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Steuerungs- und Uberwachungseinrichtung Die Erfindung betrifft eine
Steuerungs- und Uberwachungseinrichtung für eine aus mehreren Geräten bestehende
elektrisch betriebene Anlage, mit einer aus mehreren elektrisch miteinander verbundenen
Steckkarten in einem Einschubgehäuse bestehenden Steuereinheit, die ggf. unter Zwischenschaltung
von Leistungsschützen mit den Geräten über elektrische Leitungen in Verbindung stehen,
um diese zu überwachen und zu steuern.
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Derartige Steuerungs- und Uberwachungseinrichtungen sind bereits bekannt.
In einem Prospekt der Firma SCS-Control vom Mai 1976 wird ein Steuerungssystem beschrieben,
das für eine Klimaanlage vorgesehen ist und von einem zentralen Schaltschrank aus
die verschiedenen Geräte der Klimaanlage, wie Zuluftventilator, Abluftventilator,
Klappenmotoren für Frischluftklappen, Wäscherpumpe u. dgl. steuert und überwacht.
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In dem zentral angeordneten Schaltschrank befinden sich Einschübe,
auf deren Vorderseite mehrere Bedienungsknöpfe und Signallampen angeordnet sind,
die mit entsprechenden elektronischen Schaltungen verbunden sind, die sich auf gedruckten
Leiterplatten befinden.
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Sowohl die Anzahl der Signallampen als auch der Knöpfe wie auch die
Schaltung der Elektronik auf den Steuertafeln ist von Einschub zu Einschub unterschiedlich,
je nachdem, was für ein Gerät von dem Einschub zu steuern und zu überwachen ist.
So gibt es u. a. zwei Typen von Anlagekarten, zwei Typen von ~Steuerkarten, nämlich
Relaiskarten und Schaltkarten, von denen es jeweils wieder zahlreiche Varianten
gibt. Schließlich sind noch Hilfskarten vorgesehen, wie "Vervielfacherkarten" und
~Zeitrelaiskarten".
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Mit dem bekannten System lassen sich alle Steuerungsfunktionen verwirklichen.
Von großem Nachteil ist jedoch das Erfordernis, eine große Zahl von verschiedenartigen
Einschüben vorzusehen, was die Planung wie auch den Aufbau des Steuerungssystems
sehr aufwendig macht. Auch die Verdrahtung der einzelnen Bausteine untereinander
muß genau geplant und ausgeführt werden.
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Ungünstig ist auch die bisherige Praxis, jedes Gerät der Klimaanlage
mit dem Steuerschrank direkt zu verbinden, so daß sich eine sternförmig vom Steuerschrank
ausgehende Verdrahtung ergibt, die einen erheblichen Leitungsaufwand mit sich bringt.
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Ganz ähnliche Nachteile weist eine Steuerungs-, Melde- und Uberwachungsanlage
für Antriebe in Klima-, Heizungs-, Lüftungs-, Förder- und Aufbereitungsanlagen auf,
die von der Firma Klöckner-Moeller in einem aus dem März 1977 stammenden Prospekt
G 27-2043 beschrieben wird. Gleiches gilt auch für ein Steuersystem der Firma Klaus
J. Sell & Co. KG in Rotenburg, siehe dessen aus dem Januar 1976 stammenden Prospekt
betreffend Selcomatic 4000", Seiten BG 1, BG 1L, BG 2 bis BG 20.
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Auch das Steuersystem GEAZENT ST der Firma AEG weist diese Vielzahl
von Bausteinen auf, so wird zwischen sechs verschiedenen Reihen von Steuerbausteinen,
elf unterschiedlichen Serien von Zusatzbausteinen, zwei Meldebausteinen und verschiedenen
Bedienungs- und Uberwachungsgeräten, Leistungsbaugruppen und weiteren Baueinheiten
unterschieden, siehe den vom 1. Februar
1976 stammenden Prospekt
"Gebäudeleittechnik A 150".
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Schließlich ist auch ein System der Firma Eberle aus den unterschiedlichsten
Einschubkarten aufgebaut, siehe den Prospekt "EBERLE HKL 110" aus dem Jahre 1977.
