DE19529313A1 - Betriebsverfahren für eine programmgesteuerte Recheneinheit zur Steuerung von Strahlerfeldern insbesondere von Thermoformmaschinen - Google Patents

Description

Für die Bearbeitung von meist großflächigen, zunächst plat­ tenförmigen Formteilen z. B. aus Kunststoff insbesondere durch Verpressung und Verformung in Thermoformmaschinen ist es not­ wendig, diese vorher intensiv zu erwärmen. Hierzu werden Fel­ der mit einer unter Umständen sehr großen Anzahl an Heiz­ strahlern, nachfolgend kurz Strahler genannt, gebildet. Bei mittelgroßen Anlagen beträgt die Gesamtanzahl von Strahlern z. B. 200 bis 300, bei großen Anlagen kann diese 800 bis 1000 betragen.

Abhängig von der aktuell gewünschten Verformung des jeweili­ gen Formteils ist es in der Regel notwendig, pro Strahlerfeld eine individuelle Heizfeldgeometrie einzustellen. Dies bedeu­ tet, daß ein quasi "dreidimensionales" Temperaturprofil über der Fläche des jeweiligen Formteiles durch das Strahlerfeldes aufgebaut werden muß. Hierzu werden in der Regel in einem ersten Schritt abhängig von dem gewünschten Oberflächenrelief des Formteiles Strahler ausgewählt und zu Gruppen zusammenge­ faßt. Diese sollen sogenannte isotherme Temperaturzonen bil­ den, d. h. Bereiche auf der Formteiloberfläche mit einer vor­ gegebenen, annähernd gleichen mittleren Temperatur. Ferner kann es notwendig sein, daß auch die zu einer isothermen Tem­ peraturzone gehörenden Strahler lokal geringfügig unter­ schiedliche Temperaturen erzeugen.

Die Ansteuerung der Strahler kann zentral über eine programm­ gesteuerte Recheneinheit erfolgen, z. B. über eine speicher­ programmierbare Steuerung. Dabei muß in der Steuerung für je­ den einzelnen Strahler ein eigener binärer Ausgangskanal, auch digitaler Leistungsausgang genannt, zur Verfügung stehen. Über diese binären Ausgangskanäle können die jeweils zugeordneten Strahler programmgesteuert z. B. durch Ausgabe einer logischen 1 zugeschaltet, bzw. durch Ausgabe einer lo­ gischen 0 abgeschaltet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein in programm­ technischer Form zentral mit Hilfe eines programmgesteuerten Rechners, z. B. einer speicherprogrammierbaren Steuerung, aus­ führbares Verfahren anzugeben. Hiermit soll zur Erzeugung eines anwendungsabhängig frei vorgebbaren "dreidimensionalen" Temperaturprofiles auf der Oberfläche des aktuell aufzuhei­ zenden Formteiles zentral gesteuert für jeden einzelnen Strahler eines Strahlerfeldes, welches unter Umständen eine sehr große Anzahl an Einzelstrahlern aufweisen kann, ein eigener, vorgebbarer Temperaturstellwert ausgebbar sein. Da­ bei soll es das Verfahren ermöglichen, daß die Datenausgabe über die binären Ausgangskanäle trotz einer unter Umständen sehr großen Anzahl anzusteuernder Strahler ohne nennenswerte Verzögerungen möglich ist, d. h. quasi in Echtzeit. Ferner soll das Verfahren eine möglichst gleichmäßige Belastung der drei Phasen des Netzes ermöglichen.

Die Aufgabe wird gelöst mit dem im Anspruch 1 enthaltenen Betriebsverfahren. Vorteilhafte weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird mit den in den nachfolgend kurz angeführ­ ten Figuren dargestellten Beispielen weiter erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 ein beispielhaftes, aus vier mal vier Heizstrahlern bestehendes Strahlerfeld, welches exemplarisch drei isotherme Temperatur Zonen aufweist,

Fig. 2 eine tabellarische, prinzipielle Darstellung der Soll- und Korrekturwerte, welche zur Bildung der einzelnen, strahlerspezifischen Leistungsstellwerte pro Kanal, d. h. pro Strahler, zusammengefaßt werden,

Fig. 3 eine prinzipielle Darstellung der Phasenverläufe einer das Strahlerfeld speisenden dreiphasigen Netz­ spannung und der synchron dazu auszugebenden Zu- und Abschaltbefehle aus der erfindungsgemäßen Leistungs­ steuertabelle, womit der strahlerspezifische Lei­ stungsstellwert eines jeden Strahlers modulations­ artig erzeugt wird,

