DE10066125B4

DE10066125B4 - Verfahren und Vorichtung zur Aufbereitung einer Ansteuergröße eines Stellantriebs

Info

Publication number: DE10066125B4
Application number: DE10066125A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Osterloh; Holger Bode
Original assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2020-02-11
Also published as: DE10066125B8

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung einer Ansteuergröße zur Ansteuerung eines Stellantriebs, das die Schritte aufweist: Verrechnen einer von einer Steuerung (501) ermittelten Ansteuergröße (Tan) mit einer Zwischengröße (Tz) zu einer neuen Zwischengröße (Tzneu), Vergleich der neuen Zwischengröße (Tzneu) mit einer Minimalansteuergröße (Tmin), und dann, wenn die neue Zwischengröße (Tzneu) größer als die Minimalansteuergröße (Tmin) ist, Ermitteln einer Ansteuerausgangsgröße (Aaus) zum Ansteuern des Stellantriebs.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung einer Ansteuergröße zur Ansteuerung eines Stellantriebs.

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.

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.

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.

Die „Informations-Schrift K7" vom Dezember 1983 beschreibt eine Zweipunkt-, eine Dreipunkt-Regelung und eine stetige Regelung für Brenner. Die stetige Regelung kann ein PI-Verhalten oder ein P-Verhalten aufweisen.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung einer Ansteuergröße zur Ansteuerung eines Stellantriebs anzugeben, mit denen die Genauigkeit der Ansteuerung verbessert wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung einer Ansteuergröße zur Ansteuerung eines Stellantriebs anzugeben, mit denen die Lebensdauer des Stellantriebs bzw. des entsprechenden Schaltrelais verlängert wird.

Die Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.

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.

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.

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 aktuel lere 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.

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 geöffnet 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.

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.

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform, die eine Vorrichtung zum Regeln einer Größe in einer Heizanlage und eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Auf bereiten einer Ansteuergröße zur Ansteuerung eines Stellantriebs enthält,
2 Diagramme mit beispielhaften Verläufen der Istgröße, der Sollgröße und der Brennerleistung über der Zeit,
3 ein Zustandsdiagramm für die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Regeln einer Größe,
4 ein Flußdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Regeln einer Größe,
5 ein Blockschaltbild mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Aufbereitung einer Ansteuergröße, und
6 ein Flußdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufbereitung einer Ansteuergröße.
In 1 ist beispielhaft eine Vorrichtung zum Regeln der Kesseltemperatur in einer Heizanlage schematisch dargestellt. Hierbei wird die Kessel-Isttemperatur Kist über z.B. 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.
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 Ein- und Ausschalten des Brenners, den Einschaltvorgang des Brenners und die über den Stellantrieb 104 einzustellende Leistung des Brenners steuert.
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.
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 Schalt schwelle 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 S1, 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.
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 Regeldifferenz 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.
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. Die Ansteuerausgangsgröße Aaus kann über die Leitung 113 der Auswahleinrichtung 117 zugeführt werden, die in Abhängigkeit vom Eingangssignal S1 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 Ausschalten 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 ausgegeben, 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.
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.
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.
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.
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 Verrechnungseinrichtung 502 kann einen Speicher enthalten, der die neu ermittelte Zwischengröße Tzneu speichern kann.
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.
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.
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 An steuerausgangsgröße 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 Abfrageergebnis 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.
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.
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.
In 6 ist ein beispielhaftes Flußdiagramm für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Aufbereitung einer Ansteuergröße dargestellt. Im Schritt 601 werden zunächst die Mini malansteuergröße 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 Ansteuerausgangsgröße Aaus (k – 1) gleich 0 ist, d.h. z.B. ob sich der Stellantrieb in einer Halteposition befindet.
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.
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.
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 Raus (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.
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.
Danach wird eine der Ausgabezeitdauer Tab der Ansteuerausgangsgröße entsprechende Größe Taus mit der neuen Zwischen größe 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.
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.
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.
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.
Über die Parameter Verstärkungsfaktor und Reglernachstellzeit eines als PI-Regler ausgeführten zweiten Reglers 102 kann die Dynamik (Geschwindigkeit) dieses Reglers eingestellt werden. 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.
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.

