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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Regeln einer Größe in einer Heizanlage.
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In einer Heizanlage wird z.B. Wasser
in einem Kessel erhitzt und an die angeschlossenen Verbraucher wie
z.B. Heizkörper
abgegeben. Zur Erwärmung
des Wassers kann ein modulierender Brenner eingesetzt werden. Dieser
kann z.B. über
einen Stellmotor oder eine elektronische Brennersteuerung in seiner
Leistung stufenlos zwischen einer technisch bedingten minimalen
Grundleistung und einer maximalen Leistung eingestellt werden (modulierender Betrieb).
Wird eine geringere Wärmeleistung
als die minimale Grundleistung zur Erwärmung des Wassers benötigt, wird
der modulierende, Brenner im sog. Taktbetrieb betrieben. Dieses
bedeutet, daß der Brenner
Signale erhält,
die ihn jeweils beispielsweise mit der minimalen Grundleistung anschalten
bzw. ausschalten. Die dadurch im Mittel zugeführte Leistung soll dann derjenigen
Leistung entsprechen, die zur Erwärmung des Wassers benötigt wird.
Das Wasser soll dabei auf einer vorgegebene Temperatur aufgeheizt
und auf dieser Temperatur gehalten werden. Dafür sorgt im allgemeinen ein
Regler, der die Differenz zwischen der Solltemperatur und der tatsächlichen
bzw. gemessenen Isttemperatur des Wassers auswertet und dafür sorgt,
daß sich
die Isttemperatur der Solltemperatur annähert.
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Als problematisch erweist sich dabei
der Taktbetrieb bzw. der Übergang
vom Taktbetrieb in den modulierenden Betrieb. Hierbei kommt es häufig zu
einem Überschwingen
der Kesselwassertemperatur, d.h. zu einer Isttemperatur, die so
weit oberhalb der Solltemperatur liegt, daß der Brenner wieder ausgeschaltet
wird. Der Brenner wird somit beim Übergang in den modulierenden
Betrieb auf eine zu hohe Leistung eingestellt, und das Wasser wird
damit zu schnell aufgeheizt, wodurch das Überschwingen bewirkt wird.
Das Ausschalten des Brenners bewirkt wiederum ein Unterschwingen
der Temperatur, so daß der
Brenner wieder eingeschaltet wird. Somit wird der Brenner weiterhin
im Taktbetrieb betrieben, obwohl ein modulierender Betrieb der geeignetere wäre. Der
modulierende Betrieb ist dem Taktbetrieb vorzuziehen, da in diesem
Betrieb der Brenner nicht abwechselnd an- und ausgeschaltet wird,
was zu einer deutlichen Erhöhung
des Nutzungsgrades und zu einer Verringerung der Schadstoffemission
führt.
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Der Stellmotor eines Brenners kennt
z.B. nur drei Zustände:
"Motor auf", "Motor stop" und "Motor zu". Dabei bedeutet "Motor
auf", daß die
Leistung des Brenners erhöht
wird. "Motor zu" bedeutet dagegen, daß die Leistung des Brenners
verringert wird. Beim Signal "Motor stop" verbleibt der Brenner
entsprechend bei seiner eingestellten Leistung. Die Kesseltemperaturregelung
gibt als Stellgröße eine
Amplitudeninformation aus, die zur Ansteuerung des Stellmotors in
eine Zeitdauer ähnlich
einer Pulsweitenmodulation umgesetzt werden muß. Die Umsetzung der Stellgröße des Reglers
in zeitliche Impulse wird häufig über einen
einfachen Schwellwertschalter realisiert. Liegt die Stellgröße des Reglers
z.B. oberhalb des Schwellwertes, wird ein Impuls zur Ansteuerung ausgegeben,
liegt er unterhalb des Schwellwertes, wird kein Impuls ausgegeben,
d.h. der Stellmotor wird nicht angesteuert. Dadurch wird jedoch
das Stellsignal verfälscht,
was negative Auswirkungen auf die Regeleigenschaften hat. Außerdem können Ansteuerimpulse
mit einer kleinen Zeitdauer, die eine hohe Stellfrequenz für den Motor
bzw. das entsprechende Schaltrelais bedeuten, deren Lebensdauer beträchtlich
verringern.
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Aus der Informationsschrift "CENTHERM
DC Wärmeerzeuger"
der CENTRA-BÜRKLE
GmbH, Seiten K7.1.5 und K7.1.6, Dezember 1983, ist ein modulierender
Brenner mit einem Zweipunkt-Signal
für die Grundstufe
und einem Dreipunkt-Signal für
den stetigen Leistungsteil bekannt.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es,
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln einer Größe in einer
Heizanlage anzugeben, die ein Überschwingen
der geregelten Größe verringert.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen
der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
Abhängige
Ansprüche
sind auf bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung gerichtet.
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Es sind ein erster Regler und ein
zweiter Regler zum Regeln der Größe vorgesehen,
wobei der erste oder der zweite Regler die Größe regelt und im Betrieb der
Heizanlage vom einen auf den anderen Regler übergegangen wird. Zur Verringerung
des Überschwingens
der geregelten Größe wird
erfindungsgemäß insbesondere
im Übergang
vom einen auf den anderen Regler die Sollgröße und/oder die Regeldifferenz
verändert.
Nach einer bestimmten Zeit nach dem Übergang kann die Veränderung
unterbleiben. Der erste Regler kann ein Zweipunktreg
ler sein, der
eine Zweipunktregelung ausführt,
wodurch ein nachfolgender Stellantrieb wie z.B. ein Stellmotor eines
modulierenden Brenners im Taktbetrieb betrieben werden kann. Der
zweite Regler kann eine Stellgröße zum Ansteuern
eines Brenner im modulierenden Betrieb ausgeben. Dementsprechend kann
der Übergang
von einem auf den anderen Regler ein Übergang vom Taktbetrieb zum
modulierenden Betrieb und umgekehrt, vorzugsweise vom Taktbetrieb
zum modulierenden Betrieb bedeuten. Die zu regelnde Größe kann
dabei die Wassertemperatur in einem Kessel einer Heizanlage oder
die Temperatur des aus dem Kessel herausgeführten Kesselvorlaufwassers
sein.
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Der erste Regler kann z.B. einen
Istwert der Größe bzw.
die Istgröße wie z.B.
eine gemessene Temperatur mit einer unteren und einer oberen Schaltschwelle
vergleichen und dementsprechend z.B. einen Brenner einschalten,
wenn der Istwert die untere Schaltschwelle unterschreitet. Danach
kann er den Brenner wieder ausschalten, wenn der Istwert die obere
Schaltschwelle überschreitet.
