DE3213915A1 - Digitale regelvorrichtung - Google Patents

Description

SCHIFF ν. FUNER STREHL SCHUBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

MARIAHILFPLATZ 2 4 3, MÖNCHEN QO POSTADRESSE: POSTFACH SS O1 6O, D-8OOO MÖNCHEN 95

ALSO PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

KARL LUDWIQ SCHIFP (196*-187S) DIPL. CHEM. DR. ALEXANDER V. FÜNER DlPL. INQ. PETER STREHL DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHUBEL-HOPF DIPL. INQ. DIETER EBBINQHAUS DR. INQ. DIETER FINCK

TELEFON (080)48 20 64

TELEX Β-α3ΒβΒ AURO D TaLBORAMMC AUROMAFICPAT MÜNCHEN Diqitale Regelvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine digitale Regelvorrichtung.

Da an Regelvorrichtungen zunehmend höhere Ansprüche gestellt werden, die immer kompliziertere Konstruktionen erfordern, werden neuerdings in zunehmendem Maße analoge Regelvorrichtungen durch digitale Regelvorrichtungen ersetzt, denn letztere ermöglichen es auf leichte und vorteilhafte Weise, anspruchsvolle Regelungen zu realisieren, eine erhöhte Rechengenauigkeit zu gewährleisten, eine leichte Fehlerdiagnose durchzuführen und nach Bedarf erwünschte Abänderungen vorzunehmen.■

Bei digitalen Regelvorrichtungen wird die Regelfunktion in ' Form einer Software-Darstellung beschrieben. Hierbei ist es bis jetzt allgemein üblich, die Verarbeitungsinhalte mit Hilfe der Assemblersprache zu beschreiben, da sich die betreffenden Informationen leicht mit Hilfe von Digitalrechnern verarbeiten lassen; alternativ wird mit der Fortran-Sprache gear-

beitet, da die Verarbeitungsinhalte für den Benutzer l<->i~!-- ter verständlich sind als bei der Assemblersprache.

Ein solches bekanntes Software-Beschreibungssystem bietet den Vorteil, daß der Rechner die Daten mit hoher Geschwindigkeit verarbeiten kann, da er diese Sprache unmittelbar decodiert und auswertet, ohne daß eine zusätzliche Umwandlung zur Durchführung arithmetischer Operationen erforderlich ist.

Andererseits weist das konventionelle Beschreibungssystem insofern Nachteile auf, als die Schaffung und jede Abänderung der Software umständlich sind und daher zu Fehlern während des Betriebs führen können, und insofern, als diese Arbeiten nicht leicht durchzuführen sind, da das die Operationsinhalte angebende Operationsblockdiagramm der Softwarebeschreibung nicht unmittelbar zugeordnet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine digitale Regelvorrichtung zu schaffen, bei der die vorstehend genannten Nachteile vermieden sind und bei der sich das Operationsblockdiagramm der Softwarebeschreibung unmittelbar zuordnen läßt, wobei die Schaffung und gegebenenfalls erforderliche Abänderung der Software erleichtert ist.

Die Erfindung beruht auf der Tatsache, daß es je nach der Art der Operation möglich ist, zahlreiche Operationselemente oder Blöcke in dem Operationsblockdiagramm zu standardisieren. Mit anderen Worten, um die Operationsinhalte zu beschreiben, ist es nur erforderlich, drei Arten von Tabellen aufzustellen, und zwar erstens Berechnungsspezifikationstabellen zum Beschreiben der Operationsinhalte und der benötigten Daten für jedes Operationselement, zweitens eine Rechenfolgetabelle zum Beschreiben der Adressen, die zum Auslesen der in der Rechenfolge genannten Kalkulationsspezifikationstabellen verwendet werden, sowie drittens Datentabellen, in denen

nur die Daten beschrieben sind, welche durch eine der Rechcnspezifikationstabellen genannt werden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an- -¹ hand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Systems zum Regeln der Temperatur von Öl, das den Lagern von Turbinen eines Wärmekraftwerks zugeführt wird, wobei zu diesem System eine digitale Regelvorrichtung nach der Erfindung gehört;

Fig. 2 ein weitere Einzelheiten zeigendes Blockschaltbild der digitalen Regelvorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 den Aufbau eines Programms für die Steuerung einer digitalen Regelvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 als Beispiel den Inhalt verschiedener Arten von Tabellen, in denen Operationsinhalte beschrieben sind;

Fig. 5 ein Beispiel für den Aufbau von Hardware, wie sie für die Erfindung zur Verfugung steht;

Fig. 6 ein Fließbild eines Beispiels für die Ausführung des Programms 305 nach Fig. 3;

Fig. 7 ein Fließbild eines zusätzlichen Ausführungsprogramms bei dem Schritt 606 nach Fig. 6; und

Fig. 8 ein Fließbild eines als Beispiel gewählten Proportional/Integral-Operationsprogramms bei dem Schritt 607 nach Fia. 6.

