and described in accordance with the number and type of components implemented in the model of the compressed air station.
  • Parameters are typically to be understood as parameters which are structurally determined properties (in the present case, for example, the number of pressure vessels, actuators or compressors, electrical properties of the drive motors, volumes of lines and pressure vessels, nature of the pressure lines comprised by the compressed air station, etc.) or predetermined Describe settings (programmed switching delays etc.) and are integrated into the modeling. Parameters typically have no temporal change, but under certain circumstances can be tracked and / or adaptively adapted to take account of wear of individual components.
  • Models require not only parameters describing devices in a constructional or functional manner, but also state variables which are instantaneous values of individual components or physical processes describing the compressed air station. These include, for example, the electrical power consumption, the produced pressure volume flow, internal pressures, rotational speeds of drive motors, compressor elements or fan motors, positions of actuators and the like.
  • compressors have relevant state variables whose values do not result from the current values of disturbances or manipulated variables but from the past time course, which is why suitable models must also take into account past events. Consequently, to create a model of the compressed air station or individual components, a dynamic approach with "memory" is advantageous, which is particularly easy to implement by the inventive method.
  • models for describing the compressed air station or individual components thereof is particularly advantageous in the case of an object-oriented implementation.
  • the pre-simulation method applied to these models can also be largely independent of the structure the concrete compressed air station, or the models created for it are executed.
  • the time courses of the, preferably all state variables contained in a model of compressors or other devices of the compressed air technology optionally included in the compressed air station are calculated.
  • time profiles of the state variables describing the compressed air station in the selected model are to be taken in the pre-simulation period, for example pressure profiles, electrical power consumption, compressed air volume flows, rotational speeds of drive motors, compressor elements or fan motors or positions of internal actuators.
  • these results are evaluated for each alternative switching strategy by a quality criterion, whereby a preference order can be created.
  • the switching strategy which finally comes first in the order of preference from a series of investigated switching strategies, is selected as the most advantageous switching strategy and accordingly prepared or initiated.
  • a selected, relatively advantageous switching strategy does not have to be maintained until the end of the pre-simulation period, but can already be replaced in the next control cycle by possibly determined more favorable switching strategies.
  • the length of the pre-simulation period considered in the evaluation of the quality criterion can also be variable and, if appropriate, adaptively adapted by the control method to the characteristics of disturbance variables, manipulated variables and / or state variables.
  • control or regulation method can take account of time delays (idle times) or instantly changing state variables (discontinuities) in the pre-simulation, such as a sudden onset of compressed air from a compressor after switching from standstill or idle to load operation. Due to the dead times and discontinuities whose time delay may be greater than the duration of the control cycles, not only taking into account the effects of switching operations at the beginning of the current control cycle on the curves of the state variables in a current control cycle, but also taking into account the effects of Switching actions within control cycles, in past control cycles and the effects of switching operations on future control cycles. Such a temporally holistic approach is particularly easy to implement with the present method. Only by such an approach is but a realistic, ie in particular the pressure curve and energy consumption with high accuracy simulating modeling compressed air stations possible.
  • switching strategies can therefore be investigated with the present control and regulation method, the switching operations of which take place within the preselection period. As a result, it can also be determined at which relatively favorable point in time certain switching operations should be carried out.
  • the method according to the invention also has the great advantage of being able to take into account variable time profiles of disturbance variables within the pre-simulation period. By using suitable predictions for the disturbance variables, for example the time course of the compressed air removal from the compressed air station, a pre-simulation with improved accuracy over longer periods of time becomes possible and thus also a better evaluation of the effects of switching operations.
  • Another inventive concept is an extension of the information base due to the implementation of the pre-simulation method.
  • the findings obtained by the pre-simulation represent a set of information relating to future state changes of the compressed air station, whereby also further boundary conditions can be taken into account.
  • the system control of the compressed air station can therefore not only rely on currently known process values, but also has knowledge of future effects and states of actuation or switching operations that have already been made in the past or in the present.
  • the pre-simulation also allows to generate information values that only relate to future switching strategies.
  • the present control method differs as an "acting" control method in contrast to the "responsive" control methods known from the prior art.
  • Performing the pre-simulation also allows virtual print events to be defined that relate to events that occur in the pre-simulation but that are not motivated by current real compressed air station readings.
  • the pre-simulation method allows the evaluation of various alternative switching strategies for controlling the compressed air station.
  • several (in principle any number) variants of switching strategies can be calculated in the pre-simulation in order to be able to determine and evaluate the reaction of the compressed air station to the initiated switching strategies.
  • the quality criterion it is possible to select from a set of alternative switching strategies that which gives the most advantageous result under predetermined boundary conditions.
  • sequences of switching strategies in the simulation can also be processed, which enables the evaluation of successive switching strategies.
  • various boundary conditions can also be simulated in advance. By varying the boundary conditions, switching strategies for the actuators can be determined, for example, which fulfill the conditions in as many expected scenarios as possible in the most advantageous (or at least satisfactory) manner.
  • the pre-simulation method for checking a respective switching strategy is executed faster than corresponds to the simulated time period, and preferably in a shorter time than the duration of a control cycle.
  • Such a calculation speed allows the pre-simulation of a plurality of switching strategies from which a relatively advantageous criterion can then be selected by means of a quality criterion.
  • the pre-simulation method for checking a respective switching strategy comprises in particular the time profile of state variables contained in the model of the compressed-air station for the period of the pre-simulation.
  • the future course of the state variables allows an enlargement of the information base on which basis a more precise and improved control is made possible.
  • the model of the compressed air station is based on a set of time-dependent and / or non-linear and for simulating discontinuities and / or deadlines.
  • times in the behavior of the compressors and / or optional other devices of the compressed air technology preferably structure variants differential equations, which preferably insofar also allow the detection of the effect of past events on the current state variables of the compressed air station.
  • structural variance should be understood to mean that from the set of differential equations only a changing subset is occasionally taken into account.
  • a plurality of piecewise linear differential equations may be used as approximations, some differential equations may be time dependent, while the others are not time dependent, some differential equations may be linear while the others are nonlinear, and / or some differential equations may always be considered, others only on a case-by-case basis.
  • a development of the various switching strategies over a predetermined period of time is calculated in discrete or continuous steps.
  • the length of the time span can be specified externally by an operator of the compressed air station, for example, or also be permanently parameterized.
  • the length of the time span can also be adaptively adapted to the events in the compressed air station.
  • the plant control can be set to occur in a compressed air station typically occurring periods of specific fluctuations in the pressure conditions.
  • the pre-simulation is carried out over a predetermined period of time of 1 second to 1000 seconds, preferably 10 seconds to 300 seconds.
  • a time span This length typically allows to safely detect the changes and fluctuations in pressure conditions caused by the initiation of switching strategies in the compressed air station, as well as to ensure a sufficient pre-simulation margin for most applications.
  • the period of the pre-simulation is adapted adaptively by a termination criterion based on parameters and / or state variables of the model of the compressed air station, in particular of pressure events, and / or records or forecasts of the pressure consumption.
  • a termination criterion based on parameters and / or state variables of the model of the compressed air station, in particular of pressure events, and / or records or forecasts of the pressure consumption.
  • the switching strategies checked by the pre-simulation method comprise discrete or continuous changes of the operating state of compressors and optionally of other devices of the compressed air station at the beginning, at the end and / or at arbitrary times within the period of the pre-simulation.
  • the method according to the invention allows the consideration of the changes of manipulated or disturbing variables within a simulated time span and consequently allows a more realistic consideration of the time course of these variables.
  • the length of the simulated time period of the pre-simulation method is determined as a function of the technical performance data of the compressors of the compressor system and / or as a function of the actual load of individual compressors and / or past load fluctuations.
  • the length of the pre-simulation can thus be limited in such a way that the computing resources necessary for calculating the results of the pre-simulation are used to the greatest possible advantage.
  • the length of the simulated time period is dimensioned such that it is longer than the shortest typically occurring load fluctuations of the compressed air station.
  • this step size can also immediate Changes in the pressure conditions in the compressed air station can be reliably detected, for example after a switching operation has been carried out in the pre-simulation, with simultaneous economical use of the computing resources used by the system controller.
  • the method for controlling a compressed air station can also be characterized in that within the pre-simulation at least some of the discontinuities and / or dead times in the behavior of the compressors and / or optional other devices of compressed air technology, in particular the delayed compressed air delivery and the additional energy consumption the compressors in connection with changes in their operating state, are considered such that a separate consideration beyond the pre-simulation in the plant control is no longer mandatory.
  • the existing in a compressed air station actuators have typical dead times, ranging in the range between 1 second to several 10 seconds. Contrary to the control methods known from the prior art, it is possible in the present case to calculate the effective dead times and other discontinuities in the pre-simulation, and thus to take these quantities into account in the calculation of the switching operations.
  • the pressure values are not fixed in the present case, but can be adapted to the conditions in the compressed air station.
  • the determination of the pressure values can also be carried out by means of the pre-simulation be carried out.
  • the determination of suitable upper and lower pressure values can be determined from repeatedly repeated pre-simulations with mutually differing pressure values.
  • pressure values are initially determined in advance, they can form the basis for the calculation of different simulations in a defined manner, in which the pressure values themselves remain invariable, but variables such as manipulated variables characterized, for example, by switching operations are modified.
  • a change in state of the compressed air station which does not require a new definition of the upper pressure values, can be used to determine a switching strategy that is as advantageous as possible, that only a predetermined number of manipulated variables characterizing the actuating actions are determined in the pre-simulation method.
  • the at least one predetermined shutdown strategy or the at least one predetermined Zuschaltstrategie results from a respectively fixed in list form shutdown or Zuschaltgolngol.
  • the respective sequences for switching off or switching on, for example, individual compressors or compressor groups can also be based on heuristic findings or else on results from numerical calculations.
  • the calculation time for the calculation of individual alternative switch strategies can be shortened to a technically advantageous level.
  • connection or disconnection can also be switched off.
  • different compressor groups under fixed or pre-simulati- on procedures still to be evaluated upper pressure values or lower pressure values are considered.
  • the connection or disconnection of different groups of compressors may here again be based on heuristic knowledge or on predetermined sequences which have been created by means of numerical calculations. By switching on or off entire compressor groups can be targeted and sometimes longer-term effect on the change of pressure conditions in the compressed air station.
  • the pre-simulation method is carried out based on the theory for hybrid automata.
  • the realization of the pre-simulation method has a wide basis for the calculation, which can be carried out with high efficiency.
  • the execution of the pre-simulation method based on hybrid automata in contrast to the conventional calculation based solely on digital quantities, also enables the acquisition of analog variables such as analogue data.
  • the real-time measured variables for example, the real-time measured variables.
  • the continuous measured variables do not assume a value from a number of possible values, but can be varied steplessly and therefore require a separate treatment.
  • Hybrid automata are an extension of the concept of finite automata that can be used to model virtually any discrete system.
  • hybrid machines do not necessarily have to be used for carrying out the method according to the invention, they are nevertheless a prerequisite for the preparation of the simulation model considered to be advantageous here.
  • the pre-simulation method is carried out on the basis of a computer-implementable and preferably deterministic model. This allows for the use of previously known computer-implemented algorithms and mathematical methods, such as are widely available in numerical mathematics.
  • the method for controlling a compressed air station can also be characterized in that the quality criterion is defined by the lowest possible energy consumption or at least significantly influenced.
  • the energy Energy consumption which sometimes represents the largest cost factor in the operation of a compressed air station, can therefore be determined in advance before the occurrence of specific changes in the pressure conditions in the compressed air station and be influenced by a selection criterion, such as to reduce or reduce energy consumption. A significant increase in profitability in the operation of the compressed air station can thus be the result.
  • the pre-simulation method at least one data set with predicted, future time profiles of the state variables of the compressed air station model in different switching strategies at different, not necessarily equidistant times and / or with codes derived therefrom, preferably for the entire control cycle. Due to the creation of such at least one data set, it is possible for the plant control of the compressed air station to initiate corresponding switching strategies without the plant control itself having to use the pre-simulation method as an immediate control algorithm or part of an immediate control algorithm. Rather, the pre-simulation method may be implemented as a standalone numeric module, which is initialized and executed by the plant controller when needed.
  • the method for controlling a compressed air station may also include an optionally automatic adaptation of the model of the compressed air station to updated and / or initially only nominally known and / or not exactly set system parameters. This update ensures that appropriate plant parameters are available during the entire time of operation of the compressed air station at each time the pre-simulation procedure is performed. Automatic adaptation of the compressed air station model to updated system parameters may, in addition to ensuring a more accurate prediction, sometimes increase the speed of execution of the pre-simulation process.
  • the method according to the invention can also be characterized in that an adaptation of the model of the compressed air station to updated system parameters is achieved by selecting from several alternative sets of system parameters the one with which the subsequent The simulation of the operation of the compressed air station for a given time interval best corresponds to the actually observed course of the operation of the compressed air station.
  • This selection strategy can also be supported by the fact that sequential targeted changes in the operating state of each individual compressors and / or devices of the compressed air station are performed, and that in the context of the subsequent simulation only alternative parameters of the respective compressor and / or the device are examined and selected.
  • current variable system state variables of the compressed air station can be taken into account in the pre-simulation method, in particular information about the operating state of at least one pressure fluid tank, for example its pressure and / or its temperature and / or information about the operating states of individual compressors, for example their current control states and / or currentjanszustrisen and / or information in relation to the change in the amount of pressurized fluid in the compressed air station, for example, the decrease in the pressure fluid quantity per unit time.
  • the method for controlling a compressed air station can also be distinguished by the fact that information about the delivery quantity of pressurized fluid of individual compressors and / or the power consumption of individual compressors in different load states and / or information about the dead times of the compressors and / or information about the dead times of the compressors in the pre-simulation method as solid system parameters of the compressed air station or for the compressor system characteristic minimum pressure or maximum pressure limits are taken into account.
  • the consideration of the fixed system parameters of the compressed air station further allows a more detailed description of the compressed air station itself as well as marginal conditions important for the execution of the pre-simulation method, and thus results in an improved prediction of the pressure conditions in the compressed air station by means of the pre-simulation.
  • the method for controlling the compressed air station may also provide that, in the simulated time pre-simulation, there is no change in the configuration of the compressors loaded in the pre-simulation which takes place in the pre-simulation not in load located compressors of the compressed air station.
  • the pre-simulation can be carried out faster, thus increasing the prediction speed.
  • the configuration of the compressors in the pre-simulation in load or not in load need not coincide with the currently prevailing configuration of compressor compressors at the time of execution of the pre-simulation. Rather, it may be crucial to assume in a pre-simulation a configuration of on-going compressors or non-load compressors, which does not match the real, current situation, thus determining the most appropriate control strategy for the control of the compressed air station ,
  • the method for controlling a compressed air station may further provide that a pressure compensating compressor is selected from the number of compressors in the pre-simulation of the compressor in terms of compressor power smallest compressor, which, according to the pre-simulation, the longest remaining time in an idle state if this compressor were to be transferred to a compressor not under load in the pre-simulation in a compressor under load in the pre-simulation.
  • the classification of the compressors in compressors or compressors not loaded in the pre-simulation takes place on the basis of process information and the parameterization stored in the control.
  • a compressor can be determined as a pressure compensation compressor, which in the future has to provide for a corresponding real pressure equalization.
  • this pressure compensating compressor is selected from the amount of compressors loaded in the pre-simulation.
  • Both pre-set parameters and process information (state variable) of the compressed air station can be used to select the pressure balance compressor.
  • the method for controlling a compressed air station can provide that at least two pre-simulations with the same parameterization but differently selected numerical values for the lower pressure value are carried out for determining the lower pressure value and determine the simulated time points of undershooting the lower pressure value.
  • the determination of the lower pressure value typically only takes place when the pressure compensation compressor is currently not under load.
  • the control of the pressure compensation compressor can be taken over by an algorithm which works with the pressure values (lower pressure value and upper pressure value), which can always be adapted to the changing conditions in the compressed air station.
  • different pressure values can be specified and, as it were, tried out by means of the pre-simulation method.
  • a determination of the lower pressure value typically only takes place when the pressure compensation compressor is currently not under load. On the basis of the pre-simulation method, it is therefore possible to determine the probable time at which the undershooting of a previously parameterized minimum pressure of the compressed-air station takes place.
  • Heuristic rules can also be used to determine when the pressure balance compressor is treated as a load compressor in the pre-simulation process. For example, if the compressor is in an idle state 5 seconds before falling below the minimum pressure, then the lower pressure value of the pressure is 5 seconds before falling below the minimum pressure. On the other hand, if the pressure compensating compressor is in an off state 5 seconds before the minimum pressure is undershot, then the lower pressure value is the pressure at the time of 15 seconds before the minimum pressure undershooting.
  • the period of 5 seconds may correspond to the approximate dead time of a compressor for the state change from an idle state to a load state.
  • the time span of 15 seconds on the other hand, may correspond to the approximate dead time of a compressor for the state change from an off state to a load state.
  • the method for controlling a compressed air station can also be distinguished by the fact that at least two pre-simulations with the same parameterization but differently selected numerical values for the upper pressure value are carried out for the determination of the upper pressure value and then convert the pressure compensating compressor into a compressor in pre-simulation when the pressure of the pressurized fluid in the compressed air station falls below the lower pressure value, and then into one not in load transfer located compressor when the pressure of the pressurized fluid in the compressed air station exceeds the upper pressure value.
  • the upper pressure value is typically redefined. For the upper pressure value, a minimum and a maximum value can be specified. The minimum value is typically the same as the lower pressure value.
  • the maximum value of the upper pressure value can also result from the maximum pressure permissible for the operation of the compressed air station. For example, if the pressure in the compressed air station exceeds the maximum pressure, the pressure compensation compressor must be switched off automatically. Any values between the minimum and maximum values for the upper pressure value are allowable pressure values in the pre-simulation. By dividing this pressure regime into, for example, equally spaced pressure limits, a predetermined number of upper pressure values can be examined by means of the pre-simulation for their properties suitable for the control of the compressed air station. It can be provided that the pressure value is determined as the upper pressure value, which can be expected over the simulated time course of the pressure conditions in the compressed air station the most stable course of the pressure.
  • the upper pressure value determined as relatively advantageous in the pre-simulation comes from the total of all the upper pressure values set in the pre-simulations, and relatively advantageous with respect to the energy consumption with respect to the simulated energy intake of all Compressors was selected. Accordingly, the appropriate choice of an upper pressure value can already make a significant contribution to reducing the operating costs of the compressed air station.
  • the upper pressure values set in the pre-simulations for determining an advantageous upper pressure value in increments of ⁇ 0.5 bar, especially in increments of ⁇ 0.1 bar are set, the increments of successively set or examined upper pressure values need not be equidistant spaced, or the step size between the examined upper pressure values not constant have to be.
  • These increments allow a reliable determination of that upper pressure value, which is to be classified as relatively advantageous.
  • the increments relate to operating pressures, or fluctuations of operating pressures in compressor systems, such as those used in an industrial environment.
  • the pre-simulation uses stochastic models over the development of consumer behavior with regard to the removal of pressurized fluid from the compressed air station. Accordingly, in the pre-simulation, the removal of pressurized fluid can be taken into account, as they take place approximately in the regular operation of the compressed air station.
  • the pre-simulation uses artificially intelligent and / or adaptive numerical routines with respect to the temporal evolution of the consumer behavior with regard to the removal of pressurized fluid from the compressed air station. Consequently, a relatively accurate detection of consumer behavior after a long time of use of the compressed air station is ensured. A consideration of consumer behavior in terms of temporal evolution can thus be done in a particularly favorable manner.
  • the program implementation of the method is defined using object-oriented programming methods, wherein at least the compressors are regarded as objects. Accordingly, the development and implementation of the compressed air station model is particularly simple.
  • a separate hardware is used for carrying out the pre-simulation, which communicates via a bus system with the system controller, which in turn communicates with the compressors and optionally with other devices of the compressed air technology.
  • the heuristics for forming alternative switching strategies are determined by a model of a system control of a compressed air station contained in the simulation model. realized on the model of the plant control in the simulation, the control and regulation of the simulated compressed air station and wherein alternative switching strategies are formed by specifying alternative control and regulation parameters for the model of plant control, of which in each case the most advantageous switching strategy for instigation in the real Compressed air station is selected.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a compressed air station with a system control, according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of a compressed air station with a system control, according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a model of the compressed air station according to the embodiment of the real compressed air station in Fig. 2,
  • FIG. 5 shows a flowchart for clarifying the method using a pre-simulation for controlling a compressed air station according to an embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 6 is a flow chart illustrating the use of a pre-simulation in an embodiment of the control method according to the invention.
  • 7 is a representation of the temporal pressure curve of a compressed air station u nter use of pressure band limits
  • 8 is an illustration of the pressure curve in a compressed air station employing a pressure control method using three nested printing tapes.
  • FIG. 9 shows a time course of the pressure in a compressed air station according to an embodiment of the invention over a future simulated time span for virtual control value changes
  • FIG. 10 shows a pressure curve in a compressed air station according to an embodiment of the invention over a simulated future time span for virtual manipulated variable changes for determining a preferred switching strategy
  • Fig. 11 is a temporal pressure change in a compressed air station by means of a
  • Control method taking into account the dead time of two control elements.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a compressed air station 1, which cooperates with an embodiment of a system controller 3 according to the invention and is also controlled or regulated by this.
  • the compressed air station 1 comprises three compressors 2 which are connected via pressure lines 9 and actuators 5 designed as valves to two compressed air dryers 14.
  • the pressurized fluid 4 (not shown here) provided for one or more users is stored in the pressurized fluid tank 8.
  • each actuator 5 can be addressed via a connection, which is not further described here, with the system controller 3.
  • the functional principle of the system controller 3 basically corresponds to that of the further, somewhat more complex embodiment according to FIG. 2.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a compressed air station 1 which is somewhat more complex than the embodiment according to FIG. 1 and which cooperates with a system controller 3 and is controlled or regulated by it.
  • the compressed air station 1 comprises in the system control 3 three compressors 2, which is provided with appropriate control or regulation for providing pressurized fluid 4 (not shown here) to three pressurized fluid tanks 8.
  • the Pressurized fluid 4 is distributed from each compressor 2 via a pressure line 9 to three actuators 5, which are presently designed as valves 5, which are in fluid communication with the three pressure fluid tanks 8, and can supply each pressure fluid tank 8 with pressurized fluid as needed.
  • the pressurized fluid 4 can be removed from the compressed air station 1 as needed by a user or several users.
  • pressurized fluid 4 can be removed from all pressure fluid tanks 8.
  • pressure fluid 4 can be directed from the pressurized fluid tanks 8 to the user station to the user on the one hand, and on the other hand pressure equalization of the individual pressurized fluid tanks 8 with each other is possible.
  • each actuator 5 can be addressed via a connection, which is not further described here, with the system controller 3. For reasons of clarity, in the present case not every actuator 5 was expressly provided with a connection to the system control.
  • control signals for switching operations transmitted by the system controller 3 to the actuators 5 can be of the most varied type and, moreover, can be both of a discrete and a continuous nature.
  • common control signals of the actuators 5, in particular on valves may include a connection, connection or even a gradual connection or connection.
  • connections between the pickup station and individual fluid tanks 8 can thus be established.
  • possible initial actuators eg pressure reducing valves
  • the compressed air station 1 may comprise sensors which detect temporally variable system state variables 56 (not shown here) and further make the system controller 3 available for the control or regulation of the compressed air station 1.
  • the pressure fluid tanks 8 can be provided with sensors which are not further described here, which allow the measurement of the pressures in the individual pressure fluid tanks 8.
  • the compressed air station 1 can also be provided with further sensors, not shown here, which allow the detection of quantities of technical parameters for characterizing the compressed air station 1.
  • Fig. 3 shows a model of the compressed air station as shown in Fig. 2, which is used for example in a system controller 3 for controlling the real compressed air station.
  • the system controller 3 can use a pre-simulation method 20 (not designated here) in accordance with an embodiment of the present invention or even embody only a symbolic representation for the parameterization of a compressed air station 1.
  • a pre-simulation method 20 (not designated here) in accordance with an embodiment of the present invention or even embody only a symbolic representation for the parameterization of a compressed air station 1.
  • each essential component for the operation of the compressed air station is characterized by a numerical parameterization (parameterization).
  • the format of this parameterization must be suitable for being suitably used by the system controller 3 or a pre-simulation method 20 (not shown here).
  • the parameterization can be done not only by numerical, but also by symbolic values, such as by the specification and selection of Funktio ⁇ swanien, types, series or type designations of compressors.
  • Fig. 4 illustrates the time course of the pressure in the compressed air station 1, or a pressure fluid tank 8 not further described herein under the action of a switching strategy 10 (switching action, Stellgr ⁇ hybrid or providedung).
  • switching action occurs at the time of the present.
  • the switching strategy 10 is performed, for example, to compensate for the falling in the past pressure of the compressed air station 1 accordingly.
  • switching action in the present for example, a switching on of a pressure valve
  • an increase in the pressure in the compressed air station 1 occurs in the course of time of the future.
  • a selection of a preferred switching strategy 10 is carried out according to the present inventive method for controlling a compressed air station also by means of a pre-simulation.
