DE2926368A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung von prozessen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur steuerung von prozessen

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Richard L Smith
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    • F02M19/01Apparatus for testing, tuning, or synchronising carburettors, e.g. carburettor glow stands
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Description

BESCHREIBUNG
Die Erfindung bezieht sich auf die Steuerung von Arbeitsvorgängen und insbesondere auf neuartige Steuerungen von Arbeitsvorgängen, bei denen die Steuerung von regelmäßigen Arbeitsablaufen genauer und schneller erfolgt als bei den bisher zur Verfügung stehenden Steuerungen.
Die Anmelderin hat sich seit langem mit der Steuerung von Arbeitsablaufen beschäftigt, und zwar aufgrund des Erfordernisses, Arbeitsablaufe in Prüfständen für Vergaser schnell und genau zu steuern, wie es beispielsweise aus den US-PS'en 3 517 552, 3 524 344, 3851 523, 3896 670, 3 975 953 und 4 030 351 bekannt ist. Arbeitsabläufe, die in Vergaserprüfständen der in den genannten Druckschriften beschriebenen Art gesteuert werden müssen, sind u.a. der Einlaßdruck, der Unterdruck im Ansaugstutzen und der Benzinpumpendruck. Bei der Überprüfung und Steuerung des Unterdrucks im Ansaugstutzen ist die Steuerung der Drosselklappe des Vergasers, um sie in eine Sollstellung zu bringen und einen gewünschten Unterdruck im Ansaugstutzen zu erzeugen, höchst kritisch. In der frühen Zeit der Überprüfung von Vergasern, wo es vielleicht um ein oder zwei Meßpunkte ging, waren die Genauigkeitsanforderungen niedrig, und die Untersuchungszeit spielte keine besonders wichtige Rolle. In der heutigen Zeit jedoch, wo großer Wert auf die wirtschaftliche Ausnutzung von Treibstoff und die Emission von Abgasen gelegt wird und wo das Erfordernis besteht, Vergaser von Kraftfahrzeugen an vielen Punkten ihres Betriebsbereiches zu überprüfen, wird aber die Fähigkeit, die Drosselklappe des Vergasers zu bewegen und somit einen gewünschten Unterdruck im Ansaugstutzen an vielen Testpunkten rasch und genau einstellen zu können, immer wichtiger.
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Während der Zeit, wo die Genauigkeitsanforderungen es zuließen, einen einfachen Satz von Relaiskontakten zur Betätigung eines Motors zu verwenden, um die Drosselklappe aus einer Position, beispielsweise dem Leerlauf, in eine andere Position zu bewegen, beispielsweise zum Teillastbetrieb, waren komplizierte Steuerungen nicht erforderlich. Als jedoch die Tests komplizierter und die Genauigkeitsanforderungen größer wurden, hat man versucht, einen besseren Weg zu finden, um die Bewegung der Drosselklappe aus einer Position in eine andere auszulösen.
Der Gedanke, einen Motor zu verwenden, der in den beiden groben Bereichen im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn bewegt werden konnte, beispielsweise durch Relaiskontakte, wurde fallengelassen, und man ging zur Verwendung eines Motors über, der mit zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben und abgeschaltet werden konnte, sobald der Arbeitsablauf bzw. die Steuerung beim Sollwert und dicht bei diesem war, was auch als Regelunempfindlichkeit bezeichnet wird. Auf diese Weise bewegte sich der Motor mit einer hohen Geschwindigkeit, wenn der Prozeß oder Arbeitsablauf weit vom Sollwert entfernt war, und mit einer wesentlich kleineren Geschwindigkeit, wenn der Regelvorgang die Nähe des Sollwertes erreicht hatte. So groß auch der Vorteil dieses mit zwei Geschwindigkeiten arbeitenden Drosselklappenantriebs oder der Arbeitsablaufsteuerung gegenüber dem damaligen Stand der Technik tatsächlich war, so war dies recht bald zu langsam für die stets zunehmenden Anforderungen der Herstellungsprozesse. Dies lag im wesentlichen daran, daß es nur zwei feste Geschwindigkeiten gab, und wenn der Arbeitsablauf einem raschen Wechsel unterlag, so verging eine nicht unbeträchtliche Zeitverzögerung für die Drosselklappensteuerung, um die Drosselklappe auf einen neuen Zustand einzustellen, und zwar innerhalb der Grenzen der Regelunempfindlichkeit, die wegen der immer engeren Genauigkeitsanforderungen kleiner wurden.
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Weitere Untersuchungen führten zur Entwicklung eines Drosselklappenantriebs für einen Vergaserprüfstand mit einem der Geschwindigkeit proportionalen Verhalten, wobei die Geschwindigkeit des Antriebsmotor proportional der Fehlerabweichung im Arbeitsablauf war. Diese Entwicklung hat ihren Niederschlag in der US-PS 3 975 9 53 gefunden, und man hat lange Zeit gelaubt, daß damit eines der größten Probleme der Vergaserindustrie gelöst sei.
Zwischen der damaligen Entwicklung und dem heutigen Tage hat man herausgefunden, daß es bei Vergaserprüfständen in Laboratorien, wo Effektivwerte für Herstellungstests von Vergasern bestimmt werden, es wünschenswert war, die Geschwindigkeit und Genauigkeit der Prüfungen und Tests zu verbessern, wenn zusätzlich zur Drosselklappensteuerung auch eine Steuerung des Unterdrucks im Ansaugstutzen und des Einlaßdrucks im Vergaser erforderlich sind. Zur damaligen Zeit erfolgte die Steuerung des Unterdrucks im Ansaugstutzen und des Einlaßdrucks unter Verwendung von herkömmlichen Prozeßsteuerungen, während die Drosselklappensteuerung normalerweise vom Bedienungsmann des Prüfstandes von Hand vorgenommen wurde. Man stellte fest, daß es unter Verwendung eines Computers möglich war, in wirksamer Weise Prozeßsteuerungen zu verwenden, und zwar unter Ausnutzung optimaler Geschwindigkeit, Rückstellung und proportionaler Werte für sämtliche drei Parameter, nämlich Drosselklappensteuerung, Unterdruck im Ansaugstutzen und Einlaßdruck, und wegen der Zuteilung des Computers zu einem Stand erhielt man nicht nur die gewünschte Genaugigkeit wie im Laboratorium, sondern auch die Untersuchungsgeschwindigkeit nahm zu. Diese Entwicklung führte zu der US-PS 4 030 351.
Im Laufe der Zeit und während diese Entwicklungen stattfanden, entstand das Bedürfnis nach noch schnelleren und noch genaueren Serienprüfständen,und es war erforderlich, mit neuen Untersuchungen zu beginnen, um festzustellen, ob ein typischer Vergasertest nicht in einer Zeit durchführbar war, die unterhalb der gängigen Untersuchungszeit für ein
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spezielles Vergasermodell mit ungefähr 9 Minuten lag, wobei gleichzeitig die Genauigkeit erreicht werden sollte, die durch die oben erwähnten Laboratoriumsprüfstände vorgegeben war.
Möglicherweise konnte die bloße Verwendung des in Laboratoriumsprüfständen verwendeten Verfahren ausreichen, um dieses Problem zu lösen. Bei Untersuchung der US-PS 4 030 351 stellt man jedoch fest, daß ein spezieller Computer jeweils für einen Prüfstand vorgesehen ist. Bei der Serienprüfung von Vergasern wird ein Computer normalerweise verwendet, um eine Anzahl von 16 oder mehr Prüfständen gleichzeitig zu steuern.
Wenn man eine Meßschleife mit einem Computer in dieser Weise schließt, so beschränkt man die Fähigkeit des Computers, irgendwelche anderen Aufgaben in wirksamer Weise durchzuführen und verlangsamt damit den gesamten Vorgang. Aus diesem Grunde ergab es sich, daß eine Ausdehnung des Konzepts des Laboratoriumsprüfstandes auf eine Serienherstellung in der Praxis nicht durchführbar war. Außerdem wäre es sehr teuer, einen speziellen Computer für jeden Serienprüfstand zu haben, wenn die Anzahl von Serienprüfständen mit berücksichtigt wird. Daraus ergab sich, daß es zwar möglich war, die Laboratoriumsgenauigkeit zu erreichen, jedoch bot ihre Erzielung bei Herstellungsgeschwindigkeiten größere Schwierigkeiten. Auf diese Weise war es erforderlich, einen neuen Weg zu finden, um die Genauigkeit ohne einen speziellen Computer zu erreichen.
Betrachtet man herkömmliche Steuerungen mit drei Betriebsarten, wie sie derzeit auf dem Markt sind, beispielsweise das Modell Nr. 52H-5E von The Foxboro Company of Foxboro, Massachusetts, bei dem Versuch, immer noch eine herkömmliche Steuerung für die Genaugikeit zu verwenden, jedoch sich von dem Erfordernis eines Computers zu lösen, so hat sich sehr schnell herausgestellt, daß wegen bestimmter Betriebseigenschaften derartige Steuerungen nicht verwendbar sind. Eine größere Schwierigkeit war die, daß derartige
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Steuerungen keine definierte Regelunempfindlichkeit besitzen. Mit anderen Worten, auch wenn die Prozeßsteuerung den Vergaser betätigt, um die Drosselklappe in die gewünschte Stellung zu bringen, so kann man nicht automatisch und in wirtschaftlicher Weise die Arbeitsweise der Prozeßsteuerung an diesem Punkt unterbrechen und somit findet eine kontinuierliche Nachregelung um den gewünschten eingestellten Punkt statt, und man bekommt keinen stabilen Arbeitsablauf.
Außerdem war nicht eine einzige Prozeßsteuerung auf dem Markt, die Prozeßbetätigungseinrichtungen sämtlicher drei erforderlicher Typen steuerten, nämlich Gleichspannungs-Schrittmotoren, Wechselspannungs-Synchronmotoren und pneumatische oder hydraulische Stellwerke. Dies konnte somit offenbar keine mögliche Lösung geben, da die Verwendung der zur Verfügung stehenden Steuerungen keine Prozeßsteuerung liefern konnte, die in der Lage war, sämtliche auftretenden Situationen zu handhaben. Außerdem stellte sich heraus, daß die verfügbaren Steuerungen für Prozeßsteuerungen nur über einen relativ schmalen Bereich geeignet waren und keine proportionalen, Geschwindigkeits- und Rückstellfunktionen besaßen, die für diejenigen Vorgänge erforderlich waren, die bei der Serienprüfung von Vergasern gesteuert werden mußten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine neue und verbesserte Prozeßsteuerung anzugeben, die in der Lage ist, Laboratoriumsgenauigkeit bei Serienherstellungsgeschwindigkeit zu liefern.
Gemäß der Erfindung wird eine Prozeßsteuerung für drei Parameter mit den erforderlichen Geschwindigkeits-, Rückstell- und Proportionalfunktionen ohne die Verwendung eines speziell zugeordneten Computers angegeben. Die Prozeßsteuerung der oben angegebenen Art besitzt dabei die Eigenschaft einer definierten Regelunempfindlichkeit.
Außerdem ist die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung in der Lage, Betätigungseinrichtungen für Gleichspannungs-Schrittmotoren und Wechselspannungs-Synchronmotoren sowie
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pneumatische oder hydraulische Stellwerke zu steuern. Dabei arbeitet die neuartige Prozeßsteuerung in einem breiten Arbeitsbereich.
Die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung mit Geschwindigkeits-, Rückstell- und Proportiohalfunktion erreicht einen Wert innerhalb eines Regelunempfindlichkeitsbereiches des Sollwertes rasch und genau und schaltet von selbst ab, wobei jegliches Pendeln um den Sollwert vermieden wird. Dabei kann die neuartige Prozeßsteuerung für drei Parameter wahlweise als automatische Steuerung oder von Hand betätigt betrieben werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung besteht darin, daß sie Arbeitsabläufe leicht auf eine Vielzahl von unterschiedlichen Zuständen einstellen und damit unterschiedliche Prozeßzustände vorgeben kann, wobei dies durch eine Automatik erfolgen kann. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung dazu verwendet werden, während eines Vergasertestzyklus den Unterdruck am Absaugstutzen eines Vergasers zu steuern. Gemäß der Erfindung wird eine serienmäßige Prozeßsteuerung angegeben, die in der Lage ist, Laboratoriumsgenauigkeit zu erzielen, während der Druck im Inneren einer Vergasertesthaube gesteuert wird. Weiterhin ist die erfindungsgemäße serienmäßige Prozeßsteuerung in der Lage, den Druck einer Flüssigkeit in einer Leitung schnell und genau zu steuern. Weiterhin ist eine derartige Prozeßsteuerung dazu geeignet, den Luftdurchsatz durch einen Vergaser zu steuern. Dabei ist die serienmäßige Prozeßsteuerung gemäß der Erfindung zuverlässig und relativ billig in der Herstellung. Schließlich wird gemäß der Erfindung eine in zwei Richtungen arbeitende, geschaltete Antriebseinrichtung angegeben, die in der Lage ist, den Betrieb jeder in zwei Richtungen arbeitenden Einrichtung zu steuern, beispielsweise einen Wechselspannungs-Synchronmotor. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugsnahme auf die
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beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in
Figur 1 eine schematische Gesamtansicht einer geschlossenen Regelschleife unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;
Figur 2 eine der Figur 1 teilweise ähnliche schematische Darstellung mit einem geschlossenen Regelkreis, der wiederholt in viele Zustände zu setzen ist und somit eine automatische Anordnung in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung dar
stellt;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines geschlossenen Regelkreises mit einer erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung, wobei die Anordnung von Hand betätigbar ist;
Figur 4a eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Prozeßsteueuerung für den Unterdruck im Ansaugstutzen unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;
Figur 4b eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Prozeßsteuerung des Einlaßdruckes unter Verwendung der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;
Figur 4c eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Prozeßsteuerung des Benzinpumpendrucks oder Treibstoffdrucks unter Verwendung der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;
Figur 4d ein Meßsystem für den Luftdurchsatz unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Steuerung des Luftdurchflusses;
Figur 4e eine der Figur 4d ähnliche Darstellung eines Meßsystems für den Luftdurchsatz, jedoch unter Verwendung einer mit Schall arbeitenden Durchflußanordnung sowie einer erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;
Figur 4f eine der Figur 4e ähnliche Darstellung mit einem Meßsystem für den Luftdurchsatz, die in einem kontrollierten Bereich arbeitet, wobei ein Druck-
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Figur 5
Figur 6
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Figur 8
Figur 9 Figur 10 Figur 11
Figur 12 Figur 13
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Figur 15
Figur 16 Figur 17
differenzwandler verwendet werden kann, um anstelle des Absolutdruckwandlers das Rückkopplungssignal zu liefern;
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Differenzeneingangskreises bei der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;
eine schematische Darstellung einer Ausfuhrungsform einer Korrekturschaltung zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Korrekturschaltung für die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung;
eine weitere Ausführungsform einer Korrekturschaltung zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung;
eine schematische Darstellung einer Gültigkeitsbereich-Testschaltung der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung; eine schematische Darstellung der Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung für die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung; eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Untersetzungs- und Meßschutzschaltung für die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung; eine schematische Darstellung eines Pufferuntersetzers für die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung; einen Summierverstärker der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung; eine schematische Darstellung eines Integrators der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung; eine schematische Darstellung eines Summationsintegrators für die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung; eine schematische Darstellung einer Absolutwertschaltung für die erfindungsgemäße Prozeßsteuerung; eine schematische Darstellung eines in zwei Richtungen schaltbaren Treibers zur Verwendung bei
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der erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung, wenn ein umsteuerbarer Wechselspannungs-Synchronmotor oder eine andere umsteuerbare Einrichtung zu verwenden sind, um einen Verfahrensablauf mit der Prozeßsteuerung zu steuern;
Figur 18 eine schematische Darstellung eines umsteuerbaren
Wechselspannungs-Synchronmotors, der als Betätigungsorgan von der Prozeßsteuerung steuerbar ist; Figur 19 eine schematische Darstellung eines umsteuerbaren Gleichspannungs-Motors, dessen Richtung von einem Paar von Relaiskontakten gesteuert wird, die an entgegengesetzte Polaritäten angeschlossen sind; Figur 20 eine schematische Darstellung zur Erläuterung, wie ein Paar von Magnetspulen angeschlossen werden kann; und in
Figur 21 eine schematische Darstellung zur Erläuterung, wie die Magnetspulen nach Figur 20 angeschlossen werden können, um einen pneumatischen oder hydraulischen Zylinder zu betätigen.
In Figur 1 der Zeichnung ist eine typische Ausführungsform der neuartigen Prozeßsteuerung dargestellt, die allgemein mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet ist. Die Prozeßsteuerung 40 wird mit einer Bezugsspannung oder Referenzspannung versorgt, die einen Sollwert von einer Sollwert-Einstelleinrichtung 41 angibt, welche dafür sorgt, daß die Prozeßsteuerung dem Treiber 43 ein Signal liefert, der seinerseits an dem mit 48 bezeichneten Anschluß ein Prozeßeingangssignal für das allgemein mit 44 bezeichnete Arbeitssystem liefert. Da dies ein System mit geschlossenem Regelkreis ist, mit dem wir es zu tun haben, wird das Arbeitssystem 44 dann ein Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes liefern, das den derzeitigen Zustand des Prozesses oder Arbeitsablaufes anzeigt. Wenn das Korrelationssignal 49 ein Spannungssignal ist, das vonder Prozeßsteuerung 40 verarbeitbar ist, so kann es direkt an die Prozeßsteuerung 40 angelegt werden. Wenn jedoch das Korrelationssignal 49 nicht direkt kompa-
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tibel ist, so ist eine Rückkopplungssignaleinrichtung erforderlich, um das Signal in ein solches umzuwandeln, das von der Prozeßsteuerung 40 verwendbar ist. Wenn beispielsweise das Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes pneumatischer Art ist, so kann eine Rückkopplungssignaleinrichtung in Form eines Druckwandlers verwendet werden.
Da die Mittel zur Umwandlung dieser Signale bekannt sind und die Arten der erforderlichen Umwandlungen sehr zahlreich sind, erscheint es nicht praktikabel, sämtliche verschiedenen Möglichkeiten in der Anmeldung zu beschreiben, vielmehr genügt es zu sagen, daß der Fachmann in der Lage ist, eine geeignete Rückkopplungssignaleinrichtung vorzusehen.
Während in Figur 1 eine allgemeine schematische Darstellungeines Systems mit geschlossener Schleife als Prozeßsteuerung 40 dargestellt ist, zeigt Figur 2 eine solche Ausführungsform, bei der es erwünscht ist, automatisch bei einer Vielzahl von Sollwerten zu arbeiten, beispielsweise, um viele Testpunkte eines Gerätes, wie z.B. eines Vergasers oder dergleichen, zu testen, wo man etwa in der Größenordnung von 30 Testpunktm untersucht. Gegenüber der allgemeinen Ausführungsform ist für diese Situation eine gewisse Abänderung erforderlich, da man einen neuen Sollwert 5 von der Sollwert-Einstelleinrichtung 41 für jeden Testpunkt benötigt. Obwohl diese von Hand eingestellt werden können, wie es nachstehend im Zusammenhang mit Figur 3 erläutert wird, ist es viel einfacher, eine Automatik 54 zu verwenden, die bei Beendigung der Untersuchung am jeweils eingestellten Testpunkt automatisch den Sollwert für den nächsten Zustand ändert. Es ist auch möglich, wie es durch die strichlierte Linie in Figur 2 angedeutet ist, das Ausgangssignal der Rückkopplungssignaleinrichtung 42 oder das Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufs mit der Automatik 54 zu verbinden. Dies kann wünschenswert sein, um eine Bestätigung zu haben, daß der spezielle Zustand, bei dem der Arbeitsablauf angekommen ist, in der Tat der gewünschte Zustand ist, bevor die Automatik 54 weitere Schritte unternimmt.
