DE102007059781A1

DE102007059781A1 - Verfahren zum Betrieb einer Heizeinrichtung sowie Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102007059781A1
Application number: DE102007059781A
Authority: DE
Inventors: Thomas Münch
Original assignee: PSG PLASTIC SERVICE GmbH
Current assignee: PSG PLASTIC SERVICE GmbH
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2009-06-18

Abstract

Ein Verfahren zum Betrieb einer Heizeinrichtung (2) mit mehreren Heizregelkreisen (4a, 4b, 4c), insbesondere in Anlagen zur Verarbeitung von Kunststoffen, die jeweils über einen zugeordneten Temperaturregler (6a, 6b, 6c) und ein diesem nachgeordnetes Stellglied (8a, 8b, 8c) mit einer zur Erreichung eines vorgegebenen Temperatur-Sollwertes erforderlichen elektrischen Heizleistung beaufschlagt werden, deren Größe über einen vom Temperaturregler (6a, 6b, 6c) bestimmten und dem Stellglied (8a, 8b, 8c) zugeführten Stellgrad-Wert (SA, SB, SC) veränderbar ist, der vom Stellglied (8a, 8b, 8c) in aufeinander folgende elektrische Pulse (PA, PB, PC) mit einer festgelegten Pulsdauer (PT) umgewandelt wird, welche dem jeweiligen Heizregelkreis zugeführt werden, zeichnet sich dadurch aus, dass die elektrischen Pulse (PA, PB, PC) in der Weise versetzt naHeizregelkreisen (4a, 4b, 4c) zugeführten elektrischen Leistungen stets geringer ist als ein Leistungs-Vorgabewert (PMax) und dass das Verhältnis der den jeweiligen Heizregelkreisen (4a, 4b, 4c) zugeführten elektrischen Heizleistungen über einen vorgegebenen Zeitraum hinweg im Wesentlichen dem Verhältnis der Stellgrad-Werte (SA, SB, SC) der Heizregelkreise (4a, 4b, 4c) entspricht. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Heizeinrichtung mit wenigstens zwei über zugeordnete Temperaturregler und Stellglieder gesteuerten Heizregelkreisen, sowie eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und 10.
In der industriellen Produktion gibt es eine Vielzahl von Anwendungen, bei denen es notwendig ist, Werkzeuge oder Teile von Produktionsanlagen auf einer vorgegebenen Temperatur zu halten. Beispiele hierfür finden sich insbesondere im Bereich der Kunststoff verarbeitenden Industrie, wo beispielsweise Extruder oder Maschinen zur Herstellung von Kunststofffolien zum Einsatz gelangen, die eine Vielzahl von jeweiligen Heizzonen oder auch Kühlzonen aufweisen, die jeweils auf eine vorgegebene Temperatur geregelt werden müssen.
In gleicher Weise werden beim Kunststoffspritzguss in den Spritzgussformen üblicherweise eine Vielzahl von Heizzonen eingesetzt, um den in die Spritzgussform eingespritzten flüssigen Kunststoff vor dem Einspritzvorgang auf einer vorgegebenen Temperatur zu halten, bzw. um die Temperatur der Spritzgussform für den Erstarrungsvorgang auf eine entsprechend niedrigere Temperatur zu kühlen.
Da die vorgegebenen Temperaturen bei den zuvor erwähnten Vorrichtungen in der Regel möglichst präzise eingehalten werden müssen, werden die elektrischen Heizeinrichtungen bekanntermaßen über Heizregelkreise gesteuert, die jeweils unabhängig voneinander auf unterschiedliche Temperatur-Sollwerte geregelt werden können.
Jedem der Heizregelkreise ist hierbei bekanntermaßen ein Temperaturregler zugeordnet, der über einen dem Heizregelkreis zugeordneten Temperatursensor mit einem Temperatur-Istwert beaufschlagt wird, anhand von welchem der Temperaturregler einen in Hinblick auf den vorgegebenen Temperatur-Sollwert des Heizregelkreises angepassten Stellgrad-Wert bestimmt, der vom Temperaturregler dann einem nachfolgend angeordneten Stellglied zugeführt wird.
