IT8322942A1 - Procedimento e dispositivo per regolare sistemi modulari - Google Patents

Description

Descrizione del I1invenzione industriale avente per titolo: "Procedimento e dispositivo per regolare sistemi modulari"

Riassunto del trovato

Procedimento e dispositivo per regolare elettronicamente un sistema a pi? componenti, ad esempio un sistema di trasmissione dinamica. Per la regolazione, ad ognuno dei singoli componenti (11-13) da regolare ? associato un regolatore (14-16), operante in maniera autarchica ed ai quali di volta in volta da un calcolatore di guida (25) vengono preassegnati segnali prescr?tti (34-36). I singoli circuiti di regolazione, senza dover necessariamente sostituire il calcolatore di guida, sono intercambiabili e la loro funzionalit? ? indipendente dallo stato del calcolatore di guida. Il calcolatore di guida superiore permette una ottimizzazione del funzionamento complessivo tenendo conto di dati caratteristici (27), specifici del sistema, di dati di misurazione (28) e di ulteriori informazioni (33) (figura 1).

Descrizione del trovato

L'invenzione si riferisce ad un procedimento per regolare elettronicamente un sistema modulare, che nel suo complesso .costituisce una unit? funzionale ed ? cui moduli di funzionamento sono regolabili singolarmente.

Nei settori pi? vari vengono impiegati gruppi di aggregati, i cui singoli aggregati o moduli starino in una relazione funzionale e richiedono un comando ovvero una regolazione, tenendo conto di criteri diversi, che vengono definiti da- aspetti di ordine economico, tecnico-funzionale e tecnico-produttivo. Tenendo conto parimenti di questi aspetti, -i procedimenti di regolazione vengono scelti con adeguamento al rispettivo caso di impiego, venendo ampiamente adottato l 'impiego di calcolatori per il processo di regolazione.

I regolatori comandati da calcolatore permettono una ottimizzazione del ciclo di funzionamento di un sistema in base a punti di vista selezionabili. Per la semplificazione tecnico-produttiva ? noto il fatto di impiegare un sistema di comando elettronico centrale (DE-OS 3 049 938), con il quale vengono comandati i rispettivi organi di impostazione di un motore endotermico e di due idropompe azionate dal . motore. In un sistema di comando centrale di tale tipo, l 'elaborazione dei dati e la determinazione dei segnali deve essere adattata al processo di regolazione e deve quindi avvenire assai rapidamente, il che limita fortemente la possibilit? di impiego di calcolatori ed il rispetto di segnali di comando ovvero di influenzamento per il processo di regolazione. Inoltre, il noto procedimento presenta l 'inconveniente consistente nel fatto che per effetto di un guasto del sistema di comando centrale viene paralizzata l 'intera regolazione e quindi il sistema composto di motori endotermici-pompe.

L'invenzione s? pone il compito di realizzare un procedimento del genere menzionato all 'inizio, con il quale un sistema a pi? moduli pu? essere fatto funzionare sicuramente in maniera il pj^? possibile semplice ed ottimalmente nel suo complesso corrispondentemente alle esigenze.

il problema viene risolto secondo l 'invenzione per il fatto che per i singoli moduli di funzionamento si impiegano regolatori operanti ciascuno autarchicamente, e inoltre per il fatto ? che con un calcolatore di guida, ai singoli circuiti di guida, per ottimizzare il sistema complessivo, a seconda del caso di funzionamento e di impiego, vengono preassegnati valori nominali, che vengono determinati in base a criteri, accertati per il rispettivo caso di impiego, da valori misurati e da altri segnali di comando.

In tal modo, si ottiene una regolazione flessibile, di impiego universale, che pu? essere attuata con mezzi semplici per quanto riguarda la tecnica di produzione e con cui un sistema pu? essere fatto funzionare in maniera ampiamente sicura ed ottimale.

Mediante l 'associazione di circuiti di regolazione autarchici per i componenti funzionali di un sistema modulare rispetto al procedimento noto, si ottiene un grado di sicurezza, in quanto un guasto del calcolatore di guida non influenza il proseguimento del funzionamento dei circuiti di regolazione ovvero dei componenti e quindi del sistema nei suo complesso. Inoltre, ci? ha come conseguenza il fatto che il calcolatore di guida per la manutenzione o la variazione del programma pu? essere disinserito anche durame il funzionamento del sistema, e senza dover necessariamon te interrompere detto funzionamento.