Die Erfindung wird im folgenden für den Fall erl^uiier I-, da." sie bei einem System angewendet wird, das dazu dient, die Temperatur von öl ru regeln, das den Lagern von Turbinen eines VJärrnekraf twerks zugeführt wird, doch sei bemerkt, ds:! sich die Erfindung auch bei anderen Regelsystemen anwenden läßt.

Die Temperatur des Öls, das bei einem Wärmekraftwerk den Turbinenlagern zugeführt wird, führt zu einer Veränderung der Viskosität des Öls, die sich in einem erheblichen Ausmaß auf den gleichmäßigen Lauf der Turbinen auswirkt. Daher ist eine Regelung der Öltemperatur erforderlich, um die Aufrechterhaltung einer optimalen Öltemperatur bei den Turbinenlagern entsprechend der jeweiligen Turbinendrehzahl zu gewährleisten.

In Fig. 1 ist in einem Blockschaubild ein System zum Regeln der Temperatur von Turbinenlagern zuzuführendem Öl dargestellt, bei dem das Lageröl von einem Ölkühler 6 aus über eine Speiseleitung 3 den Lagern 36 von Turbinen 1 und eines Generators 2 zugeführt wird. Von den Lagern aus wird das Öl über eine ölabgabeleitung 4 einem Ölbehälter 5 zugeführt, um dann zu dem Kühler 6 zurückgeleitet zu werden, wo die Temperatur des Öls dadurch auf den Sollwert eingestellt wird, daß dem Kühler über Rohrleitungen 9 und 10 Kühlwasser zugeführt wird, woraufhin das Öl erneut den Lagern 3G zugeführt wird.

Damit die Lageröltemperatur entsprechend der Drehzahl der Turbinen auf dem Sollwert gehalten werden kann, ist gemäß Fig. 1 eine digitale Regelvorrichtung 12 in das Öltemperatur-Regelsystem eingeschaltet; diese Vorrichtung führt vorbestimmte arithmetische Regeloperationen durch, um eine Betätigungseinrichtung bzw. ein Ventil 8 zu steuern, mittels dessen die Zufuhr von Kühlwasser zu dem Kühler G geregelt wird.

Zu der digitalen Regelvorrichtung 12 gehört ein Funktions-

Generator 16 sum Umwandeln eines Ausgangssignals η einen Turbinendrehsahldetektors 11 in eine Solltemperatur T entsprechend der in Fig. 1 eingezeichneten graphischen Darstellung; ferner ist ein Addierer 17 vorhanden, der dazu dient, die Solltemperatur T mit einem Ausgangssignal eines Lageröltemperaturdetektors 7 zu vergleichen und hierdurch eine Differenz zwischen der Ölisttemperatur und der ölsolltemperatur zu berechnen;

Einem Proportional/Integral-Rechenkreis 18, der Proportional/ Integral-Rechenoperationen ausführt, wird von dem Addierer aus ein der Temperaturdifferenz entsprechendes Signal zugeführt, woraufhin dieser Kreis ein Antriebssignal erzeugt. Dieses Signal wird dem Regelventil 8 über einen Automatik/ Hand-Schalter 14 in einem Handbetätigungskreis 13 und einem elektrisch-pneumatischen Wandler 19 zugeleitet.

Der Handbetätigungskreis 13 dient dazu, den Automatik/Hand-Schalter 14 in seine Analogspeicherstellung zu bringen, damit das System manuell gesteuert werden kann, wenn es sich in seinem Anlaufzustand befindet oder wenn der Betrieb der digitalen Regelvorrichtung 12 gestört ist. Während die Regelung entsprechend dem Ausgangssignal der digitalen Regelvorrichtung erfolgt, ist ein Einsteller 37 auf Null eingestellt, · so daß ein Analogspeicher 15 ein Ausgangssignal liefert, das den gleichen Wert hat wie das Ausgangssignal der digitalen Regelvorrichtung 12. Wird der Schalter 14 in Richtung auf den Analogspeicher 15 umgelegt, wird daher das zu steuernde Ventil 8 nicht geschlossen, und wenn dann das Ausgangssignal des Einstellers 37 geändert wird, wird das Ventil 8 entsprechend dem Ausgangssignal des Einstellers betätigt.

Ein Funktionsgenerator 33 und ein Addierer 34, die in'Fig. 1 mit gestrichelten Linien angedeutet sind.und auf die weiter unten näher eingegangen wird, werden dem Funktionsgenerator

-S-

und dem Addierer 17 zugeordnet, wenn es erforderlich ist. bei dem öltemperaturreaelsystem eine Parallelregelung (feedforward control function) vorzusehen.