Der Stellgrad-Wert entspricht hierbei beispielsweise einem Zahlenwert oder auch einem analogen Signal, welches im Anschluss daran vom Stellglied in aufeinanderfolgende elektrische Pulse mit einer vorgegebenen Pulsdauer oder Periodendauer umgewandelt wird, welche anschließend dem zugeordneten Heizregelkreis insbesondere über ein elektrisches Leistungs-Stellelement aufgegeben werden, um die zugeführte Leistung des Heizregelkreises zur Erlangung der gewünschten Temperatur herauf oder herunter zu fahren.
So ist es beispielsweise üblich, dass der Temperaturregler einen Stellgrad-Wert bestimmt, der bei reinen Heizzonen einen Wert zwischen 0% und 100% vom maximalen Wert einnehmen kann, wobei 100% der maximal zugeführten Heizleistung entsprechen, und ein Wert von 0% bedeutet, dass dem Heizregelkreis keine elektrische Leistung zugeführt wird. Da bei den bekannten Großanlagen die zugeführte elektrische Heizleistung durch die jeweiligen Leistungs-Stellelemente gemäß den entsprechend dem Stellgrad-Wert zugeführten Pulsen vereinfacht ausgedrückt ein- oder ausgeschaltet werden, ergibt sich das Problem, dass bei einer Vielzahl von Heizregelkreisen je nach der momentan gerade benötigten Heizleistung alle Heizregelkreise im Extremfall gleichzeitig mit der jeweils maximalen Leistung beaufschlagt werden, obwohl der durchschnittliche Leistungsbedarf zum Betreiben der Anlage im Produktionsbetrieb im Mittel lediglich nur einen Bruchteil, z. B. 20 oder 30%, der zuvor erwähnten Maximalleistung beträgt.
Da die Anschlussleitung einer zuvor erwähnten Anlage des Standes der Technik mit einer Vielzahl von Regelkreisen somit erheblich höher ausgelegt werden muss, als dies für den eigentlichen Betrieb der Anlage erforderlich ist, und die Bereitstellung der entsprechenden elektrischen Einrichtungen, wie Trafostationen oder auch Zuleitungskabeln sowie auch der Grund-Bereitstellungspreis für die elektrische Energie mit der maximal abgebbaren Leistung der Anlage steigen, ist es wünschenswert, die maximale Anschlussleistung derartiger Anlagen nach Möglichkeit so gering wie möglich zu halten.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens zu schaffen, mit denen sich die elektrische Anschlussleistung beim Betrieb einer Heizeinrichtung mit einer Vielzahl von Heizregelkreisen verringern lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie eine zugehörige Steuerungseinrichtung nach Anspruch 10 gelöst.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren, bzw. durch die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung ergibt sich der Vorteil, dass insbesondere die Heizeinrichtungen von Großanlagen, wie sie zur Verarbeitung von Kunststoffen oder auch zur Vliesherstellung, bzw. zur Folienerzeugung zum Einsatz gelangen, mit einer erheblich geringeren elektrischen Anschlussleistung betrieben werden können, als dies bisher der Fall ist.
Zudem ergibt sich der Vorteil, dass bei der gesamten Auslegung der Anlage beispielsweise die Querschnitte der Kabel für die Zuführung der elektrischen Energie deutlich verringert werden können, wodurch sich die Bau- und auch Betriebskosten einer solchen Anlage reduzieren.
In gleicher Weise besteht die Möglichkeit, bestehende Anlagen um weitere Heizeinrichtungen mit einer Vielzahl von Heizregelkreisen zu erweitern, ohne dass hierzu die maximale elektrische Anschlussleistung der zugehörigen Trafostation erhöht werden muss, was üblicherweise mit vergleichsweise großen Kosten verbunden ist.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zum Betrieb einer Heizeinrichtung mit mehreren Heizregelkreisen, wie sie insbesondere in Anlagen zur Verarbeitung von Kunststoffen zum Einsatz gelangt, jeder der Heizregelkreise über einen zugeordneten Temperaturregler und ein diesem nachgeordnetes Stellglied mit einer zur Erreichung eines vorgegebenen Temperatur-Sollwertes erforderlichen elektrischen Heizleistung beaufschlagt. Die Größe der elektrischen Leistung ist dabei über einen vom Temperaturregler bestimmten und dem Stellglied zugeführten Stellgrad-Wert veränderbar, der vom Stellglied in aufeinander folgende elektrische Pulse mit einer festgelegten Pulsdauer umgewandelt wird, welche anschließend dem jeweiligen Heizregelkreis zugeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die elektrischen Pulse in der Weise zeitlich versetzt nacheinander erzeugt werden, dass die Summe der den Heizregelkreisen zugeführten elektrischen Leistungen zum einen stets geringer als ein vorgegebener Leistungs-Vorgabewert ist, und zum anderen das Verhältnis der den jeweiligen Heizregelkreisen zugeführten elektrischen Heizleistungen über einen vorgegebenen Zeitraum hinweg, z. B. einem Zeitraum von 1 oder 2 Sekunden, im Wesentlichen dem Verhältnis der Stellgrad-Werte der Heizregelkreise entspricht.
