DE19609689B4 - Schaltschrank mit einer zentralen Steuerungseinrichtung zum Überwachen, Steuern und/oder Regeln von Einbau- und/oder Anbaueinheiten - Google Patents

Schaltschrank mit einer zentralen Steuerungseinrichtung zum Überwachen, Steuern und/oder Regeln von Einbau- und/oder Anbaueinheiten Download PDF

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Abstract

Schaltschrank mit einer zentralen Steuerungseinrichtung (6) zum Überwachen, Steuern und/oder Regeln von Einbaueinheiten (2.1 bis 2.6, 5.1 bis 5.3) und/oder Anbaueinheiten einschließlich einer Klimatisierungseinrichtung (2) des Schaltschranks, wobei die Zustände der verschiedenen Einbaueinheiten (2.1 bis 2.6, 5.1 bis 5.3) und/oder Anbaueinheiten durch die zentrale Steuerungseinrichtung (6) überwachbar, steuerbar und/oder regelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung eine Sensoreinrichtung (1) mit mindestens einem Feuchtesensor (1.1), einem Türendschalter (1.2) und einem Temperaturfühler (1.3) über eine eigens dafür vorgesehene Eingangsschnittstelle (1.9) mit der zentralen Steuerungseinrichtung (6) verbindbar ist, dass in einer Funktionsüberwachung (5) eine Spannungsversorgungseinrichtung (5.1, 5.2) und eine Betriebsüberwachung (5.3) vorhanden sind, dass die Klimatisierungseinrichtung (2) und die zentrale Steuerungseinrichtung (6) in Verbindung stehen und dass mit der zentralen Steuerungseinrichtung (6) eine Ausgabeschnittstelle (4.10) in Verbindung steht, die mit einer Ausgabeeinrichtung (4) verbunden ist, bei der zumindest ein PC-Schnittstellenausgang (4.5) vorhanden ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Schaltschrank mit einer zentralen Steuerungseinrichtung zum Überwachen, Steuern und/oder Regeln von Einbaueinheiten und/oder Anbaueinheiten gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 (H. Styppa: Schaltschrank-Klimatisierung).
  • Ein derartiger Schaltschrank ist in H. Styppa: Schaltschrank-Klimatisierung: Grundlagen, Komponenten, Anwendungen, 1992, Seiten 34 bis 37, angegeben. In dem Schaltschrank ist als zentrale Steuerungseinrichtung eine systemprogrammierbare Steuerung mit Mikrocomputer-Regelung für ein Schaltschrank-Kühlgerät angegeben. Mit der Regelung kann eine Rundumüberwachung mit der Möglichkeit einer Systemanalyse verwirklicht werden. Die Mikrocomputer-Regelung kann in eine zentrale Leittechnik oder Anzeige- und Informationssysteme integriert werden, wobei der Leitrechner in einer von dem Schaltschrank ent fernten Leitwarte untergebracht und mit dem Kühlgerät sowie der speicherprogrammierbaren Steuerung verbunden ist. Die Mikrocomputer-Regelung bezieht sich hierbei nur auf die Systemüberwachung der Kühlgerätekomponenten, wobei im Einzelnen nicht ersichtlich ist, welche Funktionen der Leitrechner und welche Funktionen die speicherprogrammierbare Steuerung übernimmt.
  • In der DE 28 22 938 A1 ist ein Schaltschrank angegeben, in dem sich eine Steuereinrichtung für eine außerhalb des Schaltschranks befindliche, die Funktion des Schaltschranks nicht betreffende Anlage befindet.
  • In der DE 93 05 530 U1 ist eine Bus-Kupplung mit einem entsprechenden Steuerungskonzept für verschiedene Komponenten, einschließlich Steuergeräten und Messgeräten sowie Sensoren vorgeschlagen. In dieser Entgegenhaltung ist nicht beschrieben, inwieweit die einzelnen Komponenten die Funktion des Schaltschranks an sich betreffen und in welcher Weise eine zentrale Steuerungseinrichtung wirksam ist.