Die Regelfunktion der digitalen Regelvorrichtung ist rn.it v/eiteren Einzelheiten als Blockdiaqramm in Fig. 2 daraestellt, v/o die arithmetischen Elemente in Hardware-Blockform erscheinen. Da eine solche Darstellung jedem Fachmann auf dem Gebiet der automatischen Regelung geläufig ist, wird im folgenden nur eine kurze Erläuterung gegeben.

Bei der Regelvorrichtung wird eine optimale Solltemperatur für ein Turbinendrehzahlsignal 21 (Fig. 2), das dem Signal η in Fig. 1 entspricht, durch den Funktionsgenerator 16 berechnet. Der Addierer 17 berechnet eine Differenz zwischen der Solltemperatur und der Isttemperatur, während der Proportional/Integral-Kreis 18 bezüglich dieser Differenz Proportional/ Integral-Operationen ausführt.

Da sich die Stellung des Regelventils 8 gegenüber Änderungen der Lageröltemperatur diskontinuierlich ändert, ist es erforderlich, die proportionale Verstärkung K und die Integralzeit T_T entsprechend dem Lageröltemperatursignal 22 zu variieren. Zu diesem Zweck sind gemäß Fig. 2 Funktionsgeneratoren 27 und 28 vorhanden, die gemäß dem unteren Teil von Fig. 2 jeweils ein Ausgangssignal T in Abhängigkeit von der Temperatur liefern.

Einem Offset-Überwachungsrelais 29 wird das Lageröltemperatursignal 22 zugeführt, und dieses Relais erzeugt ein Ausgangssignal mit einem hohen Pegel, wenn die Differenz zwischen dem Eingangssignal 22 und dem Sollwert 0% (die Solltemperatur wird als Prozentsatz dargestellt) eine Obergrenze Zl oder eine Untergrenze Z2 überschreitet. Ferner wird das Signal 22 einem Verzögerer 30 erster Ordnung und einem Offset-Über-

_ie

wachunqsrolaic 31. zugeführt. Das Relais 31 überwacht dir Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Verzögerers 30 erster Ordnung und dem Signal 22, um eine Störung in Form einer plötzlichen Änderung der öltemperatur (Fehlerdiagnosefunktion) zu erfassen. Das Ergebnis dieser Fehlerdiagnoseoperation wird einem Oder-Element 32 zugeführt, dessen Ausgangssignal nach außen abgegeben wird, z.B. an den Automatik/Hand-Schalter 14, um eine automatische Schaltersteuerung zu bewirken. In dem Reqelblockdiagramm in Fig. 2 sind Siqnale mit Bezugszahlen bezeichnet, die bei analogen Signalen mit AOOl und bei digitalen Signalen mit DOOl beginnen.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen digitalen Regelvorrichtung anhand von Fig. 3 erläutert, wo die gesamte Softwareanordnung dargestellt ist. Gemäß Fig. 3 ist die erfindungsgemäße Software bzw. das Programm in einen Verarbeitungsprogrammteil A und einen Tabellenteil B unterteilt.

Der Rechner führt gemäß Fig. 3 ein Einleitungsprogramm 301 aus, um mit einem Startschritt 301 zu beginnen, bei dem verschiedene Arten von Modi bezeichnet werden, um die Periode eines Hardwarezeitgebers zu bestimmen. Danach werden verschiedene Arten von Programmen nacheinander jeweils dann eingeleitet, wenn der Rechner feststellt, daß bei dem Schritt 302 ein Zeitgeberunterbrecherprogramm erzeugt worden ist.

Ein Periodenstart-Verwaltungsprogramm 303 dient zum Einleiten der verschiedenen Programme, d.h. zur Durchführung der aufeinanderfolgenden Verarbeitungen von einem digitalen Eingabeprozeß 301 bis zu einem Überwachungszeitgeber 310. Eine Periodenstart-Verwaltungstabelle 312 enthält zugehörige Vorlaufadressen und die Verarbeitungszeit der Ausführungsprogramme, die während der Schritte 303 bis 310 in der Reihenfolge ihrer Ausführung verwendet werden, und entsprechend der Ausführungs-

reihenfolge wird die Periodenstartverv.-altuno 30 3 durchgeführt.