Hiezu ist es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass einer oder mehrere der wenigstens einem der Heizregelkreise zugeführten elektrischen Pulse während des Zeitraums ausgelassen werden, was dazu führt, dass der für den betreffenden Heizregelkreis vom Temperaturregler vorgegebene Temperatur-Sollwert zwar erst später erreicht wird, jedoch die Summe der momentan allen Heizregelkreisen zugeführten elektrischen Leistungen unterhalb des vorgegebenen Leistungs-Vorgabewertes gehalten werden kann, der z. B. lediglich 30% der Summe der Anschlussleistungen aller Heizregelkreise beträgt.
Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken kann es hierbei zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, einen oder bevorzugt auch mehrere der einem ersten der Heizregelkreise zugeführten elektrischen Pulse in freie Lücken einer Pulsfolge zu verschieben, die während des zuvor erwähnten Zeitraums einem zweiten Heizregelkreis zugeführt wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass auch bei großen Unterschieden in der elektrischen Heizleistung in den gleichzeitig versorgten Heizregelkreisen das Verhältnis der zum Erreichen der gewünschten Temperatur-Sollwerte erforderlichen elektrischen Heizleistungen vergleichsweise genau eingehalten werden kann, so dass es nicht zu einer Bevorzugung eines Heizregelkreises kommt, der entsprechend schneller auf die gewünschte Temperatur geregelt wird, als die übrigen Heizregelkreise, die aufgrund der insgesamt auf den Leistungs-Vorgabewert begrenzte Summe der elektrischen Heizleistungen kurzzeitig mit einer entsprechend reduzierten Leistung betrieben werden müssen.
Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken wird der von einem Stellglied erzeugten elektrischen Pulsfolge für einen jeden Heizregelkreis ein effektiver Stellgrad-Wert zugeordnet, der im Wesentlichen der reduzierten elektrischen Heizleistung entspricht, welche dem jeweiligen Heizregelkreis momentan oder innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums zugeführt wird. Hierbei wird der effektive Stellgrad-Wert in vorteilhafter Weise auf den Eingang des zugehörigen Temperaturreglers rückgekoppelt, um das Regelverhalten des zugehörigen Temperaturreglers entsprechend in Hinblick auf die dem Heizregelkreis zugeführte verringerte elektrische Leistung zu verändern.
Hierbei hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der effektive Stellgrad-Wert durch eine Veränderung insbesondere der P, I und D Parameter des Temperaturreglers in der Weise auf den Eingang des Temperaturreglers rückgekoppelt wird, dass die Regelgüte für den zugehörigen Heizregelkreis im Wesentlichen beibehalten wird.
Gemäß einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken ist der Leistungs-Vorgabewert kleiner als die Summe der elektrischen Anschlussleistungen aller angeschlossenen elektrischen Heizregelkreise und größer als die Summe der minimalen elektrischen Heizleistungen, die zur Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Produktionstemperatur in jedem der elektrischen Heizkreise erforderlich ist. Durch letzteres wird sichergestellt, dass trotz eines geringeren Wertes für die benötigte Gesamt-Anschlussleistung aller Heizregelkreise die vorgegebenen Temperatursollwerte beim Produktionsprozess zuverlässig gehalten werden können, und lediglich der Aufheizvorgang beim Hochfahren einer Anlage verlängert wird. Da das Aufheizen jedoch in der Regel über Nacht erfolgen kann, und die Anlagen anschließend für einen längeren Zeitraum, z. B. über mehrere Tage oder gar Wochen durchgehend im Betrieb sind, ergeben sich hieraus keinerlei Nachteile, selbst dann, wenn der Leistungs-Vorgabewert z. B. lediglich 30% der Gesamt-Anschlussleistung aller Heizregelkreise beträgt.