  • Bei einem weiteren Schaltschrank, wie er in der DE 33 26 977 C2 angegeben ist, wird z.B. eine Einbau- oder Anbaueinheit in Form einer Klimatisierungsbaugruppe überwacht und gesteuert, insbesondere geregelt. Bei einem derartigen Schaltschrank kann die Klimatisierung nur global für das gesamte Schrankvolumen geregelt werden, und die Abstimmung auf besondere Anforderungen nicht nur hinsichtlich der Klimatisierung, sondern auch hinsichtlich anderer Funktionen des Schaltschranks ist nicht möglich.
  • Bei einer in der DE 43 31 666 A1 gezeigten Einrichtung geht es allgemein um die Überwachung und Steuerung einer Anordnung, wie Motoren, Maschinen, Maschinenteilen, Behältern, Ventilen und Heizungen. In Verbindung mit Behältern ist angegeben, dass es sich bei den überwachten Betriebszuständen bzw. Parametern um die Überschreitung von Grenztemperaturen und Grenzdrücken handelt. Wie die Behälter im Einzelnen aufgebaut sind, geht aus dieser Druckschrift nicht hervor, insbesondere auch nicht, dass diese Einbaueinheiten oder Anbaueinheiten aufweisen. Bei den Behältern handelt es sich offenbar um solche mit Tankfunktion. Als Überwachungsbaugruppen sind Sensoren und als Steuerungsbaugruppen Inaktivierungsschalter vorgesehen, mit denen die Sensoren zeitweilig abschaltbar sind. Angaben, wie eine derartige Einrichtung in Verbindung mit einem Schaltschrank zu konzipieren ist, sind in dieser Druckschrift nicht gemacht.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schaltschrank bereitzustellen, der hinsichtlich Überwachung und Steuerung vielfältige Anpassungsmöglichkeiten an unterschiedliche Einsatzbedingungen bietet, wobei der Aufbau einfach ist.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hiernach ist vorgesehen, dass zur Überwachung eine Sensoreinrichtung mit mindestens einem Feuchtesensor, einem Türendschalter und einem Temperaturfühler über eine eigens dafür vorgesehene Eingangsschnittstelle mit der zentralen Steuerungseinrichtung verbindbar ist, dass in einer Funktionsüberwachung eine Spannungsversorgungseinrichtung und eine Betriebsüberwachung vorhanden sind, dass die Klimatisierungseinrichtung und die zentrale Steuerungseinrichtung in Verbindung stehen und dass mit der zentralen Steuerungseinrichtung eine Ausgabeschnittstelle in Verbindung steht, die mit einer Ausgabeeinrichtung verbunden ist, bei der zumindest ein PC-Schnittstellenausgang vorhanden ist.
  • Erfindungsgemäß sind also die Informationen von und zu unterschiedlichen Überwachungs- und Steuerungsbaugruppen in einer zentralen Steuerungseinrichtung zusammengeführt, und die Zustände der verschiedenen Einbaueinheiten bzw. Anbaueinheiten können individuell, auch in Abhängigkeit voneinander, auf jeweils gegebene Einsatzbedingungen abgestimmt werden. Auf diese Weise lässt sich der Schaltschrank sowohl im Innen- als auch im Außenbereich an ganz unterschiedliche Anforderungen anpassen, wobei die gewünschten Zustände mittels der (gegenüber eventuellen Detektoren in der Klimatisierungseinrichtung) eigenständigen Sensoreinrichtung und der Funktionsüberwachung in Verbindung mit der zentralen Steuerungseinrichtung zuverlässig überwacht und eingehalten werden.
  • Im Einzelnen kann dabei vorgesehen sein, dass die Sensoreinrichtung mindestens einen Vibrationssensor, einen Rauchsensor, einen Strom-Messwandler, einen Spannungs-Messwandler und/oder einen Kunden-Temperaturfühler aufweist. Damit können weitere verschiedenartige Informationen bezüglich unterschiedlicher Betriebszustände und Sicherheitsmaßnahmen gewonnen und ausgewertet werden. Dabei ist die Signalweitergabe, Abfrage und Verarbeitung einfach ausgeführt, wenn vorgesehen ist, dass die Sensoreinrichtung über die Eingangsschnittstelle mit der zentralen Steuerungseinrichtung in bidirektionaler Verbindung steht.