Der Sollwert für
die Größe bzw.
die Sollgröße liegt
dabei vorzugsweise zwischen den beiden Schaltschwellen und kann
dabei zu beiden denselben Abstand aufweisen. Der Bereich zwischen
der unteren und der oberen Schaltschwelle kann auch als Schalthysterese
bezeichnet werden.
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Da der erste Regler den Brenner z.B.
erst einschaltet, wenn die untere Schaltschwelle unterschritten
ist, liegt der Istwert z.B. weit unterhalb des Sollwertes. Wird
nun zum zweiten Regler übergegangen,
so erkennt dieser eine größere Abweichung
zwischen dem Istwert und dem Sollwert und versucht dem entsprechend,
den Brenner auf eine große
Leistung einzustellen, damit der Istwert den Sollwert-schnell erreicht.
Dieses kann jedoch zu einem starken Überschwingen des Istwertes
führen.
Um dieses zu vermeiden, kann die Regeldifferenz zwischen der Sollgröße und der
Istgröße oder
die Sollgröße entsprechend
geändert
werden, so daß sich beim Übergang
vom ersten auf den zweiten Regler eine Eingangsgröße für den zweiten Regler
ergibt, die zu keiner oder nur einer geringen Änderung der Brennerleistung
führt.
Diese Sollgrößen- bzw.
Regeldifferenzänderung
kann im Verlaufe einer vorgegebenen Zeitdauer zurückgenommen
werden, so daß der
zweite Regler nach einer Übergangszeit
die für ihn
richtige Eingangsgröße (Regeldifferenz)
zum Regeln der Größe erhält.
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Weiterhin kann eine erste Verzögerungseinrichtung
vorgesehen sein, die z.B. das Ausschalten des Brenners bei Überschreiten
der oberen Schaltschwelle durch die Istgröße so lange verzögert, bis die
Leistung des Brenners auf eine geringe Ausschaltleistung, die vorzugsweise
der Grundleistung entspricht, betrieben wird. Dieses ist z.B. dann
von Vorteil, wenn im Gasbetrieb der Brenner nur mit der Grundleistung
abgeschaltet werden darf, um einen Druckstoß in der Gaszuleitung zu verhindern,
da diese Druckstoß eine
Sicherheitsabschaltung der Gaszufuhr hervorrufen kann.
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Außerdem kann eine zweite Verzögerungseinrichtung
vorgesehen sein, die den Übergang
vom ersten auf den zweiten Regler um eine vorgegebene Zeitdauer
verzögert,
während
der der Brenner z.B. seine Startvorgänge durchlaufen kann. So kann
es z.B. erst nach Ablauf der Startvorgänge möglich sein, die Leistung des
Brenners einzustellen bzw. zu steuern.
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Erfindungsgemäß wird eine Ansteuergröße zur Ansteuerung
eines Stellantriebs aufbereitet, indem eine von einer Steuerung
ermittelte Ansteuergröße mit einer
Zwischengröße zu einer
neuen Zwischengröße verrechnet,
vorzugsweise addiert wird. Die neue Zwischengröße wird dann mit einer Minimalansteuergröße verglichen,
so daß dann,
wenn die neue Zwischengröße größer als
die Minimalansteuergröße ist,
eine geeignete Ansteuerausgangsgröße zum Ansteuern des Stellantriebs
ermittelt wird (z.B. -1/0/1 entsprechend zu/halten/auf). Dadurch
können z.B.
zu geringe Schaltzeiten bei einem Stellmotor eines Brenners und/oder
dem entsprechenden Schaltrelais vermieden werden, die zu einer verkürzten Lebensdauer
des Stellantriebs und/oder des entsprechenden Schaltrelais führen würden. Damit
die von der Steuerung ermittelten Ansteuergrößen, deren Zeitdauer zu kurz
ist, nicht unberücksichtigt
bleiben, können
sie in einer ersten Verrechnungseinrichtung so lange verrechnet
werden, bis sich eine neue Zwischengröße ergibt, die die Anforderungen
an die minimale Größe erfüllt.
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Die Minimalansteuergröße zur Ansteuerung des
Stellantriebs kann in Abhängigkeit
von dem Stellbereich des Stellantriebs ermittelt werden, z.B. als ein
Bruchteil davon. Dazu kann z.B. die Laufzeit des Stellantriebs,
d.h. die Zeit, die der Stellantrieb benötigt, um von 0 % auf 100 %
zu fahren, bestimmt werden. Die Minimalansteuergröße kann
dann z.B. 1/50 der Laufzeit des Stellantriebs betragen. Sie kann aber
auch als prozentuale Größe, z.B.
2 %, vorgegeben werden oder in einem Speicher gespeichert sein. Sie
kann damit eine auf den Stellbereich des Stellantriebs bezogene
Größe sein.
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Weiterhin kann die neue Zwischengröße mit einer
Ausgabegröße verglichen
werden und dann, wenn die neue Zwischengröße größer als die Ausgabegröße ist,
die Ansteuerausgangsgröße, d.h.
die aktuelle oder neue Ansteuerausgangsgröße aus einer vorherigen, vorzugsweise
der zuletzt ausgegebenen Ansteuerausgangsgröße ermittelt werden, z.B. gleich dieser
sein. Die Ausgabegröße kann
der Zeitdauer entsprechen, für
die die Ansteuerausgangsgröße ausgegeben
wird, bis eine aktuellere Ansteuerausgangsgröße ermittelt und ausgegeben
wird. Diese Zeitdauer kann z.B. die Abtastzeit bzw. die Zykluszeit für einen
Durchlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
sein. Die Ausgabegröße kann
aber auch entsprechend der Minimalansteuergröße eine auf die Gesamtstellzeit
des Stellantriebs bezogene, vorzugsweise prozentuale Größe sein.
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Weiterhin kann eine zweite Verrechnungseinrichtung
vorhanden sein, die die neue Zwischengröße mit der Ausgabegröße zur Zwischengröße verrechnet,
d.h. z.B. die Ausgabegröße von der
neuen Zwischengröße subtrahiert,
wenn ein Ventil weiter ge öffnet
wird, und zu der neuen Zwischengröße addiert, wenn das Ventil
weiter geschlossen wird. Dadurch können alle von der Steuerung
ermittelte Ansteuergrößen für die Ansteuerung
des Stellantriebs verwertet werden, wobei die jeweils zur Ansteuerung verwendete
Ansteuerausgangsgröße aus der
Ansammlung der vorherigen Ansteuergrößen herausgezogen wird. Die
Ausgabegröße bzw.
der Betrag der Ausgabegröße kann
dabei kleiner als die Minimalansteuergröße bzw. der Betrag der Minimalansteuergröße sein
oder dieser bzw. diesem entsprechen.