  • the alternative switching strategies 11 can result in temporally future and predicted courses of the pressure in the compressed air station 1, such as in the pressure curves Ti, T 2 and T 3 of the pressure profile in FIG. 4.
  • FIG. 6 shows a further flowchart for the representation of a data set 6 which contains simulation results of the pre-simulation 20.
  • a preferred switching strategy 10 can be determined.
  • system-relevant variables can be fixed system parameters 55, which contain, for example, information on the delivery quantity of pressurized fluid of individual compressors, or on the power consumption of individual compressors in different load states, information on the dead times of the compressors or actuators, as well as on the compressed air station characteristic minimum pressure and maximum pressure limits.
  • system-relevant parameters can also consist of system state variables 56, which represent variables which vary with time.
  • system state variables 56 of the compressed air station 1 can provide the information about the operating state of less At least one pressure fluid tank 8 or its pressure, its temperature, they may include information about the operating conditions of individual compressors 2, and their current control states or functional states, as well as information relating to the change in the amount of pressurized fluid 4 in the compressed air station 1, such as For example, the change of pressurized fluid per unit time, their flow or other physical parameters.
  • the quality of the pre-simulation 20 is based on the quality or number of fixed system parameters 55 and system state variables 56 on which the pre-simulation 20 is based.
  • FIG. 7 shows the illustration of a pressure curve of a compressed air station with respect to a pressure belt, which defines a pressure belt lower limit 42 with a minimum pressure P m i n and a pressure upper belt limit 41 with a maximum pressure P max .
  • Such a switching action is initiated at the time that the pressure trace leaves the pressure belt lower limit 42, whereby the supply of additional pressure fluid is such that after a short period of underrun the pressure curve again follows within the limits of the fixed predetermined pressure band. If, on the other hand, the pressure curve leaves uppermost upper limit of pressure 41, the pressure curve can be corrected, for example, by a shut-off action at the time of elimination of upper limit of pressure 41 such that, after a short period of exceeding, this again takes place within the pressure-band limits.
  • FIG. 8 shows approximately the pressure profile of a compressed air station 1 relative to three nested pressure belts.
  • the smallest pressure band with the lower pressure limit 42 of Pm and the upper pressure limit 41 with the pressure Poi lies within the next larger pressure band with the lower pressure limit 42 of Pu 2 and the upper pressure limit 41 with the pressure P 02 .
  • Both previously designated pressure bands are again within the largest pressure band, which has a lower pressure limit 42 of P min and a maximum pressure of the upper limit pressure band 41 of P max .
  • switching operations 3 can already be initiated at the times at which the pressure variation exceeds the pressure band limits of the smallest or next larger pressure band. Due to the inherent in the compressed air station delay times after making a switching action occurs after a correspondingly short periods of time to correct the pressure curve.
  • FIGS. 7 and 8 result from switching operations, which have been caused by purely reactive control methods. Only if a predetermined pressure event has occurred at one time (for example, leaving the pressure band limits) will a corresponding switching action be initiated. In contrast, according to the present invention, switching strategies are simulated in the future in order to set a desired pressure profile.
  • a switching strategy 10 is performed at a present time, which reduces the manipulated variable from a value a) to a smaller value b).
  • the expected future course of the pressure in the compressed air station follows a slightly delayed waste in time.
  • a virtual change of the manipulated variable from the value b) to the higher value c) is made.
  • This virtual manipulated variable change results in a virtual increase in the pressure in the compressed air station 1.
  • a further manipulated variable change is made from the value c) to the value d) at a later simulated time.
  • This second virtual manipulated variable change to the value d) can be, for example, in a shutdown strategy 12. Due to the combination of both virtual manipulated variable changes, it is possible to set a stable virtual pressure curve toward the end of the simulated time period 23. If, for example, the two virtual Size changes made at the appropriate times in the real future as the actual switching strategy 10, a setting of a stable pressure curve is expected. By carrying out the pre-simulation, the future behavior of the compressed air station can thus be predicted, and the information base for the state of the compressed air station can still be extended to future times.
  • FIG. 10 illustrates three possible virtual pressure curves, as would result from different manipulated variable changes according to the pre-simulation 20 over the simulated time period 23, compared to the pressure profile shown in FIG. 9.
  • the virtual Zuschaltstrategien 13 and Abschaltstrategien 12 results in a more stable at the end of the simulated time period 23 or increasing or decreasing pressure curve.
  • the virtual switching strategies 10 made in the different simulations can also take place at different times.
  • the different manipulated variable changes can also be influenced by the removal behavior of pressurized fluid by one or more users from the compressed air station 1. Accordingly, the sequence of switching operations, which is denoted by Si, results in a pressure curve Ti increasing towards the end of the simulated time span 23.
  • the sequence of switching operations which is denoted by S 2 , results in a largely stable course of the simulation at the end of the simulated time span 23 Pressure in the compressed air station 1.
  • the sequence of switching operations which is denoted by S 3 , results at the end of the simulated time period 23 in a decreasing pressure curve T 3 .
  • a quality criterion 22 (not shown here) that pressure profile is selected which has the relatively lowest fluctuations at the end of the simulated time period 23
  • the performed pre-simulation 20 suggests switching operations 10 in accordance with S 2 designated sequence to execute switching operations at the appropriate future times.
  • numerous possible virtual pressure curves can also be generated by varying numerous other parameters in the pre-simulation, from which the best can then be selected according to a quality criterion 22.
  • Fig. 11 the pressure profile of a compressed air station 1 ü is shown over a time course.
  • a switching action was carried out at the time T 1 on the first actuator. Due to the dead time of the first actuator 5, the effect of this switching action in the pressure curve in the presence is not yet visible. Consequently, it is now possible to carry out a further switching action on a second actuator.
  • the switching action on the second actuator can improve the degree of fulfillment of a boundary condition (for example, avoidance of undershooting of the minimum pressure P mm ) or was even necessary.
  • the pre-simulation is carried out for both possible switching strategies over the simulated time period 23, it is evident that the switching action on the second actuator 5 is not necessary in order to ensure compliance with the boundary conditions.
  • the dead time of the second actuator 5 is only overcome after the pressure in the compressed air station 1 is already well above the minimum pressure P min . Consequently, it could be decided on the basis of the performed pre-simulation method 20 that the execution of the switching action on the second actuator for improving the pressure curve in the compressed air station 1 should be omitted.

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Abstract

Method for controlling and regulating a compressed air station (1) comprising at least a plurality of interconnected compressors (2), said method being able to implement circuit strategies in the compressed air station using an electronic system controller (3) that influences an amount of a pressurized fluid which is available at all times to one or more users of the compressed air station, the method also being able to adaptively adjust the amount of pressurized fluid which is available at all times to one or more users of the compressed air station according to future operating conditions of the compressed air station, said adaptive adjustment being relative to the amount of compressed fluid withdrawn from the compressed air station, wherein prior to the implementation of a circuit strategy, various circuit strategies are examined in a prior simulation process using a model of the compressed air station as a basis, and from the examined circuit strategies the most advantageous circuit strategy, relatively speaking, is selected according to at least one established quality criterion, and the selected circuit strategy is forwarded to the system controller for implementation in the compressed air station.

Description

SIMULATIONSGESTÜTZTES VERFAH REN ZUR STEUERUNG BZW. REGELUNG VON SIMULATION-BASED METHOD FOR CONTROLLING OR BZW. RULES OF
DRUCKLUFTSTATIONENAIR STATIONS
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung einer Druckluftstation, die wenigstens eine Mehrzahl von untereinander vernetzten Kompressoren, insbesondere unterschiedlicher technischer Spezifikationen, und optional weitere Geräte der Drucklufttechnik umfasst, welches insbesondere in Steuerzyklen sowohl Schaltstrategien über eine elektronische Anlagensteuerung zur Beeinflussung einer Menge eines für einen oder mehrere Benutzer der Druckluftstation zur Verfügung stehenden Druckfluids in der Druckluftstation veranlassen kann, als auch die für einen oder mehrere Benutzer der Druckluftstation zur Verfügung stehende Menge an Druckfluid auf zukünftige Betriebsbedingungen der Druckluftstation adaptiv auf die Entnahmemenge an Druckfluid aus der Druckluftstation einzustellen vermag.The invention relates to a method for controlling or regulating a compressed air station comprising at least a plurality of interconnected compressors, in particular different technical specifications, and optionally further devices of the compressed air technology, which in particular in control cycles both switching strategies via an electronic system control to influence a quantity of for one or more users of the compressed air station can cause available pressurized fluid in the compressed air station, as well as adjust the available for one or more users of compressed air station amount of pressurized fluid to future operating conditions of the compressed air station adaptive to the removal amount of pressurized fluid from the compressed air station.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung einer Druckluftstation, die wenigstens eine Mehrzahl von untereinander vernetzten Kompressoren, insbesondere unterschiedlicher technischer Spezifikationen, und optional weitere Geräte der Drucklufttechnik umfasst, wobei das Verfahren, welches in einer elektronischen Steuerung einer Druckluftstation implementiert ist, Informationen über wesentliche Zustandsgrößen der Druckluftstation als Eingabeinformation verarbeitet, und Steuerbefehle zur Steuerung von zumindest einigen Kompressoren und optional weiteren Komponenten der Druckluftstation als Ausgabe abgibt, nach dem Oberbegriff von Anspruch 34.Furthermore, the present invention relates to a method for controlling or regulating a compressed air station, which comprises at least a plurality of interconnected compressors, in particular different technical specifications, and optionally further devices of the compressed air technology, wherein the method which is implemented in an electronic control of a compressed air station , Information on essential state variables of the compressed air station processed as input information, and outputs control commands for controlling at least some compressors and optionally other components of the compressed air station as an output, according to the preamble of claim 34.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Anlagensteuerung einer Druckluftstation.Moreover, the present invention relates to a system control of a compressed air station.
Die Verwendung von Druckluftstationen hat sich in vielen industriellen wie auch privaten Umfeldern etabliert. Die Bereitstellung größerer Mengen an Druckfluid sind beispielsweise in industriellen Fertigungsanlagen nicht nur zum Betrieb hydraulischer Vorrichtungen unentbehrlich, sondern etwa auch zur Bereitstellung von Druckfluid an chemische Reaktionsbereiche wie auch physikalische Fertigungsumgebungen zur Verwendung desselben. Druckluftstationen, welche typischerweise wenigstens eine Mehrzahl an Kompressoren, Druckfluidbehältern sowie die entsprechenden Stellmittel und Aktuatoren umfasst, bedürfen oft einer wohldurch- dachten und meist komplexen Steuerung, welche in der Lage ist, einer möglicherweise größeren Anzahl von Benutzern an unterschiedlichen Abnehmerstationen der Druckluftstation zu allen gewünschten Zeitpunkten ausreichend Druckflu- id zur Verfügung zu stellen. Durch das Vornehmen unterschiedlicher Schalthandlungen werden beispielsweise Ventile auf- oder zugeschaltet, wodurch die An- bzw. Abreicherung von Druckfluid in vorbestimmten Bereichen der Druckluftstati- on erfolgt, und die Versorgung der Benutzer mit ausreichend Druckfluid gewährleistet werden kann. Weitere mögliche Schalthandlungen betreffen beispielsweise auch das Zu- oder Abschalten einzelner Kompressoren bzw. Kompressorengruppen, oder auch eine im Gegensatz zum diskreten Auf- oder Zuschalten kontinuierliche Regulierung einzelner Aktuatoren oder Stellmittel.The use of compressed air stations has become established in many industrial as well as private environments. The provision of larger amounts of pressurized fluid is indispensable, for example, in industrial manufacturing facilities not only for operating hydraulic devices, but also for providing pressurized fluid to chemical reaction areas, as well as physical manufacturing environments for use thereof. Compressed air stations, which typically comprise at least a plurality of compressors, pressurized fluid containers, and the corresponding actuators and actuators often require well-being. thought and usually complex control, which is able to provide a possibly larger number of users at different customer stations of the compressed air station at all times desired Druckfluid id available. By performing different switching operations, for example, valves are opened or closed, whereby the accumulation or depletion of pressurized fluid in predetermined areas of the compressed air station takes place, and the supply of the user with sufficient pressurized fluid can be ensured. Further possible switching operations relate, for example, to the switching on or off of individual compressors or compressor groups, or else to a continuous regulation of individual actuators or actuating means in contrast to discrete opening or closing.
Um eine vorteilhafte Steuerung der Druckluftstation vornehmen zu können, benötigt die Anlagensteuerung der Druckluftstation Informationen über den Zustand der Druckluftstation. Solche Informationen können durch die Druckluftstation vorbestimmte feste Systemparameter sein, oder auch messbare Zustandsgrößen, wie beispielsweise der Druck, oder auch diskrete bzw. informationstechnische Zustandsgrößen, wie beispielsweise der Betriebszustand eines Kompressors (Stillstand, Leerlauf, Lastlauf), welche Rückschlüsse auf den Zustand der Druckluftstation zu einem bestimmten Zeitpunkt erlauben. Weiterhin sind zur Steuerung der Druckluftstation Randbedingungen zu beachten, deren Einhaltung für den Betrieb der Druckluftstation wünschenswert oder mitunter auch unerlässlich sind. Hierunter sind etwa Vorgaben über die Einhaltung von maximal zulässigen Höchstdrücken in dem druckbeaufschlagten Leitungs- wie auch Druckbehälternetzwerk der Druckluftstation zu zählen, als auch Vorgaben über einen einzuhaltenden Mindestdruck an den Anschlussstationen für Benutzer.In order to be able to carry out an advantageous control of the compressed air station, the system control of the compressed air station requires information about the state of the compressed air station. Such information can be predetermined fixed system parameters by the compressed air station, or also measurable state variables, such as pressure, or discrete or informational state variables, such as the operating state of a compressor (standstill, idle, load), which draw conclusions about the state of the compressed air station allow at a given time. Furthermore, to control the compressed air station boundary conditions are observed, the compliance with the operation of the compressed air station are desirable or sometimes indispensable. These include, for example, specifications regarding compliance with maximum permissible maximum pressures in the pressurized line as well as pressure tank network of the compressed air station, as well as specifications on a minimum pressure to be maintained at the connection stations for users.
Aus dem Stand der Technik sind bereits eine Anzahl an Steuerungs- bzw Regelungsverfahren bekannt, die zur Druckluftstationsteuerung eingesetzt werden. Ein relativ einfaches Steuerungsverfahren, bedient sich einer Kaskadenschaltung, welche jedem Kompressor ein vorbestimmtes Druckband zuordnet. Bei Unterschreitung der unteren Druckbandgrenze wird ein Kompressor zugeschaltet. Bei Überschreitung der oberen Druckbandgrenze wird ein Kompressor entsprechend abgeschaltet. Durch die Überlappung verschiedener Druckbänder der einzelnen von der Druckluftstation umfassten Kompressoren lässt sich ein Mindestdruck einregeln, welcher den Benutzern der Druckluftstation die Entnahme einer gewünschten Menge an Druckfluid aus der Anlage ermöglicht. Andere Steuerungsverfahren bedienen sich einer Reihenfolgesteuerung, welche eines gemeinsamen vorbestimmten Druckbandes bedarf. Bei Verlassen des Druckbandes wird entsprechend einer zuvor definierten Reihenfolge ein Kompressor entweder zu- oder abgeschaltet. Bei jedem Schaltvorgang wird ein Timer gestartet, welcher eine vorbestimmte Zeitspanne misst. Sollte der in der Druckluftstation vorherrschende Druck vor Ablauf dieser Zeitspanne nicht das durch das Druckband vorbestimmte Druckregime erreicht haben, wird in zuvor definierter Reihenfolge wiederum ein weiterer Kompressor zu- oder abgeschaltet.A number of control methods are known from the prior art, which are used for compressed air station control. A relatively simple control method uses a cascade circuit which assigns a predetermined pressure band to each compressor. When falling below the lower pressure band limit, a compressor is switched on. If the upper pressure band limit is exceeded, a compressor is switched off accordingly. Due to the overlapping of different pressure bands of the individual compressors comprised by the compressed air station, a minimum pressure can be set which allows the users of the compressed air station to remove a desired amount of pressurized fluid from the system. Other control methods use a sequencing control which requires a common predetermined printing band. Upon leaving the print belt, a compressor is either switched on or off in accordance with a previously defined sequence. At each switching operation, a timer is started which measures a predetermined period of time. If the pressure prevailing in the compressed air station has not reached the pressure regime predetermined by the pressure belt before the end of this time span, a further compressor is in turn switched on or off in a previously defined sequence.
Eine Weiterentwicklung der Reihenfolgesteuerung wird durch die Druckbandsteuerung begründet. Anstelle des relativ unflexiblen Zu- bzw. Abschaltens einzelner Kompressoren werden Kompressoren in zuvor vorbestimmten Gruppenreihenfolgen zu- bzw. abgeschaltet. Die Auswahl des schaltenden Kompressors innerhalb einer Gruppe erfolgt dabei anhand von heuristischen Regeln, welche sich im Laufe der Zeit als geeignet erwiesen haben, die Betriebskosten einer Druckluftstation zu minimieren.A further development of the sequence control is justified by the pressure belt control. Instead of the relatively inflexible connection or disconnection of individual compressors, compressors are switched on and off in previously predetermined group orders. The selection of the switching compressor within a group is based on heuristic rules, which have proven over time to be suitable to minimize the operating costs of a compressed air station.
All diese Verfahren zur Steuerung von Druckluftstationen sind rein prozessgetrieben. Demnach werden Schalthandlungen an den von der Druckluftstation umfass- ten Aktuatoren, wie auch Kompressoren lediglich als Reaktion auf zuvor definierte Druckluftereignisse in der Druckluftstation vorgenommen. Hierbei ist jede Aktion der Steuerung der Druckluftstation lediglich eine Reaktion auf ein Ereignis, welches sich in der Gegenwart oder in der Vergangenheit abspielt bzw. abgespielt hat. Erst nach geeigneter Beobachtung dieses Ereignisses kann eine neue Regulierung der Druckfluidverhältnisse in der Druckluftstation erfolgen. Die Reaktion der Steuerung erfolgt deshalb stets nur auf ein Ereignis, welches bei optimaler Steuerung der Druckluftstation hätte abgewendet werden sollen.All these methods for controlling compressed air stations are purely process-driven. Accordingly, switching operations on the actuators, which include the compressed air station, as well as on the compressors, are performed only in response to previously defined compressed air events in the compressed air station. Here, each action of the control of the compressed air station is merely a reaction to an event that has occurred or played in the present or in the past. Only after appropriate observation of this event, a new regulation of the pressure fluid conditions in the compressed air station can be done. The reaction of the control therefore always takes place only on an event which should have been averted with optimal control of the compressed air station.
Um eine ausreichend frühzeitige Vornahme von Schaltungshandlungen auslösen zu können, welche dem drohenden Ereignis, dessen Trend sich bereits abzeichnet, entgegenwirken sollen, verwenden manche aus dem Stand der Technik bekannte Steuerungsverfahren eine größere Anzahl von ineinander verschachtelten Druckbändern. Die unterschiedlichen durch die einzelnen Druckbänder definierten Druckbereiche erlauben frühzeitig auch die möglicherweise nur im Ansatz erkennbaren Änderungen der Druckverhältnisse zu definieren und rechtzeitig mit geeigneten Stellhandlungen einem Über- bzw. Unterschreiten eines Maximal- bzw. Minimaldrucks in der Druckluftstation entgegenzuwirken. Jedoch auch derartige Verfahren können nur als rein reaktive Steuerungsverfahren betrachtet werden, da erst bei Vorliegen vorbestimmter Druckverhältnisse in der Druckluftstation eine entsprechende Steuerhandlung vollzogen wird.In order to be able to trigger a sufficiently early execution of circuit actions which are to counteract the impending event whose trend is already emerging, some control methods known from the prior art use a larger number of nested pressure bands. The different pressure ranges defined by the individual pressure bands also make it possible at an early stage to define the changes in the pressure conditions which may possibly only be recognizable and to counteract in good time with suitable actuating actions an overshoot or undershoot of a maximum or minimum pressure in the compressed air station. However, even such methods can only be considered as purely reactive control methods since only in the presence of predetermined pressure conditions in the compressed air station, a corresponding tax action is completed.
Die in den dargestellten Steuerungsverfahren vorgenommenen Stellhandlungen haben überdem noch Totzeiten aller Stellelemente zu berücksichtigen, um eine Überreaktion auf eine entsprechende Stellhandlung in der Druckluftstation zu verhindern. Dementsprechend erfolgt die Berechnung neuer Stellhandlungen lediglich nach einer durch die Totzeiten der Stellelemente bedingte typische Verzögerungszeit. Auf diese Weise lässt sich jedoch nicht vermeiden, dass die Auswirkung einer vorgenommenen Stellhandlung nur dann beobachtet werden kann, wenn der Zustand in der Druckluftstation neu bewertet und durch die Berechnung einer neuen Reaktion durch weitere Stellhandlungen vorgenommen wird. Folglich kommt es zu einer künstlichen Verringerung der Reaktionsgeschwindigkeit der Steuerung, was sich nachteilig auf die Steuerungsgüte der Druckluftstation auswirkt.The manipulations carried out in the illustrated control methods also have to take into account dead times of all control elements in order to prevent an overreaction to a corresponding actuating action in the compressed air station. Accordingly, the calculation of new positioning acts only after a caused by the dead times of the actuators typical delay time. In this way, however, it is unavoidable that the effect of a parking act carried out can only be observed if the condition in the compressed air station is reassessed and carried out by the calculation of a new reaction by further actuating actions. Consequently, there is an artificial reduction in the reaction speed of the control, which adversely affects the control quality of the compressed air station.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Steuerungsverfahren erlauben überdies nur eine Berücksichtigung von Randbedingungen, soweit diese explizit bei der Parametrierung der Steuerungsberechnungen besichtigt werden können. Die Zusammenhänge vieler physikalischer Variablen der Druckluftstationen können jedoch nur durch Angaben von empirischen Regeln parametriert werden, welche lediglich rein heuristische Verhältnisse in möglicherweise überdies nur äußerst beschränkten Druckregimen darstellen. So ist beispielsweise bekannt, dass in vielen Fällen fnicht in allen") durch das Herabsetzen des zulässigen Höchstdruckes der Druckluftstation eine Energieeinsparung erzielt werden kann. Überdies hat es sich zur Senkung der Energiekosten auch als vorteilhaft bewehrt, kleine vor großen Kompressoren bzw. Kompressorengruppen zu- oder abzuschalten. Die Implementierung derartiger Erkenntnisse in einem Steuerungsverfahren für Druckluftstationen gestaltet sich jedoch sehr schwierig und in vielen Fällen als unmöglich, da durch die Überlagerung unterschiedlicher Parametereinstellungen sich gegensätzliche Wirkungsweisen auf eine zu beeinflussende Randbedingung ergeben können, wodurch die heuristische Parametrierung eine für den Anlagenbetreiber nicht wünschenswerte Komplikation darstellt.Moreover, the control methods known from the state of the art only allow consideration of boundary conditions, as far as they can be explicitly inspected during the parameterization of the control calculations. However, the relationships between many physical variables of the compressed air stations can only be parameterized by giving empirical rules, which merely represent purely heuristic conditions in potentially extremely limited pressure regimes. For example, well known that in many cases fnot in all ") by lowering the maximum allowable pressure of the compressed air station energy saving can be achieved. Moreover, it has reinforced to reduce energy costs to be advantageous to small before large compressors or compressor groups to- However, the implementation of such findings in a control method for compressed air stations is very difficult and in many cases impossible, since the overlapping of different parameter settings can result in conflicting effects on a boundary condition to be influenced, whereby the heuristic parameterization one for the plant operator represents desirable complication.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Steuerungsverfahren für Druckluftstationen vorzuschlagen, welches die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Lösungsansätze vermeidet. Insbesondere soll das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren erlauben, möglichst frühzeitig Verände- rungen des Drucks in der Druckluftstation vorherzusehen, um geeignete Schalthandlungen in die Wege zu leiten.The present invention is now based on the object to propose a control method for compressed air stations, which avoids the disadvantages of the known from the prior art approaches. In particular, the control method according to the invention should permit changes to be made as early as possible. predictions of the pressure in the compressed air station in order to initiate appropriate switching operations in the way.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung einer Druckluftstation gemäß Patentansprüchen 1 und 35 bzw. durch eine Anlagensteuerung einer Druckluftstation gemäß Patentanspruch 37 gelöst.This object is achieved by a method for controlling a compressed air station according to claims 1 and 35 or by a system control of a compressed air station according to claim 37.
Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Steuerung einer Druckluftstation gelöst, die wenigstens eine Mehrzahl von untereinander vernetzten Kompressoren, insbesondere unterschiedlicher technischer Spezifikationen, und optional weitere Geräte der Drucklufttechnik umfasst, welches insbesondere in Steuerzyklen sowohl Schaltstrategien über eine elektronische Anlagensteuerung zur Beeinflussung einer Menge eines für einen oder mehrere Benutzer der Druckluftstation jederzeit zur Verfügung stehenden Druckfluids in der Druckluftstation veranlassen kann, als auch die für einen oder mehrere Benutzer der Druckluftstation jederzeit zur Verfügung stehende Menge an Druckfluid auf zukünftige Betriebsbedingungen der Druckluftstation adaptiv auf die Entnahmemenge an Druckfluid aus der Druckluftstation einzustellen vermag, wobei vor Veranlassung einer Schaltstrategie verschiedene Schaltstrategien in einem Voraussimulations- verfahren unter Zugrundelegung eines Modells der Druckluftstation überprüft werden und aus den überprüften Schaltstrategien anhand mindestens eines festgelegten Gütekriteriums die relativ vorteilhafteste Schaltstrategie ausgewählt wird und die ausgewählte Schaltstrategie an die Anlagensteuerung zur Veranlassung in der Druckluftstation weitergeleitet wird.In particular, the object is achieved by a method for controlling a compressed air station comprising at least a plurality of interconnected compressors, in particular different technical specifications, and optionally other devices of the compressed air technology, which in particular in control cycles both switching strategies via an electronic system control to influence a lot of for one or more users of the compressed air station can cause any time available pressurized fluid in the compressed air station, as well as adjust the available for one or more users of the compressed air station at any time amount of pressurized fluid to future operating conditions of the compressed air station adaptive to the removal amount of pressurized fluid from the compressed air station can, wherein prior to a switching strategy different switching strategies in a Vorsimulations- procedure on the basis of a model of Druckluftst At the moment, the relatively most advantageous shift strategy is selected from the checked shift strategies based on at least one specified quality criterion, and the selected shift strategy is forwarded to the system controller for initiation in the compressed air station.
Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass die Kompressoren sowie die anderen optional von der Druckluftstation umfassten Geräte der Drucklufttechnik nicht ausschließlich durch die Anlagensteuerung sondern in Teilaspekten (z.B. Sicherheitsabschaltungen, Durchführung einfacher Schaltsequenzen nach Änderung externer Stellgrößen) auch durch interne Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtungen gesteuert bzw. geregelt werden können.It should be pointed out that the compressors and other devices of the compressed air technology optionally included in the compressed air station are also controlled by internal control or regulation devices, not only by the system control but also in some aspects (eg safety shutdowns, execution of simple switching sequences after changing external control values). can be regulated.
Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung einer Druckluftstation, die wenigstens eine Mehrzahl von untereinander vernetzten Kompressoren, insbesondere unterschiedlicher technischer Spezifikationen, und optional weitere Geräte der Drucklufttechnik umfasst, wobei das Verfahren, welches in einer elektronischen Steuerung einer Druckluftstation implementiert ist, Informationen über wesentliche Zustandsgrößen der Druckluftstation als Eingabe- information verarbeitet, und Steuerbefehle zur Steuerung von zumindest einigen Kompressoren und optional weiteren Komponenten der Druckluftstation als Ausgabe abgibt, wobei das Verfahren folgende Funktionsstrukturen aufweist: einen Simulationskern, in dem zur Beschreibung des Verhaltens zumindest einiger Komponenten der Druckluftstation dynamische und vorzugsweise nichtlineare Modelle dieser Komponenten enthalten sind, wobei der Simulationskern so konfiguriert ist, dass er als Simulationsergebnis den Zeitverlauf aller im Modell enthaltenen Zu- standsgrößen der Komponenten der Druckluftstation auf Basis angenommener alternativer Schaltstrategien vorausberechnet, wobei die Modelle des Simulationskerns die wesentlichen Nichtlinearitäten und/oder Unstetigkeiten und/oder Totzeiten im Verhalten der Komponenten, insbesondere der Kompressoren, berücksichtigen; einen Algorithmenkern, der Parameter zur Charakterisierung der Komponenten der Druckluftstation, Informationen über die Verschaltung der einzelnen Komponenten, Heuristiken zur Bildung alternativer Schaltstrategien und Bewertungskriterien für die vom Simulationskern ermittelten Zeitverläufe der Zustands- größen der Komponenten der Druckluftstation für die alternativen Schaltstrategien enthält, und der auf dieser Basis die relativ vorteilhafteste Schaltstrategie auswählt und entsprechende Steuerbefehle an zumindest einige Kompressoren bereit hält bzw. übergibt; und eine Informationsbasis, die neben einem aus Sensorwerten und ggf. vom Algorithmenkern bereitgestellten Aktuatorwerten gebildeten Prozessabbild auch die Simulationsergebnisse für alternative Schaltstrategien enthält, wobei die Informationsbasis zumindest einen Teil der gemeinsamen Datenbasis von Algrotihmen- und Simulationskern darstellt und dem Datenaustausch zwischen Algorithmen- und Simulationskern dient.Furthermore, the object is achieved by a method for controlling or regulating a compressed air station which comprises at least a plurality of interconnected compressors, in particular different technical specifications, and optionally further devices of compressed air technology, the method being implemented in an electronic control of a compressed air station , Information about essential state variables of the compressed air station as input processed information, and outputs control commands for controlling at least some compressors and optionally other components of the compressed air station as output, the method having the following functional structures: a simulation core containing in the dynamic description of the behavior of at least some components of the compressed air station and preferably non-linear models of these components The simulation kernel is configured to precalculate, as a simulation result, the time history of all state variables of the compressed air station components included in the model on the basis of assumed alternative switching strategies, the models of the simulation kernel determining the essential nonlinearities and / or discontinuities and / or dead times in the simulation engine Take into account the behavior of the components, in particular the compressors; an algorithm kernel containing parameters for characterizing the components of the compressed air station, information about the interconnection of the individual components, heuristics for forming alternative switching strategies and evaluation criteria for the timings determined by the simulation kernel of the state variables of the components of the compressed air station for the alternative switching strategies, and US Pat this base selects the relatively most advantageous shift strategy and provides or provides appropriate control commands to at least some compressors; and an information base which, in addition to a process image formed from sensor values and actuator values provided by the algorithm core, also contains the simulation results for alternative switching strategies, the information base representing at least part of the common database of algotihome and simulation kernel and serving for data exchange between the algorithm and simulation kernel ,
Ausführungsgemäß kann die Informationsbasis ein Prozessabbild der Druckluftstation, also im Wesentlichen die Messwerte von Zustandsgrößen und die aktuellen Stellgrößen, ergänzt um die Voraussimulationsergebnisse der Zeitverläufe der Zustandsgrößen für verschiedene Szenarien enthalten. Der Algorithmenkern kann ferner die Informationen über die Konfiguration der Druckluftstation sowie den dann enthaltenen Komponentenarten und deren Parameter enthalten. Außerdem kann er Heuristiken für die Bildung unterschiedlicher zu untersuchender Szenarien aufweisen. Der Algorithmenkern übergibt dann typischerweise diese Informationen an den Simulationskern. Weiterhin übergibt der Algorithmenkern typischer- weise dem Simulationskern die aus der Informationsbasis stammenden und für die Voraussimulation relevanten Zustandsinformationen der Druckluftstation. Der Simulationskern kann hierbei Modelle für die üblichen Komponenten einer Druckluftstation aufweisen. Er vermag ferner aus diesen Modellen unter Verwendung der vom Algorithmenkern erhaltenen Informationen über die Struktur der Druck- luftstation und die darin enthaltenen Komponentenarten und deren Parameter ein Modell der Druckluftstation zu bilden, das er mit weiteren Informationen über den aktuellen Zustand der Druckluftstation aus der Informationsbasis komplettiert. Auf dieser Basis kann der Simulationskern typischerweise über den Voraussimula- tionszeitraum den zeitlichen Verlauf aller Zustandsgrößen des Modells der Druckluftstation simulieren und legt diese in der Informationsbasis ab. Außerdem kann der Simulationskern dem Algorithmenkern Statusmeldungen im Zusammenhang mit der Durchführung der Voraussimulationen liefern.According to the embodiment, the information base can contain a process image of the compressed air station, ie essentially the measured values of state variables and the current manipulated variables, supplemented by the pre-simulation results of the time profiles of the state variables for different scenarios. The kernel may also contain the information about the configuration of the compressed air station as well as the component types and their parameters then included. He may also have heuristics for the creation of different scenarios to investigate. The algorithm core then typically passes this information to the simulation kernel. Furthermore, the algorithm core typically transfers the state information of the compressed air station originating from the information base and relevant for the pre-simulation to the simulation kernel. The simulation core may have models for the usual components of a compressed air station. He is also able to use these models the information obtained by the algorithm kernel about the structure of the compressed air station and the component types contained therein and their parameters form a model of the compressed air station, which it completes with further information about the current state of the compressed air station from the information base. On this basis, the simulation kernel can typically simulate the time profile of all state variables of the model of the compressed air station over the pre-simulation period and stores these in the information base. In addition, the simulation kernel may provide the algorithm kernel with status messages associated with performing the pre-simulations.
Auf Basis der vom Simulationskern in der Informationsbasis abgelegten alternativen Zeitverläufe aller Zustandsgrößen des Modells der Druckluftstation kann der Algorithmenkern ferner für die untersuchten Szenarien diese bewerten und wählt gemäß des Gütekriteriums das relativ vorteilhafteste Szenario aus und übermittelt die zugehörigen Schaltstrategien an die Komponenten der Druckluftstation, bzw. halt diese Schaltstrategie zum Abruf bereit. Folglich ist der Simulationskern als relativ umfangreicher und komplexer Teil der Implementierung unabhängig von der konkreten Druckluftstation, d.h. universell verwendbar. Sinnvollerweise kann die Modellierung und Beschreibung auch mit objektorientierten Softwaremethoden erfolgen.Based on the alternative time courses of all state variables of the model of the compressed air station stored by the simulation kernel in the information base, the algorithm kernel can also evaluate these for the investigated scenarios and selects the relatively most advantageous scenario according to the quality criterion and transmits the associated switching strategies to the components of the compressed air station, or keep this switching strategy ready for retrieval. Consequently, the simulation kernel is considered to be a relatively large and complex part of the implementation independent of the particular compressed air station, i. universally usable. It makes sense that the modeling and description can also be done with object-oriented software methods.
Weiterhin wird die Aufgabe durch eine Anlagensteuerung einer Druckluftstation gelöst, die eine Mehrzahl von untereinander vernetzten Kompressoren, insbesondere unterschiedlicher technischer Spezifikationen, und optional weitere Geräte der Drucklufttechnik umfasst, welche insbesondere in Steuerzyklen sowohl Schaltstrategien von Stellelementen der Druckluftstation und/oder unterschiedlicher Kompressoren zur Beeinflussung der Menge des für einen oder mehrere Benutzer der Druckluftstation jederzeit zur Verfügung stehenden Druckfluids in der Druckluftstation veranlassen kann, als auch die für einen oder mehrere Benutzer der Druckluftstation jederzeit zur Verfügung stehende Menge an Druckfluid auf zukünftige Betriebsbedingungen adaptiv auf die Entnahmemenge an Druckfluid aus der Druckluftstation einzustellen vermag, wobei vor Vornahme einer Schaltstrategie verschiedene Schaltstrategien in einem in Echtzeit ausgeführten Voraussimulationsverfahren unter Zugrundelegung eines Modells der Druckluftstation überprüft werden und aus den Schaltstrategien anhand mindestens eines festgelegten Gütekriteriums eine relativ vorteilhafte Schaltstrategie ausgewählt wird und die Anlagensteuerung aufgrund der ausgewählten Schaltstrategie einen Schaltbefehl erzeugt. Ein der Erfindung zugrundeliegender Hauptgedanke besteht darin, unterschiedliche Schaltstrategien, etwa vergleichbar unterschiedlichen Szenarien an Schalthandlungen, mit Hilfe eines Voraussimulationsverfahrens zu berechnen, welches erlaubt, das Verhalten der gesamten Druckluftstation, bzw. auch einzelner Teilkomponenten davon, entsprechend zu simulieren. Dementsprechend wird keine Optimierungsrechnung ausgeführt, welche etwa den Wert eines die Druckluftsta- tion beschreibendes Funktionais im mathematischen Sinne optimieren würde, sondern es werden lediglich eine Anzahl an Szenarien der Druckluftstation für unterschiedliche Bedingungen bestimmt.Furthermore, the object is achieved by a system control of a compressed air station comprising a plurality of interconnected compressors, in particular different technical specifications, and optionally other devices of compressed air technology, which in particular in control cycles both switching strategies of actuators of the compressed air station and / or different compressors for influencing the Amount of pressurized fluid available in the compressed air station for one or more users of the compressed air station at any time, as well as adjust the available for any one or more users of compressed air station amount of pressurized fluid to future operating conditions adaptive to the removal amount of pressurized fluid from the compressed air station can, where before implementing a switching strategy different switching strategies in a real - time pre - simulation method based on a model of Compressed air station to be checked and from the switching strategies based on at least one specified quality criterion, a relatively advantageous switching strategy is selected and the plant control generates a switching command due to the selected switching strategy. A main idea on which the invention is based is to calculate different switching strategies, such as comparably different scenarios of switching operations, with the aid of a pre-simulation method, which makes it possible to simulate the behavior of the entire compressed air station or individual subcomponents thereof accordingly. Accordingly, no optimization calculation is carried out which would optimize the value of a functional unit describing the compressed air station in the mathematical sense, for example, but only a number of scenarios of the compressed air station are determined for different conditions.
Unter einem Szenario soll hier ein angenommener oder prognostizierter Verlauf von Störgrößen, insbesondere des Druckluftverbrauches, in Verbindung mit einer zu untersuchenden Schaltstrategie verstanden werden. Eine Schaltstrategie soll weiterhin als eine Abfolge von Schalthandlungen, d.h. eine diskrete oder kontinuierliche Änderung von Stellgrößen verstanden werden, welche eine Änderung des Betriebes einer oder mehrerer Komponenten der Druckluftstation bewirken. Hierzu sind etwa ein Umschalten zwischen einem Lastlauf und einem Leerlauf oder einem Stillstand sowie gestufte oder kontinuierliche Veränderungen der Drehzahl oder des Drossel- bzw. Abblasezustandes von Kompressoren zu rechnen, und schließt auch Änderungen von Parametereinstellungen an Kompressoren oder anderen optionalen Komponenten der Druckluftstation mit ein.A scenario is to be understood here as an assumed or predicted course of disturbance variables, in particular compressed air consumption, in conjunction with a switching strategy to be investigated. A switching strategy is further intended as a sequence of switching actions, i. a discrete or continuous change of manipulated variables are understood, which cause a change in the operation of one or more components of the compressed air station. This may include switching between a load run and an idle or stall, and gradual or continuous changes in the speed or throttle or bleed state of compressors, as well as changes in parameter settings on compressors or other optional components of the compressed air station.
Schalthandlungen sollen im Folgenden zudem nicht nur als einzelne diskrete Schaltaktionen verstanden werden, sondern auch im Sinne einer Schaltstrategie als zeitliche gestaffelte Abfolge von Schaltaktionen. Zudem umfasst der Begriff der Schalthandlung nicht nur diskrete Änderungen eines Betriebszustandes von Komponenten (beispielsweise das Umschalten zwischen Stillstand, Leerlauf und Lastbetrieb), sondern auch kontinuierliche Änderungen, beispielsweise die zweitli- che Veränderung der Drehzahl eines drehzahlveränderlichen Kompressors oder das kontinuierliche Schließen oder Öffnen von Ventilen.In addition, switching operations are not only to be understood below as individual discrete switching actions, but also in terms of a switching strategy as a time-sequential sequence of switching actions. In addition, the concept of switching involves not only discrete changes in an operating state of components (for example, switching between standstill, idling and load operation), but also continuous changes, such as the second change in the speed of a variable speed compressor or the continuous closing or opening of valves ,
Ein deutlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens im Gegensatz zu Verfahren, welche etwa auf der Optimierung eines eine Druckluftstation beschreibendes Funktionais beruhen, um eine optimale Steuerung der Druckluftstation über einen vorbestimmten Zeitbereich zu bewirken, besteht darin, dass die Implementierung von komplexen, nichthnearen, zeitabhängigen und ggf. unstetiger Modellen relativ einfach möglich ist, weil die implementierten Modelle nicht mit mathematischen Methoden auf eine analytische Form gebracht werden müssen, in der sie einer Optimierungsrechnung zur Bestimmung optimaler Stellgrößen zugänglich gemacht wird. Auch mit Optimierungsrechnungen verbundene Einschränkungen, etwa konstante Stör- und Stellgrößen in einem Zeitschritt, stellen für das erfindungsgemäße Verfahren keine Einschränkungen dar.A clear advantage of the method according to the invention in contrast to methods based on the optimization of a functional unit describing a compressed air station in order to achieve optimum control of the compressed air station over a predetermined time range is that the implementation of complex, non-lean, time-dependent and possibly It is relatively easy to model discontinuous models because the implemented models do not have to be brought to an analytic form with mathematical methods in which they have one Optimization calculation for the determination of optimal manipulated variables is made available. Also associated with optimization calculations restrictions, such as constant disturbance and manipulated variables in a time step, are no restrictions for the inventive method.
Das erfindungsgemäße Voraussimulationsverfahren wird dabei auf Grundlage eines Modells der Druckluftstation ausgeführt, welches entsprechend der Anzahl und Art der im Modell der Druckluftstation implementierten Komponenten para- metriert und beschrieben werden kann. Unter Parameter sind typischerweise Kenngrößen zu verstehen, die baulich bedingte Eigenschaften (vorliegend also etwa die Anzahl der Druckbehälter, Aktuatoren, oder Kompressoren, elektrische Eigenschaften der Antriebsmotoren, Volumina von Leitungen und Druckbehältern, Beschaffenheit der von der Druckluftstation umfassten Druckleitungen, etc.) oder vorgegebene Einstellungen (programmierte Schaltverzögerungen etc.) beschreiben und in die Modellbildung mit integrieret sind. Parameter weisen typischerweise keine zeitliche Veränderung auf, können aber unter Umständen nachgeführt und/oder adaptiv angepasst werden, um etwa Verschleiß von einzelnen Komponenten zu berücksichtigen.The prediction method according to the invention is carried out on the basis of a model of the compressed air station, which can be parameterized and described in accordance with the number and type of components implemented in the model of the compressed air station. Parameters are typically to be understood as parameters which are structurally determined properties (in the present case, for example, the number of pressure vessels, actuators or compressors, electrical properties of the drive motors, volumes of lines and pressure vessels, nature of the pressure lines comprised by the compressed air station, etc.) or predetermined Describe settings (programmed switching delays etc.) and are integrated into the modeling. Parameters typically have no temporal change, but under certain circumstances can be tracked and / or adaptively adapted to take account of wear of individual components.
Modelle bedürfen zur Beschreibung neben Parametern, die Geräte in einer baulichen oder auch funktionellen Weise beschreiben, auch noch Zustandsgrößen, welche momentane Werte von einzelne Komponenten oder die Druckluftstation beschreibende physikalische Vorgänge sind. Darunter sind etwa die elektrische Leistungsaufnahme, der produzierte Druckvolumenstrom, interne Drücke, Drehzahlen von Antriebsmotoren, Verdichterelemente oder Lüftermotoren, Stellungen von Aktuatoren und dergleichen zu rechnen. Hierbei ist jedoch hervorzuheben, dass etwa Kompressoren relevante Zustandsgrößen aufweisen, deren Werte sich nicht aus den aktuellen Werten von Stör- oder Stellgrößen ergeben, sondern aus dem zurückliegenden Zeitverlauf, weshalb geeignete Modelle auch zurückliegende Ereignisse mit berücksichtigen müssen. Folglich ist zur Erstellung eines Modells der Druckluftstation bzw. einzelner Komponenten ein dynamischer Ansatz mit „Gedächtnis" vorteilhaft, welcher durch das erfindungsgemäße Verfahren besonders leicht zu verwirklichen ist.Models require not only parameters describing devices in a constructional or functional manner, but also state variables which are instantaneous values of individual components or physical processes describing the compressed air station. These include, for example, the electrical power consumption, the produced pressure volume flow, internal pressures, rotational speeds of drive motors, compressor elements or fan motors, positions of actuators and the like. However, it should be emphasized that compressors have relevant state variables whose values do not result from the current values of disturbances or manipulated variables but from the past time course, which is why suitable models must also take into account past events. Consequently, to create a model of the compressed air station or individual components, a dynamic approach with "memory" is advantageous, which is particularly easy to implement by the inventive method.
Der Aufbau von Modellen zur Beschreibung der Druckluftstation oder einzelner Komponenten hiervon zeigt sich besonders im Falle einer objektorientierten Implementierung als überaus vorteilhaft. Das auf diese Modelle angewandte Voraussimulationsverfahren kann zudem auch weitgehend unabhängig von der Struktur der konkreten Druckluftstation, bzw. der dafür erstellten Modelle ausgeführt werden.The construction of models for describing the compressed air station or individual components thereof is particularly advantageous in the case of an object-oriented implementation. Moreover, the pre-simulation method applied to these models can also be largely independent of the structure the concrete compressed air station, or the models created for it are executed.
Als Ergebnisse in dem Voraussimulationsverfahren werden typischerweise die Zeitverläufe der, vorzugsweise aller in einem Modell enthaltenen Zustandsgrόßen von Kompressoren oder weiteren von der Druckluftstation optional umfassten Geräten der Drucklufttechnik berechnet. Hierzu sind etwa Zeitverläufe der die Druckluftstation im gewählten Modell beschreibenden Zustandsgrößen im Voraus- simulationszeitraum, beispielsweise Druckverläufe, elektrische Leistungsaufnahmen, Druckluftvolumenströme, Drehzahlen von Antriebsmotoren, Verdichterelemente oder Lüftermotoren oder Stellungen von internen Aktuatoren zu fassen. Anschließend werden diese Ergebnisse für jede alternative Schaltstrategie durch ein Gütekriterium bewertet, wodurch eine Präferenzordnung erstellt werden kann. Die Schaltstrategie, welche aus einer Reihe an untersuchten Schaltstrategien schließlich an erster Stelle der Präferenzordnung steht, wird als relativ vorteilhafteste Schaltstrategie ausgewählt und entsprechend bereit gehalten bzw. veran- lasst. Hierbei muss eine ausgewählte, relativ vorteilhafteste Schaltstrategie nicht bis zum Ende des Voraussimulationszeitraumes beibehalten werden, sondern kann bereits im nächsten Steuerzyklus durch ggf. ermittelte günstigere Schaltstrategien ersetzt werden. Auch die Länge des bei der Auswertung des Gütekriteriums berücksichtigten Voraussimulationszeitraumes kann variabel sein und ggf. vom Steuerungsverfahren an Verläufe von Störgrößen, Stellgrößen und/oder Zustandsgrößen insbesondere adaptiv angepasst werden.As results in the pre-simulation method, typically the time courses of the, preferably all state variables contained in a model of compressors or other devices of the compressed air technology optionally included in the compressed air station are calculated. For this purpose, for example, time profiles of the state variables describing the compressed air station in the selected model are to be taken in the pre-simulation period, for example pressure profiles, electrical power consumption, compressed air volume flows, rotational speeds of drive motors, compressor elements or fan motors or positions of internal actuators. Subsequently, these results are evaluated for each alternative switching strategy by a quality criterion, whereby a preference order can be created. The switching strategy, which finally comes first in the order of preference from a series of investigated switching strategies, is selected as the most advantageous switching strategy and accordingly prepared or initiated. In this case, a selected, relatively advantageous switching strategy does not have to be maintained until the end of the pre-simulation period, but can already be replaced in the next control cycle by possibly determined more favorable switching strategies. The length of the pre-simulation period considered in the evaluation of the quality criterion can also be variable and, if appropriate, adaptively adapted by the control method to the characteristics of disturbance variables, manipulated variables and / or state variables.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt ferner auch darin, dass das Steue- rungs- bzw. Regelungsverfahren Zeitverzögerungen (Totzeiten) bzw. sich sprunghaft ändernde Zustandsgrößen (Unstetigkeiten) geeignet mit in der Voraussimulation berücksichtigen kann, so etwa eine sprunghaft einsetzende Abgabe von Druckluft eines Kompressors nach dem Umschalten von Stillstand bzw. Leerlauf in den Lastbetrieb. Aufgrund der auftretenden Totzeiten und Unstetigkeiten, deren Zeitverzögerung größer als die Dauer der Steuerzyklen sein kann, bedarf es nicht nur einer Berücksichtigung der Auswirkungen von Schalthandlungen am Anfang des aktuellen Steuerzyklus auf die Verläufe der Zustandsgrößen in einem aktuellen Steuerzyklus, sondern auch eine Brücksichtung der Auswirkungen von Schalthandlungen innerhalb von Steuerzyklen, in zurückliegenden Steuerzyklen und die Auswirkungen von Schalthandlungen auf zukünftige Steuerzyklen. Eine derartige zeitlich ganzheitliche Betrachtungsweise ist mit dem vorliegenden Verfahren besonders leicht zu verwirklichen. Erst durch eine solche Betrachtungsweise wird aber eine realitätsnahe, d.h. insbesondere den Druckverlauf und den Energieverbrauch mit hoher Genauigkeit nachbildende Modellierung von Druckluftstationen möglich.An essential point of the invention is also that the control or regulation method can take account of time delays (idle times) or instantly changing state variables (discontinuities) in the pre-simulation, such as a sudden onset of compressed air from a compressor after switching from standstill or idle to load operation. Due to the dead times and discontinuities whose time delay may be greater than the duration of the control cycles, not only taking into account the effects of switching operations at the beginning of the current control cycle on the curves of the state variables in a current control cycle, but also taking into account the effects of Switching actions within control cycles, in past control cycles and the effects of switching operations on future control cycles. Such a temporally holistic approach is particularly easy to implement with the present method. Only by such an approach is but a realistic, ie in particular the pressure curve and energy consumption with high accuracy simulating modeling compressed air stations possible.
