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Regelgerät, insbesondere für Aufzüge.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Regler, insbesondere Lür Aufzüge
mit geregeltem Drehstromantrieb und polumschaltbarem Motor, mit welchem das Fahrdiagramm
auf optimale Weise an das ideale Fahrdiagramm für Auf züge angepaßt werden kann.
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Regler für Aufzüge, die das Ziel haben, mit geregelten Drehstrommotoren
das ideale Fahrdiagramm möglichst gut zu realisieren, gibt es bereits in großer
Zahl. Beispielhaft seien hier angeführt die deutschen Patentschriften DPS 1298689,
1 326 370, 1 488 397, 2 646 893, 2 654 327 und die deutschen Offenlegungsschriften
DOS 2 102 583, 2 329 569 und 2 455 843.
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Im Gegensatz zu Reglern für Gleichstromantrieb, mit denen je nach
Aufwand zeitabhängige oder wegabhängige Fahrgeschwindigkeitsregelungen durchgeführt
werden, ist es bei Drehstromantrieben vorteilhaft, je nachdem in welchen Teil des
Fahrdiagramms sich der Aufzug befindet, eine b/t-Regelung, eine v/s-Regelung oder
auch keine Regelung durchzuführen. Bein Beschleunigen ist z.B. die b-Regelung nit
vorgegebenen b-Werten optimal. Bei stationärer Fahrt sollte dagegen jegliche Regelung
unterbleiben. Sie könnte ja doch nur darin bestehen, den Motor bei jeder Aufzugbelastung
auf seine kleinste stationäre Drehzahl unter entsprechend hohen Verlusten abzubremsen.
(z.B.
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DPS 1 488 397, DOS 2 329 569). Schließlich sollte während der Bremsphase
eine wegabhängige Regelung (v/s-Regelung) durchgefuhrt werden. Nur damit können
nämlich Wegfehler vermieden und eine optimale Haltegenauigkeit erzielt werden. Derartige
Regelungen sind ebenfalls bereits bekannt. Dabei wird die Aufgabe durch die Einführung
einer sog. Leitlinie realisicrt. (z.D.
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DPS 2 326 370). Diese Leitlinie beginnt abzulaufen bei Erscheinen
des Bremsbefehls und liefert den Sollwert für das Fahrdiagramm während der Bremsphase.
Äußerst problematisch bei diesen Prinzip ist die Anpassung der Leitlinie an den
vorangegangenen (u.U. auch an den nachfolgenden) Abschnitt des Fahrdiagramms. Beim
Übergang von einem ungeregelten Abschnitt in einen geregelten treten nämlich üblicherweise
Differenzen zwischen dem vorhandenen Fahrgeschwindigkeits-Istwert und dem plötzlich
auftretenden Fahrgeschwindigkeits-Sollwert au2-. Dadurch entstehen bei den praktisch
zeitkonstanten losen Thyristoren und Motoren an den Schnittstellen in Abhängig keit
von der Aufzugbelastung mehr oder weniger harte Stöße.
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Selbst wenn die auftretenden Differenzen so klein sind, daß diese
in den oszillographierten Fahrkurven garnicht mehr sichtbar sind, spürt der Benützer
des Aufzuges dennoch Stöße und ist deshalb mehr oder weniger unzufrieden.
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Wie erwähnt, gibtt es deshalb auch Lösungen, die eine über der gesamten
Fahrt andauernde Fahrgeschwindigkeitsregelung besitzen und die den Aufzug je nach
Belastung antreiben, bremsen oder sogar beides gleichzeitig durchführen. Bei solchen
Regelungen
treten die erwähnten Anpassungsschwierigkeiten nicht
auf, doch muß dieser Vorteil dadurch erkauft werden, daß hier die Motoren während
der stationären Fahrt stets auf ihre kleinsten stationären Fahrgeschwindigkeiten
heruntergebremst werden müssen. Neben den dabei auftretenden hohen Verlusten bedingt
eine solche Regelung auch den dauernden Eingriff der Phasenanschnittsteuerung. Hohe
Energiekosten und unnötige Netzverseuchungen sind bei solchen Reglern unabdingbare
Nachteile.