Il procedimento secondo l'invenzione ha l'ulteriore, importante vantaggio consistente nel fatto che con un sistema, tenendo conto di tutte le grandezze desiderate, relative al sistema ed esterne, ? possibile effettuare la regolazione e contemporaneamente ? possibile una intercambiabilit? dei moduli ovvero dei circuiti di regolazione, senza dover effettuare modifiche costruttive dei rimanenti componenti o del calcolatore di guida. Pertanto, ? possibile non soltanto sostituire circuiti di regolazione danneggiati ma effettuare anche una sostituzione dei moduli componenti ed inoltre, inserire in maniera articolata nella regolazione del sistema componenti di tipo usuale in commercio con relativi regolatori. E' unicamente necessario un adattamento del programma di calcolo. . In dipendenza della funzionalit?, indipendente dei singoli circuiti di regolazione, per la scelta del calcolatore non vengono posti limiti stretti come avviene per il noto procedimento, in quanto per il procedimento secondo l'invenzione non ? necessario alcun adattamento temporale del funzionamento del calcolatore al ciclo dei circuiti di regolazione. Con la trasmissione in serie dei dati dal calcolatore ai moduli di <- >regolazione, la trasmissione pu? avvenire lentamente, cosicch? in primo luogo ? possibile impiegare calcolatori operanti lentamente ed in secondo luogo programmi assai complessi, nei quali ? possibile includere tutte le influenze immaginabili per la determinazione dei valori nominali, per ottimizzare cos? il funzionamento del sistema.

II procedimento secondo l'invenzione ha inoltre il vantaggio che si pu? prevedere un calcolatore di guida impiegabile in maniera universale, che viene dotato di un numero relativamente grande di allacciamenti per i circuiti di regolazione.

L'adattamento al rispettivo caso di impiego avviene ' quindi unicamente a livello di software.

Per l'adattamento al rispettivo caso di impiego, i dati relativi alle caratteristiche dei moduli funzionali, come campi caratteristici ed altre caratteristiche specifiche dei moduli, vengono memorizzati nel calcolatore di guida e per ottimizzare il funzionamento, i valori nominali vengono determinati da questi dati in base a caratteristiche specifiche del sistema.

Il procedimento secondo l'invenzione ? adatto specialmente per la regolazione di sistemi di trasmissione dinamica con un numero a piacere di macchine motrici e convertitori di contrassegno, i cui campi caratteristici, in- conseguenza delle possibilit? precedentemente descritte ed in base a punti di vista strategici complessivi, possono essere correlati logicamente in maniera ottimale nel corso della determinazione dei valori prescr?tti. In questo ed in altri casi, in cui influenze esterne momentanee possono agire sul funzionamento del sistema, come pressione, temperatura, influenze esterne, . influenzanti la velocit? di funzionamento, ? vantaggioso quando queste influenze vengono prese in considerazione nella determinazione del valore prescritto mediante corrispondenti segnali di influenzamento superiori. In tal modo, il sistema complessive. oppure singoli moduli funzionali sono adattabili al rispettivo profilo dei requisiti, per sfruttare incrementi, dipendenti dalla situazione momentanea, ad esempio del rendimento, allo scopo di risparmiare energia primaria.

In maniera similare, nella regolazione ? possibile tener conto di memorie associate, al sistema di trasmissione dinamica, in quanto sono incluse le caratteristiche dei moduli funzionali, note al calcolatore di guida come il tipo di memorizzazione, laddove la memorizzazione pu? avvenire in forma idropneumatica, meccanica, elettrica oppure chimica.

Nei disegni ? rappresentato schematicamente un rispettivo esempio di realizzazione secondo l?invenzione.

La figura 1 rappresenta l 'impiego del procedimento di regolazione su un sistema modulare di tipo generale, che si compone ad esempio di tre aggregati 11-13, raggruppati in modo da formare una unit? funzionale 10. Agli aggregati 11-13 ? associato rispettivamente un regolatore 14-16, i quali regolatori individualmente ricevono i segnali 17-19 dal relativo aggregato e li elaborano in modo da ottenere segnali di impostazione corrispondenti 20-22. I regolatori 14-16 sono eseguiti in modo da poter effettuare autonomamente un comando del relativo aggregato, tenendo conto di criteri essenziali per i l funzionamento.

Ai singoli circuiti di regolazione 11, 17, 14, 20; 12, 18, 15, 21 e 13, 19, 16, 23 ? associato un calcolatore di guida 25 sovrapposto, che con un bus di dati 26 pu? essere allacciato a numerosi generatori di segnali e ricevitori.