  • Eine weitere vorteilhafte Maßnahme für die Funktionssicherheit des gesamten Überwachungssystems besteht darin; dass bei Ausfall einer Normalversorgung auf eine Notversorgung umschaltbar ist, um programmierte Notfunktionen aufrecht zu erhalten, und dass die zentrale Steuerungseinrichtung separat gepuffert ist.
  • Das Klimatisierungssystem ist einfach und hinsichtlich der Steuerung und Regelung übersichtlich organisiert durch die Maßnahmen, dass die Klimatisierungseinrichtung eine Regelungs- und Steuerungsschnittstelle aufweist, die mit der zentralen Steuerungseinrichtung in bidirektionaler Verbindung steht, dass die Klimatisierungseinrichtung wahlweise mindestens einen Wärmetauscher, einen Lüfter, ein Kühlgerät, eine Heizung und/oder einen Kunden-Lüfter umfasst, dass die für die Regelung und Steuerung benötigten Signale in der Regelungs- und Steuerungsschnittstelle generierbar sind und dass die Klimatisierungseinrichtung entsprechend Signalen der zentralen Steuerungseinrichtung ansteuerbar ist.
  • Der Einblick in die Betriebszustände und die Möglichkeit einer diesbezüglichen Ansteuerung entsprechender Ausgabeeinheiten werden dadurch begünstigt, dass die Ausgabeeinrichtung wahlweise mindestens ein Relais, einen Optokoppler, einen Bussystemausgang, einen Telemetrieausgang, einen Analogsignalausgang, eine Anzeigeneinrichtung, eine Leuchtdiodenanzeige und/oder eine Symbolanzeigeeinheit mit Symbolanzeigeelementen aufweist und dass in der Ausgabeschnittstelle Signale der zentralen Steuerungseinrichtung zum Ansprechen der Ausgabeeinrichtung umformbar sind.
  • Ist vorgesehen, dass mit der zentralen Steuerungseinrichtung eine Programmier- und Testeinrichtung und/oder eine Leitstelle bidirektional verbunden sind und dass mit der Programmier- und Testeinrichtung fest eingespeicherte Testprozeduren aufrufbar, bestimmte Programmteile änderbar und/oder kundenspezifische Referenzwerte eingebbar sind, so kann jederzeit auf einfache Weise eine Funktionsprüfung und Änderung von eingestellten Parametern, wie z.B. Temperatureinstellwerten, vorgenommen werden. Auf diese Weise ist auch eine Einstellung auf geänderte Bedingungen leicht möglich.
  • Ein übersichtlicher Aufbau wird weiterhin dadurch begünstigt, dass die zentrale Steuerungseinrichtung auf einer Hauptplatine aufgebaut ist und dass alle Ein- und Ausgänge miteinander verknüpfbar sind.