Der in Fig. 3 dargestellte Verarbeitunqnvorqana wird ? rn :oiqenden in Verbindung mit Fig. 2 kurr erläutert. ZucvüL v.'ird der digitale Einqabeproseß 304 einoeleitet, doch ir L bei dm: Ausführunqsform nach Fig. 2 kein digitaler Eingang vorhanden. Als nächstes wird bei einem analogen Eingabeprozeßschritt 305 der analoge Eingabeprozeß 305 eingeleitet, um das Turbinendrehzahlsignal 21 und das Lageröltemperatursignal 22 einzugeben. Danach wird ein arithmetischer Regelprozeß 306 eingeleitet, um verschiedene arithmetische Blöcke nach Fig. 2 auszuführen, was einer Fehlerdiagnose entspricht. Das Ergebnis dieser Fehlerdiagnose wird über einen digitalen Ausgabeprozeßschritt 307 ausgegeben, und das Ausgangssignal des Proportional/Integral-Kreises 18 wird bei einem analogen Ausgabeprozeßschritt 308 ausgegeben. Ein Bedienungsplatzprozeß 300 dient dazu, die erforderlichen Informationen über eine Bedienungstastatur einzugeben.

Die Verarbeitungsperioden dieser Prozesse werden durch die Periodenstartverwaltung 303 willkürlich festgelegt. Es bestehen etwa 30 Arten von arithmetischen Elementen unter Einschluß von Addition, Subtraktion, Multiplikation, Division, Proportion, Proportional/Integration und Funktionserzeugung. Jedes der arithmetischen Elemente ist standardisiert, in Assembler-Sprache als·. Verarbeitungsprogrammteil A beschrieben und in einem Festwertspeicher festgelegt.

Der Tabellenteil B dient zur Festlegung der Verarbeitungsinhalte des Verarbeitungsprogrammteils A. Mit anderen Worten, eine Programmierung ist nur dadurch möglich, daß Zahlenwerte in gewünschte Teile von Tabellen entsprechend den Operationsinhalten eingesetzt v/erden.

Wio erwähnt, j.nt dnr? erfindungsqemäße Programm im wesentlichen in den Verarbeitungsprogrammteil A und den Tabellenteil B unterteilt. Die Verarbeitungsprogramme in dem Teil A v/erden zuvor in Assembler-Sprache beschrieben, die wegen ihrer Standardisierung eine hohe Wirtschaftlichkeit der Verarbeitung ermöglicht, woraufhin die Speicherung in dem Festwertspeicher erfolgt. Der Tabellenteil ist dagegen so aufgebaut, daß er sich allein durch das Einfügen von Zahlenwerten gestalten und modifizieren läßt.

Um ein Beispiel zu geben, wird im folgenden der Regeloperationsprozeß 306 näher erläutert. Bei der Herstellung des Programms wird eine Berechnungsspezifikationstabelle 401 für den Addierer ADOl bzw. 17 in Fig. 2 in der nachstehend beschriebenen Weise aufgestellt. Ein Beispiel für die Aufstellung der Berechnungsspezifikationstabelle 401 ist in Fig. 4 wiedergegeben. Insbesondere bestimmt man anhand des Operationsblockdiagramms nach Fig. 2 eine Operationstypnummer 06, welche den Addierer repräsentiert, auf welche eine Nummer A004 folgt, die einen Ausgabepunkt des Addierers bezeichnet, weiterhin Punktnummern A003 und A002, welche die zugehörigen Eingänge 1 und 2 bezeichnen, -sowie Punktnummern COOl und C002 zum Anzeigen der Verstärkung 1 (entsprechend Gl in Fig. 2) und der Verstärkung 2 (entsprechend G2 in Fig. 2) im Verarbeitungsprogrammteil A. Diese ermittelten Informationen werden in einer vorbestimmten Reihenfolge beschrieben, um so die Berechnungsspezif ikationstabelle 401 entsprechend dem Addierer 17 gemäß Fig. 4 zu erhalten. Auf ähnliche Weise wird eine Berechnungsspezif ikationstabelle 402 aufgestellt, bei der eine Operationstypnummer 08 zum Anzeigen des Proporfeional/Integral-Kreises, eine Ausgangspunktnummer A005, eine Eingangspunktnummber A004, eine Proportionalverstärkungspunktnummer A006, eine Integralzeitpunktnummer A007, eine Abtastzykluspunktnummer C003 und eine Ausgangswertpunktnummer AlOl im Verarbeitungsprogrammteil A beschrieben v/erden. Bezüglich anderer

arithmetischer Elemente kann man auf ähnliche Weise Borechnungsspezifikationstabellen aufstellen, die Punktnummern enthalten, welche Eingabe/Ausgabe-Daten und Berechnunqspararnoter anzeigen. Daher entsprechen die Berechnungsspezifikationstabellen ihrer Anzahl nach sämtlichen Operationsblöcken, wie sie z.B. in Fig. 2 dargestellt sind.