Fig. 4 eine beispielhafte, tabellarische Zuordnung der Strahler des Strahlerfeldes von Fig. 1 zu den dor­ tigen isothermen Temperaturzonen und den dazugehöri­ gen Produktionswerten,

Fig. 5 eine tabellarische Zusammenstellung der sich für die Strahler des Strahlerfeldes von Fig. 1 unter Berück­ sichtigung der Zonenzuordnung gemäß Fig. 4 ergeben­ den strahlerspezifischen Leistungsstellwerte,

Fig. 6 eine beispielhafte Ausführung für die erfindungsge­ mäße Leistungssteuertabelle mit einer vorteilhaften, eine möglichst symmetrische Netzbelastung bewirkenden Besetzung mit Steuerbits,

Fig. 7 der Startbearbeitungszustand einer beispielhaften Ausgabesteuertabelle gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung, welche zur Vergleichmäßigung der Netz­ belastung dient,

Fig. 8 den auf den Startbearbeitungszustand folgenden zwei­ ten Bearbeitungszustand der beispielhaften Ausgabe­ steuertabelle von Fig. 7, und

Fig. 9 den in einem gesamten Bearbeitungszyklus sich er­ gebenden letzten Bearbeitungszustand der beispiel­ haften Ausgabesteuertabelle von Fig. 7.

Die Erfindung soll am Beispiel eines in Fig. 1 dargestell­ ten, aus Gründen der Übersichtlichkeit im Vergleich zu tat­ sächlichen, praktischen Ausführungen relativ kleinen Strah­ lerfeldes S näher erläutert werden. Dieses besteht exempla­ risch aus vier mal vier, quadratisch angeordneten Heizstrah­ lern 1 bis 16, welche nachfolgend kurz "Strahler" genannt werden sollen. Zur Erzeugung eines anwendungsabhängigen Heizprofils ist jedem der Strahler ein eigener, strahlerspe­ zifischer Leistungsstellwert zugeordnet, welche nachfolgend kurz "Strahlerstellwert" genannt werden sollen. In der rech­ ten Spalte der Tabelle von Fig. 5 sind beispielhaft derar­ tige Strahlerstellwerte für die in der linken Spalte der Ta­ belle aufgelisteten Strahler aufgeführt. Jedem Strahler ist schließlich ein binärer Ausgabesteuerkanal einer programm­ gesteuerten Recheneinrichtung, insbesondere einer speicher­ programmierbaren Steuerung, zugeordnet.

Zur besseren Übersicht sind die nachfolgend verwendeten Be­ griffe in nachfolgender Tabelle kurz zusammengestellt:

Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren für eine programmge­ steuerte Recheneinrichtung, insbesondere eine speicherpro­ grammierbare Steuerung, hat die Aufgabe, eine schnelle und zentral programmgesteuerte Modulation der Heizleistung einer Vielzahl von zu einem Strahlerfeld zusammengeschalteten Heiz­ strahlern zu ermöglichen. Es soll somit nicht nur keine Über­ lastung in der datentechnischen Verarbeitbarkeit der für die Leistungsmodulation von in der Praxis mit einer sehr großen Anzahl installierten Heizstrahlern notwendigen Steuerdaten auftreten. Vielmehr sollen diese Steuerdaten, welche in der Regel Zu- und Abschaltbefehle für die einzelnen Heizstrahler eines Strahlerfeldes darstellen, mit einer möglichst hohen Aufeinanderfolge in möglichst kurzen Bearbeitungsschritten so schnell wie möglich ausgebbar sein. Hiermit können dann aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Temperaturwerten zusam­ mengesetzte, also feingestufte Heizprofile erzeugt werden. Im Extremfall kann ein jeder Strahler auch eines großen Strah­ lerfeldes einen eigenen Temperaturwert bereitstellen.

Um diese zu erreichen ist gemäß der Erfindung eine zentrale Leistungssteuertabelle vorgesehen. Diese enthält jeweils derartige, insbesondere in Spalten strukturierte Abfolgen von Zu- und/oder Abschaltbefehlen "1" bzw. "0", so daß durch deren sukzessive und zyklische Aufschaltung auf einen Heiz­ strahler im zeitlichen Mittel eine vorgegebene Heizleistung modulationsartig erzeugt werden kann. Die Leistungssteuer­ tabelle wird bevorzugt im programmtechnischer Form realisiert und steht somit z. B. in einem Programmarbeitsspeicher z. B. einer speicherprogrammierbaren Steuerung zur Verfügung.

