WO2013107544A1 - Closed-loop control arrangement for the closed-loop control of the position of an armature of a magnet actuator and detection arrangement for detecting the position of an armature of a magnet actuator - Google Patents

Closed-loop control arrangement for the closed-loop control of the position of an armature of a magnet actuator and detection arrangement for detecting the position of an armature of a magnet actuator Download PDF

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WO2013107544A1
WO2013107544A1 PCT/EP2012/073358 EP2012073358W WO2013107544A1 WO 2013107544 A1 WO2013107544 A1 WO 2013107544A1 EP 2012073358 W EP2012073358 W EP 2012073358W WO 2013107544 A1 WO2013107544 A1 WO 2013107544A1
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armature
electromagnet
variable
processor unit
unit
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PCT/EP2012/073358
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Jürgen Ulm
Oliver Vogel
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Voith Patent Gmbh
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    • H01F7/1844—Monitoring or fail-safe circuits
    • H01F2007/1866—Monitoring or fail-safe circuits with regulation loop

Definitions

  • the invention relates to a control arrangement for controlling the position of an armature of a magnetic actuator, comprising a control unit, a magnetic actuator comprising at least one electromagnet controllable by the control unit and at least one positionally adjustable armature of the electromagnet, and a processor unit, to which To regulate the position of the armature, at least one manipulated variable is transmitted from the control unit to the electromagnet, at least one measured on the electromagnet measured to the
  • Processor unit is transmitted in the processor unit from the measured variable at least one controlled variable is determined and the controlled variable of the
  • the invention also relates to a detection arrangement for detecting the position or the movement of an armature of a magnetic actuator, with a
  • Magnetic actuator comprising at least one electromagnet and at least one positionally adjustable by the electromagnet armature, and a
  • Valve units such as those used in internal combustion engines, liquid or gas turbines. Internal combustion engines as well as liquid or gas turbines. Internal combustion engines as well as liquid or gas turbines. Internal combustion engines as well as liquid or gas turbines.
  • Gas turbines have a plurality of circuits in which
  • Working media such as gaseous or liquid fuels
  • valve units which regulate the flow of the working or auxiliary medium.
  • the valve units are usually designed as switching and control valves that control the gaseous or liquid media.
  • valve units There are various possibilities for actuating the valve units.
  • One option often used in practice relies on magnetic actuators.
  • Magnetic actuators are electrical components, which in principle a
  • Electromagnet and a positionally adjustable by the electromagnet anchor include.
  • the armature is connected to the valve unit for operating the same. If an electric current flows through the electromagnet, a magnetic field builds up in it due to the ⁇ rsted effect, which adjusts the position of the armature, which in turn actuates the valve unit. With increasing operating time of an internal combustion engine or turbine, the case may arise that in the circuits of the working or auxiliary media
  • valve unit controlling the flow in the lubricant circuit comprises a valve slide
  • the higher viscosity of the lubricant counteracts the movement of the valve slide caused by the solenoid actuator. This counteracting effect corresponds to a force acting on the valve spool of the valve unit and due to the connection of the valve unit with the armature to the armature of the magnetic actuator.
  • valve spool In extreme cases, the movement of the valve spool can be slowed down by the foreign substances in the lubricant to a standstill. The valve spool and thus the entire valve are then no longer operational.
  • valve units and the magnetic actuators actuating them are often installed in a control circuit.
  • the control loop in this case comprises in addition to the magnetic actuator a control unit and a
  • the control unit must still be assigned a reference variable, which then converts the control unit into a manipulated variable.
  • the control unit regulates the electromagnet by means of at least one manipulated variable.
  • Electromagnet is a measured variable, so for example, the already described according to the Faraday induction principle induced voltage measured and transmitted to the processor unit.
  • a controlled variable is determined from the measured variable, which in turn is transmitted to the control unit so that it can change the manipulated variable for the electromagnet accordingly.
  • Viscosity and mechanical friction should be considered.
  • the force caused by the more viscous lubricant on the valve spool is a disturbance variable which causes it to deviate from the nominal position of the armature actual position thereof.
  • the control loop in turn causes a regulation to the effect that the actual position of the Anchor changes until it corresponds to the desired position.
  • valve units and the magnetic actuators actuating them can also be used only for detecting the position of the armature of the magnetic actuator and at a plurality of time-spaced detections of the position for detecting the moving speed and the armature acceleration of the armature.
  • the valve units and they are
  • Actuating magnetic actuators are not necessarily installed in control loops. Reference to the prior art
  • a controlled variable or detection variable from the measured variable in the processor unit is determined by the fact that there is a calculation of the controlled variable or detection variable from the measured variable
  • the formula relationship is in turn derived from a model that more the geometric and physical conditions in the magnetic actuator, such as the diameter and number of turns of the electromagnet, the size and position of the armature, the distance between the electromagnet and the armature and the like , describes.
  • the object of the present invention is to provide a control arrangement and a detection arrangement of the type in question, in which the geometric and physical conditions are described in detail in the magnetic actuator.
  • the starting point of the invention is a control arrangement for controlling the position of an armature of a magnetic actuator, comprising a control unit, a magnetic actuator comprising at least one electromagnet controllable by the control unit and at least one armature adjustable in position by the electromagnet, and a processor unit, wherein, in order to control the position of the armature, at least one manipulated variable is transmitted from the control unit to the electromagnet, at least one measured value measured on the electromagnet to the
  • Processor unit is transmitted in the processor unit from the measured variable at least one controlled variable is determined and the controlled variable of the
  • the control arrangement is characterized according to the invention in that at least one characteristic field describing the magnetic actuator is stored in the processor unit, by means of which the controlled variable is determined from the measured variable.
  • the determination of the controlled variable from the measured variable is thus carried out in the processor unit not as in the cited document from the prior art by means of a calculation based on a model formula relationship, but on the basis of a characteristic field.
  • the characteristic field is determined experimentally beforehand or determined by numerical methods for the magnetic actuator used in each case, and therefore accurately describes the conditions in the magnetic actuator.
  • the position of the armature in the magnetic actuator can therefore be very much more accurate than in the prior art.
  • the variables occurring in the control loop can be realized as different physical quantities.
  • the manipulated variable, the measured variable and the controlled variable are each the electrical current and / or the electrical voltage.
  • the electrical current and the electrical voltage are those quantities in electrical engineering whose transmission between the individual components of the control arrangement is the easiest to accomplish in practice.
  • the characteristic field establishes a relationship between the electric current flowing through the electromagnet, the composite magnetic flux acting in the electromagnet due to the current flow, and the position of the armature.
  • the composite magnetic flux is the sum of the magnetic fluxes through the individual windings of the electromagnet. The position, velocity and acceleration of the anchor is most easily described by its location along its direction of movement. The selection of the three mentioned
  • the armature actuates a flow-controlling valve unit with at least one valve spool.
  • the linear movement of the armature is in this case advantageously for the linear movement of the valve spool, which changes a flow cross-section of the valve unit.
  • the arrangement of the individual components of the control arrangement is on
  • the processor unit is integrated in a housing of the valve unit. This allows a particularly compact design.
  • the starting point of the invention is likewise a detection arrangement for
  • Electromagnet positionally adjustable anchor includes, and one
  • Processor unit wherein in order to detect the position of the armature, at least one measured on the electromagnet measured variable is transmitted to the processor unit, and in the processor unit from the measured variable at least one detection variable is determined.
  • the detection arrangement is distinguished
  • Processor unit thus - in accordance with what has been said for the control arrangement - not as in the cited document from the prior art by means of a calculation based on a model formula context, but on the basis of a family of characteristics.
  • the characteristic field is determined experimentally or calculated numerically in advance for the magnetic actuator used in each case and therefore accurately describes the conditions in the magnetic actuator.
  • the position of the armature in the magnetic actuator can therefore be detected much more accurately than in the prior art.
  • the magnetic actuator acts in the detection arrangement as a sensor, which can detect a movement or a stoppage of the armature.