    •
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
  • Die Fig. zeigt eine Gesamtüberwachungseinrichtung 10 für einen Schaltschrank mit einer Sensoreinrichtung 1, einer Klimatisierungseinrichtung 2, einer Kommunikationseinrichtung 3, einer Ausgabeeinrichtung 4, einer Funktionsüberwachung 5 sowie einer zentralen Steuerungseinrichtung 6. Die Sensoreinrichtung 1 ist über eine Eingangsschnittstelle 1.9 mit der zentralen Steuerungseinrichtung 6 verbunden, wobei die Verbindung zwischen der Eingangsschnittstelle 1.9 und der zentralen Steuerungseinrichtung 6 bidirektional ausgebildet ist. Die Sensoreinrichtung 1 umfaßt einen Feuchtesensor 1.1, einen Türendschalter 1.2, einen Temperaturfühler 1.3, einen Vibrationssensor 1.4, einen Rauchsensor 1.5, einen Strom- und Meßwandler 1.6, einen Spannungs-Meßwandler 1.7 und einen Kunden-Temperaturfühler 1.8. Diese einzelnen Komponenten der Sensoreinrichtung 1 sind beispielhaft angegeben und können teilweise auch fehlen oder mehrfach vorhanden sein, je nach Einsatzbedingungen und Kundenwunsch. Dazu kann der Aufbau so sein, daß ein Austausch oder eine Ergänzung leicht möglich ist. Die Eingangsschnittstelle 1.9 ist vorzugsweise auf einer Platine aufgebaut und stellt auf der einen Seite eine Spannungsversorgung für die Sensoreinrichtung 1 entsprechend der Anforderungen der einzelnen Komponenten sicher, wobei Gleich- und Wechselspannungen bereitgestellt werden können, und verarbeitet auf der anderen Seite die von den einzelnen Komponenten der Sensoreinrichtung 1 gelieferten Signale und formt sie so um, daß sie an die zentrale Steuerungseinrichtung 6 weitergeleitet werden können. Es kann zudem eine Bewertung und Gewichtung der Signale sowie eine logische Verknüpfung durchgeführt werden.
  • Die Klimatisierungseinrichtung 2 weist gemäß dem Ausführungsbeispiel einen Wärmetauscher 2.1, einen Lüfter 2.2, ein Kühlgerät 2.3, eine Heizung 2.4, einen Kunden-Lüfter 2.5 und eine Regelungs- und Steuerungsschnittstelle 2.6 auf. Die Regelungs- und Steuerungsschnittstelle 2.6 steht einerseits mit der zentralen Steuerungseinrichtung 6 und andererseits mit den genannten Komponenten der Klimatisierungseinrichtung 2 jeweils in bidirektionaler Verbindung. Mit Hilfe der Regelungs- und Steuerungsschnittstelle 2.6 werden die angeschlossenen Komponenten der Klimatisierungseinrichtung 2 entsprechend den Signalen der zentralen Steuerungseinrichtung 6 angesteuert. Infolge der bidirektionalen Verbindung besteht neben der Steuerung bzw. Regelung auch die Möglichkeit der Funktionsüberwachung der Klimatisierungseinrichtung 2 mit ihren einzelnen Komponenten. In der Regelungs- und Steuerungsschnittstelle 2.6 können alle für die Ansteuerung benötigten Signale selbst generiert werden, so daß der Anschluß an die zentrale Steuerungseinrichtung 6 einfach und übersichtlich ist. Der Lüfter 2.2 und der Kunden-Lüfter 2.5 können Wechselspannungs- oder Gleichspannungs-Versionen sein. Die Klimatisierungseinrichtung 2 umfaßt vorteilhafterweise auch Kompressoren, pneumatische oder hydraulische Ventile, Be- und Entfeuchtungseinrichtungen, Drucksensoren und Lufströmungsüberwachungseinrichtungen. Die einzelnen Komponenten der Klimatisierungseinrichtung 2 können nach dem jeweiligen Bedarf vorhanden sein, angesteuert und geregelt werden.
  • Die Kommunikationseinrichtung 3 umfaßt eine Programmier- und Testeinrichtung 3.1 sowie eine Leitstelle 3.2. Die Programmier- und Testeinrichtung 3.1 kann beispielsweise über ein (nicht gezeigtes) Handmodul bedient werden. Mit der Programmier- und Testeinrichtung 3.1 können sowohl fest eingspeicherte Testprozeduren aufgerufen werden als auch bestimmte Programmteile geändert werden (z.B. nachträgliches Ändern von Temperatureinstellwerten). Weiterhin können kundenseitige Referenzwerte (z.B. für die Kalibrierung) eingegeben werden. Über die Leitstelle 3.2 können Betriebszustände von Überwachungspersonal kontrolliert und gegebenenfalls eingestellt werden.