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Wie in Figur 3 dargestellt, kann gegebenenfalls auch ein manuelles System mit der neuartigen Prozeßsteuerung verwendet werden, wenn die spezielle Ausführungsform der Anordnung des Arbeitssystems dies ermöglichen oder wenn wirtschaftliche Überlegungen ein derartiges System erfordern. In diesem Falle kann ein Potentiometer 55 als Sollwert-Einstelleinrichtung 41 verwendet werden.
Es darf darauf hingewiesen werden, daß eine gewisse Umwandlung oder Signalaufbereitung für die Signale erforderlich sein kann, was das Signal von der Rückkopplungssigna !einrichtung 42 oder das aktuelle Signal der Sollwerteinstelleinrichtung 41 anbetrifft, das entweder von Hand oder von der Automatik 54 geliefert wird, bevor die Signale von der Prozeßsteuerung 40 verarbeitet werden können.
Wiederum ist die Anzahl der Möglichkeiten der Umwandlungsund Aufbereitungseinrichtungen für die Signale zahlreich und an sich bekannt, so daß es nicht nötig erscheint, sie hier näher zu erläutern.
Als Beispiele für Arbeitssysteme, welche die neuartige Prozeßsteuerung verwenden können, sind in den Figuren 4a bis 4f sechs verschiedene Ausführungen dargestellt. Was Figur 4a anbetrifft, so ist das Arbeitssystem 44 in diesem Falle eines, bei dem der Unterdruck im Ansaugstutzen bei einem Vergaser 56 präzise gesteuert werden muß, wobei das System in der Lage sein muß, rasch auf verschiedenen Testzustände eingestellt zu werden. In diesem Falle ist der Vergaser 56 in geeigneter Weise im Inneren des Behälters 59 auf einer Steigleitung 57 angeordnet. Um den Unterdruck im Ansaugstutzen beim Vergaser 56 zu steuern, ist es selbstverständlich zuerst erforderlich, zu wissen, welchen Wert der Unterdruck im Ansaugstutzen tatsächlich zu einem gegebenen Zeitpunkt besitzt. Zu diesem Zweck wird als Prozeßmeßeinrichtung ein Druckdifferenzwandler 47A verwendet, der in der Lage ist, ein Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufs als Ausgangssignal zu liefern. Ein derartiger Druckdifferenzwandler, bei dem es sich beispielsweise um
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einen aus der 1151 DP-Serie von der Rosemount Engineering Co. in Minneapolis, Minnesota, handeln kann, besitzt einen Eingang 60 für hohen Druck, der so angeschlossen ist, daß er den Druck oberhalb des Vergasers 56 unter dem Behälter 59 abtastet, sowie einen Eingang 58 für niedrigen Druck, der an die Verengung der Steigleitung 57 des Vergasers 56 angeschlossen ist, um den Druck unterhalb des Vergasers 56 abzutasten. Mit an sich bekannten Verfahren liefert ein derartiger Druckdifferenzwandler dann ein Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes, das kontinuierlich mit dem Druckabfall über dem Vergaser 56 an irgendeinem vorgegebenen Punkt verknüpft ist, was im allgemeinen als Unterdruck im Ansaugstutzen bezeichnet wird.
Nimmt man nun Bezug auf eine der Figuren 1 bis 3, so wird ein derartiges Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes über eine Rückkopplungssignaleinrichtung 42, wenn erforderlich, und dann der Prozeßsteuerung 40 zugeführt. Die Prozeßsteuerung 40 vergleicht dann das Korrelationssignal des Arbeitsablaufes mit einem Sollwert und liefert erforderlichenfalls ein Korrektursignal für den Treiber 43, das der Treiber 43 dann in der nachstehend näher beschriebenen Weise in ein geeignetes Prozeßeingangssignal umwandelt, das am Anschluß 48 anliegt und das Betätigungsorgan 45 steuert. Dies schließt dann die Schleife, und dieser Vorgang wird kontinuierlich stattfinden, bis das Betätigungsorgan 45 die Prozeßeinrichtung 46 dazu bringt, sich in eine solche Position zu bewegen, daß die Änderungen des Verfahrensablaufes zu einer Änderung bei der Prozeßmeßeinrichtung 47 führen, welche dafür sorgen, daß das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes stabil wird und dem Sollwert von der Sollwerteinstelleinrichtung 41 entsprechen. An diesem Punkt hat sich der Verfahrensablauf am Sollwert stabilisiert. Sobald der Verfahrensablauf stabil und beim Sollwert ist, bleibt die Prozeßsteuerung aktiv und wiederholt kontinuierlich den Vergleichs- und Korrekturprozeß. Bei einer Prozeß-
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änderung aus irgendeinem Grunde oder für einen neuen Sollwert erfolgt eine weitere Korrektur, bis der Prozeß wieder auf dem Sollwert ist. Es ist einsichtig, daß dieser Betrieb der gleiche bleibt, ob nun das System in der allgemeinen Form nach Figur 1, der automatisierten Ausführungsform nach Figur 2 oder in der Ausführungsform mit Handbetrieb nach Figur 3 verwendet wird.
Ein weiteres Beispiel eines Verfahrensablaufes, das mit der neuartigen Prozeßsteuerung gesteuert werden kann, ist in Figur 4b dargestellt, wo es darauf ankommt, den Druck im Innern des Behälters 59 genau zu steuern. Um einen derartigen Druck zu steuern, muß man den Behälterdruck messen, und dies erfolgt mit einem Absolutdruckwandler 47B, bei dem es sich um ein Gerät vom Typ 1332 der Rosemount Engineering Co., in Minneapolis, Minnesota, handeln kann. In an sich bekannter Weise liefert der Absolutdruckwandler ein Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes, das in der gleichen Weise wie oben beschrieben erforderlichenfalls die Rückkopplungssignaleinrichtung 42 durchläuft und dann der Prozeßsteuerung 40 zugeführt wird.
Wie bereits erwähnt, wird das Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes in der in Figur 1 bis 3 dargestellten Weise mit einem Signal von der Sollwerteinstelleinrichtung 41 verglichen, und wenn ein Unterschied zwisehen dem tatsächlichen Zustand und dem gewünschten Zustand des Verfahrensablaufes oder Prozesses besteht, so wird die Prozeßsteuerung 4O dann das erforderliche Signal für den Treiber 43 liefern, um das Betätigungsorgan 45 zu betätigen, das in diesem Falle ein Ventilbetätigungsorgan 45B ist, welches die Prozeßeinrichtung in Form eines Ventils 46B betätigt. Wiederum wird das neue Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes der Prozeßsteuerung 40 zugeführt, mit dem Signal von der Sollwerteinstelleinrichtung 41 verglichen und, wenn erforderlich, Signale für den Treiber 43 geliefert, der wiederum ein neues Prozeßeingangssignal am Anschluß 48 liefert, wobei dieser Vorgang
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sich so lange kontinuierlich wiederholt, bis der gewünschte Sollwert erreicht ist.
Die Anordnung nach Figur 4c zeigt ein Arbeitssystem 44, das zur Steuerung des Druckes des Kraftstoffes ausgelegt ist, der dem Vergaser odergleichen zugeführt wird. In diesem Falle wird der Vergaser 56 in gleicher Weise wie oben beschrieben auf einer Steigleitung 57 im Inneren des Behälters 59 montiert, wobei Kraftstoff von einer nicht dargestellten Kraftstoffquelle durch eine erste Leitung 64, durch eine Prozeßeinrichtung 46 in Form eines Ventils 46C, durch eine zweite Leitung 65 und in den Vergaser 56 fließt. Ein Prozeßeingangssignal wird dem Ventilbetätigungsorgan 45C am Anschluß 48 geliefert, der das Ventil 46C betätigt, um wirklich die Funktion der Steuerung des Druckes innerhalb der zweiten Leitung 65 vorzunehmen. Es darf darauf hingewiesen werden, daß Vergaser auch ohne die Verwendung von Behältern getestet werden können, und der Druck des dem Vergaser zugeführten Kraftstoffes kann in einem derartigen System ohne Behälter ebenfalls mit der neuartigen Prozeßsteuerung gesteuert werden.
Um eine Messung des Druckes in der Leitung 65 vorzunehmen, wird ein Druckdifferenzwandler 47C als Prozeßmeßeinrichtung verwendet. Die Anschlüsse an den Eingang für hohen Druck und den Eingang 58 für niedrigen Druck ermöglichen es dem Druckdifferenzwandler 47C, den Druck in dem System zu jeder gegebenen Zeit zu bestimmen und das Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes der Prozeßsteuerung 40 erforderlichenfalls über eine Rückkopplungssignaleinrichtung 42 zuzuführen. Wiederum findet der Vergleichs- und Korrekturvorgang in der oben beschriebenen Weise statt, bis das Arbeitssystem den Sollwert innerhalb des ünempfindlichkeitsbereiches der Prozeßsteuerung 40 erreicht hat. Der Vergleichsvorgang wird kontinuierlich fortgesetzt, während das Arbeitssystem sich in Unempfindlichkeitsbereich befindet, bis der Prozeß sich aus dem Unempfindlichkeitsbereich herausbewegt, und zwar in Abhängigkeit von einer Prozeßänderung oder einer Änderung
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des Sollwertes. Zu diesem Zeitpunkt findet wieder der Korrekturvorgang statt, bis das Arbeitssystem wieder seinen Soliwert erreicht hat.
Beim Vergasertest ist es auch erforderlich, den Luftdurchsatz zum Vergaser zu messen, der in diesem Falle vom Vergaser selbst gesteuert wird. Somit wird bei der Anordnung nach Figur 4d der Vergaser, der vor mit dem Bezugszeichen 56 bezeichnet worden ist, zur Prozeßeinrichtung und wird mit 46D bezeichnet. Um den Luftdurchsatz durch den Vergaser zu messen, ist ein Behälter 59 vorgesehen, der einen an eine Unterdruckquelle angeschlossenen Auslaß 62 und einen Einlaß 6 3 aufweist, der an ein Luftdurchsatz-Meßsystem 47D angeschlossen ist, das Unterschalldüsen oder Laminarströmungsrohre aufweisen kann. Die Menge des Luftdurchsatzes durch den Vergaser 46D als Prozeßeinrichtung wird dann durch Bewegungen der Drosselklappe gesteuert, die vom Drosselklappen-Betätigungsorgan 45D gesteuert wird. Das Drosselklappen-Betätigungsorgan 45D wird seinerseits mit einem Prozeßeingangssignal am Anschluß 48 gesteuert.
Um zum gewünschten Luftdurchsatz durch den Vergaser zu kommen, ist es erforderlich, den in dem System vorhandenen Luftdurchsatz zu einem beliebigen Zeitpunkt zu kennen. In diesem Falle wird das Luftdurchsatz-Meßsystem 57D ein Druck-Korrelationssignal 49 in Form eines Druckdifferenz-Signals liefern, das der Rückkopplungssignaleinrichtung zugeführt wird, das nunmehr die Form eines Druckdifferenzwandlers 42D besitzt. Dieser liefert wiederum ein Signal für die Prozeßsteuerung 40, das den derzeitigen Luftdurchsatzbedingungen durch den Vergaser 46D entspricht. In einer ähnlichen Art und Weise wie oben beschrieben finden dann die Vergleichs- und Korrekturvorgänge statt, bis der gewünschte Sollwert innerhalb der Grenzen des Unempfindlichkeitsbereiches erreicht ist.
Wenn es erforderlich ist, ein Schallmeßsystem für den Luftdurchsatz zu haben, das kritische Venturirohre oder kritische Venturirohre mit variablem Bereich verwendet, so
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kann es sich dabei um die in den Figuren 4e und 4f dargestellten Systeme handeln, die mit der neuartigen Prozeßsteuerung gesteuert sind. Bei der Anordnung nach Figur 4e ist tatsächlich der Vergaser die Prozeßeinrichtung der in Figur 4d verwendeten Art und wird daher nunmehr nicht mit 56, sondern mit 46E bezeichnet. Die Drehung der Drosselklappe des Vergasers durch das Drosselklappen-Betätigungsorgan 45E steuert die durch den Vergaser hindurchströmende Luftmenge.
Da eine Schallmessung des Luftdurchsatzes erfolgt, bei der der Luftdurchsatz im wesentlichen proportional zum Absolutdruck ist, ist der oben angegebene Behälter des Vergasers nicht erforderlich, kann jedoch ebenfalls verwendet werden. Der Vergaser 46E wird in der oben beschriebenen Weise auf der Steigleitung 57 montiert. Das am Anschluß 48 liegende Prozeßeingangssignal betätigt das Drosselklappen-Betätigungsorgan 45E, während das Drucksignal des Luftdurchsatz-Meßsystems 47E das Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes ist. Dieses Korrelationssignal 49 wird über die Leitung 61 dem Absolutdruckwandler 42E zugeführt. Das Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes wird mit der Rückkopplungssignaleinrichtung 42 in Form des Absolutdruckwandlers 42E in ein Signal umgewandelt, das mit der Prozeßsteuerung 40 kompatibel ist. Wiederum wird das Signal in gleicher Weise, wie bereits erläutert, mit einem Sollwertsignal von der Sollwerteinstelleinrichtung 41 verglichen, und gegebenenfalls liefert die Prozeßsteuerung 40 ein Signal für den Treiber 43, der seinerseits dem Drosselklappen-Betätigungsorgan 45E am Anschluß 48 ein Prozeßeingangssignal liefert. Der Vergleichs- und Korrekturvorgang wird solange fortgesetzt, bis das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes dem Sollwert entspricht, so daß der Luftdurchsatz durch den Vergaser 46 innerhalb der Grenzen des ünempfindlichkeitsbereiches der Prozeßsteuerung auf den Sollwert eingestellt wird.
Ein weiteres Arbeitssystem 44 zur Einstellung des
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Luftdurchsatzes durch den Vergaser unter Verwendung einer mit Schall arbeitenden Luftdurchsatz-Meßeinrichtung ist in Figur 4f dargestellt. In diesem Falle kann es sich beim Drosselklappen-Betätigungsorgan 42F, dem Vergaser 46F und der Steigleitung 57 des Vergasers 46F um die gleichen Bauelemente handeln, die in Figur 4e mit den Bezugszeichen 45E/ 46E und 57 bezeichnet sind. Um jedoch einen Wandler mit einem kleineren Bereich zu verwenden, kann ein Druckdifferenzwandler 42F anstelle des Absolutdruckwandlers 42E verwendet werden, um die Rückkopplungssignaleinrichtung zu bilden. In diesem Falle erfolgt die Messung des Luftdurchsatzes als Funktion des Unterdrucks im Ansaugstutzen, denn dann, wenn das Arbeitssystem 44 in einem gesteuerten Atmosphärenraum arbeitet, hängt der Unterdruck im Ansaugstutzen vom Absolutdruck ab, und somit ist der Luftdurchsatz eine Funktion des Unterdrucks im Ansaugstutzen. Somit ist das Korrelationssignal 49 des Verfahrensablaufes ein Druckdifferenzsignal, das dem Druckdifferenzwandler 42F zugeführt wird. Dieses Signal von der Rückkopplungssignaleinrichtung, in diesem Falle einem Druckdifferenzwandler 42F, wird in der oben bereits erläuterten Weise verwendet, um irgendwelche erforderlichen Änderungen hinsichtlich des Prozeßeingangssignals am Anschluß 48 zu liefern, bis das Prozeßeingangssignal am Anschluß 48 dem Korrelationssignal 49 des Verfahrenablaufes entspricht und der Verfahrensablauf den Sollwert innerhalb der Grenzen des Unempfindlichkeitsbereiches der Prozeßsteuerung aufweist.
Bislang hat sich die vorstehende Beschreibung im wesentlichen auf Darstellungen allgemeiner Art bezogen, die verschiedene Verfahrensabläufe und Steuerungen mit geschlossener Schleife sowie verschiedene Prozesse zeigen, die mit der neuartigen Prozeßsteuerung gesteuert werden können, während eine detaillierte Beschreibung der Wirkungsweise der Prozeßsteuerung selbst und ihrer neuartigen Eigenschäften gegenüber den bekannten Anordnungen bislang nicht erfolgt ist.
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Um die neuartige Prozeßsteuerung hinsichtlich ihrer Wirkungsweise und Eigenheiten näher zu erläutern, darf zunächst einmal darauf hingewiesen werden, daß die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Prozeßsteuerung 40 aus zwei Teilen besteht, nämlich einer Differenzeingangsschaltung 67 und einer Korrekturschaltung 68. Im allgemeinen vergleicht die Differenzeingangsschaltung das Rückkopplungssignal des Verfahrensablaufes mit dem Sollwertsignal von der Sollwerteinstelleinrichtung, findet die tatsächliche Fehlerdifferenz zwischen den beiden Signalen (statisch), findet die Änderungsgeschwindigkeit (dynamisch) zwischen den beiden Signalen, summiert sie algebraisch und liefert dann ein Ausgangssignal, das von der Korrekturschaltung verwendet wird, um den Treiber 43 zu steuern, wenn es erforderlich ist. Wenn der gewünschte Wert oder Sollwert innerhalb der oberen und unteren Sollwertgrenzen 72 und 73 liegt, so wird die Fehlerund Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 normal arbeiten, was zu dem geeigneten Korrektursignal führt, das der Korrekturschaltung 68 zugeführt wird. Wenn jedoch der Sollwert außerhalb der oberen und unteren Grenzen des Gültigkeitsbereiches liegt, so wird dies dazu führen, daß die Fehlerund Geschwindigkeitsverstärkerschaltung gesättigt wird und zu einem vollständigen positiven oder negativen gesättigten Zustand geht, was davon abhängt, ob der Sollwert oberhalb der oberen Sollwertgrenze 72 oder unterhalb der unteren Sollwertgrenze 73 lag. Dies wird schließlich dazu führen, daß die Prozeßeinrichtung 46 rasch zu dem einen oder anderen Extrem geht, beispielsweise zum vollständig geöffneten oder vollständig geschlossenen Zustand, und dort solange bleibt, bis sie weitere Signale von der Schaltung erhält.
Es darf darauf hingewiesen werden, daß der Prozeß im allgemeinen ein Prozeß dynamischer Art ist und daß die Prozeßsteuerung versucht, einen stabilen statischen Zustand zu erreichen. Wenn das Korrektursignal von der Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 innerhalb der Grenzen des ünempfindlichkeitsbereichs liegt, so liefert die Prozeßsteuerung 40 ein statisches Ausgangssignal, und die Steuerung wird in diesem Zustand gehalten, bis eine Störung oder
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Änderung im Prozeß dafür sorgt, daß der Verfahrensablauf sich aus den Grenzen des Unempfindlichkeitsbereiches herausbewegt. Man geht davon aus, daß der Prozeß sich innerhalb der Grenzen des Unempfindlichkeitsbereiches bewegt oder befindet, wenn das Korrektursignal im wesentlichen einen Wert Null besitzt, was dann der Fall sein kann, wenn die Änderungsgeschwindigkeit den gleichen Wert wie das Fehlersignal, jedoch mit entgegengesetzter Polarität, besitzt, oder wenn die Änderungsgeschwindigkeit den Wert Null hat.
Wie sich der Figur 5 entnehmen läßt, werden die Rückkopplungssignale und Sollwertsignale beide der Fehlerund Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 und der Untersetzungs- und Meßschutzschaltung 71 zugeführt. Außerdem wird das Sollwertsignal der Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69 zugeführt. Der Zweck der Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 besteht darin, die tatsächliche Differenz zwischen dem Rückkopplungssignal und dem Sollwertsignal, die ein statischer Fehler ist, und die Geschwindigkeitsänderung des Rückkopplungssignals gegenüber dem SoIlwertsignal, die ein dynamischer Fehler ist, algebraisch zu summieren. Außerdem ist, um die Prozeßeinrichtung zu schützen, eine Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69 vorgesehen. Dies ist erforderlich, da bei einigen Ausführungsformen der Erfindung die verwendeten Schrittmotoren die zu untersuchende Anordnung aufgrund der Motoreigenschaften leicht beschädigen können. Wie an sich bekannt ist, vgl. auch Design Engineer's Guide to DC Stepping Motors by Superior Electric Company, Bristol, Connecticut, haben Schrittmotoren bei sehr hohen Geschwindigkeiten ein niedriges Drehmoment.