  • An additional sensor for detecting the movement or the standstill of the armature is not required.
  • the preferred embodiments of the detection arrangement largely corresponding to those of the control arrangement. In view of their features and advantages, therefore, what has been said in connection with the rule arrangement applies.
  • detection variables for example, the position of the armature or, in the case of several detections of the position at a time interval, the movement speed and the acceleration of the armature come into consideration.
  • FIG. 1 shows a control arrangement according to the invention in a schematic
  • Figure 1 shows a control arrangement 1 according to the invention, which is shown as a rectangle with dashed edge.
  • the control arrangement 1 comprises a
  • Control unit 3 a magnetic actuator 5 and a processor unit 7.
  • the control unit 3 and the processor unit 7 are shown in Figure 1 as rectangles with a solid edge, whereas the magnetic actuator 5 is shown as a rectangle with dashed edge.
  • the magnetic actuator 5 in turn comprises an electromagnet 9 and an armature 11, which are both shown in Figure 1 as rectangles with a solid edge.
  • Valve unit 13 which in turn comprises a valve slide 15 shown as a rectangle with a solid edge.
  • Valve unit 13 serves to regulate the flow of a medium in a (not shown) circuit, the (also not shown)
  • control arrangement 1 interact with each other in the following manner.
  • the control unit 3 controls the electromagnet 9 of the magnetic actuator 5 by means of two manipulated variables I s and U s , which in the present embodiment, an electric current I s and an electrical voltage U s .
  • the solenoid 9 adjusts a position ⁇ of the armature 11.
  • the armature 11 of the solenoid actuator 5 in turn actuates the valve spool 15 of the valve unit 13 to change the flow area in the cycle of the gas turbine (not shown), thereby reducing the flow of the medium in the tank Circulation is influenced.
  • the adjustment of the position ⁇ of the armature 11 by the electromagnet 9 is based on the ⁇ rsted effect, that is, the electromagnet 9 of the
  • Magnetic actuator 5 is energized by the control unit 3 with an electric current I s , the electric current I s in the solenoid 9 causes a magnetic field, that is physically due to the composite magnetic flux ⁇
  • Windings of the electromagnet 9 composed.
  • the magnetic field causes an adjustment of the position ⁇ of the armature 11 and thus a movement of the armature 11, which is transmitted to the valve spool 15 of the valve unit 13.
  • valve spool 15 On the valve spool 15 can in turn act an external force, which is the case, for example, when the viscosity of the circulating in the circulation medium increases due to the entry of foreign matter. Acts such a force on the valve spool 15 of the valve unit 13, this force is transmitted to the armature 11 of the magnetic actuator 5, where they according to the Faraday induction principle, a voltage in the windings of the
  • Electromagnet 9 induced, or the induced voltage is not moving armature.
  • This voltage - or, with suitable electrical wiring of the electrical current caused by it - is measured and transmitted as a measured variable U m (or I m ) from the solenoid 9 of the magnetic actuator 5 to the processor unit 7.
  • a characteristic field ⁇ ⁇ ( ⁇ ) is stored in the processor unit 7.
  • the family of characteristics ⁇ ⁇ ( ⁇ ) is shown in FIG. 1 as a Cartesian coordinate system, in which a group of graves comprising two graphs ⁇ and ⁇ 2 is plotted.
  • the characteristic field ⁇ ⁇ ( ⁇ ) represents a relationship between that in the
  • the characteristic field ⁇ ⁇ ( ⁇ ) describes the geometric and physical conditions in the magnetic actuator 5, so for example, the diameter and the number of Windings of the electromagnet 9, the mass and dimensions of the armature 11, the distance between the windings of the electromagnet 9 and the armature 11 and the like.
  • the characteristic field ⁇ ⁇ ( ⁇ ) is before the practical application of the control arrangement 1 specifically for the used in the control arrangement 1
  • ⁇ ⁇ ( ⁇ ) can also be stored in the processor unit 7. These different characteristics ⁇ ⁇ ( ⁇ ) describe the geometric and physical conditions of different
  • a controlled variable U r , I r in the form of an electrical voltage U r and with suitable electrical wiring of an electrical current I r is determined in the processor unit 7 from the measured variable U m , I m .
  • the controlled variables U r , I r are transmitted from the processor unit 7 to the control unit 3.
  • the electromagnet 9 of the magnetic actuator 5 and the processor unit 7 together form a controlled system.
  • the control unit 3, the electromagnet 9 and the processor unit 7 together form a control loop.
  • the control circuit is used to change the actual position of the armature 11 until it corresponds to a desired desired position.
  • the processor unit 7 is integrated in a housing of the valve unit 13, so that results in a compact design.
  • the remote monitoring of the valve unit 13 is in this embodiment due to the fact that the processor unit 7 is remote from the control unit 3, the solenoid actuator 5 and the valve unit 13 is arranged.
  • Electromagnet 9 of the magnetic actuator 5 transmitted to the processor unit 7 measuring variables U m , I m as well as the transmitted from the processor unit 7 to the control unit 3 measured variables I r , U r are transmitted after appropriate digitization via the Internet.
  • the remote monitoring of the valve unit 13 can be continuous or too
  • Figure 2 shows the characteristic field ⁇ ⁇ ( ⁇ ) of Figure 1 in an enlarged
  • the controlled variables (I r , U r ) of FIG. 1 then correspond to the detection variables.
  • detection sizes come For example, the position of the armature or, in the case of multiple detections of the position at a time interval, the movement speed of the armature into consideration.

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Abstract

The invention relates to a closed-loop control arrangement (1) for the closed-loop control of the position (δ) of an armature (11) of a magnet actuator (5), comprising a closed-loop control unit (3), a magnet actuator (5), which comprises at least one electromagnet (9) which can be controlled by the closed-loop control unit (3) and at least one armature (11) which can be adjusted in terms of its position (δ) by the electromagnet (9), and comprising a processor unit (7), wherein, in order to control the position (δ) of the armature (11), at least one manipulated variable (Is, Us) is transmitted from the closed-loop control unit (3) to the electromagnet (9), at least one measured variable (Im, Um) measured at the electromagnet (9) is transmitted to the processor unit (7), at least one controlled variable (Ir, Ur) is determined in the processor unit (7) from the measured variable (Im, Um), and the controlled variable (Ir, Ur) is transmitted from the processor unit (7) to the closed-loop control unit (3). In addition, the invention relates to a detection arrangement for detecting the position (δ), the speed and the acceleration of an armature (11) of a magnet actuator (5), comprising a magnet actuator (5), which comprises at least one electromagnet (9) and at least one armature (11) which can be adjusted in terms of its position (δ) by the electromagnet (9), and comprising a processor unit (7), wherein, in order to detect the position (δ) of the armature (11), at least one measured variable (Im, Um) measured at the electromagnet (9) is transmitted to the processor unit (7), and at least one detection variable is determined in the processor unit (7) from the measured variable (Im, Um). According to the invention, at least one family of characteristics Ψδ(Ι) which describes the magnet actuator (5) is stored in the processor unit (7), and this family of characteristics is used to determine the controlled variable (Ir, Ur) from the measured variable (Im, Um). The closed-loop control arrangement (1) and the detection arrangement enable a precise description of the geometric and physical conditions in the magnet actuator (5).