  • Die Ausgabeeinrichtung 4 umfaßt ein Relais 4.1, einen Optokoppler 4.2, einen Systemausgang 4.3, einen Telemetrieausgang 4.4, einen PC-Schnittstellenausgang 4.5, einen Analogsignalausgang 4.6, eine Anzeigeeinrichtung 4.7, eine Leuchtdiodenanzeige 4.8, eine Symbolanzeigeeinheit mit Symbolanzeigeelementen 4.9 sowie eine Ausgabeschnittstelle 4.10. Die Ausgabeschnittstelle 4.10 steht in bidirektionaler Verbindung mit der zentralen Steuerungseinrichtung 6. Mit Hilfe der Ausgabeschnittstelle 4.10 können Informationssignale in verschiedenster Form ausgegeben werden, wie die verschiedenen Komponenten der Ausgabeeinrichtung 4 erkennen lassen. Beispielsweise können über den Telemetrieausgang 4.4 Daten an eine entfernte Überwachungsstation übermittelt werden. Über das Relais 4.1 oder den Optokoppler 4.2 können z.B. externe Meldeeinrichtungen angesprochen werden, die z.B. auf eine Funktionsstörung oder einen unberechtigten Eingriff hinweisen. Der Bussystemausgang 4.3 kann z.B. einen Feldbus oder dgl. umfassen. Der PC-Schnittstellenausgang 4.5 kann z.B. als RS 232-Schnittstelle oder dgl. ausgebildet sein. Als Anzeigeeinrichtung 4.7 können auch andere geeignete Anzeigeeinheiten, z.B. LCD-Einheiten oder ähnliche, vorgesehen sein. Der Analogsignalausgang 4.6 kann als Spannungs- oder Stromausgang ausgeführt sein.
  • Die Funktionsüberwachung beinhaltet eine Notversorgung 5.1, eine Normalversorgung 5.2 sowie eine Betriebsüberwachung 5.3. Die Notversorgung 5.1 stellt z.B. eine batteriegepufferte Spannungsversorgung für die Gesamtüberwachungseinrichtung 10 dar, die im Falle eines Netzausfalls bestimmte programmierte Notfunktionen bei Spannungsausfall aufrecht erhält. Die Normalversorgung 5.2, insbesondere Netz-Spannungsversorgung, wird ständig überwacht, um im Notfall direkt auf die Notversorgung 5.1 umzuschalten. Die zentrale Steuerungseinrichtung 6, die vorzugsweise auf einer Hauptplatine aufgebaut ist, ist noch einmal separat gepuffert.
  • Die Betriebswertüberwachung 5.3 dient sowohl als Speicher für eine Betriebsdatenerfassung (z.B. Laufzeiten) als auch als Fehlerspeicher für im Betrieb aufgetretene Fehler oder Störungen, die sich selbst zurückgesetzt haben.
  • Außer den beispielhaft genannten einzelnen Komponenten, der verschiedenen Einrichtungen der Gesamtüberwachungseinrichtung 10 können, soweit zweckmäßig, weitere oder andere Komponenten vorgesehen werden. Dabei ist der Anschluß an das jeweilige Interface bzw. die Verbindung mit der zentralen Steuerungseinrichtung 6 einfach möglich und die Anpassung durch entsprechende einfache Umprogrammierung der zentralen Steuerungseinrichtung 6 ebenfalls leicht durchführbar.
  • Die auf der Hauptplatine aufgebaute zentrale Steuerungseinrichtung 6 basiert z.B. auf einem 8-Bit Microcontrollersystem. Mit Hilfe von Speicherbausteinen, z.B. eines Eproms oder EEproms, ist die Gesamtüberwachungseinrichtung 10 in der Lage, alle Ein- und Ausgänge beliebig miteinander zu verknüpfen, so daß ohne aufwendige bauliche Änderungen sehr unterschiedliche Anpassungsmöglichkeiten gegeben sind.

