DE1911426B2 - PROCESS MONITORING AND CONTROL SYSTEM - Google Patents
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Description
zumindest eine Steuereinrichtung ansteuerbare stimmtes, an den zweiten Analogspeichcr-Versiär-at least one control device controllable correct, to the second analog memory version
Regelstrecke umfasssen, dadurch gekenn- ker (58) und die Analog-Regelvorrichtung (50)Encompass the controlled system, thereby identifying it (58) and the analog control device (50)
zeichnet, daß jede Außenstation (14,15, 16) io anlegbares Soilwertsignal liefert. zumindest eine erste digitale und zweite analoge 6. System nach einem oder mehreren der Anwechselseitig einschaltbare Steuereinrichtung (20, sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daßshows that each outstation (14, 15, 16) supplies a soil value signal that can be applied. at least one first digital and second analog 6th system according to one or more of the alternately switchable control devices (20, claims 1 to 5, characterized in that
23) mit je einem als Langzeitspeicher wirksamen Schalteinrichtungen (80, 27, 55) vorhanden sind,23) each with one switching device (80, 27, 55) that acts as a long-term memory,
ersten bzw. zweiten Analogspeichcr-Verstärker mit weichen die eingarigsseitigc- Leitung (31) derfirst and second analog memory amplifier with soft the einarigsseitenc- line (31) of the
(25,58) umfaßt, daß die erste Steuereinrichtung i5 Prozeß-Regelstrecke (21) wechselseitig an die (20) von der zentralen digitalen Prozeß-Regel- erste oder" zweite Steuereinrichtung anschließ-(25, 58) comprises that the first control device i 5 process control system (21) alternately connects to the (20) of the central digital process control device - first or "second control device"
einr:chtung (10) ansteuerbar ist und ein Steuer- bar ist. einr: rect (10) is controllable and a control bar.
signal für die Prozeß-Regelstrecke (21) liefert, 7. System nach Anspruch 6, dadurch gekenn-signal for the process control system (21) delivers 7. System according to claim 6, characterized in that
daß eine mit der ersten digitalen Steuereinrichtung zeichnet, daß eine auf den Betriebszustand derthat one with the first digital control device records that one on the operating state of the
(20) gekoppelte und an sich bekannte Analog- 20 ersten Steuereinrichtung (20) ansprechende Ein-Regelvorrichtung (50) in der zweiten Steuerein- richtung (100) vorhanden ist, die bei einem vorrichtung (23) vorgesehen ist, die ein Ausgangs- gegebenen Betriebsverhalten die Schalteinrich-(20) coupled and known analogue control device (20) responding on-control device (50) is present in the second control device (100), which in a device (23) is provided, the output-given operating behavior of the switching device
signal liefert, das dem Steuersignal folgt und tungen zum Umschalten von der ersten auf diesignal that follows the control signal and provides facilities for switching from the first to the
diesem im wesentlichen gleich ist, daß die zweite zweite Steuereinrichtung betätigt,this is essentially the same that the second second control device actuates,
analoge, mit der Prozeß-Regelst recke (21) ge- 25analog, with the process control path (21) 25
koppelte Steuereinrichtung (23) automatisch die coupled control device (23) automatically
den zentral gesteuerten Prozeßablauf kennzeichnende Zustandsgröße ;.m zweiten Analogspeicher-Verstärker (581 speii-hert und daß die zweite Die Erfindung betrifft ein System mit einer zenanaloge Steuereinrichtung (23) an Stelle der ersten 30 tralen digitalen Prozeßeinrichtung und einer Vielzahl digitalen Steueremrich' ing (20) einschaltbar i:.t Von über einen oder mehrere Digilal-Analog-Um- und beim Anlegen des Steuersignals an die Regel- setzer angesteuerten Außensiationen, die jeweils eine strecke (21) von der mit dem zweiten Analog- über zumindest eine Steuereinrichtung ansouerbare speicher-Verstärker (58) gekoppelten Analog- Regelstrecke umfassen.the state variable characterizing the centrally controlled process sequence ; The invention relates to a system with a zen-analog control device (23) instead of the first 30 central digital process device and a large number of digital control devices (20) which can be switched on i: .t From outside via one or more Digilal to analog converters and when the control signal is applied to the regulators, each of which is a distance (21) from the memory amplifier (58) that can be connected to the second analog via at least one control device. include coupled analog controlled system.
Steuervorrichtung (50) aus unter Verwendung der 35 Prozeß-Überwachun-zs- und Regelsysteme dieser von dem zweiten Analogspeicher-Verstärker (58) Art können Steuereinrichtungen umfassen, die nach gelieferten Zustandsgröße als Sollwert die Stcuc- ejnem digitalen oder analogen Prinzip arbeiten. Es rung des Prozeßahlaufs stoßfrei übernimmt. kann jedoch auch eine Kombination digitaler undControl means (50) is made using the 35 process Überwachun-ZS and control systems of this from the second analog memory amplifier (58) type control devices may comprise, which operate according to delivered state quantity as a target value the Stcuc- e j nem digital or analog principle. It takes over the process run smoothly. However k ann a combination of digital and
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekenn- analoger Steuereinrichtungen Verwendung finden, zeichnet, daß die Außenstation ferner zur Hand- 40 wobei z. B. Steuereinrichtungen digitale Steuersignale steuerung des Pro/eßablaufs eine dritte Steuer- liefern, die anschließend in analoge Steuersignale einrichtung (24) umfaßt, die mit der ersten Steuer- umgewandelt werden. Ein derartiges analoges Steuereinrichtung (20) und der Prozeß-Regelstrecke (21) signal kann sodann als Sollwert-Signal für eine koppelbar ist und bei der Ansteuerung der Pro- Analog-Regelvorrichtung Verwendung finden, die ein zeß-Regclstrecke (21) gleichzeitig das Steuersignal 45 Steuersignal für eine Prozeß-Regelstrecke liefert.2. System according to claim 1, characterized in that analog control devices are used, characterized in that the outstation is also at hand 40 where at z. B. Control devices provide digital control signals control of the process a third control, which then comprises in analog control signals device (24) which are converted with the first control. Such an analog control device (20) and the process control system (21) signal can then be coupled as a setpoint signal for a and can be used in the control of the pro-analog control device, which is a zeß control system (21) at the same time the control signal 45 supplies a control signal for a process control system.
der ersten Steuereinrichtung zuführt, um es für Die Verwendung von auf dem digitalen Prinzipthe first control device feeds to it for the use of on the digital principle
die Umschaltung auf eine andere Steucreinrich- arbeitenden Einrichtungen, um analoge Steuerein-switching to a different control unit working devices in order to use analogue control units
tung im ersten Analogspeichcr-Verstärker (25) ζ·λ richtungen zu speisen, werden in dem Aufsatz von To feed ζ · λ directions in the first analog storage amplifier (25) are described in the article by
speichern. H. S. Tsien u.a. in der Zeitschrift »Americanto save. H. S. Tsien et al. In the journal American
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 50 Rocket Society Journal«, Juli 1952, S. 192 ff., unter zeichnet, daß bei der Ansteuerung der Prozeß- dem Titel »Automatic Navigation of a Long Range Regelstrecke (21) über die zweite Stcuereinrich- Rocket Vehicle« beschrieben. Dieses System von tung(23) die Analog-Regelvorrichtung (50) ein- Tsien u. a. beruht auf dem wahren Wert. Die Komgangsscitig einerseits mit dem zweiten Analog- bination von digitalen und analogen Regeleinrichtunspeicher-Verstärkcr(58) und andererseits mit dem 55 gen wird auch von Marson in einem unter dem Ausgang der Prozeß-Regelstrecke (21) verbunden Titel »Output and Standby Equipment for Direct ist und ferner ausgangsseitig zur Übertragung des Digital Control« in der Zeitschrift »Control«. S. 137 ff„ Steuersignals am Eingang der Prozcß-Regcl- März 1965, Fig. 2, erschienenen Aufsatz beschrieben, strecke (21) liegt und daß der Eingang der Pro- Dieses letztere System arbeitet mit dem Wertzuwachs. zeß-Rcgelstrccke (21) auch mit der ersten Steuer- 60 Digital arbeitende Geräte finden vielseitig bei Übcrcinnchtung (20) zur Speicherung des Steuersignals wachungs- und Regelsystemen Verwendung und beim ersten Analogspeicher-Verstärker (25) für die sitzen große Vorteile, insbesondere hinsichtlich Umschaltung auf eine andere Steuereinrichtung Schwankungen und Größenabweichungen. Sie sind in Verbindung steht. triftfrei, da die Information oder die Größen durch3. System according to claim 1, characterized in that 50 R oc ket Society Journal ", July 1952, p. 192 ff., Signed that when controlling the process, the title" Automatic Navigation of a Long Range Control System (21) about the second control unit - Rocket Vehicle «. This system of device (23) the analog control device (50) a Tsien et al is based on the true value. The Komgangsscitig on the one hand with the second analog combination of digital and analog control device storage amplifiers (58) and on the other hand with the 55 gene is also connected by Marson in a title "Output and Standby Equipment for Direct" below the output of the process control system (21) is and also on the output side for the transmission of the Digital Control "in the magazine" Control ". S. 137 ff "control signal at the input of the process regulation - March 1965, Fig. 2, published article described, stretch (21) and that the input of the pro This latter system works with the increase in value. Zeß-Rcgelstrccke (21) also with the first control 60 digitally working devices find versatile wachungs- and regulating systems for storage of the control signal and with the first analog memory amplifier (25) for the seat great advantages, especially with regard to switching to another control device fluctuations and size deviations. You are connected. drift free, as the information or the sizes through
4. System nach einem oder mehreren der An- 65 diskrete Signale im Gegensatz zu analogen Signalen spruche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gekennzeichnet sind, bei denen der Amplitudenwert erste bzw. zweite Analogspeicher-Verstärker (25 die Signalgröße repräsentiert. Dieser Amplitudenwert bzw. 58) über je ein durch Vcrteilcreinrichtungcn unterliegt jedoch Trifterscheinungen, wodurch Fehler4. System according to one or more of the 65 discrete signals as opposed to analog signals claims I to 3, characterized in that the are characterized in which the amplitude value first or second analog memory amplifier (25 represents the signal size. This amplitude value or 58) via one distribution device each, however, is subject to drift phenomena, as a result of which errors
entstehen. Wenn ein von digitalen Elementen geregelter Pmzeli eine Trifierseheinung zeigt, so können die prognimmierbaren digitalen Einrichtungen erneut programmiert bzw. das Programm tixiert werden.develop. If one is regulated by digital elements Pmzeli shows a Trifiereheinung, so can the predictable digital facilities are reprogrammed or the program fixed.