Im Gegensatz zu bekannten Steuerungs- und Regelungsverfahren können mit dem vorliegenden Steuerungs- und Regelungsverfahren also auch Schaltstrategien untersucht werden, deren Schalthandlungen innerhalb des Voraussimulati- onszeitraumes erfolgen. Hierdurch kann auch ermittelt werden, zu welchem relativ günstigsten Zeitpunkt bestimmte Schalthandlungen ausgeführt werden sollten. Zudem hat das erfindungsgemäße Verfahren auch den großen Vorteil, innerhalb des Voraussimulationszeitraumes variable zeitliche Verläufe von Störgrößen berücksichtigen zu können. Bei Verwendung geeigneter Prognosen für die Störgrößen, beispielsweise des zeitlichen Verlaufs der Druckluftentnahme aus der Druck- luftstation, wird eine Voraussimulation mit verbesserter Genauigkeit über längere Zeiträume möglich und damit auch eine bessere Bewertung der Auswirkungen von Schalthandlungen.In contrast to known control and regulation methods, switching strategies can therefore be investigated with the present control and regulation method, the switching operations of which take place within the preselection period. As a result, it can also be determined at which relatively favorable point in time certain switching operations should be carried out. In addition, the method according to the invention also has the great advantage of being able to take into account variable time profiles of disturbance variables within the pre-simulation period. By using suitable predictions for the disturbance variables, for example the time course of the compressed air removal from the compressed air station, a pre-simulation with improved accuracy over longer periods of time becomes possible and thus also a better evaluation of the effects of switching operations.
Ein weiterer Erfindungsgedanke besteht in einer Erweiterung der Informationsbasis aufgrund der Durchführung des Voraussimulationsverfahrens. Die durch die Voraussimulation gewonnenen Erkenntnisse (Simulationsergebnisse) stellen einen Satz an Informationen dar, die sich auf zukünftige Zustandsverände- rungen der Druckluftstation beziehen, wobei auch noch weitere Randbedingungen berücksichtigt werden können. Die Anlagensteuerung der Druckluftstation kann folglich nicht nur auf aktuell bekannte Prozesswerte zurückgreifen, sondern hat vielmehr auch Erkenntnisse über zukünftige Auswirkungen und Zustände von Stell- oder Schalthandlungen, welche in der Vergangenheit oder in der Gegenwart bereits vorgenommen wurden. Zugleich erlaubt die Voraussimulation auch Informationswerte zu erzeugen, die sich erst auf zukünftige Schaltstrategien beziehen. Damit unterscheidet sich das vorliegende Steuerungsverfahren als „agierendes" Steuerungsverfahren im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten „reagierenden" Steuerungsverfahren. Erst das Durchführen der Voraussimulation erlaubt auch virtuelle Druckereignisse zu definieren, welche sich auf Ereignisse beziehen, die in der Voraussimulation auftreten, aber nicht durch aktuelle Messwerte der realen Druckluftstation motiviert sind. Das Abwenden unerwünschter Ereignisse in der Druckluftstation, welche erst zukünftig auftreten, erlaubt somit das frühzeitige jedoch nicht verfrühte Steuern der realen Druckverhältnisse in der Druckluftstation. In Verbindung mit mindestens einem festgelegten Gütekriterium erlaubt das Vor- aussimulationsverfahren die Bewertung verschiedner alternativer Schaltstrategien zur Steuerung der Druckluftstation. Hierbei können mehrere (prinzipiell beliebig viele) Varianten von Schaltstrategien in der Voraussimulation berechnet werden, um somit die Reaktion der Druckluftstation auf die veranlassten Schaltstrategien zu ermitteln und bewerten zu können. Gemäß der Definition des Gütekriteriums kann aus einer Menge von alternativen Schaltstrategien diejenige gewählt werden, die unter vorbestimmten Randbedingungen das relativ vorteilhafteste Resultat liefert. Hierbei ist es nicht nur möglich, die Schaltstrategien für einen vorbestimmten nächsten Ausschaltzeitpunkt zu simulieren, sondern die Schaltstrategien können praktisch beliebig weit in die simulierte Zukunft reichen. Es können überdies auch Folgen von Schaltstrategien in der Simulation verarbeitet werden, welche die Bewertung von aufeinander aufbauenden Schaltstrategien ermöglicht. Neben dem Testen verschiedener Schaltstrategien können zudem auch verschiedene Randbedingungen vorab simuliert werden. Durch Variation der Randbedingungen können beispielsweise Schaltstrategien für die Aktuatoren ermittelt werden, die in möglichst vielen zu erwartenden Szenarien die Bedingungen am relativ vorteilhaftesten (oder zumindest zufriedenstellend) erfüllen.Another inventive concept is an extension of the information base due to the implementation of the pre-simulation method. The findings obtained by the pre-simulation (simulation results) represent a set of information relating to future state changes of the compressed air station, whereby also further boundary conditions can be taken into account. The system control of the compressed air station can therefore not only rely on currently known process values, but also has knowledge of future effects and states of actuation or switching operations that have already been made in the past or in the present. At the same time, the pre-simulation also allows to generate information values that only relate to future switching strategies. Thus, the present control method differs as an "acting" control method in contrast to the "responsive" control methods known from the prior art. Performing the pre-simulation also allows virtual print events to be defined that relate to events that occur in the pre-simulation but that are not motivated by current real compressed air station readings. The averting of unwanted events in the compressed air station, which occur only in the future, thus allows the early but not premature control of the real pressure conditions in the compressed air station. In conjunction with at least one specified quality criterion, the pre-simulation method allows the evaluation of various alternative switching strategies for controlling the compressed air station. Here, several (in principle any number) variants of switching strategies can be calculated in the pre-simulation in order to be able to determine and evaluate the reaction of the compressed air station to the initiated switching strategies. According to the definition of the quality criterion, it is possible to select from a set of alternative switching strategies that which gives the most advantageous result under predetermined boundary conditions. In this case, it is not only possible to simulate the switching strategies for a predetermined next switch-off time, but the switching strategies can extend practically as far as desired into the simulated future. In addition, sequences of switching strategies in the simulation can also be processed, which enables the evaluation of successive switching strategies. In addition to testing various switching strategies, various boundary conditions can also be simulated in advance. By varying the boundary conditions, switching strategies for the actuators can be determined, for example, which fulfill the conditions in as many expected scenarios as possible in the most advantageous (or at least satisfactory) manner.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Voraussimulationsverfahren zur Überprüfung jeweils einer Schaltstrategie schneller als es der simulierten Zeitspanne entspricht, und vorzugsweise in kürzerer Zeit als der Dauer eines Steuerzykluses ausgeführt. Eine derartige Berechnungsgeschwindigkeit erlaubt die Voraussimulation einer Vielzahl von Schaltstrategien aus welcher dann eine relativ vorteilhafteste mittels eines Gütekriteriums ausgewählt werden kann.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the pre-simulation method for checking a respective switching strategy is executed faster than corresponds to the simulated time period, and preferably in a shorter time than the duration of a control cycle. Such a calculation speed allows the pre-simulation of a plurality of switching strategies from which a relatively advantageous criterion can then be selected by means of a quality criterion.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Voraussimulationsverfahren zur Überprüfung jeweils einer Schaltstrategie insbesondere den zeitlichen Verlauf von in dem Modell der Druckluftstation enthaltenen Zustandsgrößen für die Zeitspanne der Voraussimulation. Der zukünftige Verlauf der Zustandsgrößen erlaubt eine Vergrößerung der Informationsbasis auf welcher Grundlage eine genauer und verbesserte Steuerung bzw. Regelung ermöglicht wird.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the pre-simulation method for checking a respective switching strategy comprises in particular the time profile of state variables contained in the model of the compressed-air station for the period of the pre-simulation. The future course of the state variables allows an enlargement of the information base on which basis a more precise and improved control is made possible.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens basiert das Modell der Druckluftstation auf einem Satz von zeitabhängigen und/oder nichtlinearen sowie zur Nachbildung von Unstetigkeiten und/oder Tot- zeiten im Verhalten der Kompressoren und/oder optionaler weiterer Geräte der Drucklufttechnik vorzugsweise Strukturvarianten Differentialgleichungen, die insofern vorzugsweise auch die Erfassung der Auswirkung zurückliegender Ereignisse auf die aktuellen Zustandsgrößen der Druckluftstation erlauben. Unter Strukturvarianz soll dabei verstanden werden, dass aus dem Satz von Differentialgleichungen fallweise nur eine wechselnde Untermenge berücksichtigt wird. Dies spielt insbesondere für die Nachbildung der Unstetigkeiten und/oder Totzeiten im Verhalten der Kompressoren und/oder optionalen Geräte der Drucklufttechnik eine Rolle, weil deren Verhalten in verschiedenen Betπebszuständen bzw. beim Übergang zwischen verschiedenen Betriebszuständen meist durch unterschiedliche bzw. wechselnde Differentialgleichungen beschrieben werden kann bzw. muss. Die Auswahl der jeweils zu berücksichtigenden Differentialgleichungen kann dabei durch die Differentialgleichung selbst oder durch externe Vorgabe erfolgen. Obwohl die Differentialgleichungen in einer besonders bevorzugten Ausführungsform zeitabhängig, nichtlinear und strukturvariant sind, müssen diese Eigenschaften nicht zwingend alle gemeinsam bzw. nicht zugleich für alle Differentialgleichungen erfüllt sein. Beispielsweise können statt nichtlinearer Differentialgleichungen auch eine Mehrzahl von stückweise bzw. zeitabschnittsweise linearen Differentialgleichungen als Approximation verwendet werden, es können einige Differentialgleichungen zeitabhängig sein, während die anderen nicht zeitabhängig sind, es können einige Differentialgleichungen linear sein, während die anderen nichtlinear sein, und/oder es können einige Differentialgleichungen immer, andere nur fallweise berücksichtigt werden.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the model of the compressed air station is based on a set of time-dependent and / or non-linear and for simulating discontinuities and / or deadlines. times in the behavior of the compressors and / or optional other devices of the compressed air technology preferably structure variants differential equations, which preferably insofar also allow the detection of the effect of past events on the current state variables of the compressed air station. The term "structural variance" should be understood to mean that from the set of differential equations only a changing subset is occasionally taken into account. This plays a role, in particular, for simulating the discontinuities and / or dead times in the behavior of the compressors and / or optional devices of the compressed air technology, because their behavior in different operating states or in the transition between different operating states can usually be described by different or changing differential equations . got to. The selection of the respective differential equations to be considered can be done by the differential equation itself or by external specification. Although in a particularly preferred embodiment the differential equations are time-dependent, nonlinear and structurally variable, these properties need not necessarily be fulfilled in common or not at the same time for all differential equations. For example, instead of nonlinear differential equations, a plurality of piecewise linear differential equations may be used as approximations, some differential equations may be time dependent, while the others are not time dependent, some differential equations may be linear while the others are nonlinear, and / or some differential equations may always be considered, others only on a case-by-case basis.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass innerhalb des Voraussimulationsverfahrens eine Entwicklung der verschiedenen Schaltstrategien über eine vorbestimmte Zeitspanne in diskreten oder kontinuierlichen Schritten berechnet wird. Die Länge der Zeitspanne kann dabei beispielsweise extern durch einen Bediener der Druckluftstation vorgegeben werden oder auch fest parametriert sein. Die Länge der Zeitspanne kann zudem auch adaptiv an die Ereignisse in der Druckluftstation angepasst werden. Damit lässt sich die Anlagensteuerung auf in einer Druckluftstation typischerweise auftretende Periodendauern spezifischer Schwankungen der Druckverhältnisse einstellen.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, it can be provided that, within the pre-simulation method, a development of the various switching strategies over a predetermined period of time is calculated in discrete or continuous steps. The length of the time span can be specified externally by an operator of the compressed air station, for example, or also be permanently parameterized. The length of the time span can also be adaptively adapted to the events in the compressed air station. Thus, the plant control can be set to occur in a compressed air station typically occurring periods of specific fluctuations in the pressure conditions.
In einer Weiterführung des Steuerungsverfahrens kann vorgesehen sein, dass die Voraussimulation über eine vorbestimmte Zeitspanne von 1 sec bis 1000 sec, vorzugsweise von 10 Sekunden bis 300 Sekunden durchgeführt wird. Eine Zeitspanne dieser Länge erlaubt typischerweise die durch die Veranlassung von Schaltstrategien in der Druckluftstation bewirkten Änderungen und Schwankungen der Druckverhältnisse sicher zu erfassen, als auch eine für die meisten Anwendungen ausreichende Voraussimulationsspanne zu gewährleisten.In a continuation of the control method, it can be provided that the pre-simulation is carried out over a predetermined period of time of 1 second to 1000 seconds, preferably 10 seconds to 300 seconds. A time span This length typically allows to safely detect the changes and fluctuations in pressure conditions caused by the initiation of switching strategies in the compressed air station, as well as to ensure a sufficient pre-simulation margin for most applications.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Zeitspanne der Voraussimulation durch ein Abbruchkriterium auf Basis von Parametern und/oder Zustandsgrößen des Modells der Druckluftstation, insbesondere von Druckereignissen, und/oder von Aufzeichnungen oder Prognosen des Druckverbrauchs adaptiv angepasst wird. Damit kann eine vorteilhafte Anpassung der Dauer der Voraussimulation an den Verlauf des Druckluftverbrauchs erfolgen und erlaubt folglich eine schnellere bzw. umfänglichere Voraussimulation.In a preferred embodiment of the method according to the invention, it is provided that the period of the pre-simulation is adapted adaptively by a termination criterion based on parameters and / or state variables of the model of the compressed air station, in particular of pressure events, and / or records or forecasts of the pressure consumption. In this way, an advantageous adaptation of the duration of the pre-simulation to the course of the compressed air consumption can take place and consequently permits a faster or more extensive pre-simulation.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die mit dem Voraussimulationsverfahren überprüften Schaltstrategien diskrete oder kontinuierliche Änderungen des Betriebszustandes von Kompressoren und optional von weiteren Geräten der Druckluftstation am Anfang, am Ende und/oder zu beliebigen Zeitpunkten innerhalb der Zeitspanne der Voraussimulation umfassen. Damit erlaubt das ausführungsgemäße Verfahren die Berücksichtigung der Änderungen von Stell- oder Störgrößen innerhalb einer simulierten Zeitspanne und ermöglicht folglich eine realistischere Berücksichtigung des Zeitverlaufs dieser Größen.In a further embodiment of the method according to the invention, it is provided that the switching strategies checked by the pre-simulation method comprise discrete or continuous changes of the operating state of compressors and optionally of other devices of the compressed air station at the beginning, at the end and / or at arbitrary times within the period of the pre-simulation. Thus, the method according to the invention allows the consideration of the changes of manipulated or disturbing variables within a simulated time span and consequently allows a more realistic consideration of the time course of these variables.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Länge der simulierten Zeitspanne des Voraussimulationsverfahrens in Abhängigkeit von den technischen Leistungsdaten der Kompressoren der Kompressorenanlage und/oder in Abhängigkeit der aktuellen Last einzelner Kompressoren und/oder zurückliegender Lastschwankungen bestimmt wird. Je nach Konfiguration der Druckluftstation kann damit die Länge der Voraussimulation so eingeschränkt werden, dass die zur Berechnung der Ergebnisse der Voraussimulation nötigen Rechenressourcen möglichst vorteilhaft genutzt werden. Vorzugsweise ist die Länge der simulierten Zeitspanne dabei so bemessen, dass sie länger als die kürzesten typischerweise auftretenden Lastschwankungen der Druckluftstation ist.Furthermore, it can be provided that the length of the simulated time period of the pre-simulation method is determined as a function of the technical performance data of the compressors of the compressor system and / or as a function of the actual load of individual compressors and / or past load fluctuations. Depending on the configuration of the compressed air station, the length of the pre-simulation can thus be limited in such a way that the computing resources necessary for calculating the results of the pre-simulation are used to the greatest possible advantage. Preferably, the length of the simulated time period is dimensioned such that it is longer than the shortest typically occurring load fluctuations of the compressed air station.
Ausführungsgemäß kann überdies vorgesehen sein, dass die Voraussimulation in diskreten Schritten von 0,1 Sekunden bis 60 Sekunden, vorzugsweise von 1 Sekunde, durchgeführt wird. Gemäß dieser Schrittweite können auch unmittelbare Veränderungen der Druckverhältnisse in der Druckluftstation etwa nach Vornehmen einer Schalthandlung in der Voraussimulation sicher erfasst werden unter gleichzeitigem ökonomischen Einsatz der von der Anlagensteuerung verwendeten Rechenressourcen.In accordance with an embodiment, provision may also be made for the pre-simulation to be performed in discrete steps of 0.1 seconds to 60 seconds, preferably 1 second. According to this step size can also immediate Changes in the pressure conditions in the compressed air station can be reliably detected, for example after a switching operation has been carried out in the pre-simulation, with simultaneous economical use of the computing resources used by the system controller.
In einer weiterführenden Ausführungsform kann sich das Verfahren zur Steuerung einer Druckluftstation auch dadurch auszeichnen, dass innerhalb der Voraussimulation zumindest einige der Unstetigkeiten und/oder Totzeiten im Verhalten der Kompressoren und/oder optionaler weiterer Geräte der Drucklufttechnik, insbesondere die verzögert eingesetzte Druckluftabgabe und der zusätzliche Energieverbrauch der Kompressoren im Zusammenhang mit Änderungen ihres Betriebszustandes, berücksichtigt werden, derart, dass eine separate Berücksichtigung außerhalb der Voraussimulation in der Anlagensteuerung nicht mehr zwingend erforderlich ist. Die in einer Druckluftstation vorhandenen Aktuatoren verfügen über typische Totzeiten, welche im Bereich zwischen 1 Sekunde bis zu mehreren 10 Sekunden hegen. Entgegen der aus dem Stand der Technik bekannten Steuerungsverfahren ist es vorliegend möglich, die effektiven Totzeiten sowie andere Unstetigkeiten in der Voraussimulation zu berechnen, und damit diese Größen bei der Berechnung der Schalthandlungen mit zu berücksichtigen. Voraussetzung für die Berücksichtigung der Totzeiten ist jedoch, dass das verwendete Modell der Druckluftstation das Totzeitverhalten in parametrisierter Form enthält. Folglich ist es also nicht mehr notwendig, die Totzeiten der Aktuatoren in der Anlagensteuerung selbst zu berücksichtigen. Das Überwinden der Totzeiten liegt gleichsam automatisch in den Ergebnissen der Voraussimulation vor. Dies ermöglicht einerseits herauszufinden, ob die in der Vergangenheit durchgeführten Stellhandlungen ausreichend waren, um unerwünschte Druckverläufe abzuwenden, andererseits kann überprüft werden, ob durch in der Gegenwart eingeleitete Stellhandlungen das zeitliche Verhalten der Druckverhältnisse in der Druckluftstation überhaupt positiv beeinflusst werden kann.In a further embodiment, the method for controlling a compressed air station can also be characterized in that within the pre-simulation at least some of the discontinuities and / or dead times in the behavior of the compressors and / or optional other devices of compressed air technology, in particular the delayed compressed air delivery and the additional energy consumption the compressors in connection with changes in their operating state, are considered such that a separate consideration beyond the pre-simulation in the plant control is no longer mandatory. The existing in a compressed air station actuators have typical dead times, ranging in the range between 1 second to several 10 seconds. Contrary to the control methods known from the prior art, it is possible in the present case to calculate the effective dead times and other discontinuities in the pre-simulation, and thus to take these quantities into account in the calculation of the switching operations. However, a prerequisite for the consideration of the dead times is that the model used in the compressed air station contains the dead time behavior in parameterized form. Consequently, it is therefore no longer necessary to take into account the dead times of the actuators in the system control itself. The overcoming of dead times is automatically present in the results of the pre-simulation. On the one hand, this makes it possible to find out whether the manipulations carried out in the past were sufficient to avert undesired pressure gradients, and on the other hand it is possible to check whether the temporal behavior of the pressure conditions in the compressed air station can be positively influenced at all by means of actuating actions initiated in the present.
In einer weiteren Ausführung des vorliegenden Steuerungsverfahrens kann vorgesehen sein, dass als Gruppe von alternativen Schaltstrategien unterschiedliche obere Druckwerte oder untere Druckwerte als Kriterium für die Veranlassung einer zuvor festgelegten Schaltstrategie im Rahmen des Voraussimulationsverfah- rens betrachtet werden. Im Gegensatz zur herkömmlichen, aus dem Stand der Technik bekannten Druckbandsteuerung sind die Druckwerte vorliegend nicht fest, sondern können an die Verhältnisse in der Druckluftstation angepasst werden. Die Ermittlung der Druckwerte kann zudem selbst mittels des Voraussimula- tionsverfahren erfolgen. Die Festlegung geeigneter oberer und unterer Druckwerte kann sich aus vielfach wiederholten Voraussimulationen mit jeweils voneinander abweichenden Druckwerten bestimmen lassen. Sind etwa derartige Druckwerte zunächst vorab bestimmt, können diese in festgelegter Weise die Grundlage für die Berechnung unterschiedlicher Simulationen darstellen, in welchen die Druckwerte selbst unveränderlich bleiben, jedoch Variablen, wie beispielsweise durch Schalthandlungen charakterisierte Stellgrößen, abgeändert werden. Somit kann auf eine Zustandsänderung in der Druckluftstation, welche keine neue Festlegung der oberen Druckwerte erfordert, dadurch eine möglichst vorteilhafte Schaltstrategie ermittelt werden, dass lediglich eine vorbestimmte Anzahl an die Stellhandlungen charakterisierenden Stellgrößen in dem Voraussimulationsverfah- ren ermittelt werden.In a further embodiment of the present control method, it can be provided that, as a group of alternative switching strategies, different upper pressure values or lower pressure values are considered as criteria for the initiation of a previously established shift strategy in the context of the pre-simulation method. In contrast to the conventional pressure band control known from the prior art, the pressure values are not fixed in the present case, but can be adapted to the conditions in the compressed air station. The determination of the pressure values can also be carried out by means of the pre-simulation be carried out. The determination of suitable upper and lower pressure values can be determined from repeatedly repeated pre-simulations with mutually differing pressure values. If such pressure values are initially determined in advance, they can form the basis for the calculation of different simulations in a defined manner, in which the pressure values themselves remain invariable, but variables such as manipulated variables characterized, for example, by switching operations are modified. Thus, a change in state of the compressed air station, which does not require a new definition of the upper pressure values, can be used to determine a switching strategy that is as advantageous as possible, that only a predetermined number of manipulated variables characterizing the actuating actions are determined in the pre-simulation method.
In einer Weiterführung kann überdies vorgesehen sein, dass als Gruppe von alternativen Schaltstrategien unterschiedliche obere Druckwerte und/oder untere Druckwerte für mindestens eine zuvor festgelegte Abschaltstrategie bzw. mindestens eine zuvor festgelegte Zuschaltstrategie im Rahmen des Voraussimulations- verfahrens betrachtet werden. Folglich kann beispielsweise in einer vereinfachten Voraussimulation bei unveränderlichen Druckwerten, bzw. wenigstens einem unveränderlichen Druckwert, eine Reihe von Abschaltstrategien bzw. Zuschaltstrategien der von der Druckluftstation umfassten Kompressoren erfolgen, mittels derer eine vorzugsweise Abwendung eines zukünftigen Druckereignisses in der Druckluftstation ermittelt werden kann.In a continuation, it may moreover be provided that different upper pressure values and / or lower pressure values for at least one previously defined shutdown strategy or at least one previously defined shutdown strategy within the framework of the pre-simulation method are considered as a group of alternative shift strategies. Consequently, for example, in a simplified pre-simulation with fixed pressure values, or at least one fixed pressure value, a number of shutdown strategies or connection strategies of the compressors comprised by the compressed air station can take place, by means of which a preferably averting of a future pressure event in the compressed air station can be determined.
Zudem kann in einer weiterführenden Ausführungsform vorgesehen sein, dass sich die mindestens eine zuvor festgelegte Abschaltstrategie bzw. die mindestens eine zuvor festgelegte Zuschaltstrategie aus einer jeweils in Listenform fest vorgegebenen Abschalt- bzw. Zuschaltreihenfolge ergibt. Die jeweiligen Reihenfolgen für das Abschalten bzw. Zuschalten etwa einzelner Kompressoren bzw. Kompressorengruppen kann sich dabei auch auf heuristische Erkenntnisse stützen oder aber auch auf Ergebnisse aus numerischen Rechnungen. Durch die Einschränkung des durch die Definition der vorgegebenen Abschalt- bzw. Zuschaltreihenfolgen eingeschränkten Variablenraums, kann die Rechenzeit für die Berechnung einzelner alternativer Schaltstrategien auf ein technisch vorteilhaftes Maß verkürzt werden.In addition, it can be provided in a further embodiment, that the at least one predetermined shutdown strategy or the at least one predetermined Zuschaltstrategie results from a respectively fixed in list form shutdown or Zuschaltreihenfolge. The respective sequences for switching off or switching on, for example, individual compressors or compressor groups can also be based on heuristic findings or else on results from numerical calculations. By restricting the variable space restricted by the definition of the predetermined switch-off or switch-on sequences, the calculation time for the calculation of individual alternative switch strategies can be shortened to a technically advantageous level.