In diesem Zusammenhang kann es gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass der Leistungs-Vorgabewert im Falle von mehreren Heizregelkreisen mit unterschiedlichen elektrischen Heizleistungen größer gewählt wird, als die maximale Heizleistung desjenigen Heizregelkreises, der die höchste elektrische Heizleistung, bzw. elektrische Anschlussleistung besitzt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann für den in der Praxis häufig auftretenden Fall, dass den elektrischen Heizregelkreisen mehrere elektrische Phasen zugeordnet sind, der Leistungs-Vorgabewert für jede einzelne elektrische Phase vorzugsweise separat verändert werden. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, die Gesamt-Anschlussleistung einer mehrphasigen Anlage auf einen gewünschten Wert zu begrenzen, um z. B. weitere Anlagen an dieselbe Trafostation anschließen zu können, ohne dass die zulässige Gesamt-Anschlussleistung beim Betrieb aller Anlagen überschritten wird.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist jeder elektrischen Phase wenigstens ein Stellglied zugeordnet, und die aufeinander folgenden elektrische Pulse werden durch die Stellglieder zweier unterschiedlicher elektrischer Phasen im Wesentlichen gleichzeitig erzeugt, wodurch die Gefahr einer zusätzlichen Verschiebung von Strom und/oder Spannung zwischen den elektrischen Phasen so gering wie möglich gehalten werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird, nachfolgend mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens anhand der Zeichnung beschrieben, in der
1 eine schematische Darstellung einer Heizeinrichtung mit einer zugehörigen erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung zeigt, die in Form einer Mikrocontrollerschaltung realisiert ist.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst eine Steuerungseinrichtung 1 zum Betrieb einer Heizeinrichtung 2 mit mehreren Heizregelkreisen 4a, 4b, 4c, wie sie insbesondere in Anlagen zur Verarbeitung von Kunststoffen eingesetzt wird, einen dem jeweiligen Heizregelkreis 4a, 4b, 4c zugeordneten Temperaturregler 6a, 6b, 6c, welchem ein Stellglied 8a, 8b, 8c nachgeordnet ist. Die Größe der Heizleistung, welche den jeweiligen Heizregelkreisen 4a, 4b, 4c entsprechend einem jeweils gewünschten Temperatursollwert zugeführt wird, wird dabei über einen vom Temperaturregler 6a, 6b, 6c bestimmten und dem Stellglied 8a, 8b, 8c zugeführten Stellgrad-Wert S_A, S_B, S_C verändert, der vom Stellglied in aufeinander folgende elektrische Pulse P_A, P_B, P_C mit einer festgelegten Pulsdauer P_T umgewandelt wird. Die elektrischen Pulse P_A, P_B, P_C werden bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einem nachgeordneten Leistungs-Stellelement 14a, 14b, 14c eingangsseitig zugeführt, welches durch die elektrischen Pulse z. B. durchgeschaltet wird und den nachgeordneten Heizregelkreis 4a, 4b, 4c mit einer durch die Pulsfolge modulierten Netzspannung versorgt, um den Heizregelkreis 4a, 4b, 4c mit einer entsprechenden elektrischen Heizleistung zu beaufschlagen, welche beispielsweise den in 1 lediglich schematisch angedeuteten Heizelementen 10a, 10b, 10c des jeweiligen Heizregelkreises 4a, 4b, 4c der Heizeinrichtung zum Erreichen eines vorgegebenen Temperatur-Sollwertes zugeführt werden. Die Temperatur-Istwerte in den Heizregelkreisen 4a, 4b, 4c werden dabei bevorzugt durch in der Zeichnung nicht näher bezeichnete Temperatursensoren ermittelt, deren Signale dem Eingang der Temperaturregler 6a, 6b, 6c zugeführt werden.
Wie hierbei durch die Linie 12 schematisch angedeutet ist, sind die Stellglieder 8a, 8b, 8c aller Heizregelkreise 4a, 4b, 4c elektronisch zum Datenaustausch miteinander gekoppelt, und die Stellglieder 8a, 8b, 8c erzeugen die elektrischen Pulse P_A, P_B, P_C in der Weise zeitlich versetzt nacheinander, dass die Summe der den Heizregelkreisen 4a, 4b, 4c zugeführten elektrischen Leistungen stets geringer als ein Leistungs-Vorgabewert P_Max ist, und zudem das Verhältnis der den jeweiligen Heizregelkreisen 4a, 4b, 4c zugeführten elektrischen Heizleistungen über einen vorgegebenen Zeitraum von z. B. 2 Sekunden hinweg im Wesentlichen dem Verhältnis der Stellgrad-Werte der Heizregelkreise S_A, S_B, S_C entspricht, die von den jeweiligen Temperaturreglern 6a, 6b, 6c den zugehörigen Stellgliedern zugeführt werden.