Wenn digitale Hinrichtungen zu rechnerischen Zweiter, benutzt werden, arbeiten diese schneller als ana'oge Einrichtungen. Dabei kann eine einzige digitale Regeleinrichtung, z. B. ein Computer, zeitanteilig zusammen mit einer Vielzahl analoger Regeleinrichtungen verwendet werden. Durch diese zeilanteilige Verwendung von digitalen Regeleinrichtungen kann die Leistung des Systems verbessert werden, da es programmierbar ist; ferner können Fehler im logischen Ablauf oder Rechenverfallren korrigiert werden, indem lediglich das Programm und nicht die Anlage verändert wird. Aus diesen und anderen Gründen ist es wünschenswert, in Überwachungs- und Regelsystemen, die für eine große Vielzahl ferngesteuerter Anlagen Verwendung finden, digitale Regeleinrichtungen vorzusehen.When digital executions are used to computational second, these work faster than analog facilities. A single digital control device, e.g. B. a computer, pro rata can be used in conjunction with a variety of analog control devices. Through this line-based Using digital control equipment can improve the performance of the system as it does is programmable; Furthermore, errors in the logical process or arithmetic lapses can be corrected, by only changing the program and not the system. From these and others For reasons, it is desirable in monitoring and control systems that are used for a large variety of remote-controlled Systems are used to provide digital control equipment.
Wenn von einem auf einem Wertzuwachs beruhenden System ausgegangen wird dann errechnet die digitale Regeleinrichtung jeden Zuwachs und überträgt diesen zur analogen Regeleinrichtung. Ferner unterliegen in einem auf dem Wertzuwachs beruhenden System, bei dem die Integration in einer analogen Einrichtung ausgeführt wird, die analogen Mengen einer Trift auf Grund der Arbeitsweise der Geräte. In einem auf einem wahren Wert beruhenden System führt die digitale Regeleinrichtung die Integration au?, und liefert ein triftfieies Steuersignal.If a system based on an increase in value is assumed, then the digital control device every increment and transmits this to the analog control device. Further are subject to a system based on the increase in value, in which the integration in an analog Establishment is running the analog amounts of a drift due to the operation of the devices. In a system based on a true value, the digital control device performs the integration, and supplies a precise control signal.
Es besteht keine Frage, daß bei einem auf dem wahren Wert beruhenden System die in der digitalen. Regeleinrichtung durchgeführte Auswertung größte Genauigkeit und Stabilität besitzt. Jedoch unterliegen diu dicitalen Regeleinrichtungen ebenso wie die sie verbindenden Kontrolleinrichtungen der Möglichkeil, von Fehlfunktionen. Bei der Überwachung und Regelung von Prozessen oder anderen Vorgängen ist es jedoch in vielerlei Hinsicht wünschenswert, den Be-■riebsablauf auch dann aufrechtzuerhalten, wenn die digitalen Einrichtungen und das sie verbindende Netzwerk nicht oder unrichtig funktionieren oder in irgendeiner Weise einen Fehler erzeugen, der dem richtigen Prozeßablauf entgegenwirkt. Solche Unregelmäßigkeiten sollten keinen nachteiligen Einfluß auf die Betriebswei :.e des Systems haben.There is no question that in a system based on true value, those in the digital. Control device carried out evaluation has the greatest accuracy and stability. However, are subject to diu dicitalen control devices as well as the control devices connecting them the possibility, of malfunctions. When monitoring and regulating processes or other operations, it is however, in many respects it is desirable to maintain business operations even if the digital facilities and the network connecting them do not work or function incorrectly or in produce an error in some way that counteracts proper process flow. Such irregularities should not adversely affect the operation of the system.
Bei preiswerten pro/ eßüberwachenden und prozeß regelnden Anlagen, die zentrale digitale Prozeü»-· Regeleinrichtungen für eine große Vielzahl von Außenstationen verwenden, die zum Teil in verhältnismäßig großen geographischen Entfernungen voneinander angeordnet sind, wird eine zeitanteilige Benutzung des die Stationen verbindenden Netzwerkes und der digitalen Prozeß-Reuuleinrichtung gefordert. Eine solche zeitanteilige Benutzung macht jedoch zuverlässige Speichermöglichkeiten in jeder Außenstation notwendig, um die Steuersignale speichern zu können. Wenn zu den Außenstationen digitale Signale übertragen werden, werden zweckmäßigerweise digitale Speichersysteme verwendet. Außerdem wird zur Beeinflussung des Prozeßparameters in jeder Station ein Digital-Analog-Umsetzer benötigt. Für ein wirklich preiswertes und billiges prozeßüberwachendes und -regelndes System kann ein einziger Digital-Analog-Umsetzer in der zentralen digitalen Prozeß-Regeleinrichtung angeordnet sein. In diesem Fall wird jedoch ein Multiplexverfahren erforderlich, um die zeitanteilige Benutzung des Übertragungsnetzwerkes möglich zu machen, eins eine Folge von analogen Steuersignalen zu einer Vielzahl von Außenstationen überträgt.With inexpensive pro / food monitoring and process regulating systems, the central digital process »- · Use control devices for a large number of outstations, some of which are relatively large geographical distances from each other, is a time-proportional use of the network connecting the stations and the digital process control device. Such a time-based use, however, makes reliable storage options in every outstation necessary to be able to save the control signals. If there are digital signals to the outstations digital storage systems are expediently used. In addition, the To influence the process parameters in each station, a digital-to-analog converter is required. For a really Inexpensive and inexpensive process monitoring and regulating system can be achieved by a single digital-to-analog converter be arranged in the central digital process control device. In this case However, a multiplex process is required to ensure that the transmission network is used on a pro-rata basis possible to make one a sequence of analog Control signals to a large number of outstations transmits.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ei.ι verbessertes Prozeß-Überwacluings- und Regelsystem mit einer Vielzahl ansteuerbarer Außenstationen zu schaffen, bei dem der zentral gesteuerte Prozeßablauf in den Außenstationen auch dann noch aufrechterhalten werden kann, wenn auf Grund einer Fehlfunktion auf der Verbindung zwischen der zentralen digitalen Prozeß-Regeleinrichtung und einer Außenstation dies nicht mehr von der zentralen Prozeß-Regeleinrichtung aus bewirkt werden kann. Zu diesem Zweck sollen in der Außenstation Einrichtungen mit hoher Redundanz vorhanden sein, die einen stoßfreien Übergang der Prozeß?'ruerung zwischen einer Vielzahl von Steuereinrichtungen möglich machen.The invention is based on the object of an improved Process monitoring and control system with a large number of controllable outstations in which the centrally controlled process flow in the outstations is still maintained can be if due to a malfunction on the connection between the central digital process control device and an external station no longer do this from the central process control device can be effected from. For this purpose, facilities should be included in the outstation high redundancy, which allows a smooth transition of the process between a multitude make possible of control devices.