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Sämtliche
erfindungsgemäße Vorrichtungen und
Einrichtungen sowie Verfahren können
in analoger oder auch in digitaler Technik ausgeführt sein, wobei
eine Kombination von digitalen und analogen Elementen auch möglich ist.
Dann können
entsprechende Analog/Digital- Wandler und Digital/Analog-Wandler
vorgesehen sein.
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Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung
werden nun anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Dabei
zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild einer Ausführungsform,
die eine Vorrichtung zum Regeln einer Größe in einer Heizanlage und
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Aufbereiten einer Ansteuergröße zur Ansteuerung
eines Stellantriebs enthält,
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2 Diagramme
mit beispielhaften Verläufen
der Istgröße, der
Sollgröße und der
Brennerleistung über
der Zeit,
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3 ein
Zustandsdiagramm für
die Vorrichtung zum Regeln einer Größe,
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4 ein
Flußdiagramm
einer Ausführungsform
des Verfahrens zum Regeln einer Größe,
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5 ein
Blockschaltbild mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Aufbereitung
einer Ansteuergröße, und
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6 ein
Flußdiagramm
einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Aufbereitung einer Ansteuergröße.
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In 1 ist
beispielhaft eine Vorrichtung zum Regeln der Kesseltemperatur in
einer Heizanlage schematisch dargestellt. Hierbei wird die Kessel-Isttemperatur
Kist über
z.8. einen im Kessel angeordneten Sensor 110 ermittelt,
der z.B. die im Kästchen 110 dargestellte Übertragungskennlinie
(= Sprungantwort) aufweisen kann. Die Regelstrecke selbst besteht
z.B. aus dem zu erwärmenden
Wasser im Kessel, der Kesselwand und dem zur Erwärmung eingesetzten Brenner,
deren Übertragungskennlinien
im Kästchen 109 zu
einer Kennlinie zusammengefaßt sind.
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Der Stellantrieb des Brenners bzw.
seine Kennlinie ist im Kästchen 104 dargestellt,
wobei zur Ansteuerung des Stellantriebs vorzugsweise ein Schaltrelais
angesteuert wird. In diesem Beispiel handelt es sich bei der Kennlinie
des Stellantriebs um eine lineare Kennlinie mit einem Endwert, die
z.B. die Brennerleistung P in Abhängigkeit von dem Öffnungsgrad
eines Ventils darstellt. Bei dem Endwert kann der Brenner seine
maximale Leistung von beispielsweise 100 % erreicht haben. Die Abszisse schneidet
die Ordinate z.B. bei der minimalen Leistung des Brenners, d.h.
z.B. der Grundleistung Pgrund. Weiterhin ist ein Brennersteuergerät 111 dargestellt,
das z.B. in Abhängigkeit
von seinen Eingangssignalen das Einund Ausschalten des Brenners,
den Einschaltvorgang des Brenners und die über den Stellantrieb 104 einzustellende
Leistung des Brenners steuert.
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Der erste Regler 101 kann
als Eingangsgrößen die
Istgröße Kist
vom Sensor 110 und eine Sollgröße Ksoll für die Kesselwassertemperatur
erhalten. Es kann eine nicht dargestellte Ermittlungseinrichtung
zum Ermitteln der Sollgröße Ksoll
vorhanden sein, die die Sollgröße Ksoll
z.B. in Abhängigkeit
von der Außentemperatur
ermitteln kann. Der erste Regler 101 kann aus seinen Eingangsgrößen z.B.
durch Subtraktion der Istgröße Kist
von der Sollgröße Ksoll eine
Regeldifferenz Kdiff bilden, die er z.B. mit einem negativen unteren
Grenzwert Gu und einem positiven oberen Grenzwert Go vergleichen
kann. Dementsprechend kann der erste Regler 101 bei Unterschreiten
des unteren Grenzwertes Gu durch die Regeldifferenz Kdiff eine erste
Stellgröße S1 ausgeben, die
das Ausschalten des Brenners bewirkt. Überschreitet die Regeldifferenz
Kdiff den oberen Grenzwert Go, so kann der erste Regler 101 eine
erste Stellgröße S1 ausgeben,
die ein Einschalten des Brenner bewirkt. Dieses Verhalten des ersten
Reglers 101 kann einer Zweipunktregelung mit Hysterese entsprechen.
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Der erste Regler 101 kann
aber auch die Istgröße Kist
mit einer oberen SWo und einer unteren SWu Schaltschwelle vergleichen
und eine erste Stellgröße S1 zum
Ausschalten des Brenners ausgeben, wenn die Istgröße Kist
die obere Schaltschwelle SWo überschreitet,
und eine erste Stellgröße S1 zum
Einschalten des Brenners ausgeben, wenn die Istgröße Kist
die untere Schaltschwelle SWu unterschreitet. Es kann dabei ein
Zusammenhang zwischen der unteren SWu und der oberen SWo Schaltschwelle
mit dem unteren Gu und oberen Grenzwert Go über die Sollgröße Ksoll
bzw. einem Endwert der Sollgröße Kend
wie in 2 gezeigt bestehen.
Die erste Stellgröße 51,
die folglich ein Signal zum Ein- und Ausschalten des Brenners darstellen
kann, wird zwei Verzögerungseinrichtungen 108 und 115 sowie
einer Änderungseinrichtung 103 und
einer Auswahleinrichtung 117 zugeführt, die später näher beschrieben werden.
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Die Istgröße Kist des Sensors 110 und
die Sollgröße Ksoll
bilden weiterhin die Eingangsgrößen einer
Summationsstelle 107, die die Istgröße Kist von der Sollgröße Ksoll
subtrahiert, um die Regeldifferenz Kdiff zu bilden. Die Regeldiffe renz
Kdiff wird einer weiteren Summationsstelle 106 zugeführt, die von
dieser eine von der Änderungseinrichtung 103 ausgegebenen Änderungsgröße Känd subtrahiert, um
eine Eingangsregeldifferenz Kdiff* für den zweiten Regler 102 zu
bilden. Zunächst
kann die Eingangsregeldifferenz Kdiff* eine Umschalteinrichtung 116 durchlaufen,
die die Eingangsregeldifferenz Kdiff* in Abhängigkeit vom Ausgangssignal
der zweiten Verzögerungseinrichtung 115 entweder
direkt an den zweiten Regler 102 weiterleitet oder z.B.
ein konstantes Signal wie z.B. Null an diesen ausgibt. Dadurch kann
der zweite Regler 102 mit Startwerten vorbelegt werden.