Hierzu ist bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung jedes der Stellglieder 8a, 8b, 8c ausgangsseitig mit einem elektrischen Leistungs-Stellelement 14a, 14b, 14c verbunden, bevorzugt in Form eines bekannten Solid State Relais, welches beim Nulldurchgang der den jeweiligen Heizregelkreis 4a, 4b, 4c versorgenden elektrischen Wechselspannung durchschaltet, so dass die Heizelemente 10a, 10b, 14C der Heizregelkreise mit jeweils einer positiven bzw. negativen elektrischen Halbwelle der zugeführten Netzspannung beaufschlagt werden, welche entsprechend in Wärme umgewandelt wird.
Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken kann die Steuerungseinrichtung 1 eine Strommesseinrichtung 16a, 16b, 16c umfassen, die die momentane Größe des elektrischen Stromes in jedem der elektrischen Heizregelkreise 4a, 4b, 4c bestimmt und diese dem jeweiligen Stellglied 8a, 8b, 8c zuführt, wie dies durch die nicht näher bezeichneten Pfeile angedeutet ist. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung 1 in bekannten älteren Anlagen einzusetzen, bei denen zur Regelung der Temperatur in den einzelnen Heizregelkreisen die den jeweiligen Heizelementen 10a, 10b, 10c zugeführten elektrischen Ströme gemessen werden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedes Stellglied 8a, 8b, 8c über eine Rückkoppelleitung 18a, 18b, 18c mit dem Eingang des dem Stellglied 8a, 8b, 8c zugeordneten Temperaturreglers 6a, 6b, 6c verbunden, wie dies in 1 angedeutet ist. Hierbei bestimmt das Stellglied 8a, 8b, 8c aus der von den Strommesseinrichtungen 16a, 16b, 16c zuvor ermittelten Größen für den elektrischen Strom einen effektiven Stellgrad-Wert S_Aeff, S_Beff, S_Ceff, der im Wesentlichen der reduzierten elektrischen Heizleistung entspricht, welche dem Heizregelkreis 4a, 4b, 4c während einer vorgegebenen Zeitdauer von z. B. 1 bis 2 Sekunden im Mittel zugeführt wurde. Dieser effektive Stellgrad-Wert S_Aeff, S_Beff, S_Ceff wird dem Eingang des Temperaturreglers 6a, 6b, 6c über die Rückkoppelleitung 18a, 18b, 18c wieder aufgegeben. Der Temperaturregler 6a, 6b, 6c ändert auf Basis des effektiven Stellgrad-Wertes S_Aeff, S_Beff, S_Ceff die P, I und D-Parameter entsprechend, um sein Regelverhalten trotz der dem Heizregelkreis 4a, 4b, 4c zugeführten kurzzeitig verminderten elektrischen Heizleistung insgesamt wieder an das Regelverhalten anzugleichen, welches der Temperaturregler 6a, 6b, 6c beim Vorliegen der unbeschränkten elektrischen Heizleistung während der gesamten Zeitdauer aufweisen würde.
Wie die Anmelderin in diesem Zusammenhang gefunden hat, ergibt sich durch die zuvor beschriebene Rückkopplung in überraschender Weise die Möglichkeit, die Regelgüte, bzw. das Regelverhalten des Temperaturreglers 6a, 6b, 6c trotz der insgesamt auf z. B. lediglich 30% oder 50% reduzierten Gesamtanschlussleistung während des Produktionsprozesses im Wesentlichen beizubehalten, so dass sich beim Betrieb der Anlage in der Praxis keinerlei Einschränkungen ergeben, und lediglich die Aufheizphase verlängert wird.
Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung 1 ist bevorzugt in Form eines programmierbaren Mikrocontrollers ausgestaltet, wobei die in 1 angedeuteten Temperaturregler 6, Stellglieder 8, Rückkoppelleitungen 18, sowie auch die die Stellglieder 8 verbindende Datenleitung 12 bevorzugt rein softwaremäßig realisiert sind.