Bei niedrigen Geschwindigkeiten ist es jedoch sehr hoch. Bei bestimmten Untersuchungen, beispielsweise einem Vergasertest, wo der Schrittmotor die Drosselklappe des Vergasers dreht, wenn der Sollwert sich außerhalb des Bereiches befindet, kann somit ein unerwünschter Zustand auftreten, nämlich der, daß die Drosselklappe des Vergasers vollständig geschlossen oder geöffnet wird, wobei der Schrittmotor
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sich langsam mit hohem Drehmoment dreht. Der Vergaser kann leicht beschädigt oder die mechanische Verbindung zwischen dem Schrittmotor und dem Vergaser beschädigt werden.
Um dies zu verhindern, vergleicht die Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69 den Sollwert mit der oberen Grenze 72 bzw. der unteren Grenze 73 für den Sollwert, wie es in Figur 9 dargestellt ist. Wenn der Sollwert innerhalb der oberen und unteren Grenzen des Gültigkeitsbereiches liegt, so wird die Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69 dafür sorgen, daß die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 im Normalbetrieb arbeitet und das Korrektursignal der Korrekturschaltung 68 zuführt. Wenn jedoch der Sollwert außerhalb der oberen und unteren Grenzen des Gültigkeitsbereiches liegt, so wird die Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69 in der Weise arbeiten, daß sie den Schrittmotor bei seiner maximalen Geschwindigkeit arbeiten und die Prözeßeinrichtung in ihre vollständig geschlossene oder vollständig geöffnete Stellung bewegen läßt. Wie bereits erwähnt, haben Schrittmotoren bei hoher oder voller Geschwindigkeit ein sehr niedriges Drehmoment, so daß der Schrittmotor in diesem Falle, wenn die Prozeßeinrichtung ihren vollständig geöffneten oder vollständig geschlossenen Zustand erreicht, er einfach anhält und dafür sorgt, daß die Prozeßeinrichtung 46 mit einer weiteren Einstellung aufhört. Bei Feststellung dieses Zustandes kann das Bedienungspersonal die erforderlichen Schritte unternehmen, um diese Situation zu korrigieren.
üblicherweise ist in einer Prozeßsteuerung ein Abweichungsmeßgerät vorgesehen, um das Verhältnis zwischen dem derzeitigen Zustand des Verfahrensablaufes und dem Sollwert anzugeben. Da derartige Arbeitsbereiche üblicherweise ziemlich groß sind und der gewünschte Meßbereich relativ klein ist, ist es erforderlich, eine Einrichtung vorzusehen, um das zur Verfügung stehende Fehlersignal auf ein Signal herunterzusetzen, das vom Meßgerät verarbeitet werden kann. Außerdem ist es wünschenswert, das Meß-
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gerät gegenüber einem Überlastungszustand zu schützen, wenn der Prozeßfehler den Bereich überschreiten sollte. Dies erfolgt mit der Untersetzungs- und Meßschutzschaltung 71 .
Eine detaillierte Beschreibung der Wirkungsweise und der Bauteile der Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69, der Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 sowie der Untersetzungs- und Meßschutzschaltung 71 erfolgt nachstehend im Zusammenhang mit den Figuren 9, 10 und 11.
Bei der Anordnung nach Figur 9 arbeitet die Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69 in der Weise,daß eine obere Sollwertgrenze 72 einem Komparator 74 für die obere Grenze und eine untere Sollwertgrenze 73 einem Komparator 75 für die untere Grenze zugeführt werden. Gleichzeitig wird das Sollwertsignal an die beiden Komparatoren 74 und 75 angelegt, bei denen es sich um solche der Bauart Model 8311 von Analog Devices, Inc., Bloomingdale, Illinois, handeln kann. Der Ausgang des Komparators 74 für die obere Grenze liegt an der Kathode der Diode 76 für die obere Grenze, und der Ausgang des Komparators 75 für die untere Grenze liegt an der Anode der Diode 77 für die untere Grenze. Die Anode der Diode 76 und die Kathode der Diode 77 sind miteinander verbunden und liefern das Sättigungs-Ubersteuersignal 78. Wenn das dem Komparator 74 für die obere Grenze zugeführte Sollwertsignal niedriger ist als die obere Sollwertgrenze, so geht der Komparator 74 für die obere Grenze in seinen oberen Zustand und bewirkt, daß die Diode 76 für die obere Grenze in ihren nicht leitenden Zustand geht, was Normalbetrieb ermöglicht.
Wenn in gleicher Weise der Sollwert höher liegt als die untere Sollwertgrenze, so geht der Komparator 75 für die untere Grenze in seinen unteren Zustand, und die Diode 77 für die untere Grenze geht in ihren nicht leitenden Zustand, was Normalbetrieb ermöglicht. Wenn beide Schaltkreise Normalbetrieb ermöglichen, so arbeitet die Fehlerund Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 im Normalbetrieb.
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Wenn jedoch der Sollwert oberhalb der oberen Sollwertgrenze liegt, so wird der Komparator 74 für die obere Grenze in seinen unteren Zustand gehen und dafür sorgen, daß die Diode 76 für die obere Grenze leitend wird und ein Sättigungs-Übersteuersignal 78 für die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 und schließlich für die Korrekturschaltung 78 liefert, was nachstehend näher erläutert werden soll.
Auch wenn der Sollwert niedriger als die untere Sollwertgrenze liegt, wo wird der Komparator 75 für die untere Grenze in seinen unteren Zustand gehen und dafür sorgen, daß die Diode 77 für die untere Grenze leitend wird und ein Sättigungs-Übersteuersignal 78 für die in Figur 10 dargestellte Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung liefert.
Wie sich der Anordnung nach Figur 10 entnehmen läßt, welche die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 zeigt, so wird das Sättigungs-Übersteuersignal 78 dem positiven Eingang eines Meßverstärkers 82 zugeführt, bei dem es sich um ein Model No. AD521, ebenfalls von Analog Devices, Inc., handeln kann. Wenn der Sollwert innerhalb der oberen und unteren Sollwertgrenzen 72 bzw. 73 liegt, so befinden sich die beiden Dioden 76 und 77 für die obere bzw. untere Grenze beide in ihrem nichtleitenden Zustand, was dazu führt, daß kein Sättigungs-Übersteuersignal 78 geliefert wird; somit wird die Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69 abgeschaltet, und die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 kann im Normalbetrieb arbeiten.
Wie sich ebenfalls der Figur 10 entnehmen läßt, wird das Sollwertsignal, bei dem es sich im allgemeinen um ein statisches Signal handelt, an den positiven Eingang eines ersten Operationsverstärkers 83a angelegt, dessen Ausgang am negativen Eingang des Meßverstärkers 82 liegt, während ein Rückkopplungswiderstand R1 parallel zum Operationsverstärker 83a liegt und ein Signal für seinen negativen Eingang liefert. Unter statischen Bedingungen stellt dies eine Anordnung dar, die üblicherweise als Spannungsfolgerschaltung bezeichnet wird, wobei der Spannungsausgang des
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Operationsverstärkers 83a gleich seinem Eingang ist, in diesem Falle dem Sollwertsignal.
Eine zweite Spannungsfolgerschaltung wird in gleicher Weise dadurch gebildet, daß das Rückkopplungssignal dem positiven Eingang eines zweiten Operationsverstärkers 83b zugeführt wird, dessen Ausgang am Rückkopplungswiderstand R3 liegt, während der Rückkopplungswiderstand R2 zwischen seinen Ausgang und seinen negativen Eingang geschaltet ist. Der Rückkopplungswiderstand R3,der vorzugsweise einer mit ziemlich niedrigem Wert ist, ermöglicht es, daß das Sättigungs-Übersteuersignal 78 den Normalbetrieb der Fehlerund Geschwindigkeitsverstärkerschaltung 70 unter vorgegebenen Bedingungen der oben beschriebenen Art übersteuert. Wenn die beiden Spannungsfolgerschaltungen wirksam an den Meßverstärker 82 angeschlossen sind, und wenn das Sättigungsübersteuersignal 78 in wirksamer Weise, wie oben erläutert, eliminiert ist und wenn sich das System in wirksamer Weise in einem statischen Zustand befindet, so ist das Korrektursignal in seiner Größe gleich der Differenz zwischen dem Rückkopplungssignal und dem Sollwertsignal, multipliziert mit dem Geschwindigkeits- und Proportionalverstärkungsfaktor. Wir haben nun das Korrektursignal im statischen Zustand, das zu dem oben beschriebenen Zweck an die Korrekturschaltung 68 angelegt wird. Es tritt jedoch ein dynamischer Zustand auf, wenn das Rückkopplungssignal sich in Relation zum Sollwertsignal ändert, was dann der Fall ist, wenn sich der Prozeß ändert.
In diesem Falle haben wir in der Tat eine Serienschaltung vom Ausgang des ersten Operationsverstärkers 83a über seinen Rückkopplungswiderstand R1, über den Kondensator C1 und über den Rückkopplungswiderstand R2 zum Ausgang des zweiten Operationsverstärkers 83b. In Abhängigkeit von der Beziehung zwischen dem Sollwertsignal und dem Rückkopplungssignal wird ein Stromfluß vom Ausgang des einen Operationsverstärkers durch den Kondensator C1 und die beiden Rückkopplungswiderstände R1 und R2 zum Ausgang
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des anderen Operationsverstärkers stattfinden, was dazu führt, daß die Spannungsänderungsgeschwindigkeit über dem Kondensator C1 ebenso groß wird wie die Geschwindigkeitsänderung zwischen dem Sollwertsignal und dem Rückkopplungssignal.
Die infolge des Stromflusses über dem Rückkopplungswiderstand R1 abfallende Spannung wird algebraisch zu der Sollwert-Signalspannung addiert und dem negativen Eingang des Meßverstärkers 82 zugeführt.In gleicher Weise wird die über dem Rückkopplungswiderstand R2 abfallende Spannung mit entgegengesetzter Polarität algebraisch zu der Rückkopplungssignalspannung addiert und über den Rückkopplungswiderstand R3 dem positiven Eingang des Meßverstärkers 82 zugeführt.
Der Meßverstärker 82 liefert als Ausgangssignal ein einziges Korrektursignal, das eine Funktion der Differenz zwischen Sollwertsignal und Rückkopplungssignal, der Verstärkungsfaktoren, des Wertes des Kondensators C1 und der Geschwindigkeitsänderung zwischen dem Sollwertsignal und dem Rückkopplungssignal ist. Dies kann man in einer Formel ausdrücken, so daß sich das Korrektursignal darstellen läßt als Funktion von:
G[(F-DV)+C1 X (R1 + R9) χ (d(F-DV)I,
u· dt
wobei
C1 = Wert der Kapazität C1 in Farad
G = Geschwindigkeits- und Proportionalverstärkungsfaktor
F = Rückkopplungssignalspannung DV = Sollwertsignalspannung
dt = zeitliche Ableitung
R = Widerstand in Ohm.
Die Werte der Rückkopplungswiderstände R1 und R2 hängen von dem speziellen Verfahrensablauf und der gewünschten Proportionalverstärkung sowie der Geschwindigkeitsver-Stärkung ab. Bei dieser spziellen Ausführungsform der Fehlerund Geschwindigkeitsverstärkerschaltung wird die Geschwin-
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digkeits- und Proportionalverstärkungseinstellung für die Proportionalverstärkung eingestellt, die für den speziellen zu steuernden Prozeß gewünscht wird. Dann werden die veränderlichen Rückkopplungswiderstände R1 und R2 vorzugsweise gleich groß auf denjenigen Wert eingestellt, daß die gesamte GeschwindigkeitsverStärkung gleich dem Produkt des Geschwindigkeits- und Proportionalverstärkungsfaktors mal dem Geschwindigkeitsverstärkungsfaktor ist. Bei dieser speziellen Ausführungsform, die eine differentielle Ausführungsform ist, kann beim Betrieb der neuartigen Prozeßsteuerung unter Verwendung von relativ großen Verstärkungsfaktoren, beispielsweise eine Anordnung mit einem Wert von 5, die Schaltung leicht in einen Sättigungszustand gehen, so daß die obige Formel für das Korrektursignal unbrauchbar wird. Da es wünschenswert ist, daß eine derartige Formel über einen möglichst großen Bereich gültig bleibt, ist man bei der neuartigen Anordnung der Schaltung in der Lage, die Schaltung aus dem Sättigungszustand unter Verwendung des Geschwindigkeitsteiles der Schaltung, was in der Tat ein weitsichtiges Merkmal darstellt, viel eher herauszubringen als die Proportionalschaltung selbst aus dem Sättigungszustand herausgebracht werden kann, was der gesamten Anordnung eine viel größere Steuerungsfähigkeit verleiht als dies bislang der Fall war.
Um die Wirkungsweise der Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung näher zu erläutern, wird nachstehend die Funktion des in der obigen Formel angegebenen Korrekturausgangssignals näher analysiert. Es darf darauf hingewiesen werden, daß typische Operationsverstärker, wie z.B.
die Operationsverstärker 83a und 83b bei der Anordnung nach Figur 10, und ein typischer Meßverstärker, wie z.B. der Meßverstärker 82 der Anordnung nach Figur 10, ihren Sättigungszustand bei ungefähr 2 Volt weniger als der ihnen zugeführten Versorgungsspannung erreichen. In einem typisehen Falle tritt der Sättigungszustand bei ungefähr - 13 Volt Gleichspannung auf. Das bedeutet, daß jedes
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Eingangssignal, das größer als +13 Volt oder kleiner als - 13 Volt ist, nicht verwendbar ist und daß kein Ausgangssignal einen Wert von +13 Volt überschreiten, bzw. einen Wert von -13 Volt unterschreiten wird. Die typische Rückkopplungssignalspannung und die Sollwertsignalspannung liegen im Bereich von 0 bis 5 Volt Gleichspannung, obwohl auch andere Spannungen und andere Operationsverstärker und Meßverstärker zur Verfügung stehen, die auch andere Spannungsbereiche verarbeiten können.
Nehmen wir auf die obige Formel in einem statischen Zustand Bezug, so wird der Wert für —^-r— gleich Null, wenn keine zeitliche Änderung hinsichtlich der Rückkopplungsund Sollwertsignale eintritt. Wenn dies der Fall ist, so wird das Korrektursignal eine Funktion von G χ [(F - DV)] /
wenn der Verstärkungsfaktor beispielsweise einen Wert von 10 besitzt und wenn der Unterschied zwischen den Rückkopplungsund Sollwertsignalen ungefähr 1,3 Volt überschreitet, so wird im Meßverstärker 82 gesättigt, und die Wirkung des Korrektursignals besteht darin, daß sie die Prozeßeinrichtung dazu bringt, daß sie sich mit hoher Geschwindigkeit in einen extremen Zustand bewegt, vorzugsweise einen, dem das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes kontinuierlich entspricht.
Bei typischem Betrieb verwendet die Prozeßsteuerung die Rückkopplungs- und Sollwertsignale, die zu Anfang den gleichen Wert haben, beispielsweise den Wert von O Volt. Somit ist das Korrektursignal gleich Null. Das Sollwertsignal wird dann plötzlich auf einen anderen Wert innerhalb des Gültigkeitsbereiches geändert, beispielsweise 3 Volt Gleichspannung, was dafür sorgt, daß das Korrektursignal in seine Sättigung zu kommen versucht. Da dies momentan ein statischer Zustand ist, versucht das Korrektursignal in diesem Falle, einen Wert von
10 χ (0-3) = -30 Volt
zu erreichen. Da dies jedoch jenseits der Sättigungsgrenze liegt, wird es in der Tat üblicherweise -13 Volt und versucht dabei, die Prozeßeinrichtung, beispielsweise die
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Drosselklappe des Vergasers, mit voller Geschwindigkeit in die weit offene Drosselklappenstellung zu bewegen. Wenn die Prozeßeinrichtung sich bewegt, so beginnt das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes zuzunehmen. Wir sollten nun erneut die obige Formel analysieren, indem wir sie in einer leicht abgewandelten Form verwenden, nämlich rtn? + r d(F-DV) _ rnv r d (F-DV),-, G[(F + G2 5£ ) - (DV - G2 dt )J,
wobei
G2 = R, C- ist und beispielsweise gleich 10 sein kann. Der Faktor
F + Cd (F-DV)
1 ~dt"~
ist das Ausgangssignal des zweiten Operationsverstärkers 83b, während der Faktor
DV - G9 d (F-DV)
dt
das Ausgangssignal des ersten Operationsverstärkers 83a ist, die beide nicht die Sättigungsgrenze von üblicherweise 13 Volt überschreiten können. Auch der Wert der gesamten Formel kann die Sättigungsgrenze nicht überschreiten.
Wenn das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes und damit das Rückkopplungssignal F zuzunehmen beginnen, so nimmt der Wert des linken Teiles der obigen Formel, der der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers ist, mit seinem Wert von 0 Volt an zu, und der Wert des rechten Teiles, der der Ausgang des ersten Operationsverstärkers ist, nimmt in seinem Wert von 3 Volt an mit einer etwas geringeren Geschwindigkeit zu, da der Wert DV statisch ist. Dies führt zu einer Gesamtreduzierung der Größe des Ausgangs des Korrektursignals von -30 Volt, bis das System in die Sättigung kommt. Es darf darauf hingewiesen werden, daß der Hauptfaktor bei der Änderung des Korrektursignals der Faktor
G„d(F-DV)
λ dt
ist, der gleich der Geschwindigkeitsänderung zwischen den Rückkopplungs- und Sollwertsignalen ist. Dieser Faktor kann sich üblicherweise mit einer zehn-mal so hohen Geschwindigkeit ändern wie sich das Rückkopplungssignal ändern kann. Dementsprechend wird das Korrektursignal mit einer wesent-
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lieh höheren Geschwindigkeit verringert, wenn man auch die Geschwindigkeitsänderung des tatsächlichen Fehlers zwischen den Rückkopplungs- und Sollwertsignalen verwendet, als wenn nur die Fehlerdifferenz berücksichtigt wird. Dies wird als vorausschauendes Merkmal bezeichnet, wobei die Wirkung der Geschwindigkeitsänderung zwischen den Rückkopplungs- und Sollwertsignalen ein viel größerer Faktor bei der Bestimmung des Korrektursignals ist als die Fehlerdifferenz zwischen den Rückkopplungs- und SoIlwertsignalen. Wenn das Korrektursignal in die Sättigungsspannung fällt, so beginnt die Änderung des Prozesses mit einer niedrigeren Geschwindigkeit, obwohl das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes in Abhängigkeit von dem Prozeß etwas langsamer als die Prozeßeinrichtung ist, da der Normalbetrieb des Vergasers beispielsweise etwas träge in seiner Art ist.
Wenn der Prozeß sich weiterhin mit einer kontinuierlich niedrigeren Geschwindigkeit ändert, so ändert sich der Korrektursignalwert auf einen Wert innerhalb des Unempfindlichkeitsbereiches und unterbricht damit eine weitere Änderung der Prozeßeinrichtung. Da das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes und damit das Rückkopplungssignal fortfahren, sich etwas zu ändern, kehrt das Korrektursignal seine Polarität um, und es erfolgt der Beginn einer Änderung der Prozeßeinrichtung in der entgegengesetzten Richtung, wenn auch mit einer niedrigen Geschwindigkeit, da die Größe des Korrektursignals typischerweise klein bleibt. Dies zeigt ein Uberschwingen oder Übersteuern der Prozeßeinrichtung mit geringem oder keinem übersteuern des Verfahrensablaufes, was eine schnellere Prozeßerfassungszeit und damit eine schnellere Prozeßsteuerung erfordert.