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Alle diese Steuerbausteine weisen folgende nachteiligen Merkmale auf:
Jeder Steuerbaustein hat sowohl von der Bedienungs- und Anzeigenseite als auch von
der Funktion eine vorgegebene Aufgabenstellung, die sich nur in einigen kleinen
Details durch manuelle Eingriffe ändern läßt. Die unterschiedliche anlagenspezifische
Aufgabenstellung läßt sich nur durch Auswahl der benötigten Steuerbausteine sowie
deren Verdrahtung untereinander lösen. Dies erfordert vom Planer der elektrischen
Anlage genaue Detailkenntnisse sowie einen relativ hohen Planungsaufwand. Daneben
sind Funktionsänderungen in der fertigen Anlage nur durch eine Verdrahtungsänderung
zu lösen. Der Vorteil dieser Systeme liegt im geringen Platzbedarf sowie in der
zentralen Bedienung und Überwachung.
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Um die Nachteile dieser bekannten Steuerungen, auch die mit Steuerbausteinen
(hoher Planungsaufwand schon bei der Hard-Ware-Seite, Funktionsänderungen sehr aufwendig,
hohe Preise) auszuschalten, wurden in den letzten Jahren in zunehmendem Maße frei
programmierbare Steuerungen eingesetzt. Diese Systeme benötigen jedoch Bedienungs-
und Anzeigeelemente, die die gleichen Nachteile wie die oben beschriebenen Steuerbausteine
(nicht universell anwendbar) besitzen. Außerdem sind diese Systeme sehr teuer.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Steuerungs- und Uberwachungseinrichtung
der eingangs genannten Art, die wesentlich einfacher geplant und aufgebaut werden
kann und dadurch kostenmäßig erheblich günstiger liegt, als es bei allen bekannten
Systemen der Fall ist, ohne daß deren Vorteile der Anpassungsfähigkeit an verschiedene
Anlagen und die Vermeidung von mechanisch anfälligen Handschaltern verlorengehen.
Nach Möglichkeit
soll auch der Aufwand an Verkabelung zu den einzelnen
Geräten des Systems verringert werden.
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Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß die Steckkarten der Steuerungs-
undMberwachungseinrichtung mechanisch und elektrisch identischen Aufbau besitzen
und mit ihren Steckanschlüssen parallel miteinander sowie mit einem Mikroprozessor
verbunden sind, der die Funktion der einzelnen Steckkarten aufgrund seiner internen
Programmierung festlegt.
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Durch den identischen Aufbau aller Steckkarten können diese in Serienfertigung
hergestellt und dadurch erheblich billiger gemacht werden, als es bei den bisherigen
am Markt erhältlichen Steuerbausteinen der Fall ist, die jeweils unterschiedlich
sind und daher nur in kleinen Serien geplant und gefertigt werden können. Ein weiterer
Vorteil liegt darin, daß alle Steckkarten zueinander parallelgeschaltet werden können,
so daß die Verdrahtung außerordentlich vereinfacht oder sogar ganz durch Flachbandkabel
ersetzt wird. In letzterem Falle könnte z. B. die Verdrahtung über Flachbandkabel
mit aufgepreßten Kupplungen erfolgen. Die Funktion der einzelnen Steckkarten wird
dabei durch den Mikroprozessor festgelegt, der ggf. auch noch am Einsatzort neu
programmiert werden kann.
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Vorzugsweise besitzt jede Steckkarte auf der Bedienungsseite mehrere,
insbesondere fünf Leuchtdrucktaster, die die Bedienungs und Anzeige von Betriebszuständen
übernehmen. Um unterschiedliche Funktionen von Steuerschaltern zu realisieren, werden
diese Leuchtdrucktaster über Codierschalter so programmiert, daß die gegenseitige
Auslösung der Drucktasten in der gewünschten Weise elektrisch erfolgt. Außerdem
ist damit die Rückmeldung von Betriebszuständen eindeutig zuzuordnen.
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Die Beschriftung der Bedienungs- und Uberwachungstasten ist auf einfache
Weise durch Einlage von beliebigen Darstellungen und Bezeichnungen möglich.
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Um die Anlage möglichst kompakt zu gestalten, wird gemäß einer noch
anderen Ausführungsform der Erfindung der Mikroprozessor mit dem gleichen äußeren
Aufbau wie die Steckkarten versehen, so daß er zusammen mit mehreren Steckkarten
- vorzugsweise sieben Steckkarten - in einem üblichen, insbesondere für Europakartenformat
ausgelegten 19"-Steckgehäuse untergebracht werden kann.