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Obwohl die erfindungsgemäße Überblendregelung bei Aufzügen, bei denen
die Motoren in den einzelnen Abschnitten des Fahrdiagramms entsprechend den jeweils
günstigen Verhältnissen geregelt bzw. nicht geregelt werden, sich besonders vorteilhaft
auswirkt, kann diese selbstverständlich für jedes System eingesetzt werden, bei
dem eine spannungsabhängige Überblendng von einem Regelkreis auf einen anderen vorteilhaft
ist. Bei der Einführung der Überblendregelung im Auf zugbau wurde von der Überlegung
ausgegangen, daß eine b/t-Regelung mit einem vorgegebenen oder einstellbaren b'
aus jedem Betriebszustand des Aufzuges ruckfrei erfolgen kann und daß es möglich
ist, eine b/t-Regelung innerhalb eines Abschnittes des Fahrdiagramms durch eine
v/s-Regelung abzulösen. Der Übergang von der einen auf die andere Regelung erfolgt
dabei erfindungsgemäß mit einem spannungsabhängigen Überblendregler.
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Bereits in der DPS 1 298 689 wird darauf hingewiesen, daß zu Beginn
der bremsung eine b/t-Regelung (Beschleunigungsregelung) durchzuführen ist und daß
im Laufe des Bremsvorganges dem b/t-Regler ein Fahrgeschwindigkei5-Weg-Regler mit
digitaler Wegerfassung (v/s-Regler) zu überlagern ist. Mit diesem damals schon vorgetragenen
Gedanken wurde an sich das grundsätzliche des Problems bereits beschrieben, nur,
funktionieren konnte die damals beschriebene Schaltung auf keinen Fall. Sie wurde
deshalb auch nie realisiert. Wäre- bei der damals beschriebenen Überlagerung des
b/t-Reglers durch den v/s-Regler und bei der für die Haltegenauigkeit erforderlichen
Verstärkung des v/s-Reglers zu Beginn des Bremsvorganges bereits eine größere Regelabweichung
zwischen vist und vsoll aufgetreten, so hätte der b/t-Regler infolge der v/s-Störgrößenaufschaltung
sofort durchgesteuert. Es wäre also derselbe Ruck zustande gekommen, wie bei der
alleinigen Anwendung eines v/s-Regelkreises. Aus diesem Grunde wurde bislang auf
den b/t-Regler beim Bremsen verzichtet, die Leitlinie entsprechend einer S-Kurve
bewertet und diese mit mehr oder weniger Geschick an den ungeregelten Abschnitt
bei der stationären Fahrt angepaßt. Damit konnte auch eine mehr oder weniger gute
Anpassung £r eine Spitzbogenfahrt entsprechend DPS 2 326 370 erreicht werden.
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Durch die erfindungsgemäße Überblendschaltung können die genannten
Schwierigkeiten alle ausgeräumt werden. Bei dieser Schaltung findet keine Überlagerung.des
b/t-Reglers durch den v/s-Regler wie sie in der DPS 1 298 689 beschrieben wurde,
statt.
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Vielmehr ist hier zu Beginn des Bremsvorganges beinahe ausschließlich
der b/t-Regler im Eingriff. Mit abnehmender Geschwindigkeit wird dessen Wirksamkeit
kontinuierlich verkleinert und die des v/s-Reglers entsprechend vergrößert, so daß
am Ende der Bremsphase praktisch ausschließlich der v/s-Regler im Eingriff ist.
Damit wird eine für alle Lastfälle gute Anpassung der Leitlinie erreicht und der
Justieraufwand auf einen Bruchteil des seitherigen reduziert.
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Die Funktionsweise des Überblendreglers wird nun anhand des Schaltbildes
Figur 1) beispielhaft beschrieben.
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Die Kontakte HL werden von der Aufzugsteuerung bei Fahrtbeginn geschlossen
und zu Beginn der Bremsung geöffnet. Opi ist der Operationsverstärker für den Sollwert
der Hochlaufbeschleunigung, wobei die Werte für B an r1 und für -t an r2 eingestellt
werden können. Mit Op2 wird der b-Istwert ermittelt und Op3 ist der Pl-Regler für
die Beschleunigung.