Bei einer anderen typischen Ausführungsform, bei der eine externe Einrichtung, wie z.B. eine Drosselklappeneinstellung, dafür sorgt, daß ein Prozeß, wie z.B. die Steuerung des Einlaßdruckes, sich mit relativ stetiger Geschwindigkeit ändert, so beginnt der Prozeß mit der
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Steuerung des Prozesses. Somit sind die Rückkopplungsund Sollwertsignale in einem statischen Zustand und besitzen gleiche Werte, so daß das Korrektursignal den Wert Null hat. In diesem Falle wird der Sollwert auf einem konstanten Wert gehalten, jedoch wird die externe Einrichtung der Drosselklappeneinstellung verwendet, um den Prozeß und schließlich das Korrelationssignal des Verfahrensablaufs zu ändern, und somit wird das Rückkopplungssignal beispielsweise mit 0,25 Volt pro Sekunde geändert, wenn keine Korrektur vorzunehmen ist. Wiederum ist dies momentan ein statischer Zustand, und das Korrektursignal nimmt irgendeinen von Null verschiedenen Wert an. Dies führt zu einer Bewegung der Prozeßeinrichtung, beispielsweise des Einlaßdruckwerte, in der Weise, daß versucht wird, das Rückkopplungssignal auf seinem Sollwert zu halten. Wenn Änderungen der Drosselklappeneinstellung und des Einlaßdruckwertes auftreten, so geht das Korrektursignal auf einen solchen Wert, daß das Prozeßbetätigungsorgan versucht, sich mit relativ konstanter Geschwindigkeit beim Nachführen der Rückkopplungssignaländerung zu bewegen, die durch die Drosselklappeneinstellung hervorgerufen wird. Dieses Korrektursignal versucht, unabhängig von der Funktion
d(F-DV)
dt
zu sein, da das Korrelationssignal des Verfahrensablaufes im wesentlichen einen Wert beibehält, der sich etwas von seinem Ausgangswert unterscheidet. Als im wesentlichen konstantem Wert besteht keine Geschwindigkeitsänderung der Differenz zwischen den Rückkopplungs- und Sollwertsignalen. Wenn eine weitere Drosselklappeneinstellung aufhört, so endet die Nachführung und das vorausschauende Merkmal wird versuchen, die Übersteuerung des Prozesses des vorherigen Ausführungsbeispiels zu dämpfen.
Bei einer weiteren Betriebsart, bei der das Sollwertsignal mit einer relativ stetigen Geschwindigkeit geändert wird, ist die Wirkungsweise der Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung etwas ähnlich wie beim vorherigen Aus-
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führungsbeispiel. Die Prozeßeinrichtung wird sich dabei in der Weise bewegen, daß sie versucht, das Rückkopplungssignal mit der gleichen Geschwindigkeit zu ändern wie sich das Sollwertsignal ändert; dies führt wiederum dazu, daß die Funktion
d(F-DV)
dt
im wesentlichen den Wert Null annimmt, weil die Funktion (F-DV) einen relativ konstanten Wert annimmt. Wenn die Änderung des Sollwertes aufhört, so endet die Nachführung, und das vorausschauende Merkmal wird wiederum versuchen, die Übersteuerung des Prozesses zu dämpfen, was eine schnellere Prozeßerfassungszeit und damit eine schnellere Prozeßsteuerung erfordert.
In dem Falle, wo ein Sättigungs-Übersteuersignal nicht wirksam beseitigt wird und an die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung angelegt worden ist, so verursacht dieses Signal, das selbst ein Sättigungssignal ist, daß der Meßverstärker 82 in eine positive oder negative Sättigung getrieben und dort gehalten wird. Die PoIarität des Korrekturausgangssignals am Meßverstärker 82 wird die gleiche Polarität wie das Sättigungs-Übersteuersignal 78 haben. Dieses Korrektursignal wird wie oben einer der Korrekturschaltungen zugeführt, die in den Figuren 6, 7 und 8 dargestellt sind.
Unter Bezugnahme auf Figur 11 soll nun die Wirkungsweise der Untersetzungs- und Meßschutzschaltung 71 näher erläutert werden. In diesem Falle haben wir in der Tat zwei Spannungsfolgerschaltungen mit Strombegrenzungswiderständen vor der Rückkopplungsschleife. Die erste Spannungsfolgerschaltung wird vom ersten Operationsverstärker 83c der Untersetzerschaltung und dem ersten Strombegrenzungswiderstand 85 gebildet, während die zweite Spannungsfolgerschaltung vom zweiten Operationsverstärker 83d der Untersetzerschaltung und einem zweiten Strombegrenzungswiderstand 85b gebildet wird. Ein Untersetzungswiderstand 86 ist am Ausgang des ersten Strombegrenzungswiderstandes 85a vorgesehen. Wenn somit das Sollwertsignal in den ersten
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Operationsverstärker 83c der Untersetzerschaltung eintritt und das Rückkopplungssignal in den zweiten Operationsverstärker 83d der Untersetzerschaltung eintritt, so liefern die beiden Operationsverstärker 8 3c und 83d zusammen ein Differenzausgangssignal in Form einer Spannung, das eine begrenzte Stromstärke besitzt, damit das Meßgerät nicht übersteuert wird.In Abhängigkeit von dem speziell verwendeten Meß-und Untersetzungswiderstand 86 kann der erwünschte Abweichungsmeßausgang erreicht werden.
Es soll nun auf Figur 6 Bezug genommen werden, die eine bevorzugte Ausführungsform der Korrekturschaltung 68 darstellt; wenn ein Gleichspannungs-Schrittmotor als Betätigungsorgan 45 verwendet werden soll, so besteht der Zweck der Korrekturschaltung 68 im wesentlichen in drei Funktionen. Erstens, den Absolutwert des Korrektursignals zu bestimmen, zweitens, dem nachstehend näher beschriebenen Treiber die ursprüngliche Polarität des Korrektursignals anzugeben, und drittens, ein Taktsignal für den Treiber zu liefern. Es darf darauf hingewiesen werden, daß das Taktsignal aus einer Reihe von Impulsen besteht, wobei die Frequenz sich ändert.
Die in Figur 16 dargestellte Absolutwertschaltung 87 besteht aus einer Vielzahl von Operationsverstärkern, die an verschiedene Bauteile der Schaltung angeschlossen sind. Man erkennt einen ersten Operationsverstärker 83e mit einem positiven und einem negativen Eingang. Der positive Eingang des Operationsverstärkers 83e liegt über einen Widerstand mit dem Wert 2/3R in der nachstehend näher beschriebenen Weise an Masse. Der negative Eingang des Operationsverstärkers 83e ist an einen ersten Summierungsknotenpunkt 88 angeschlossen. Das Korrektursignal wird dem ersten Suinmierungsknotenpunkt 88 über einen Widerstand mit dem Wert R und einem zweiten Summierungsknotenpunkt 89 über einen Widerstand mit einem Wert 2R zugeführt. Ausserdem sind zwischen den ersten Summierungsknotenpunkt 88 und dem zweiten Summierungsknotenpunkt 89 zwei Widerstände in Reihe geschaltet, die beide einen Wert von R besitzen.
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Eine erste Steuerdiode 95 ist an einem Knotenpunkt 90 zwischen die beiden Widerstände geschaltet, wobei die Kathode der ersten Steuerdiode 9 5 mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers 83e der Absolutwertschaltung 87 verbunden ist und mit ihrer Anode am Knotenpunkt 90 liegt. Außerdem ist eine zweite Steuerdiode 96 vorgesehen, die mit ihrer Kathode an den ersten Summierungsknotenpunkt 88 angeschlossen und mit ihrer Anode mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers 83e verbunden ist. Ein zweiter Operationsverstärker 83f der Absolutwertschaltung ist mit seinem negativen Eingang an den zweiten Summierungsknotenpunkt 89 angeschlossen und mit seinem negativen Eingang über einen zweiten Widerstand mit einem Wert von 2/3R an Masse gelegt. Der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers 83f ist ebenfalls mit dem zweiten Summierungsknotenpunkt 89 verbunden und zwar über einen Widerstand mit dem Wert 2R, und liefert ein Ausgangssignal mit einem Absolutwert des Eingangskorrektursignals. Ein dritter Operationsverstärker 83g der Absolutwertschaltung 87 ist mit ihrem negativen Eingang an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers 83e angeschlossen. Der positive Eingang des dritten Operationsverstärkers 83g ist über einen Widerstand mit einem Wert von :rpr an Masse gelegt, während eine Rückkopplungsschleife zwischen dem Ausgang des dritten Operationsverstärkers 83g und seinem positiven Eingang mit einem Widerstand mit dem Wert 1OR vorgesehen ist. Ein Polaritätssignal wird am Ausgang des dritten Operationsverstärkers 83g abgenommen.
Es ist bekannt, daß es unerwünscht ist, einen Operationsverstärker kontinuierlich bei seiner maximalen Nennstromstärke zu betreiben, da dann seine Zuverlässigkeit beträchtlich absinkt. Es ist ebenfalls unerwünscht, einen Operationsverstärker bei einem zu kleinen Strom arbeiten zu lassen, da dann Faktoren wie Rauschen, Vorspannungsströme und andere Überlegungen ins Spiel kommen. Es wird hier bevorzugt, die Operationsverstärker bei ungefähr 10 % ihrer
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Belastbarkeit zu betreiben, wobei die verschiedenen Widerstände in der Schaltung so gewählt werden, daß sie den Strom entsprechend begrenzen. Um dies zu erreichen, wird der Wert des jeweiligen Widerstandes sich dann in den dargestellten Zusammenhang einfügen, wobei die Widerstände verschiedene Werte zwischen R/10 und 1OR aufweisen.
Wenn das Korrektursignal in die Absolutwertschaltung 87 eintritt, so liegt die Korrekturspannung am Widerstand R, der dem ersten Operationsverstärker 83e zugeordnet ist.
Für eine KorrekturSignalspannung, die größer als Null ist, hat der erste Operationsverstärker in der Tat einen Verstärkungsfaktor von -1 und wird dafür sorgen, daß der Ausgang der Schaltung am Knotenpunkt 90 den negativen Wert des Eingangskorrektursignals erhält. Der zweite Operationsverstärker mit dem dazugehörigen Summierungsknotenpunkt 89 liefert in der Tat eine Ausgangsspannung, die gleich der negativen Summe der Eingangskorrekturspannung und der doppelten Spannung am Knotenpunkt 90 ist. In diesem Falle, wo die Eingangskorrekturspannung positiv und die Spannung am Knotenpunkt 90 negativ ist,ist die Ausgangsspannung
-[CV + 2(-CV)]= +CV,
wobei CV eine Korrekturspannung größer Null ist.
Wenn jedoch die Korrektursignalspannung kleiner als Null ist, so wird die Spannung am Knotenpunkt 90 den positiven Wert der KorrekturSignalspannung erhalten, mit der Ausnahme, daß nun die Steuerdioden dem ersten Operationsverstärker einen effektiven Verstärkungsfaktor von Null verleihen. Dies führt dazu, daß die Spannung am Knotenpunkt zu Null wird. Nunmehr beträgt das Ausgangssignal des zweiten Operationsverstärkers
-[(CV + 2(0)] + -CV,
wobei CV eine Korrekturspannung kleiner Null ist. Daher ist das Ausgangssignal des zweiten Operationsverstärkers ein positives Signal mit gleicher Amplitude wie das Eingangskorrektursignal, das üblicherweise als Absolutwert bezeichnet wird.
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Da das Ausgangssignal des ersten Operationsverstärkers 83e zwischen den beiden Steuerdioden 95 und 96 stets die entgegengesetzte Polarität des Eingangskorrektursignals haben wird, wird das Signal mit negativer Polarität dem negativen Eingang des dritten Operationsverstärkers 83g zugeführt, der in Wirklichkeit als Komparator arbeitet. Es wird dafür gesorgt, daß der Ausgang des dritten Operationsverstärkers 83g mit der entgegengesetzten Polarität seines Eingangs gesättigt ist, da die Widerstände mit den Werten 1OR und R/10 so gewählt sind, daß dieser Sättigungszustand erreicht wird. Damit erhält man das in Figur 6 angegebene Polaritätssignal mit der gleichen Polarität wie das Korrektursignal.
Das Absolutwertsignal aus der Absolutwertschaltung 87 wird dann dem Komparator 92 für den Unempfindlichkeitsbereich zugeführt, wobei es sich bei dem Komparator um ein Model No. AD311 von Analog Devices, Inc., handeln kann. Die Funktion des Komparators 92 für den Unempfindlichkeitsbereich besteht darin, den Absolutwert des Korrektursignals mit den Unempfindlichkeits-Referenzwerten zu vergleichen, die ihm von einer geeigneten Einrichtung geliefert werden. Wenn der Absolutwert des Korrektursignals X zwischen Null und dem Referenzwert des Unempfindlichkeitsbereiches liegen, so arbeitet der Komparator 92 für den Unempfindlichkeitsbereich in der Weise, daß er dafür sorgt, daß die Prozeßeinrichtung 46 in ihrer derzeitigen Stellung bleibt und zwar durch Abschalten des Taktausganges. Wenn jedoch der Absolutwert nicht zwischen Null und dem Referenzwert des Unempfindlichkeitsbereiches liegt, so wird der Absolutwert des Korrektursignals dann dem in Figur 13 dargestellten Summierverstärker 91 zugeführt.
Summierverstärker und ihre Bestandteile bzw. ihre Wirkungsweise sind an sich bekannt und brauchen daher nicht im einzelnen erläutert zu werden. Es darf jedoch darauf hingewiesen werden, daß die Übertragungsfunktion für die spezielle Schaltung, die in diesem Summierverstärker verwendet wird, zu folgender Gleichung führt:
Y IX / Ausgangssignal =-Rf (— + ™τ—) ·
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Somit wird nun das Signal vom Summierverstärker 91 dem Spannungsfrequenzwandler 9 3 zugeführt, bei dem es sich um ein Model No. AD537 von Analog Devices, Inc., Bloomingdale, Illinois, oder eine andere bekannte Anordnung dieser Art handeln kann. Wenn der Komparator 92 für den Unempfindlichkeitsbereich nicht vorher dafür gesorgt hat, daß der Analogschalter 94 den Ausgang des Spannungsfrequenzwandlers 9 3 abschaltet, so wird ein Taktsignal für den Treiber 43 geliefert. Der Analogschalter 94 kann beispielsweise ein Model No. AD7513 von Analog Devices, Inc., oder eine entsprechende an sich bekannte Transistorschaltung sein.
Die dem Treiber 43 zugeführten Taktsignale und Polaritätssignale werden schließlich dem Betätigungsorgan 45 zugeführt, der in diesem Falle ein Gleichspannungs-Schrittmotor ist, und steuern die Geschwindigkeit und die Richtung, mit denen der Motor arbeitet. Da die in Figur 6 dargestellte Korrekturschaltung 68 insbesondere zum Antrieb eines Gleichspannungs-Schrittmotors geeignet ist, muß ein Schrittmotortreiber in diesem Zusammenhang verwendet werden. Es gibt eine Vielzahl derartiger Schrittmotortreiber, wie z.B. solche, die von Superior Electric Co., Bristol, Connecticut, sowie Sigma Instruments, Inc., Braintree, Massachusetts, hergestellt werden. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht jedoch bei Verwendung eines Gleichspannungs-Schrittmotors aus einem Schrittmotorumsetzer, der an einen Vierer 5 ADC-Treiber angeschlossen ist. Derartige Baueinheiten sind im Handel erhältlich von Scans Associates, Inc., Livonia, Michigan, als Schrittmotorumsetzer Model No. 30086 und quad 5 ADC driver model No. 30083. Es hat sich herausgestellt, daß dieses spezielle Treibersystem besonders vorteilhaft ist, und zwar aufgrund der Tatsache, daß es ein System mit besseren Eigenschaften als die anderen im Handel erhältlichen Systeme darstellt und zahlreiche weitere Merkmale und Funktionen besitzt, beispielsweise Voll- oder Halbstoppbetrieb, Polaritätsumkehr und optisch
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isolierte Ausgänge und Eingänge, die sehr wünschenswert sind, da sie Rauscheffekte im System unterdrücken und die Verbindung mit und um Maschinensteuerungen ermöglichen. Außerdem können anstelle der Gültigkeitsbereich-Testschaltung 69 Begrenzungsschalter an dieses bevorzugte Treibersystem angeschlossen werden, um zu verhindern, daß schließlich die Prozeßeinrichtung 46 den vollständig geöffneten oder vollständig geschlossenen Zustand überschreitet.
Wenn aus irgendwelchen Gründen, wie z.B. Geschwindigkeit, Drehmoment, Kosten der speziellen Anwendung oder dergleichen, die bislang beschriebenen Treiber, die sämtlich in Gleichspannungstechnik ausgelegt sind, nicht anwendbar sind, kann es wünschenswert sein, einen umsteuerbaren Standardmotor anstelle eines Gleichspannungs-Schrittmotors im Zuwachs- oder Schrittbetrieb zu verwenden. Ein derartiger Motor wird normalerweise ein Gleichspannungsmotor sein, der dann zusätzlich zu der in Figur 6 dargestellten Korrekturschaltung einen in zwei Richtungen geschalteten Treiber efordert, wie er in Figur 17 dargestellt ist. In diesem Falle ist eine Treiberschaltung 103 im Verhältnis 1:N vorgesehen, bei der es sich beispielsweise um ein Model No. MC14522B von Motorola oder dergleichen handeln kann. Diese Teilerschaltung 103 erhält an dem einen Eingang das Taktsignal, während eine N-Zuordnungseinrichtung 104, bei der es sich um einen Daumenradschalter oder eine andere geeignete Schalteinrichtung handeln kann, an die Vorsetzeingänge angeschlossen ist. Der Ausgang der Teilerschaltung 103 im Verhältnis 1:N ist an eine drehbare Zeitschaltung 105 angeschlossen, bei der es sich beispielsweise um eine Anordnung vom Typ No. MC 14528B von Motorola oder eine ähnliche Einrichtung handeln kann. Diese spezielle Zeitschaltung hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da sie programmierbar ist und Vorkehrungen für eine Zuwachsdauer oder Größeneinstellung getroffen sind. Der Ausgang der Zeitschaltung 105 ist mit jeweils einem Eingang eines ersten AND-Gatters 111 mit zwei Eingängen
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und einem Eingang eines zweiten AND-Gatters 112 mit zwei Eingängen verbunden ist. Das Polaritätssignal von der Korrekturschaltung 68 wird ein an den zweiten Eingang des zweiten AND-Gatters 112 angelegt und ist außerdem über einen Inverter 110, bei dem es sich um einen Inverter vom Typ No. MC14O49B von Motorola handeln kann, an den zweiten Eingang des ersten AND-Gatters 111 angeschlossen, wie es in Figur 17 dargestellt ist. Der Ausgang des ersten AND-Gatters 111 ist an die Basis des ersten Treibertransistors 113 angeschlossen. Der Emitter des ersten Treibertransistors 113 ist an die logische Masse angeschlossen, während sein Kollektor mit einem ersten Treiberrelais 115 verbunden ist, bei dem es sich beispielsweise um ein Relais vom Typ No. 65640-22 von Hathaway Controls of Tulsa,Oklahoma, handeln kann. Die Kontaktanschlüsse 115a des ersten Treiberrelais 115 können in verschiedenster Weise verwendet werden, wobei drei Ausführungsformen nachstehend im Zusammenhang mit den Figuren 18 bis 21 erläutert sind.