Description

Regelanordnung zum Regeln der Position eines Ankers eines Magnetaktors und Detektionsanordnung zum Detektieren der Position eines Ankers eines  A control arrangement for controlling the position of an armature of a magnetic actuator and a detection arrangement for detecting the position of an armature of a
Magnetaktors Beschreibung  Magnetic actuator description
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Die Erfindung betrifft eine Regelanordnung zum Regeln der Position eines Ankers eines Magnetaktors, mit einer Regeleinheit, einem Magnetaktor, der wenigstens einen von der Regeleinheit regelbaren Elektromagnet und wenigstens einen von dem Elektromagnet der Position nach verstellbaren Anker umfasst, und einer Prozessoreinheit, wobei, um die Position des Ankers zu regeln, wenigstens eine Stellgröße von der Regeleinheit an den Elektromagnet übertragen wird, wenigstens eine an dem Elektromagnet gemessene Messgröße an die The invention relates to a control arrangement for controlling the position of an armature of a magnetic actuator, comprising a control unit, a magnetic actuator comprising at least one electromagnet controllable by the control unit and at least one positionally adjustable armature of the electromagnet, and a processor unit, to which To regulate the position of the armature, at least one manipulated variable is transmitted from the control unit to the electromagnet, at least one measured on the electromagnet measured to the
Prozessoreinheit übertragen wird, in der Prozessoreinheit aus der Messgröße wenigstens eine Regelgröße bestimmt wird und die Regelgröße von der  Processor unit is transmitted in the processor unit from the measured variable at least one controlled variable is determined and the controlled variable of the
Prozessoreinheit an die Regeleinheit übertragen wird. Die Erfindung betrifft zudem eine Detektionsanordnung zum Detektieren der Position oder der Bewegung eines Ankers eines Magnetaktors, mit einem Processor unit is transmitted to the control unit. The invention also relates to a detection arrangement for detecting the position or the movement of an armature of a magnetic actuator, with a
Magnetaktor, der wenigstens einen Elektromagnet und wenigstens einen von dem Elektromagnet der Position nach verstellbaren Anker umfasst, und einer Magnetic actuator comprising at least one electromagnet and at least one positionally adjustable by the electromagnet armature, and a
Prozessoreinheit, wobei, um die Position des Ankers zu detektieren, wenigstens eine an dem Elektromagnet gemessene Messgröße an die Prozessoreinheit übertragen wird, und in der Prozessoreinheit aus der Messgröße wenigstens eine Detektionsgröße bestimmt wird. Hintergrund der Erfindung Processor unit, wherein in order to detect the position of the armature, at least one measured on the electromagnet measured variable is transmitted to the processor unit, and in the processor unit from the measured variable at least one detection variable is determined. Background of the invention
Regel- und Detektionsanordnungen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie finden auf vielen Gebieten der Technik Anwendung. Eines ihrer Control and detection arrangements of the type discussed here are known. They are used in many fields of technology. One of her
Anwendungsgebiete sind die Regelung und Detektion des Durchflusses beiAreas of application are the regulation and detection of the flow
Ventileinheiten, wie sie bei Brennkraftmaschinen, Flüssigkeits- oder Gasturbinen zum Einsatz kommen. Brennkraftmaschinen wie auch Flüssigkeits- oder Valve units, such as those used in internal combustion engines, liquid or gas turbines. Internal combustion engines as well as liquid or
Gasturbinen verfügen über eine Mehrzahl von Kreisläufen, in denen Gas turbines have a plurality of circuits in which
Arbeitsmedien, beispielsweise gasförmige oder flüssige Brennstoffe, und Working media, such as gaseous or liquid fuels, and
Hilfsmedien, beispielsweise eine Schmierflüssigkeit bei einer Brennkraftmaschine, umlaufen. In den Kreisläufen sind Ventileinheiten vorgesehen, die den Durchfluss des Arbeits- oder Hilfsmediums regeln. In der Praxis sind die Ventileinheiten zumeist als Schalt- und Regelventile ausgebildet, die die gasförmigen oder flüssigen Medien steuern. Auxiliary media, for example, a lubricating fluid in an internal combustion engine, circulate. In the circuits valve units are provided, which regulate the flow of the working or auxiliary medium. In practice, the valve units are usually designed as switching and control valves that control the gaseous or liquid media.
Für die Betätigung der Ventileinheiten gibt es verschiedene Möglichkeiten. Eine in der Praxis oftmals genutzte Möglichkeit greift auf Magnetaktoren zurück. There are various possibilities for actuating the valve units. One option often used in practice relies on magnetic actuators.
Magnetaktoren sind elektrotechnische Baugruppen, die im Prinzip einen Magnetic actuators are electrical components, which in principle a
Elektromagnet und einen von dem Elektromagnet der Position nach verstellbaren Anker umfassen. Der Anker ist mit der Ventileinheit zur Betätigung derselben verbunden. Fließt ein elektrischer Strom durch den Elektromagnet, so baut sich in diesem aufgrund des Örsted-Effektes ein Magnetfeld auf, das die Position des Ankers verstellt, wodurch wiederum die Ventileinheit betätigt wird. Mit zunehmender Betriebsdauer einer Brennkraftmaschine oder Turbine kann der Fall auftreten, dass sich in den Kreisläufen der Arbeits- oder Hilfsmedien Electromagnet and a positionally adjustable by the electromagnet anchor include. The armature is connected to the valve unit for operating the same. If an electric current flows through the electromagnet, a magnetic field builds up in it due to the Örsted effect, which adjusts the position of the armature, which in turn actuates the valve unit. With increasing operating time of an internal combustion engine or turbine, the case may arise that in the circuits of the working or auxiliary media
Fremdstoffe, beispielsweise Staubteilchen, sammeln. Beim Beispiel des Collect foreign matter, such as dust particles. In the example of the
Schmiermittelkreislaufes der Gasturbine kann dies bewirken, dass die Lubricant circuit of the gas turbine can cause this, that the
eingedrungenen Fremdstoffe die Viskosität des Schmiermittels erhöhen und zudem, bedingt durch die Größe der Fremdkörper, den Anker in seiner Bewegung einschränken oder gar blockieren. Umfasst die den Durchfluss in dem Schmiermittelkreislauf kontrollierende Ventileinheit einen Ventilschieber, so wirkt die höhere Viskosität des Schmiermittels der von dem Magnetaktor bewirkten Bewegung des Ventilschiebers entgegen. Diese entgegengerichtete Wirkung entspricht einer Kraft, die auf den Ventilschieber der Ventileinheit und aufgrund der Verbindung der Ventileinheit mit dem Anker auf den Anker des Magnetaktors wirkt. Ingressed impurities increase the viscosity of the lubricant and also, due to the size of the foreign body, the anchor in its movement restrict or even block. If the valve unit controlling the flow in the lubricant circuit comprises a valve slide, the higher viscosity of the lubricant counteracts the movement of the valve slide caused by the solenoid actuator. This counteracting effect corresponds to a force acting on the valve spool of the valve unit and due to the connection of the valve unit with the armature to the armature of the magnetic actuator.
Im Extremfall kann die Bewegung des Ventilschiebers durch die Fremdstoffe im Schmiermittel bis zum Stillstand abgebremst werden. Der Ventilschieber und damit das gesamte Ventil sind dann nicht mehr einsatzfähig. In extreme cases, the movement of the valve spool can be slowed down by the foreign substances in the lubricant to a standstill. The valve spool and thus the entire valve are then no longer operational.
Um trotz des stärker viskosen Schmiermittels den gewünschten Durchfluss durch die Ventileinheit zu erreichen, werden Ventileinheiten und die sie betätigenden Magnetaktoren oftmals in einen Regelkreis eingebaut. Der Regelkreis umfasst hierbei zusätzlich zu dem Magnetaktor eine Regeleinheit und eine In order to achieve the desired flow through the valve unit despite the more viscous lubricant, valve units and the magnetic actuators actuating them are often installed in a control circuit. The control loop in this case comprises in addition to the magnetic actuator a control unit and a
Prozessoreinheit. Der Regeleinheit muss noch eine Führungsgröße zugewiesen werden, welche dann die Regeleinheit in eine Stellgröße wandelt. Die Regeleinheit regelt mittels wenigstens einer Stellgröße den Elektromagnet. An dem Processor unit. The control unit must still be assigned a reference variable, which then converts the control unit into a manipulated variable. The control unit regulates the electromagnet by means of at least one manipulated variable. To the
Elektromagnet wird eine Messgröße, also beispielsweise die bereits beschriebene nach dem Faraday'schen Induktionsprinzip induzierte Spannung, gemessen und an die Prozessoreinheit übertragen. In der Prozessoreinheit wird aus der Messgröße eine Regelgröße bestimmt, die wiederum an die Regeleinheit übertragen wird, damit diese die Stellgröße für den Elektromagnet entsprechend ändern kann. Electromagnet is a measured variable, so for example, the already described according to the Faraday induction principle induced voltage measured and transmitted to the processor unit. In the processor unit, a controlled variable is determined from the measured variable, which in turn is transmitted to the control unit so that it can change the manipulated variable for the electromagnet accordingly.