Als nächstes v/erden nur die führenden Adressen dieser Berechnungsspezifikationstabellen in einer Rechenfolgetabelle 410 beschrieben. Beispielsweise hat in Fig. 4 die Berechnunqssnesifikationstabelle für den Addierer 17 bzw. ADOl eine führende Adresse von "2600", und die Berechnungsspezifikationstabelle für den Proportional/Integral-Kreis 18 bzw. PlOl hat eine führende Adresse "2610". Die führende Adresse der Berechnungstabellen befindet sich jeweils bei der Operationstypnummer'. Bei einer Berechnungsspezifikationstabelle bilden die Eingabe/ Ausgabe-Punktnummern und die Berechnungsparameter jeweils eine Folge von aufeinanderfolgenden Adressen. Die entsprechende Berechnungsfolgenummer ist zweckmäßig in jedem Kreis in den verschiedenen Blöcken angegeben, während das Regelblockdiagramm nach Fig. 2 aufgestellt wird.

Ferner wird die Gesamtzahl der arithmetischen Blöcke an den Anfang der Rechenfolgetabelle gestellt. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Fall sind insgesamt 9 arithmetische Blöcke vorhanden.

Andererseits werden die Datentabellen in eine erste Daten-, tabelle 420 und eine zweite Datentabelle 421 unterteilt. Die Tabelle 420 enthält Daten, die den Punktnummern AO⁰I, A002 usv/. DOOl, D002 usw. entsprechen, deren Werte variieren. Die Tabelle 421 enthält Berechaungsparameterdaten COOl, C002 usw., die vorher teilweise festgelegt werden. Die Tabelle 420 wird im Speicher mit direktem Zugriff gespeichert, während die Tabelle 421 halbfest von dem löschbaren und programmierbaren

Festwertspeicher aufgenommen wird.

Die Eingabe/Ausgabe-Punktnummern der digitalen Regelvorrichtung werden in einer entsprechenden Digitaleinqabespesifikationstabelle 313, einer Analogeingabespezifikationstabelle 314, einer Digitalausqabespezifikationstabelle 315 und einer Analoqausgabes'pezif ikationstabelle 316 (Fig. 3) beschrieben, während den Punktnummern entsprechende Daten in der.Datentabelle Ί20 gespeichert werden.

ill.

In Fig. 5 ist eine allgemeine Hardwareanordnung dargestellt, die sich in Verbindung mit der Erfindung anwenden läßt und zu der die folgenden Elemente gehören: eine Zentraleinheit CPU, ein Festwertspeicher ROM zum Speichern der Verarbeitungsprogramme, ein löschbarer und programmierbarer Festwertspeicher EP-ROM zum Speichern der Rechenfolgetabelle, der Rechenspezifikationstabelle und der zweiten Datentabelle, ein Speicher RAM mit wahlfreiem Zugriff zum Speichern der ersten Datentabelle, ein Analogeingang AI, ein Analogausgang AO, ein Digitaleingang DI, ein Digitalausgang DO, eine Eingabe/ Ausgabe-Schnittstelle I/O sowie eine Tastatur KB.

Nach dem Aufstellen der verschiedenen Tabellen nach Fig. 4 gibt der Operator mit Hilfe der Tastatur KB die für den Speieher EP-ROM benötigte Adresse ein und danach eine der Punktnummern, die sich auf Eingabe/Ausgabe,Operationsparameter, Operationstyp oder dergl. beziehen. Durch Wiederholen dieser zweistufigen Operationen ist es möglich, eine benötigte Tabelle aufzustellen.

Das Steueroperations-Verarbeitungsprogramm 306 arbeitet nach verschiedenen Tabellen, die in der vorstehend beschriebenen V.'eise aufgestellt worden sind, wie es im folgenden anhand von _von Fio. ζ>· beschrieben ist. .-.

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Zunächst wird bei dom Schritt 601 dio Anzahl vor. cvcrrrJ?;:::-. elernenter. oder Blöcken, die an der führenden Adresse der Rechenfolgetabelle beschrieben ist, gelesen, urr. sic ir;: run.--. hörigen Register der Zentraleinheit zu speichern. Bei dem Schritt 502 wird entschieden, ob alle Operationsblöcke ausgeführt worden sind oder nicht. Da zunächst nicht alle Coera- tionsblöcke abgeschlossen worden sind, geht das Programm r.ur-r. nächsten Schritt 603 über, um die erste führende Adresse (für die erste Rechnungsspezifikationstabelle) einzugeben, welche auf die Gesamtoperationsblocknummer folgt, die in der Rechenfolgetabelle beschrieben ist, um einen Bezug zu der Rechenspezifikationstabelle herzustellen, zu der die erste führende Adresse gehört. Wird bei dem Schritt 604 festgestellt, daß der Inhalt der führenden Adresse der Rechenspezifikationstabelle "00" lautet, springt das Programm zu dem Schritt 608«, Wird festgestellt, daß der Inhalt nicht "00" lautet, geht das Programm auf den nächsten Schritt 605 über, um den Operationstyp auf der Basis der bei dem Schritt 603 gelesenen führenden Adresse zu bestimmen.