In gleicher Weise ist der Ausgang des zweiten AND-Gatters 112 an die Basis des zweiten Treibertransistors 114 angeschlossen, der in gleicher Weise ausgebildet sein kann wie der erste Treibertransistor bei der vorliegenden Ausführungsform. Der Emitter des zweiten Treibertransistors 114 ist ebenfalls an die logische Masse angeschlossen, während sein Kollektor an den Eingang des zweiten Treiberrelais 116 angeschlossen ist, das gegebenenfalls in gleicher Weise ausgebildet sein kann, wie das erste Treiberrelais 115. Die Relaiskontakte 116a des zweiten Treiberrelais 116 können ebenfalls für jeden gewünschten Zweck verwendet werden. Eine spezielle Anwendungsmöglichkeit in der Verwendung der Relaiskontakte 115a und 116a der ersten und zweiten Treiberrelais 115 bzw. 116, die bereits in der Praxis ausprobiert worden ist, besteht darin, sie in der in Figur 18 beschriebenen Weise mit einem Wechselspannungs-Synchronmotor zu verbinden, beispielsweise einem Motor vom Typ No. SS400RC
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von Superior Electric Co., Bristo, Connecticut.
Es darf darauf hingewiesen werden, daß eine ganze Reihe der im Zusammenhang mit den verschiedenen Figuren der Zeichnung erläuterten Bauteile, für die Typenbezeichnungen angegeben worden sind, durch andere im wesentlichen funktionsgleiche Bauteile von anderen Herstellern ersetzt werden können, ohne daß die oben beschriebene Prozeßsteuerung gemäß der Erfindung deswegen ihre Funktionstüchtigkeit einbüßt. Vorstehend wurde lediglich eine bevorzugte Ausführungsform erläutert und einige Gründe für diesen Zweck angegeben. Gegebenenfalls können jedoch auch andere Erwägungen berücksichtigt werden, beispielsweise Anpassungsmöglichkeiten, Kosten, Größe oder dergleichen, ohne den grundsätzlichen Aufbau zu verlassen.
Es wird davon ausgegangen, daß bei einem derartigen Ersetzen von Bauteilen nach Studium entsprechender Unterlagen Stromläufe für die speziellen Anordnungen ohne weiteres aus der Literatur entnehmbar sind, die von den Herstellern der jeweiligen Einrichtungen zur Verfügung gestellt werden.
Weiterhin darf, bezugnehmend auf Figur 18, darauf hingewiesen werden, daß die Relaiskontakte der ersten und zweiten Treiberrelais auch in ganz anderer Weise verwendet werden können als sie an den speziellen Wechselspannungsmotor anzuschließen, der von der Anmelderin angegeben wird. Beispiele für derartige Anwendungsmöglichkeiten sind die Verwendung beliebiger umsteuerbarer Motoren oder in zwei Richtungen wirksamer Betätigungsorgane, um mechanische, pneumatische oder hydraulische Kreise zu steuern. Derartige Betätigungsorgange können ihrer Bauart nach beispielsweise für Drehbewegungen oder Translationsbewegungen ausgelegt sein.
Wie sich aus der Anordnung nach Figur 17 entnehmen läßt, erhält der in zwei Richtungen schaltbare Treiber das Eingangssignal von den Takt- und Polaritätssignalen sowie das N-Eingangssignal von der N-Zuordnungseinrichtung 104. Die Teilerschaltung 103 im Verhältnis 1:N liefert einen
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Impuls für jeweils N-Eingangsimpulse, und dies dient zum Untersetzen der hochfrequenten Taktfrequenz die die Zuwachsrate liefert. Der heruntergesetzte Impulstakt wird dann zum Triggern der triggerbaren Zeitschaltung 105 verwendet. Das Ausgangssignal der Zeitschaltung 105 wird dann mit dem oben bereits erwähnten Polaritätssignal einer Gatter-Anordnung zugeführt, um getrennte Vorwärts- und Rückwärts-Ausgangssignale zu erzeugen, und zwar unter Verwendung der ersten und zweiten mit zwei Eingängen versehenen AND-Gatter 111 und 112, der ersten und zweiten Treibertransistoren 113 und 114 und der ersten und zweiten Treiberrelais 115 und 116, Die Signale, die sich in Form eines Schließens der oben bereits erwähnten Relaiskontakte auswirken, können dazu verwendet werden, nahezu jeden Motor oder jedes Zweirichtungs-Betätigungsorgan mit Standardschalttechniken anzutreiben. Die Zuwachsgrößeneinstellung wird ve'rwendet, um die Dauer des Schließens der Kontakte für jeweils N-Taktimpulse zu bestimmen.
Eine Verwendungsmöglichkeit eines in zwei Richtungen schaltbaren Treibers zur Steuerung eines Gleichspannungsmotors kann in der in Figur 19 dargestellten Weise erfolgen, wobei die Relaiskontakte 115a des ersten Treiberrelais 115 bzw. 116a des zweiten Treiberrelais 116 in der dargestellten Weise an einen Gleichspannungsmotor angeschlossen sind.
Wenn es wünschenswert ist, pneumatische oder hydraulische Schaltungen mit einem derartigen in zwei Richtungen schaltbaren Treiber zu betätigen, so haben sich Anwendungsmöglichkeiten der in Figur 20 und 21 dargestellten Art als zufriedenstellend erwiesen, wobei die Relaiskontakte 115a des ersten Treiberrelais 115 bzw. 116a des zweiten Treiberrelais 116 in der in Figur 20 dargestellten Weise an Magnetspulen A und B eines mit zwei Magnetspulen ausgerüsteten Magnetventils angeschlossen sind, das seinerseits in der in Figur 21 dargestellten Weise an einen Druckmittelzylinder angeschlossen ist. Wenn die Magnetspule B arbeitet,
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so bewirkt die Position des in Figur 21 dargestellten Magnetventils, daß Druck auf der linken Seite des Druckmittelzylinders 118 eintritt, so daß sich der Kolben nach rechts bewegt und der Zylinder sich ausdehnt. Wenn die Magnetspule A arbeitet,, so ändert das Magnetventil seine Position und bewirkt eine Bewegung des Kolbens nach links bzw. ein Zurückziehen des Zylinders.
Bei bestimmten Prozessen ist es jedoch wünschenswert, pneumatische Betätigungsorgane in der Steuerung zu verwenden, beispielsweise das Betätigungsorgan 45. Dies erfordert gewisse Änderungen in der Korrekturschaltung und führt zu der in Figur 7 und 8 dargestellten Ausführungsform. Wenn die in Figur 7 dargestellte pneumatische Korrekturschaltung verwendet wird, so geht das Korrektursignal von der Differenzeingangsschaltung 67 zuerst in eine Absolutwertschaltung 87, die mit der anhand der Figur 16 beschriebenen Schaltung identisch ist. Das Ausgangssignal der Absolutwertschaltung ist der Absolutwert des Korrektursignals, und dieses wird dem Komparator 92 für den ünempfindlichkeitsbereich zugeführt. Das Polaritätsausgangssignal von der Absolutwertschaltung wird beidieser Ausführungsform nicht verwendet. In ähnlicher Weise wie oben bereits erläutert, wird der Absolutwert des Korrektursignals mit dem Referenzsignal des ünempfindlichkeitsbereiches verglichen, und wenn es zwischen Null und dem Referenzsignal des Unempfindlichkeitsbereiches liegt, wird der Analogschalter 94 abgeschaltet. Daher kann dann kein Strom in den Integrator 98 fließen und es erfolgt keine Änderung des Ausgangssignals der pneumatischen Korrekturschaltung, so daß das Signal zum Treiber 43 in wirksamer Weise ausbleibt.
Wenn jedoch der Absolutwert des Korrektursignals größer ist als das Referenzsignal des Ünempfindlichkeitsbereiches, so wird der Analogschalter 94 so geschaltet, daß ein Stromfluß zum Integrator 98 möglich ist. In diesem Zustand wird das Korrektursignal der Untersetzerschaltung zu-
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geführt, die in an sich bekannter Weise ein Potentiometer sein kann. Somit wird das Korrektursignal in einem vorgegebenen Verhältnis hinsichtlich seines Wertes reduziert und liefert ein in richtiger Weise untersetztes Signal für den Integrator 98.
Bei der Anordnung nach Figur 14 läuft das Eingangssignal zum Integrator 98 durch einen Widerstand RI zum negativen Eingang eines Operationsverstärkers 83h der Integratorschaltung. Vom Ausgang des Operationsverstärkers 83h ist eine Rückkopplungsschleife mit einem Kondensator CI zurück zu seinem negativen Eingang vorgesehen, während sein positiver Eingang an Masse liegt. Die Wirkung dieser Anordnung besteht darin, das Eingangssignal in ein Spannungssignal umzuwandeln, das die Änderungsgeschwindigkeit der Spannung repräsentiert. Die Werte für RI und CI werden so gewählt, daß sie eine Zeitkonstante für die Schaltung liefern, so daß die Prozeßeinrichtung 46 in der Lage ist, dem Ausgangssignal durch den Treiber 43 zu folgen. Im allgemeinen ist dieses Ausgangssignal eine Funktion von V:(RI χ CI) und der Zeit.
Das Ausgangs-Spannungssignal des Integrators 98 geht dann durch einen Pufferuntersetzer 100 hindurch, der im einzelnen in Figur 12 dargestellt ist. In Wirklichkeit ist der Pufferuntersetzer ein bipolarer Treiberverstärker, der aus einem NPN-Transistor Q1, beispielsweise einem 2N4921, und einem PNP-Transistor Q2, beispielsweise einem 2N4918, besteht, deren Basen beide an das Eingangssignal angeschlossen sind, das vom Integrator 98 geliefert wird, während ihre Emitter beide an einen Untersetzungswiderstand RS angeschlossen sind, der ein Ausgangssignal für den Treiber liefert. Der Kollektor des Transistors Q1 ist an die positive Versorgungsspannung plus VCC und der Kollektor des Transistors Q2 ist an die negative Versorungsspannung minus VCC angeschlossen. Somit wird ein Signal für den Treiber 43 geliefert, der in diesem Falle ein Stromdruckwandler ist, beispielsweise vom Typ Moore Products Model No. 77 aus Springhouse, Pennsylvania.
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Bei einem Arbeitssystem, bei dem ein pneumatisches Betätigungsorgan 45 und somit ein pneumatischer Treiber erforderlich sind und eine Vorhaltwirkung erwünscht ist, hat sich die Ausführungsform nach Figur 8 bewährt. In diesem Falle wird, in ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform nach Figur 7, das Korrektursignal von der Differenzeingangsschaltung der Absolutwertschaltung zugeführt, die in der oben im Zusammenhang mit Figur 16 erläuterten Weise ein Ausgangssignal, das gleich dem Absolutwert des Korrektursignals ist, und ein Polaritätssignal liefert. Das Absolutwertsignal von der Absolutwertschaltung 87 wird wiederum einem Komparator 9 2 für den Unempfindlichkeitsbereich zugeführt, und wenn der Absolutwert des Korrektursignals kleiner ist als ein Referenzsignal des Unempfindlichkeitsbereiches, so schaltet der zweifache Analogschalter 97, beispielsweise ein Schalter vom Typ AD7513 der Analog Devices, Inc., beide Eingänge des Summierintegrators 102 ab, was dazu führt, daß das Signal zum Pufferuntersetzer 100 konstant gehalten wird, was schließlich dazu führt, daß dem Betätigungsorgan 45 keine Änderung mitgeteilt wird.
Wenn jedoch der Absolutwert des Korrektursignals größer ist als das Referenzsignals des Unempfindlichkeitsbereiches, so wird der Analogschalter 97 die Eingänge zum 5 Summierintegrator 102 nicht abschalten. In diesem Falle wird, wie in Figur 8 angedeutet, das Korrektursignal gleichzeitig der Untersetzungseinrichtung 99 zugeführt, die in gleicher Weise ausgebildet sein kann, wie bei der Ausführungsform nach Figur 7 und bei der es sich um ein Potentiometer handeln kann. Dies führt zu einer gewissen Änderung der Größe des Korrektursignals, das dem Analogschalter zugeführt wird. Das gesättigte Polaritätssignal von der Absolutwertschaltung 87 wird gleichzeitig einer zweiten Untersetzungseinrichtung 101 zugeführt, was zu einem zweiten Eingangssignal für den Analogschalter 97 führt. Dieses zweite Signal wird im wesentlichen ein konstantes positives oder negatives Signal sein, und zwar in Abhängigkeit vom Polaritätssignal. Befindet sich der Analogschalter 97
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in seinem eingeschalteten Zustand, so werden diese beiden Eingangssignale dem Summierintegrator 102 zugeführt, wie es in Figur 15 dargestellt ist. Der Summierintegrator besteht aus einem Operationsverstärker 83i der Summierintegratorschaltung, wobei der positive Eingang des Operationsverstärkers 83i mit Masse verbunden ist und eine Rückkopplungsschleife mit einem Kondensator CSI zwischen seinen Ausgang und seinen negativen Eingang geschaltet ist. Die beiden Eingangssignale von den Untersetzungseinrichtungen 99 und 101 gehen durch die Widerstände RSH bzw. RSI2 hindurch und liegen am negativen Eingang des Operationsverstärkers 83i. Die Werte der Widerstände und Kondensatoren werden wiederum unter Berücksichtigung der Überlegungen ausgewählt, die im Zusammenhang mit dem Integrator nach Figur 14 dargelegt wurden und hängen vom speziellen Anwendungszweck ab, für den die Prozeßsteuerung vorgesehen ist. Das Ausgangssignal des Summierintegrators 102 ist eine Funktion von
V1/(RSI1 x CSI) + V2/(RSI2 x CSI) und der Zeit. Dieses Spannungssignal wird an den Puffer-Untersetzer 100 angelegt, der das Signal in gleicher Weise verarbeitet wie oben im Zusammenhang mit Figur 7 erläutert. Man erkennt, daß Figur 8 im wesentlichen der Figur 7 gleicht/ mit der Ausnahme der zweiten Untersetzungseinrichtung 101. Die Funktion der zweiten Untersetzungseinrichtung besteht darin, ein Spannungseingangssignal zu liefern, das wirklich ein Signal minimaler Geschwindigkeit für den Treiber 43 liefert und dafür sorgt, daß die Prozeßeinrichtung 46 sich, wenn erforderlich, mit minimalem Wert bewegt. In der gleichen Weise wie oben beschrieben, kann der Treiber ein Strompneumatikwandler vom Typ 77 der Moore Products sein. Der Treiber liefert seinerseits am Anschluß 48 ein Signal für das Arbeitssystem 44, das in Figur 1 bis 3 dargestellt ist, und das Korrelationssignal des Verfahrensablaufs wird kontinuierlich mit dem Sollwert verglichen, bis der Prozeß sich innerhalb der Sollwertgrenzen befindet, so daß auf diese Weise die Schleife für die beschriebene Anordnung geschlossen wird.
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Unter Weglassung der alten Steuerungen mit drei Betriebsarten wird also nunmehr eine Prozeßsteuerung angegeben, die einen Prozeß als Funktion von der Differenz von unter Geschwindigkeitsänderung zwischen einem Sollwert und einem Istwert des Prozesses mit Laboratoriumsgeschwindigkeit bei Serienherstellung steuert.