Der zweite Regler 102 ist z.B. ein PI-Regler mit der im
Kästchen 102 dargestellten Übertragungskennlinie,
kann aber auch ein PID- oder P-Regler sein. Er gibt in Abhängigkeit
von seiner Eingangsgröße Kdiff* über die
Leitung 114 eine zweite Stellgröße S2 zum Einstellen der Leistung
des Brenners im modulierenden Betrieb aus. Der Verstärkungsfaktor
des PI-Reglers kann z.B. in einem Bereich zwischen 0 und 25,5%/K
liegen, die Reglernachstellzeit kann z.B. in einem Bereich zwischen
1 und 1000s liegen.
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Die zweite Stellgröße S2 kann
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 105 zur
Aufbereitung einer Ansteuergröße zugeführt werden,
die die zweite Stellgröße S2, die
vorzugsweise eine Amplitude darstellt, in eine entsprechende Ansteuerausgangsgröße Aaus,
die vorzugsweise einen ternären
Ansteuerimpuls darstellt, zur Ansteuerung des Brenners durch den
Stellantrieb 104 umsetzt. Die Vorrichtung 105 wird
später
mit Bezug auf die 5 und 6 näher erläutert. Anstatt der erfindungsgemäßen Vorrichtung 105 kann
ggf. auch eine andere geeignete Einrichtung zur Aufbereitung eines
zur Ansteuerung des Stellantriebs 104 geeigneten Signals
vorgesehen sein. Die Ansteuerausgangsgröße Aaus kann über die
Leitung 113 der Auswahleinrichtung 117 zugeführt werden,
die in Abhängigkeit
vom Eingangssignal Sl die Ansteuerausgangsgröße Aaus entweder direkt an
ein Brennersteuergerät 111 weiterleitet
oder ein konstantes Signal, z.B. das Signal "Stellantrieb zufahren"
an dieses ausgibt. Dadurch kann der Brenner z.B. vor dem Aus schalten
auf eine definierte Leistung, z.B. die Grundleistung Pgrund gefahren
werden. Das Ausgangssignal der Auswahleinrichtung 117 wird
dem Brennersteuergerät 111 zugeführt, das dieses
an den Stellantrieb 104 weiterleitet, wenn am Eingang des
Brennersteuergerätes 111 ein
entsprechendes Signal zum Einschalten des Brenners anliegt und der
Brenner bzw. das Brennersteuergerät seine Startvorgänge zum
Starten des Brenners, für die
z.B. eine Zeitdauer Tstart von 10 bis 255s benötigt wird, beendet hat. Dadurch
kann vom ersten Regler 101 auf den zweiten Regler 102 übergegangen
werden.
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Zur Sicherheit ist es von Vorteil,
den Brenner nur auszuschalten, wenn dieser mit einer Ausschaltleistung
Paus, vorzugsweise der Grundleistung Pgrund betrieben wird. Dementsprechend
kann die erste Verzögerungseinrichtung 108,
die die erste Stellgröße S1 zum
Ein- bzw. Ausschalten des Brenners vom ersten Regler 101 erhält, ein
entsprechendes Ausschaltesignal erst an das Brennersteuergerät 111 weiterleiten,
wenn der Brenner seine Ausschaltleistung Paus erreicht hat. Die
Herunterregelung des Brenners auf seine Ausschaltleistung Paus kann dann
z.B. über
die Auswahleinrichtung 117 erfolgen. Die Zeit zum Verzögern des
Ausschaltens des Brenners kann z.B. auf eine Zeitdauer festgelegt
sein, die der Stellantrieb 104 zum Herunterfahren der maximalen
Brennerleistung von z.B. 100 auf die Ausschaltleistung Paus oder
0% benötigt.
Diese Zeitdauer kann z.B. in einem Bereich zwischen 7s und 180s liegen.
Die erste Verzögerungseinrichtung 108 kann dann
z.B. bei Anliegen einer ersten Stellgröße S1 zum Ausschalten des Brenners
dieses Signal um diese Zeitdauer verzögert an das Brennersteuergerät 111 weiterleiten.
Eine erste Stellgröße S1 zum
Einschalten des Brenners kann hingegen von der ersten Verzögerungseinrichtung 108 unverzögert an
das Brennersteuergerät 111 weitergegeben
werden.
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Im folgenden wird die Funktion der
Einrichtung (Änderungseinrichtung) 103 beschrieben:
Die Änderungseinrichtung 103 erhält als Eingangsgrößen die
erste Stellgröße S1 vom
ersten Regler 101 und ein Startsignal (Triggersignal) von
der zweiten Verzögerungseinrichtung 115.
Diese gibt die Stellgröße S1 des
ersten Reglers 101 um eine z.B. einstellbare Zeitdauer
Tstart verzögert
weiter. Alternativ kann das Startsignal auch vom Brennersteuergerät 111 kommen,
das einen bestimmten Pegel annehmen kann, wenn der Brenner bzw.
das Brennersteuergerät 111 die
Startvorgänge
beendet hat. Somit kann z.B. die zweite Verzögerungseinrichtung 115 weggelassen
werden. Liegen an der Änderungseinrichtung 103 die
erste Stellgröße S1 zum
Einschalten des Brenners und das Startsignal an, so beginnt die Änderungseinrichtung 103 z.B.,
eine entsprechend der im Kästchen 103 dargestellten
zeitlichen Kennlinie verlaufende Änderungsgröße Känd an die Summationsstelle 106 auszugeben.
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Die Änderungsgröße Känd wird zunächst auf einen Anfangswert
K0 gesetzt und gemäß einem
bestimmten Zeitverlauf auf Null zurückgeführt. Zum Beispiel wird die Änderungsgröße Känd für eine Zeitdauer
Thalt gehalten und danach linear bis auf Null verringert. Die dafür benötigte Zeitdauer
ist mit Te dargestellt und kann z.B. in einem Bereich zwischen 0
und 60 min liegen. Die Haltezeitdauer Thalt kann z.B. ein Viertel
der Gesamt- bzw. Endzeitdauer Te betragen und dabei die Trägheit des
Systems Kessel berücksichtigen.
Der Anfangswert K0 kann z.B. in einem Bereich zwischen 0 und 20K
liegen und sollte so groß gewählt werden,
daß sich
zum Einschaltzeitpunkt des Brenners bzw. beim Übergang vom ersten Regler 101 auf
den zweiten Regler 102 die Eingangsregeldifferenz Kdiff*
in dem hier dargestellten Beispiel negativ wird. Dieses kann dann
zur Folge haben, daß der
zweite Regler 102 eine zweite Stellgröße S2 ausgibt, die zu einer
Ansteuerung des Brenners mit einer Leistung unterhalb der Grundleistung
Pgrund führen würde. Da
der Brenner aber mit keiner niedrigeren Leistung als der Grundleistung
Pgrund betrieben werden kann, bleibt weiterhin die Grundleistung
eingestellt. Die Änderungsgröße wird
beginnend mit dem Übergang
vom ersten auf den zweiten Regler (t=0) oder korreliert zum Zeitpunkt
des Übergangs zugeführt.