In Fig. 6 ist ein Beispiel für eine zentrale Leistungs­ steuertabelle gemäß der Erfindung dargestellt. Diese enthält beispielhaft in 1% Schritten gestufte und bevorzugt in Form von Spalten strukturierte Abfolgen von Zu- und/oder Abschalt­ befehlen "1" bzw. "0". Mit diesen Abfolgen von Zu- und/oder Abschaltbefehlen können anwendungsabhängig Strahlerheizlei­ stungen im Wertebereich von 0%, 1%, 2%, 3%, . . ., 98%, 99%, 100% der vorhandenen Strahlernennleistung eingestellt werden. Bei anderen, nicht dargestellten Ausführungen können die Abfolgen von Zu- und/oder Abschaltbefehlen auch mit anderen Schritt­ weiten gestuft sein, z. B. in 10% Schritten, so daß dann Bei­ spiel Strahlerheizleistungen aus dem Wertebereich von 0%, 10%, 20%, 30%, . . ., 80%, 90%, 100% der jeweils vorhandenen Strahlernennleistung einstellbar sind.

So enthält z. B. die zu einem Strahlerstellwert von 50% gehö­ rige Spalte eine Abfolge von im zyklischen Wechsel aufeinan­ derfolgenden Zu- und Abschaltbefehlen "1" bzw. "0". Werden die Elemente dieser Abfolge von der programmgesteuerten Recheneinheit über eine binäre Ausgabeschnittstelle sukzes­ sive und zyklisch getaktet einem zugeordneten Heizstrahler aufgeschaltet, so stellt sich im zeitlichen Mittel durch eine gleichmäßige Modulation von Zu- und Abschaltbefehlen eine Heizleistung ein, welche der Hälfte der maximalen Nennlei­ stung bei dauernder Zuschaltung des Heizstrahlers entspricht. Durch entsprechend andere Verhältnisse der Zahlen von auf­ einanderfolgenden Zu- und Abschaltbefehlen, bei Heizlei­ stungen von z. B. kleiner als 50% überwiegt die Zahl der Ab­ schaltbefehle diejenige der Zuschaltbefehle, können Heiz­ leistungen mit einer frei im Wertebereich zwischen 0% und 100% liegenden Größe erzielt werden.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Beispiel enthält jede zur Erzeugung eines Strahlerstellwertes dienende Abfolge von Zu­ und/oder Abschaltbefehlen 100 Elemente, d. h. Zeilen. Nach mindestens einem vollständigen Durchlauf durch alle Elemente einer Spalte, d. h. deren sukzessive und zyklische Aufschal­ tung auf einen Heizstrahler kann im zeitlichen Mittel die dem Strahlerstellwert entsprechende Heizleistung modulationsartig erzeugt werden. Auch hier ist es wiederum möglich, daß bei anderen Ausführungsformen die Anzahl der Schaltschritte pro Spalte anwendungsabhängig größer oder kleiner gewählt wird.

Bei einer praktischen Anwendung wird also jedem Heizstrahler 1 . . . 16 eines Strahlerfeldes S entsprechend dem Strahlerstell­ wert der jeweils anwendungsabhängig geforderten Heizleistung die dazugehörige Abfolge von Zu- und/oder Abschaltbefehlen "1", "0", d. h. eine "Spalte" aus dem durch eine erfindungs­ gemäße zentrale Leistungssteuertabelle, z. B. gemäß der Aus­ führung von Fig. 6, vorgegebenen Vorrat zugewiesen. Müssen bei einer Anwendung mehrere Heizstrahler die gleiche Heizleistung erzeugen, weisen sie also denselben Strahlersollwert auf, so wird ihnen auch die gleiche Abfolge von Zu- und/oder Ab­ schaltbefehlen aus der zentralen Leistungssteuertabelle zu­ geordnet.