Es ist eine Viskosereibung sowie eine mechanische Reibung in Betracht zu ziehen. Im Sinne der Regeltheorie stellt die durch das stärker viskose Schmiermittel bewirkte Kraft auf den Ventilschieber eine Störgröße dar, die eine von der Soll- Position des Ankers abweichende Ist-Position desselben bewirkt. Der Regelkreis bewirkt wiederum eine Regelung dahingehend, dass sich die Ist-Position des Ankers solange ändert, bis sie der Soll-Position entspricht. Viscosity and mechanical friction should be considered. For the purposes of the rule theory, the force caused by the more viscous lubricant on the valve spool is a disturbance variable which causes it to deviate from the nominal position of the armature actual position thereof. The control loop in turn causes a regulation to the effect that the actual position of the Anchor changes until it corresponds to the desired position.
Ventileinheiten und die sie betätigenden Magnetaktoren können jedoch auch nur zur Detektion der Position des Ankers des Magnetaktors sowie bei mehreren in einem zeitlichen Abstand vorgenommenen Detektionen der Position zur Detektion der Bewegungsgeschwindigkeit und der Ankerbeschleunigung des Ankers verwendet werden. In diesem Fall sind die Ventileinheiten und die sie However, valve units and the magnetic actuators actuating them can also be used only for detecting the position of the armature of the magnetic actuator and at a plurality of time-spaced detections of the position for detecting the moving speed and the armature acceleration of the armature. In this case, the valve units and they are
betätigenden Magnetaktoren nicht zwingend in Regelkreise eingebaut. Druckschrift zum Stand der Technik Actuating magnetic actuators are not necessarily installed in control loops. Reference to the prior art
Eine Regelanordnung und eine Detektionsanordnung im oben beschriebenen Sinne sind in der deutschen Offenlegungsschrift DE 195 44 207 AI beschrieben. A control arrangement and a detection arrangement in the sense described above are described in the German patent application DE 195 44 207 AI.
Entsprechend dieser Druckschrift werden eine Regelgröße oder Detektionsgröße aus der Messgröße in der Prozessoreinheit dadurch bestimmt, dass dort eine Berechnung der Regelgröße oder Detektionsgröße aus der Messgröße auf According to this publication, a controlled variable or detection variable from the measured variable in the processor unit is determined by the fact that there is a calculation of the controlled variable or detection variable from the measured variable
Grundlage eines festgelegten Formelzusammenhangs zwischen den beiden Größen vorgenommen wird. Der Formelzusammenhang ist wiederum aus einem Modell abgeleitet, das die geometrischen und physikalischen Gegebenheiten in dem Magnetaktor, also beispielsweise den Durchmesser und die Anzahl der Windungen des Elektromagneten, die Größe und die Position des Ankers, den Abstand zwischen dem Elektromagnet und dem Anker und dergleichen mehr, beschreibt. Based on a fixed formula relationship between the two variables. The formula relationship is in turn derived from a model that more the geometric and physical conditions in the magnetic actuator, such as the diameter and number of turns of the electromagnet, the size and position of the armature, the distance between the electromagnet and the armature and the like , describes.
Kritik am Stand der Technik Criticism of the state of the art
Von Nachteil im Stand der Technik ist, dass die Beschreibung des Magnetaktors mittels aus Modellen abgeleiteten Formelzusammenhängen stark vereinfachend ist, die geometrischen und physikalischen Gegebenheiten in dem Magnetaktor mithin nur ungenau beschrieben werden. Aufgabe der Erfindung A disadvantage of the prior art is that the description of the magnetic actuator by means of models derived formula relationships is greatly simplifying, the geometric and physical conditions in the magnetic actuator are thus described only inaccurate. Object of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Regelanordnung und eine Detektionsanordnung der hier in Rede stehenden Art bereitzustellen, bei der die geometrischen und physikalischen Gegebenheiten in dem Magnetaktor genau beschrieben werden. The object of the present invention is to provide a control arrangement and a detection arrangement of the type in question, in which the geometric and physical conditions are described in detail in the magnetic actuator.
Zusammenfassung der Erfindung Ausgangspunkt der Erfindung ist eine Regelanordnung zum Regeln der Position eines Ankers eines Magnetaktors, mit einer Regeleinheit, einem Magnetaktor, der wenigstens einen von der Regeleinheit regelbaren Elektromagnet und wenigstens einen von dem Elektromagnet der Position nach verstellbaren Anker umfasst, und einer Prozessoreinheit, wobei, um die Position des Ankers zu regeln, wenigstens eine Stellgröße von der Regeleinheit an den Elektromagnet übertragen wird, wenigstens eine an dem Elektromagnet gemessene Messgröße an die The starting point of the invention is a control arrangement for controlling the position of an armature of a magnetic actuator, comprising a control unit, a magnetic actuator comprising at least one electromagnet controllable by the control unit and at least one armature adjustable in position by the electromagnet, and a processor unit, wherein, in order to control the position of the armature, at least one manipulated variable is transmitted from the control unit to the electromagnet, at least one measured value measured on the electromagnet to the
Prozessoreinheit übertragen wird, in der Prozessoreinheit aus der Messgröße wenigstens eine Regelgröße bestimmt wird und die Regelgröße von der Processor unit is transmitted in the processor unit from the measured variable at least one controlled variable is determined and the controlled variable of the
Prozessoreinheit an die Regeleinheit übertragen wird. Die Regelanordnung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass in der Prozessoreinheit wenigstens ein den Magnetaktor beschreibendes Kennlinienfeld hinterlegt ist, durch das aus der Messgröße die Regelgröße bestimmt wird. Processor unit is transmitted to the control unit. The control arrangement is characterized according to the invention in that at least one characteristic field describing the magnetic actuator is stored in the processor unit, by means of which the controlled variable is determined from the measured variable.
Die Bestimmung der Regelgröße aus der Messgröße erfolgt in der Prozessoreinheit also nicht wie bei der genannten Druckschrift aus dem Stand der Technik mittels einer Berechnung auf Grundlage eines modellhaften Formelzusammenhangs, sondern auf Grundlage eines Kennlinienfeldes. Das Kennlinienfeld wird für den jeweils verwendeten Magnetaktor vorab experimentell bestimmt oder mit numerischen Methoden ermittelt, und beschreibt daher die Gegebenheiten in dem Magnetaktor genau. Die Position des Ankers in dem Magnetaktor kann daher sehr viel genauer als im Stand der Technik geregelt werden. The determination of the controlled variable from the measured variable is thus carried out in the processor unit not as in the cited document from the prior art by means of a calculation based on a model formula relationship, but on the basis of a characteristic field. The characteristic field is determined experimentally beforehand or determined by numerical methods for the magnetic actuator used in each case, and therefore accurately describes the conditions in the magnetic actuator. The position of the armature in the magnetic actuator can therefore be very much more accurate than in the prior art.
Die in dem Regelkreis auftretenden Größen, nämlich die Stellgröße, die Messgröße und die Regelgröße, können als verschiedene physikalische Größen realisiert sein. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Stellgröße, die Messgröße und die Regelgröße jeweils der elektrische Strom und/oder die elektrische Spannung. Der elektrische Strom und die elektrische Spannung sind diejenigen Größen in der Elektrotechnik, deren Übertragung zwischen den einzelnen Komponenten der Regelanordnung in der Praxis am einfachsten zu bewerkstelligen ist. The variables occurring in the control loop, namely the manipulated variable, the measured variable and the controlled variable, can be realized as different physical quantities. In a preferred embodiment of the invention, the manipulated variable, the measured variable and the controlled variable are each the electrical current and / or the electrical voltage. The electrical current and the electrical voltage are those quantities in electrical engineering whose transmission between the individual components of the control arrangement is the easiest to accomplish in practice.