Weiterhin kann in einer weiterführenden Ausführungsform vorgesehen sein, dass als Gruppe von alternativen Schaltstrategien auch die Zu- oder Abschaltung un- terschiedlicher Kompressorengruppen bei festgelegten oder im Voraussimulati- onsverfahren noch zu bewertenden oberen Druckwerten oder unteren Druckwerten betrachtet werden. Das Zu- oder Abschalten unterschiedlicher Kompressorengruppen kann sich hierbei wieder auf heuristische Kenntnisse stützen oder aber auf vorbestimmte Reihenfolgen, welche mittels numerischer Berechnungen erstellt worden sind. Durch das Zu- oder Abschalten ganzer Kompressorengruppen kann gezielter und mitunter längerfristiger auf die Veränderung von Druckverhältnissen in der Druckluftstation eingewirkt werden.Furthermore, it can be provided in a further embodiment that, as a group of alternative switching strategies, the connection or disconnection can also be switched off. different compressor groups under fixed or pre-simulati- on procedures still to be evaluated upper pressure values or lower pressure values are considered. The connection or disconnection of different groups of compressors may here again be based on heuristic knowledge or on predetermined sequences which have been created by means of numerical calculations. By switching on or off entire compressor groups can be targeted and sometimes longer-term effect on the change of pressure conditions in the compressed air station.
In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens zur Steuerung einer Druckluftstation kann vorgesehen sein, dass das Voraussimulationsverfahren basierend auf der Theorie für hybride Automaten ausgeführt wird. Damit steht der Realisation des Voraussimulationsverfahrens eine weite Grundlage zur Berechnung zur Verfügung, welche mit hoher Effizienz ausgeführt werden kann. Die Ausführung der Voraussimulationsverfahrens basierend auf hybriden Automaten ermöglicht im Gegensatz zur herkömmlichen Berechnung auf ausschließlicher Grundlage von digitalen Größen auch die Aufnahme von analogen Größen wie z. B. die von Echt- zeitmessgrößen. Die kontinuierlichen Messgrößen nehmen dabei nicht einen Wert aus einer Reihe von möglichen Werten an, sondern können stufenlos verändert werden und erfordern deshalb eine gesonderte Behandlung. Hybride Automaten stellen eine Erweiterung des Konzepts der endlichen Automaten dar, mit welchen sich praktisch beliebige diskrete Systeme modellieren lassen.In another embodiment of the method for controlling a compressed air station, it may be provided that the pre-simulation method is carried out based on the theory for hybrid automata. Thus, the realization of the pre-simulation method has a wide basis for the calculation, which can be carried out with high efficiency. The execution of the pre-simulation method based on hybrid automata, in contrast to the conventional calculation based solely on digital quantities, also enables the acquisition of analog variables such as analogue data. For example, the real-time measured variables. The continuous measured variables do not assume a value from a number of possible values, but can be varied steplessly and therefore require a separate treatment. Hybrid automata are an extension of the concept of finite automata that can be used to model virtually any discrete system.
Obwohl hybride Automaten nicht zwingend für die Durchführung des erfinduπgs- gemäßen Verfahrens verwendet werden müssen, sind sie ausführungsgemäß dennoch Voraussetzung für die Aufstellung des hier als vorteilhaft angesehenen Simulationsmodells.Although hybrid machines do not necessarily have to be used for carrying out the method according to the invention, they are nevertheless a prerequisite for the preparation of the simulation model considered to be advantageous here.
In einer Weiterführung des Steuerungsverfahrens zur Steuerung einer Druckluftstation kann auch vorgesehen sein, dass das Voraussimulationsverfahren basierend auf Grundlage eines computerimplementierbaren und vorzugsweise deterministischen Modells ausgeführt wird. Dieses erlaubt vorbekannte computerimplementierte Algorithmen und mathematische Methoden zu verwenden, wie sie in großem Umfang der numerischen Mathematik zur Verfügung stehen.In a continuation of the control method for controlling a compressed air station, it can also be provided that the pre-simulation method is carried out on the basis of a computer-implementable and preferably deterministic model. This allows for the use of previously known computer-implemented algorithms and mathematical methods, such as are widely available in numerical mathematics.
Weiterhin kann das Verfahren zur Steuerung einer Druckluftstation sich auch dadurch auszeichnen, dass das Gütekriterium durch einen möglichst geringen Energieverbrauch definiert oder zumindest maßgeblich mitbestimmt wird. Der Ener- gieverbrauch, welcher beim Betrieb einer Druckluftstation mitunter den größten Kostenfaktor darstellt, kann folglich bereits im Vorfeld vor Eintreten konkreter Änderungen der Druckverhältnisse in der Druckluftstation bestimmt werden und durch ein Auswahlkriterium, etwa zur Verminderung bzw. Reduzierung des Energieverbrauchs, geeignet beeinflusst werden. Eine deutliche Rentabilitätserhöhung im Betrieb der Druckluftstation kann somit die Folge sein.Furthermore, the method for controlling a compressed air station can also be characterized in that the quality criterion is defined by the lowest possible energy consumption or at least significantly influenced. The energy Energy consumption, which sometimes represents the largest cost factor in the operation of a compressed air station, can therefore be determined in advance before the occurrence of specific changes in the pressure conditions in the compressed air station and be influenced by a selection criterion, such as to reduce or reduce energy consumption. A significant increase in profitability in the operation of the compressed air station can thus be the result.
In einer weiterführenden Ausführungsform des Verfahrens zur Steuerung einer Druckluftstation kann auch vorgesehen sein, dass das Voraussimulationsverfahren wenigstens einen Datensatz mit prognostizierten, zukünftigen Zeitverläufen der Zustandsgrößen des Modells der Druckluftstation in verschiedenen Schaltstrategien zu unterschiedlichen, nicht unbedingt äquidistanten Zeitpunkten und/oder mit daraus abgeleiteten Kennziffern, vorzugsweise für den gesamten Steuerzyklus, liefert. Aufgrund der Erstellung eines solchen wenigstens einen Datensatzes ist es der Anlagensteuerung der Druckluftstation beispielsweise möglich, entsprechende Schaltstrategien zu veranlassen, ohne dass die Anlagensteuerung selbst das Voraussimulationsverfahren als einen unmittelbaren Steueralgorithmus, bzw. einen Teil eines unmittelbaren Steueralgorithmus, verwenden muss. Vielmehr kann das Voraussimulationsverfahren als eigenständiges numerisches Modul implementiert sein, welches bei Bedarf von der Anlagensteuerung initialisiert und ausgeführt wird.In a further embodiment of the method for controlling a compressed air station, it can also be provided that the pre-simulation method at least one data set with predicted, future time profiles of the state variables of the compressed air station model in different switching strategies at different, not necessarily equidistant times and / or with codes derived therefrom, preferably for the entire control cycle. Due to the creation of such at least one data set, it is possible for the plant control of the compressed air station to initiate corresponding switching strategies without the plant control itself having to use the pre-simulation method as an immediate control algorithm or part of an immediate control algorithm. Rather, the pre-simulation method may be implemented as a standalone numeric module, which is initialized and executed by the plant controller when needed.
In einer anderen Ausführungsform kann das Verfahren zur Steuerung einer Druckluftstation auch eine gegebenenfalls automatische Adaption des Modells der Druckluftstation an aktualisierte und/oder anfänglich nur nährungsweise bekannte und/oder nicht exakt eingestellte Anlagenparameter umfassen. Diese Aktualisierung gewährleistet, dass zu jedem Zeitpunkt, zu welchem das Voraussimulationsverfahren ausgeführt wird, geeignete Anlagenparameter während der gesamten Zeit des Betriebs der Druckluftstation zur Verfügung stehen. Eine automatische Adaption des Modells der Druckluftstation hinsichtlich aktualisierter Anlagenparameter kann neben der Gewährleistung einer genaueren Vorhersage mitunter auch eine erhöhte Geschwindigkeit zur Ausführung des Voraussimulationsverfahrens bewirken.In another embodiment, the method for controlling a compressed air station may also include an optionally automatic adaptation of the model of the compressed air station to updated and / or initially only nominally known and / or not exactly set system parameters. This update ensures that appropriate plant parameters are available during the entire time of operation of the compressed air station at each time the pre-simulation procedure is performed. Automatic adaptation of the compressed air station model to updated system parameters may, in addition to ensuring a more accurate prediction, sometimes increase the speed of execution of the pre-simulation process.
Fernerhin kann sich das erfindungsgemäße Verfahren in einer Ausführungsform auch dadurch auszeichnen, dass eine Adaption des Modells der Druckluftstation an aktualisierte Anlagenparameter dadurch erfolgt, dass aus mehreren alternativen Sätzen von Anlagenparametern derjenige ausgewählt wird, mit dem die nach- trägliche Simulation des Betriebs der Druckluftstation für ein vergangenes Zeitintervall am besten mit dem real beobachteten Verlauf des Betriebs der Druckluftstation übereinstimmt. Diese Auswahlstrategie kann zudem noch dadurch unterstützt werden, dass sequenzielle gezielte Änderungen des Betriebszustandes jeweils einzelner Kompressoren und/oder Geräte der Druckluftstation durchgeführt werden, und dass im Rahmen der nachträglichen Simulation nur alternative Parameter des jeweiligen Kompressors und/oder des Gerätes untersucht und ausgewählt werden.Furthermore, in one embodiment, the method according to the invention can also be characterized in that an adaptation of the model of the compressed air station to updated system parameters is achieved by selecting from several alternative sets of system parameters the one with which the subsequent The simulation of the operation of the compressed air station for a given time interval best corresponds to the actually observed course of the operation of the compressed air station. This selection strategy can also be supported by the fact that sequential targeted changes in the operating state of each individual compressors and / or devices of the compressed air station are performed, and that in the context of the subsequent simulation only alternative parameters of the respective compressor and / or the device are examined and selected.
Ausführungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass im Voraussimulationsverfah- ren aktuelle veränderliche Systemzustandsgrößen der Druckluftstation berücksichtigt werden, insbesondere Informationen über den Betriebszustand wenigstens eines Druckfluidtanks, beispielsweise dessen Druck und/oder dessen Temperatur und/oder Informationen über die Betriebszustände einzelner Kompressoren, beispielsweise deren aktuelle Steuerungszustände und/oder aktuellen Funktionszu- ständen und/oder auch Informationen in Bezug auf die Veränderung der Menge an Druckfluid in der Druckluftstation, beispielsweise die Abnahme der Druckfluid- menge pro Zeiteinheit. Durch die Berücksichtigung aktueller veränderlicher Systemzustandsgrößen der Druckluftstatioπ kann eine vollständigere und genauere Berechnung durchgeführt werden, welche in einer höheren Steuerungsgüte resultiert.According to the embodiment, it is also possible for current variable system state variables of the compressed air station to be taken into account in the pre-simulation method, in particular information about the operating state of at least one pressure fluid tank, for example its pressure and / or its temperature and / or information about the operating states of individual compressors, for example their current control states and / or current Funktionszustständen and / or information in relation to the change in the amount of pressurized fluid in the compressed air station, for example, the decrease in the pressure fluid quantity per unit time. By taking into account current variable system state variables of Druckluftstatioπ a more complete and accurate calculation can be performed, which results in a higher quality control.
Das Verfahren zur Steuerung einer Druckluftstation kann sich auch dadurch auszeichnen, dass im Voraussimulationsverfahren als feste Systemparameter der Druckluftstation Informationen über die Liefermenge an Druckfluid einzelner Kompressoren und/oder über die Leistungsaufnahme einzelner Kompressoren in unterschiedlichen Lastzuständen und/oder Informationen über die Totzeiten der Kompressoren und/oder für die Kompressorenanlage charakteristische Mindestdruck- oder Maximaldruckgrenzen berücksichtigt werden. Die Berücksichtigung der festen Systemparameter der Druckluftstation erlaubt weiterhin eine detailliertere Beschreibung der Druckluftstation selbst als auch für die Ausführung des Voraussimulationsverfahrens wichtige Randedingungen, und resultiert folglich in einer verbesserten Vorhersage der Druckverhältnisse in der Druckluftstation mittels der Voraussimulation.The method for controlling a compressed air station can also be distinguished by the fact that information about the delivery quantity of pressurized fluid of individual compressors and / or the power consumption of individual compressors in different load states and / or information about the dead times of the compressors and / or information about the dead times of the compressors in the pre-simulation method as solid system parameters of the compressed air station or for the compressor system characteristic minimum pressure or maximum pressure limits are taken into account. The consideration of the fixed system parameters of the compressed air station further allows a more detailed description of the compressed air station itself as well as marginal conditions important for the execution of the pre-simulation method, and thus results in an improved prediction of the pressure conditions in the compressed air station by means of the pre-simulation.
Das Verfahren zur Steuerung der Druckluftstation kann auch vorsehen, dass in der Voraussimulation über die simulierte Zeitspanne keine Änderung in der Konfiguration der sich in der Voraussimulation in Last befindenden Kompressoren und der sich in der Voraussimulation nicht in Last befindenden Kompressoren der Druckluftstation erfolgt. Durch eine derartige Verkleinerung des möglichen Variablenraumes kann die Voraussimulation schneller ausgeführt werden und erhöht folglich die Vorhersagegeschwindigkeit. Hierbei ist zu unterscheiden, dass die Konfiguration der sich in der Voraussimulation in Last bzw. nicht in Last befindenden Kompressoren der Druckluftstation nicht mit der aktuell vorherrschenden Konfiguration von Last- bzw. Nichtlastkompressoren der Kompressorenanlagen zum Zeitpunkt der Ausführung der Voraussimulation übereinstimmen muss. Vielmehr kann es entscheidend sein, in einer Voraussimulation eine Konfiguration an sich in Last befindenden Kompressoren bzw. sich nicht in Last befindenden Kompressoren anzunehmen, welche nicht mit der realen, aktuellen Situation übereinstimmt, um folglich die für die Steuerung der Druckluftstationn relativ günstigste Schaltstrategie zu ermitteln.The method for controlling the compressed air station may also provide that, in the simulated time pre-simulation, there is no change in the configuration of the compressors loaded in the pre-simulation which takes place in the pre-simulation not in load located compressors of the compressed air station. By thus reducing the possible variable space, the pre-simulation can be carried out faster, thus increasing the prediction speed. It is to be noted here that the configuration of the compressors in the pre-simulation in load or not in load need not coincide with the currently prevailing configuration of compressor compressors at the time of execution of the pre-simulation. Rather, it may be crucial to assume in a pre-simulation a configuration of on-going compressors or non-load compressors, which does not match the real, current situation, thus determining the most appropriate control strategy for the control of the compressed air station ,
Das Verfahren zur Steuerung einer Druckluftstation kann weiterhin vorsehen, dass ein Druckausgleichs-Kompressor aus der Anzahl der sich in der Voraussimulation in Last befindlichen Kompressoren der in Bezug auf die Kompressorleistung kleinste Kompressor ausgewählt wird, welcher, entsprechend der Voraussimulation, die längste Restlaufzeit in einem Leerlaufzustand aufweist, falls dieser Kompressor in einem sich in der Voraussimulation in Last befindlichen Kompressor in einen sich in der Voraussimulation nicht in Last befindlichen Kompressor überführt würde. Die Einteilung der Kompressoren in sich in der Voraussimulation in Last befindliche Kompressoren bzw. sich nicht in Last befindlichen Kompressoren geschieht auf der Basis von Prozessinformationen und der in der Steuerung hinterlegten Parametrierung. Zur Herbeiführung eines zukünftigen Druckausgleiches in der Druckluftstation kann ein Kompressor als Druckausgleichskompressor bestimmt werden, welcher zukünftig für einen entsprechenden realen Druckausgleich zu sorgen hat. Typischerweise wird dieser Druckausgleichskompressor aus der Menge der sich in der Voraussimulation in Last befindlichen Kompressoren ausgewählt. Für die Wahl des Druckausgleichskompressors können sowohl voreingestellte Parameter als auch Prozessinformationen (Zustandsgröße) der Druckluftstation herangezogen werden. Durch die Auswahl des in Bezug auf die Kompressorleistung kleinsten Kompressors als Druckausgleichskompressor aus der Anzahl an der sich in der Voraussimulation in Last befindlichen Kompressoren kann zudem die Leistungsaufnahme der Druckluftstation reduziert und die Kosten für den Betrieb der Druckluftstation erniedrigt werden. Weiterhin kann das Verfahren zur Steuerung einer Druckluftstation vorsehen, dass für die Ermittlung des unteren Druckwertes wenigstens zwei Voraussimulationen mit gleicher Parametrisierung aber unterschiedlich gewählten numerischen Werten für den unteren Druckwert ausgeführt werden und die simulierten Zeitpunkte der Unterschreitung des unteren Druckwertes bestimmen. Hierbei findet die Ermittlung des unteren Druckwertes typischerweise nur statt, wenn der Druckausgleichskompressor aktuell nicht unter Last steht. Die Steuerung des Druckausgleichskompressors kann hierbei von einem Algorithmus übernommen werden, welcher mit den Druckwerten (unterer Druckwert und oberer Druckwert) arbeitet, die sich stets an die ändernden Verhältnisse in der Druckluftstation anpassen können. In einem stochastischen Verfahren können unterschiedliche Druckwerte vorgegeben werden und mittels des Voraussimulationsverfahrens gleichsam ausprobiert werden. Eine Ermittlung des unteren Druckwertes findet dabei typischerweise nur statt, wenn der Druckausgleichskompressor aktuell nicht unter Last steht. Anhand des Voraussimulationsverfahrens kann somit der voraussichtliche Zeitpunkt bestimmt werden, zu welchem die Unterschreitung eines zuvor parametrierten Mindestdrucks der Druckluftstation erfolgt. Anhand heuristischer Regeln kann auch festgelegt werden, wann der Druckausgleichskompressor in dem Voraussimulationsverfahren als Lastkompressor behandelt wird. Ist beispielsweise der Kompressor 5 Sekunden vor Unterschreiten des Mindestdrucks in einem Leerlaufzustand, dann ist der untere Druckwert der Druck 5 Sekunden vor Unterschreiten des Mindestdrucks. Ist andererseits der Druckausgleichskompressor 5 Sekunden vor Unterschreiten des Mindestdrucks in einem ausgeschalteten Zustand, dann ist der untere Druckwert der Druck zum Zeitpunkt 15 Sekunden vor der Mindestdruckunterschreitung. Die Zeitspanne von 5 Sekunden kann dabei der ungefähren Totzeit eines Kompressors für den Zustandswechsel von einem Leerlaufzustand zu einem Lastzustand entsprechen. Die Zeitspanne von 15 Sekunden kann hingegen der ungefähren Totzeit eines Kompressors für den Zustandwechsel aus einem ausgeschalteten Zustand in einen Lastzustand entsprechen.The method for controlling a compressed air station may further provide that a pressure compensating compressor is selected from the number of compressors in the pre-simulation of the compressor in terms of compressor power smallest compressor, which, according to the pre-simulation, the longest remaining time in an idle state if this compressor were to be transferred to a compressor not under load in the pre-simulation in a compressor under load in the pre-simulation. The classification of the compressors in compressors or compressors not loaded in the pre-simulation takes place on the basis of process information and the parameterization stored in the control. To bring about a future pressure equalization in the compressed air station, a compressor can be determined as a pressure compensation compressor, which in the future has to provide for a corresponding real pressure equalization. Typically, this pressure compensating compressor is selected from the amount of compressors loaded in the pre-simulation. Both pre-set parameters and process information (state variable) of the compressed air station can be used to select the pressure balance compressor. By selecting the smallest compressor in terms of compressor performance as a pressure compensating compressor from the number of in the pre-simulation in load compressors can also reduce the power consumption of the compressed air station and the cost of the operation of the compressed air station can be reduced. Furthermore, the method for controlling a compressed air station can provide that at least two pre-simulations with the same parameterization but differently selected numerical values for the lower pressure value are carried out for determining the lower pressure value and determine the simulated time points of undershooting the lower pressure value. In this case, the determination of the lower pressure value typically only takes place when the pressure compensation compressor is currently not under load. The control of the pressure compensation compressor can be taken over by an algorithm which works with the pressure values (lower pressure value and upper pressure value), which can always be adapted to the changing conditions in the compressed air station. In a stochastic method, different pressure values can be specified and, as it were, tried out by means of the pre-simulation method. A determination of the lower pressure value typically only takes place when the pressure compensation compressor is currently not under load. On the basis of the pre-simulation method, it is therefore possible to determine the probable time at which the undershooting of a previously parameterized minimum pressure of the compressed-air station takes place. Heuristic rules can also be used to determine when the pressure balance compressor is treated as a load compressor in the pre-simulation process. For example, if the compressor is in an idle state 5 seconds before falling below the minimum pressure, then the lower pressure value of the pressure is 5 seconds before falling below the minimum pressure. On the other hand, if the pressure compensating compressor is in an off state 5 seconds before the minimum pressure is undershot, then the lower pressure value is the pressure at the time of 15 seconds before the minimum pressure undershooting. The period of 5 seconds may correspond to the approximate dead time of a compressor for the state change from an idle state to a load state. The time span of 15 seconds, on the other hand, may correspond to the approximate dead time of a compressor for the state change from an off state to a load state.
Das Verfahren zur Steuerung einer Druckluftstation kann sich auch dadurch auszeichnen, dass für die Ermittlung des oberen Druckwertes wenigstens zwei Voraussimulationen mit gleicher Parametrisierung aber unterschiedlich gewählten numerischen Werten für den oberen Druckwertausgeführt werden und den Druckausgleichskompressor dann in einen sich in der Voraussimulation in Last befindlichen Kompressor überführen, wenn der Druck des Druckfluids in der Druckluftstation den unteren Druckwert unterschreitet, und dann in einen sich nicht in Last befindlichen Kompressor überführen, wenn der Druck des Druckfluids in der Druckluftstation den oberen Druckwert überschreitet. Vor jeder Voraussimulation wird dabei typischerweise der obere Druckwert neu festgelegt. Für den oberen Druckwert können ein minimaler sowie ein maximaler Wert vorgegeben werden. Der minimale Wert stimmt dabei typischerweise mit dem unteren Druckwert überein. Der Maximalwert des oberen Druckwertes kann sich ferner aus dem für den Betrieb der Druckluftstation zulässigen Maximaldruck ergeben. Überschreitet der Druck in der Druckluftstation beispielsweise den Maximaldruck, so muss der Druckausgleichskompressor automatisch abgeschaltet werden. Alle zwischen dem minimalen und dem maximalen Wert liegenden Werte für den oberen Druckwert sind in der Voraussimulation zulässige Druckwerte. Durch Aufteilen dieses Druckregimes in beispielsweise gleich beabstandete Druckgrenzen können eine vorbestimmte Anzahl an oberen Druckwerten mittels der Voraussimulation auf ihre für die Steuerung der Druckluftstation geeigneten Eigenschaften untersucht werden. Vorgesehen kann sein, dass derjenige Druckwert als oberer Druckwert bestimmt wird, welcher über den simulierten zeitlichen Verlauf der Druckverhältnisse in der Druckluftstation den stabilsten Verlauf des Druckes erwarten lässt. In einer Weiterführung des Verfahrens zur Steuerung einer Druckluftstation kann vorgesehen sein, dass der in der Voraussimulation als relativ vorteilhaft ermittelte obere Druckwert aus der Gesamtheit aller in den Voraussimulationen eingestellten oberen Druckwerte stammt, und als relativ vorteilhaft in Bezug auf den Energieverbrauch hinsichtlich der simulierten Energieaufnahme aller Kompressoren ausgewählt wurde. Dementsprechend kann durch die geeignete Wahl eines oberen Druckwertes bereits ein erheblicher Beitrag zur Reduzierung der Betriebskosten der Druckluftstation geleistet werden.The method for controlling a compressed air station can also be distinguished by the fact that at least two pre-simulations with the same parameterization but differently selected numerical values for the upper pressure value are carried out for the determination of the upper pressure value and then convert the pressure compensating compressor into a compressor in pre-simulation when the pressure of the pressurized fluid in the compressed air station falls below the lower pressure value, and then into one not in load transfer located compressor when the pressure of the pressurized fluid in the compressed air station exceeds the upper pressure value. Before each pre-simulation, the upper pressure value is typically redefined. For the upper pressure value, a minimum and a maximum value can be specified. The minimum value is typically the same as the lower pressure value. The maximum value of the upper pressure value can also result from the maximum pressure permissible for the operation of the compressed air station. For example, if the pressure in the compressed air station exceeds the maximum pressure, the pressure compensation compressor must be switched off automatically. Any values between the minimum and maximum values for the upper pressure value are allowable pressure values in the pre-simulation. By dividing this pressure regime into, for example, equally spaced pressure limits, a predetermined number of upper pressure values can be examined by means of the pre-simulation for their properties suitable for the control of the compressed air station. It can be provided that the pressure value is determined as the upper pressure value, which can be expected over the simulated time course of the pressure conditions in the compressed air station the most stable course of the pressure. In a continuation of the method for controlling a compressed air station, it may be provided that the upper pressure value determined as relatively advantageous in the pre-simulation comes from the total of all the upper pressure values set in the pre-simulations, and relatively advantageous with respect to the energy consumption with respect to the simulated energy intake of all Compressors was selected. Accordingly, the appropriate choice of an upper pressure value can already make a significant contribution to reducing the operating costs of the compressed air station.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die oberen wie unteren Druckwerte sind hierbei nicht als Grenzen eines realen oder gar festen Druckbandes zu verstehen sind, sondern als alternative obere bzw. untere Druckwerte, die als Auslöser für Schalthandlungen in Bezug auf Kompressoren zu unterschiedlichen und alternativen Schaltzeitpunkten „durchprobiert" werden können.It should be noted at this point that the upper and lower pressure values are not to be understood as the limits of a real or even fixed pressure band, but as an alternative upper or lower pressure values, which trigger different switching operations with respect to compressors alternative switching times can be "tried".