Da das arithmetische Element FGOl bei der Ausführungsform ■ nach Fig. 2 und 4 als erstes ausgeführt wird, wird zuerst Bezug auf die Rechnungsspezifikationstabelle genommen, die dem Funktionsgenerator 27 entspricht. Auf der Basis des Inhalts der führenden Adresse der angezogenen Rechnungsspezifikationstabelle wertet das System den Ausführungsoperationstyp aus. Entsprechend wertet das System die betreffenden Ausführungsoperationstypen bezüglich der nachfolgenden arithmetischen Elemente aus. Wenn z.B. im Fall von Fig. 4 der Inhalt der führenden Adresse "06" lautet, deutet das System den Ausführungsoperationstyp als eine Additionsoperation. Wenn der Inhalt der führenden Adresse "08" lautet, deutet das System den Operationstyp als Proportional/Inteqral-Operationen.

Die Regelung springt zu der entsprechenden Adresse in dem

Festwertspeicher, in welchem das Programm gespeichert ist, das dem bei dem Schritt 605 ausgewerteten arithmetischen Element entspricht. Wenn der Inhalt der führenden Adresse "06" lautet, springt die Regelung zu einem Additionsprogramm 606. Hat die führende Adresse den Inhalt "08", springt die Regelung ,~u einem Proportional/Integral-Operationsprogramm 607. Die dem übersprungenen Schritt entsprechende Operation wird gemäß dem entsprechenden in dem Festwertspeicher gespeicherten Programm ausgeführt. Auf die gemäß dem Programm ausgeführten Additions- und Proportional/Integral-Operationen wird weiter unter, näher eingegangen.

Nach dem Abschluß der vorstehend beschriebenen Verarbeitungsschritte geht die Regelung zu der nächsten führenden Adresse in der Operationsfolgetabelle bei dem Schritt 60S über, wobei eine Verkleinerung der Zahl der Operationsblöcke in der Operationsfolgetabelle bei dem Schritt 609 erfolgt» Dieses Verfahren wird wiederholt, bis die Anzahl der Operationsblöcke den Wert Null erreicht, womit die Ausführung sämtlicher Operationsblöcke abgeschlossen ist.

Das Ausführungsverfahren für die Additionsoperation bei dem Schritt 606 nach Fig. 6 wird im folgenden anhand von Fig. 7 näher erläutert. Bei dem Schritt 701 wird die führende Adresse des Addierers, z.B. "2600" nach Fig. 4, zuerst auf einen Tabellenzeiger eingestellt, der dazu dient, die Adresse in der Tabelle anzugeben. Der Tabellenzeiger wird beim nächsten Schritt 702 um 2 erhöht, um die Eingabepunkt-Nummer oder -Zahl 1 bei dem Schritt 703 zu lesen und dann die Daten für den Eingang 1 aus der Datentabelle 420 entsprechend der zugehörigen Adresse der Punktnummer bei dem Schritt 704 abzurufen. Der Tabellenzeiger wird bei dem Schritt 705 um 1 vergrößert, so daß die Eingabepunktnummer 2 bei dem Schritt 706 gelesen wird und die Daten für den Eingang 2 aus der Datentabelle 420 gemäß der entsprechenden Adresse der Punktnummer bei dem Schritt 707

abgerufen werden. Sobald der Tabellenzeiger bei dem Schritt 70S um 1 vergrößert wird, wird die Verstärkungspunlctnummcr 1 bei dem Schritt 709 gelesen, und die zugehörigen Daten werden aus der Datentabelle 421 auf der Basis der entsprechenden Adresse der Punktnummer für die Vorstärkung 1 bei nom 3rh<- i tt " 710 abgerufen. Bei den Schritten 711 und 713 werden entsprechend die Verstärkungsdaten 2 abgerufen. Beim nächsten Schritt 714 ermittelt das Programm eine Gleichung

/(Eingang 1) χ (Gewinn 1) + (Eingang 2) χ (Gewinn 2)j .

Hierauf wird der Tabellenzeiger bei dem Schritt 715 um 4 verkleinert, um die Ausgabepunktnummer bei dem Schritt 716 zu lesen und das Ergebnis der Operation bei dem Schritt 714 in der entsprechenden Datentabelle 420 in einer Speicherzone zu speichern, die bei dem Schritt 717 durch die Adresse der Punktnummer angegeben wird. Nach dem Abschluß des Schritts 717 springt das Programm gemäß Fig. 6 zu dem Schritt 60S.