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Claims (69)

PATENTANWÄLTE ** ^ ** ' SCH|FF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-8OOO MÖNCHEN 95 SCANS ASSOCIATES, INC. 29- Juni 1979 DEA-5937 Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von Prozessen PATENTANSPRÜCHE
1.} Verfahren zur Steuerung eines Prozesses unter Verwendung einer Prozeßsteuerung, gekenn zeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Liefern eines Sollwertsignals für die Prozeßsteuerung bezogen auf den Zustand, auf den der Prozeß gebracht werden soll, Liefern eines Rückkopplungssignals für die Prozeßsteuerung von dem gesteuerten Prozeß, das den derzeitigen Zustand des Prozesses angibt,
Verwenden des Sollwert- und des Rückkopplungssignals zur Erzeugung eines Korrektursignals, das unverändert bleibt, solange der gesteuerte Prozeß und das Sollwertsignal beide in einen statischen Zustand bleiben, das aber auch vorgreift und versucht, in den Sättigungszustand zu kommen, sobald ein neuer Sollwert geliefert wird oder eine Prozeßänderung auf-
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tritt, indem dafür gesorgt wird, daß das Korrektursignal als Funktion der Fehlerdifferenz zwischen den Sollwert- und Rückkopplungssignalen und auch als Funktion der Geschwindigkeitsänderung der Fehlerdifferenz in der Weise verarbeitet wird, daß das Korrektursignal zuerst, wenn gesättigt, aus der Sättigung herausgebracht wird, indem sowohl die Fehlerdifferenz zwischen dem Sollwert- und dem Rückkopplungssignal als auch die Geschwindigkeitsänderung der Fehlerdifferenz verwendet wird, wobei die Geschwindigkeitsänderung betont wird, während der Prozeß sich in einem dynamischen Zustand befindet, so daß das Signal viel schneller aus der Sättigung herausgebracht wird, als wenn nur die Fehlerdifferenz verwendet wird, und daß das Korrektursignal, wenn es ungesättigt ist oder ungesättigt wird, dann in seinem Wert viel schneller geändert wird, indem sowohl die Fehlerdifferenz als auch die Geschwindigkeitsänderung der Fehlerdifferenz und nicht nur die Fehlerdifferenz allein verwendet wird, und daß dann das Korrektursignal in einer Reihe von Vorgängen auf einen Wert mit kleinerem Betrag, aber mit der einen oder anderen Polarität gebracht wird, bis das Korrektursignal bei einem Wert ankommt, der dem Zustand entspricht, auf den der Prozeß gebracht werden soll,
und Verwenden des Korrektursignals, damit der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Liefern eines Sollwertsignals für
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die Prozeßsteuerung folgende Schritte beinhaltet: Anordnen eines Sollwerteinstelleinrichtung, die ein Referenz-Spannungssignal liefert, Anschließen der Sollwerteinstelleinrichtung in geeigneter Weise an die Prozeßsteuerung und Einsetzen der Sollwerteinstelleinrichtung in einer Stellung, so daß ihr Ausgang das Sollwertspannungsreferenzsignal liefert.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte der Anordnung einer Sollwerteinstelleinrichtung und Anschließen der Sollwerteinstelleinrichtung beinhalten, daß ein Potentiometer vorgesehen und dieses direkt mit der Prozeßsteuerung verbunden wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lieferung eines Sollwertsignals für die Prozeßsteuerung folgende Verfahrensschritte beinhaltet: Anordnen einer Sollwerteinstelleinrichtung, die ein Referenz-Spannungssignal liefert, Anschließen der Sollwerteinstelleinrichtung an eine Automatik, um automatisch das Referenzspannungssignal in der Sollwerteinstelleinrichtung bei Beendigung eines Tests auf einen geeigneten Wert für einen nächsten Zustand zu ändern, und Anschließen der Sollwerteinstelleinrichtung an die Prozeßsteuerung.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Liefern eines Rückkopplungssignals für die Prozeßsteuerung folgende Verfahrensschritte beinhaltet:
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Anordnen einer Prozeßmeßeinrichtung, die den laufenden Zustand des gesteuerten Prozesses mißt, Veranlassen der Prozeßmeßeinrichtung, ein Prozeßkorrelationssignal bezogen auf den laufenden Zustand des Prozesses zu liefern und Veranlassen, daß das Prozeßkorrelationssignal entweder direkt der Prozeßsteuerung oder einer Rückkopplungssignaleinrichtung zugeführt wird, die in der Lage ist, das Prozeßkorrelationssignal in ein Signal umzuwandeln oder zu verarbeiten, das von der Prozeßsteuerung verwendbar und ihr direkt zuführbar ist, so daß das der Prozeßsteuerung zugeführte Signal das Rückkopplungssignal bezogen auf den laufenden Zustand des gesteuerten Prozesses ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung der Sollwert- und Rückkopplungssignale zur Erzeugung eines Korrektursignals folgende Verfahrensschritte beinhaltet: Anordnen einer Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung, Versorgen der Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung mit den Sollwert- und Rückkopplungssignalen und Erzeugen eines Korrektursignals bezogen auf die algebraische Summe der aktuellen Fehlerdifferenz und der Geschwindigkeitsänderung der aktuellen Fehlerdifferenz zwisehen den Rückkopplungs- und Sollwertsignalen.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung der Sollwert- und Rückkopplungssignale zur Erzeugung eines Korrektursignals folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen einer Fehler- und Ge-
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schwindigkeitsverstärkerschaltung, Anordnen einer Gültigkeitsbereichtestschaltung, Liefern von Sollwert- und Rückkopplungssignalen für die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung, Liefern von oberen und unteren Sollwertgrenzen sowie des Sollwertsignals für die Gültigkeitsbereichtestschaltung, Liefern eines Ausgangssignals von der Gültigkeitsbereichtestschaltung zur Erzeugung eines Sättigungsübersteuersignals, wenn der Sollwert außerhalb der oberen und unteren Sollwertgrenzen liegt, Liefern des Sättigungsübersteuersignals zur Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung, Veranlassen, daß die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung ein Korrektursignal liefert, -das gesättigt ist, wenn das Sollwertsignal entweder oberhalb der oberen Sollwertgrenze oder unterhalb der unteren Sollwertgrenze liegt, und Veranlassen, daß die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung ein Korrektursignal bezogen auf die algebraische Summe der aktuellen Fehlerdifferenz und der Geschwindigkeitsänderung der aktuellen Fehlerdifferenz zwischen den Rückkopplungsund Sollwertsignalen liefert, wenn das Sollwertsignal innerhalb der oberen und unteren Sollwertgrenzen liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen eines ersten Operationsverstärkers mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, Anordnen eines zweiten Operationsverstärkers mit positivem und negativen Ein-
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gang und einem Ausgang, Anordnen eines Meßverstärkers mit positivem und negativem Eingang, einem Ausgang und einer Geschwindigkeits- und Proportionalverstärkungseinstellung, Anschließen des Sollwertsignals an den positiven Eingang des ersten Operationsverstärkers, Anschließen des Rückkopplungssignals an den positiven Eingang des zweiten Operationsverstärkers, Zwischenschalten eines Kondensators zwischen die negativen Eingänge der ersten und zweiten Operationsverstärker, Zwischenschalten eines ersten variablen Rückkopplungswiderstandes zwischen den Ausgang und den negativen Eingang des ersten Operationsverstärkers, Zwischenschalten eines zweiten variablen Rückkopplungswiderstandes zwischen den Ausgang und den negativen Eingang des zweiten Operationsverstärkers, Anschließen des Sättigungsübersteuersignals an den positiven Eingang des MeßVerstärkers und Zwischenschalten eines Widerstandes zwischen den Ausgang des zweiten Operationsverstärkers und den positiven Eingang des Meßverstärkers, so daß das Korrektursignal vom Ausgang des Meßverstärkers erhalten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung des Korrektursignals, damit der Prozeß den gewünschten Zustand erreicht, folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen einer Korrekturschaltung, Bestimmen des Absolutwertes des Korrektursignals, kontinuierliches Vergleichen des Absolutwertes des Korrektursignals mit einem ünempfindlichkeitsreferenzwert, Ändern des Ausgangssignals der Korrekturschaltung, wenn der Absolutwert des
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Korrektursignals oberhalb der Unempfindlichkeitsreferenz liegt, Beibehalten des Ausgangssignals der Korrekturschaltung, wenn der Absolutwert zwischen Null und dem Unempfindlichkeitsreferenzwert liegt, und Verwenden des Ausgangssignals, damit der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verwenden des Korrektursignals, damit der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht, folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen einer Korrekturschaltung, Liefern des Korrektursignals zu einer Absolutwertschaltung und zu einem Analogschalter über eine Untersetzungseinrichtung, Vorsehen einer Verbindung zwischen dem Ausgang des Analogschalters und einem Integrator, Bestimmen des Absolutwertes des Korrektursignals, kontinuierliches Vergleichen des Absolutwertes des Korrektursignals mit einem Unempfindlichkeitsbereichsreferenzwert, Veranlassen, daß der Analogschalter eingeschaltet wird, wenn der Absolutwert des Korrektursignals oberhalb des Unempfindlichkeitsbereichsreferenzwertes liegt, so daß ein Stromfluß proportional zum Korrektursignal in den Integrator eintreten und eine Änderung des Ausganges der Korrekturschaltung erfolgen kann, Veranlassen, daß der Analogschalter ausgeschaltet wird, wenn der Absolutwert des Korrektursignals zwischen Null und dem Referenzwert des Unempfindlichkeitsbereiches liegt, so daß kein Strom vom Analogschalter zum Integrator fließen und keine Änderung des Ausganges der Korrekturschaltung stattfinden kann, und Ver-
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wenden des Ausgangssignals, so daß der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung des Korrektursignals, damit der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht, folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen einer Korrekturschaltung, Liefern des Korrektursignals zu einer Absolutwertschaltung und einem Zweifachanalogschalter über eine erste Untersetzungseinrichtung, Vorsehen von Verbindungen zwischen dem Zweifachanalogschalter und einem Summierintegrator, Bestimmen des Absolutwertes des Korrektursignals, Liefern eines' Polaritätssignals zu dem Zweifachanalogschalter über eine zweite Untersetzungseinrichtung mit gleicher Polarität wie das Korrektursignal, kontinuierliches Vergleichen des Absolutwertes des Korrektursignals mit einem Unempfindlichkeitsbereichs-Referenzwert, Veranlassen, daß der Zweifachanalogschalter eingeschaltet wird, wenn der Absolutwert des Korrektursignals oberhalb des Referenzwertes des Ünempfindlichkeitsbereiches liegt, so daß ein erster Stromfluß proportional zum Korrektursignal in den Summierintegrator fließen, ein zweiter Stromfluß proportional zum Polaritätssignal in den Summierintegrator fließen und eine Änderung des Ausgangs der Korrekturschaltung stattfinden kann, Veranlassen, daß der Zweifachanalogschalter ausgeschaltet wird, wenn der Absolutwert des Korrektursignals zwischen Null und dem Referenzwert des Ünempfindlichkeitsbereiches liegt, so daß kein Strom vom Zweifachanalogschalter
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zum Summierintegrator fließen und keine Änderung des Ausgangs der Korrekturschaltung stattfinden kann, und Verwenden des Ausgangssignals, so daß der Prozeß den gewünschten Zustand erreicht.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Verwendung des Korrektursignals , damit der Prozeß den gewünschten Zustand erreicht, folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen einer Korrekturschaltung, Bestimmen des Absolutwertes des Korrektursignals, Liefern eines Polaritätssignals, das der Polarität des Korrektursignals entspricht, kontinuierliches Vergleichen des Absolutwertes des Korrektursignals mit einem Unempfindlichkeitsbereichs-Referenzwert, Liefern eines Taktsignals, wenn der Absolutwert des Korrektursignals größer ist als der Referenzwert des Unempfindlichkeitsbereiches, Liefern keines Taktausgangssignals, wenn der Absolutwert des Korrektursignals zwischen Null und dem Referenzwert des Unempfindlichkeitsbereiches liegt, und Verwenden des Taktausgangssignals und des Polaritätssignals, damit der Prozeß den gewüsnchten Zustand erreicht.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Bestimmung des Absolutwertes des Korrektursignals folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen eines ersten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung mit einem positiven und einem negativen Eingang und einem Ausgang, Anordnen eines zweiten Operationsverstärkers
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der Absolutwertschaltung mit einem positiven und einem negativen Eingang und einem Ausgang, Anschließen des positiven Eingangs des ersten Operationsverstärkers an Masse des Analogkreises über einen Widerstand mit dem Wert 2/3 R, Anschließen des positiven Eingangs des zweiten Operationsverstärkers an Masse des Analogkreises über einen Widerstand mit einem Wert von 2/3 R, Anschließen des negativen Eingangs des ersten Operationsverstärkers an einen ersten Sununierungsknotenpunkt, Liefern des Korrektursignals zum zweiten Summierungsknotenpunkt über einen Widerstand mit einem Wert von 2R und zu einem ersten Summierungsknotenpunkt über einen Widerstand mit einem Wert von R, Anschließen zwischen den ersten Summierungsknotenpunkt und den zweiten Summierungsknotenpunkt von zwei in Serie geschalteten Widerständen, die beide einen Wert von R besitzen, Anordnen einer ersten Steuerdiode, die mit ihrer Anode an die Verbindung der beiden in Serie geschalteten Widerstände angeschlossen ist und. die mit ihrer Kathode an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen ist, Anordnen einer zweiten Steuerdiode, die mit ihrer Kathode an den ersten Summierungsknotenpunkt und mit ihrer Anode an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung angeschlossen ist, Verbinden des negativen Eingangs des zweiten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung mit dem zweiten Summierungsknotenpunkt, Verbinden des Ausgangs des zweiten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung mit dem zweiten Summierungsknotenpunkt über einen Widerstand mit
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einem Wert von 2R, so daß der Ausgang des zweiten Operations-Verstärkers der Absolutwertschaltung den Absolutwert des Korrektursignals liefert, dessen Betrag größer oder gleich Null ist.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung des Absolutwertes des Korrektursignals und die Lieferung eines Polaritätssignals, das der Polarität des Korrektursignals entspricht, folgende Verfahrens schritte umfaßt:Anordnen eines ersten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung mit einem positiven und einem negativen Eingang und einem Ausgang, Ano-rdnen eines zweiten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung mit einem positiven und einem negativen Eingang und einem Ausgang, Anordnen eines dritten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung mit einem positiven und einem negativen Eingang und einem Ausgang, Anschließen des positiven Eingangs des ersten Operationsverstärkers an Masse des Analogkreises über einen Widerstand mit einem Wert von 2/3 R, Anschließen des positiven Eingangs des zweiten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung an Masse des Analogkreises über einen Widerstand mit einem Wert von 2/3R, Anschließen des negativen Eingangs des ersten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung an einen ersten Sununierungsknotenpunkt, Liefern des Korrektursignals zu einem zweiten Summierungsknotenpunkt über einen Widerstand mit einem Wert von 2 R und zu dem ersten Summierungsknotenpunkt über einen Widerstand mit einem Wert von R, Anschließen einer Serienschaltung von zwei Widerständen, die beide einen Wert von R besitzen, zwischen den ersten Summie-
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rungsknotenpunkt und den zweiten Summierungsknotenpunkt, Anordnen einer ersten Steuerdiode, die mit ihrer Anode an die Verbindung der zweiten in Serie geschalteten Widerstände und mit ihrer Kathode an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung angeschlossen ist, Anordnen einer zweiten Steuerdiode, die mit ihrer Kathode an den ersten Summierungsknotenpunkt und mit ihrer Anode an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung angeschlossen ist, Verbinden des negativen Eingangs des zweiten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung mit dem zweiten Summierungsknotenpunkt, Verbinden des Ausgangs des zweiten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung mit dem zweiten Summierungsknotenpunkt über einen Widerstand mit einem Wert von 2 R, so daß das Ausgangssignal des zweiten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung der Absolutwert des Korrektursignals ist, dessen Betrag größer oder gleich Null ist, Anschließen des Ausgangs des ersten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung an den negativen Eingang des dritten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung/ Anschließen des positiven Eingangs des dritten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung an Masse des Analogkreises über einen Widerstand mit einem Wert von R/10/ Bilden einer Rückkopplungsschleife durch Zwischenschaltung eines Widerstandes mit einem Wert von 1OR zwischen den Ausgang und den positiven Eingang des dritten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung und Erhalten eines Polaritätssignals vom Ausgang des dritten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung, das der Polarität
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des Korrektursignals entspricht.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung
des Ausgangssignals, damit der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht, folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen eines Treibers, Verbinden des Treibers mit einem an eine
Prozeßeinrichtung angepaßten Betätigungsorgans und Liefern
des Ausgangssignals zum Treiber, damit der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Verwendung des Taktausgangssignals und des Polaritätssignals, damit der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht, folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen eines Treibers, Verbinden des
Treibers mit einem an eine Prozeßeinrichtung angepaßten Betätigungsorgan und Zuführung der Takt- und Polaritätssignale zum Treiber, so daß der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungsorgan ein Gleichspannungs-Schrittmotor verwendet wird und daß ein Treiber in Form eines Schrittmotortreibers verwendet wird, der so ausgelgt ist, daß er die Takt- und Polaritätssignale zur Steuerung des Betätigungsorganes erhält.
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18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schrittmotortreiber verwendet wird, der einen Schrittmotorumsetzer aufweist, der an einen Vierfach 5ADC-Treiber angeschlossen ist, und der die Takt- und Polaritätssignale erhält und das Betätigungsorgan steuert.
19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungsorgan ein Wechselspannungs-Synchronmotor verwendet wird.
20. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Treiber ein in zwei Richtungen schaltbarer Treiber verwendet wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß die Anordnung eines in zwei Richtungen schaltbaren Treibers folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnung einer Teilerschaltung im Verhältnis 1:N mit einem Eingang, einem Vorwähleingang und einem Ausgang, Anschließen des Taktsignals an den Eingang, Anschließen einer N-Zuordnungseinrichtung an den Vorwähleingang, Vorsehen einer triggerbaren Zeitschaltung mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang an den Ausgang der Teilerschaltung im Verhältnis 1:N angeschlossen ist, Vorsehen eines ersten AND-Gatters mit zwei Eingängen und eines zweiten AND-Gatters mit zwei Eingängen, Verbinden des Ausgangs der triggerbaren Zeitschaltung mit jeweils einem Eingang der beiden AND-Gatter, Anschließen des Polaritätssignals an den zweiten Eingang des zweiten AND-
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Gatters und an den Eingang eines Inverters, Anschließen des Ausgangs des Inverters an den zweiten Eingang des ersten AND-Gatters/ Anordnen eines ersten Treibertransistors mit einem Emitter, einer Basis und einem Kollektor, Anschließen des Ausgangs des ersten AND-Gatters an die Basis des ersten Treibertransistors, Anordnen eines ersten Treiberrelais mit einem Paar von Relaiskontakten, Anschließen des Kollektors des ersten Treibertransistors an das erste Treiberrelais, Anordnen eines zweiten Treibertransistors mit einem Emitter, einer Basis und einem Kollektor, Anschließen des Ausgangs des zweiten AND-Gatters an die Basis des zweiten Treibertransistors, Anordnen eines zweiten Treiberrelais mit einem Eingang und einem Paar von Relaiskontakten, Anschließen des Kollektors des zweiten Treibertransistors an den Eingang des zweiten Treiberrelais und Verbinden der Emitter der ersten und zweiten Treibertransistoren mit Masse des Logikkreises.
22, Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Liefern eines Rückkopplungssignals zur Prozeßsteuerung folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen einer Prozeßmeßeinrichtung, die den laufenden Zustand des gesteuerten Prozesses mißt, Veranlassen, daß die Prozeßmeßeinrichtung ein Prozeßkorrelationssignal bezogen auf den laufenden Zustand des Prozesses liefert. Veranlassen, daß das Prozeßkorrelationssignal entweder direkt der Prozeßsteuerung zugeführt oder einer Rückkopplungssignaleinrichtung zugeführt wird, die das Prozeßkorrelationssignal in ein Signal umwandelt oder verarbeitet, das von der Prozeßsteuerung verwendbar und dieser direkt zugeführt wird, so daß das der Prozeßsteuerung zugeführte
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Signal das Rückkopplungssignal bezogen auf den laufenden Zustand des gesteuerten Prozesses ist.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung der Sollwert- und Rückkopplungssignale zur Erzeugung eines Korrektursignals folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen einer Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung, Anordnen einer Gültigkeitsbereichtestschaltung, Zuführen der Sollwert- und Rückkopplungssignale zur Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung, Zuführen der oberen und unteren Sollwertgrenzen und des Sollwertsignals zur Gültigkeitsbereich test schaltung,' Bilden eines Ausgangssignals von der Gültigkeitsbereichtestschaltung zur Erzeugung eines Sättigungsübersteuersignals, wenn der Sollwert außerhalb der oberen und unteren Sollwertgrenzen liegt, Zuführung des Sättigungsübersteuersignals zur Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung, Veranlassen, daß die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung ein Korrektursignal liefert, das gesättigt ist, wenn das Sollwertsignal entweder oberhalb der oberen Sollwertgrenze oder unterhalb der unteren Sollwertgrenze liegt und Veranlassen, daß die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung ein Korrektursignal liefert, das von der algebraischen Summe der aktuellen Fehlerdifferenz und der Geschwindigkeitsänderung der aktuellen Fehlerdifferenz zwischen den Rückkopplungs- und Sollwertsignalen abhängt, wenn das Sollwertsignal innerhalb der oberen und unteren Sollwertgrenzen liegt.
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24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung des Korrektursignals, damit der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht, folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen einer Korrekturschaltung, Bestimmen des Absolutwerts des Korrektursignals, kontinuierliches Vergleichen des Absolutwerts des Korrektursignals mit einem Unempfindlichkeitsbereichsreferenzwert, Änderung des Ausgangssignals der Korrekturschaltung, wenn der Absolutwert des Korrekturssignals oberhalb des Referenzwerts des Unempfindlichkeitsbereiches liegt, Beibehalten des Ausgangssignals der Korrekturschaltung, wenn der Absolutwert zwischen Null und dem Referenzwert des unempfindlichkeitsbereiches liegt, und Verwenden des Ausgangssignals, so daß der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht.
25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung des Korrektursignals, so daß der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht, folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anordnen einer Korrekturschaltung, Zuführen des Korrektursignals zu einer Absolutwertschaltung und zu einem Analogschalter über eine Untersetzungseinrichtung, Vorsehen einer Verbindung zwischen dem Ausgang des Analogschalters und einem Integrator, Bestimmen des Absolutwertes des Korrektursignals, kontinuierliches Vergleichen des Absolutwerts des Korrektursignals mit einem Referenzwert des Unempfindlichkeitsbereiches, Veranlassen, daß der Analogschalter eingeschaltet wird, wenn der Absolutwert des
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Korrektursignals oberhalb des Referenzwertes den Unempfindlichkeitsbereiches liegt, so daß ein Stromfluß proportional zum Korrektursignal in den Integrator eintreten und eine Änderung des Ausgangssignals der Korrekturschaltung stattfinden kann, Veranlassen, daß der Analogschalter ausgeschaltet wird, wenn der Absolutwert des Korrektursignals zwischen Null und dem Referenzwert des unempfindlichkeitsbereiches liegt, so daß kein Strom vom Analogschalter zum Integrator fließen und keine Änderung des Ausganges der Korrekturschaltung stattfinden kann, und Verwenden des Ausgangssignals, so daß der Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht.