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Zur galvanischen Trennung der Steuerungsanlage von dem übrigen Anlagenteil
ist es günstig, wenn zwischen der Steuerungs- und Überwachungseinrichtung und der
elektrisch betriebenen Anlage ein Optokoppler vorgesehen ist, also ein Koppler,
der die elektrischen Signale zunächst in Lichtsignale umwandelt, die dann anschließend
wieder in elektrische Signale zurückverwandelt werden.
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Diese Optokoppler befinden sich zweckmäßigerweise nicht im Einschubgehäuse,
sondern sind auf der Montageplatte eines Schaltschrankes angeordnet. Damit entfällt
die Vermischung von verschiedenen Spannungen auf den Platinen.
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Durch den Mikroprozessor wird es auch möglich, gemäß einer noch anderen
Ausführungsform der Erfindung statt einer Sternleitung eine (oder auch mehrere)
Ringleitung vorzusehen, mit der die einzelnen Geräte mit der Steuerungs- und Uberwachungseinrichtung
in Verbindung stehen, wobei die Ringleitung zum einen eine Energieanschlußleitung
ist, um die einzelnen Geräte mit einer Energiequelle (Netzanschluß) zu verbinden,
zum anderen eine Datenleitung, über die die Steuerungs- und Uberwachungssignale
laufen.
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Wird eine derartige Ringleitung vorgesehen, ist es zweckmäßig, wenn
jedes einzelne Gerät einen Befehlsspeicher aufweist, um vom Mikroprozessor übermittelte
digitale Befehlsdaten bis zur Ausführung des Befehls (z. B. mit Hilfe von nachgeschalteten
Schaltschützen o. dgl.) zu speichern, wie es auch zweckmäßig ist, an dem angeschlossenen
Gerät einen Betriebszustandsspeicher vorzusehen, um auf Abruf durch den Mikroprozessor
in diesem
Speicher gespeicherte digitale Zustandsdaten, wie Schalterstellung,
Temperatur, Druck, Phasenwinkel u. dgl. an den Mikroprozessor zu melden.
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Der Mikroprozessor ist zweckmäßigerweise so aufgebaut, daß er zum
aufeinanderfolgenden Abrufen aller Daten der an der Ringleitung angeschlossenen
Betriebszustandsspeicher in der Lage ist. Durch diese Anordnung wird die Verkabelung
sehr vereinfacht, da die einzelnen Zustandssignale nicht parallel dem Mikroprozessor
zugeführt werden brauchen, sondern zeitlich nacheinander.
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Günstig ist es auch, wenn der Mikroprozessor einen Vergleicher zum
Vergleich der abgerufenen Daten mit im Mikroprozessor gespeicherten Sollwertbereichen
besitzt, um bei Abweichungen ein zugehöriges Steuerprogramm auszulösen.
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Günstig ist auch, daß der Mikroprozessor ein sehr einfacher und billiger
1-Bit-Prozessor ist, d. h. ein Prozessor, der eigentliche Rechenfunktionen nicht
auszuführen braucht. Ein als Zentraleinheit verwendeter 1-Bit-Mikroprozessor zeichnet
sich durch seine einfache Programmierung aus, da es sich hier um eine reine Ablaufsteuerung
handelt, Rechenfunktionen mit diesem Mikroprozessor also nicht erforderlich und
auch nicht möglich sind.
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Es ist ferner durch den Einsatz eines Mikroprozessors für die Steuerung
möglich, den Leistungsteil eines Schaltschrankes zu dezentralisieren. So kann eine
Kraftstromringleitung in entsprechender Größe, in Form einer Verkabelung oder eines
marktgängigen Sammelschienensystems installiert werden. Jeder Verbraucher der Anlage
wird direkt von dieser Ringleitung gespeist und erhält zu diesem Zweck vor Ort einen
Schaltkasten, in dem entsprechende Sicherungen, Leistungsschütze, Uberstromauslöser,
ein Steuerschalter sowie eine Meldelampe für diesen Verbraucher eingebaut sind.