Außerdem kann vorgesehen sein, dass die in den Voraussimulationen eingestellten oberen Druckwerte zur Ermittlung eines vorteilhaften oberen Druckwertes in Schrittweiten von < 0,5 bar, speziell in Schrittweiten von < 0,1 bar, eingestellt werden, wobei die Schrittweiten der einander nachfolgend eingestellten bzw. untersuchten oberen Druckwerte nicht äquidistant beabstandet sein müssen, bzw. die Schrittweite zwischen den untersuchten oberen Druckwerten nicht konstant sein muss. Diese Schrittweiten erlauben, eine zuverlässige Ermittlung desjenigen oberen Druckwertes, welcher als relativ vorteilhaftester einzustufen ist. Hierbei beziehen sich die Schrittweiten auf Betriebsdrücke, bzw. Schwankungen von Betriebsdrücken, in Kompressorenanlagen, wie sie beispielsweise in einem industriellen Umfeld eingesetzt werden.In addition, it can be provided that the upper pressure values set in the pre-simulations for determining an advantageous upper pressure value in increments of <0.5 bar, especially in increments of <0.1 bar, are set, the increments of successively set or examined upper pressure values need not be equidistant spaced, or the step size between the examined upper pressure values not constant have to be. These increments allow a reliable determination of that upper pressure value, which is to be classified as relatively advantageous. Here, the increments relate to operating pressures, or fluctuations of operating pressures in compressor systems, such as those used in an industrial environment.
In einer Weiterführung des Steuerungsverfahrens zur Steuerung einer Druckluftstation kann vorgesehen sein, dass die Voraussimulation stochastische Modelle über die zeitliche Entwicklung des Verbraucherverhaltens hinsichtlich der Entnahme von Druckfluid aus der Druckluftstation verwendet. Dementsprechend können auch in der Voraussimulation die Entnahme von Druckfluid berücksichtigt werden, wie sie nährungsweise im regulären Betrieb der Druckluftstation erfolgen.In a continuation of the control method for controlling a compressed air station can be provided that the pre-simulation uses stochastic models over the development of consumer behavior with regard to the removal of pressurized fluid from the compressed air station. Accordingly, in the pre-simulation, the removal of pressurized fluid can be taken into account, as they take place approximately in the regular operation of the compressed air station.
In einer alternativen Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass die Voraussimulation künstlich intelligente und/oder lernfähige numerische Routinen in Bezug auf die zeitliche Entwicklung des Verbraucherverhaltens hinsichtlich der Entnahme von Druckfluid aus der Druckluftstation verwendet. Folglich wird eine relativ genaue Erfassung des Verbraucherverhaltens nach längerer Zeit der Benutzung der Druckluftstation gewährleistet. Eine Berücksichtigung des Verbraucherverhaltens hinsichtlich der zeitlichen Entwicklung kann somit in besonders günstiger Weise erfolgen.In an alternative embodiment it can also be provided that the pre-simulation uses artificially intelligent and / or adaptive numerical routines with respect to the temporal evolution of the consumer behavior with regard to the removal of pressurized fluid from the compressed air station. Consequently, a relatively accurate detection of consumer behavior after a long time of use of the compressed air station is ensured. A consideration of consumer behavior in terms of temporal evolution can thus be done in a particularly favorable manner.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, kann vorgesehen sein, dass die programmtechnische Realisierung des Verfahrens unter Verwendung von objektorientierten Programmiermethoden definiert ist, wobei zumindest die Kompressoren als Objekte angesehen werden. Demgemäß ist die Entwicklung und Implementierung des Modells der Druckluftstation besonders einfach ausgestaltet.In a further embodiment of the method according to the invention, it can be provided that the program implementation of the method is defined using object-oriented programming methods, wherein at least the compressors are regarded as objects. Accordingly, the development and implementation of the compressed air station model is particularly simple.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Anlagensteuerung einer Druckluftstation wird für die Durchführung der Voraussimulation eine separate Hardware verwendet, die über ein Bussystem mit der Anlagensteuerung kommuniziert, die ihrerseits mit den Kompressoren und optional mit anderen Geräten der Drucklufttechnik in Kommunikationsverbindung steht.In a preferred embodiment of the system control of a compressed air station, a separate hardware is used for carrying out the pre-simulation, which communicates via a bus system with the system controller, which in turn communicates with the compressors and optionally with other devices of the compressed air technology.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Heuristiken zur Bildung alternativer Schaltstrategien durch ein im Simulationsmodell enthaltenes Modell einer Anlagensteuerung einer Druckluftstati- on realisiert, wobei das Modell der Anlagensteuerung in der Simulation die Steuerung und Regelung der simulierten Druckluftstation übernimmt und wobei alternativen Schaltstrategien durch Vorgabe alternativer Steuer- und Regelparameter für das Modell der Anlagensteuerung gebildet werden, von denen jeweils die relativ vorteilhafteste Schaltstrategie zur Veranlassung in der realen Druckluftstation ausgewählt wird.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the heuristics for forming alternative switching strategies are determined by a model of a system control of a compressed air station contained in the simulation model. realized on the model of the plant control in the simulation, the control and regulation of the simulated compressed air station and wherein alternative switching strategies are formed by specifying alternative control and regulation parameters for the model of plant control, of which in each case the most advantageous switching strategy for instigation in the real Compressed air station is selected.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die anhand der Abbildung näher erläutert werden. Hierbei zeigen :The invention will be described with reference to embodiments, which are explained in more detail with reference to the figure. Hereby show:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Druckluftstation mit einer Anlagensteuerung, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,1 is a schematic representation of a compressed air station with a system control, according to a first embodiment of the present invention,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Druckluftstation mit einer Anlagensteuerung, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,2 is a schematic representation of a compressed air station with a system control, according to another embodiment of the present invention,
Fig. 3 ein Modell der Druckluftstation gemäß der Ausführungsform der realen Druckluftstation in Fig. 2,3 is a model of the compressed air station according to the embodiment of the real compressed air station in Fig. 2,
Fig. 4 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufes des Drucks in einer Druckluftstation in Abhängigkeit der Änderung einer Stellgröße durch eine Stellhandlung,4 is a representation of the time course of the pressure in a compressed air station in response to the change of a manipulated variable by a parking act,
Fig. 5 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung des Verfahrens unter Verwendung einer Voraussimulation zur Steuerung einer Druckluftstation gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,5 shows a flowchart for clarifying the method using a pre-simulation for controlling a compressed air station according to an embodiment of the method according to the invention,
Fig. 6 ein Flussdiagramm zur Darstellung der Verwendung einer Voraussimulation in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuerungs- bzw. Regelungsverfahrens,6 is a flow chart illustrating the use of a pre-simulation in an embodiment of the control method according to the invention;
Fig. 7 eine Darstellung des zeitlichen Druckverlaufs einer Druckluftstation u nter Verwendung von Druckbandgrenzen, Fig. 8 eine Darstellung des Druckverlaufs in einer Druckluftstation, welche ein Drucksteuerungsverfahren unter Verwendung dreier ineinander geschachtelter Druckbänder einsetzt,7 is a representation of the temporal pressure curve of a compressed air station u nter use of pressure band limits, 8 is an illustration of the pressure curve in a compressed air station employing a pressure control method using three nested printing tapes.
Fig. 9 zeitlicher Verlauf des Drucks in einer Druckluftstation gemäß einer Ausführungsform der Erfindung über eine zukünftige simulierte Zeitspanne bei virtuellen Stellgrößenänderungen,9 shows a time course of the pressure in a compressed air station according to an embodiment of the invention over a future simulated time span for virtual control value changes,
Fig. 10 einen Druckverlauf in einer Druckluftstation gemäß einer Ausführungs- form der Erfindung über eine simulierte zukünftige Zeitspanne bei virtuellen Stellgrößenänderungen zur Ermittlung einer bevorzugten Schaltstrategie, und10 shows a pressure curve in a compressed air station according to an embodiment of the invention over a simulated future time span for virtual manipulated variable changes for determining a preferred switching strategy, and
Fig. 11 eine zeitliche Druckänderung in einer Druckluftstation mittels einesFig. 11 is a temporal pressure change in a compressed air station by means of a
Steuerverfahrens unter Berücksichtigung der Totzeit zweier Steuerungselemente.Control method taking into account the dead time of two control elements.
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche oder gleichwirkende Teile die selben Bezugszeichen verwendet.In the following description, the same reference numerals are used for the same or equivalent parts.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführung einer Druckluftstation 1, welche mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlagensteuerung 3 zusammenwirkt und von dieser auch gesteuert bzw. geregelt wird. Weiter umfasst die Druckluftstation 1 drei Kompressoren 2, welche über Druckleitungen 9 sowie als Ventile ausgeführte Aktuatoren 5 mit zwei Drucklufttrockner 14 verschaltet sind. Das für einen oder mehrere Benutzer bereitgestellte Druckfluid 4 (vorliegend nicht gezeigt) wird in dem Druckfluidtank 8 bevorratet. Um die notwendigen Stellgrößenänderungen durch die Anlagensteuerung 3 vornehmen zu können, kann jeder Aktuator 5 über eine vorliegend nicht weiter bezeichnete Verbindung mit der Anlagensteuerung 3 angesprochen werden. Das Funktionspπnzip der Anlagensteuerung 3 entspricht hierbei grundsätzlich dem der weiteren, etwas komplexeren Ausführungsform gemäß Fig. 2.Fig. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a compressed air station 1, which cooperates with an embodiment of a system controller 3 according to the invention and is also controlled or regulated by this. Furthermore, the compressed air station 1 comprises three compressors 2 which are connected via pressure lines 9 and actuators 5 designed as valves to two compressed air dryers 14. The pressurized fluid 4 (not shown here) provided for one or more users is stored in the pressurized fluid tank 8. In order to be able to make the necessary manipulated variable changes by the system controller 3, each actuator 5 can be addressed via a connection, which is not further described here, with the system controller 3. The functional principle of the system controller 3 basically corresponds to that of the further, somewhat more complex embodiment according to FIG. 2.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer im Vergleich zur Ausführungsform nach Fig. 1 etwas komplexeren Druckluftstation 1, welche mit einer Anlagensteuerung 3 zusammenwirkt und von dieser gesteuert bzw. geregelt wird. Die Druckluftstation 1 umfasst in der Anlagensteuerung 3 drei Kompressoren 2, welche bei entsprechender Steuerung bzw. Regelung zur Bereitstellung von Druckfluid 4 (vorliegend nicht gezeigt) an drei Druckfluidtanks 8 vorgesehen ist. Das Druckfluid 4 wird dabei aus jedem Kompressor 2 über eine Druckleitung 9 auf jeweils drei Aktuatoren 5, welche vorliegend als Ventile 5 ausgebildet sind, verteilt, welche mit den drei Druckfluidtanks 8 in Fluidverbindung stehen, und bei Bedarf jeden Druckfluidtank 8 mit Druckfluid versorgen können. Das Druckfluid 4 kann von einem Benutzer, bzw. mehreren Benutzern, aus der Druckluftstation 1 bei Bedarf entnommen werden. Die Entnahme erfolgt hierbei an einer vorliegend nicht weiter bezeichneten Abnehmerstation (Abnehmerstelle) derart, dass Druckfluid 4 aus allen Druckfluidtanks 8 entnommen werden kann. Entsprechend der an den Aktuatoren 5 vorgenommenen Schalthandlungen durch die Anlagensteuerung 3 kann zum einen gezielt Druckfluid 4 aus den Druckfluidtanks 8 an die Abnehmerstation zum Benutzer geleitet werden, andererseits ist auch ein Druckausgleich der einzelnen Druckfluidtanks 8 untereinander möglich. Um die notwendigen Stellgrößenänderungen bzw. Schaltstrategien durch die Anlagensteuerung 3 vornehmen zu können, kann jeder Aktuator 5 über eine vorliegend nicht weiter bezeichnete Verbindung mit der Anlagensteueruπg 3 angesprochen werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde vorliegend nicht jeder Aktuator 5 ausdrücklich mit einer Verbindung zur Anlagensteuerung versehen. Jedoch sollte dem Fachmann offenbar sein, dass eine derartige Verbindung ausgeführt sein kann. Die von der Anlagensteuerung 3 an die Aktuatoren 5 übermittelten Stellsignale für Schalthandlungen können von vielfältigster Art sein und können überdem sowohl diskreter als auch kontinuierlicher Natur sein. Typischerweise gebräuchliche Stellsignale der Aktuatoren 5, insbesondere an Ventilen, können ein Aufschalten, Zuschalten oder auch ein nur graduelles Auf- bzw. Zuschalten umfassen. Über steuerbare Aktuatoren 5 können so Verbindungen zwischen der Abnehmerstation von einzelnen Fluidtanks 8 hergestellt sein. Weiterhin können mögliche Initialak- tuatoren (z. B. Druckreduzierventiele) zwischen den Druckfluidtanks 8 und der Abnehmerstation installiert werden. Ebenfalls denkbar ist der Anschluss mehrerer Abnehmerstationen an eine Druckluftstation 1. Weiterhin kann die Druckluftstation 1 Sensoren umfassen, welche zeitlich veränderliche Systemzustandsgrößen 56 (vorliegend nicht dargestellt) erfassen und der Anlagensteuerung 3 für die Steuerung bzw. Regelung der Druckluftstation 1 weiter zur Verfügung stellen. So können etwa die Druckfluidtanks 8 mit vorliegend nicht weiter bezeichneten Sensoren versehen sein, welche die Messung der Drücke in den einzelnen Druckfluidtanks 8 ermöglichen. Weiterführend kann die Druckluftstation 1 auch noch mit weiteren vorliegend nicht dargestellten Sensoren versehen sein, welche die Erfassung f Iu- idtechnischer Größen zur Charakterisierung der Druckluftstation 1 erlauben. Fig. 3 stellt ein Modell der Druckluftstation wie in Fig. 2 gezeigt dar, welches beispielsweise in einer Anlagensteuerung 3 zur Steuerung der realen Druckluftstation Verwendung findet. Hierbei kann sich die Anlagensteuerung 3 eines Voraussimu- lationsverfahrens 20 (vorliegend nicht bezeichnet) entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bedienen oder auch nur eine symbolische Darstellung für die Parametrierung einer Druckluftstation 1 verkörpern. Findet das Modell der Druckluftstation 21 Verwendung in einem Steuerungs- bzw. Regelungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, so ist jeder für den Betrieb der Druckluftstation wesentliche Bestandteil durch eine numerische Parametrierung (Parametrisierung) charakterisiert. Das Format dieser Parametrierung muss geeignet sein, um von der Anlagensteuerung 3 bzw. einem Voraussimulati- onsverfahren 20 (vorliegend nicht gezeigt) in geeigneter Weise verwendet zu werden. Die Parametrierung kann hierbei nicht nur durch numerische, sondern auch durch symbolische Werte erfolgen, so etwa durch die Vorgabe und Auswahl von Funktioπsprinzipien, Bauformen, Baureihen- oder Typenbezeichnungen von Kompressoren.FIG. 2 shows a schematic representation of a compressed air station 1 which is somewhat more complex than the embodiment according to FIG. 1 and which cooperates with a system controller 3 and is controlled or regulated by it. The compressed air station 1 comprises in the system control 3 three compressors 2, which is provided with appropriate control or regulation for providing pressurized fluid 4 (not shown here) to three pressurized fluid tanks 8. The Pressurized fluid 4 is distributed from each compressor 2 via a pressure line 9 to three actuators 5, which are presently designed as valves 5, which are in fluid communication with the three pressure fluid tanks 8, and can supply each pressure fluid tank 8 with pressurized fluid as needed. The pressurized fluid 4 can be removed from the compressed air station 1 as needed by a user or several users. The removal takes place here at a presently not further designated pickup (customer point) such that pressurized fluid 4 can be removed from all pressure fluid tanks 8. Corresponding to the switching operations carried out on the actuators 5 by the system control 3, pressure fluid 4 can be directed from the pressurized fluid tanks 8 to the user station to the user on the one hand, and on the other hand pressure equalization of the individual pressurized fluid tanks 8 with each other is possible. In order to be able to undertake the necessary manipulated variable changes or switching strategies by the system controller 3, each actuator 5 can be addressed via a connection, which is not further described here, with the system controller 3. For reasons of clarity, in the present case not every actuator 5 was expressly provided with a connection to the system control. However, it should be apparent to those skilled in the art that such a compound may be made. The control signals for switching operations transmitted by the system controller 3 to the actuators 5 can be of the most varied type and, moreover, can be both of a discrete and a continuous nature. Typically common control signals of the actuators 5, in particular on valves, may include a connection, connection or even a gradual connection or connection. Via controllable actuators 5, connections between the pickup station and individual fluid tanks 8 can thus be established. Furthermore, possible initial actuators (eg pressure reducing valves) can be installed between the pressure fluid tanks 8 and the pickup station. It is also conceivable to connect a plurality of pickup stations to a compressed air station 1. Furthermore, the compressed air station 1 may comprise sensors which detect temporally variable system state variables 56 (not shown here) and further make the system controller 3 available for the control or regulation of the compressed air station 1. Thus, for example, the pressure fluid tanks 8 can be provided with sensors which are not further described here, which allow the measurement of the pressures in the individual pressure fluid tanks 8. Furthermore, the compressed air station 1 can also be provided with further sensors, not shown here, which allow the detection of quantities of technical parameters for characterizing the compressed air station 1. Fig. 3 shows a model of the compressed air station as shown in Fig. 2, which is used for example in a system controller 3 for controlling the real compressed air station. In this case, the system controller 3 can use a pre-simulation method 20 (not designated here) in accordance with an embodiment of the present invention or even embody only a symbolic representation for the parameterization of a compressed air station 1. If the model of the compressed air station 21 is used in a control or regulation method according to an embodiment of the invention, then each essential component for the operation of the compressed air station is characterized by a numerical parameterization (parameterization). The format of this parameterization must be suitable for being suitably used by the system controller 3 or a pre-simulation method 20 (not shown here). The parameterization can be done not only by numerical, but also by symbolic values, such as by the specification and selection of Funktioπsprinzipien, types, series or type designations of compressors.
Fig. 4 stellt den zeitlichen Verlauf des Drucks in der Druckluftstation 1, bzw. eines vorliegend nicht weiter bezeichneten Druckfluidtanks 8 unter Einwirkung einer Schaltstrategie 10 (Schalthandlung, Stellgrόßenänderung) dar. Hierbei tritt die Schalthandlung zu dem Zeitpunkt der Gegenwart ein. Die Schaltstrategie 10 wird beispielsweise vorgenommen, um den in der Vergangenheit abfallenden Druck der Druckluftstation 1 entsprechend auszugleichen. Hierbei wird deutlich sichtbar, dass bei entsprechender Schalthandlung in der Gegenwart, beispielsweise einem Aufschalten eines Druckventils, im zeitlichen Verlauf der Zukunft eine Erhöhung des Drucks in der Druckluftstation 1 eintritt. Je nach Größe der Stellgrößenänderung erfolgt ein geringerer oder stärkerer Druckanstieg in der Zukunft. Im Falle einer größenmäßig kleinen Stellgrόßenänderung S3 kommt es zu einem zukünftigen Druckverlauf, welcher mit T3 bezeichnet ist. Entsprechend der Stellgrößenänderung S2 kommt es zu einem zukünftigen Druckverlauf T2 und bei einer Stellgrößenänderung Si tritt ein Druckverlauf gemäß der Kurve Ti auf. Alle drei Stellgrößenänderungen Si, S2 und S3 sind geeignet, einen Druckabfall unter einen vorgegebenen Minimaldruck Pmm zu verhindern. Entsprechend eines Entscheidungskriteriums ist es nun Aufgabe der Anlagensteuerung 1 zu entscheiden, welche Stell- größenanderung geeignet ist, um einen zukünftig gewünschten Druckverlauf herbeizuführen. Ein solches Entscheidungskriterium könnte vorliegend beispielsweise dafür verantwortlich sein, dass der Verlauf der durchgehend linierte Stellgrößen- änderung S3 von der Anlagensteuerung 1 als die bevorzugte Schaltstrategie 10 betrachtet wird.Fig. 4 illustrates the time course of the pressure in the compressed air station 1, or a pressure fluid tank 8 not further described herein under the action of a switching strategy 10 (switching action, Stellgrόßenänderung). In this case, the switching action occurs at the time of the present. The switching strategy 10 is performed, for example, to compensate for the falling in the past pressure of the compressed air station 1 accordingly. In this case, it is clearly visible that with appropriate switching action in the present, for example, a switching on of a pressure valve, an increase in the pressure in the compressed air station 1 occurs in the course of time of the future. Depending on the size of the manipulated variable, there will be a lesser or greater increase in pressure in the future. In the case of a size-small change in size S 3 , there is a future pressure curve, which is designated T 3 . Corresponding to the manipulated variable change S 2 , there is a future pressure curve T 2, and with a manipulated variable change Si, a pressure curve occurs according to the curve Ti. All three manipulated variable changes Si, S 2 and S 3 are suitable to prevent a pressure drop below a predetermined minimum pressure P mm . According to a decision criterion, it is now the task of the system controller 1 to decide which control variable change is suitable in order to bring about a future desired pressure curve. In the present case, such a decision criterion could, for example, be responsible for ensuring that the progression of the continuously lined control variable Change S 3 is considered by the plant controller 1 as the preferred switching strategy 10.
Eine Auswahl einer bevorzugten Schaltstrategie 10 erfolgt gemäß des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung einer Druckluftstation auch mittels einer Voraussimulation.A selection of a preferred switching strategy 10 is carried out according to the present inventive method for controlling a compressed air station also by means of a pre-simulation.
Fig. 5 stellt ein Flussdiagramm eines solches Auswahlverfahrens mittels Voraussimulation dar. Hierbei wird ein Voraussimulationsverfahren (Voraussimulation) zum Zeitpunkt t=0 s (Gegenwart) mit den Zustandsvariablen initialisiert, welche den aktuellen Zustand der Druckluftstation 1 wiedergeben. Das Voraussimulationsverfahren wird unmittelbar nach der Initialisierung t=0 s, also ein Zeitpunkt der im Rahmen der Simulationszeitspannen immer noch als Gegenwart bezeichnet werden kann) gestartet und liefert nach Ablauf des Verfahrens, bzw. nach mehrfachem Ablauf des Voraussimulationsverfahrens 20 mit veränderten Ausgangsparametern, vorliegend drei alternative Schaltstrategien 11 (Alt.1, Alt.2 und Alt.3) aus welchen mittels eines Gütekriteriums 22 die geeignete alternative Schaltstrategie 11 ausgewählt wird, um die Anlagensteuerung zu veranlassen, einen Schaltbefehl 30 zur Generierung einer Schaltstrategie 10 zu erzeugen. Die alternative Schaltstrategien 11 können ausführungsgemäß in zeitlich zukünftigen und vorhergesagten Verläufen des Drucks in der Druckluftstation 1 resultieren, wie etwa in den Druckverläufen Ti, T2 und T3 des Druckverlaufes in Fig. 4.5 illustrates a flowchart of such a selection method by means of pre-simulation. Here, a pre-simulation method (pre-simulation) is initialized at time t = 0 s (present) with the state variables representing the current state of the compressed air station 1. The pre-simulation method is started immediately after the initialization t = 0 s, ie a time that can still be called the present in the simulation periods alternative switching strategies 11 (Alt.1, Alt.2 and Alt.3) from which by means of a quality criterion 22, the appropriate alternative switching strategy 11 is selected to cause the plant control to generate a switching command 30 for generating a switching strategy 10. According to the embodiment, the alternative switching strategies 11 can result in temporally future and predicted courses of the pressure in the compressed air station 1, such as in the pressure curves Ti, T 2 and T 3 of the pressure profile in FIG. 4.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Flussdiagramm zur Darstellung eines Datensatzes 6, welcher Simulationsergebnisse der Voraussimulation 20 enthält. Wie zu Fig. 5 bereits erklärt, kann in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens mittels eines Gütekriteriums 22 aus dem Datensatz 6 eine bevorzugte Schaltstrategie 10 bestimmt werden. Zur Initialisierung einer Voraussimulation, bzw. auch einer Folge von Voraussimulationen, bedarf es einer Eingabe von systemrelevanten Größen. Systemrelevante Größen können einerseits feste Systemparameter 55 sein, welche beispielsweise Informationen über die Liefermenge an Druckfluid einzelner Kompressoren enthalten, oder über die Leistungsaufnahme einzelner Kompressoren in unterschiedlichen Lastzuständen, Informationen über die Totzeiten der Kompressoren bzw. Aktuatoren, als auch für die Druckluftstation charakteristische Mindestdruck- und Maximaldruckgrenzen. Weiterhin können systemrelevante Parameter auch aus Systemzustandsgrößen 56 bestehen, welche zeitlich veränderliche Größen darstellen. Derartige Systemzustandsgrößen 56 der Druckluftstation 1 können die Informationen über den Betriebszustand wenigs- tens eines Druckfluidtanks 8 enthalten oder dessen Druck, dessen Temperatur, sie können Informationen über die Betriebszustände einzelner Kompressoren 2 umfassen, sowie deren aktuelle Steuerungszustände bzw. Funktionszustände, als auch Informationen in Bezug auf die Veränderung der Menge an Druckfluid 4 in der Druckluftstation 1, wie beispielsweise die Veränderung von Druckfluid pro Zeiteinheit, deren Fluss bzw. deren andere physikalische Parameter. Die Qualität der Voraussimulation 20 basiert auf der Qualität bzw. Anzahl an festen Systemparametern 55 und Systemzustandsgrößen 56, welche der Voraussimulation 20 zugrundegelegt werden.FIG. 6 shows a further flowchart for the representation of a data set 6 which contains simulation results of the pre-simulation 20. As already explained with reference to FIG. 5, in one embodiment of the inventive control method by means of a quality criterion 22 from the data record 6 a preferred switching strategy 10 can be determined. To initialize a pre-simulation, or even a sequence of pre-simulations, it is necessary to enter system-relevant variables. On the one hand, system-relevant variables can be fixed system parameters 55, which contain, for example, information on the delivery quantity of pressurized fluid of individual compressors, or on the power consumption of individual compressors in different load states, information on the dead times of the compressors or actuators, as well as on the compressed air station characteristic minimum pressure and maximum pressure limits. Furthermore, system-relevant parameters can also consist of system state variables 56, which represent variables which vary with time. Such system state variables 56 of the compressed air station 1 can provide the information about the operating state of less At least one pressure fluid tank 8 or its pressure, its temperature, they may include information about the operating conditions of individual compressors 2, and their current control states or functional states, as well as information relating to the change in the amount of pressurized fluid 4 in the compressed air station 1, such as For example, the change of pressurized fluid per unit time, their flow or other physical parameters. The quality of the pre-simulation 20 is based on the quality or number of fixed system parameters 55 and system state variables 56 on which the pre-simulation 20 is based.
