DE2203036A1

DE2203036A1 - Stelleinrichtung

Info

Publication number: DE2203036A1
Application number: DE19722203036
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl-Ing Laufer; Heinz Prof Dr-Ing Toepfer
Original assignee: ELEKTRO APP WERKE BERLIN INST
Current assignee: ELEKTRO APP WERKE BERLIN INST
Priority date: 1971-02-10
Filing date: 1972-01-22
Publication date: 1972-08-17

Description

Stelleinrichtung Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung, die in Verbindung mit einem Prozeßrechner zur direkten digitalen Steuerung und Regelung arbeitet und dch die mit elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Mitteln eine bestimmte Größe beispielsweise ein Weg, ein Öffnungsquerschnitt und dgl. schrittweise oder kontinuierlich verändert wird.
Es ist allgemein bekannt für die vorgenannten Zwecke analoge Stelleinrichtungen zu verwenden. Hierbei wird zur kontinuierlichen Verstellung der Ausgangsgröße die Stelleinrichtung direkt durch ein analoge Signal beaufschlagt.
Derartige Stelleinrichtungen sind auf Grund ihres einfachen Aufbaus relativ billig. Außerdem wirken sich Verschleißeinflüsse in den Stellgliedern auf das Verhalten der Stelleinrichtung im Regelkreis verhältnismäßig gering aus, da diese durch den Regelkreis bis zu einer gewissen Grenze ausgeglichen werden. Die analogen Stelleinrichtungen haben Jedoch den lachteil, daß ibre Stellgeschwindigkeit auf Grund der anlagentechnisch bedingten Leistungsbegrenzung relativ gering gehalten werden xuß.
Außerdem muß die Stellgeschwindigkeit zur Erzielung einer hohen statischen Genauigkeit und eines stabilen Verhaltens begrenzt werden. Aus den vorgenannten Gründen können analoge Stelleinrichtungen die Ferderungen nach hoher Stellgeschwindigkeit bei gleichzeitiger hoher Genauigkeit nicht erfüllen.
Die digitalen Stelleinrichtungen haben zwar den Vorteil einer sehr hohen Stellgeschwindigkeit, jedoch kann eine hohe Genauigkeit nur mit großem Aufwand erreicht werden.
Bei der Verwendung von digitalen Stelleinrichtungen fdr die Beeinflussung von Stoffströmen ist auch trotz eines sehr hohen lufrandes nur eine unzureichende Genauigkeit erreichbar. Dies ist darauf zurückzuführen, daß eine gegenaeitige Beeinflussung der Stoffströme stattfindet und kein mit hinreichender Genauigkeit erfaßbarer Zusammenhang zwischen kv-Wert und den einzelnen binären Öffnungsquerschnitten besteht. Außerdem wirkt sich der Verschleiß, der an den verschiedenen binären Stellgliedern unterschiedlich auftritt, stark auf die statische Genauigkeit aus. Um den Einfluß des Verschleißes in Grenzen zu halten, ist ein hoher Wartungsaufwand durch frühzeitigen Austausch der angegriffenen Teile erforderlich. Durch den komplizierten Aufbau und die Verwendung einer unzahl binäre Stellglieder, zum Tell mit gesonderten Antrieben, erfordert die digitale Stelleinriohtung einen höheren nutwand als der einfache Aufbau der analogen Stelleinrichtung. Gegenüber den analogen Stelleinrichtungen besteht weiterhin der Nachteil, daß bei Ausfall des Prozeßrechners die Aufrecht erhaltung der Regelung mit einem analogen Hilfsregler nur mit einem kostspieligen A/D-Wandler möglich ist. Schließlich kann es bei digitalen Stelleinrichtungen auch bei kleinen Schritten m8glich sein, daß eine größere Anzahl oder sogar alle binären Stellglieder betätigt werden inUssen, wozu ein verhältnismäßig hoher Energieaufwand erforderlich ist. Bei Stelleinrichtungen ftlr die Beeinflussung von Stoffströmen kann es durch diese Tatsache zu unerwünschten Druckstößen kommen.
Zweck der Erfindung ist es, eine Stelleinrichtung, die in Verbindung mit einem Prozeßrechner verwendet wird, zu schaffen1 die bei hoher Stellgeschwindigkeit eine hohe statische Genauigkeit gewährleistet. Außerdem sollen die Herstellungs- und Betriebskosten niedriger als bei digitalen Stelleinrichtungen sein. Der Wartungsaufwand soll nicht höher als bei analogen Stelleinrichtungen sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in Verbindung mit dem Prozeßrechner verwendete Stelleinrichtung zu schaffen, die trotz verhältnismäßig einfachem gerätetechnischen Aufbau besonders bei schnellen Regelstrecken ein optimales ausregeln von Störungen gestattet. Die gegenseitige Beeinflussung von Storfströment die Ubertragungsfehler zwischen Stellbefehl und kv-Wert sowie begrenzte Verschleißerscheinungen sollen keinen Einfluß auf die statische Genauigkeit der Regelung ausüben. Bei Ausfall des Prozeßrechners soll eine Zusammenschaltung mit dem analogen Hilfsregeler auf einfache Weise ohne großen gerätetechnisohen Aufwand möglich sein. Der Energieverbrauch soll niedriger als bei einer digitalen Stelleinrichtung sein.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Stelleinrichtung aus einer oder mehreren digitalen und einer analogen Stelleinrichtung, die getrennt ansteuerbar sind, zusammengesetzt ist. Hierbei ist über den Prozeßrechner jeweils eine Stelleinrichtungsart für die Grob-und die andere Stelleinrichtungsart für die Feinverstellung eingeschaltet. Die Auagangagrößen der Stelleinrichtungen sind durch Parallel bzw. Reihenschaltung der Stelleinrichtungen addiert.
Bei Verwendung der digitalen Stelleinrichtung zurGrobverstellung sind die Lusgangsgrößen der einzelnen Stellglieder vorzugsweise dual abgestuft und die andere Stelleinrichtung ist zur Pehlerkompensation zweckmäßigerweise doppelt 8o groß ausgelegt wie der maximal zulässige statische Fehler der digitalen Stelleinrichtung. Der kleinste mögliche Sohritt der digitalen Stelleinrichtung ist gleich der Größe des halben analogen Stellbereiches.
Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß bei hoher Stellgeschwindigkeit eine große statische Genauigkeit erreicht wird. Die Anordnung ist sehr gut für einen baukastenmäßigen AuSbau geeignet und läßt sich daher auf einfache Weise für die verschiedensten Zwecke anwenden, Nachstehend soll die Erfindung an zwei Iusführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1: eine Stelleinrichtung für die Beeinflussung von Stoffströmen, wobei mehrere binäre Stellglieder zur Grobverstellung und eine analoge Stelleinrichtung angeordnet sind Fig. 2s eine Stelleinrichtung für die Beeinflussung von Stoffetrömen, wobei eine analoge Stelleinriohtung zur Grobverstellung und mehrere binäre Stellglieder zur Feinverstellung angeordnet sind.
Entsprechend Pig. 1 sind in einem Gehäuse 1 binäre Stellglieder 2; 3; 4, die mit nicht dargestellten Verstellantrieben versehen sind, sowie eine analoge Stelleinrichtung 5 parallel angeordnet.
In Fig. 2 ist in einem Gehäuse 6 eine analoge pneumatische Stelleinrichtung 7 mit einem Positioner 8 sowie binäre Stellglieder 9; 10; 11 parallel angeordnet. Mit pe ist das pneumatische Eingangsignal, mit pH der Hilfsluftdruck und mit Py der Stelldruok bezeichnet.
Nachstehend Boll die Wirkungsweise der Stelleinrichtungen bei Verwendung zur Mengenregelung strömender Flüssigkeiten oder Gase beschrieban werden Die Differenz zwischen vorgegebenen Sollwert und der Regelgröße wird in einem nicht gezeigten Prozeßrechner umgeformt und als Stellgröße eo ausgegeben, daß mit Hilfe der Stelleinrichtung die Regelgröße eo beeinflußt wird, daß die Regelgröße dem vorgegebenen Sollwert entspricht.