Ausgehend von dem eingangs erwähnten System wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Außenstation zumindest eine erste digitale und zweite analoge wechselseitig einschaltbare Steuereinrichtung mit je einem als Langzeitspeicher wirksamen ersten bzw. zweiten Analogspeicher-Verstärker umfaßt, daß die erste Steuereinrichtung von der zentralen digitalen Prozeß-Regeleinrichtung ansteuerbar ist und ein Steuersignal für die Prozeß-Regelstrecke liefert, daß eine mit der ersten digitalen Steuereinrichtung gekoppelte und an sich bekannte Analog-Regelvorrichtung in der zweiten Steuereinrichtung vorgesehen ist, die ein Ausgangssignal liefert, das dem Steuersignal folgt und diesem im wesentlichen gleich ist, daß die /weite analoge, mit der Prozeß-Regelstrecke gekoppelte Steuereinrichtung automatisch die den zentral gesteuerten Prozeßablauf kennzeichnende Zustandsgröße im zweiten Analogspeicher-Verstärker speichert und daß die zweite analoge Steuereinrichtung an Stelle der ersten digitalen Steuereinrichtung einschaltbar ist und beim Anlegen des Steuersignals an die Regelstrecke von der mit dem zweiten Analogspeicher-Verstärker gekoppelten Analog-Steuervorrichtung aus unter Verwendung der von dem zweiten Analogspeicher-Verstärker gelieferten Zustandsgröße als Sollwert die Steuerung des Prozeßablaufs stoßfrei übernimmt.Based on the system mentioned at the beginning, this object is achieved according to the invention by that each outstation has at least one first digital and second analog, alternately switchable control device each with a first or second analog memory amplifier that acts as a long-term memory comprises that the first control device can be controlled by the central digital process control device and a control signal for the process control system supplies that one with the first digital control device coupled and known analog control device in the second control device is provided which provides an output signal that follows the control signal and this substantially it is the same that the wide analog control device coupled with the process control system is automatic the state variable characterizing the centrally controlled process sequence in the second analog memory amplifier stores and that the second analog control device instead of the first digital Control device can be switched on and when the control signal is applied to the controlled system by the the second analog memory amplifier coupled to the second analog memory amplifier using the The state variable supplied by the second analog memory amplifier as a setpoint value the control of the Process sequence takes over seamlessly.
Bei einem nach den Merkmalen der Erfindung aufgebauten System ergibt sich insbesondere der Vorteil, daß eine Umschaltung von einer Steuereinrichtung auf eine andere Steuereinrichtung erfolgen kann, ohne daß ein Schaltstoß entsteht bzw. eine sprungförmige Übergangsfunktion in das System eingeführt wird.In the case of a system constructed according to the features of the invention, there is in particular the advantage that that a switchover from one control device to another control device can take place, without causing a shift surge or introducing an abrupt transition function into the system will.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin daß die Außenstation ferner zur Handsteuerung des Prozeßablaufs eine dritte Steuereinrichtung umfaßt, die mit der ersten Steuereinrichtung und der Prozeß-Regelstrecke koppelbar ist und bei der Ansteuerung der Prozeß-Regelstrecke gleichzeitig das Steuersignal der ersten Steuereinrichtung zuführt, um es für ei ie Umschaltung auf eine andere Steuereinrichtung im ersten Analogspeicher-Verstärker zu speichern. A further embodiment of the invention consists in that the external station is also used for manual control of the process sequence comprises a third control device which is connected to the first control device and the Process-controlled system can be coupled and at the same time when controlling the process-controlled system Control signal supplies the first control device to it for switching to another control device to be stored in the first analog memory amplifier.
Durch diese Ausgestaltung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß auch der Prozcßablauf von Hand gesteuert werden kann und ebenfalls der Vorteil einer stoßfreien Umschaltung von einer Steuereinrichtung auf die Handsteuerung und umgekehrt gegeben ist.This embodiment advantageously ensures that the process is also carried out by hand can be controlled and also the advantage of a bumpless switchover from a control device is given to the hand control and vice versa.
Die stoßfreie Umschaltung wird insbesondere da-The bumpless changeover is particularly
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durch gewährleistet, daß bei der Ansteuerung der Bei 100 Außenstationen werden normalerweise Prozeß-Regelstrecke über die zweite Steuereinrich- zwischen dem Verteiler 18 und den Außenstationen tung die Analog-Regelvorrichtung eingangsseitig 100 Leitungen, d.h. für jede Station eine Leitung, einerseits mit dem zweiten Analogspeicher-Verstärker benötigt. Bei der Verwendung von zwei Leitungen und andererseits mit dem Ausgang der Prozeß-Regel- 5 für jede Außenstation beträgt die Anzahl der Adres- strecke verbunden ist und ferner ausgangsseitig zur senleitungen das Zweifache der Quadratwurzel aus Übertragung des Steuersignals am Eingang der Pro- der Anzahl der Stationen, d. h., im vorliegenden Beizeß-Regelstrecke liegt und daß der Eingang der Pro- spiel mit 100 Außenstationen werden 20 Leitungen zeß-Regelstrecke auch mit der ersten Steuereinrich- benötigt. Wenn jede Außenstation mit einem volltung zur Speicherung des Steuersignals im ersten io ständigen Dekodierer versehen ist, kann die Anzahl Analogspeicher-Verstärker für die Umschaltung auf der Leitungen bei 100 Außenstationen auf sieben beeine andere Steuereinrichtung in Verbindung steht. grenzt werden. Es ist im wesentlichen eine Kosten- This ensures that when the 100 outstations are controlled, the process control system is normally connected to 100 lines on the input side via the second control device between the distributor 18 and the outstations, i.e. one line for each station, on the one hand with the second analogue memory Amplifier needed. When using two lines and on the other hand with the output of the process control 5 for each outstation, the number of address lines is connected and, furthermore, on the output side to the sensor lines, twice the square root of the transmission of the control signal at the input of the pro is the number of Stations, that is, in the present Beizeß control system and that the input of the program with 100 external stations, 20 lines Zeß control system are also required with the first control device. If each outstation is provided with a complete system for storing the control signal in the first permanent decoder, the number of analog memory amplifiers for switching over the lines at 100 outstations can be connected to seven other control devices. be bordered. It is essentially a cost
der zentralen Steuerung für eine bestimmte Zeit auf- oder eine Vielzahl von stationsseitigen Dekodern vor-the central control for a certain time or a large number of station-side decoders.
rechtzuerhalten, ist vorgesehen, daß die zweite 15 gesehen wird.To be right, it is envisaged that the second 15 will be seen.
Steuereinrichtung eine Ersatz-Sollwertstufe umfaßt, Gemäß F i g. 2 besitzt die Außenstation 14 drei die ein bestimmtes an den zweiten Analogspeicher- Steuereinrichtungen 20, 23 und 24. Die erste Steuer-Verstärker und die Analog-Regelvorrichtung anleg- einrichtung 20 wird für die sogenannte direkte digibares Sollwertsignal liefert. tale Steuerung benutzt, indem die von der zentralenControl device comprises a substitute setpoint stage, according to FIG. 2, the outstation 14 has three The one specific to the second analog memory control devices 20, 23 and 24. The first control amplifier and the analog regulating device applying device 20 are supplied for the so-called direct digibars setpoint signal. tale control used by that of the central
auf Grund des Ersatz-Sollwertes, der von der zweiten den Digital-Analog-Umsetzer 12 direkt zur Steuerungon the basis of the substitute setpoint value sent by the second to the digital-to-analog converter 12 directly to the controller
analogen Steuereinrichtung geliefert wird, kann der Prozeß-Regelstrecke 21 verwendet werden, wo-analog control device is supplied, the process control system 21 can be used, where-
wiederum auf die zentrale Steuerung zurückgeschaltet bei das Istwert-Signal auf der Leitung 22 direkt zur in turn switched back to the central control when the actual value signal on line 22 directly to
werden, wobei ebenfalls ein weitgehend stoßfreier digitalen Prozeß-Regeleinrichtung 10 sowie zu weite-be, with a largely bumpless digital process control device 10 as well as too far
dung ist in der Zeichnung dargestellt; es zeigt ist ein nicht dargestellter Analog-Digital-Umsetzertraining is shown in the drawing; it shows is an analog-to-digital converter (not shown)
gemäß F i g. 2, übernimmt nämlich die Steuerung des Prozesses.according to FIG. 2, takes control of the process.