Das Ausführungsverfahren für die Proportional/Integral-Operationen bei dem Schritt 607 nach Fig. 6 wird im folgenden anhand von Fig. 8 erläutert. Bei dem Schritt 801 wird zunächst die führende Adresse des Proportional/Integral-Operationsblocks einem Tabellenzeiger eingegeben. Sobald der Tabellenzeiger bei dem Schritt 802 um 2 erhöht wird, wird die Eingabepunktnummer bei dem Schritt 803 gelesen, und die der Eingabepunktnummer entsprechenden Daten χ werden bei dem Schritt 804 aus der Datentabelle 420 abgerufen. Der Tabellenzeiger wird bei dem Schritt 805 um 1 erhöht, so daß die Proportional-Gewinnpunktnummer bei dem Schritt 806 gelesen wird und daß der dieser Nummer entsprechende proportionale Gewinn K bei dem Schritt 807 aus der Datentabelle 421 abgerufen wird. Bei dem Schritt 808 bewirkt das Programm die Berechnung von K .x, um das Ergebnis der Ausführung in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff zu speichern. Beim nächsten Schritt 809 wird der

Tabellenseiger erneut um 1 erhöht, um die Integralseitpunktnummer bei dem Schritt 810 zu lesen und die Integralzeit T bei dem Schritt 811 abzurufen. Entsprechend wird bei den Schritten 812 bis 814 die Abtastperiode T abgerufen, um bei Γ- dom Schritt 815 die Größe (T /T)χ zu berechnen. Das berech-

S _L

nete Ergebnis wird in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff gespeichert. Entsprechend wird der Anfangswert IV bei den Schritten 816 bis 818 abgerufen, und der Proportional/Integral-Wert γ wird bei dem Schritt 819 entsprechend folgender Gleichung berechnet: γ = K .χ + ~ .χ + IV. Der Tabellenzeiger wird bei dem Schritt 820 um 5 verkleinert, um die Ausgabepunktnummer bei dem Schritt 821 zu lesen und in der Datentabelle 420 den Wert y zu speichern, der bei dem Schritt 819 auf der Basis der Adresse der Ausgabepunktnummer bei dem Schritt 822 berechnet worden ist. Als nächstes berechnet das Programm bei dem Schritt 823 die Größe (y - K .x), um das berechnete Ergebnis in die Ausgangswerttabelle zur späteren Verwendung als Ausgangswert IV im Zeitpunkt der Ausführung des nächsten Proportional/Integral-Operationsblocks bei den Schritten 824 bis 826 zu übernehmen. Von dem Schritt 826 aus springt das Programm zu dem Schritt 608 nach Fig. 6. Es liegt auf der Hand, daß man ähnliche Programme für andere arithmetische Elemente aufstellen kann.

wie im folgenden näher erläutert, ist es gemäß der Erfindung bei Operationsblöcken möglich, Programmänderungen und -erweiterungen vorzunehmen. Um bei der digitalen Regelvorrichtung z.B. eine Parallelregelung vorzusehen, fügt man der Anordnung nach Fig. 2 in der mit gestrichelten Linien angedeuteten Weise den Funktionsgenerator 33 und den Addierer 34 hinzu. Im Zusami.ienhano hiermit wird eine Eingabepunktnummer AOlO hinzugefügt, und anstelle der Ausgabepunktnummer für das endgültige Treibersignal·, d.h. die Nummer A005, wird die Nummer AOIl eingesetzt.

In diesem Fall ist es nur erforderlich, drei Arter, von Tabellen zu ändern, und zwar

1. die Berechnungsspezifikationstabellen FGO4 und AD02 für den Funktionsgenerator 33 und den Addierer 34 (zusätzlich),

2. die führenden Adressen der beiden zusätzlichen Rechenspczikationstabellen werden gemäß Fig. 4 in die Rechenfolgotabelle eingefügt, und

3. die in der Rechenfolgetabelle beschriebene Gesamtoperationsblocknummer wird um 2 erhöht. Bei der Ausführungsform noch Fig. 4 wird die Gesamtoperationsblockzahl 9 durch Hinzufügen von 2 auf 11 erhöht.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die Erfindung wesentliche Vorteile bietet,'da sich, das Programm auf sehr wirtschaftliche Weise aufstellen läßt, wobei das Entstehen von Fehlern auf ein Mindestmaß beschränkt wird, da die Software im wesentlichen in den Verarbeitungsprogrammteil und den Tabellenteil unterteilt ist, so daß sich das Programm leicht lediglich dadurch aufstellen läßt, daß man Zahlenwerte in Tabellenteile einfügt, die in jedem Anwendungs-■ fall in Zuordnung zu dem Operationsblockdiagramm aufgestellt werden.