26. Prozeßsteuerung, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Verarbeitung eines Sollwertsignals bezogen auf einen Zustand, auf den ein Prozeß einzustellen ist, durch eine Einrichtung zur Verarbeitung eines Rückkopplungssignals bezogen auf einen laufenden Zustand des Prozesses, durch eine Einrichtung, die die Sollwert- und Rückkopplungssignale verwendet, um ein Korrektursignal zu erzeugen, das solange unverändert bleibt wie der gesteuerte Prozeß und das Sollwertsignal beide in einem statischen Zustand bleiben, und die im Vorgriff arbeitet und dafür sorgt, daß das Korrektursignal versucht, in die Sättigung zu kommen, wenn ein neues Sollwertsignal zugeführt wird oder eine Prozeßänderung stattfindet, und die das Korrektursignal als eine Funktion der Fehlerdifferenz zwischen den Sollwert- und Rückkopplungssignalen und auch als Funktion der Geschwindigkeitsänderung der Fehlerdifferenz
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verarbeitet und in der Weise arbeitet, daß das Korrektursignal zuerst, wenn gesättigt aus der Sättigung herausgebracht wird, indem sowohl die Fehlerdifferenz zwischen dem Sollwertsignal und dem Rückkopplungssignal als auch die Geschwindigkeitsänderung der Fehlerdifferenz verwendet wird, wobei die Geschwindigkeitsänderung betont wird, während sich der Prozeß in einem dynamischen Zustand befindet, so daß das Signal viel schneller aus der Sättigung herausgebracht wird als wenn die Fehlerdifferenz allein verwendet wird und daß dann, wenn das Korrektursignal ungesättigt ist oder ungesättigt wird, das Fehlersignal viel schneller geändert wird, indem sowohl die Fehlerdifferenz als auch die Geschwindigkeitsänderung der Fehlerdifferenz verwendet wird und nicht nur die Fehlerdifferenz allein verwendet wird, um das Korrektursignal in einer Reihe von Vorgängen auf einen Wert mit kleinerem Betrag jedoch von beliebiger Polarität zu ändern, bis das Korrektursignal einen Wert erreicht, der dem Zustand entspricht, auf den der Prozeß eingestellt werden soll, und durch eine Einrichtung zur Verwendung des Korrektursignals , so daß ein Prozeß seinen gewünschten Zustand erreicht.
27. Steuerung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verarbeitung eines Sollwertsignals eine Sollwerteinstelleinrichtung aufweist, die eine von der Prozeßsteuerung verarbeitbare Spannungsreferenz liefert, die einen Sollwert angibt.
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28. Steuerung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerteinstelleinrichtung als Potentiometer ausgebildet ist.
29. Steuerung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verarbeitung eines Sollwertsignals eine Sollwerteinstelleinrichtung, die eine von der Prozeßsteuerung verarbeitbare Referenzspannung lie-"fert, und eine Automatik aufweist, die bei Beendigung eines Tests automatisch die Referenzspannung auf einen für den nächsten Zustand geeigneten Wert ändert.
30. Steuerung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verarbeitung eines Rückkopplungssignals eine Prozeßmeßeinrichtung aufweist, die ein Prozeßkorrelationssignal bildet und ein von der Prozeßsteuerung verarbeitbares Spannungssignal liefert, das einen Rückkopplungswert bezogen auf den laufenden Zustand des Prozesses angibt.
31. Steuerung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verarbeitung eines Rückkopplungssignals eine Prozeßmeßeinrichtung, die ein Prozeßkorrelationssignal bezogen auf den laufenden Zustand des Prozesses, und eine Rückkopplungssignaleinrichtung aufweist, die das Prozeßkorrelationssignal in ein Spannungssignal umwandelt und das von der Prozeßsteuerung verarbeitbare Spannungssignal liefert, das einen Rückkopplungswert bezogen
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auf den laufenden Zustand des Prozesses angibt.
32. Steuerung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungssignaleinrichtung als Druckwandler ausgebildet ist.
33. Steuerung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verwendung der Sollwert- und Rückkopplungssignale zur Erzeugung eines Korrektursignals eine Differenzeingangsschaltung aufweist, welche die Fehlerdifferenz zwischen dem Sollwertsignal und dem Rückkopplungssignal bestimmt, die Geschwindigkeitsänderung der Fehlerdifferenz bestimmt und ein Korrektursignal liefert, das von der Fehlerdifferenz und der Geschwindigkeitsänderung der Fehlerdifferenz abhängt.
34. Steuerung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzeingangsschaltung eine Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung, eine an die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung angeschlossene Einrichtung zur Verarbeitung des Rückkopplungssignals sowie eine an die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung angeschlossene Einrichtung zur Verarbeitung des Sollwertsignals aufweist, die in der Weise an die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung angeschlossen sind, daß diese ein Korrektursignal liefert.
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35. Steuerung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzeingangsschaltung eine Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung, eine Gültigkeitsbereichtestschaltung, eine an die Fehler- und GeschwindigkeitsverStärkerschaltung angeschlossene Einrichtung zur Verarbeitung des Rückkopplungssignals sowie eine an die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung angeschlossene Einrichtung zur Verarbeitung des Sollwertsignals aufweist, die in der Weise an die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung angeschlossen sind, daß diese ein Korrektursignal liefert.
36. Steuerung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzeingangsschaltung eine Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung, eine Gültigkeitsbereichtestschaltung, eine Untersetzungs- und Meßschutzschaltung, eine an die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung und die Untersetzungs- und Meßschutzschaltung angeschlossene Einrichtung zur Verarbeitung des Rückkopplungssignals sowie eine an die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung und die Untersetzungs- und Meßschutzschaltung angeschlossene Einrichtung zur Verarbeitung des Sollwertsignals aufweist, welche so ausgelegt und angeschlossen sind, daß die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung ein Korrektursignal und die Untersetzungs- und Meßschutzschaltung ein Abweichungs-Meßausgangssignal liefern.
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37. Steuerung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet , daß die Untersetzungs- und Meßschutzschaltung einen ersten Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang sowie einen zweiten
5 Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang aufweist, daß das Sollwertsignal an den positiven Eingang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen ist, daß das Rückkopplungssignal an den positiven Eingang des zweiten Operationsverstärkers angeschlossen ist, daß ein erster Strombegrenzungswiderstand an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen istr daß ein zweiter Strombegrenzungswiderstand an den Ausgang des zweiten Operationsverstärkers angeschlossen ist, daß der negative Eingang des ersten Operationsverstärkers mit dem ersten Strombegrenzungswiderstand verbunden ist, daß der negative Eingang des zweiten Operationsverstärkers mit dem zweiten Strombegrenzungswiderstand verbunden ist und daß ein Untersetzungswiderstand an den negativen Eingang des einen Operationsverstärkers angeschlossen ist, so daß die untersetzungs- und Meßschutzschaltung ein Differenzausgangssignal liefert, das in Form einer Spannung mit begrenzter Stromstärke vorliegt, so daß ein Meßgerät nicht übersteuert wird.
38. Steuerung nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet , daß die Gültigkeitsbereichtestschaltung einen Komparator für die obere Grenze mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, einen Komparator für die untere Grenze mit positivem und negativem Eingang und
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einem Ausgang, eine an den positiven Eingang des !Comparators für die obere Grenze angeschlossene obere Sollwertgrenze und eine an den positiven Eingang des Komparators für die untere Grenze angeschlossene untere Sollwertgrenze aufweist, während das Sollwertsignal an die negativen Eingänge der beiden Komparatoren für die obere bzw. untere Grenze angeschlossen ist, daß eine Diode für die obere Grenze mit ihrer Kathode an den Ausgang des Komparators für die obere Grenze angeschlossen ist, . daß eine Diode für die untere Grenze mit ihrer Anode an den Ausgang des Komparators für die untere Grenze angeschlossen ist, daß die Anode der Diode für die obere Grenze und die Kathode der Diode für die untere Grenze miteinander verbunden sind und ein Sättigungsübersteuersignal bilden, das der Fehlerund Geschwindigkeitsverstärkerschaltung zugeführt wird, wobei die Anordnung so geschaltet ist, daß das Korrektursignal gesättigt wird, wenn das Sollwertsignal sich außerhalb der oberen und unteren Sollwertgrenzen befindet, aber im Normalbetrieb das Korrektursignal liefert, wenn der Sollwert innerhalb der oberen und unteren Sollwertgrenzen liegt.
39. Steuerung nach einem der Ansprüche 35 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung einen Meßverstärker mit einem positiven und einem negativen Eingang, einer Geschwindigkeits- und Proportionalverstärkungseinstellung und einem Ausgang, einen ersten Operationsverstärker mit einem positiven und einem negativen Eingang und einem Ausgang sowie einen zweiten Operationsverstärker mit einem positiven und einem negativen
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Eingang und einem Ausgang aufweist, wobei das Sollwertsignal an den positiven Eingang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen ist und das Rückkopplungssignal an den positiven Eingang des zweiten Operationsverstärkers angeschlossen ist, daß ein Kondensator zwischen die negativen Eingänge des ersten und des zweiten Operationsverstärkers geschaltet ist, daß ein erster einstellbarer Rückkopplungswiderstand zwischen den Ausgang und den negativen Eingang des ersten Operationsverstärkers geschaltet ist, daß ein zweiter einstellbarer Rückkopplungswiderstand zwischen den Ausgang und den negativen Eingang des zweiten Operationsverstärkers geschaltet ist, daß das Sättigungsübersteuersignal an den positiven Eingang des Meßverstärkers angeschlossen ist und daß ein Widerstand zwischen den Ausgang des zweiten Operationsverstärkers und den positiven Eingang des Meßverstärkers geschaltet ist, so daß der Ausgang des Meßverstärkers ein Korrektursignal liefert, das von folgender Funktion abhängt:
C1 χ (R1 + R2) χ (d (F-DV)I, wobei dt
C1 = Wert der Kapazität C1 in Farad
G = Geschwindigkeits- und Proportionalverstärkungsfaktor
F = Rückkopplungssignalspannung DV = Sollwertsignalspannung 3j: = zeitliche Ableitung R = Widerstand in Ohm.
40. Steuerung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verwendung des Korrektursignals eine Korrekturschaltung aufweist, die Signale für eine Treibereinrichtung zur Einstellung einer Prozeßeinrichtung liefert.
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41. Steuerung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung Signale für eine Treibereinrichtung zur Betätigung eines Schrittmotors oder einer umsteuerbaren Einrichtung zur Einstellung der Prozeßeinrichtung liefert und eine Absolutwertschaltung aufweist, die einen Eingang zum Empfang des Korrektursignals und Ausgänge für ein Polaritätssignal und ein Signal besitzt, das dem Absolutwert des Korrektursignals äquivalent ist, daß ein ünempfindlichkeitsbereichskomparator mit einem Eingang und einem Ausgang mit seinem Eingang an den Ausgang der Absolutwertschaltung angeschlossen ist, daß eine Einrichtung Referenzwerte für den Unempfindlichkeitsbereich dem Unempfindlichkeitsbereichskomparator liefert, daß ein Summierverstärker mit einem Eingang und einem Ausgang vorgesehen ist, wobei der Eingang an den Ausgang der Absolutwertschaltung angeschlossen ist, daß ein Spannungsfrequenzwandler mit einem Eingang und einem Ausgang vorgesehen ist, wobei der Eingang an den Ausgang des Summierverstärkers angeschlossen ist, daß ein Analogschalter mit einem Eingang, einem Steuereingang und einem Ausgang vorgesehen ist, wobei der Ausgang ein Ausganssignal in Form eines Taktsignals liefert, der Eingang des Analogschalters an den Ausgang des Spannungsfrequenzwandlers angeschlossen ist und der Steuereingang an den Ausgang des Komparators für den unempfindlichkeitsbereich angeschlossen ist, während das Taktsignal und das Polaritätssignal der Treibereinrichtung zugeführt werden, um die Prozeßeinrichtung einzustellen.
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42. Steuerung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibereinrichtung aus einem Schrittmotorumsetzer besteht.
43. Steuerung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotorumsetzer aus einem Schrittmotorumsetzer besteht, der an einen Vierfach 5ADC-Treiber angeschlossen ist.
44. Steuerung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibereinrichtung aus einem in zwei Richtungen schaltbaren Treiber besteht."
45. Steuerung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung Signale für eine Treibereinrichtung zur Betätigung eines Betätigungsorgans liefert, das pneumatischer Art ist oder ein veränderliches Referenzsignal zur Einstellung der Prozeßeinrichtung benötigt, und folgende Baugruppen aufweist: Eine Absolutwertschaltung mit einem Eingang zum Empfang des Korrektursignals und einen Ausgang, eine Untersetzungsschaltung mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang der Untersetzungs- schaltung auch an das Korrektursignal angeschlossen ist, einen Analogschalter mit einem Eingang, einem Steuereingang und einem Ausgang, wobei der Eingang an die Untersetzungsschaltung angeschlossen ist, einen Komparator für den Unempfindlichkeitsbereich mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang an den Ausgang der Absolutwertschaltung angeschlossen und der Ausgang an den -Steuereingang des Analogschalters an-
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geschlossen ist, eine Einrichtung zur Lieferung von Referenzwerten des Unempfindlichkeitsbereichs zum Komparator für den Ünempfindlichkeitsbereich, einen Integrator mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang an den Ausgang des Analogschalters angeschlossen ist, sowie einen Pufferuntersetzer mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang an den Ausgang der Integratorschaltung angeschlossen ist und der Ausgang ein Signal zur Treibereinrichtung liefert und damit die Prozeßeinrichtung einstellt.
46. Steuerung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung Signale für eine Treibereinrichtung zur Betätigung eines Betätigungsorgans liefert, das pneumatischer Bauart ist oder ein veränderliches Referenzsignal zur Einstellung der Prozeßeinrichtung benötigt, und folgende Baugruppen aufweist: Eine Absolutwertschaltung mit einem Eingang zum Empfang des Korrektursignals, eine an den Eingang der Absolutwertschaltung angeschlossene, erste Untersetzungsschaltung, eine zweite Untersetzungsschaltung mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang an die Absolutwertschaltung angeschlossen ist, einen Zweifach-Analogschalter, der mit seinen beiden Eingängen an die Ausgänge der ersten und zweiten Untersetzungsschaltungen angeschlossen ist und zwei Ausgänge besitzt, einen Komparator für den Unempfindlichkeitsbereich mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei sein Eingang an den Ausgang der Absolutwertschaltung und sein Ausgang an den Steuereingang des Zweifachanalogschalters angeschlossen ist, eine Einrichtung zur Versorgung des Kompa-
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rators für den Unempfindlichkeitsbereich mit den Referenzwerten des ünempfindlichkeitsbereiches, einen Summierintegrator mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang an die Ausgänge des Zweifachanalogschalters angeschlossen ist, sowie einen Pufferuntersetzer mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang des Pufferuntersetzers an den Ausgang des Summierintegrators angeschlossen ist und der Ausgang des Pufferuntersetzers ein Signal zur Treibereinrichtung liefert und damit die Prozeßeinrichtung einstellt.
47. Steuerung nach einem der Ansprüche 41 bis 46, dadurch gekennzeichnet t daß die Absolutwertschaltung folgende Baugruppen aufweist: Einen ersten Operationsverstärker mit einem positiven und einem negativen Eingang und einem Ausgang, einen Masseanschluß für den Analogkreis, einen Widerstand mit einem Wert von 2/3R, der zwischen den positiven Eingang des ersten Operationsverstärkers und den Masseanschluß geschaltet ist, einen ersten Summierungsknotenpunkt, eine Verbindung zwischen dem negativen Eingang des ersten Operationsverstärkers und dem ersten Summierungsknotenpunkt, einen Widerstand mit einem Wert von R, der das Korrektursignal erhält und an den ersten Summierungsknotenpunkt angeschlossen ist, einen zweiten Summierungsknotenpunkt, einen Widerstand mit einem Wert von 2R, der zwischen den Widerstand mit dem Wert R und den zweiten Summierungsknotenpunkt geschaltet ist, einen Knotenpunkt, einen ersten Widerstand mit einem Wert von R, der zwischen den Knotenpunkt und den ersten Summierungsknotenpunkt geschaltet ist, einen zweiten Widerstand mit einem
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Wert von R, der zwischen den Knotenpunkt und dem zweiten Summierungsknotenpunkt geschaltet ist, eine erste Steuerdiode mit einer Anode und einer Kathode, wobei die Anode an den Knotenpunkt und die Kathode an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen ist, eine zweite Steuerdiode mit einer Anode und einer Kathode, wobei die Kathode an den ersten Summierungsknotenpunkt und die Anode an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen ist, einen zweiten Operationsverstärker der Absolutwertschaltung mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, wobei der negative Eingang an den zweiten Summierungsknotenpunkt angeschlossen ist, einen Widerstand mit einem Wert von 2/3R, der zwischen den Masseanschluß des Analogkreises und den positiven Eingang des zweiten Operationsverstärkers geschaltet ist, einen Widerstand mit einem Wert von 2R, der zwischen den Ausgang des zweiten Operationsverstärkers und den zweiten Summierungsknotenpunkt geschaltet ist, wobei die Baugruppen so geschaltet sind, daß der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung ein Signal liefert, das dem Absolutwert des Korrektursignals entspricht.
48. Steuerung nach einem der Ansprüche 41 bis 46, dadurch gekennzeichnet , daß die Absolutwertschaltung folgende Baugruppen aufweist: Einen ersten Operationsverstärker mit einem positiven und einem negativen Eingang und einem Ausgang, einen Masseanschluß für den Analogkreis, einen
Widerstand mit einem Wert von 2/3 R, der zwischen den posi- !
tiven Eingang des ersten Operationsverstärkers und den Masse-
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anschluß des Analogkreises geschaltet ist, einen ersten Suininierungsknotenpunkt, eine Verbindung zwischen dem negativen Eingang des ersten Operationsverstärkers und dem ersten Summxerungsknotenpunkt, einen Widerstand mit einem Wert von R, der das Korrektursignal erhält und an den ersten Summierungsknotenpunkt angeschlossen ist, einen zweiten Summierungsknotenpunkt, einen Widerstand mit einem Wert von 2R, der zwischen den Widerstand mit dem Wert von R und den zweiten Summxerungsknotenpunkt geschaltet ist, einen Knotenpunkt, einen ersten Widerstand mit einem Wert von R, der zwischen den Knotenpunkt und dem ersten Summxerungsknotenpunkt geschaltet ist, einen zweiten Widerstand mit einem* Wert von R, der zwischen den Knotenpunkt und den zweiten Summxerungsknotenpunkt geschaltet ist, eine erste Steuerdiode mit einer Anode und einer Kathode, wobei die Anode an den Knotenpunkt und die Kathode an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen ist, eine zweite Steuerdiode mit einer Anode und einer Kathode, wobei die Kathode an den ersten Summxerungsknotenpunkt und die Anode an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen ist, einen zweiten Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, wobei der negative Eingang an den zweiten Summierungsknotenpunkt angeschlossen ist, einen Widerstand mit einem Wert von 2/3R, der zwischen den Masseanschluß des Analogkreises und den positiven Eingang des zweiten Operationsverstärkers geschaltet ist, einen Widerstand mit einem Wert von 2R, der zwischen den Ausgang des zweiten Operationsverstärkers und den zweiten Summxerungsknotenpunkt geschaltet ist, einen
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dritten Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, wobei der negative Eingang des dritten Operationsverstärkers an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen ist, einen Widerstand mit einem Wert von R/10, der zwischen den positiven Eingang des dritten Operationsverstärkers und den Masseanschluß des Analogkreises geschaltet ist, und einen Widerstand mit einem Wert von 1OR, der zwischen den Ausgang des dritten Operationsverstärkers und seinen positiven Eingang geschaltet ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der Ausgang des dritten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung ein Polaritätssignal und der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung ein Signal liefern, das dem Absolutwert des Korrektursignals entspricht.
49. Steuerung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Summierverstärker folgende Baugruppen aufweist: Einen Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, wobei der positive Eingang über einen Widerstand an den Masseanschluß des Analogkreises angeschlossen ist, eine Spannungsfolgerschaltung mit einem Widerstand Rf, der zwischen den Ausgang und den negativen Eingang des Operationsverstärkers geschaltet ist, einen einstellbaren Widerstand mit einem Wert Rb, der an den negativen Eingang des Operationsverstärkers angeschlossen ist und das Korrektursignal erhält, und eine Basisgeschwindigkeits-Referenzeinrichtung, die ebenfalls über einen Widerstand Ra an den negativen Eingang des Operationsverstärkers angeschlossen
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ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der Ausgang des Operationsverstärkers ein Ausgangssignal liefert, das durch folgende Funktion gegeben ist:
wobei
Y = Referenzsignal und
X = Korrektursignal.