zur Verwendung in dem System gemäß F i g. 2. wird oder wenn die erste Steuereinrichtung 20 einefor use in the system according to FIG. 2. or when the first control device 20 is a
mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das zentrale ausführt. Die zweite oder analoge Steuereinrichtungprovided with the same reference numerals. The central executes. The second or analog control device
überwachungs- und Regelsystem gemäß F i g. 1 be- 23 ist parallel zur direkten digitalen Steuereinrich-monitoring and control system according to FIG. 1 be 23 is parallel to the direct digital control device
sitzt eine zentrale digitale Prozeß-Regeleinrichtung 10 40 tung 20 geschaltet. Es ist ferner eine dritte Steucr-sits a central digital process control device 10 40 device 20 switched. There is also a third control
zur Errechnung der auf den Istwerten beruhenden einrichtung 24 vorgesehen, die eine Handsteuerungfor calculating the device 24 based on the actual values, the manual control
und für die Verwendung in dem Überwachungs- und 75 umfaßt und mit der die Steuereinrichtungen 20and for use in the monitoring and control devices 75 and with which the control devices 20
gangssignale werden einem Digital-Analog-Umsetzer können, um den richtigen Prozeßablauf von Handoutput signals are sent to a digital-to-analog converter to set the correct process sequence by hand
12 über die Leitungsverbindung 11 zugeführt. Der 45 einzustellen. Diese Handsteuerung kann auch neben Umsetzer 12 versorgt über entsprec'iende Leitungen der Verwendung bei Fehlfunktionen für andere12 supplied via the line connection 11. The 45 cease. This hand control can also be used alongside Converter 12 supplies via appropriate lines for use in the event of malfunctions for others
13 eine Vielzahl der Außenstationen 14,15,16 und Zwecke Verwendung finden. Um eine stoßi eie Um- 17 über die Prozeßüberwachung und -regelung. Von schaltung von der Steuereinrichtung 24 für die Handdiesen Außenstationen kann eine sehr große Vielzahl steuerung auf eine andere Steuereinrichtung sicherzuvorhanden sein. Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Schal- 50 stellen, wird das von dieser handgesteuerten Steuertungsaufbau einer Äußenstation 14, der im wesent- einrichtung 24 gelieferte analoge Steuersignal sowohl liehen mit dem der übrigen Außenstationen überein- der ersten als auch der zweiten Steuereinrichtung stimmt. Jedoch können die den Prozeßablauf regeln- während der Handsteuerung über die Leitung 31 zuden Einrichtungen in Abhängigkeit von der zu über- geführt. 13 find a multitude of the outstations 14,15,16 and purposes. By a bump 17 about process monitoring and control. From the circuit of the control device 24 for the hand of these external stations, a very large number of controls on another control device can be safely available. 2 shows the basic switch 50, the hand-controlled control structure of an external station 14, the analog control signal supplied in the main device 24, is the same as that of the other external stations in the first as well as the second control device. However, they can regulate the process sequence - transferred during manual control via the line 31 to the devices depending on the.
wachenden Prozeßfunktion verschieden sein. 55 Die direkte digitale Steuereinrichtung 20 besitztsupervising process function may be different. 55 The direct digital controller 20 has
Zur Verringerung der Anzahl der notwendigen einen Analogspeicher-Verstärker 25, der eingangs-To reduce the number of necessary an analog memory amplifier 25, the input
Leitungen zwischen dem zentralen Steuerelement 10 seitig mit einem Gatter 26 verbunden ist. Die vomLines between the central control element 10 is connected to a gate 26 on the side. The ones from
und einer Vielzahl von Außenstationen werden die Umsetzer 12 über die Leitung 13 zugeführten ana-and a large number of outstations, the converters 12 are supplied via the line 13 analog
über die Leitungsverbindung 19 von der Prozeß- logen Signale liegen kontinuierlich an dem Umschal-Via the line connection 19 from the process log signals are continuously applied to the switchover
Reaeleinrichtung 10 aus übertragenen digitalen Adres- 5o te.-27 an und werden von diesem über die LeitungReal device 10 from transmitted digital address 5o te.-27 and are sent by this via the line
sensianale dekodiert. Der Verteiler 18 stellt lediglich 26 A wahlweise an das Gatter 26 übertragen. Wennsensianale decoded. The distributor 18 provides only 26 A optionally transmitted to the gate 26. if
einen" Dekoder für eine große Anzahl von parallel der Umsetzer 12 von der Prozeß-Regeleinrichtuna 10 a "decoder for a large number of converters 12 in parallel from the process control device 10
eingespeisten Signalen dar. um daraus eine kleine mit einem entsprechenden Satz digitaler Steuersignalesignals fed in. To turn it into a small one with a corresponding set of digital control signals
Anzahl dekodierter Signale zu ermitteln, wie dies in zur Einstellung der Prozeß-Regelstrecke 21 versorgtTo determine the number of decoded signals, as supplied in for setting the process control system 21
der digitalen Rechen- und Übertragungstechnik be- 65 wird, werden entsprechende Adressensignale über dieof digital computing and transmission technology, corresponding address signals are sent via the
kanntest. Die dekodierten Signale werden über die Leitung 19,4 und das Leitungspaar 28 übertragen.knew. The decoded signals are transmitted via the line 19, 4 and the line pair 28.
Leitung 19,4 in die einzelnen Außenstationen 14 bis um das Gatter 26 für die dann auf der Leitung 26ΛLine 19.4 in the individual outstations 14 up to the gate 26 for the then on the line 26Λ
17 eingespeist. anliegenden analogen Signe'.e zu öffnen, die somit17 fed in. adjacent analog Signe'.e to open the thus
dem Analogspeicher-Verstärker 25 zugeführt werden. Dieses «niiloge Signal wird im Speicher 25 gespeichert. Ein entsprechendes analoges Steuersignal wird über die Leitung 29 dem Umschalter 27 zugeführt und über die Leitung 31 zur Prozeß-Regelstrecke 21 übertragen. Dieses analoge Steuersignal wird auch an die Steuereinrichtung 23 angelegt, so daß diese zweite oder analoge Steuereinrichtung automatisch während <ler direkten digitalen Prozeßsieuerung dem Steuerlignal folgt.the analog memory amplifier 25 are supplied. This logical signal is stored in the memory 25. A corresponding analog control signal is fed to the changeover switch 27 via the line 29 and transmitted via line 31 to process control system 21. This analog control signal is also on the control device 23 applied, so that this second or analog control device automatically sends the control signal during direct digital process control follows.
Der Analogspeicher-Verstärker 25 ist in Fig. 3 lchematisch dargestellt. Das von dem Umschalter 27 fcus angelegte analoge Eingangssignal wird über die Klemme .15. ein erstes Gatter 36 und ein zweites featter 37 an ein kapazitives Speicherelement 38 an- |elegt. Die eingangsseitigen Gatter 36 und 37 be-Itehen jeweils aus einem Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode (IGFET). Die beiden Torelek-Iroden sind über die Leitung 28/1 miteinander verbunden, wobei die Senkenelektroden die Eingangsteite der Gatter sind. Die Quellenelektroden der tGFET, deren Trägerschicht elektrisch nicht angetchlossen ist, stellen die Ausgangsseite der Gatter dar. Im leitenden Zustand der IGFET werden die angelegten analogen Eingangssignale über die Quellen-Senkenstrecke getreu zum Speicherelement 38 übertragen. Ein UND-Gatter 28 B wird mit dem Adrestensignal über die Leitungen 28 beaufschlagt und Vereinigt diese in bekannter Weise zu einem einzigen digitalen Steuersignal, das über die Leitung 28/1 zu den Torelektroden übertragen wird. Das analoge Eingangssignal wird in dem Speicherelement 38 gespeichert, wobei die an der Kapazität anliegende Spannungsamplitude repräsentativ für dieses Eingangssignal ist. Diese Spannungsamplitude wird über die Leitung 39 einem Verstärker 40 mit der Verstärkung 1 zugeführt. Dieser Verstärker besitzt eine extrem hohe Eingangsimpedanz. Diese hohe Eingangsimpedanz kann dadurch erzeugt werden, daß das kapazitive Speicherelemem 38 an die Torelektrode eints weiteren IGFET angeschlossen wird. Das vom Verstärker 40 ausgangsseitig gelieferte Signal steht auf der Leitung 29 zur Verfugung. Die Leitung 29 ist über einen Spannungsteiler 41 und eine in Serie zu einem Widerstand 43 liegende Rückkopplungsleitung 42 an den Verbindungspunkt der beiden Gatter 36 und 37 angeschlossen. Der Verstärker 40 ist vorzugsweise als Verstärker mit der Verstärkung i ausgeführt, so daß bei geschlossenem Gatter 26. d.h. hei nichtleitenden IGFET. das ausgangsseitige Signal auf der Leitung 29 auf die Eingangsseite des Gatters 37 zurückgekoppelt wird. Wenn das Gatter 37 über die digitalen Signale der Leitung 28/1 geschlossen ist. wird der Leckstrom vom Gatter 37 zum Speicherelement 38 auf ein Minimum herabgedrückt, da die Spannung am Verbindungspunkt 44 im wesentlichen dieselbe Amplitude aufweist wie die am Verbindungspunkt 45 vom Speicherelement 38 aus anliegende Amplitude. Um die konstante Spannung am Speicherelement 38 aufrechtzuerhalten, werden Leckstrecken zu weiteren Teilen der Schaltung durch eine in Fig. 3 gestrichelt dargestellte Abschirmung 46 auf ein Minimum reduziert. Diese Abschirmung besteht gemäß Fig. 4 aus einer Potentialplatte oder einer metallischen Schicht 47. die ohmisch mit der Rückkopplungsleitune 42 verbunden ist und an der STnit das Ausgangssignal anliegt. Da dieses Ausgangssignal im wesentlichen gle'ch der Amplitude der im Speicherelement 38 gespeicherten