Das Kennlinienfeld kann die Gegebenheiten in dem Magnetaktor mittels The characteristic field can the conditions in the magnetic actuator means
Verknüpfung verschiedener physikalischer Größen beschreiben. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel stellt das Kennlinienfeld einen Zusammenhang zwischen dem durch den Elektromagnet fließenden elektrischen Strom, dem in dem Elektromagnet bedingt durch den Stromfluss wirkenden zusammengesetzten magnetischen Fluss und der Position des Ankers her. Der zusammengesetzte magnetische Fluss ist hierbei die Summe aus den magnetischen Flüssen durch die einzelnen Windungen des Elektromagneten. Die Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung des Ankers ist am einfachsten durch dessen Ort entlang seiner Bewegungsrichtung zu beschreiben. Die Auswahl der drei genannten Describe the linkage of different physical quantities. In a preferred embodiment, the characteristic field establishes a relationship between the electric current flowing through the electromagnet, the composite magnetic flux acting in the electromagnet due to the current flow, and the position of the armature. The composite magnetic flux is the sum of the magnetic fluxes through the individual windings of the electromagnet. The position, velocity and acceleration of the anchor is most easily described by its location along its direction of movement. The selection of the three mentioned
physikalischen Größen hat sich in der Praxis als besonders brauchbar erwiesen. physical sizes has proven to be particularly useful in practice.
Die erfindungsgemäße Regelanordnung kann in einer Vielzahl von technischen Umgebungen eingesetzt werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel betätigt der Anker eine durchflussregelnde Ventileinheit mit wenigstens einem Ventilschieber. Die lineare Bewegung des Ankers wird hierbei vorteilhafterweise zur linearen Bewegung des Ventilschiebers, der einen Durchflussquerschnitt der Ventileinheit ändert. Die Anordnung der einzelnen Komponenten der Regelanordnung ist auf The control arrangement according to the invention can be used in a variety of technical environments. In a preferred embodiment, the armature actuates a flow-controlling valve unit with at least one valve spool. The linear movement of the armature is in this case advantageously for the linear movement of the valve spool, which changes a flow cross-section of the valve unit. The arrangement of the individual components of the control arrangement is on
verschiedene Weisen möglich. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Prozessoreinheit in ein Gehäuse der Ventileinheit integriert. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Bauform. different ways possible. In a preferred embodiment, the processor unit is integrated in a housing of the valve unit. This allows a particularly compact design.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ebenfalls eine Detektionsanordnung zum The starting point of the invention is likewise a detection arrangement for
Detektieren der Position eines Ankers eines Magnetaktors, mit einem Magnetaktor, der wenigstens einen Elektromagnet und wenigstens einen von dem Detecting the position of an armature of a magnetic actuator, with a magnetic actuator, the at least one electromagnet and at least one of the
Elektromagnet der Position nach verstellbaren Anker umfasst, und einer Electromagnet positionally adjustable anchor includes, and one
Prozessoreinheit, wobei, um die Position des Ankers zu detektieren, wenigstens eine an dem Elektromagnet gemessene Messgröße an die Prozessoreinheit übertragen wird, und in der Prozessoreinheit aus der Messgröße wenigstens eine Detektionsgröße bestimmt wird. Die Detektionsanordnung zeichnet sich Processor unit, wherein in order to detect the position of the armature, at least one measured on the electromagnet measured variable is transmitted to the processor unit, and in the processor unit from the measured variable at least one detection variable is determined. The detection arrangement is distinguished
erfindungsgemäß dadurch aus, dass in der Prozessoreinheit wenigstens ein den Magnetaktor beschreibendes Kennlinienfeld hinterlegt ist, durch das aus der Messgröße die Detektionsgröße bestimmt wird. according to the invention characterized in that in the processor unit at least one magnetic field descriptive characteristic field is stored, is determined by the detection variable from the measured variable.
Die Bestimmung der Detektionsgröße aus der Messgröße erfolgt in der The determination of the detection variable from the measured variable takes place in the
Prozessoreinheit also - in Entsprechung zu dem für die Regelanordnung Gesagten - nicht wie bei der genannten Druckschrift aus dem Stand der Technik mittels einer Berechnung auf Grundlage eines modellhaften Formelzusammenhangs, sondern auf Grundlage eines Kennlinienfeldes. Das Kennlinienfeld wird für den jeweils verwendeten Magnetaktor vorab experimentell bestimmt oder numerische berechnet und beschreibt daher die Gegebenheiten in dem Magnetaktor genau. Die Position des Ankers in dem Magnetaktor kann daher sehr viel genauer als im Stand der Technik detektiert werden. Processor unit thus - in accordance with what has been said for the control arrangement - not as in the cited document from the prior art by means of a calculation based on a model formula context, but on the basis of a family of characteristics. The characteristic field is determined experimentally or calculated numerically in advance for the magnetic actuator used in each case and therefore accurately describes the conditions in the magnetic actuator. The position of the armature in the magnetic actuator can therefore be detected much more accurately than in the prior art.
Der Magnetaktor wirkt in der Detektionsanordnung als Sensor, der eine Bewegung oder auch einen Stillstand des Ankers erkennen lässt. Ein zusätzlicher Sensor zur Erkennung der Bewegung oder des Stillstandes des Ankers ist nicht erforderlich. Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Detektionsanordnung entsprechend weitestgehend denjenigen der Regelanordnung. Mit Blick auf ihre Merkmale und Vorteile gilt daher das im Zusammenhang mit der Regelanordnung Gesagte. The magnetic actuator acts in the detection arrangement as a sensor, which can detect a movement or a stoppage of the armature. An additional sensor for detecting the movement or the standstill of the armature is not required. The preferred embodiments of the detection arrangement largely corresponding to those of the control arrangement. In view of their features and advantages, therefore, what has been said in connection with the rule arrangement applies.
Als Detektionsgrößen kommen beispielsweise die Position des Ankers oder bei mehreren in einem zeitlichen Abstand vorgenommenen Detektionen der Position die Bewegungsgeschwindigkeit und die Beschleunigung des Ankers in Betracht. As detection variables, for example, the position of the armature or, in the case of several detections of the position at a time interval, the movement speed and the acceleration of the armature come into consideration.
Aus alledem wird deutlich, dass die erfindungsgemäße Regelanordnung wie auch die erfindungsgemäße Detektionsanordnung eine genaue Beschreibung der geometrischen und physikalischen Gegebenheiten in dem Magnetaktor From all of this it is clear that the control arrangement according to the invention as well as the detection arrangement according to the invention a detailed description of the geometric and physical conditions in the magnetic actuator
ermöglichen. enable.
Kurzbeschreibung der Zeichnung Brief description of the drawing
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Verweis auf die begleitende Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings. Show in it
Figur 1 eine erfindungsgemäße Regelanordnung in einer schematischen 1 shows a control arrangement according to the invention in a schematic
Darstellung; und  Presentation; and
Figur 2 ein Kennlinienfeld in einer vergrößerten Darstellung als 2 shows a characteristic field in an enlarged view as
Graphenschar in einem kartesischen Koordinatensystem.  Graphene in a Cartesian coordinate system.