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Wird eine elektronische Brennersteuerung zur
Steuerung bzw. Einstellung der Leistung des Brenners verwendet,
wie es z.B. bei Gaswandgeräten üblich ist,
so wird kein Stellantrieb 104 benötigt, so daß auf die Vorrichtung zur Aufbereitung
einer Ansteuergröße 105 und/oder
auf die erste Verzögerungseinrichtung 108 und/oder
die Auswahleinrichtung 117 verzichtet werden kann.
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In 2A sind
die Verläufe
der Istgröße Kist und
der Sollgröße Ksoll
bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens über der
Zeit t dargestellt. In 2B ist das
Signal S1 des ersten Reglers 101 und in 2C die
zugehörige
Leistung des Brenners aufgrund des ersten Reglers 101 und
des zweiten Reglers 102 dargestellt. Zu Beginn ist die
Sollgröße Ksoll auf
ihrem Endwert Kend. Die Istgröße Kist
verläuft oberhalb
der oberen Schaltschwelle SWo, weshalb der Brenner ausgeschaltet
ist (Leistung P = 0). Bei Unterschreiten der oberen Schaltschwelle
SWo durch die Istgröße Kist ändert sich
nichts, d.h. der Brenner bleibt ausgeschaltet. Erst bei Unterschreiten der
unteren Schaltschwelle SWu durch die Istgröße Kist zum Zeitpunkt T1 wird
der Brenner aufgrund der Regelung des ersten Reglers 101 auf
seine Grundleistung Pgrund eingeschaltet. Zum Zeitpunkt T2, der auch
dem Zeitpunkt T1 entsprechen kann, wird die Sollgröße Ksoll
vom Endwert Kend um den Anfangswert K0 auf einen Haltewert Khalt
gesetzt. Dementsprechend ist die Leistung des Brenners aufgrund der
Regelung des zweiten Reglers 102 gleich der Grundleistung
Pgrund.
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Zum Zeitpunkt T2 kann der Übergang
vom ersten Regler 101 auf den zweiten Regler 102 stattfinden,
d.h. der zweite Regler 102 bestimmt die Ansteuerung des
Brenners. Die Istgröße Kist
sinkt weiterhin und erreicht zum Zeitpunkt T3 den Haltewert Khalt
der Sollgröße Ksoll.
Danach sinkt die Istgröße Kist
weiterhin und ist somit kleiner als die Sollgröße Ksoll, was den zweiten Regler 102 dazu
veranlaßt, eine
größere Brennerleistung
P einzustellen, so daß die
Istgröße Kist
auf die Sollgröße Ksoll
eingeregelt werden kann. Die Sollgröße Ksoll steigt nach Ablauf der
Haltezeitdauer Thalt nach dem Zeitpunkt T2 wieder an und erreicht
nach der Endzeitdauer Te nach dem Zeitpunkt T2 wieder den Endwert
Kend. Zu diesem Zeitpunkt hat auch die Istgröße Kist ungefähr den Endwert
Kend erreicht.
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Dargestellt ist in 2A außerdem der
Zusammenhang zwischen der oberen Schaltschwelle SWo und dem unteren
Grenzwert Gu sowie der unteren Schaltschwelle SWu und dem oberen
Grenzwert Go. Vorteilhaft ist es, wenn der erste Regler 101 die Regeldifferenz
Kdiff mit dem unteren Grenzwert Gu und dem oberen Grenzwert Go vergleicht,
da diese unabhängig
vom Endwert Kend der Sollgröße bestehen
bleiben können.
Vergleicht der erste Regler 101 die Istgröße Kist
mit der oberen Schaltschwelle SWo und der unteren Schaltschwelle
SWu, so können
die Schaltschwellen an den jeweiligen Endwert Kend der Sollgröße angepaßt werden.
Der Verlauf der Sollgröße Ksoll
während
der Endzeitdauer Te kann auch anders vorgegeben sein. Zum Beispiel
kann der dargestellte Anstieg der Sollgröße Ksoll nicht entsprechend
einer Geraden, sondern auch z.B. exponentiell verlaufen. Weiterhin
kann die Haltezeitdauer Thalt auch Null sein.
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3 zeigt
ein beispielhaftes Zustandsdiagramm mit den unterschiedlichen Zuständen der Heizanlage
bzw. des Brenners bei Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Regelung
einer Größe in einer
Heizanlage. Es wird zunächst
von einem ausgeschalteten Brennerzustand 304 ausgegangen. Wird
von diesem Zustand ausgehend z.B. vom ersten Regler 101 ein
Freigabesignal über
den Übergang 305 zum
Starten des Brenners gegeben, geht der Brenner in den Zustand "Brenner
Start" 301 über. In
diesem Zustand durchläuft
er zunächst
eine Startphase. Er gibt in Abhängigkeit
davon, ob weiterhin eine Freigabe für den Betrieb des Brenners
besteht, ein entsprechendes Signal weiter. Ist nach dem Ende der
Startphase die Freigabe nicht erloschen und ist die Startzeit Tstart
abgelaufen, so wird ein entsprechendes Signal über den Übergang 306 ausgege ben,
so daß der
Brenner in den Zustand "Brenner Betrieb" 302 übergeht. Erlischt die Freigabe,
geht der Brenner vom Betriebszustand 302 über den Übergang 308 in
den Zustand "Modulation zufahren" über. Erlischt während der
Startzeit Tstart im Zustand "Brenner Start" 301 die Freigabe,
so wird direkt vom Zustand "Brennerstart" 301 über den Übergang 307 in
den Zustand "Modulation zufahren" übergegangen. In diesem Zustand
wird die Leistung des Brenners auf seine Ausschaltleistung Paus
zurückgefahren.
Ist dieses erfolgt, so wird vom Zustand "Modulation zufahren" 303 über den Übergang 309 in
den Zustand "Brenner aus" 304 übergegangen, d.h. der Brenner
wird ausgeschaltet.
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In 4 ist
ein Flußdiagramm
zur Verdeutlichung einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Regeln einer Größe einer
Heizanlage gezeigt. Dabei wird in 4A zunächst im Schritt 401 die
Sollgröße Ksoll
ermittelt. Daran anschließend
wird im Schritt 402 die Istgröße Kist ermittelt. Danach wird
im Schritt 403 abgefragt, ob der Brenner ausgeschaltet
ist. Ist dieses nicht der Fall, wird im Schritt 404 abgefragt,
ob die Istgröße Kist größer als
die obere Schaltschwelle SWo ist. Ist dieses nicht der Fall, wird
im Schritt 405 abgefragt, ob die Einschaltzeitdauer des Brenners
tein größer als die
Startzeitdauer Tstart ist. Ist dieses der Fall, wird zum Schritt 410 übergegangen.