Parallel zu dieser Kraftstromringleitung wird eine Datenbusleitung des Mikroprozessors
installiert. Jeder Verbraucher erhält zusätzlich in seinen Schaltkasten einen Befehlsspeicher,
der die Signale des Datenbusses verarbeiten
kann. Damit soll erreicht
werden, daß die Verkabelung vom Schaltschrank nicht mehr sternförmig erfolgen muß
und somit die Kabelmassen reduziert werden können. Desgleichen werden alle 2-Punkt-Signale
einer Anlage über den Datenbus verarbeitet.
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Die vorliegende Steuerungs- und Überwachungseinrichtung ist besonders
bei Klimaanlagen anwendbar, jedoch können auch andere Anlagen in gleicher Weise
damit bestückt werden, wie beispielsweise Anlage, in denen motorische Antriebe gesteuert
und betrieben werden, wie z. B. Förderanlagen, aber auch die Steuerung von Aufbereitungsanlagen,
Heizungsanlagen, Lüftungsanlagen, Sanitäranlagen, Beleuchtungsanlagen usw. ist möglich.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.
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Es zeigt: Fig. 1 eine aus mehreren Steckkarten sowie einem Mikroprozessor
bestehende Steuereinheit; Fig. 2 in perspektivischer Ansicht eine der Steckkarten
der Steuereinheit gemäß Fig. 1 mit fünf Leuchttasten und Mikroschaltergruppen zur
Funktionsfestlegung der Leuchttasten; Fig. 3 schematisch eine von der in Fig. 1
dargestellten Steuereinheit steuerbare und überwachbare Klimaanlage, welche aus
den zu steuernden und zu überwachenden Antrieben besteht, einschließlich der Verriegelungskriterien:
Brandschutzklappen, Frostschutz, Luftstromüberwachung, Motorschutz; und Fig. 4 schematisch
eine über eine Ringleitung gesteuerte und überwachte Klimaanlagen.
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In Fig. 1 ist in perspektivischer Ansicht eine Steuereinheit 10 dargestellt,
die aus einem 19"-Normgehäuse für Europasteckkartenformat besteht, in welches sieben
gleichartige Steckkarten 12, eine ist in Fig. 2 perspektivisch in größeren Einzelheiten
dargestellt, sowie eine Mikroprozessorkarte 14 eingesteckt sind.
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Die Steuereinheit 10 kann, ggf. mit weiteren Steuereinheiten, in üblicher
Weise in einem Schaltschrank, nicht dargestellt, untergebracht werden, der außerdem
die sonst noch für die Steuerung der Anlage erforderlichen Elemente enthält, wie
Netzeinspeisung, Uberwachungsmeßgeräte, Leistungsschütze, Hilfsleistungsschütze,
Verriegelungseinrichtungen u. dgl.
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Für z. B. die in Fig. 3 dargestellte Klimaanlage würden z. B.
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zwei Steuerkarten ausreichen, um folgende Geräte der Klimaanlage zu
überwachen bzw. zu steuern: Verstellmotor des Filters 16, Motor des Zuluftventilators
18 (z. B. in der Form eines Führungsantriebs), Betätigung der Brandschutzklappe
20, Pumpe des Luftvorerhitzers 22, Motorkompressor des Luftkühlers 24, Frostschutzthermostat
26, Pumpe der Düsenkammer 28 (Wascher), Pumpe des Luftnacherhitzers 30, Luftstromüberwachung
32, Motoren des Umluftventilators 34 und des Abluftventilators 36 (arbeitet z. B.
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als Folgeantrieb), welche beiden Ventilatoren mit dem zu belüftenden
Raum 38 in Verbindung stehen, schließlich eine Brandschutzklappe 40, die hinter
dem Umluftventilator, wo die Umluft zur Wärmerückgewinnung zurückgeführt wird, und
hinter dem Abluftventilator, aus dem die Fortluft austritt, angeordnet sind.
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Des weiteren sind noch (in Fig. 3 nicht im einzelnen dargestellt)
Uberwachungsstellen für z. B. Druck, Temperatur, Durchströmungsgeschwindigkeit u.
dgl. möglich, sofern es sich um 2-Punkt-Signale und nicht um Analogsignale handelt.