Bevorzugt pro Bearbeitungsschritt bzw. Rechenzyklus wird von der programmgesteuerten Recheneinheit für jeden Heizstrahler des Strahlerfeldes ein Zu- und/oder Abschaltbefehl "1", "0" aus der jeweils zugeordneten Abfolge der zentralen Leistungs­ steuertabelle ausgegeben. Zur Bearbeitung aller Spalten der Leistungssteuertabelle z. B. von Fig. 6 sind also 100 Prozes­ sorzyklen notwendig. Werden die Prozessorzyklen z. B. bei einer sogenannten Vollwellensteuerung synchron mit den vollen Perioden einer speisenden 50 Hz Netzwechselspannung ausge­ löst, so folgt die Ausgabe der Schaltschritten an alle Heiz­ strahler eines Feldes in Zeitabständen von 20 msec. Die Schaltschritte 1 bis 100 der Leistungssteuertabelle von Fig. 6 werden in Zeitabständen von 20 msec ausgegeben, so daß ein vollständiger Durchlauf der jeweils benötigten Abfolgen von Zu- und/oder Abschaltbefehlen 2 sec dauert. Bei Vorliegen einer sogenannten Halbwellensteuerung können sich diese Werte halbieren.

Die praktische Einstellung der in der rechten Spalte der Ta­ belle von Fig. 5 für jeden Strahler 1 . . . 16 des Feldes von Fig. 1 vorgegebenen Strahlersollwerte unter Zuhilfenahme der erfindungsgemäßen Leistungssteuertabelle von Fig. 6 wird nachfolgend an Hand der in den Fig. 7 bis 9 dargestellten sogenannten Ausgabesteuertabellen näher erläutert. Dabei ist in jeder dieser Tabellen in der zweiten Spalte von links die Strahler bzw. Kanalnummer angegeben, in der dritten Spalte der zugehörige Strahlerstellwert, in der vierten und fünften Spalte Daten zur Identifikation des jeweils auszugebenden Elements der Leistungssteuertabelle, d. h. quasi Daten für eine Zeigersteuerung, und in der sechsten, rechten Spalte der Wert eines sogenannten Zeilenzählers, welcher den jeweiligen Bearbeitungsschritt kennzeichnet.

So ist in Fig. 7 entsprechend dem Wert 1 des Zeilenzählers der Startbearbeitungszustand einer beispielhaften Ausgabe­ steuertabelle dargestellt. In den mit "Spalte" und "Zeile" überschriebenen Spalten sind diejenigen Daten enthalten, welche von einer programmgesteuerten Recheneinheit benötigt werden, um den in diesem Schaltschritt für den jeweiligen Heizstrahler vorgesehenen Zu- oder Abschaltbefehl aus der Leistungssteuertabelle abzutasten und an den entsprechenden Strahler auszugebenden. Aufgrund der Struktur der beispiel­ haften Leistungssteuertabelle von Fig. 6 entspricht die Nummer der zu einem Strahler gehörenden Spalte in diesem Fall gerade dem jeweils benötigten Strahlerstellwert. Da somit z. B. dem Strahler 14 ein Strahlerstellwert von 36% seiner Nennleistung zugeordnet ist, entspricht die in diesem Fall zugewiesene Abfolge von Zu- und Abschaltbefehlen aus der Leistungssteuertabelle von Fig. 6 der dortigen Spalte mit der Nummer 36. Jeweils daneben ist die Nummer der Zeile des im jeweiligen Bearbeitungsschritt aus dieser Abfolge auszu­ gebenden Zu- oder Abschaltbefehls angegeben. Im Beispiel des Strahlers 14 wird somit bei dem in Fig. 7 dargestellten Startbearbeitungszustand derjenige Zu- oder Abschaltbefehl ausgegeben, welcher in der Abfolge der Spalte 36 und der dor­ tigen Zeile 14 der Leistungssteuertabelle enthalten ist.