Detailbeschreibung der Zeichnung Detailed description of the drawing
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Regelanordnung 1, die als Rechteck mit gestricheltem Rand dargestellt ist. Die Regelanordnung 1 umfasst eine Figure 1 shows a control arrangement 1 according to the invention, which is shown as a rectangle with dashed edge. The control arrangement 1 comprises a
Regeleinheit 3, einen Magnetaktor 5 und eine Prozessoreinheit 7. Die Regeleinheit 3 und die Prozessoreinheit 7 sind in Figur 1 als Rechtecke mit durchgezogenem Rand dargestellt, wohingegen der Magnetaktor 5 als Rechteck mit gestricheltem Rand dargestellt ist. Der Magnetaktor 5 umfasst wiederum einen Elektromagnet 9 und einen Anker 11, die in Figur 1 beide als Rechtecke mit durchgezogenem Rand dargestellt sind. Control unit 3, a magnetic actuator 5 and a processor unit 7. The control unit 3 and the processor unit 7 are shown in Figure 1 as rectangles with a solid edge, whereas the magnetic actuator 5 is shown as a rectangle with dashed edge. The magnetic actuator 5 in turn comprises an electromagnet 9 and an armature 11, which are both shown in Figure 1 as rectangles with a solid edge.
Zudem ist in Figur 1 eine als Rechteck mit gestricheltem Rand dargestellte In addition, a rectangle with a dashed edge is shown in FIG
Ventileinheit 13 gezeigt, die wiederum einen als Rechteck mit durchgezogenem Rand dargestellten Ventilschieber 15 umfasst. Der Ventilschieber 15 der Valve unit 13 is shown, which in turn comprises a valve slide 15 shown as a rectangle with a solid edge. The valve spool 15 of
Ventileinheit 13 dient dazu, den Durchfluss eines Mediums in einem (nicht dargestellten) Kreislauf zu regeln, der eine (ebenfalls nicht dargestellte) Valve unit 13 serves to regulate the flow of a medium in a (not shown) circuit, the (also not shown)
Gasturbine mit einem Arbeits- oder Hilfsmedium versorgt. Gas turbine supplied with a working or auxiliary medium.
Die Komponenten der Regelanordnung 1 wechselwirken auf folgende Weise miteinander. The components of the control arrangement 1 interact with each other in the following manner.
Die Regeleinheit 3 regelt den Elektromagnet 9 des Magnetaktors 5 mittels zweier Stellgrößen Is und Us, die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ein elektrischer Strom Is und eine elektrische Spannung Us sind. The control unit 3 controls the electromagnet 9 of the magnetic actuator 5 by means of two manipulated variables I s and U s , which in the present embodiment, an electric current I s and an electrical voltage U s .
Der Elektromagnet 9 verstellt eine Position δ des Ankers 11. Der Anker 11 des Magnetaktors 5 betätigt wiederum den Ventilschieber 15 der Ventileinheit 13 dahingehend, dass der Durchflussquerschnitt in dem Kreislauf der Gasturbine (nicht dargestellt) geändert wird, wodurch auf den Durchfluss des Mediums in dem Kreislauf Einfluss genommen wird. The solenoid 9 adjusts a position δ of the armature 11. The armature 11 of the solenoid actuator 5 in turn actuates the valve spool 15 of the valve unit 13 to change the flow area in the cycle of the gas turbine (not shown), thereby reducing the flow of the medium in the tank Circulation is influenced.
Das Verstellen der Position δ des Ankers 11 durch den Elektromagnet 9 beruht hierbei auf dem Örsted- Effekt, das heißt, wird der Elektromagnet 9 des The adjustment of the position δ of the armature 11 by the electromagnet 9 is based on the Örsted effect, that is, the electromagnet 9 of the
Magnetaktors 5 von der Regeleinheit 3 mit einem elektrischen Strom Is bestromt, so bewirkt der elektrische Strom Is in dem Elektromagnet 9 ein magnetisches Feld, das physikalisch durch den zusammengesetzten magnetischen Fluss Ψ Magnetic actuator 5 is energized by the control unit 3 with an electric current I s , the electric current I s in the solenoid 9 causes a magnetic field, that is physically due to the composite magnetic flux Ψ
beschrieben wird, der sich aus den magnetischen Flüssen der einzelnen is described, arising from the magnetic fluxes of the individual
Windungen des Elektromagneten 9 zusammensetzt. Das magnetische Feld bewirkt eine Verstellung der Position δ des Ankers 11 und damit eine Bewegung des Ankers 11, die auf den Ventilschieber 15 der Ventileinheit 13 übertragen wird. Windings of the electromagnet 9 composed. The magnetic field causes an adjustment of the position δ of the armature 11 and thus a movement of the armature 11, which is transmitted to the valve spool 15 of the valve unit 13.
Auf den Ventilschieber 15 kann nun ihrerseits eine äußere Kraft einwirken, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn die Viskosität des in dem Kreislauf umlaufenden Mediums aufgrund des Eintrages von Fremdstoffen zunimmt. Wirkt eine derartige Kraft auf den Ventilschieber 15 der Ventileinheit 13 ein, so wird diese Kraft auf den Anker 11 des Magnetaktors 5 übertragen, wo sie nach dem Faraday'schen Induktionsprinzip eine Spannung in den Windungen des On the valve spool 15 can in turn act an external force, which is the case, for example, when the viscosity of the circulating in the circulation medium increases due to the entry of foreign matter. Acts such a force on the valve spool 15 of the valve unit 13, this force is transmitted to the armature 11 of the magnetic actuator 5, where they according to the Faraday induction principle, a voltage in the windings of the
Elektromagneten 9 induziert, oder die induzierte Spannung bei nicht-bewegtem Anker unterbleibt. Electromagnet 9 induced, or the induced voltage is not moving armature.
Diese Spannung - beziehungsweise bei geeigneter elektrischer Beschaltung der durch sie bewirkte elektrische Strom - wird gemessen und als Messgröße Um (beziehungsweise Im) von dem Elektromagnet 9 des Magnetaktors 5 an die Prozessoreinheit 7 übertragen. This voltage - or, with suitable electrical wiring of the electrical current caused by it - is measured and transmitted as a measured variable U m (or I m ) from the solenoid 9 of the magnetic actuator 5 to the processor unit 7.
In der Prozessoreinheit 7 ist ein Kennlinienfeld Ψδ(Ι) hinterlegt. Das Kennlinienfeld Ψδ(Ι) ist in Figur 1 als kartesisches Koordinatensystem dargestellt, in dem eine zwei Graphen δι und δ2 umfassende Graphenschar eingezeichnet ist. Das Kennlinienfeld Ψδ(Ι) stellt einen Zusammenhang zwischen dem in dem In the processor unit 7, a characteristic field Ψ δ (Ι) is stored. The family of characteristics Ψ δ (Ι) is shown in FIG. 1 as a Cartesian coordinate system, in which a group of graves comprising two graphs δι and δ 2 is plotted. The characteristic field Ψ δ (Ι) represents a relationship between that in the
Elektromagnet 9 des Magnetaktors 5 fließenden elektrischen Strom I, dem zusammengesetzten magnetischen Fluss Ψ in dem Elektromagnet 9 und der Position δ des Ankers 11 her. Durch diesen Zusammenhang beschreibt das Kennlinienfeld Ψδ(Ι) die geometrischen und physikalischen Gegebenheiten in dem Magnetaktor 5, also beispielsweise den Durchmesser und die Anzahl der Windungen des Elektromagneten 9, die Masse und die Abmessungen des Ankers 11, den Abstand zwischen den Windungen des Elektromagneten 9 und dem Anker 11 und dergleichen mehr. Das Kennlinienfeld Ψδ(Ι) ist vor dem Praxiseinsatz der Regelanordnung 1 speziell für den in der Regelanordnung 1 eingesetzten Electromagnet 9 of the magnetic actuator 5 flowing electric current I, the composite magnetic flux Ψ in the electromagnet 9 and the position δ of the armature 11 ago. Through this relationship, the characteristic field Ψ δ (Ι) describes the geometric and physical conditions in the magnetic actuator 5, so for example, the diameter and the number of Windings of the electromagnet 9, the mass and dimensions of the armature 11, the distance between the windings of the electromagnet 9 and the armature 11 and the like. The characteristic field Ψ δ (Ι) is before the practical application of the control arrangement 1 specifically for the used in the control arrangement 1
Magnetaktor 5 bestimmt worden. Magnetic actuator 5 has been determined.