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Der in Fig. 1 dargestellte Steuerbaustein 10 besteht aus sieben Steckkarten
oder Einschüben 12 mit jeweils fünf Leuchtdrucktastern 42, wobei jede einzelne Drucktaste
42 einer bestimmten Funktion zugeordnet ist, die durch eine entsprechende
Leuchtbeschriftung
auf den einzelnen Drucktastern vermerkt werden kann. Dieser Vermerk kann beispielsweise
durch eine sehr einfach herstellbare Papiereinlage erfolgen, während es bisher üblich
war, durch entsprechende Gravuren oder Aufkleber die Steuereinheiten zu beschriften,
was sehr aufwendig ist.
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Um eine Anpassung an die verschiedenen Steuer- und Uberwachungsaufgaben
zu ermöglichen, lassen sich die Drucktasten über ein Codiersystem so programmieren,
daß die Leuchtdrucktaster 42 entweder nur als Signallampe, als Einzeldrucktaster
oder als Einschaltsignalgeber für bis zu fünf Stufen arbeiten kann. Das Codiersystem
kann dabei vorzugsweise aus Gruppen von Miniaturschaltern 44 bestehen, die auf der
Platine z. B. aufsteckbar oder auflötbar sind. Die Programmierung kann insbesondere
derart erfolgen, daß durch ein einmaliges Niederdrücken einer der fünf Tasten ein
Einschaltbefehl gegeben wird, während die Ausschaltung durch nochmaliges Betätigen
dieser Taste bewirkt wird.
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Auf diese Weise könnten z. B. mit Hilfe einer Steckkarte bis zu fünf
Motore betätigt (eingeschaltet und ausgeschaltet) werden.
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Sind für einen Motor mehrere Tasten nötig, beispielsweise, wenn dieser
verschiedene wählbare Drehzahlen aufweist (beispielsweise Automatik - Drehzahl 1
- Drehzahl 2), kann man den Tasten auch eine gegenseitige Auslösung zuordnen.
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In dem in Fig. 1 dargestellten 19-Rahmen, in dem neben dem Mikroprozessor
14 noch sieben Steuerkarten 12 einsteckbar sind, lassen sich somit bis zu fünfunddreißig
Funktionen unterbringen, die entweder Anzeigeeinrichtungen oder Einschalteinrichtungen
darstellen. Der achte Steckplatz des Normgehäuses 12 wird, wie bereits erwähnt,
durch den Mikroprozessor eingenommen, der vorzugsweise ein sehr preiswerter 1-Bit-Mikroprozessor
ist.
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Die Verbindung der einzelnen Steckkarten untereinander erfolgt entweder
über eine gedruckte Leiterplatte auf der Rückseite des Trägerrahmens des Bausteins
10, wobei die gedruckte Leiterplatte mit insgesamt z. B. acht Stecksockeln 46 auf
der einen Seite bestückt ist, in die die Kontaktstifte entsprechender
Steckstiftleisten
48 der einzelnen Steckkarten eingesteckt werden können, wobei z. B. eine Steckstiftleiste
31 Kontaktstifte aufweist, oder über die bereits erwähnten Flachbandkabel.
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Auf der Rückseite der gedruckten Leiterplatte der Steuereinheit 10
befinden sich Stecker für die Querverbindung von mehreren Systemen untereinander
sowie zur Verbindung mit weiteren Teilen des Schaltschrankes, beispielsweise Dateneingabe-
und Datenausgabeteil, die sich auf der Montageplatte des Schaltschrankes befinden
können. Die Eingabe und die Ausgabe von Daten erfolgt zweckmäßigerweise über Einrichtungen,
die eine galvanische Trennung bewirken, wobei insbesondere eine optische Entkopplung
mit Hilfe von sogenannten Optokopplern zweckmäßig ist. Durch die galvanische Trennung
wird verhindert, daß in der zu steuernden und zu überwachenden Anlage auftretende
Störimpulse und Brummeinstreuungen in die Elektronik des Steuerbausteins störend
einfließen. Aus dem gleichen Grunde ist es zweckmäßig, wenn der Schaltschrank für
die Steuerbausteine eine eigene Netzversorgung besitzt, so daß auch hier Fremdspannungen
von dem Steuerungssystem ferngehalten werden.