In Fig. 8 ist der auf den Startbearbeitungszustand folgende zweiten Bearbeitungszustand der beispielhaften Ausgabesteuer­ tabelle von Fig. 7 dargestellt. Entsprechend hat nun der Zei­ lenzähler den Wert 2. Für jeden Strahler werden diejenigen Zu- und/oder Abschaltbefehle aus der jeweils zugeordneten Abfolge ausgegeben, welche auf die jeweils vorher ausgege­ benen Befehle folgen. Im Beispiel des Strahlers 14 hat dies zur Folge, daß der in Spalte 36 und Zeile 15 enthaltene Zu- oder Abschaltbefehl ausgegeben wird. In dieser Weise werden in den folgenden Bearbeitungsschritten der programmierbaren Recheneinrichtung sukzessive und zyklisch alle Zu- oder Ab­ schaltbefehle der einzelnen Abfolgen reihenartig ausgegeben. So ist in Fig. 9 sich am Ende eines gesamten Bearbeitungs­ zyklusses ergebenden letzte Bearbeitungszustand der beispiel­ haften Ausgabesteuertabelle dargestellt. Da die Abfolgen von Zu- und Abschaltbefehlen bei der als Steuerbasis dienenden Leistungssteuertabelle im Beispiel der Fig. 6 jeweils 100 Elemente bzw. Zeilen aufweisen, entspricht der letzte Bear­ beitungszustand dem Schaltschritt 100. Dies ist in Fig. 9 durch einen entsprechenden Stand des Zeilenzählers zu er­ kennen. Im Beispiel des Strahlers 14 wird somit der Zu- oder Abschaltbefehl ausgegeben, welcher im letzten noch nicht be­ arbeiteten Element der zum Strahlerleistungsstellwert von 36 % gehörigen Element der Leistungssteuertabelle gehört. Dieses Element hat die Zeilennummer 13. In dem an Hand der Fig. 7, 8 und 9 dargestellten gesamten Bearbeitungszyklus wurden die Elemente der zum Leistungsstellwert von 36% gehörigen Zu- und Abschaltbefehle für den Strahler 14 somit in der Reihenfolge der Zeilennummern 14, 15, . . ., 99, 100, 1, 2, . . ., 13. Dieser Durchlauf wird während der gesamten Betriebsdauer des Strahlers zyklisch wiederholt.

Bei dem in den Fig. 7, 8 und 9 dargestellten Beispiel ist bereits eine weitere, bevorzugte Ausführungsform der Erfin­ dung berücksichtigt. Diese zeichnet sich dadurch aus, daß zumindest bei Heizstrahlern, denen aufgrund eines überein­ stimmenden Wertes der jeweils anwendungsabhängig geforderten Heizleistung die gleiche Abfolge ("Spalte") von Zu- und/oder Abschaltbefehlen aus der zentralen Leistungssteuertabelle zu­ gewiesen worden ist, pro Bearbeitungsschritt von der pro­ grammgesteuerten Recheneinrichtung die Zu- und/oder Abschalt­ befehle ausgehend von einem anderen Startwert in der Abfolge ausgegeben werden.

So wird bei dem in den Fig. 4, 5, 7, 8 und 9 dargestellten Beispiel beispielsweise von den Strahlern 1, 3, 4, 8, 12, 13 und 16 ein übereinstimmender Strahlerstellwert von 40% gefor­ dert. Aus diesem Grund ist ihnen jeweils die gleiche Abfolge von Zu- und Abschaltbefehlen zugeordnet, welche in der Lei­ stungssteuertabelle der Spalte 40 entspricht. Würden z. B. im Startbearbeitungszustand von Fig. 7 an alle diese Strahler gleichzeitig der in einer übereinstimmenden Zeile der da zu­ gehörigen Spalte 40 enthaltene z. B. Zu- bzw. Abschaltbefehl ausgegeben werden, d. h. würde im Beispiel der Fig. 7 jeweils der in Zeile 1 enthaltene Befehl ausgegeben werden, so würde zyklisch das speisende Netz stark und unsymmetrisch belastet werden. Aus diesem Grund werden erfindungsgemäß die Zu­ und/oder Abschaltbefehle ausgehend von einem anderen Start­ wert in der Abfolge ausgegeben. Im Beispiel der Fig. 7 wer­ den somit im Startbearbeitungszustand den Strahlern 1, 3, 4, 8, 12, 13 und 16 die jeweils in den Zeilen 1, 3, 4, 8, 12, 13 und 16 von Spalte 40 der Leistungssteuertabelle enthaltenen Zu- und/oder Abschaltbefehle quasi gemischt ausgegeben. Es wird somit vermieden, daß diese sieben Strahler periodisch gleichzeitig ein- bzw. ausgeschaltet werden. Mit dieser Maß­ nahme kann eine zeitlich stark schwankende und gegebenenfalls unsymmetrische Netzbelastung vermieden werden.

Darüber hinausgehend werden bei dem Beispiel der Fig. 7 die Zu- und/oder Abschaltbefehle von der programmgesteuerten Recheneinrichtung für jeden Strahler des Strahlerfeldes auch unabhängig vom jeweiligen Strahlerstellwert ausgehend von einem anderen Startwert in der jeweiligen Abfolge ausgegeben. Beispielhaft wurde dabei der Startwert, d. h. die Zeilennummer für den Zeiger auf das dazugehörige Element der Leistungs­ steuertabelle, übereinstimmend mit der Nummer des Strahlers gewählt. Hierdurch kann eine weitere zumindest zeitliche Ver­ gleichmäßigung der Netzbelastung erreicht werden.