Fig. 7 zeigt die Darstellung eines Druckverlaufs einer Druckluftstation in Bezug auf ein Druckband, welches eine Druckbanduntergrenze 42 mit einem Minimaldruck Pmin definiert sowie eine Druckbandobergrenze 41 mit einem Maximaldruck Pmax. Bei Verwendung eines einzigen fest vorgegebenen Druckbandes zur Steuerung einer Druckluftstation 1, wie es etwa bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Reihenfolgesteuerung zutrifft, wird bei Verlassen des Druckbandes durch den Druckverlauf eine entsprechende Schalthandlung. So kann beispielsweise beim Verlassen des Druckverlaufs nach unten über die Druckbanduntergrenze 42 eine Zuschalthandlung veranlasst werden, welche einen zusätzlichen Kompressor zur Lieferung von Druckfluid bereitstellt. Eine derartige Schalthandlung wird zu dem Zeitpunkt veranlasst, zu welchem der Druckverlauf die Druckbanduntergrenze 42 verlässt, wodurch die Lieferung von zusätzlichem Druckfluid derart erfolgt, dass nach einer geringen Zeitspanne des Unterschreitens der Druckverlauf wieder innerhalb der Grenzen des fest vorbestimmten Druckbandes folgt. Verlässt andererseits der Druckverlauf die Druckbandobergrenze 41 nach oben, kann beispielsweise durch eine Abschalthandlung zum Zeitpunkt des Ver- lassens der Druckbandobergrenze 41 der Druckverlauf derart korrigiert werden, dass nach einer geringen Zeitspanne des Überschreitens dieser wieder innerhalb der Druckbandgrenzen erfolgt.7 shows the illustration of a pressure curve of a compressed air station with respect to a pressure belt, which defines a pressure belt lower limit 42 with a minimum pressure P m i n and a pressure upper belt limit 41 with a maximum pressure P max . When using a single fixed pressure band for controlling a compressed air station 1, as is the case with a sequence control known from the prior art, upon leaving the pressure belt by the pressure curve, a corresponding switching action. Thus, for example, when leaving the pressure curve downwards over the lower pressure band boundary 42, a delivery action can be initiated, which provides an additional compressor for the delivery of pressurized fluid. Such a switching action is initiated at the time that the pressure trace leaves the pressure belt lower limit 42, whereby the supply of additional pressure fluid is such that after a short period of underrun the pressure curve again follows within the limits of the fixed predetermined pressure band. If, on the other hand, the pressure curve leaves uppermost upper limit of pressure 41, the pressure curve can be corrected, for example, by a shut-off action at the time of elimination of upper limit of pressure 41 such that, after a short period of exceeding, this again takes place within the pressure-band limits.
Um den Druckverlauf in der Druckluftstation 1 bereits dann steuerungstechnisch beeinflussen zu können, bevor der Minimaldruck Pmm unterschritten bzw. der Maximaldruck Pmax überschritten wird, können in die Berechnungen zur Veranlassung der Schalthandlungen auch noch weitere ineinander verschachtelte Druckbänder definiert werden. So zeigt Fig. 8 etwa den Druckverlauf einer Druckluftstation 1 relativ zu drei ineinander geschachtelten Druckbändern. Das kleinste Druckband mit der Druckuntergrenze 42 von Pm und der Druckobergrenze 41 mit dem Druck Poi liegt innerhalb des nächst größeren Druckbandes mit der Druckuntergrenze 42 von Pu2 und der Druckbandobergrenze 41 mit dem Druck P02. Beide vorher bezeichneten Druckbänder liegen wieder innerhalb des größten Druckbandes, welches eine Druckuntergrenze 42 von Pmin aufweist sowie einen Maximaldruck der Druckbandobergrenze 41 von Pmax. Um nun ein Verlassen des Druckverlaufs jenseits der Druckbandgrenzen des größten Druckbandes zu verhindern, können von der Anlagensteuerung 3 (vorliegend nicht aufgeführt) Schalthandlungen bereits zu den Zeitpunkten veranlasst werden, zu welchen der Druckverlauf die Druckbandgrenzen des kleinsten bzw. nächst größeren Druckbandes überschreiten. Aufgrund der in der Druckluftstation immanenten Verzögerungszeiten nach Vornehmen einer Schalthandlung kommt es nach entsprechend kurzen Zeitspannen zu einer Korrektur des Druckverlaufes.In order to be able to influence the pressure curve in the compressed air station 1 in terms of control technology before the minimum pressure P mm is undershot or the maximum pressure Pmax exceeded, further nested pressure bands can also be defined in the calculations for initiating the switching operations. Thus, Fig. 8 shows approximately the pressure profile of a compressed air station 1 relative to three nested pressure belts. The smallest pressure band with the lower pressure limit 42 of Pm and the upper pressure limit 41 with the pressure Poi lies within the next larger pressure band with the lower pressure limit 42 of Pu 2 and the upper pressure limit 41 with the pressure P 02 . Both previously designated pressure bands are again within the largest pressure band, which has a lower pressure limit 42 of P min and a maximum pressure of the upper limit pressure band 41 of P max . In order to prevent the pressure curve from leaving the pressure band limits of the largest pressure band, switching operations 3 (not shown here) can already be initiated at the times at which the pressure variation exceeds the pressure band limits of the smallest or next larger pressure band. Due to the inherent in the compressed air station delay times after making a switching action occurs after a correspondingly short periods of time to correct the pressure curve.
Die in den Fig. 7 und 8 dargestellten Druckverläufe resultieren aus Schalthandlungen, welche durch rein reaktive Steuerungsverfahren veranlasst worden sind. Lediglich wenn zu einem Zeitpunkt ein vorbestimmtes Druckereignis eingetreten ist (beispielsweise Verlassen der Druckbandgrenzen) wird eine entsprechende Schalthandlung veranlasst. Im Gegensatz hierzu werden gemäß der vorliegenden Erfindung Schaltstrategien zukünftig simuliert, um einen gewünschten Druckverlauf einzustellen.The pressure profiles shown in FIGS. 7 and 8 result from switching operations, which have been caused by purely reactive control methods. Only if a predetermined pressure event has occurred at one time (for example, leaving the pressure band limits) will a corresponding switching action be initiated. In contrast, according to the present invention, switching strategies are simulated in the future in order to set a desired pressure profile.
Fig. 9 zeigt eine derartige Simulation über eine zukünftige simulierte Zeitspanne 23. Hierbei wird zu einem in der Gegenwart liegenden Zeitpunkt eine Schaltstrategie 10 vorgenommen, welche die Stellgröße von einem Wert a) auf einen kleineren Wert b) verringert. Der zu erwartende zukünftige Verlauf des Drucks in der Druckluftstation folgt einem zeitlich leicht verzögerten Abfall. Um einem Druckabfall unterhalb eines vorbestimmten Wertes zu vermeiden bzw. um einen stabilen Druckverlauf einzustellen, wird zu einem zukünftigen Zeitpunkt in der Voraussimulation virtuell eine Änderung der Stellgröße von dem Wert b) auf den höheren Wert c) vorgenommen. Diese virtuelle Stellgrößenänderung hat einen virtuellen Anstieg des Drucks in der Druckluftstation 1 zur Folge. Hierbei kann beispielsweise die virtuelle Stellgrößenänderung in einer Zuschaltstrategie 13 eines Kompressors liegen. Um jedoch einen übermäßig großen virtuellen Druckanstieg zu vermeiden, wird zu einem späteren simulierten Zeitpunkt eine weitere Stellgrößenänderung von dem Wert c) auf den Wert d) vorgenommen. Diese zweite virtuelle Stellgrößenänderung auf den Wert d) kann beispielsweise in einer Abschaltstrategie 12 liegen. Aufgrund der Kombination beider virtueller Stellgrößenänderungen ist es möglich, gegen Ende der simulierten Zeitspanne 23 einen stabilen virtuellen Druckverlauf einzustellen. Werden nun beispielsweise die beiden virtuellen Stell- größenänderungen zu den entsprechenden Zeitpunkten in der realen Zukunft als tatsächliche Schaltstrategie 10 vorgenommen, ist ein Einstellen eines stabilen Druckverlaufs zu erwarten. Durch Ausführen der Voraussimulation kann somit gleichsam das zukünftige Verhalten der Druckluftstation vorhergesagt werden, und die Informationsbasis zum Zustand der Druckluftstation noch auf zukünftige Zeitpunkte erweitert werden.9 shows such a simulation over a future simulated time period 23. In this case, a switching strategy 10 is performed at a present time, which reduces the manipulated variable from a value a) to a smaller value b). The expected future course of the pressure in the compressed air station follows a slightly delayed waste in time. In order to avoid a pressure drop below a predetermined value or to set a stable pressure curve, at a future point in time in the pre-simulation a virtual change of the manipulated variable from the value b) to the higher value c) is made. This virtual manipulated variable change results in a virtual increase in the pressure in the compressed air station 1. Here, for example, the virtual manipulated variable change in a Zuschaltstrategie 13 of a compressor. However, in order to avoid an excessively large virtual increase in pressure, a further manipulated variable change is made from the value c) to the value d) at a later simulated time. This second virtual manipulated variable change to the value d) can be, for example, in a shutdown strategy 12. Due to the combination of both virtual manipulated variable changes, it is possible to set a stable virtual pressure curve toward the end of the simulated time period 23. If, for example, the two virtual Size changes made at the appropriate times in the real future as the actual switching strategy 10, a setting of a stable pressure curve is expected. By carrying out the pre-simulation, the future behavior of the compressed air station can thus be predicted, and the information base for the state of the compressed air station can still be extended to future times.
Fig. 10 stellt im Vergleich zu dem Druckverlauf, welcher in Fig. 9 aufgezeigt ist, drei mögliche virtuelle Druckverläufe dar, wie sie sich als Folge von unterschiedlichen Stellgrößenänderungen gemäß der Voraussimulation 20 über die simulierte Zeitspanne 23 ergeben würden. Je nach den virtuellen Zuschaltstrategien 13 bzw. Abschaltstrategien 12 ergibt sich ein am Ende der simulierten Zeitspanne 23 stabiler bzw. ansteigender oder abfallender Druckverlauf. Hierbei ist auch anzuführen, dass sich die in den unterschiedlichen Simulationen vorgenommenen virtuellen Schaltstrategien 10 auch zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfolgen können. Weiterhin können die unterschiedlichen Stellgrößenänderungen auch noch durch das Entnahmeverhalten von Druckfluid durch einen oder mehrere Benutzer aus der Druckluftstation 1 beeinflusst sein. Entsprechend resultiert die Folge von Schalthandlungen, welche mit Si bezeichnet ist, in einem gegen Ende der simulierten Zeitspanne 23 ansteigenden Druckverlauf Ti. Die Folge von Schalthandlungen, welche mit S2 bezeichnet ist, resultiert in einem gegen Ende der simulierten Zeitspanne 23 weitgehend stabilen Verlauf des Drucks in der Druckluftstation 1. Die Folge von Schalthandlungen, welche mit S3 bezeichnet ist, resultiert am Ende der simulierten Zeitspanne 23 in einem abfallenden Druckverlauf T3. Würde aus den drei möglichen, simulierten Druckverläufen mittels eines Gütekriteriums 22 (vorliegend nicht aufgeführt) derjenige Druckverlauf ausgewählt werden, welcher am Ende der simulierten Zeitspanne 23 die relativ geringsten Schwankungen aufweist, so legt die durchgeführte Voraussimulation 20 nahe, Schalthandlungen 10 gemäß der mit S2 bezeichneten Reihenfolge an Schalthandlungen zu den entsprechenden zukünftigen Zeitpunkten auszuführen. Wie dem Fachmann verständlich sein wird, können auch durch Variation zahlreicher weiterer Parameter in der Voraussimulation zahlreiche mögliche virtuelle Druckverläufe generiert werden, aus welchen gemäß eines Gütekriteriums 22 der dann beste ausgewählt werden kann.FIG. 10 illustrates three possible virtual pressure curves, as would result from different manipulated variable changes according to the pre-simulation 20 over the simulated time period 23, compared to the pressure profile shown in FIG. 9. Depending on the virtual Zuschaltstrategien 13 and Abschaltstrategien 12 results in a more stable at the end of the simulated time period 23 or increasing or decreasing pressure curve. It should also be mentioned that the virtual switching strategies 10 made in the different simulations can also take place at different times. Furthermore, the different manipulated variable changes can also be influenced by the removal behavior of pressurized fluid by one or more users from the compressed air station 1. Accordingly, the sequence of switching operations, which is denoted by Si, results in a pressure curve Ti increasing towards the end of the simulated time span 23. The sequence of switching operations, which is denoted by S 2 , results in a largely stable course of the simulation at the end of the simulated time span 23 Pressure in the compressed air station 1. The sequence of switching operations, which is denoted by S 3 , results at the end of the simulated time period 23 in a decreasing pressure curve T 3 . If one of the three possible, simulated pressure curves by means of a quality criterion 22 (not shown here) that pressure profile is selected which has the relatively lowest fluctuations at the end of the simulated time period 23, the performed pre-simulation 20 suggests switching operations 10 in accordance with S 2 designated sequence to execute switching operations at the appropriate future times. As will be understood by the person skilled in the art, numerous possible virtual pressure curves can also be generated by varying numerous other parameters in the pre-simulation, from which the best can then be selected according to a quality criterion 22.
Durch die Einführung eines Voraussimulationsverfahrens 20 ist es möglich, die effektiven Totzeiten der in der Druckluftstation 1 verwendeten Elemente in der Simulation zu berechnen und diese damit bei der Berechnung der Zeitpunkte, zu welchen Schaltstrategien 10 vorgenommen werden, implizit mit einzubeziehen. Voraussetzung hierfür ist jedoch, dass die verwendeten Modelle der Druckluftstation 21 das Totzeitverhalten enthalten. Folglich ist es nicht mehr nötig, die Totzeiten einzelner Aktuatoren 5 in der Anlagensteuerung 3 explizit zu berücksichtigen. Aktuatoren 5 können hierbei auch von Kompressoren 2 und weiteren optionalen Geraten der Druckluftstation umfasst werden, welche etwa durch geeignete Stellsignale zum Zwecke der Stellgrößenänderung angesteuert werden können. Aktuatoren 5 sind folglich nicht nur auf externe Ventile 5, wie in Fig. 2 dargestellt, beschränkt. Das Überwinden der Totzeiten erfolgt automatisch mit Hilfe der erzeugten Voraussimulation. Diese ermöglicht einerseits herauszufinden, ob die in der Vergangenheit durchgeführten Stellgrößenänderungen ausreichend waren, um unerwünschte Ereignisse abzuwenden, andererseits kann überprüft werden, ob durch in der Gegenwart eingeleitete Stellgrößenänderungen das zeitliche Verhalten des Druckverlaufs überhaupt zusätzlich positiv beeinflusst werden kann.By introducing a pre-simulation method 20, it is possible to calculate the effective dead times of the elements used in the compressed air station 1 in the simulation, and thus to increase them in the calculation of the times Which switching strategies 10 are made implicitly involve. However, this requires that the models of the compressed air station 21 used contain the dead time behavior. Consequently, it is no longer necessary to explicitly consider the dead times of individual actuators 5 in the system controller 3. Actuators 5 can in this case also be comprised of compressors 2 and other optional devices of the compressed air station, which can be controlled for example by suitable control signals for the purpose of manipulated variable. Actuators 5 are consequently not limited only to external valves 5, as shown in FIG. Overcoming the dead times takes place automatically with the aid of the generated pre-simulation. On the one hand, this makes it possible to find out whether the manipulated variable changes made in the past were sufficient to avert undesired events, and on the other hand it is possible to check whether the temporal behavior of the pressure curve can actually be additionally positively influenced by manipulated variable changes introduced in the present.
In Fig. 11 ist der Druckverlauf einer Druckluftstation 1 ü ber einen zeitlichen Verlauf dargestellt. In der Vergangenheit wurde vorliegend eine Schalthandlung zum Zeitpunkt Tl am ersten Aktuator vorgenommen. Bedingt durch die Totzeit des ersten Aktuators 5 ist die Auswirkung dieser Schalthandlung im Druckverlauf in der Gegenwart noch nicht zu erkennen. In der Gegenwart besteht folglich die Möglichkeit, eine weitere Schalthandlung an einem zweiten Aktuator durchzuführen. Erst jedoch, wenn der zukünftige Druckverlauf simuliert werden kann, kann entschieden werden, ob die Schalthandlung am zweiten Aktuator den Erfüllungsgrad einer Randbedingung (beispielsweise Vermeiden der Unterschreitung des Minimaldrucks Pmm) verbessert werden kann, oder überhaupt notwendig war. Wird die Voraussimulation für beide möglichen Schaltstrategien über die simulierte Zeitspanne 23 ausgeführt, wird ersichtlich, dass die Schalthandlung am zweiten Aktuator 5 nicht notwendig ist, um die Einhaltung der Randbedingungen zu gewährleisten. Zudem lässt sich erkennen, dass die Totzeit des zweiten Aktuators 5 erst überwunden wird, nachdem der Druck in der Druckluftstation 1 bereits deutlich oberhalb des Mindestdrucks Pmin liegt. Folglich könnte auf Grundlage des durchgeführten Voraussimulationsverfahrens 20 entschieden werden, dass die Vornahme der Schalthandlung am zweiten Aktuator zur Verbesserung des Druckverlaufs in der Druckluftstation 1 unterbleiben soll.In Fig. 11, the pressure profile of a compressed air station 1 ü is shown over a time course. In the past, a switching action was carried out at the time T 1 on the first actuator. Due to the dead time of the first actuator 5, the effect of this switching action in the pressure curve in the presence is not yet visible. Consequently, it is now possible to carry out a further switching action on a second actuator. However, only when the future pressure curve can be simulated can it be decided whether the switching action on the second actuator can improve the degree of fulfillment of a boundary condition (for example, avoidance of undershooting of the minimum pressure P mm ) or was even necessary. If the pre-simulation is carried out for both possible switching strategies over the simulated time period 23, it is evident that the switching action on the second actuator 5 is not necessary in order to ensure compliance with the boundary conditions. In addition, it can be seen that the dead time of the second actuator 5 is only overcome after the pressure in the compressed air station 1 is already well above the minimum pressure P min . Consequently, it could be decided on the basis of the performed pre-simulation method 20 that the execution of the switching action on the second actuator for improving the pressure curve in the compressed air station 1 should be omitted.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnun- gen dargestellten Details als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.It should be noted at this point that all the above-described parts, taken alone and in any combination, in particular those in the drawings, presented details are claimed as essential to the invention. Variations thereof are familiar to the person skilled in the art.
Bezuqszeichen :Attributes:
1 Druckluftstation1 compressed air station
2 Kompressor2 compressor
3 Anlagensteuerung3 system control
4 Druckfluid4 pressurized fluid
5 Aktuator5 actuator
6 Datensatz6 record
8 Druckfluidtank8 pressurized fluid tank
9 Druckleitung9 pressure line
10 Schaltstrategie10 shift strategy
11 alternative Schaltstrategie11 alternative switching strategy
12 Abschaltstrategie12 shutdown strategy
13 Zuschaltstrategie13 connection strategy
14 Drucklufttrockner14 compressed air dryer
20 Voraussimulationsverfahren20 pre-simulation procedure
21 Modell der Kompressoranalge21 Model of the compressor system
22 Gütekriterium22 quality criterion
23 Zeitspanne23 time span
30 Schaltbefehl30 switching command
41 Druckbandobergrenze41 upper limit of pressure
42 Druckbanduntergrenze42 lower pressure limit
54 Druckausgleichs-Kompressor54 Pressure Compensation Compressor
55 Systemparameter55 system parameters
56 Systemzustandsgröße56 system state size
60 Hardware60 hardware
61 Bussystem61 bus system
70 Simulationskern70 simulation kernel
71 Algorithmenkern71 Algorithm core
72 Informationsbasis 72 information base

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung einer Druckluftstation (1), die wenigstens eine Mehrzahl von untereinander vernetzten Kompressoren (2), insbesondere unterschiedlicher technischer Spezifikationen, und optional weitere Geräte der Drucklufttechnik umfasst, welches insbesondere in Steuerzyklen sowohl Schaltstrategien (10) über eine elektronische Anlagensteuerung (3) zur Beeinflussung einer Menge eines für einen oder mehrere Benutzer der Druckluftstation (1) jederzeit zur Verfügung stehenden Druckfluids (4) in der Druckluftstation (1) veranlassen kann, als auch die für einen oder mehrere Benutzer der Druckluftstation (1) jederzeit zur Verfügung stehende Menge an Druckfluid (4) auf zukünftige Betriebsbedingungen der Druckluftstation (1) adaptiv auf die Entnahmemenge an Druckfluid (4) aus der Druckluftstation (1) einzustellen vermag, wobei vor Veranlassung einer Schaltstrategie (10) verschiedene Schaltstrategien (10) in einem Voraussimulationsverfahren (20) unter Zugrundelegung eines Modells (21) der Druckluftstation (1) überprüft werden und aus den überprüften Schaltstrategien (10) anhand mindestens eines festgelegten Gütekriteriums (22) die relativ vorteilhafteste Schaltstrategie (10) ausgewählt wird und die ausgewählte Schaltstrategie (10) an die Anlagensteuerung (3) zur Veranlassung in der Druckluftstation (1) weitergeleitet wird.1. A method for controlling or regulating a compressed air station (1) comprising at least a plurality of interconnected compressors (2), in particular different technical specifications, and optionally further devices of compressed air technology, which in particular in control cycles both switching strategies (10) via a electronic system control (3) for influencing a quantity of one or more users of the compressed air station (1) at any time available pressurized fluid (4) in the compressed air station (1) can cause as well as for one or more users of the compressed air station (1) at any time available quantity of pressurized fluid (4) adaptable to future operating conditions of the compressed air station (1) to the removal amount of pressurized fluid (4) from the compressed air station (1), wherein before switching a switching strategy (10) different switching strategies (10) in a pre-simulation method (20) under basic conditions g of a model (21) of the compressed air station (1) are checked and from the checked switching strategies (10) based on at least one specified quality criterion (22) the most advantageous switching strategy (10) is selected and the selected switching strategy (10) to the plant control (3 ) is forwarded to cause in the compressed air station (1).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vorbestimmte Druckobergrenzen und/oder Druckuntergrenzen als einzuhaltende Randbedingungen im Verfahren, insbesondere im Voraussimulationsverfahren (20) berücksichtigt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that predetermined upper pressure limits and / or lower pressure limits are to be considered as boundary conditions to be observed in the method, in particular in the pre-simulation method (20).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Voraussimulationsverfahren (20) zur Überprüfung jeweils einer Schaltstrategie (10) schneller als es der simulierten Zeitspanne entspricht, und vorzugsweise in kürzerer Zeit als der Dauer eines Steuerzykluses ausgeführt wird.3. The method of claim 1 or 2, characterized in that the pre-simulation method (20) for checking a respective switching strategy (10) faster than the simulated time period corresponds, and preferably in a shorter time than the duration of a control cycle is performed.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Voraussimulationsverfahren (20) zur Überprüfung jeweils einer Schaltstrategie (10) insbesondere den zeitlichen Verlauf von in dem Modell (21) der Druckluftstation (1) enthaltenen Zustandsgrößen für die Zeitspanne der Voraussimulation (20) umfasst.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pre-simulation method (20) for checking each of a shift strategy (10) in particular the time course of in the model (21) of the compressed air station (1) contained state variables for the period of the pre-simulation (20).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell (21) der Druckluftstation (1) auf einem Satz zeitabhängiger und/oder nichtlinearer sowie fallweise zur Nachbildung von Unstetigkeiten und/oder Totzeiten im Verhalten der Kompressoren und/oder optionaler weiterer Geräte der Drucklufttechnik strukturvarianter Differentialgleichungen basiert, die auch die Erfassung der Auswirkung zurückliegender Ereignisse auf die aktuellen Zustandsgrößen der Druckluftstation (1) erlauben.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the model (21) of the compressed air station (1) on a set of time-dependent and / or non-linear and occasionally for simulating discontinuities and / or dead times in the behavior of the compressors and / or optional further Devices of the compressed air technology structure-variant differential equations based, which also allow the detection of the effect of past events on the current state variables of the compressed air station (1).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Voraussimulationsverfahrens (20) eine Entwicklung der verschiedenen Schaltstrategien (10) über eine vorbestimmte Zeitspanne (23) in diskreten oder kontinuierlichen Schritten prognostiziert bzw. berechnet wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that within the Vorsimulationsverfahrens (20) a development of the various switching strategies (10) over a predetermined period of time (23) in discrete or continuous steps is predicted or calculated.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Voraussimulation (20) über eine vorbestimmte Zeitspanne (23) von 1 sec bis 1000 sec, vorzugsweise von 10 sec bis 300 sec durchgeführt wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pre-simulation (20) over a predetermined period of time (23) from 1 sec to 1000 sec, preferably from 10 sec to 300 sec is performed.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne der Voraussimulation (20) durch ein Abbruchkriterium auf Basis von Parametern und/oder Zustandsgrößen des Modells der Druckluftstation (1), insbesondere von Druckereignissen, und/oder von Aufzeichnungen oder Prognosen des Druckluftverbrauchs adaptiv angepasst wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the period of the pre-simulation (20) by a termination criterion based on parameters and / or state variables of the model of the compressed air station (1), in particular pressure events, and / or records or forecasts the compressed air consumption is adaptively adjusted.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Voraussimulationsverfahren (20) überprüften Schaltstrategien (10) diskrete oder kontinuierliche Änderungen des Betriebszustandes von Kompressoren (2) und optional von weiteren Geräten der Druckluftstation (1) am Anfang, am Ende und/oder zu beliebigen Zeitpunkten innerhalb der Zeitspanne der Voraussimulation (20) umfassen. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the switching strategies (10) checked with the pre-simulation method (20) discreet or continuous changes of the operating state of compressors (2) and optionally of other devices of the compressed air station (1) at the beginning End and / or at any time within the period of the pre-simulation (20).