Dimensionando abbondantemente il calcolatore di guida, ? possibile concepire un calcolatore di guida, di impiego universale, adatto per la produzione in serie, che pu? essere impiegato per sistemi modulari a piacere con paletta di inserimento di dati a piacere. Memorizzando dati ?caratteristici 27, specifici del sistema, come ad esempio caratteristiche e campi caratteristici dai singoli componenti 11-13 e dall'unit? funzionale 10, con l'inserimento di segnali misurati 28, costituiti di grandezze di stato 29-31 dei moduli funzionali 11-13 e di grandezze esterne 32, ad esempio pressione e temperatura, nonch? con l'inserimento di ulteriori segnali di comando superiori, ad esempio da parte di un operatore e con un corrispondente programma di calcolo, con il calcolatore di guida ? possibile determinare i segnali prescritti 34-36 per i circuiti di regolazione, che tenendo conto di criteri di ottimizzazione desiderati garantiscono un funzionamento O ttimale dell'unit? funzionale 10.

Infine, si possono prevedere anche punti di informazione 38, nonch? registratori , indicatori digitali, che periodicamente o in maniera continua forniscono una diagnosi dei dati di funzionamento eccetera. Un'interruzione nei bus dei dati, nonch? I'esciusione del calcolatore di guida, non influenzano il proseguimento del funzionamento del sistema da regolare. I singoli componenti 10-11, 12-15 rispettivamente 13-16 in conseguenza del funzionamento autarchico dei regolatori associati 14-16, con limitazione di determinati criteri di ottimizzazione, possono proseguire il loro normale funzionamento. In tal modo, ? possibile anche un breve disinserimento della preassegnazione delle grendezze prescritte durante il funzionamento dell'impianto, per effettuare eventuali modifiche o riparazioni nella rete di trasmissione dei. dati, . ovvero nel calcolatore di guida. Inoltre, i componenti del sistema possono essere sostituiti o combinati a piacere, come si verifica ad esempio nella costruzione di veicoli ed in altri settori. Cos?, spesso uguali unit? funzionali, a seconda delle esigenze o delle richieste della clientela, possono essere equipaggiate di diversi tipi di moduli.

Un impiego della regolazione precedentemente descritta, ? possibile ad esempio in sistemi di trasmissione dinamica, come quelli usuali ad esempio in centrali per la produzione di energia. Un relativo esempio di realizzazione ? mostrato nella figura 2. L'unit? funzionale costituita di una macchina motrice 40, di un convertit?re di contrassegno 41 e di una macchina operatrice 42, alla macchina motrice 40 essendo associati un regolatore di potenza 43 ed un organo di impostazione 44. Il regolatore di potenza 43 riceve i valori relativi al numero di giri della macchina motrice 45 e valori di stato 46 dell'organo di posizione 44 e Ii regola in una maniera autonoma, tenendo conto della caratteristica della macchina motrice. In maniera similare, il convertitore di. contrassegno 41 con un regolatore 47 di trasmissione, ad esso associato, forma un circuito di regolazione autonomo 41, 49, 47, 48, tenendo aggiuntivamente conto del numero di giri 50 dal lato condotto.

Il sistema ? dotato inoltre di un accumulatore di energia 51, che pu? prelevare energia dal convertitore di contrassegno ed addurla di nuovo a questo al I'occorrenza .

Questi circuiti di regolazione sono associati ad un calcolatore di guida 52, per influenzare la regolazione singola, in modo tale che correlando logicamente grandezze di stato del sistema complessivo e condizioni marginali, si ottiene un funzionamento ottimale dell'intero sistema in base ai criteri desiderati. A tale scopo, il calcolatore riceve informazioni in merito al numero di giri di azionamento 45, al numero di giri 50 dal lato condotto, allo stato di accumulo 52 del I'accumulatore di energia 51, e tramite un sensore ausiliario 55 riceve informazioni in merito a pressione, temperatura, gas d? scarico e dati similari del sistema nonch? condizioni di esercizio 56. In base a questi dati e, tenendo conto di criteri preassegnati, specifici del sistema, il calcolatore di guida determina valori prescritti 60 e 61 per il regolatore di potenza 43 ovvero il regolatore di trasmissione 47. La trasmissione di questi valori prescritti 60 e 61, ? indipendente dalla velocit? necessaria per i processi di regolazione, che di regola dovr? essere elevatissima, tanto pi?, che i circuiti di regolazione operano in maniera autartica. Pertanto, ? possibile tener conto di molti criteri e di molti dati nel programma di calcolo, per approssimare la determinazione dei valori prescritti 60, 61, per quanto possibile ai valori prescritti ideali, quando in tal modo avviene lentamente la tr*asmissione dei dati del calcolatore di guida ai circuiti di regol azione.