Besonders effektiv sind diese Maßnahmen dann, wenn die Heiz­ strahler zusätzlich verteilt an die Phasen eines dreiphasigen Versorgungsspannungsnetzes angeschlossen sind. Diese weitere Ausgestaltung ist bei den in den Figuren dargestellten Bei­ spielen bereits berücksichtigt. So sind entsprechend den Ta­ bellen in den Fig. 7, 8 und 9 die Heizstrahler 1 . . . 6 an der Phase L1, die Strahler 7 . . . 12 an der Phase L2 und die Strahler 13 . . . 16 an der Phase L3 eines dreiphasigen Versor­ gungsnetzes angeschlossen. Die Zu- und/oder Abschaltbefehle "1" "0" werden dann aus den dazugehörigen und aus den 1 . . . 100 folgenden "Schaltschritten" bestehenden Abfolgen der Lei­ stungssteuertabelle gemäß Fig. 6 von der programmgesteuerten Recheneinrichtung für die an einer Phase angeschlossenen Heizstrahler pro Bearbeitungsschritt gemeinsam ausgegeben.

In Fig. 3 ist hierzu eine prinzipielle Darstellung der Pha­ senverläufe L1, L2, L3 einer das Strahlerfeld speisenden dreiphasigen Netzspannung und der synchron dazu auszugebenden Zu- und Abschaltbefehle aus der erfindungsgemäßen Leistungs­ steuertabelle dargestellt.

In den Zeitpunkten t1, t3 bzw. t5 erfolgt die Ausgabe der zum aktuellen Schaltschritt gehörigen Zu- und Abschaltbefehle aus der Leistungssteuertabelle für die an der Phase L1, L2 bzw. L3 angeschlossenen Strahler. Der jeweilige Vorgang der binä­ ren Datenausgabe ist durch die Zeitbereiche D-L1, D-L2 bzw. D-L3 markiert. Im Zeitbereich D-L1 werden also z. B. gemäß der Tabelle von Fig. 7 die Befehle für die an der Phase L1 ange­ schlossenen Strahler 1 . . . 6, im Zeitbereich D-L2 die Befehle für die an der Phase L2 angeschlossenen Strahler 7 . . . 12 und im Zeitbereich D-L3 die Befehle für die an der Phase L3 ange­ schlossenen Strahler 13 . . . 16 ausgegeben. Dabei kann der Zeit­ punkt t1 durch eine Überwachung der Amplitude der Phase L1 bestimmt werden. Bei Erreichen eines vorgegebenen Amplitu­ denwertes wird dann durch eine interruptgesteuerte Unter­ brechung des normalen Programmablaufes in der Recheneinheit die Ausgabe der Zu- und Abschaltbefehle veranlaßt. In der gleichen Weise können die Zeitpunkte t3 und t5 durch eine entsprechende Überwachung der Amplituden der Phasen L2 und L3 bestimmt werden. Andererseits können im Zeitpunkt t1 auch Zeitzähler gestartet werden, welche bei Erreichen vorgege­ bener Zählwerte die Zeitpunkte t3 und t4 festlegen.

Im Beispiel der Fig. 3 ist eine mit 60 Hz schwingende drei­ phasige Versorgungsspannung zugrunde gelegt, bei der eine so­ genannte Vollwellensteuerung durchgeführt wird. Dies hat zur Folge, daß die schaltungstechnische Wirkung der im Zeitraum D-L1 ausgegebenen Schaltbefehle auf die an der Phase L1 an­ geschlossenen Strahler beispielsweise vom Zeitpunkt t2 an für eine ganze Periode der Phase L1 anhält. Dieser Zeitraum der Steuerwirkung, d. h. Zu- oder Abschaltung des jeweiligen Strahlers, ist in Fig. 3 mit S-L1 markiert und endet in Zeitpunkt t7. In der gleichen Weise beginnen die Steuerwir­ kungen der in den Zeiträumen D-L2 bzw. D-L3 ausgegebenen Schaltbefehle für die an den Phasen L2 bzw. L3 angeschlos­ senen Strahler in den Zeitpunkten t4 bzw. t6. Diese Zeiträume der Steuerwirkungen sind in Fig. 3 mit S-L2 bzw. S-L3 mar­ kiert. Deren Enden sind aus Gründen der Übersichtlichkeit am rechten Ende von Fig. 3 nicht mehr dargestellt.