Ferner ist es gemäß der Erfindung möglich, den Verarbeitungsprogrammteil A vollständig festzulegen. Daher kann man den Verarbeitungsprogrammteil A dadurch als eine Art Hardware behandeln, daß man den Teil A in dem Festwertspeicher dauerhaft speichert. Hierdurch lassen sich zeitraubende Arbeiten, z.B. das Laden von Programmen, einsparen. Nachdem der Tabellenteil einmal aufgestellt worden ist, ist es ferner möglich, einen Schutzschalter vorzusehen, um den Speicher zu schützen»

I *^Λ0%

Leerseite

Claims (9)

1. Ρ*.Τ Γ N TiANWAUiTE: » - -

   SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

   MARIAHILFPLATZ 2*3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-800O MÖNCHEN 95

   ALSO PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

   ■ KARL LUDWIG SCHIFF (1964-1Θ7Β)

   DIPL. CHEM. OR. ALEXANDER V. FÜNER

   DIPL. INS. PETER STREHL

   DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHÜBEL-HOPF

   DIPL. ING. DIETER EBBINGHAUS

   DR. ING. DIETER FINCK

   TELEFON (OSO) 40 30 04 TELEX &-S3 5O5 AURO D

   TELEQRAMME auromarcpat München

   DEA-24200

   Patentansprüche

   ( 1.J Digitale Regelvorrichtung, bei der arithmetische Operationen unter der Steuerwirkung eines vorbestimmten Programms auf der Basis eines Eingangssignals durchgeführt werden, das mit Hilfe mindestens eines Detektors bei einer zu steuernden Einrichtung gewonnen wird, um ein Treibersignal zu erzeugen, das einer zu dßr au steuernden Hinrichtung gehörenden Betätigungseinrichtung zugeführt wird, gekennzeichnet durch mehrere Berechnungsspezifikationstabellen (401, 402) zum Beschreiben von Operationstypen, die erforderlich sind, um jedes arithmetische Element (16, 17, 18, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 oder 34) auszuführen, von Speicheradressen für Eingabe/Ausgabe-Daten für jedes der arithmetischen Elemente sowie von Speicheradressen von Operationsparametern für jedes arithmetische Element, eine Berechnungsfolgetabelle (410) zum Beschreiben von Adressen, die zum Auslesen der Berechnungsspezifikationstabellen entsprechend den arithmetischen Elementen in einer bestimmten Reihenfolge verwendet werden, in welcher die arithmetischen Operationen bei der digitalen Regelvorrichtung auszuführen sind,

   Datentabellen (420, 421) zum Beschreiben von Daten in den entsprechenden Adressenzonen, die in den Berechnunosnpezifikationstabellen spezifiziert sind, sowie einen Verarbeitungsprogrammteil (A) zum Ausführen der genannten Operationselemente in der genannten Reihenfölen, die in der Berechnungsfolgetabelle beschrieben ist, und zum Auslesen von Daten, die-für die erwähnte Ausführung benötigt werden, aus den Datentabellen auf der Basis der zugehörigen Berechnungsspezifikationstabellen.
2. 2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Gesamtzahl der arithmetischen Blöcke in der Berechnungsfolgetabelle (410) beschrieben ist und daß der Verarbeitungsprogrammteil (A) vorgesehen ist, um die Beendigung der Ausführung sämtlicher Operationen auf der Basis der Gesamtzahl der arithmetischen Blöcke zu verwalten.
3. 3. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, .dadurch gekennzeichnet , daß es sich bei in der Berechnungsfolgetabelle (410) beschriebenen Adressen um führende Adressen der Berechnungsspezifikationstabellen (401, 402) handelt und daß jede dieser Adressen verwendet wird, um eine zugehörige BerechnungsspezifikationstabelIe auszulesen.
4. 4. Regelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß eine Operationstypinformation über eines der arithmetischen Elemente an der führenden Adresse einer zugehörigen Berechnungsspezifikationstabelle (401,

   402) beschrieben ist und daß der Verarbeitungsprogrammteil (A) mehrere Programme für jedes der arithmetischen Elemente enthält, die durch die genannten Operationstypen spezifiziert werden.

   02

   .3-
5. 5. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch q e k e η η se lehnet , daß ein Blockdiagramm so aufgestellt ist, daß darin jedes der arithmetischen Elemente in Form eines Blocks genannt ist, und daß die Berechnungsspcsifikationstabellen und die Berechnungsfolqetabelle für jeden der in dem Blockdiagramm genannten Blöcke aufgestellt sind.
6. δ. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ei e k e η η zeichnet , daß die Berechnunqsspezifikationshabeilen und die Berechnungsfolgetabelle in einem Festwertspeicher gespeichert sind, um ein Löschen durch einen Schutzschalter unmöglich su machen.
7. 7. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß Eingabe/Ausgabe-Daten in den Datentabellen in einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff gespeichert sind und daß die Operationsparameter in einem Festwertspeicher gespeichert sind, um ein Löschen durch einen Schutzschalter unmöglich zu machen.
8. 8. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verarbeitungsprogrammteil in einem Festwertspeicher gespeichert ist.
9. 9. Regelvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Verarbeitungsprogrammteil in einem Festwertspeicher gespeichert ist.

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