Wird die Abfrage im Schritt 405 verneint, ist das Verfahren
beendet. Wird die Abfrage im Schritt 404 bejaht, d.h.,
daß die
Istgröße Kist
größer als
die obere Schaltschwelle SWo ist, wird der Brenner im Schritt 406 z.B.
auf seine Minimalleistung gefahren und danach im Schritt 407 ausgeschaltet,
wonach das Verfahren ebenfalls beendet ist. Ergibt sich im Schritt 403,
daß der
Brenner ausgeschaltet ist, wird im Schritt 408 abgefragt,
ob die Istgröße Kist
kleiner als die untere Schaltschwelle SWu ist. Ist dieses nicht
der Fall, ist das Verfahren beendet. Wird die Abfrage im Schritt 408 bejaht,
wird der Brenner im Schritt 409 eingeschaltet und mit der Grundleistung
Pgrund betrieben, wonach das Verfahren beendet ist.
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In 4B wird
ausgehend vom Schritt 405 im Schritt 410.abgefragt, ob die Zeitdauer
des Übergangs
zwischen dem ersten Regler und dem zweiten Regler tüber größer als
die Haltezeitdauer Thalt ist. Ist dieses der Fall, wird im Schritt
412 abgefragt, ob die Übergangszeitdauer
tüber größer als
die Endzeitdauer Te ist. Wird die Abfrage bejaht, wird die Sollgröße Ksoll
auf den Endwert Kend gesetzt. Wird die Abfrage im Schritt 412 verneint,
wird die Sollgröße Ksoll
entsprechend einer endlichen zeitlichen Funktion f(tüber) eingestellt.
Diese Funktion kann wie bereits erläutert eine ansteigende Gerade
sein, deren Endwert bei Kend liegt. Danach wird zum Schritt 415 übergegangen.
Wird die Abfrage im Schritt 410 verneint, d.h., daß die Übergangszeit
tüber kleiner
als die Haltezeitdauer Thalt ist, wird im Schritt 411 die Sollgröße Ksoll
auf den Haltewert Khalt gesetzt. Danach wird zum Schritt 415 übergegangen,
in dem die Regeldifferenz Kdiff ermittelt wird, wobei die Istgröße Kist
von der Sollgröße Ksoll
abgezogen wird. Daran anschließend
kann im Schritt 416 die Regelung durch den zweiten Regler 102 erfolgen.
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In dem in 4 dargestellten
Beispiel wird die Sollgröße Ksoll
verändert,
wohingegen im in 1 dargestellten
Beispiel die Regeldifferenz Kdiff verändert wird. Die Auswirkung
ist jedoch dieselbe, da der Summationspunkt 106 in 1 auch vor den Summationspunkt 107 gezogen
werden kann.
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5 zeigt
ein Blockschaltbild einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 105 zur
Aufbereitung einer Ansteuergröße. Dieser
wird über
die Leitung 114 eine von einer Steuerung 501 ermittelte
Ansteuergröße Tan zugeführt. Die
Steuerung 501 kann dabei dem zweiten Regler 102 entsprechen.
Eine erste Verrechnungseinrichtung 502 verrechnet die Ansteuergröße Tan mit
einer ihr zugeführten
Zwischengröße Tz zu
einer neuen Zwischengröße Tzneu,
die sie unter anderem an eine Vergleichseinrichtung 509 ausgibt.
Die erste Verrechnungsein richtung 502 kann einen Speicher
enthalten, der die neu ermittelte Zwischengröße Tzneu speichern kann.
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Eine erste Größenermittlungseinrichtung 503 kann
eine Ausgabegröße Taus
ermitteln. Dieses kann dadurch geschehen, daß z.B. eine Abtastzeit oder
eine Zykluszeitdauer von außen
durch einen Benutzer oder Installateur vorgegeben oder aus einem
Speicher ausgelesen werden kann. Handelt es sich bei der Ausgabegröße Taus
um eine bezogene Größe, so kann
diese z.B. über
eine im Speicher abgelegte Zeitdauer und eine entweder ebenfalls
von außen
vorgegebene oder gespeicherte Gesamtlaufzeit Tstell eines Stellantriebs
ermittelt werden. Dieses kann zu Beginn der Inbetriebnahme des Stellantriebs einmal
erfolgen, wobei dann die Ausgabegröße Taus zur weiteren Verarbeitung
in einem Speicher abgelegt sein kann.
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Dasselbe kann für die Ermittlung einer Minimalansteuergröße Tmin
durch eine zweite Größenermittlungseinrichtung 504 gelten.
Auch hier kann die Minimalansteuergröße Tmin eine Zeitdauer oder
eine auf die Gesamtlaufzeit des Stellantriebs Tstell bezogene Größe sein,
die einmal ermittelt und dann gespeichert werden kann oder auch
von außen
vorgegeben werden kann. Die Minimalansteuergröße Tmin beträgt vorzugsweise
nicht weniger als 100 ms oder 2 %, wohingegen die Ausgabegröße Taus
vorzugsweise kleiner ist.
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Die Minimalansteuergröße Tmin
und die Ausgabegröße Taus
werden ebenfalls der Vergleichseinrichtung 509 zugeführt. Eine
Abfrageeinrichtung 508 erhält von einem Speicher 507 die
zu einem vorherigen Zeitpunkt bzw. für eine vorherige Zeitdauer ausgegebene
Ansteuerausgangsgröße Aaus
(K – 1) und
fragt ab, ob dieses Ausgangssignal dazu geeignet war, den Stellantrieb
anzusteuern. Handelt es sich bei der Ansteuerausgangsgröße um ein
ternäres Signal
wie z.B. [–1;
0; 1], so kann dieses bedeuten, daß abgefragt wird, ob die vorherige
Ansteuerausgangsgröße Aaus(k-1)
gleich 0 ist, was einem Stillstand des Stellantriebs gleichkommen
kann. In Abhängigkeit
von dem Ab frageergebnis der Abfrageeinrichtung 508, die
ein entsprechendes Signal an die Vergleichseinrichtung 509 ausgibt,
vergleicht die Vergleichseinrichtung 509 den Betrag der
neuen Zwischengröße |Tzneu|
mit der Ausgabegröße Taus oder
der Minimalansteuergröße Tmin.