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der simulierten Zeitspanne (23) des Voraussimulationsverfahrens (20) in Abhängigkeit von den technischen Leistungsdaten der Kompressoren (2) der Kompressorenanlage (1) und/oder in Abhängigkeit der aktuellen Last einzelner Kompressoren (2) und/oder zurückliegender Lastschwankungen bestimmt wird.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the length of the simulated time period (23) of the pre-simulation method (20) in dependence on the technical performance of the compressors (2) of the compressor system (1) and / or in dependence of the current load individual compressors (2) and / or past load fluctuations is determined.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Voraussimulation (20) in diskreten Schritten von 0.1 sec bis 60 sec, vorzugsweise von 1 sec, durchgeführt wird.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pre-simulation (20) in discrete steps of 0.1 sec to 60 sec, preferably of 1 sec, is performed.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Voraussimulation (20) zumindest einige der Unstetigkeiten und/oder Totzeiten im Verhalten der Kompressoren (2) und/oder optionaler weiterer Geräte der Drucklufttechnik, insbesondere die verzögert eingesetzte Druckluftabgabe und der zusätzliche Energieverbrauch der Kompressoren (2) im Zusammenhang mit Änderungen ihres Betriebszustandes, berücksichtigt werden, derart dass eine separate Berücksichtigung außerhalb der Voraussimulation (20) in der Anlagensteuerung (3) nicht mehr zwingend erforderlich ist.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that within the pre-simulation (20) at least some of the discontinuities and / or dead times in the behavior of the compressors (2) and / or optional other devices of the compressed air technology, in particular the delayed compressed air delivery and the additional energy consumption of the compressors (2) in connection with changes in their operating state, be taken into account, so that a separate consideration beyond the pre-simulation (20) in the plant control (3) is no longer mandatory.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Gruppe von alternativen Schaltstrategien (10) unterschiedliche obere Druckwerte (41) oder untere Druckwerte (42) als Kriterium für die Veranlassung einer zuvor festgelegten Schaltstrategie (10) im Rahmen des Voraussimulationsverfahrens (20) betrachtet werden.13. Method according to one of the preceding claims, characterized in that as a group of alternative switching strategies (10) different upper pressure values (41) or lower pressure values (42) are used as a criterion for initiating a previously determined switching strategy (10) as part of the pre-simulation method (10). 20).
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Gruppe von alternativen Schaltstrategien (10) für wenigstens einen der untereinander vernetzten Kompressoren unterschiedliche obere Druckwerte (41) oder untere Druckwerte (42) für mindestens eine zuvor festgelegte Abschaltstrategie (12) bzw. mindestens eine zuvor festgelegte Zuschaltstrategie (13) im Rahmen des Voraussimulationsverfahrens (20) betrachtet werden. 14. Method according to claim 1, characterized in that different upper pressure values (41) or lower pressure values (42) for at least one predetermined shutdown strategy (12) or lower pressure values (42) for at least one of the interconnected compressors are selected as a group of alternative switching strategies (10) at least one predetermined scheduling policy (13) is considered as part of the pre-simulation process (20).
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mindestens eine zuvor festgelegte Abschaltstrategie (12) bzw. die mindestens eine zuvor festgelegte Zuschaltstrategie (13) aus einer jeweils in Listenform fest vorgegebenen Abschalt- bzw. Zuschaltreihenfolge ergibt.15. The method according to claim 14, characterized in that the at least one predetermined shutdown strategy (12) or the at least one predetermined Zuschaltstrategie (13) results from a respectively fixed in list form shutdown or Zuschaltreihenfolge.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Gruppe von alternativen Schaltstrategien (10) auch die Zu- oder Abschaltung unterschiedlicher Kompressorgruppen (5a, 5b) bei festgelegten oder im Voraussimulationsverfahren (20) noch zu bewertenden oberen Druckwerten (41) oder unteren Druckwerten (42) betrachtet werden.16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that as a group of alternative switching strategies (10) and the connection or disconnection of different compressor groups (5a, 5b) at predetermined or pre-simulation method (20) yet to be evaluated upper pressure values (41) or lower pressures (42).
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Voraussimulationsverfahren (20) basierend auf der Theorie für hybride Automaten ausgeführt wird.17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pre-simulation method (20) is carried out based on the theory for hybrid automata.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Voraussimulationsverfahren (20) basierend auf Grundlage eines computerimplementierbaren und vorzugsweise, deterministischen Modells ausgeführt wird.18. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pre-simulation method (20) is carried out on the basis of a computer-implementable and preferably deterministic model.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gütekriterium (22) durch einen möglichst geringen Energieverbrauch definiert oder zumindest maßgeblich mitbestimmt wird.19. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the quality criterion (22) is defined by the lowest possible energy consumption or at least decisively co-determined.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Voraussimulationsverfahren (20) wenigstens einen Datensatz (6) mit prognostizierten, zukünftigen Zeitverläufen der Zustandsgrößen des Modells der Druckluftstation (1) in verschiedenen Schaltstrategien (10) zu unterschiedlichen, nicht unbedingt äquidistanten Zeitpunkten und/oder mit daraus abgeleiteten Kennziffern, vorzugsweise für den gesamten Steuerzyklus, liefert.20. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pre-simulation method (20) at least one data set (6) with predicted, future time profiles of the state variables of the model of the compressed air station (1) in different switching strategies (10) to different, not necessarily equidistant Time points and / or derived therefrom codes, preferably for the entire control cycle delivers.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eine ggf. automatische Adaption des Modells der Druckluftstation (1) an aktualisierte und/oder anfänglich nur nährungsweise bekannte und/oder nicht exakt eingestellte Anlagenparameter umfasst. 21. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the method comprises a possibly automatic adaptation of the model of the compressed air station (1) to updated and / or initially only approximately known and / or not exactly set system parameters.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Adaption des Modells der Druckluftstation (1) an aktualisierte Anlagenparameter dadurch erfolgt, dass aus mehreren alternativen Sätzen von Anlagenparametern derjenige ausgewählt wird, mit dem die nachträgliche Simulation des Betriebs der Druckluftstation (1) für ein vergangenes Zeitintervall am besten mit dem real beobachteten Verlauf des Betriebs der Druckluftstation (1) übereinstimmt.22. The method according to claim 21, characterized in that an adaptation of the model of the compressed air station (1) to updated system parameters takes place in that is selected from several alternative sets of system parameters one with which the subsequent simulation of the operation of the compressed air station (1) for a past time interval best matches the real observed course of operation of the compressed air station (1).
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterstützung der adaptiven Anpassung einzelner Modellparameter an geänderte Anlagenparameter sequentiell gezielte Änderungen des Betriebszustandes jeweils einzelner Geräte der Druckluftstation durchgeführt werden.23. The method according to claim 22, characterized in that in order to support the adaptive adaptation of individual model parameters to changed system parameters sequentially targeted changes in the operating state of each individual devices of the compressed air station are performed.
24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Voraussimulationsverfahren (20) aktuelle veränderliche Systemzustandsgrößen (56) der Druckluftstation (1) berücksichtigt werden, insbesondere Informationen über den Betriebszustand wenigstens eines Druckfluidtankes (8), beispielsweise dessen Druck und/oder dessen Temperatur, und/oder Informationen über die Betriebszustände einzelner Kompressoren (2), beispielsweise deren aktuelle Steuerungszustände und/oder aktuellen Funktionszustände, und/oder auch Informationen in Bezug auf die Veränderung der Menge an Druckfluid (4) in der Druckluftstation (1), beispielsweise die Abnahme der Druckfluidmenge pro Zeiteinheit.24. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the pre-simulation method (20) current variable system state variables (56) of the compressed air station (1) are taken into account, in particular information about the operating state of at least one pressure fluid tank (8), for example, the pressure and / or its temperature, and / or information about the operating states of individual compressors (2), for example their current control states and / or current operating states, and / or information relating to the change in the amount of pressurized fluid (4) in the compressed air station (1), For example, the decrease in the pressure fluid quantity per unit time.
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Voraussimulationsverfahren (20) als feste Systemparameter (55) der Druckluftstation (1) Informationen über die Liefermenge an Druckfluid (4) einzelner Kompressoren (2), und/oder über die Leistungsaufnahme einzelner Kompressoren (2) in unterschiedlichen Lastzuständen, und/oder Informationen über die Totzeiten der Kompressoren (2), und/oder für die Druckluftstation (1) charakteristische Mindestdruck- und Maximaldruckgrenzen berücksichtigt werden.25. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the pre-simulation method (20) as fixed system parameters (55) of the compressed air station (1) information about the delivery amount of pressurized fluid (4) of individual compressors (2), and / or on the power consumption individual compressors (2) in different load conditions, and / or information on the dead times of the compressors (2), and / or for the compressed air station (1) characteristic minimum pressure and maximum pressure limits are taken into account.
26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Voraussimulation (20) über die simulierte Zeitspanne (23) keine Änderung in der Konfiguration der sich in Last befindenden Kompressoren (51) und der sich nicht in Last befindenden Kompressoren (52) der Druckluftstation (1) erfolgt.26. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the pre-simulation (20) over the simulated time period (23) no change in the configuration of in load located compressors (51) and the not in load located compressors (52) of the compressed air station (1).
27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckausgleichs-Kompressor (54) aus der Anzahl an der sich in Last befindlichen Kompressoren (51) der in Bezug auf die Kompressorleistung kleinste Kompressor (2) ausgewählt wird, welcher, entsprechend der Voraussimulation (20), die längste Restlaufzeit in einem Leerlaufzustand aufweist, falls dieser Kompressor (2) von einem sich in Last befindlichen Kompressor (51) in einen sich nicht in Last befindlichen Kompressor (52) überführt würde.27. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that as the pressure compensating compressor (54) from the number of compressors (51) is selected in terms of the compressor power smallest compressor (2), which, according to the pre-simulation (20) having the longest remaining term in an idle state if said compressor (2) were transferred from a supercharged compressor (51) to a non-supercharged compressor (52).
28. Verfahren nach dem einem der Ansprüche 13 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ermittlung des unteren Druckwertes (42) wenigstens zwei Voraussimulationen (20) mit gleicher Parametrisierung aber unterschiedlich gewählten numerischen Werten für den unteren Druckwert (42) ausgeführt werden und die simulierten Zeitpunkte der Unterschreitung des unteren Druckwertes (42) bestimmen.28. Method according to one of claims 13 to 27, characterized in that for the determination of the lower pressure value (42) at least two pre-simulations (20) are carried out with the same parameterization but differently selected numerical values for the lower pressure value (42) and the determine simulated times of falling below the lower pressure value (42).
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ermittlung des oberen Druckwertes (41) wenigstens zwei Voraussimulationen (20) mit gleicher Parametrisierung aber unterschiedlich gewählten numerischen Werten für den oberen Druckwert (41) ausgeführt werden und den Druckausgleichs-Kompressor (54) dann in einen sich in Last befindlichen Kompressor (51) überführen, wenn der Druck des Druckfluids (4) in der Druckluftstation (1) den unteren Druckwert (42) unterschreitet, und dann in einen sich nicht in Last befindlichen Kompressor (52) überführen, wenn der Druck des Druckfluids (4) in der Druckluftstation (1) den oberen Druckwert (41) überschreitet.29. Method according to claim 8, characterized in that for the determination of the upper pressure value (41) at least two pre-simulations (20) are carried out with the same parameterization but differently selected numerical values for the upper pressure value (41) and the pressure compensation Compressor (54) then transfer into a supercharged compressor (51) when the pressure of the pressurized fluid (4) in the compressed air station (1) falls below the lower pressure value (42), and then in a non-load-mounted compressor (52), when the pressure of the pressurized fluid (4) in the compressed air station (1) exceeds the upper pressure value (41).
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der in den Voraussimulationen (20) als vorteilhaft ermittelte obere Druckwert (41) aus der Gesamtheit aller in den Voraussimulation (20) eingestellten oberen Druckwerte (41) stammt, und als vorteilhaft in Bezug auf den Energieverbrauch hinsichtlich der simulierten Energieaufnahme aller Kompressoren (2) ausgewählt wurde. 30. Method according to claim 29, characterized in that the upper pressure value (41) found to be advantageous in the pre-simulations (20) originates from the totality of all the upper pressure values (41) set in the pre-simulation (20), and is advantageous with respect to the energy consumption was selected with regard to the simulated energy consumption of all compressors (2).
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Voraussimulationen (20) eingestellten oberen Druckwerte (41) zur Ermittlung eines vorteilhaften oberen Druckwertes (41) in Schrittweiten von < 0,5 bar, speziell in Schrittweiten von < 0,1 bar, eingestellt werden, wobei die untersuchten oberen Druckwerte (41) nicht aquidistant beabstandet sein müssen.31. The method according to any one of claims 29 or 30, characterized in that in the pre-simulations (20) set upper pressure values (41) for determining an advantageous upper pressure value (41) in increments of <0.5 bar, especially in increments of <0.1 bar, wherein the examined upper pressure values (41) need not be equidistantly spaced.
32. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Voraussimulation (20) stochastische Modelle über die zeitliche Entwicklung des Verbraucherverhaltens hinsichtlich der Entnahme von Druckfluid (4) aus der Druckluftstation (1) verwendet.32. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pre-simulation (20) stochastic models on the temporal evolution of the consumer behavior with respect to the withdrawal of pressurized fluid (4) from the compressed air station (1) used.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Voraussimulation (20) künstlich intelligente, und/oder lernfähige numerische Routinen in Bezug auf die zeitliche Entwicklung des Verbraucherverhaltens hinsichtlich der Entnahme von Druckfluid (4) aus der Druckluftstation (1) verwendet.33. The method according to any one of claims 1 to 32, characterized in that the pre-simulation (20) artificially intelligent, and / or adaptive numerical routines with respect to the temporal evolution of the consumer behavior with respect to the removal of pressurized fluid (4) from the compressed air station (1 ) used.
34. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die programmtechnische Realisierung des Verfahrens unter Verwendung von objektorientierten Programmiermethoden definiert ist, wobei zumindest die Kompressoren (2) als Objekte angesehen werden.34. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the programmatic realization of the method is defined using object-oriented programming methods, wherein at least the compressors (2) are regarded as objects.
35. Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung einer Druckluftstation (1), die wenigstens eine Mehrzahl von untereinander vernetzten Kompressoren (2), insbesondere unterschiedlicher technischer Spezifikationen, und optional weitere Geräte der Drucklufttechnik umfasst, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren, welches in einer elektronischen Steuerung einer Druckluftstation (1) implementiert ist, Informationen über wesentliche Zustandsgrόßen der Druckluftstation (1) als Eingabeinformation verarbeitet, und Steuerbefehle zur Steuerung von zumindest einigen Kompressoren (2) und optional weiteren Komponenten der Druckluftstation (1) als Ausgabe abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Funktionsstrukturen aufweist:35. Method for controlling or regulating a compressed air station (1) comprising at least a plurality of interconnected compressors (2), in particular different technical specifications, and optionally further devices of the compressed air technology, in particular according to one of the preceding claims, wherein the method, which is implemented in an electronic control of a compressed air station (1), processes information about essential state variables of the compressed air station (1) as input information, and issues control commands for controlling at least some compressors (2) and optionally further components of the compressed air station (1) as output, characterized in that the method has the following functional structures:
- einen Simulationskern (70), in dem zur Beschreibung des Verhaltens zumindest einiger Komponenten der Druckluftstation (1) dynamische und vorzugsweise nichtlineare Modelle dieser Komponenten enthalten sind, wobei der Simulationskern (70) so konfiguriert ist, dass er als Simulationsergebnis den Zeitverlauf aller im Modell enthaltenen Zustandsgrößen der Komponenten der Druckluftstation (1) auf Basis angenommener alternativer Schaltstrategien (10) vorausberechnet, wobei die Modelle des Simulationskerns (70) die wesentlichen Nichtlinearitäten und/oder Unstetigkeiten und/oder Totzeiten im Verhalten der Komponenten, insbesondere der Kompressoren (2), berücksichtigen;a simulation core (70) in which dynamic and preferably non-linear models of these components are included for describing the behavior of at least some components of the compressed air station (1), wherein the simulation kernel (70) is configured to precalculate, as a simulation result, the timing of all state variables of the components of the compressed air station (1) included in the model based on assumed alternative switching strategies (10), the models of the simulation kernel (70) determining the substantial nonlinearities and / or discontinuities and / or dead times in the behavior of the components, in particular the compressors (2), take into account;
- einen Algorithmenkern (71), der Parameter zur Charakterisierung der Komponenten der Druckluftstation (1), Topologieinformationen über die Verschaltung der einzelnen Komponenten, Heuristiken zur Bildung alternativer Schaltstrategien (10) und Bewertungskriterien für die vom Simulationskern (70) ermittelten Zeitverläufe der Zustandsgrößen der Komponenten der Druckluftstation (1) für die alternativen Schaltstrategien (10) enthält, und der auf dieser Basis die relativ vorteilhafteste Schaltstrategie (10) auswählt und entsprechende Steuerbefehle an zumindest einige Kompressoren (2) bereithält bzw. übergibt; und- An algorithm core (71), the parameters for characterizing the components of the compressed air station (1), topology information on the interconnection of the individual components, heuristics for forming alternative switching strategies (10) and evaluation criteria for the time determined by the simulation core (70) of the state variables of the components the compressed air station (1) for the alternative switching strategies (10), and on this basis selects the relatively most advantageous switching strategy (10) and holds respective control commands to at least some compressors (2); and
- eine Informationsbasis (72), die neben einem aus Sensorwerten und ggf. vom Algorithmenkern (71) bereitgestellten Aktuatorwerten gebildeten Prozessabbild auch die Simulationsergebnisse für alternative Schaltstrategien (10) enthält, wobei die Informationsbasis (72) zumindest einen Teil der gemeinsamen Datenbasis von Algorithmen- (71) und Simulationskern (70) darstellt und dem Datenaustausch zwischen Algorithmen- (71) und Simulationskern (70) dient.an information base (72) which, in addition to a process image formed from sensor values and actuator values (71) provided by the algorithm core (71), also contains the simulation results for alternative switching strategies (10), the information base (72) comprising at least part of the common database of algorithms. (71) and simulation kernel (70) and serves for data exchange between algorithm (71) and simulation kernel (70).
36. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heuristiken zur Bildung alternativer Schaltstrategien durch ein im Simulationsmodell enthaltenes Modell einer Anlagensteuerung einer Druckluftstation realisiert werden, welches in der Simulation die Steuerung und Regelung der simulierten Druckluftstation übernimmt, wobei alternative Schaltstrategien durch Vorgabe alternativer Steuer- und Regelparameter für das Modell der Anlagensteuerung gebildet werden, von denen jeweils die relativ vorteilhafteste Schaltstrategie zur Veranlassung in der realen Druckluftstation ausgewählt wird.36. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the heuristics for forming alternative switching strategies are implemented by a model included in the simulation model of a plant control a compressed air station, which takes over the control and regulation of the simulated compressed air station in the simulation, with alternative switching strategies by default alternative control and regulation parameters are formed for the model of the plant control, of which in each case the relatively most advantageous switching strategy is selected for instigation in the real compressed air station.
37. Anlagensteuerung (3) einer Druckluftstation (1), die eine Mehrzahl von untereinander vernetzten Kompressoren (2), insbesondere unterschiedlicher technischer Spezifikationen, und optional weitere Geräte der Drucklufttechnik umfasst, welche insbesondere in Steuerzyklen sowohl Schaltstrategien (10) von Stellelementen (7) der Druckluftstation (1) und/oder unterschiedlicher Kompressoren (2) zur Beeinflussung der Menge des für einen oder mehrere Benutzer der Druckluftstation (1) jederzeit zur Verfügung stehenden Druckfluids (4) in der Druckluftstation (1) veranlassen kann, als auch die für einen oder mehrere Benutzer der Druckluftstation (1) jederzeit zur Verfügung stehende Menge an Druckfluid (4) auf zukünftige Betriebsbedingungen adaptiv auf die Entnahmemenge an Druckfluid (4) aus der Druckluftstation (1) einzustellen vermag, wobei vor Vornahme einer Schaltstrategie (10) verschiedene Schaltstrategien (10) in einem Voraussimulationsverfahren (20) unter Zugrundelegung eines Modells (21) der Druckluftstation (1) überprüft werden und aus den Schaltstrategien (10) anhand mindestens eines festgelegten Gütekriteriums (22) die relativ vorteilhafteste Schaltstrategie (10) ausgewählt wird und die Anlagensteuerung (3) aufgrund der ausgewählten Schaltstrategie (10) einen Schaltbefehl (30) erzeugt.37. system control (3) a compressed air station (1) having a plurality of interconnected compressors (2), in particular different technical specifications, and optionally further devices of the compressed air technology comprising, in particular in control cycles, both switching strategies (10) of actuating elements (7) of the compressed air station (1) and / or different compressors (2) for influencing the quantity of pressurized fluid available to one or more users of the compressed air station (1) at any time ( 4) in the compressed air station (1), as well as the one or more users of the compressed air station (1) available at any time amount of pressurized fluid (4) adaptable to future operating conditions on the removal amount of pressurized fluid (4) from the compressed air station ( 1), wherein various switching strategies (10) are checked in a pre-simulation method (20) on the basis of a model (21) of the compressed air station (1) and a switching strategy (10) based on at least one specified quality criterion (22) the most advantageous switching strategy (10) is selected and the plant control tion (3) due to the selected switching strategy (10) generates a switching command (30).
38. Anlagensteuerung einer Druckluftstation nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass für die Durchführung der Voraussimulation (20) eine separate Hardware (60) verwendet wird, die über ein Bussystem (61) mit der Anlagensteuerung (3) kommuniziert, die ihrerseits mit den Kompressoren (2) und optional mit anderen Geräten der Drucklufttechnik in Kommunikationsverbindung steht. 38. Plant control of a compressed air station according to claim 37, characterized in that for the implementation of the pre-simulation (20), a separate hardware (60) is used, which communicates via a bus system (61) with the system controller (3), in turn, with the compressors (2) and optionally in communication with other devices of the compressed air technology.
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