Claims (8)

  1. Schaltschrank mit einer zentralen Steuerungseinrichtung (6) zum Überwachen, Steuern und/oder Regeln von Einbaueinheiten (2.1 bis 2.6, 5.1 bis 5.3) und/oder Anbaueinheiten einschließlich einer Klimatisierungseinrichtung (2) des Schaltschranks, wobei die Zustände der verschiedenen Einbaueinheiten (2.1 bis 2.6, 5.1 bis 5.3) und/oder Anbaueinheiten durch die zentrale Steuerungseinrichtung (6) überwachbar, steuerbar und/oder regelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung eine Sensoreinrichtung (1) mit mindestens einem Feuchtesensor (1.1), einem Türendschalter (1.2) und einem Temperaturfühler (1.3) über eine eigens dafür vorgesehene Eingangsschnittstelle (1.9) mit der zentralen Steuerungseinrichtung (6) verbindbar ist, dass in einer Funktionsüberwachung (5) eine Spannungsversorgungseinrichtung (5.1, 5.2) und eine Betriebsüberwachung (5.3) vorhanden sind, dass die Klimatisierungseinrichtung (2) und die zentrale Steuerungseinrichtung (6) in Verbindung stehen und dass mit der zentralen Steuerungseinrichtung (6) eine Ausgabeschnittstelle (4.10) in Verbindung steht, die mit einer Ausgabeeinrichtung (4) verbunden ist, bei der zumindest ein PC-Schnittstellenausgang (4.5) vorhanden ist.
  2. Schaltschrank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (1) zusätzlich wahlweise mindestens einen Vibrationssensor (1.41, einen Rauchsensor (1.5), einen Strom-Messwandler (1.6), einen Spannungs-Messwandler (1.7) und/oder einen Kunden-Temperaturfühler (1.8) aufweist.
  3. Schaltschrank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (1) über die Eingangsschnittstelle (1.9) mit der zentralen Steuerungseinrichtung (6) in bidirektionaler Verbindung steht.
  4. Schaltschrank nach einem der vorhergehnden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall einer Normalversorgung (5.2) auf eine Notversorgung (5.1) umschaltbar ist, um programmierte Notfunktionen aufrecht zu erhalten, und dass die zentrale Steuerungseinrichtung (6) separat gepuffert ist.
  5. Schaltschrank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungseinrichtung (2) eine Regelungs- und Steuerungsschnittstelle (2.6) aufweist, die mit der zentralen Steuerungseinrichtung (6) in bidirektionaler Verbindung steht, dass die Klimatisierungseinrichtung (2) wahlweise mindestens einen Wärmetauscher (2.1), einen Lüfter (2.2), ein Kühlgerät (2.3), eine Heizung (2.4) und/oder einen Kunden-Lüfter (2.5) umfasst, dass die für die Regelung und Steuerung benötigten Signale in der Regelungs- und Steuerungsschnittstelle (2.6) generierbar sind und dass die Klimatisierungseinrichtung (2) entsprechend Signalen der zentralen Steuerungseinrichtung (6) ansteuerbar ist.
  6. Schaltschrank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinrichtung (4) wahlweise mindestens ein Relais (4.11, einen Optokoppler (4.2), einen Bussystemausgang (4.3), einen Telemetrieausgang (4.4), einen Analogignalsausgang (4.6), eine Anzeigeneinrichtung (4.7), eine Leuchtdiodenanzeige (4.8) und/oder eine Symbolanzeigeeinheit mit Symbolanzeigeelementen (4.9) aufweist und dass in der Ausgabeschnittstelle (4.10) Signale der zentralen Steuerungseinrichtung (6) zum Ansprechen der Ausgabeeinrichtung (4) unformbar sind.
  7. Schaltschrank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der zentralen Steuerungseinrichtung (6) eine Programmier- und Testeinrichtung (3.1) und/oder eine Leitstelle (3.2) bidirektional verbunden sind, und dass mit der Programmier- und Testeinrichtung (3.1) fest eingespeicherte Testprozeduren aufrufbar, bestimmte Programmteile änderbar und/oder kundenspezifische Referenzwerte eingebbar sind.
  8. Schaltschrank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Steuerungseinrichtung (6) auf einer Hauptplatine aufgebaut ist und dass alle Ein- und Ausgänge miteinander verknüpfbar sind.
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