Nella figura 3 ? mostrato un ulteriore esempio di applicazione. In questo caso si tratta di un ramo di azionamento 65 fino a 67 per veicoli, laddove al primo modulo 65, e precisamente ad esempio ad un motore diesel, ? associato un circuito di regolazione autarchico 68, mentre alla trasmissione 66 ? associato un circuito di regolazione autarchico 69. Tramite un bus di dati 70 ai circuiti di regolazione 68 e 69 vengono preassegnati i segnali prescritti 72 rispettivamente 73 determinati da un calcolatore 71 sistemato distanziato nel veicolo. A tale scopo, il calcolatore riceve i corrispondenti segnali di stato ovvero di esercizio 75 del veicolo 77 ovvero del ramo di azionamento. Inoltre, segnali 76 delle condizioni di esercizio, indicati dal conducente del veicolo, vengono inseriti nel calcolatore 71. Al I'occorrenza ? possibile allacciare una uscita 77 delle informazioni al bus dei dati 70.

Nel procedimento di regolazione qui descritto, ? possibile integrare anche complicati sistemi di informazione e farli funzionare dal calcolatore di guida. Un esempio di reai izzazione per veicoli ? mostrato in figura 4, in cui un sistema di informazione 77' si trova in scambio fisso di dati con il calcolatore di guida 71. Con l'indicatore 80, associato al sistema di informazione, in primo luogo si possono indicare i segnali o dati trasmessi al calcolatore di Rivendicazioni

1. Procedimento per la regolazione elettronica di un sistema modulare, che nel suo complesso forma una unit? funzionale ed i cui moduli funzionali sono regolabili singolarmente, caratterizzato da| fatto che per ? singoli moduli funzionali (11-13) si impiegano rispettivamente regolatori (14-16) operanti autarchicamente, nonch? dal fatto che con un calcolatore di guida (25) ai singoli circuiti di regolazione, per ottimizzare il sistema complessivo (10), a seconda del caso di esercizio e di impiego, vengono preassegnati valori nominali (34-36), che vengono determinati da valori misurati da altri segnali di comando in base a criteri prestabiliti per il rispettivo caso di impiego.

2. Procedimento, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che nel calcolatore di guida (25) vengono memorizzati dati relativi alle caratteristiche dei moduli funzionali (11-13), nonch? dal fatto che i valori prescritti (34-36) vengono determinati da questi dati in base a caratteristiche specifiche del sistema.

3. Procedimento, secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che la determinazione del valore prescritto (34-36) viene influenzata da segnali di influenzamento superiori (33), per l'adattamento al rispettivo profilo dei requisiti del sistema complessivo (10) oppure di singoli moduli funzionali (11-13).

4. Dispositivo, per attuare il procedimento secondo la rivendicazione 1, con un calcolatore di guida ed almeno un circuito di regolazione, caratterizzato dal fatto che i singoli moduli funzionali (11-13), costituenti un sistema modulare da regolare, sono eseguiti nella forma di circuiti di regolazione autarchici (14, 20, 11, 17, 15, 21, 12, 18), che sono sottoposti al calcolatore di guida (25) per ricevere valori prescritti (34-36).

5. Dispositivo, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato da! fatto che i circuiti d? regolazione (14, 20, 11, 17) sono eseguiti in modo tale che vengono presi in considerazione di volta in volta criteri specifici dei moduli.

6. Dispositivo, secondo la rivendicazione 4 oppure 5, per regolare un sistema di trasmissione dinamico modulare, che si compone di almeno una macchina motrice e di almeno un convertitore di contrassegni, caratterizzato dal fatto, che la macchina motrice (40) ovvero le macchine motrici, ognuna per proprio conto, e iI od i convertitori di contrassegno (41), oppure ognuno per proprio conto, con i regolatori (43) rispettivamente (47) di volta in volta associati, formano circuiti di regolazione operanti autarchicamente e sottoposti al calcolatore di guida (53).

7. Dispositivo, secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che nel calcolatore di guida (53) sono memorizzate le caratteristiche dei componenti risultanti dal tipo di memorizzazione dell'energia di azionamento, necessaria per il funzionamento della macchina motrice (40).

Il tutto, sostanzialmente come descritto ed illustrato, agli scopi sopra specificati.