Um die Pulsfolgen P_A, P_B, P_C für jeden Heizregelkreis 4a, 4b, 4c dabei in erfindungsgemäßer Weise durch Fortlassen und/oder Verschieben von Einzelpulsen in Lücken von Pulsfolgen der anderen Stellglieder zu verändern, werden im Falle von Pulsen P_A, P_B, P_C, die aufgrund einer den Leistungs-Vorgabewert P_Max übersteigenden Gesamtleistung momentan nicht ausgegeben werden können, diese Pulse, bzw. den Pulsen entsprechende digitale Werte in einem dem Mikrocontroller zugeordneten, nicht näher gezeigten Speicher abgelegt, aus welchem sie im Verlauf des nächsten oder auch übernächsten Taktzyklusses wieder ausgelesen und dem nachgeordneten Leistungs-Stellelement 10a, 10b, 10c zugeführt werden. Der Taktzyklus ist hierbei bevorzugt entsprechend der Frequenz des öffentlichen Stromnetzes gewählt, wobei die Länge eines Einzelpulses im Falle einer Frequenz von 50 Hz beim Einsatz eines Solid State Relais, welches beim Nulldurchgang der Netzspannung durchschaltet, im Wesentlichen der Länge einer oder mehrerer Vollwellen der elektrischen Netz-Wechselspannung, d. h. 20 oder 40 ms, entspricht.
Obgleich in 1 beispielhaft lediglich drei Heizregelkreise 4a, 4b und 4c gezeigt sind, versteht es sich, dass das erfindungsgemäße Verfahren sowie die zugehörige Steuerungseinrichtung 1 auch in Verbindung mit einer größeren Anzahl von Heizregelkreisen, z. B. 10 Heizregelkreisen anwendbar sind, wobei die Heizregelkreise zudem auch noch über unterschiedliche elektrische Phasen betrieben werden können, was in der Zeichnung aus darstellungstechnischen Gründen nicht mit eingezeichnet ist.

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Heizeinrichtung mit mehreren Heizregelkreisen, insbesondere in Anlagen zur Verarbeitung von Kunststoffen, die jeweils über einen zugeordneten Temperaturregler und ein diesem nachgeordnetes Stellglied mit einer zur Erreichung eines vorgegebenen Temperatur-Sollwertes erforderlichen elektrischen Heizleistung beaufschlagt werden, deren Größe über einen vom Temperaturregler bestimmten und dem Stellglied zugeführten Stellgrad-Wert veränderbar ist, der vom Stellglied in aufeinander folgende elektrische Pulse mit einer festgelegten Pulsdauer umgewandelt wird, welche dem jeweiligen Heizregelkreis zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Pulse in der Weise zeitlich versetzt nacheinander erzeugt werden, dass die Summe der den Heizregelkreisen zugeführten elektrischen Leistungen stets geringer ist als ein Leistungs-Vorgabewert und dass das Verhältnis der den jeweiligen Heizregelkreisen zugeführten elektrischen Heizleistungen über einen vorgegebenen Zeitraum hinweg im Wesentlichen dem Verhältnis der Stellgrad-Werte der Heizregelkreise entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere der wenigstens einem der Heizregelkreise zugeführten elektrischen Pulse ausgelassen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere der einem ersten der Heizregelkreise zugeführten elektrischen Pulse in freie Lücken einer einem zweiten der Heizregelkreise zugeordneten Pulsfolge verschoben werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der von einem Stellglied erzeugten elektrischen Pulsfolge für einen Heizregelkreis ein effektiver Stellgrad-Wert zugeordnet wird, der im Wesentlichen der dem Heizregelkreis zugeführten reduzierten elektrischen Heizleistung entspricht, und dass der effektive Stellgrad-Wert auf den Eingang des zugehörigen Temperaturreglers rückgekoppelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der effektive Stellgrad-Wert in der Weise auf den Eingang des Temperaturreglers rückgekoppelt wird, dass die Regelgüte für den zugehörigen Heizregelkreis im Wesentlichen beibehalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungs-Vorgabewert kleiner ist als die Summe der elektrischen Anschlussleistungen aller angeschlossenen elektrischen Heizregelkreise, und größer ist als die Summe der minimalen elektrischen Heizleistungen, die zur Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Produktionstemperatur in jedem der elektrischen Heizkreise erforderlich sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Heizregelkreise mit unterschiedlichen elektrischen Heizleistungen vorgesehen sind, und dass der Leistungs-Vorgabewert größer ist als die maximale Heizleistung des Heizregelkreises mit der höchsten elektrischen Heizleistung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den elektrischen Heizregelkreisen mehrere elektrische Phasen zugeordnet sind, und dass der Leistungs-Vorgabewert für jede einzelne elektrische Phase getrennt veränderbar ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder elektrischen Phase wenigsten ein Stellglied zugeordnet ist, und dass die aufeinander folgenden elektrische Pulse durch die Stellglieder zweier unterschiedlicher elektrischer Phasen im Wesentlichen zeitgleich erzeugt werden.