Spannung ist, liegt zwischen dem Verbindungspunkt 45 und der metallischen Schicht 47 im wesentlichen die Spannung Null. Eine Isolierstütze 48, die aus einem hochqualitativen Isolationsmaterial hergestellt ist. stellt die hauptsächliche Leckstromstrecke für die am kapazitiven Speicherelement 38 liegende Spannung dar. Der Leckstrom über die Isolierstütze kann jedoch praktisch eliminiert werden, da an der Isolierstütze im wesentlichen dieThe analog memory amplifier 25 is shown schematically in FIG. The analog input signal applied by the changeover switch 27 fcus is transmitted via terminal .15. a first gate 36 and a second featter 37 are applied to a capacitive storage element 38. The input-side gates 36 and 37 each consist of a field effect transistor with an insulated gate electrode (IGFET). The two Torelek irodes are connected to one another via line 28/1, the drain electrodes being the input side of the gates. The source electrodes of the tGFET, the carrier layer of which is not electrically connected, represent the output side of the gates. An AND gate 28 B receives the address signal via lines 28 and combines these in a known manner into a single digital control signal which is transmitted to the gate electrodes via line 28/1. The analog input signal is stored in the storage element 38, the voltage amplitude applied to the capacitance being representative of this input signal. This voltage amplitude is fed via line 39 to an amplifier 40 with a gain of 1. This amplifier has an extremely high input impedance. This high input impedance can be generated in that the capacitive storage element 38 is connected to the gate electrode of a further IGFET. The signal supplied by the amplifier 40 on the output side is available on the line 29. The line 29 is connected to the connection point of the two gates 36 and 37 via a voltage divider 41 and a feedback line 42 in series with a resistor 43. The amplifier 40 is preferably designed as an amplifier with the gain i, so that when the gate 26 is closed, that is to say, the IGFET is non-conductive. the output-side signal on the line 29 is fed back to the input side of the gate 37. When the gate 37 is closed via the digital signals on the line 28/1. the leakage current from gate 37 to storage element 38 is suppressed to a minimum, since the voltage at connection point 44 has essentially the same amplitude as the amplitude applied at connection point 45 from storage element 38. In order to maintain the constant voltage at the storage element 38, leakage paths to other parts of the circuit are reduced to a minimum by a shield 46 shown in dashed lines in FIG. 3. According to FIG. 4, this shielding consists of a potential plate or a metallic layer 47 which is ohmically connected to the feedback line 42 and to which the output signal is applied. Since this output signal is essentially the same as the amplitude of the voltage stored in the storage element 38, the voltage between the connection point 45 and the metallic layer 47 is essentially zero. An insulating post 48 made from a high quality insulating material. represents the main leakage current path for the voltage applied to the capacitive storage element 38. The leakage current via the insulating support can, however, be practically eliminated, since essentially the
ίο Spannung Null wirksam ist. Die metallische Schicht 47 wird in herkömmlicher Weise auf einer Platte 49 angebracht, die aus einem hochqualitativen Isolationsmaterial hergestellt ist. Diese metallische Schicht verhindert weitere Leckstromverluste für den Fall, daß das kapazitive Speicherelement 38, das gemäß F i g. 4 zylinderförmig ausgeführt ist, versehentlich gegen die metallische Schicht 47 gedrückt wird. Daraus erkennt man. daß der Analogspeicher-Verstärker 25 ein analoges Speicherelement mit großer Remanenz darstellt.ίο voltage zero is effective. The metallic layer 47 is mounted in a conventional manner on a plate 49 made of a high quality insulating material. This metallic layer prevents further leakage current losses in the event that the capacitive storage element 38, which is shown in FIG. 4th is cylindrical, is accidentally pressed against the metallic layer 47. Recognize from this man that the analog memory amplifier 25 represents an analog memory element with high remanence.
ao Die analoge Steuereinrichtung 23 gemäß F i g. 2 besitzt eine Analog-Regelvorrichtung 50 bekannter Art. die zwei Differentialeingänge 51 und 52 für das Eingangssignal aufweist. Das Ausgangssignal wird über eine Leitung 53 an die Klemme 30/1 des Re-ao The analog control device 23 according to FIG. 2 has an analog control device 50 better known Art. Which has two differential inputs 51 and 52 for the input signal. The output signal will be via a line 53 to terminal 30/1 of the Re-
a5 lais30F im Umschalter für die Handsteuerung 30 angelegt. Das Relais 30 Γ des Umschalters 30 bewirkt, daß in seinem Erregungszustand die Steuereinrichtung 24 für die Handsteuerung mit der Prozeß-Regelstrecke 21 zusammenwirkt. Wenn das Relais 3OF nicht erregt ist. wird eine der beiden Steuereinrichtungen 20 oder 23 je nach der Erregung des Relais 27 F im Umschalter 27 angesteuert. Diese Verhältnisse werden später noch näher beschrieben. Die Anordnung ist derart, daß durch die Erregung desa5 lais30F in the switch for manual control 30 created. The relay 30 Γ of the switch 30 causes the control device in its energized state 24 interacts with the process control system 21 for manual control. When the relay is 3OF is not aroused. becomes one of the two control devices 20 or 23 depending on the excitation of the relay 27 F in switch 27 controlled. These relationships are described in more detail later. the Arrangement is such that by energizing the
Relais 27 F die Steuereinrichtung 20 für die direkte digitale Steuerung der Prozeß-Regelstrecke 21 unabhängig von dem Betriebszustand des Un"-chalters 30 ausgewählt wird.Relay 27 F the control device 20 for the direct digital control of the process control system 21 independently is selected by the operating state of the Un "switch 30.
Wenn die beiden Relais 27F und 30F in der dargestellten Kontaktstellung wirksam sind, wird die Prozeß-Regelstrecke 21 von der direkten digitalen Steuereinrichtung 20 gesteuert. Während dieses r unktionsaublaufes wird ein analoges Signal vom Analogspeicher-Verstärker 25 über die Klemmen 27 H und 27 K zur Leitung 31 und über diese zur Prozeß-Regelstrecke 21 übertragen. Dieses analoge Signal auf der Leitung 31 wird auch an den Eingang 52 der Analog Regelvorrichtung 50 über die Klemmen 27 A und 275 des Umschalters 27 und die Klemmen 55 A und 55C des Umschalters 55 für analoge Sollwertstcuerung angelegt. Daher wird während der direkten digitalen Steuerung das ajf der Leitung 31 wirksame analoge Signal von der Analog-Regelvorrichtung 50 als Eingangssignal verwendet. Für den automatischen Folgebetrieb wird der Ausgang der Analog-Regelvorrichtung 50 über die Leitung S3. die Klemmen 55 E und 55 D des Umschalters^ an den Eingang 51 der Analog-Regelvorrichtung angelegt. Die auf diese Weise angeschlossene Analoe-RegelvorrichtungWhen the two relays 27F and 30F are effective in the contact position shown, the process control system 21 is controlled by the direct digital control device 20. During this r unktionsaublaufes an analog signal from the analog memory amplifier 25 via the terminals 27 H and 27 K to the line 31 and via this to the process control system 21 is transmitted. This analog signal on line 31 is also applied to input 52 of analog control device 50 via terminals 27 A and 275 of switch 27 and terminals 55 A and 55C of switch 55 for analog setpoint control. Therefore, during the direct digital control, the analog signal effective on line 31 is used by analog regulating device 50 as an input signal. For the automatic follow-up operation, the output of the analog control device 50 is via the line S3. the terminals 55 E and 55 D of the switch ^ applied to the input 51 of the analog control device. The analog control device connected in this way
50 folgt der analogen Stellgröße automatisch. Abweichend davon kann das Istwert-Signal auf der Leitung 22 direkt über eine nicht dargestellte Verbindung der Analog-Regelvorrichtung 50 zugeführt werden. Falls es gewünscht wird, kann das Ausgangssigna] eines50 follows the analog manipulated variable automatically. The actual value signal on the line can deviate from this 22 can be fed directly to the analog control device 50 via a connection (not shown). If if desired, the output signal may be a
zweiten Analogspeicher-Verstärkers 5.S. der ebenfalls das Istwert-Signal empfängt, über eine Leitung 62, einen Schalter 64, eine Überbrückung 63 und die Klemmen T5ß und 55 A des Umschalters 55 an diesecond analog memory amplifier 5.S. which also receives the actual value signal via a line 62, a switch 64, a bridge 63 and the terminals T5ß and 55 A of the switch 55 to the
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Eingangsklemme 51 der Analog-Regelvorrichtung 50 über eine weitere, nicht dargestellte Verbindung übertragen werden. Die Analog-Regelvorrichtung 50 folgt über jede der beiden beschriebenen Leitungsverbindungen cjn Betriebsbedingungen des Prozesses, wobei sich aiferdings über die zuletzt beschriebene Leitungsverbindung eine geringere Flexibilität ergibt.The input terminal 51 of the analog control device 50 is transmitted via a further connection, not shown will. The analog control device 50 follows via each of the two line connections described cjn operating conditions of the process, where however, via the line connection described last results in less flexibility.