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Der in Fig. 2 dargestellte Steuerbaustein in Form einer Steckkarte
12 ist mit nicht näher dargestellten elektronischen Schaltungen auf einer Druckplatte
50 versehen, die bei allen Steckkarten identisch sind. Ebenso weisen alle Steckkarten
die dargestellten fünf Leuchttasten auf, wobei die Leuchttasten, wie bereits ausgeführt,
je nach Einstellung der Miniaturschaltergruppe 44 unterschiedliche Funktion haben.
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Die Steckkartenelektronik umfaßt insbesondere Befehlsspeicher zur
Speicherung von eingetasteten Befehlsdaten, so daß vorteilhafterweise statt Arbeits-
und Ruhekontaktschaltern (Stand der Technik) die viel einfacheren und betriebssicheren
Taster verwendet werden können.
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Des weiteren sind Störungsspeicher vorhanden, die bei Empfang eines
eine Störung anzeigenden Datenimpulses oder bei z. B.
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Abweichung von Istwerten von den Sollwertbereichen an zugehörige Leuchttasten
ein rhythmisches Aufleuchten (Blinken) bewirken und so die Aufmerksamkeit der Bedienung
erregen.
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Die Funktion der einzelnen Steckkarten, die beispielsweise mehrere
integrierte Bausteine aufweisen können, wird von dem 1-Bit-Mikroprozessor 14 festgelegt,
der nach außen hin ebenfalls die Form einer Steckkarte hat und mit einer Steckstiftleiste
48 in einem Stecksockel 46 eingesteckt ist, wobei die einzelnen Stifte der jeweiligen
Stecksockel jeweils zueinander parallelgeschaltet sind, was die Verdrahtung sehr
erleichtert. Um trotzdem die Vielzahl der Steuerungsmöglichkeiten ausnutzen zu können,
arbeitet der Mikroprozessor in der Weise, daß er die einzelnen Steckkarten und damit
auch die zugehörigen Geräte der Anlage in zeitlicher Aufeinanderfolge steuert bzw.
abragt (Zeitmultiplexbetrieb). Zu diesem Zweck besitzt der im übrigen herkömmlich
aufgebaute Mikroprozessor einen Taktgeber sowie entsprechende Steuerungs- und Speichereinrichtungen,
um die einzelnen Steuerkarten bzw. Außengeräte aufeinanderfolgend abzufragen bzw.
zu steuern. Der Mikroprozessor enthält auch eingespeicherte Unterprogramme, um z.
B. beim Auftreten einer Abweichung eines Istwertes von einem bestimmten Sollwert
Steuerungen vorzunehmen, die ein Warnsignal zum Aufleuchten bringen. Falls die Anlage
eine Regeleinrichtung besitzt, könnte diese von dem Mikroprozessor Schaltbefehle
erhalten, durch die ein Zurückführen des Istwertes in den Sollwertbereich veranlaßt
wird.
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Die soweit beschriebene Anlage kann so ausgeführt werden, daß von
einem zentralen Schaltschrank aus Versorgungs- und/oder Datenleitungen zu den einzelnen
Anlagenteilen laufen, d. h., daß ein zentrales System vorliegt.
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Ein besonderer Vorzug der erfindungsgemäßen Steuerungs- und Überwachungseinrichtung
besteht jedoch darin, daß die Systemsteuerung auch dezentral mit Hilfe von einer
oder auch mehreren Ringleitungen ausgeführt werden kann, wodurch sich eine erhebliche
Vereinfachung der Verkabelung ergibt. Ein weiterer Vorteil
liegt
darin, daß nur noch ein kleiner Schaltschrank benötigt wird, dessen Gehäuse serienweise
gefertigt werden kann, da keine Anpassung mehr an die einzelnen Anlagenformen erforderlich
ist.
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Um die dezentrale Steuerung zu verwirklichen, ist gemäß der in Fig.
4 dargestellten Ausführungsform der Schaltschrank 52 nur noch mit einer Leistungseinspeisung
54, beispielsweise Drehstrom 3 x 380 V, versehen, die über einen Hauptschalter 56
und Sicherungselementen 58 den Ausgang 60 und den Eingang 62 der Drehstromversorgungsringleitung
speist. Außerdem ist im Schaltschrank die erforderliche Anzahl von Steuerbausteinen
10 vorhanden, wobei ein einziger Steuerbaustein 10 bei einer Anlage, wie sie in
Fig. 3 dargestellt ist, ausreichen würde.