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Die Größe der Beschleunigung kann dabei im Bedarfsfall an r3 eingestellt
werden. Bei stationärer Fahrt ist b-ist = 0, was eine volle Aussteuerung von Op3
und damit der Ansteuergeräte für die Motorthyristoren (die mit negativem Signal
angesteuert werden) zur Folge hat. Der Motor läuft damit als normaler ungeregelter
Drehstrommotor.
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Bei Bremsbeginn (Abfall von HL) wird der b-Sollwert huber r2 zeitabhängig
auf einen kleinen negativen Wert zurückgenommen.
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Damit werden die Motorthyristoren innerhalb von etwa ioo ms gesperrt,
so daß der Motor drehmomentlos wird.
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Bereits mit Abfall von H beginnt der über r@ auf einen Anfangswert
programmierte integrator mit OP4 abzulaufen. Er bildet #v dt, das in der nachgeschalteten
Bewertungsstufe mit Op5 in eine S-Kurve (Leitlinie) umgewandelt wird. Der nachgeschaltete
PI-Regler mit OP6 ist der v/s-Regler des Systems In dem Augenblick, wo der Ausgang
von Opl negativ wird, schaltet der Komparator mit Op7 und Relais Br zieht an.
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Damit steigt der mit Op8 erzeugte -b-Sollwert mit an r5 einstellbarem
b an. Op9, der wieder als PI-Regler ausgebildet ist, dient als b-Regler für den
Bremsvorgang. Der b-Istwert wird dabei wieder von Op2 geliefçrt, die Größe von -b
kann an r6 eingestellt werden. Op10 dient als reiner Umkehrverstärker. Oil wird
von einer festen positiven Spannung und der Tachospannung gespeist. Die Verstärkung
von Opll ist dabei so eingestellt, daß sein Ausgang bei höchster Tachospannung -
-o,7 V ist. Mit abnehmender Tachospannung läuft die Spannung gegen + 0,7 V. Für
den nachgeschalteten Opl2 gilt: bei hoher Tachospannung liegt sein Ausgang auf +0,7
V, während er bei abnehmender Tachospannung auf -0,7V läuft. Transistor T1 ist somit
bei noher Tachospannung gesperrt und wird mit abnehmender Tachospannung immer mehr
durchlässig, während für Transistor T2 gilt, daß er bei hoher Tachospannung durchlässig
ist und mit abnehmender Tachospannung immer mehr gesperrt wird.
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Mit den Spannungen der beiden Emitter-Widerstände werden nun Opl3
und Op14 angesteuert. Gleichzeitig ist Opl3 an den Reglerausgang des b/t-Reglers
angeschlossen. Ist nun T1 bei hoher Tachospannung gesperrt, so liegt sein Emitter
auf 0 und beeinflußt Op13 nicht. Op13 ist demgemäß voll wirksam als Umkehrverstärker
zu Op10, so daß der b/t-Regler mit positiver Ausgangsspannung voll zur Wirkung kommt.
Der an OP14 angeschlossene v/s-Regler kann dagegen zu Beginn der Bremsung nicht
wirksam werden, da er durch die Emitterspannung von T2 auf Null gelegt wird. Nimmt
nun die Tachospannung ab, so wird T1 immer mehr leitend und T2 immer mehr gesperrt,
so daß während des Bremsvorganges völlig stufenlos von der b/t-Regelung auf die
v/s-Regelung umgeschaltet wird. Op15 ist ein reiner Summierer, der die Ausgangssignale
von Op13 und Opl4 summiert und Vorzeichen richtig während der Bremsphase an die
Ansteuergeräte weitergibt.
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Natürlich kann das beschriebene Regelgerät auch bei jedem anderen
Bedarfsfall, bei dem eine spannungsabhängige Überblendung von einem auf einen anderen
Regelkreis gefordert wird, eingesetzt werden.