Man beachte, dass in der Prozessoreinheit 7 auch mehr als ein Kennlinienfeld Ψδ(Ι) hinterlegt sein kann. Diese verschiedenen Kennlinienfelder Ψδ(Ι) beschreiben die geometrischen und physikalischen Gegebenheiten verschiedener It should be noted that more than one family of characteristics Ψ δ (Ι) can also be stored in the processor unit 7. These different characteristics Ψ δ (Ι) describe the geometric and physical conditions of different
Magnetaktoren 5, die für die Regelanordnung 1, beispielsweise als Austauschteile, vorgesehen sein können. Es können weitere Kennlinienfelder für verschiedene Ankergeschwindigkeiten hinterlegt werden, womit die Regelabweichung minimiert werden kann. Auf Grundlage des Kennlinienfeldes Ψδ(Ι) wird in der Prozessoreinheit 7 aus der Messgröße Um, Im eine Regelgröße Ur, Ir in Form einer elektrischen Spannung Ur und bei geeigneter elektrischer Beschaltung eines elektrischen Stromes Ir bestimmt. Die Regelgrößen Ur, Ir werden von der Prozessoreinheit 7 an die Regeleinheit 3 übertragen. Magnetic actuators 5, which may be provided for the control arrangement 1, for example as replacement parts. Additional characteristic curves for different anchor speeds can be stored, whereby the control deviation can be minimized. On the basis of the characteristic field Ψ δ (Ι), a controlled variable U r , I r in the form of an electrical voltage U r and with suitable electrical wiring of an electrical current I r is determined in the processor unit 7 from the measured variable U m , I m . The controlled variables U r , I r are transmitted from the processor unit 7 to the control unit 3.
Im Sinne der Regeltheorie bilden der Elektromagnet 9 des Magnetaktors 5 und die Prozessoreinheit 7 zusammen eine Regelstrecke. Darüber hinaus bilden die Regeleinheit 3, der Elektromagnet 9 und die Prozessoreinheit 7 zusammen einen Regelkreis. Der Regelkreis dient dazu, die Ist-Position des Ankers 11 solange zu ändern, bis sie einer gewünschten Soll-Position entspricht. For the purposes of the rule theory, the electromagnet 9 of the magnetic actuator 5 and the processor unit 7 together form a controlled system. In addition, the control unit 3, the electromagnet 9 and the processor unit 7 together form a control loop. The control circuit is used to change the actual position of the armature 11 until it corresponds to a desired desired position.
Nicht eigens in der Zeichnung dargestellt ist ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Prozessoreinheit 7 in ein Gehäuse der Ventileinheit 13 integriert ist, damit sich eine kompakte Bauform ergibt. Ebenfalls nicht eigens in der Zeichnung dargestellt ist ein Ausführungsbeispiel der Regelanordnung 1, das zur Fernüberwachung der Ventileinheit 13 eingesetzt wird. Die Fernüberwachung der Ventileinheit 13 ist bei diesem Ausführungsbeispiel dadurch bedingt, dass die Prozessoreinheit 7 entfernt von der Regeleinheit 3, dem Magnetaktor 5 und der Ventileinheit 13 angeordnet ist. Die von dem Not specifically shown in the drawing is an embodiment in which the processor unit 7 is integrated in a housing of the valve unit 13, so that results in a compact design. Also not specifically shown in the drawing is an embodiment of the control arrangement 1, which is used for remote monitoring of the valve unit 13. The remote monitoring of the valve unit 13 is in this embodiment due to the fact that the processor unit 7 is remote from the control unit 3, the solenoid actuator 5 and the valve unit 13 is arranged. The one of the
Elektromagnet 9 des Magnetaktors 5 an die Prozessoreinheit 7 übertragenen Messgroßen Um, Im wie auch die von der Prozessoreinheit 7 an die Regeleinheit 3 übertragenen Messgrößen Ir, Ur werden nach geeigneter Digitalisierung über das Internet übertragen. Electromagnet 9 of the magnetic actuator 5 transmitted to the processor unit 7 measuring variables U m , I m as well as the transmitted from the processor unit 7 to the control unit 3 measured variables I r , U r are transmitted after appropriate digitization via the Internet.
Die Fernüberwachung der Ventileinheit 13 kann kontinuierlich oder auch The remote monitoring of the valve unit 13 can be continuous or too
diskontinuierlich, das heißt zu bestimmten Überwachungszeitpunkten oder innerhalb bestimmter Überwachungszeitspannen, erfolgen. Figur 2 zeigt das Kennlinienfeld Ψδ(Ι) von Figur 1 in einer vergrößerten discontinuously, that is to say at certain monitoring times or within certain monitoring periods. Figure 2 shows the characteristic field Ψ δ (Ι) of Figure 1 in an enlarged
Darstellung. Das Kennlinienfeld Ψδ(Ι) von Figur 2 ist als kartesisches Presentation. The characteristic field Ψ δ (Ι) of Figure 2 is as Cartesian
Koordinatensystem dargestellt, an dessen Abszisse ein elektrischer Strom I und an dessen Ordinate ein zusammengesetzter magnetischer Fluss Ψ aufgetragen sind und in dem eine zwei Graphen δι und δ2 umfassende Graphenschar dargestellt ist. Die Darstellung von Figur 2 macht deutlich, wie vier verschiedene Coordinate system shown, at the abscissa of an electric current I and at its ordinate a composite magnetic flux Ψ are plotted and in which a graph comprising two graphs δι and δ 2 is shown. The illustration of Figure 2 makes it clear how four different
zusammengesetzte magnetische Flüsse Ψ2, Ψ3, Ψ4 von vier elektrischen Strömen llf I2, 13, 14 und zwei Positionen öi und δ2 des Ankers 11 des Compound magnetic fluxes Ψ 2 , Ψ3, Ψ 4 of four electric currents l lf I 2 , 1 3 , 1 4 and two positions öi and δ 2 of the armature 11 of the
Magnetaktors 5 abhängen. Nicht eigens in der Zeichnung dargestellt ist die erfindungsgemäße Magnetic actuator 5 depend. Not specifically shown in the drawing, the inventive
Detektionsanordnung, da diese sich auf einfache Weise aus der Regelanordnung 1 herleiten lässt. Hierzu müssen nur die Regeleinheit 3 und entsprechend die  Detection arrangement, since this can be derived in a simple manner from the control arrangement 1. For this purpose, only the control unit 3 and accordingly the
Verbindung von der Regeleinheit 3 zu dem Magnetaktor 5 (mit Is, Us bezeichneter Pfeil) in Figur 1 weggelassen werden. Die Regelgrößen (Ir, Ur) von Figur 1 entsprechen dann den Detektionsgrößen. Als Detektionsgrößen kommen beispielsweise die Position des Ankers oder bei mehreren in einem zeitlichen Abstand vorgenommenen Detektionen der Position die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers in Betracht. Connection from the control unit 3 to the solenoid actuator 5 (indicated by I s , U s arrow) are omitted in Figure 1. The controlled variables (I r , U r ) of FIG. 1 then correspond to the detection variables. As detection sizes come For example, the position of the armature or, in the case of multiple detections of the position at a time interval, the movement speed of the armature into consideration.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
I Regelanordnung I rule arrangement
3 Regeleinheit 3 control unit
5 Magnetaktor  5 magnetic actuator
7 Prozessoreinheit  7 processor unit
9 Elektromagnet  9 electromagnet
I I Anker  I anchor
13 Ventileinheit  13 valve unit
15 Ventilschieber  15 valve spool
Im, Um Messgrößen (elektrischer Strom, elektrische Spannung)I m , U m Measured variables (electrical current, electrical voltage)
Is, Us Stellgrößen (elektrischer Strom, elektrische Spannung)I s , U s manipulated variables (electrical current, electrical voltage)
Ir, Ur Regelgrößen (elektrischer Strom, elektrische I r , U r controlled variables (electrical current, electrical
Spannung)  Tension)
Ψδ(Ι) Kennlinienfeld Ψ δ (Ι) characteristic field
1/ , , , elektrische Ströme 1 / ,,, electrical currents
Ψ/ Ψΐ/ Ψ2 Ψ3 Ψ4 zusammengesetzte magnetische Flüsse Ψ / Ψΐ / Ψ2 Ψ3 Ψ4 compound magnetic fluxes
öi, δ2 Positionen des Ankers 11 ö, δ 2 positions of the anchor 11

Claims

Patentansprüche claims