Die Leitungsverbindung, über welche das analoge Steuersignal der Prozeß-Regelstrecke 21 zugeführt wird, ergibt sich aus der Schaltstellung des Schalters 80. Der Schalter 80 ist schematisch als zweipoliger Dreifachschalter 81 dargestellt. Wenn die Schaltarme 82 und 83 mit den Anschlußklemmen P verbunden sind, verläuft die direkte digitale Steuerverbindung über den Umschalter 27. dessen Relais 27 F erregt ist. Gleichzeitig sind das Relais 3OF des Umschalters 30 und das Relais 55 F des Umschalters 55 nicht erregt. Wenn die Schaltarme 82 und 83 mit den Klemmen/4 des Schalters 80 in Verbindung stehen, wird die analoge Steuereinrichtung 23 ausgewählt und das analoge Steuersignal über die Leitung 31 übertragen. In diesem Zustand ist das Re'ais55F des Umschalters 55 erregt, während die anderen beiden Relais 27 F und 3OF nicht erregt sind. Befinden sich die Schaltarme 82 und 83 in Kontaktberührung mit den Klemmen M des Schalters 80. dann wird das Relais 30F des Umschalters 30 erregt, wogegen die beiden Relais 27 F und 55 F nicht erregt sind. In dieser Schaltstellung wird die Steuereinrichtung 24 für die Handsteuerung eingeschaltet und das analoge Steuersignal über die Leitung 31 übertragen. Eine Beschreibung des vollautomatischen Betriebsablaufes des Schalters 80 wird nachfolgend gegeben.The line connection via which the analog control signal is fed to the process control system 21 results from the switch position of the switch 80. The switch 80 is shown schematically as a two-pole triple switch 81. When the switching arms 82 and 83 are connected to the terminals P, the direct digital control connection runs via the changeover switch 27, whose relay 27 F is energized. At the same time, relay 30F of changeover switch 30 and relay 55F of changeover switch 55 are not energized. When the switching arms 82 and 83 are connected to the terminals / 4 of the switch 80, the analog control device 23 is selected and the analog control signal is transmitted via the line 31. In this state the Re'ais55F of the switch 55 is energized, while the other two relays 27F and 30F are not energized. If the switching arms 82 and 83 are in contact with the terminals M of the switch 80, the relay 30F of the changeover switch 30 is energized, whereas the two relays 27 F and 55 F are not energized. In this switching position, the control device 24 for the manual control is switched on and the analog control signal is transmitted via the line 31. A description of the fully automatic operation of the switch 80 is given below.
Während der analogen Funktionssteuerung wird das Istwert-Signal an die Eingangsklemme 51 angelegt, während das Sollwert-Signal vom Analogspeicher-Verstärker 58 an die Eingangsklemme 52 der analogen Regelvorrichtung 50 angelegt wird. Die dadurch während des Betriebs der Steuereinrichtung 23 sich ergebende Steuerung ist als analoge Steuerung allgemein bekannt. Diese Schaltungsverbindung wird über das erregte Relais 55 F aufgebaut, wodurch die Eineangsklemme 51 über die Klemmen 55 D und 55 (Ί sowie die überbrückung 84 an die Leitung 22 angeschlossen wird. Die Eingangsklemme 52 steht mit dem zweiten Analogspeicher-Verstärker 58 in Verbindung und empfängt von diesem das Sollwert-Signal, das die Sollwerteinstellung der Prozeß-Regelstrecke 21 kennzeichnet. Das Signal vird über die Leitung 62. den Schalter 64. die Überbrückung 63 und die Klemmen 55 B sowie 55 A übertragen. Die Leituna 53 ist ferner über die Klemmen 30/) und 30 B des Relais 30 F mit der Klemme 27 G des Umschalters 27 verbunden und wird über die der Klemme 11G zugeordnete Klemme 27 K an die Leitung 31 angeschlossen. Die Eingangsklemme 52 der Analog-Reaelvorrichtung 50 ist nicht mit der Leitung 31. verbunden, da durch die Erregung des Relais 55 F die Verbindung zwischen den Klemmen 55/1 und 55 C abfällt. Unter diesen Anschlußbedingungen in die Analoa-Regelvorrichtung 50 derart mn dem System verbunden, daß dieses nach der in Fig. 2 der Zeichnung im obenerwähnten Aufsatz von H. S. Tsien u. abgeschriebener. Weise arbeitet.During the analog function control, the actual value signal is applied to the input terminal 51, while the setpoint signal from the analog memory amplifier 58 is applied to the input terminal 52 of the analog regulating device 50. The control resulting from this during the operation of the control device 23 is generally known as analog control. This circuit connection is established via the energized relay 55 F, whereby the input terminal 51 is connected via the terminals 55 D and 55 (Ί and the bridge 84 to the line 22. The input terminal 52 is connected to the second analog memory amplifier 58 and receives from this the setpoint signal, which characterizes the setpoint adjustment of the process control system 21. The signal is transmitted via the line 62, the switch 64, the bridging 63 and the terminals 55 B and 55 A. The Leituna 53 is also via the terminals 30 /) and 30 B of relay 30 F is connected to terminal 27 G of changeover switch 27 and is connected to line 31 via terminal 27 K assigned to terminal 11G. The input terminal 52 of the analog real device 50 is not connected to the line 31, since the connection between the terminals 55/1 and 55 C drops due to the excitation of the relay 55 F. Under these connection conditions in the Analoa control device 50 connected to the system in such a way that it is copied in accordance with the above-mentioned article by HS Tsien et al. Way works.
Die Analog-RC;'.-lvorrichtung 50 besitzt keine Speicherfähigkeit u:i,l muß daher, wenn es die Steueruns der Prozeß-Regelstrecke 21 ausführt, ein SoIlwert-Sisnal erhalten. Dieses SoIKve.-t-Signal wird von dem zweiten Analogspeicher-Verstärker 58 geliefert. Während der Steuerung der Prozeß-Regelstrecke 21 durch die direkte digitale Steuereinrichtung 20 empfängt der Verstärker 58 das Istwert-Signal über die Leitung 22 und den Schalter 60. Dieses Signal veranlaßt den Analogspeicher-Verstärker 58, dem Istwert-Signal während des direkten digitalen Steuerablaufs zu folgen. Im Falle einer Umschaltung auf eine analoge Steuerung entspricht der vom zweiten ίο Analogspeicher-Verstärker 58 an die Analog-Regelvorrichtung 50 angelegte Sollwert genau den Betriebsbedingungen, die in diesem Augenblick existieren, so daß eine stoßfreie Umschaltung auf die digitale Prozeß-Regeleinrichtung 10 erfolgen kann, '«obei der Prozeß im wesentlichen mit dem zuletzt errechneten Sollwert weitergeführt wird.The analog RC; '.- device 50 has none Storage capacity u: i, l must therefore if it is the controlus the process control system 21 executes a target value signal obtain. This SoIKve.-t signal is from the second analog memory amplifier 58 is supplied. During the control of the process control system 21 the amplifier 58 receives the actual value signal via the direct digital control device 20 Line 22 and the switch 60. This signal causes the analog memory amplifier 58, the actual value signal to be followed during the direct digital control sequence. In the event of a switch to an analog control corresponds to that from the second analog memory amplifier 58 to the analog control device 50 applied setpoint exactly corresponds to the operating conditions that exist at that moment that a bumpless switchover to the digital process control device 10 can take place The process is essentially continued with the setpoint calculated last.
Zwischen die Klemme 60 D des Schalters 60 und den zweiten Analogspeicher-Verstärker 58 ist ein Gatter 68 geschaltet. Während der direkten digitalen Steuerung sowie der Handsteuerung wird über die Leitung 69 und die Klemmen 60/4 sowie 60 B des Schalters 60 ein kontinuierliches Aufrechterhaltungssignal angelegt, so daß der Verstärker 58 kontinuierlich das Istwert-Signal über die Leitung 22 und die Klemme 6OD des Schalters empfängt. Wenn die analoge Steuereinrichtung 23 das analoge Steuersignal auf der Leitung 31 liefert, wird der Schalter 60 so eingestellt, daß das analoge Eingangssignal auf der Leitung 13 über die Anschlüsse 6OD und 60E dem Gatter 68 zugeführt wird. Dabei sind die Anschlüsse 60/1 und 60S zum Schließen des Gatters 68 nicht miteinander verbunden. Da? Gatter 68 enthält inter" vorgespannte Schaltungen, um sich selbst in Abwesenheit eines Öffnungs- oder Aufrechterhaltungssignals zu schließen. Die Adressensignale auf der Leitung 19/1 vom Verteiler 18 für die Auswahl der Außenstationen (Fig. 1) öffnen das Gatter 68 in do; für das Gatter 26 beschriebenen Weise, um wahlweise von der Leitung 13 analoge Eingangssigmile zum Analogspeicher-Verstärker 58 zu übertragen. Über diese Verbindung wird die digitale Pro/e!'-Regeleinrichtung 10 in die Lage versetzt, die ProzeC-Regelstrecke 2! über die Steuereinrichtung 23 /u steuern. Damit sendet die digitale Prozeß-Regekir-♦5 richtung 10 kontinuierlich neu errechnete Sollwer';. die zum Verstärker 58 übertragen werden und d;-■: Sollwerte der Analog-Regelvorrichtung 50 für die Prozeß-Regelstrecke 21 einstellt. Es sei bemerkt. chR der Digital-Analog-Umsetzer 12 nur periodisch ar.;-löge Steuersignale über die Leitung J3 zu der betreifenden Außenstation 14 überträgt. Während J : übrigen Zeitabschnitte werden analoge Steuersignal: über die Leitung 13 zu einer der übrigen Außerstationen 15.16 oder 17 übertragen. Durch die zcumultiplexe Übertragung der analogen Steuei signal·: wird ein getreu arbeitender Analogspeicher-Versuirker in jeder Überwachungs- und Rege'station bewirkt. A gate 68 is connected between the terminal 60 D of the switch 60 and the second analog memory amplifier 58. During direct digital control and manual control, a continuous maintenance signal is applied via line 69 and terminals 60/4 and 60 B of switch 60, so that amplifier 58 continuously receives the actual value signal via line 22 and terminal 6OD of the switch receives. When the analog control device 23 supplies the analog control signal on the line 31, the switch 60 is set so that the analog input signal on the line 13 is fed to the gate 68 via the connections 6OD and 60E. The connections 60/1 and 60S for closing the gate 68 are not connected to one another. There? Gate 68 contains inter "biased circuits to close itself in the absence of an open or maintain signal. The address signals on line 19/1 from distributor 18 for the selection of outstations (FIG. 1) open gate 68 in do; for the gate 26 in order to selectively transmit analog input signals from the line 13 to the analog memory amplifier 58. This connection enables the digital Pro / e! 'control device 10 to control the process control system 2! via the control device . 23 / u control thus sends the digital process Regekir- ♦ 5 device 10 continuously recalculated Sollwer ';. transmitted to the amplifier 58 are, and d, - ■: nominal values of the analog control device 50 adjusts for the process control path 21. It should be noted that the digital-to-analog converter 12 is only periodically operated; - it transmits control signals via the line J3 to the relevant outstation 14. During J: the remaining time segments are the analog control signal: transmitted via line 13 to one of the other remote stations 15.16 or 17. The cumultiplex transmission of the analog control signals: a faithfully working analog memory controller is achieved in every monitoring and control station.