Claims

Patentansprüche:

1 ) Stelleinrichtung, die in Verbindung mit einem Prozeßrechner zur direkten digitalen Steuerung und Regelung arbeitet und durch die mit elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Mitteln eine bestimmte Größe, beispielsweise ein Weg, ein Öffnungsquerschnitt und dgl., schrittweise oder kontinuierlich verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung aus einer oder mehreren digitalen Stelleinrichtungen und einer analogen Stelleinrichtung, die getrennt ansteuerbar sind, zusammengesetzt ist, wobei über den Prozeßrechner jeweils eine Stelleinrichtungsart für die Grob-und die andere Stelleinrichtungsart für die Peinverstellung eingeschaltet ist und deren Äusgangsgrößen durch Parallel- bzw. Reihenschaltung der Stelleinrichzungen addiert sind.
2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung der digitalen Stelleinrichtung zur Grobverstellung die Ausgangsgrößen der einzelnen Stellglieder vorzugsweise dual abgestuft sind und die andere Stelleinrichtung zur Fehlerkompensation zweckmäßigerweise doppelt so groß ausgelegt ist wie der maximal zulässige statische Fehler der digitalen Stelleinrichtung und der kleinste mögliche Schritt der digitalen Stelleinrichtung gleich der Größe des halben analogen Stellbereiches ist.