In der Praxis ist es häufiger der Fall, daß Heizstrahler zu einer eine isotherme Temperaturzone erzeugenden Gruppen zu­ sammengefaßt werden. Beim Strahlerfeld der Fig. 1 sind drei derartige isotherme Temperaturzonen A, B, C beispielhaft vor­ handen. Die Zuordnung der Heizstrahler 1 . . . 16 zu einer derar­ tigen Temperaturzone ist durch die Buchstaben A, B, C gekenn­ zeichnet. So bilden die Heizstrahler 6 und 7 die Temperatur­ zone A, die Strahler 2, 5, 10 und 11 die Zone B und die rest­ lichen Strahler 1, 3, 4, 8, 9, 12, 13, 14, 15 und 16 die Zone C. Jedem Strahler einer Gruppe kann vorteilhaft ein tempera­ turzonenspezifischer Leistungssollwert als Strahlerstellwert zugeordnet werden, welcher nachfolgend "Produktionswert" ge­ nannt wird. Dieser Wert für die Zone A beträgt beispielsweise TA=80%, für die Zone B TB=60% und für die Zone C TC=40% der Nennheizleistung der eingesetzten Strahler.

Diese Zuordnung von Strahler, Temperaturzone und Produktions­ wert für das Strahlerfeld von Fig. 1 ist in Fig. 4 bei­ spielhaft zusammengestellt. Im einfachsten Fall kann der mit Hilfe der zentralen Leistungssteuertabelle von Fig. 6 modu­ lationsartig zu erzeugende Strahlerstellwert mit dem zugeord­ neten Produktionswert übereinstimmen.

Vorteilhaft kann einem Heizstrahler aus einer, eine isotherme Temperaturzone TA, TB, TC erzeugenden Gruppe A, B, C zusätz­ lich ein eigener, strahlerspezifischer Leistungssollwert zu­ geordnet werden. Diese werden nachfolgend "Strahlersollwerte" genannt. Hiermit kann eine noch feinere "Profilierung" der Geometrie des durch das Strahlerfeld erzeugten Heizfeldes erreicht werden. In diesem Fall ergeben sich die Strahler­ stellwerte durch Multiplikation des strahlerspezifischen Leistungssollwerts, d. h. des "Strahlersollwerts", mit dem temperaturzonenspezifischen Leistungssollwert, d. h. dem "Produktionswert".

In Fig. 5 ist eine derartige Zuordnung sowohl eines "Pro­ duktionswertes" als auch eines "Strahlersollwertes" zu den Strahlern 1 . . . 16 des Strahlerfeldes von Fig. 1 bereits dar­ gestellt. Dabei ergibt sich z. B. der mit Hilfe der Leistungs­ steuertabelle von Fig. 6 zu erzeugende quasi endgültige Strahlerstellwert z. B. für den Strahler 2 mit einer Größe von 54% der Strahlernennleistung durch Zusammenfassung des da zu­ gehörigen "Produktionswertes" von 60% mit dem "Strahlersoll­ wert" von 90%, d. h. 60% von 90% ergeben einen Strahlerstell­ wert von 54% der Strahlernennleistung.

In Fig. 2 ist diese Zusammenfassung der Werte nochmals bild­ lich dargestellt. Die linke Tabelle enthält dabei die jedem Strahler 1, 2, 3 . . . individuell zugeordneten "Strahlersoll­ werte", die rechts folgende Tabelle die "Produktionswerte" entsprechend der Temperaturzonenzugehörigkeit der Strahler und die rechts folgende Tabelle zusätzliche "Netzspannungs­ korrekturwerte" entsprechend der Netzphasenzuordnung der Strahler. Die Zusammenfassung der Werte ergibt schließlich den jeweiligen Strahlerstellwert, welche in der äußerst rechten Tabelle über Kanäle 1, 2, 3, . . . insbesondere einer speicherprogrammierbaren Steuerung ausgebbar sind. Anstelle der Produktionswerte können insbesondere bei einer nur vorübergehenden Unterbrechung des Betriebs des Strahlerfeldes auch sogenannte "Stand-By-Werte" für die Zonen zur Bildung der Strahlerstellwerte herangezogen werden, welche herabge­ setzte Werte aufweisen. Hiermit kann Energie gespart und die Lebensdauer der Heizstrahler erhöht werden.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß keine separate Verarbei­ tung der zur modulationsartigen Erzeugung eines Heizlei­ stungsstellwertes notwendigen Daten individuell für einen jeden Heizstrahler erfolgen muß. Vielmehr kann für alle Heiz­ strahler auch eines unter Umständen sehr großen Strahlerfel­ des auf eine zentrale Leistungssteuertabelle zurückgegriffen werden. Diese enthält quasi als Referenz für alle Strahler musterartige Abfolgen von Zu- und Abschaltbefehlen, welche anwendungsabhängig auch mehreren Strahlern gleichzeitig zu­ geordnet werden können.