Steuerungseinrichtung (1) zum Betrieb einer Heizeinrichtung (2) mit mehreren Heizregelkreisen (4a, 4b, 4c), insbesondere in Anlagen zur Verarbeitung von Kunststoffen, umfassend einen einem jeden der Heizregelkreise (4a, 4b, 4c) zugeordneten Temperaturregler (6a, 6b, 6c) und ein dem Temperaturregler (6a, 6b, 6c) nachgeordnetes Stellglied (8a, 8b, 8c), welches den Heizregelkreis (4a, 4b, 4c) mit einer zur Erreichung eines vorgegebenen Temperatur-Sollwertes erforderlichen elektrischen Heizleistung beaufschlagt, deren Größe über einen vom Temperaturregler bestimmten und dem Stellglied (8a, 8b, 8c) zugeführten Stellgrad-Wert (S_A, S_B, S_C) veränderbar ist, der vom Stellglied (8a, 8b, 8c) in aufeinander folgende elektrische Pulse (P_A, P_B, P_C) mit einer festgelegten Pulsdauer (P_T) umgewandelt wird, welche dem jeweiligen Heizregelkreis (4a, 4b, 4c) zugeführt werden, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Stellglieder (8a, 8b, 8c) aller Heizregelkreise (4a, 4b, 4c) elektronisch zum Datenaustausch miteinander gekoppelt sind und die elektrischen Pulse (P_A, P_B, P_C) in der Weise zeitlich versetzt nacheinander erzeugen, dass die Summe der den Heizregelkreisen (4a, 4b, 4c) zugeführten elektrischen Leistungen stets geringer ist als ein Leistungs-Vorgabewert (P_Max) und das Verhältnis der den jeweiligen Heizregelkreisen (4a, 4b, 4c) zugeführten elektrischen Heizleistungen über einen vorgegebenen Zeitraum hinweg im Wesentlichen dem Verhältnis der Stellgrad-Werte (S_A, S_B, S_C) der Heizregelkreise (4a, 4b, 4c) entspricht.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Stellglieder (8a, 8b, 8c) ausgangsseitig mit einem elektrischen Leistungs-Stellelement (14a, 14b, 14c) verbunden ist, welchem die elektrischen Pulsfolgen (P_A, P_B, P_C) zugeführt werden, und welches die dem zugeordneten Heizregelkreis (4a, 4b, 4c) zugeführte elektrische Leistung entsprechend den Pulsfolgen verändert.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizregelkreise (4a, 4b, 4c) über eine elektrische Wechselspannung versorgt werden, und dass das elektrische Leistungs-Stellelement (14a, 14b, 14c) insbesondere ein Solid State Relais umfasst, welches beim Nulldurchgang der elektrischen Wechselspannung schaltet.
Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Strommessmesseinrichtung (16a, 16b, 16c) umfasst, welche die momentane Größe des elektrischen Stromes in jedem der elektrischen Heizregelkreise (4a, 4b, 4c) erfasst und diese dem jeweiligen Stellglied (8a, 8b, 8c) zuführt.
Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Stellglied (8a, 8b, 8c) über eine Rückkoppelleitung (18a, 18b, 18c) mit dem Eingang des dem Stellglied zugeordneten Temperaturreglers (6a, 6b, 6c) verbunden ist, und dass das Stellglied (8a, 8b, 8c) aus der von der Strommesseinrichtung (16a, 16b, 16c) bestimmten Größe für den elektrischen Strom einen effektiven Stellgrad-Wert (S_Aeff, S_Beff, S_Ceff) bestimmt, der über die Rückkoppelleitung (18a, 18b, 18c) auf den Eingang des Temperaturreglers (6a, 6b, 6c) rückgekoppelt wird.
Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen programmierbaren Mikrocontroller umfasst, in welchem alle Stellglieder (8a, 8b, 8c) als eine gemeinsames Stellglied softwaremäßig realisiert sind.