In Abhängigkeit
von diesem Vergleich gibt die Vergleichseinrichtung 509 ein
Signal an eine Ausgabeermittlungseinrichtung 510 weiter,
die ebenfalls das Ausgangssignal der Abfrageeinrichtung 508 erhält. Die
Ausgabeermittlungseinrichtung 510 ermittelt dann in Abhängigkeit
von ihren Eingangssignalen eine neue Ansteuerausgangsgröße Aaus,
die sie unter anderem an den Speicher 507, der die Ansteuerausgangsgröße Aaus
speichert, und über
die Leitung 113 an den Stellantrieb ausgibt. Der Ausgabeermittlungseinrichtung 510 werden
außerdem
die vorherige Ansteuerausgangsgröße Aaus(k-1)
von dem Speicher 507, die neue Zwischengröße Tzneu
von der ersten Verrechnungseinrichtung 502 und die Zwischengröße Tz von
einer zweiten Verrechnungseinrichtung 505 zugeführt. Vor
der Ermittlung der Ansteuerausgangsgröße Aaus kann die Ausgabeermittlungseinrichtung 510 ermitteln,
ob eine Stellrichtungsänderung
durch die Ansteuergröße Tan der
Steuerung bewirkt werden soll. Dieses kann z.B. dadurch geschehen,
daß das
Vorzeichen der Zwischengröße sgn(Tz)
mit dem der neuen Zwischengröße sgn(Tzneu)
verglichen wird und die Ansteuerausgangsgröße in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses
Vergleichs ermittelt wird. Andere Möglichkeiten oder Zeitpunkte
oder Einrichtungen zur Feststellung einer beachsichtigten Stellrichtungsänderung
sind jedoch auch denkbar. Näheres
zur Ermittlung der Ansteuerausgangsgröße Aaus wird später mit
Bezug auf 6 beschrieben.
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Die Ansteuerausgangsgröße Aaus
wird außerdem
der zweiten Verrechnungseinrichtung 505 zugeführt, die
daraus und aus ihren weiteren Eingangsgrößen, der neuen Zwischengröße Tzneu
und der Ausgabegröße Taus
die Zwischengröße Tz berechnet
und diese in einem Speicher 506 speichern kann. Die Zwischengröße Tz wird
dann unter anderem der ersten Verrechnungseinrichtung 502 zugeführt.
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Da der Stellantrieb eines modulierenden Brenners
z.B. wie oben beschrieben drei Einstellungen kennt, können entsprechend über die
Leitung 113 drei unterschiedliche Signale, z.B. jeweils
"–1", "1"
und "0" für
"Motor links / Ventil zu", "Motor rechts / Ventil auf" und "Motor
stop / Ventil stop" zum Ansteuern des Stellantriebs 104 ausgegeben
werden. Dementsprechend kann es wichtig sein, das Vorzeichen der
von der Steuerung 501 ermittelten Ansteuergröße Tan zu
beachten. Die Zwischengröße Tz und die
neue Zwischengröße Tzneu
können
ebenfalls negative Werte annehmen. Dann kann in der Vergleichseinrichtung 509 der
Betrag der neuen Zwischengröße |Tzneu|
mit der Minimalansteuergröße Tmin und/oder
der Ausgabegröße Taus
verglichen werden. Das Vorzeichen, d.h. z.B. die Stellrichtung kann
dann z.B. erst bei der Ermittlung der Ansteuerausgangsgröße Aaus
in der Ausgabeermittlungseinrichtung 510 berücksichtigt
werden. Somit können
für beide Stellrichtungen
"auf" und "zu" dieselbe Minimalansteuergröße Tmin und/oder dieselbe Ausgabegröße Taus
gelten. Im anderen Fall könnten
jeweils zwei mit dem entsprechenden Vorzeichen behaftete Minimalansteuergrößen Tmin
und/oder Ausgabegrößen Taus
ermittelt werden, mit denen jeweils die z.B. vorzeichenbehaftete
neue Zwischengröße Tzneu
in der Vergleichseinrichtung 509 verglichen werden kann.
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In 6 ist
ein beispielhaftes Flußdiagramm für ein erfindungsgemäßes Verfahren
zur Aufbereitung einer Ansteuergröße dargestellt. Im Schritt 601 werden
zunächst
die Minimalansteuergröße Tmin und
die Ausgabegröße Taus
ermittelt. Dieses kann wie bereits gesagt nur einmal zu Beginn erfolgen, weshalb
in den nachfolgenden Durchläufen
der Schritt 601 z.B. übersprungen
werden kann oder alternativ so aussehen kann, daß diese Größen aus einem Speicher ausgelesen
werden. Daran anschließend
wird im Schritt 602 die neue Zwischengröße Tzneu z.B. durch Addition
einer Zwischengröße Tz und der
von einer Steuerung ermittelten Ansteuergröße Tan ermittelt. Danach wird
im Schritt 603 abgefragt, ob die vorherige Ansteueraus gangsgröße Aaus(k-1) gleich
0 ist, d.h. z.B. ob sich der Stellantrieb in einer Halteposition
befindet.
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Ist dieses nicht der Fall, wird im
nachfolgenden Schritt 604 abgefragt, ob das Vorzeichen
der Zwischengröße sgn(Tz)
gleich dem Vorzeichen der neuen Zwischengröße sgn(Tzneu) ist. Dieses dient z.B.
der Abfrage, ob eine Änderung
der Stellrichtung des Stellantriebs durch die Ansteuergröße Tan der Steuerung 501 erreicht
oder in dieselbe Richtung gesteuert werden soll. Damit kann gegebenenfalls
eine für
den Stellantrieb belastende schnelle Umkehr der Richtung erkannt
und abgefangen werden, indem z.B., wenn die Abfrage verneint wird,
d.h. z.B. eine Änderung
der Stellrichtung durchgeführt
werden soll, zunächst
im Schritt 607 die Ansteuerausgangsgröße Aaus(k) zu Null gesetzt
wird, womit der Stellantrieb z.B. angehalten wird. Danach wird zum
Schritt 610 übergegangen.
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Wird die Abfrage im Schritt 604 bejaht,
wird im Schritt 605 abgefragt, ob der Betrag der neuen Zwischengröße |Tzneu|
größer als
die Ausgabegröße Taus
ist. Ist dieses der Fall, wird im Schritt 606 die aktuelle
Ansteuerausgangsgröße Aaus(k)
gleich der vorherigen Ansteuerausgangsgröße Aaus(k-1) gesetzt. Danach
wird zum Schritt 610 übergegangen. Wird
die Abfrage im Schritt 604 verneint, wird im Schritt 607 die
aktuelle Ansteuerausgangsgröße Aaus(k)
zu Null gesetzt. Danach wird zum Schritt 610 übergegangen.