1. Regelanordnung zum Regeln der Position eines Ankers eines Magnetaktors, mit einer Regeleinheit (3), einem Magnetaktor (5), der wenigstens einen von der Regeleinheit (3) regelbaren Elektromagnet (9) und wenigstens einen von dem Elektromagnet (9) der Position (δ) nach verstellbaren Anker (11) umfasst, und einer Prozessoreinheit (7), wobei, um die Position (δ) des Ankers (11) zu regeln, wenigstens eine Stellgröße (Is, Us) von der A control arrangement for controlling the position of an armature of a magnetic actuator, comprising a control unit (3), a magnetic actuator (5), the at least one of the control unit (3) controllable electromagnet (9) and at least one of the electromagnet (9) of the position (δ) after adjustable armature (11), and a processor unit (7), wherein, in order to regulate the position (δ) of the armature (11), at least one manipulated variable (I s , U s ) of the
Regeleinheit (3) an den Elektromagnet (9) übertragen wird, wenigstens eine an dem Elektromagnet (9) gemessene Messgröße (Im, Um) an die Control unit (3) is transmitted to the electromagnet (9), at least one measured on the electromagnet (9) measured variable (I m , U m ) to the
Prozessoreinheit (7) übertragen wird, in der Prozessoreinheit (7) aus der Messgröße (Im, Um) wenigstens eine Regelgröße (Ir, Ur) bestimmt wird und die Regelgröße (Ir, Ur) von der Prozessoreinheit (7) an die Regeleinheit (3) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Prozessoreinheit (7) wenigstens ein den Magnetaktor (5) beschreibendes Kennlinienfeld Ψδ(Ι) hinterlegt ist, durch das aus der Messgröße (Im, Um) die Regelgröße (Ir, Ur) bestimmt wird. Processor unit (7) is transmitted, in the processor unit (7) from the measured variable (I m , U m ) at least one controlled variable (I r , U r ) is determined and the controlled variable (I r , U r ) from the processor unit (7 ) is transmitted to the control unit (3), characterized in that in the processor unit (7) at least one of the magnetic actuator (5) descriptive characteristic Ψ δ (Ι) is deposited, by the from the measured variable (I m , U m ) the Controlled variable (I r , U r ) is determined.
2. Regelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die 2. Control arrangement according to claim 1, characterized in that the
Stellgröße (Is, Us), die Messgröße (Im, Um) und die Regelgröße (Ir, Ur) jeweils der elektrische Strom und/oder die elektrische Spannung sind. Manipulated variable (I s , U s ), the measured variable (I m , U m ) and the controlled variable (I r , U r ) are each the electrical current and / or the electrical voltage.
3. Regelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennlinienfeld Ψδ(Ι) einen Zusammenhang zwischen dem 3. Control arrangement according to one of claims 1 to 2, characterized in that the characteristic field Ψ δ (Ι) has a relationship between the
elektrischen Strom (I) in dem Elektromagnet (9), dem zusammengesetzten magnetischen Fluss Ψ in dem Elektromagnet (9) und der Position (δ) des Ankers (11) herstellt. electrical current (I) in the electromagnet (9), the composite magnetic flux Ψ in the electromagnet (9) and the position (δ) of the armature (11) produces.
4. Regelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (11) eine durchflussregelnde Ventileinheit (13) mit 4. Control arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the armature (11) has a flow-regulating valve unit (13)
wenigstens einem Ventilschieber (15) betätigt.  actuated at least one valve slide (15).
5. Regelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinheit (7) in ein Gehäuse der Ventileinheit (13) integriert ist. 5. Control arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the processor unit (7) is integrated in a housing of the valve unit (13).
6. Detektionsanordnung zum Detektieren der Position eines Ankers eines 6. Detection arrangement for detecting the position of an armature of a
Magnetaktors, mit einem Magnetaktor (5), der wenigstens einen  Magnetic actuator, with a magnetic actuator (5), the at least one
Elektromagnet (9) und wenigstens einen von dem Elektromagnet (9) der Position (δ) nach verstellbaren Anker (11) umfasst, und einer  Electromagnet (9) and at least one of the electromagnet (9) of the position (δ) for adjustable armature (11), and a
Prozessoreinheit (7), wobei, um die Position (δ) des Ankers (11) zu detektieren, wenigstens eine an dem Elektromagnet (9) gemessene  Processor unit (7), wherein, in order to detect the position (δ) of the armature (11), at least one measured on the electromagnet (9)
Messgröße (Im, Um) an die Prozessoreinheit (7) übertragen wird, und in der Prozessoreinheit (7) aus der Messgröße (Im, Um) wenigstens eine Measured variable (I m , U m ) is transmitted to the processor unit (7), and in the processor unit (7) from the measured variable (I m , U m ) at least one
Detektionsgröße bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der  Detection size is determined, characterized in that in the
Prozessoreinheit (7) wenigstens ein den Magnetaktor (5) beschreibendes Kennlinienfeld Ψδ(Ι) hinterlegt ist, durch das aus der Messgröße (Im, Um) die Detektionsgröße bestimmt wird. Processor unit (7) at least one of the magnetic actuator (5) descriptive characteristic Ψ δ (Ι) is deposited, is determined by the detection variable from the measured variable (I m , U m ).
7. Detektionsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messgröße (Im, Um) und die Detektionsgröße jeweils der elektrische Strom und/oder die elektrische Spannung sind. 7. Detection arrangement according to claim 6, characterized in that the measured variable (I m , U m ) and the detection variable are each the electrical current and / or the electrical voltage.
8. Detektionsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch 8. Detection arrangement according to one of claims 6 to 7, characterized
gekennzeichnet, dass das Kennlinienfeld Ψδ(Ι) einen Zusammenhang zwischen dem elektrischen Strom (I) in dem Elektromagnet (9), dem zusammengesetzten magnetischen Fluss Ψ in dem Elektromagnet (9) und der Position (δ) des Ankers (11) herstellt, wobei das Kennlinienfeld die Strom-Fluss-Zusammenhänge für unterschiedliche Ankergeschwindigkeiten darstellt. characterized in that the characteristic field Ψ δ (Ι) establishes a relationship between the electric current (I) in the electromagnet (9), the composite magnetic flux Ψ in the electromagnet (9) and the position (δ) of the armature (11), where the characteristic field is the Represents current-flux relationships for different anchor velocities.
9. Detektionsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch 9. Detection arrangement according to one of claims 6 to 8, characterized
gekennzeichnet, dass der Anker (11) eine durchflussregelnde Ventileinheit (13) mit wenigstens einem Ventilschieber (15) betätigt.  in that the armature (11) actuates a flow-regulating valve unit (13) with at least one valve slide (15).
10. Detektionsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch 10. Detection arrangement according to one of claims 6 to 9, characterized
gekennzeichnet, dass die Prozessoreinheit (7) in ein Gehäuse der  characterized in that the processor unit (7) in a housing of the
Ventileinheit (13) integriert ist.  Valve unit (13) is integrated.
11. Detektionsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch 11. Detection arrangement according to one of claims 6 to 10, characterized
gekennzeichnet, dass die Detektionsgröße die Position des Ankers oder bei mehreren in einem zeitlichen Abstand vorgenommenen Detektionen der Position die Bewegungsgeschwindigkeit sowie die Beschleunigung des Ankers beschreibt.  in that the detection variable describes the position of the armature or, in the case of several detections of the position at a time interval, the speed of movement and the acceleration of the armature.
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