50. Steuerung nach. Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator einen Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang aufweist, wobei der positive Eingang des Operations-Verstärkers an den Masseanschluß des Analogkreises angeschlossen ist, daß ein Kondensator mit einem Wert von CI zwischen den Ausgang und den negativen Eingang des Operationsverstärkers geschaltet ist und daß ein Widerstand mit einem Wert von RI an den negativen Eingang des Operationsverstärkers angeschlossen ist.
51. Steuerung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß der Summierintegrator einen Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang aufweist, wobei der positive Eingang des Operationsverstärkers an den .Masseanschluß des Analogkreises angeschlossen ist, daß ein Paar von Widerständen mit den Werten RSH, RSI2 an den negativen Eingang des Operationsverstärkers des Summierintegrators angeschlossen sind, und daß ein Kondensator mit einem Wert von CSI zwischen den negativen Eingang des Operationsverstärkers und seinen Ausgang geschaltet ist.
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52. Steuerung nach Anspruch 45 oder 46, dadurch gekennzeichnet , daß der Pufferuntersetzer einen NPN-Transistor und einen PNP-Transistor aufweist, daß die Basen der beiden Transistoren an das Ausgangssignal des Integrators oder des Summierintegrators angeschlossen sind, daß der Kollektor des NPN-Transistors an die positive Versorgungsspannung, der Kollektor des PNP-Transistors an die negative Versorgungsspannung und die Emitter der beiden Transistoren an einen Untersetzungswiderstand RS angeschlossen sind, der ein Ausgangssignal für die Treibereinrichtung liefert.
53. Steuerung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß der in zwei Richtungen schaltbare Treiber eine Teilerschaltung im Verhältnis 1:N mit einem Eingang, einem Vorwähleingang und einem Ausgang aufweist, daß das Taktsignal von der Korrekturschaltung an den Eingang der Teilerschaltung angeschlossen ist, daß eine N-Zuordnungseinrichtung an den Vorwähleingang der Teilerschaltung angeschlossen ist, daß eine einstellbare, triggerbare Zeitschaltung mit einem Eingang und einem Ausgang vorgesehen ist, wobei der Ausgang der Teilerschaltung an den Eingang der Zeitschaltung angeschlossen ist, daß ein erstes AND-Gatter mit zwei Eingängen und ein zweites AND-Gatter mit zwei Eingängen vorgesehen ist, wobei der Ausgang der Zeitschaltung mit jeweils einem Eingang des ersten und des zweitsn AND-Gatters verbunden ist, daß das Polaritätssignal von der Korrekturschaltung an den zweiten Eingang des zweiten AND-Gatters an-
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geschlossen ist, daß ein Inverter mit einem Eingang und einem Ausgang vorgesehen ist, wobei das Polaritätssignal von der Korrekturschaltung ebenfalls an den Eingang des Inverters angeschlossen ist, während der Ausgang des Inverters an den zweiten Eingang des zweiten AND-Gatters angeschlossen ist, daß ein erster Treibertransistor und ein zweiter Treibertransistor vorgesehen sind, die jeweils einen Emitter, eine Basis und einen Kollektor aufweisen, wobei der Ausgang des ersten AND-Gatters an die Basis des ersten Treibertransistors angeschlossen, der Emitter des ersten Treibertransistors an den Masseanschluß des Logikkreises angeschlossen, der Ausgang des zweiten AND-Gatters an die Basis des zweiten Treibertransistors angeschlossen und der Emitter des zweiten Treibertransistors an den Masseanschluß des Logikkreises angeschlossen ist, daß ein erstes Treiberrelais an den Kollektor des ersten Treibertransistors angeschlossen ist, daß ein zweites Treiberrelais an den Kollektor des zweiten Treibertransistors angeschlossen ist und daß das erste Treiberrelais und das zweite Treiberrelais jeweils Relaiskontakte zur Betätigung des Betätigungsorgans und damit zur Einstellung der Prozeßeinrichtung aufweisen.
54. Steuerung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verarbeitung eines Rückkopplungssignals eine Prozeßmeßeinrichtung, die ein Prozeßkorrelationssignal bezogen auf den laufenden Zustand des Prozesses liefert, und eine Rückkopplungssignaleinrichtung aufweist, die das Prozeßkorrelationssignal in ein
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Spannungssignal umwandelt und der Prozeßsteuerung ein von dieser verarbeitbares Spannungssignal zuführt, das einen Rückkopplungswert bezogen auf den laufenden Zustand des Prozesses angibt.
55. Steuerung nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verwendung der Sollwert- und Rückkopplungssignale zur Erzeugung eines Korrektursignals eine Differenzeingangsschaltung aufweist, welche die Fehlerdifferenz zwischen dem Sollwertsignal und dem Rückkopplungssignal bestimmt, die Geschwindigkeitsänderung der Fehlerdifferenz bestimmt und ein Korrektursdgnal in Abhängigkeit von der Fehlerdifferenz und der Geschwindigkeitsänderung der Fehlerdifferenz liefert.
56. Steuerung nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzeingangsschaltung eine Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung, eine Gültigkeitsbereichstestschaltung, eine Untersetzungs- und Meßschutzschaltung, eine an die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung und die Untersetzungs- und Meßschutzschaltung angeschlossene Einrichtung zur Verarbeitung des Rückkopplungssignals, eine an die Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung und die Untersetzungs- und Meßschutzschaltung angeschlossene Einrichtung zur Verarbeitung des Sollwertsignals aufweist, wobei die Schaltung so gewählt ist, daß die Fehlerund Geschwindigkeitsverstärkerschaltung ein Korrektursignal
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liefert und die Untersetzungs- und Meßschutzschaltung ein Abweichungs-Meßausgangssignal liefert.
57. Steuerung nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß die Untersetzungs- und Meßschutzschaltung einen ersten Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, einen zweiten Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang aufweist, wobei das Sollwertsignal an den positiven Eingang des ersten Operationsverstärkers und das Rückkopplungssignal an den positiven Eingang des zweiten Operationsverstärkers der Untersetzungsschaltung angeschlossen sind, daß ein erster Strombegrenzungswiderstand an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen ist, daß ein zweiter Strombegrenzungswiderstand an den Ausgang des zweiten Operationsverstärkers angeschlossen ist, daß der negative Eingang des ersten Operationsverstärkers an den ersten Strombegrenzungswiderstand angeschlossen ist, daß der negative Eingang des zweiten Operationsverstärkers an den zweiten Strombegrenzungswiderstand angeschlossen ist und daß ein Untersetzungswiderstand an den negativen Eingang des einen Operationsverstärkers angeschlossen ist, wobei die Schaltung so ausgebildet ist, daß ein Differenzausgangssignal geliefert wird, das die Form einer Spannung mit begrenzter Stromstärke besitzt, so daß ein Meßgerät nicht übersteuert wird.
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58. Steuerung nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, daß die Gültigkeitsbereichtestschaltung einen Komparator für die obere Grenze mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang sowie einen Komparator für die untere Grenze mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang aufweist, daß an den positiven Eingang des Komparators für die obere Grenze die obere Sollwertgrenze angeschlossen ist, daß an den positiven Eingang des Komparators für die untere Grenze die untere Sollwertgrenze angeschlossen ist, daß das Sollwertsignal an die negativen Eingänge der Komparatoren für die obere Grenze und die untere Grenze angeschlossen ist, daß eine Diode für die obere Grenze mit ihrer Kathode an den Ausgang des Komparators für die obere Grenze angeschlossen ist, daß eine Diode für die untere Grenze mit ihrer Anode an den Ausgang des Komparators für die untere Grenze angeschlossen ist, daß die Anode der Diode für die obere Grenze und die Kathode der Diode für die untere Grenze zusammengeschaltet sind, um das Sättigungsübersteuersignal zu bilden, das der Fehler- und Geschwindigkeitsverstärkerschaltung zugeführt wird, wobei die Schaltung so gewählt ist, daß das Korrektursignal gesättigt wird, wenn das Sollwertsignal außerhalb der oberen und unteren Sollwertgrenzen liegt, daß aber im Normalbetrieb gearbeitet und ein Korrektursignal geliefert wird, wenn der 5 Sollwert innerhalb der oberen und unteren Sollwertgrenzen liegt.
59. Steuerung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehler- und Geschwindigkeitsver-
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Stärkerschaltung folgende Baugruppen aufweist: Einen Meßverstärker mit einem positiven und einem negativen Eingang, mit einer Geschwindigkeits- und Proportionalverstärkungseinstellung und mit einem Ausgang, einen ersten Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, einen zweiten Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, wobei das Sollwertsignal an den positiven Eingang des ersten Operationsverstärkers und das Rückkopplungssignal an den positiven Eingang des zweiten Operationsverstärkers angeschlossen ist, einen Kondensator, der zwischen die negativen Eingänge der ersten und zweiten Operationsverstärker geschaltet ist, einen ersten variablen Rückkopplungswiderstand, der zwischen den Ausgang und den negativen Eingang des ersten Operationsverstärkers geschaltet ist, einen zweiten variablen Rückkopplungswiderstand, der zwischen den Ausgang und den negativen Eingang des zweiten Operationsverstärkers geschaltet ist, daß das Sättigungsübersteuersignal an den positiven Eingang des Meßverstärkers angeschlossen ist, daß ein Widerstand zwischen den Ausgang des zweiten Operationsverstärkers und den positiven Eingang des Meßverstärkers geschaltet ist, so daß der Ausgang des Meßverstärkers ein Korrektursignal liefert, das eine Funktion des folgenden Ausdrucks ist:
G[CF-DV)+C1 χ (R1 + R2) χ (d(F-DV)I, wobei dt
C1 = Wert der Kapazität C1 in Farad G = Geschwindigkeits- und Proportionalverstärkungsfaktor
F = Rückkopplungssignalspannung DV = Sollwertsignalspannung
j£ = zeitliche Ableitung
R = Widerstand in Ohm.
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60. Steuerung nach Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Verwendung des Korrektursignals eine Korrekturschaltung aufweist, die einer Treibereinrichtung zur Einstellung einer Prozeßeinrichtung Signale liefert.
61. Steuerung nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet , daß die Korrekturschaltung Signale für
. eine Treibereinrichtung zur Betätigung eines Schrittmotors oder einer umsteuerbaren Einrichtung zur Einstellung der Prozeßeinrichtung liefert und folgende Baugruppen aufweist: Eine Absolutwertschaltung mit einem Eingang, der das Korrektursignal erhält, und mit Ausgängen, die ein Polaritätssignal und ein dem Absolutwert des Korrektursignals entsprechendes Signal liefern, einen Komparator für den Unempfindlichkeitsbereich mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang an den Ausgang der Absolutwertschaltung angeschlossen ist, eine Einrichtung zur Versorgung des Komparators für den ünempfindlichkeitsberexch mit Referenzwerten für den Unempfindlichkeitsbereich, einen Summierverstärker mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang an den Ausgang der Absolutwertschaltung angeschlossen ist, einen Spannungsfrequenzwandler mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang an den Ausgang des Summierverstärkers angeschlossen ist, einen Analogschalter mit einem Eingang, einem Steuereingang und einem Ausgang, wobei der Ausgang ein Ausgangssignal in Form eines Taktsignales liefert, der Eingang an den Ausgang des
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Spannungsfrequenzwandlers angeschlossen und der Steuereingang an den Ausgang des Komparators für den Unempfindlichkeitsbereich angeschlossen ist, so daß das Taktsignal und das Polaritätssignal der Treibereinrichtung zugeführt werden und damit die Prozeßeinrichtung einstellen.
62. Steuerung nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibereinrichtung aus einem in zwei Richtungen schaltbaren Treiber besteht.
63. Steuerung nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung Signale für eine Treibereinrichtung zur Betätigung eines Betätigungsorgans liefert, das pneumatischer Bauart ist oder variable Referenzsignale zur Einstellung der Prozeßeinrichtung benötigt, und folgende Einrichtungen aufweist: Eine Absolutwertschaltung mit einem das Korrektursignal aufnehmenden Eingang und einem Ausgang, eine Untersetzungsschaltung mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang der Untersetzungsschaltung ebenfalls an das Korrektursignal angeschlossen ist, einen Analogschalter mit einem Eingang, einem Steuereingang und einem Ausgang, wobei der Eingang an die Untersetzungsschaltung angeschlossen ist, einen Komparator für den Unempfindlichkeitsbereich mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang an den Ausgang der Absolutwertschaltung angeschlossen und der Ausgang an den Steuereingang des Analogschalter angeschlossen ist, eine Einrichtung zur Lieferung von Referenz-
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werten des unempfindlichkeitsbereichs für den Komparator des Unempfindlichkeitsbereichs, einen Integrator mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang an den Ausgang des Analogschalters angeschlossen ist, einen Pufferuntersetzer mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang an den Ausgang der Integratorschaltung angeschlossen ist, während der Ausgang ein Signal für die Treibereinrichtung liefert und damit die Prozeßeinrichtung einstellt.
64. Steuerung nach einem der Ansprüche 61 bis 63, dadurch gekennzeichnet, daß die Absolutwertschaltung folgende Baugruppen aufweist: Einen ersten Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, einen Masseanschluß des Analogkreises, einen Widerstand mit einem Wert von 2/3R, der zwischen den positiven Eingang des ersten Operationsverstärkers und den Masseanschluß des Analogkreises geschaltet ist, einen ersten Summierungsknotenpunkt, eine Verbindung zwischen dem negativen Eingang des ersten Operationsverstärkers und dem ersten Summierungsknotenpunkt, einen Widerstand mit einem Wert von R, der das Korrektursignal erhält und an den ersten Summierungsknotenpunkt angeschlossen ist, einen zweiten Summierungsknotenpunkt, einen Widerstand mit dem Wert 2R, der zwischen den Widerstand mit dem Wert R und den zweiten Summierungsknotenpunkt geschaltet ist, einen Knotenpunkt, einen ersten Widerstand mit einem Wert von R, der zwischen den Knotenpunkt und den ersten Summierungsknotenpunkt geschaltet ist, einen zweiten Widerstand mit dem Wert R, der zwischen den Knotenpunkt und den
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zweiten Summierungsknotenpunkt geschaltet ist, eine erste Steuerdiode mit einer Anode und einer Kathode, wobei die Anode an den Knotenpunkt und die Kathode an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung angeschlossen ist, eine zweite Steuerdiode mit einer Anode und einer Kathode, wobei die Kathode an den ersten Summierungsknotenpunkt und die Anode an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen ist, einen zweiten Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, wobei der negative Eingang an den zweiten Summierungs- knotenpunkt angeschlossen ist, einen Widerstand mit einem Wert von 2/3R, der zwischen den Masseanschluß des Analogkreises und den positiven Eingang des zweiten Operationsverstärkers geschaltet ist, einen Widerstand mit dem Wert von 2R, der zwischen den Ausgang des zweiten Operationsverstärkers und den zweiten Summierungsknotenpunkt geschaltet ist, einen dritten Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, wobei der negative Eingang des dritten Operationsverstärkers an den Ausgang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen ist, einen Widerstand mit einem Wert von R/10, der zwischen den positiven Eingang des dritten Operationsverstärkers und den Masseanschluß des Analogkreises geschaltet ist, und einen Widerstand mit einem Wert von 1OR, der zwischen den Ausgang des dritten Operationsverstärkers und seinen positiven Eingang geschaltet ist, wobei die Baugruppen so geschaltet sind, daß der dritte Operationsverstärker der Absolutwertschaltung an seinem Ausgang ein Polaritätssignal liefert und der Ausgang des zweiten
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Operationsverstärkers der Absolutwertschaltung ein Signal liefert, das dem Absolutwert des Korrektursignals entspricht.
65. Steuerung nach Anspruch 64, dadurch gekennzeichnet, daß der Summierverstärker folgende Baugruppen aufweist: Einen Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, wobei der positive Eingang über einen Widerstand an den Masseanschluß des Analogkreises angeschlossen ist, eine Spannungsfolgerschaltung mit einem Widerstand Rf, der zwischen den Ausgang und den negativen Eingang des Operationsverstärkers geschaltet ist, einen einstellbaren Widerstand mit dem Wert Rb, der an den negativen Eingang des Operationsverstärkers angeschlossen-ist und das Korrektursignal erhält, und eine Basisgeschwindigkeits-Referenzeinrichtung, die ebenfalls über einen Widerstand Ra an den negativen Eingang des Operationsverstärkers angeschlossen ist, wobei die Bauteile so geschaltet sind, daß der Ausgang des Operationsverstärkers ein Ausgangssignal gemäß folgender Funktion liefert:
-"<£ + &>■
wobei
Y - Referenzsignal und
X =» Korrektursignal.
66. Steuerung nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator folgende Bauelemente auf weist: Einen Operationsverstärker mit positivem und negativem Eingang und einem Ausgang, wobei der positive Eingang des 5 Operationsverstärkers an den Masseanschluß des Analogkreises angeschlossen ist, einen Kondensator mit einem Wert von CI, der zwischen den negativen Eingang des Operationsverstärkers
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und seinen Ausgang geschaltet ist und einen Widerstand mit einem Wert von RI, der an den negativen Eingang des Operationsverstärkers angeschlossen ist.
67. Steuerung nach Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet , daß der Pufferuntersetzer einen NPN-Transistor und einen PNP-Transistor aufweist, daß das Ausgangssignal vom Integrator oder vom Summierintegrator an die Basen der beiden Transistoren angeschlossen wird, daß der Kollektor des NPN-Transistors an die positive Spannungsversorgung angeschlossen ist, daß der Kollektor des PNP-Transistors an die negative Spannungsversorgung angeschlossen ist und daß die Emitter der beiden Transistoren an einen Untersetzungswiderstand angeschlossen sind, der ein Ausgangssignal für die Treibereinrichtung liefert.
68. In zwei Richtung schaltbarer Treiber, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Verwendung von Takt- und Polaritätssignalen zur Betätigung einer umsteuerbaren Antriebseinrichtung.
69. Treiber nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verwendung der Takt- und Polaritätssignale folgende Baugruppen aufweist: Eine Teilerschaltung im Verhältnis 1:N mit einem Eingang, einem Vorwähleingang und einem Ausgang, wobei das Taktsignal an den Eingang der Teilerschaltung angeschlossen ist, eine
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N-Zuordnungseinrichtung, die an den Vorwähleingang der Teilerschaltung im Verhältnis 1:N angeschlossen ist, eine einstellbare, triggerbare Zeitschaltung mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Ausgang der Teilerschaltung an den Eingang der Zeitschaltung angeschlossen ist, ein erstes AND-Gatter mit zwei Eingängen und ein zweites AND-Gatter mit zwei Eingängen, wobei der Ausgang der Zeitschaltung an jeweils einen Eingang der beiden AND-Gatter angeschlossen ist und das Polaritätssignal von der Korrekturschaltung an den zweiten Eingang des zweiten AND-Gatters angeschlossen ist, einen Inverter mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei das Polaritätssignal außerdem an den Eingang des Inverters angeschlossen ist, während der Ausgang des Inverters an den zweiten Eingang des zweiten AND-Gatters angeschlossen ist, einen ersten Treibertransistor und einen zweiten Treibertransistor, die jeweils einen Emitter, eine Basis und einen Kollektor aufweisen, wobei der Ausgang des ersten AND-Gatters an die Basis des ersten Treibertränsistors angeschlossen, der Emitter des ersten Treibertransistors an den Masseanschluß des Logikkreises angeschlossen, der Ausgang des zweiten AND-Gatters an die Basis des zweiten Treibertransistors angeschlossen und der Emitter des zweiten Treibertransistors an den Masseanschluß des Logikkreises angeschlossen ist, ein erstes Treiberrelais, das an den Kollektor des ersten Treibertransistors angeschlossen ist, ein zweites Treiberrelais, das an den Kollektor des zweiten Treibertransistors angeschlossen ist, und Relaiskontakte an den ersten und zweiten Treiberrelais zur Betätigung der umsteuerbaren Einrichtung.
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