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Wird die Abfrage im Schritt 603 bejaht,
d.h. daß die
vorherige Ansteuerausgangsgröße Aaus(k-1)
gleich Null ist und damit den Stellantrieb nicht angesteuert hat,
wird im Schritt 608 abgefragt, ob der Betrag der neuen Zwischengröße |Tzneu|
größer als
die Minimalansteuergröße Tmin
ist. Ist dieses nicht der Fall, wird im Schritt 607 die aktuelle
Ansteuerausgangsgröße Aaus(k)
zu Null gesetzt. Wird die Abfrage im Schritt 608 jedoch bejaht,
wird im Schritt 609 die aktuelle Ansteuerausgangsgröße Aaus(k) gleich
dem Vorzeichen der neuen Zwischengröße sgn(Tzneu), d.h. gleich –1 oder
+1 gesetzt. Daran anschließend
wird im Schritt 610 die Zwischengröße Tz z.B. durch Subtraktion
des Produktes aus der Ausgabegröße Taus
und der aktuellen Ansteuerausgangsgröße Aaus(k) von der neuen Zwischengröße Tzneu berechnet.
Danach wird im Schritt 611 die aktuelle Ansteuerausgangsgröße Aaus
(k) gespeichert und kann z.B. gleichzeitig oder danach an den Stellantrieb
ausgegeben werden.
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Mit anderen Worten kann das in 6 dargestellte Verfahren
so ablaufen, daß,
wenn zuvor der Stellantrieb nicht angesteuert wurde, d.h. in einer Halteposition
oder Ruhephase war, zunächst
die von der Steuerung ermittelten Ansteuergrößen so lange aufsummiert werden,
bis der Betrag dieser Summe größer als
die Minimalansteuergröße Tmin
ist, die mindestens zum Ansteuern des Stellantriebs benötigt wird
oder werden soll. Erst dann wird z.B. solange eine entsprechende
Ansteuerausgangsgröße Aaus ausgegeben,
die den Stellantrieb in der einen oder der anderen Richtung ansteuert,
bis eine aktuellere Ansteuerausgangsgröße vorliegt, die dann ausgegeben
wird.
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Danach wird eine der Ausgabezeitdauer
Tab der Ansteuerausgangsgröße entsprechende
Größe Taus
mit der neuen Zwischengröße Tzneu
zur Zwischengröße Tz verrechnet,
so daß sich
z.B. der Betrag der Zwischengröße Tz verringert.
Da vorzugsweise die der Ausgabezeitdauer entsprechende Größe Taus
kleiner als die Minimalansteuergröße Tmin ist, aber vorzugsweise
für eine
der Minimalansteuergröße Tmin
entsprechende Zeitdauer der Stellantrieb mindestens angesteuert
wird, wird im folgenden Durchlauf der Betrag der neuen Zwischengröße |Tzneu|
nicht mit der Minimalansteuergröße Tmin
verglichen, sondern mit der Ausgabegröße Taus, so daß dann,
wenn der Betrag der neuen Zwischengröße |Tzneu| größer als
die Ausgabegröße Taus
ist, weiterhin die Ansteuerausgangsgröße Aaus zum Ansteuern des Stellantriebs
ausgegeben wird, bis der Betrag der neuen Zwischengröße |Tzneu|
nicht mehr größer als
die Ausgabegröße Taus
ist.
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Die Ansteuerausgangsgröße Aaus
kann natürlich
auch andere Werte annehmen, die dann entsprechend bei der Ermittlung
der Ansteuerausgangsgröße Aaus
z.B. durch Multiplikation mit dem Vorzeichen der neuen Zwischengröße Tzneu
im Schritt 609 berücksichtigt
werden können.
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Die einzelnen Verfahrensschritte
der 4 und 6 sind nur beispielhafte Schritte, die
nicht alle durchgeführt
werden müssen,
aber auch erweitert werden können.
Sie können
gegebenenfalls auch in anderer Reihenfolge durchgeführt werden.
Weiterhin kann in einer anderen Ausführungsform vorgesehen sein,
daß auch
die Haltephase des Stellantriebs z.B. für eine der Minimalansteuergröße Tmin
entsprechende Zeitdauer gehalten wird. Dabei kann es sich natürlich auch
um eine andere Zeitdauer handeln. Es wären dann entsprechende Einrichtungen
vorzusehen, die z.B. die bereits verstrichene Zeitdauer der Haltephase,
d.h. z.B. ob Aaus(k-1) gleich Null ist, abfragen und dementsprechend
die aktuelle Ansteuerausgangsgröße Aaus(k)
ermitteln.
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Da sich der bei modulierenden Brennern
eingesetzte Stellmotor regelungstechnisch z.B. wie ein Integrator
verhält,
der die Eingangssignale über
der Zeit aufsummiert bzw. -integriert, kann er Ansteuergrößen benötigen, die
eine Änderung
des Reglerausgangssignals, d.h. z.B. der zweiten Stellgröße S2 berücksichtigen.
Dieser Anforderung kann durch Differentiation des Reglerausgangs
Rechnung getragen werden. Bei einer digitalen Realisierung der Regler kann
dieses erreicht werden, indem die Regelung, insbesondere der des
zweiten Reglers 102 durch einen Geschwindigkeitsalgorithmus
ausgeführt
wird, der direkt das differenzierte Signal als zweite Stellgröße S2 liefert,
das z.B. bereits einen prozentualen Wert darstellen kann.
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Über
die Parameter Verstärkungsfaktor
und Reglernachstellzeit eines als PI-Regler ausgeführten zweiten
Reglers 102 kann die Dynamik (Geschwindigkeit) dieses Reglers
eingestellt werden.
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Mit den beiden Parametern läßt sich
dieser z.B. auf die verschiedenen Brenner-/Kesselsysteme anpassen,
wobei hier insbesondere die Belastung des Kessels oder auch die
Stellzeit eines folgenden Stellantriebs berücksichtigt werden kann.
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Zum Schutz der Relais zur Ansteuerung
des Stellantriebs vor übermäßig häufigem Schalten
kann z.B. die Zeit gemessen und/oder gezählt werden, die der Stellantrieb
in eine Stellrichtung betrieben oder angesteuert wird. Übersteigt
die Zeit oder ein entsprechender Wert eine vorgegebene Grenze von
z.B. der doppelten Laufzeit und/oder dem doppelten Stellbereich
des Stellantriebs, kann die entsprechende Ansteuergröße für diese
Stellrichtung z.B. so eingestellt werden, daß sie den Stellantrieb dauerhaft
in der Stellrichtung ansteuert, ohne den Stellantrieb zwischenzeitlich
anzuhalten. Dabei kann die Einstellung wieder zurückgesetzt
werden und/oder die Zeitmessung und/oder -zählung jeweils von neuem beginnen,
wenn der Stellantrieb in die andere, entgegengesetzte Stellrichtung
angesteuert werden soll. Dadurch kann das Relais vor einem zu häufigen Schalten
geschützt
werden, wenn der Stellantrieb seinen jeweiligen Anschlag bzw. seine
Endposition erreicht hat.