Die Stufe 65 für die Lieferung eines Ersatz-Sollwertes ist in bekannter Weise aufgebaut urd kann sowohl mit einer Handeingabe als auch mit einer automatischen Eingabe versehen iein. Sie kann z. B.Stage 65 for the delivery of a substitute setpoint is structured in a known way and can be entered with either a manual input or a automatic input. You can z. B.
ein Drahtpotentiometer mit einem servomotorisch gesteuerten Schleifer umfassen. Das analoge Ausgangssignal wird über die Leitung 66 an die Klemme 64C eines Schalters 64 angelegt. Der Schalter 64include a wire potentiometer with a servomotor controlled grinder. The analog output signal is applied to terminal 64C of a switch 64 via line 66. The switch 64
kann aus einem handbetätigten Schalter oder auch aus einer Steckerverbinduna bestehen. Der Schaltercan consist of a manually operated switch or a plug connector. The desk
64 wird während der analogen Steuerung der Prozeß-Regelstrecke 21 verwendet, um entweder der Analog-Regelvorriehtung 50 oder dem Analogspeicher-Verstärker 58 den Ersatz-Sollwert von der Stufe 65 aus zuzuführen. Die Stufe 65 kann auch der zusätzlichen Betriebsunterstützung für den Fall dienen, daß im Steuersystem eine Fehlfunktion auftritt, während die Steuereinrichtung 23 auf die Prozeß-Regelstrecke 21 wirkt b?w. wenn das Aufrechterhalten einer halbautomatischen Steuerung über die Ersatz-Sollwertstufe 65 gewünscht wird. In diesem Fall wird der Verbindungspunkt 45 gemäß F i g. 3 durch eine Überbrückung 72 und einen veränderlichen Widerstand 73 mit der Klemme 70 verbunden. Die Klemme 70 üegt wahlweise gemäß Fig. 2 über eine Überbrückung 71 en der Leitung 66. Sobald eine Fehlfunktion festgestellt wird, werden die beiden Überbrückungen 71 lind 72 in der in Fig. 2 und 3 dargestellten Weise angebracht. Darauf wird die Spannung am Kondensator 38 während einer bestimmten, durch die Kapalität des Kondensators 38 und die Impedanz des Widerstandes 73 festgelegte Zeit auf eine Amplitude geändert, die durch den von der Stufe 65 über die Leitung 66 angelegten Ersatz-Sollwert festgelegt wird. Damit bewirkt die Ersatz-Sollwertstufe 65 zwei Funktionen in der Prozeß-Überwachungs- und Regelstation: 64 is used during the analog control of the process control system 21 to either control the analog control device 50 or the analog memory amplifier 58, the substitute setpoint value from stage 65 to feed. The stage 65 can also serve as additional operational support in the event that im Control system a malfunction occurs while the control device 23 is on the process control system 21 acts b? w. if the maintenance of a semi-automatic control via the substitute setpoint stage 65 it is asked for. In this case, the connection point 45 is shown in FIG. 3 by bridging 72 and a variable resistor 73 connected to the terminal 70. The terminal 70 lies optionally as shown in FIG. 2 via a bypass 71 en of the line 66. As soon as a malfunction is detected is, the two bridges 71 and 72 in the manner shown in FIGS. 2 and 3 appropriate. Thereupon the voltage on the capacitor 38 during a certain, by the Kapalität of the capacitor 38 and the impedance of the resistor 73 set time to an amplitude changed that by going from level 65 through the Line 66 applied substitute setpoint is set. The substitute setpoint stage 65 thus has two functions in the process monitoring and control station:
1. Sie stellt eine Sicherheitseinrichtung für die Steuerung der Analog-Regelvorrichtung 50 über den Analogspeicher-Verstärker 58 mit einer bestimmten Zeitkonstante dar, um einen weichen Übergang von dem über die Leitung 53 angelegten Signal auf ein zweites verschiedenes, jedoch vorgegebenes Signal zu bewirken, das von der Ersatz-Sollwertstufe 65 geliefert wird. Damit wird sichergestellt, daß kein Umschaltstoß in den geregelten Prozeß eingeführt wird.1. It provides a safety device for controlling the analog control device 50 represents the analog memory amplifier 58 with a certain time constant to a soft Transition from the signal applied via line 53 to a second different one, however, to bring about the predetermined signal which is supplied by the substitute setpoint stage 65. This ensures that no switching surge is introduced into the controlled process.
2. Sie liefert ein Sollwertsignal direkt an die Analog-Regelvorrichtung 50 über den Schalter 64, die Überbrückung 63 und den Umschalter 55.2. It delivers a setpoint signal directly to the analog control device 50 via the switch 64, the bridge 63 and the switch 55.
Die dritte Steuereinrichtung 24 wird wirksam, wenn die Schaltarme des Schalters 81 mit den Anschlüssen M in Berührung stehen. Damit wird die Handsteuerung 75 auf die Prozeß-Regelstrecke 21 aufgeschaltet. Derartige Handsteuerungen sind bekannt und finden in der Regel nur unter außergewöhnlichen Umständen Verwendung. Bei der Handsteuerung über die Steuereinrichtung 24 folgen die Analogspeicher-Verstärker in den Steuereinrichtungen 10 und 23 automatisch dem analogen Steuer-Signal auf der Leitung 31 sowie dem Istwert-Signal auf der Leitung 22. Das von der Handsteuerung 75 kommende Steuersignal auf der Leitung 31 wird über (die Anschlüsse 27C und 27 D dem Umschalter 27 Sowie über die Leitung 26 A zum analogen Gatter 26 der Steuereinrichtung 20 übertragen. Die digitalen Adressensignale, die von der digitalen Prozeß-Regeleinrichtung 10 über die Leitungen 28 zugeführt werden, öffnen periodisch das analoge Gatter 26, um das Steuersignal dem Analogspeicher-Verstärker 25 iuzuführen. Ein Öffnen des Gatters 26 unter stationären Bedingungen kann abweichend davon durch eine geeignete Verbindung vom Schalter 80 aus in derselben Weise bewirkt werden, wie sie für die Steuerung des Gatters 68 der analogen Steuereinrichtung 23 beschrieben wurde. Das analoge Steuersignal •uf der Leitung 31 wird auch über die Anschlüsse 3OE und 30D dem Umschalter 30 und anschließend über die Leitung 74 für den automatischen Folgebetrieb sowie die Klemmen 55 C und 55 A des Umschalters 55 zur Eingangsklemme 52 der Analog-Regelvorrichtung 50 übertragen. Während diese« Betriebes wird das Ausgangssignal der Regelvorrichtung 50 über die Leitung S3, über die Klemmen 55 £ und 55 D des Umschalters 55 zur tiingangsklemmeThe third control device 24 becomes effective when the switching arms of the switch 81 are in contact with the terminals M. The manual control 75 is thus connected to the process control system 21. Such hand controls are known and are generally only used under exceptional circumstances. With manual control via control device 24, the analog memory amplifiers in control devices 10 and 23 automatically follow the analog control signal on line 31 and the actual value signal on line 22. The control signal coming from manual control 75 on line 31 is via (the connections 27C and 27 D to the changeover switch 27 and via the line 26 A to the analog gate 26 of the control device 20. The digital address signals, which are fed from the digital process control device 10 via the lines 28, periodically open the analog gate 26, in order to feed the control signal to the analog memory amplifier 25. An opening of the gate 26 under steady-state conditions can differ from this by a suitable connection from the switch 80 in the same way as is described for the control of the gate 68 of the analog control device 23 The analog control signal on line 31 is also transmitted via the connections se 3OE and 30D to the changeover switch 30 and then via the line 74 for the automatic sequential operation as well as the terminals 55 C and 55 A of the changeover switch 55 to the input terminal 52 of the analog control device 50. During this operation, the output signal of the control device 50 via the line S3, via the terminals 55 and 55 D of the switch 55 to the input terminal
51 übertragen. Das Istwert-Signal auf der Leitung 22 wird an das Gatter 68 über die Klemmen 6OD und51 transferred. The actual value signal on line 22 is applied to gate 68 via terminals 6OD and
ίο 60 £ des Schalters 60 angelegt. Wenn dieses Gattei 68 über das Signal auf der Leitung 69 kontinuierlich offen oder in Betrieb gehalten wird, empfängt der Analogspeicher-Verstärker 58 das Istwert-Signal und speichert dieses. Wenn daher die Handsteuerung ausgeschaltet wird, um entweder eine direkte digitale Steuerung über die Steuereinrichtung 20 oder eine analoge Steuerung über die Steuereinrichtung 23 sowohl vollautomatisch oder halbautomatisch in der oben beschriebenen Weise durchzuführen, erfolgt einίο 60 £ of switch 60 applied. If this Gattei 68 is continuously open or kept in operation via the signal on line 69, the receives Analog memory amplifier 58 the actual value signal and stores it. Therefore, when the hand control is turned off is to either a direct digital control via the control device 20 or a analog control via the control device 23 both fully automatically or semi-automatically in the perform the manner described above, a
»ο stoßfreier Übergang ohne eine Verzögerung oder eine entsprechende Abstimmung.»Ο smooth transition without a delay or a appropriate vote.