Claims (5)

1. Betriebsverfahren für eine programmgesteuerte Rechenein­ richtung, insbesondere eine speicherprogrammierbare Steue­ rung, zur schnellen und zentral programmgesteuerten Modula­ tion der Heizleistung einer Vielzahl von zu einem Strahler­ feld (Fig. 1, S) zusammengeschalteten Heizstrahlern (1 . . . 16), wobei

• a) eine zentrale Leistungssteuertabelle (Fig. 6) vorhanden ist, welche jeweils derartige, insbesondere in Spalten strukturierte Abfolgen von Zu- ("1") und/oder Abschalt­ befehlen ("0") enthält, daß durch deren sukzessive und zyklische Aufschaltung auf einen Heizstrahler (1 . . . 16) im zeitlichen Mittel eine vorgegebene Heizleistung (1%, 2%, . . ., 99%, 100%) modulationsartig erzeugt werden kann,
• b) jedem Heizstrahler (1 . . . 16) eines Strahlerfeldes (S) entsprechend dem Strahlerstellwert der jeweils anwen­ dungsabhängig geforderten Heizleistung die dazugehörige Abfolge (Fig. 6 "Spalte") von Zu- und/oder Abschaltbe­ fehlen ("1", "0") aus der zentralen Leistungssteuerta­ belle (Fig. 6) zugewiesen wird, und
• c) pro Bearbeitungsschritt (Fig. 6 "Schaltschritt" 1 . . . 100) von der programmgesteuerten Recheneinrichtung für jeden Heizstrahler (1 . . . 16) des Strahlerfeldes (S) ein Zu­ und/oder Abschaltbefehl ("1", "0") aus der jeweils zuge­ ordneten Abfolge (Fig. 6 "Spalte") der zentralen Lei­ stungssteuertabelle (Fig. 6) ausgegeben wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest bei Heiz­ strahlern (1 . . . 16), denen aufgrund eines übereinstimmenden Wertes der jeweils anwendungsabhängig geforderten Heizlei­ stung die gleiche Abfolge (Fig. 6 "Spalte") von Zu- und/oder Abschaltbefehlen aus der zentralen Leistungssteuertabelle zugewiesen worden ist, pro Bearbeitungsschritt von der pro­ grammgesteuerten Recheneinrichtung die Zu- und/oder Abschalt­ befehle ausgehend von einem anderen Startwert (Fig. 6 "Zeile") in der Abfolge ausgegeben werden (Fig. 7, 8, 9).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei Heizstrah­ lern (1 . . . 6, 7 . . . 12, 13 . . . 16), welche an der gleichen Phase (L1, L2, L3) eines bevorzugt dreiphasigen Versorgungsnetzes angeschlossen sind, die Zu- und/oder Abschaltbefehle ("1", "0") aus den dazugehörigen Abfolgen von der programmgesteuer­ ten Recheneinrichtung pro Bearbeitungsschritt (Fig. 6 "Schalt­ schritt" 1 . . . 100) gleichzeitig ausgegeben werden (Fig. 3 D- L1, D-L2, D-L3, Fig. 7, 8, 9).

4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wo­ bei für den Fall, daß Heizstrahler eine isotherme Temperatur­ zone (Fig. 1 TA, TB, TC) erzeugende Gruppe (Fig. 1 A, B, C) bilden, jedem Heizstrahler (1 . . . 16) der Gruppe ein temperaturzonen­ spezifischer Leistungssollwert ("Produktionswert") als Strah­ lerstellwert zugeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei für den Fall, daß einem Heizstrahler aus einer, eine isotherme Temperaturzone (Fig. 1 TA, TB, TC) erzeugenden Gruppe (Fig. 1 A, B, C) zusätzlich ein eigener, strahlerspezifischer Leistungssollwert ("Strahler­ soll-wert") zugeordnet wird, der Strahlerstellwert durch Multiplikation des strahlerspezifischen Leistungssollwerts ("Strahlersollwert") mit dem temperaturzonenspezifischen Leistungssollwert ("Produktionswert") gebildet wird (Fig. 2, Fig. 4, 5).