Claims

Verfahren zur Aufbereitung einer Ansteuergröße zur Ansteuerung eines Stellantriebs, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Verrechnen einer von einer Steuerung (501) ermittelten Ansteuergröße (Tan) mit einer Zwischengröße (Tz) zu einer neuen Zwischengröße (Tzneu), – Vergleich der neuen Zwischengröße (Tzneu) mit einer Minimalansteuergröße (Tmin), und – dann, wenn die neue Zwischengröße (Tzneu) größer als die Minimalansteuergröße (Tmin) ist, Ermitteln einer Ansteuerausgangsgröße (Aaus) zum Ansteuern des Stellantriebs.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuergröße (Tan) einen integralen Stellantrieb ansteuert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuergröße (Tan) zur Zwischengröße (Tz) addiert wird, um die neue Zwischengröße (Tzneu) zu erhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die neue Zwischengröße (Tzneu) größer als eine Ausgabegröße (Taus) ist, die aktuelle Ansteuerausgangsgröße (Aaus (k)) aus der vorherigen Ansteuerausgangsgröße (Aaus (k – 1)) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerausgangsgröße (Aaus) für eine vorgegebene Ausgabezeitdauer (Tab) ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabegröße (Taus) aus dem Verhältnis der Ausgabezeitdauer (Tab) zur Gesamtlaufzeit des Stellantriebs (Tstell) oder aus der Ausgabezeitdauer (Tab) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabegröße (Taus) kleiner oder gleich der Minimalansteuergröße (Tmin) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die neue Zwischengröße (Tzneu) mit der Ausgabegröße (Taus) zur Zwischengröße (Tz) verrechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß – dann, wenn die vorherige Ansteuerausgangsgröße (Aaus (k – 1)) den Stellantrieb nicht angesteuert hat, die aktuelle Ansteuerausgangsgröße (Aaus (k)) in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleiches zwischen der neuen Zwischengröße (Tzneu) und der Minimalansteuergröße (Tmin) ermittelt wird, – ansonsten die aktuelle Ansteuerausgangsgröße (Aaus (k)) in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleiches zwischen der neuen Zwischengröße (Tzneu) und der Ausgabegröße (Taus) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerausgangsgröße (Aaus) eine ternäre Größe ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Minimalansteuergröße (Tmin) aus dem Verhältnis einer Minimalansteuerzeitdauer zur Gesamtlaufzeit des Stellantriebs (Tstell) oder aus der Minimalansteuerzeitdauer ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuergröße (Tan) einer Ansteuerzeitdauer zur Ansteuerung des Stellantriebs oder einem Verhältnis der Ansteuerzeitdauer zur Gesamtstellzeit des Stellantriebs (Tstell) entspricht.
Verfahren zum Regeln einer Größe (K) in einer Heizanlage auf eine Sollgröße (Ksoll), gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Regeln der Größe mit einem ersten Regler (101) oder einem zweiten Regler (102), wobei im Betrieb der Heizanlage vom einen (101, 102) auf den anderen Regler (102, 101) übergegangen wird, und – Ändern der Sollgröße (Ksoll) und/oder der Regeldifferenz (Kdiff) beim Übergang zur Verringerung des Überschwingens der geregelten Größe, und – Aufbereitung einer Ansteuergröße zur Ansteuerung eines Stellantriebs mit einem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollgröße (Ksoll) und/oder eine Istgröße (Kist) ermittelt werden und/oder die Regeldifferenz (Kdiff) aus der Differenz zwischen der Sollgröße (Ksoll) und der Istgröße (Kist) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Regler (101) eine Zweipunktregelung mit einer oberen (SWo) und einer unteren (SWu) Schaltschwelle ausführt, und bei dem vom ersten Regler (101) zum zweiten (102) Regler übergegangen wird, wenn die Istgröße (Kist) die untere Schaltschwelle (SWu) überschreitet, und/oder vom zweiten (102) zum ersten (101) Regler übergegangen wird, wenn die Istgröße (Kist) die obere Schaltschwelle (SWo) überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zu regelnde Größe (K) die Kesselwassertemperatur oder die Kesselwasservorlauftemperatur ist und/oder der erste Regler (101) eine erste Stellgröße (S1) und/oder zweite Regler (102) eine zweite Stellgröße (S2) zur Ansteuerung eines modulierenden Brenners ausgeben.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stellgröße (S1) ein Ausschalten des Brenners bewirkt, wenn die Istgröße (Kist) die obere Schaltschwelle (SWo) überschreitet, und/oder ein Betreiben des Brenners mit einer Grundleistung (Pgrund) bewirkt, wenn die Istgröße (Kist) die untere Schaltschwelle (SWu) überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Endwert der Sollgröße (Kend) größer als die untere Schaltschwelle (SWu) und kleiner als die obere Schaltschwelle (SWo) ist und daß die Sollgröße (Ksoll) beim Übergang vom ersten (101) auf den zweiten (102) Regler auf einen Haltewert (Khalt) gesetzt wird, der kleiner als die untere Schaltschwelle (SWu) ist.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollgröße (Ksoll) für eine Haltezeitdauer (Thalt) auf dem Haltewert (Khalt) gehalten wird und danach gemäß einer endlichen zeitlichen Funktion bis zum Endwert (Kend) erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Regler (102) eine PI-, PID- oder P-Regelung ausführt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Unterschreiten der unteren Schaltschwelle (SWu) durch die Istgröße (Kist) erst vom ersten (101) zum zweiten (102) Regler übergegangen wird, wenn eine Zeitdauer (Tstart) seit dem Unterschreiten der unteren Schaltschwelle (SWu) vergangen ist, nach der der Brenner seine Startvorgänge ausgeführt hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten der oberen Schaltschwelle (SWo) durch die Istgröße (Kist) vor dem Ausschalten des Brenners eine Einstellung des Brenners auf eine Ausschaltleistung (Paus) bewirkt wird.
Vorrichtung zur Aufbereitung einer Ansteuergröße zur Ansteuerung eines Stellantriebs, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 22, gekennzeichnet durch – eine mit einer Steuerung (501) verbundene erste Verrechnungseinrichtung (502) zum Verrechnen einer von der Steuerung (502) ermittelten Ansteuergröße (Tan) mit einer Zwischengröße (Tz) zu einer neuen Zwischengröße (Tzneu), – eine mit der ersten Verrechnungseinrichtung (502) verbundene Vergleichseinrichtung (509) zum Vergleichen der neuen Zwischengröße (Tzneu) mit einer Minimalansteuergröße (Tmin), und – eine Ausgangsermittlungseinrichtung (510), die dann, wenn die neue Zwischengröße (Tzneu) größer als die Minimalansteuergröße (Tmin) ist, eine Ansteuerausgangsgröße (Aaus) zum Ansteuern des Stellantriebs ermittelt.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung (509) die neue Zwischengröße (Tzneu) mit einer Ausgabegröße (Taus) vergleicht und/oder die Ausgabeermittlungseinrichtung (510) die Ansteuerausgangsgröße (Aaus) in Abhängigkeit von dem Vergleich der neuen Zwischengröße (Tzneu) mit der Minimalansteuergröße (Tmin) und/oder mit der Ausgabegröße (Taus) ermittelt.
Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, gekennzeichnet durch eine mit dem Eingang der Vergleichseinrichtung (509) und dem Eingang der Ausgabeermittlungseinrichtung (510) verbundene Abfrageeinrichtung (508), die abfragt, ob die vorherige Ansteuerausgangsgröße (Aaus (k – 1)) zur Ansteuerung des Stellantriebs diente.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, gekennzeichnet durch eine zweite Verrechnungseinrichtung (505) zum Verrechnen der neuen Zwischengröße (Tzneu) mit der Ausgabegröße (Taus) zur Zwischengröße (Tz).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 26, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der folgenden Merkmale. – eine erste Größenermittlungseinrichtung (503) zum Ermitteln der Ausgabegröße (Taus), – eine zweite Größenermittlungseinrichtung (504) zum Ermitteln der Minimalansteuergröße (Tmin), – ein erster Speicher zum Speichern der Ausgabegröße (Taus), – ein zweiter Speicher zum Speichern der Minimalansteuergröße (Tmin), – ein dritter Speicher (506) zum Speichern der Zwischengröße (Tz), – ein vierter Speicher zum Speichern der neuen Zwischengröße (Tzneu), und – ein fünfter Speicher (507) zum Speichern der Ansteuerausgangsgröße (Aaus).
Vorrichtung zum Regeln einer Größe in einer Heizanlage, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 13 bis 22, gekennzeichnet durch – einen ersten Regler (101) zum Regeln der Größe, – einen zweiten Regler (102) zum Regeln der Größe, wobei der erste (101) oder der zweite Regler (102) die Größe regelt und im Betrieb vom einen (101, 102) auf den anderen Regler (102, 101) übergegangen wird, – eine Einrichtung (103), die beim Übergang zur Verringerung des Überschwingens der geregelten Größe die Sollgröße (Ksoll) und/oder die Regeldifferenz (Kdiff) verändert, und – eine Vorrichtung zur Aufbereitung einer Ansteuergröße zur Ansteuerung eines Stellantriebs nach einem oder mehreren der Ansprüche 23 bis 27.
Vorrichtung nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der folgenden Merkmale: – der erste Regler (101) ist ein Zweipunktregler, – der erste Regler (101) ist dem zweiten Regler (102) übergeordnet, – die zu regelnde Größe ist die Kesselwassertemperatur, oder die Kesselvorlauftemperatur und – der erste (101) und/oder zweite (102) Regler geben eine Stellgröße (S1, S2) für einen modulierenden Brenner aus.
Vorrichtung nach Anspruch 28 oder 29, gekennzeichnet durch – eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Sollgröße (Ksoll) und/oder – eine Sensorik (110) zum Ermitteln einer Istgröße (Kist) und/oder – einen Summationspunkt (107) zum Bilden der Regeldifferenz (Kdiff) aus der Differenz zwischen der Sollgröße (Ksoll) und der Istgröße (Kist).
Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, gekennzeichnet durch eine erste Verzögerungseinrichtung (108), die das Ausschalten des Brenners solange verzögert, bis der Brenner mit einer Ausschaltleistung (Paus) betrieben wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 31, gekennzeichnet durch eine zweite Verzögerungseinrichtung (115), die den Übergang von dem ersten Regler (101) auf den zweiten Regler (102) um eine Zeitdauer (Tstart) verzögert.
Vorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, gekennzeichnet durch eine Auswahleinrichtung (117), die in Abhängigkeit von der Stellgröße (S1) des ersten Reglers (101) ein der Stellgröße (S2) des zweiten Reglers (102) entsprechendes Signal zum Einstellen der Leistung des Brenners oder ein Signal zum Einstellen der Leistung des Brenners auf die Ausschaltleistung (Paus) ausgibt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 33, gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung (116), die in Abhängigkeit von der Stellgröße (S1) des ersten Reglers (101) ein vorgegebenes Signal oder ein Signal in Abhängigkeit von der Regeldifferenz (Kdiff) an den zweiten Regler (102) ausgibt.