Die Auswahl des Sollwert-Signals für die Analog-Regelvorrichtung 50 erfolgt über verschiedene Überbrückungen, die im Steckfeld 86 vorgesehen sein können. So wird z. B. durch die Überbrückung 63 das auf der Leitung 62 vom Analogspeicher-Verstärker 58 gelieferte Ausgangssignal an die KlemmeThe selection of the setpoint signal for the analog control device 50 takes place via various bridges, which can be provided in the patch panel 86. So z. B. by bridging 63 the output on line 62 from analog memory amplifier 58 to the terminal
52 der Regelvorrichtung 50 übertragen, wenn immer die analoge Regeleinrichtung 23 zur Steuerung Ver-52 of the regulating device 50, whenever the analog regulating device 23 for controlling
wendung findet. Durch die Verwendung einer nicht dargestellten Überbrückung zwischen den Klemmen 87 und 88 wird die Ersatz-Sollwertstufe 65 direkt mit der Analog-Regelvorrichtung 50 verbunden, so daß dieser das Ersatz-Sollwertsignal direkt zugeführt wird.finds a turning point. By using a bridging (not shown) between the terminals 87 and 88, the substitute setpoint stage 65 is connected directly to the analog control device 50, so that the substitute setpoint signal is fed directly to this.
In einer entsprechenden Weise kann die Sollwertauswahl Pir die Eingangsklemme 52 derart vorgenommen werden, daß dieses dem Istwert-Signal an der Klemme 89 entspricht.The setpoint selection Pir the input terminal 52 are made in such a way that this is the actual value signal corresponds to terminal 89.
Der Schalter 60 kann einstückig mit dem Umschalter 55 ausgebildet sein, ->o daß die Schaltarme dieses Schalters 60 gleichzeitig mit den Kontakten des Relais 55 F umgelegt werden. Dies wird durch die gestrichelte Linie 90 dargestellt.The switch 60 can be formed in one piece with the changeover switch 55, -> o that the switching arms of this switch 60 are flipped over at the same time as the contacts of the relay 55 F. This is illustrated by the dashed line 90.
Um eine automatische Umschaltung zwischen den verschiedenen Steuereinrichtungen zu bewirken, sind auf den Betriebszustand ansprechende L -!richtungen 100 vorgesehen, die z. B. mit Hilfe des Schalters 81 die verschiedenen Relais 27 F, 3QF und 55 F steuern. Wie in der Zeichnung dargestellt, sind diese parallel zu einer Sicherung 101 geschaltet, die in Serie zwischen die Stromversorgung 102 und die zu den einzelnen Einheiten der Steuereinrichtung 20 führenden Versorgungsleitungen geschaltet ist. Diese Leitungsführung ist zum Zweck der klareren Darstellung nicht gezeigt. Es kann für jede Steuereinrichtung eine eigene Sicherung vorgesehen sein. Wenn ein Kurzschluß oder eine andere Überlastung auftritt, brennt die Sicherung 101 durch, so daß sich an deren Anschlußklemmen eine hohe Spannung aufbaut, die vonIn order to automatically switch between the various control devices, L devices 100 responding to the operating state are provided, which e.g. B. control the various relays 27 F, 3QF and 55 F with the help of switch 81. As shown in the drawing, these are connected in parallel to a fuse 101 which is connected in series between the power supply 102 and the supply lines leading to the individual units of the control device 20. This line routing is not shown for the sake of clarity. A separate fuse can be provided for each control device. If a short circuit or some other overload occurs, the fuse 101 blows, so that a high voltage builds up on its terminals, which of
den auf den Betriebszustand ansprechenden Einrichtungen 100 festgestellt wird. Diese Einrichtungen legen den Schalter 81 auf die Anschlußklemmen A um und schalten damit die Steuereinrichtung 20 von der Leitung 31 ab und die Steuereinrichtung 23 an diese Leitung an. Diese auf den Betriebszustand ansprechenden Einrichtungen können eine Feder enthalten, die im Ruhezustand die Schaltarme 82 und 83 derart vorspannt, daß sie auf die Klemmen A umschalten,the devices 100 responding to the operating state is determined. These devices switch the switch 81 to the terminals A and thus switch the control device 20 off from the line 31 and the control device 23 on this line. These devices, which respond to the operating state, can contain a spring which, in the idle state, biases the switching arms 82 and 83 in such a way that they switch over to the terminals A,
sobald die von einem Elektromagneten auf die Schaltarme wirkende Kraft nicht mehr wirksam ist. Außerdem sind mit den auf den Betriebszustand ansprechenden Einrichtungen Sensoren 103 verbunden, die Erregungssignale liefern, um die Schaltarme zwischen den Anschlüssen M, A und D in Abhängigkeit von festgestellten Paranietenverten umzuschalten. Die Sensoren 103 können auch einen Handschalter umfassen, der im Steuerpult vorgesehen ist. Sie können ferner einen Parameter feststellen, der inner-as soon as the force acting on the switching arms by an electromagnet is no longer effective. In addition, sensors 103 are connected to the devices which respond to the operating state and which supply excitation signals in order to switch the switching arms between the connections M, A and D as a function of detected paranietic vertices. The sensors 103 can also comprise a manual switch which is provided in the control panel. You can also determine a parameter that is
halb der zu überwachenden Station auftritt, und Signale von verschiedenen Einheiten liefern, die anzeigen, daß sich diese im Betriebszustand befinden. Es ist auch möglich, daß diese Sensoren für die Steuerung einer Außenstation beliebige Parameter auswählen. Die auf den Betriebszustand ansprechenden Einrichtungen 100 sind in einer Beiriebsposition dargestellt, bei welcher die Schallanr.e 82 und 83 mit Hilfe einer durch eine gestrichelte Linie 104 darge-IQ stellte gemeinsame Steuerung betrieben werden.occurs halfway through the station to be monitored, and deliver signals from various units that indicate that they are in the operating state. It is also possible that these sensors for the Select any parameters to control an outdoor station. The ones that respond to the operating status Devices 100 are shown in an operating position, in which the Schallanr.e 82 and 83 with With the aid of an IQ represented by a dashed line 104, common control can be operated.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (5)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US71143068A | 1968-03-07 | 1968-03-07 | |
| US71142968A | 1968-03-07 | 1968-03-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1911426A1 DE1911426A1 (en) | 1969-09-18 |
| DE1911426B2 true DE1911426B2 (en) | 1972-03-16 |
Family
ID=27108637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19691911426 Pending DE1911426B2 (en) | 1968-03-07 | 1969-03-06 | PROCESS MONITORING AND CONTROL SYSTEM |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1911426B2 (en) |
| FR (1) | FR2003420A1 (en) |
| GB (1) | GB1251900A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3611854A1 (en) * | 1986-04-09 | 1987-10-15 | Toshiba Machine Co Ltd | TEMPERATURE DISPLAY AND CONTROL UNIT WITH DATA STORAGE FUNCTION |
-
1969
- 1969-02-12 GB GB1251900D patent/GB1251900A/en not_active Expired
- 1969-03-06 DE DE19691911426 patent/DE1911426B2/en active Pending
- 1969-03-06 FR FR6906288A patent/FR2003420A1/fr not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3611854A1 (en) * | 1986-04-09 | 1987-10-15 | Toshiba Machine Co Ltd | TEMPERATURE DISPLAY AND CONTROL UNIT WITH DATA STORAGE FUNCTION |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE1911426A1 (en) | 1969-09-18 |
| GB1251900A (en) | 1971-11-03 |
| FR2003420A1 (en) | 1969-11-07 |
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