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Die Steuerbausteine 10 sind über eine Datensainmelschiene (Datenbus)
64 mit den einzelnen Anlagenteilen 66 bis 74 verbunden, wobei ein Teil dieser Anlagenteile,
nämlich die motorbetriebenen Geräte 66 außerdem jeweils mit der Drehstromversorgungsringleitung
76 verbunden sind. Die Anlagenteile 68 bis 74 sind dagegen an der Drehstromringleitung
nicht angeschlossen, da es sich hier um im wesentlichen passive Uberwachungselemente
handelt, wie beispielsweise um einen Thermostaten 68, einen Endstellungsschalter
70, einen Differenzdruckschalter 72 und einen Druckschalter 74, alles Meßorgane
mit Zweipunktcharakteristik. Der Schaltschrank enthält neben den Steuerbausteinen
10 ggf. noch Schaltschrankeinbaumeßgeräte und Regelanlagen, die hier jedoch nicht
näher interessieren. Die einzelnen Verbraucher 66, die an der Drehstromringleitung
76 angeschlossen sind, weisen ein Gehäuse 78 auf, das mit den erforderlichen Sicherungen
80, den Leistungsschützen 82, den Uberstromauslöser 84 und einen Speicher 86 für
den Einschaltbefehl enthält. Dieser Speicher 86 ist deshalb erforderlich, weil der
Mikroprozessor nicht dauernd mit allen Geräten 66 in Verbindung steht, sondern diese
aufeinanderfolgend abtastet. Auf diese Weise wird vermieden, daß für jedes Anlagenteil
eine eigene Datenleitung erforderlich wird.
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Neben den Einschaltinformationen führt die parallel zur Leistungsringleitung
verlegte Datenbus auch die Ausschaltinformationen
der Geräte 66.
Eine Betriebszustandsmeldelampe 88 sowie ein Steuerschalter 90 können ebenfalls
in dem Gehäuse 78 untergebracht sein, um jeweils im Feld eine zusätzliche Steuerung
und überwachung des einzelnen Gerätes vornehmen zu können.
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Neben den Ein- und Ausschaltinformationen bezüglich der vier Motore
92 enthaltenden Geräte 66 führt die Datensammelschiene 64 noch die Informationen
zu den Steuerbausteinen 10, die von den Sensoren (z. B. Thermostat 68, Druckdifferenzschalter
72, Druckschalter 74) und von den Zustandsmeldeeinrichtungen der Feuerschutzklappen
sowie der Schaltzustände der Zweipunktthermostaten und Sicherheitseinrichtungen
(Endschalter 70) übermittelt werden.
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Die Anlage arbeitet in der Weise, daß beispielsweise der Mikroprozessor
eines Steuerbausteins 10 aufeinanderfolgend mit den einzelnen Anlagenteilen 66 bis
74 Konta6t aufnimmt und entweder Befehle in die Befehlsspeicher 86 einspeichert
und/oder Betriebszustands informationen aus einem ebenfalls in den Gehäusen 66 enthaltenen
Betriebszustandsspeicher 94 oder aus entsprechenden Speichern 96, 98 der Sensoreinrichtungen
68 und Endschaltereinrichtungen 70 abfragt und dann mit im Mikroprozessor gespeicherten
Sollwerten vergleicht. Liegt der abgefragte Istwert im Sollwertbereich, geht der
Mikroprozessor anschließend zur nächsten Anlageneinheit über. Weicht der Istwert
vom Sollwert oder Sollwertbereich ab, veranlaßt der Mikroprozessor eine bestimmte
gespeicherte Steuerungsfolge, um beispielsweise eine Warnanlage in Betrieb zu setzen,
eine Anlage vom Netz abzutrennen, eine Feuerschutzklappe zu öffnen oder zu schließen
oder sonstige Maßnahmen zu ergreifen, die die Bedienung zum Handeln veranlassen
oder die selbsttätig die Störung beseitigen.
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Der Mikroprozessor läßt sich im Feld mit verhältnismäßig einfachen
Mitteln fest programmieren, ohne daß zum Zwecke der Programmänderung oder Programmeinstellung
irgendwelche Verdrahtungen geändert oder überhaupt erst angebracht werden müßten.
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Fällt ein Bauteil aus, beispielsweise eine Steckkarte im Steuerbaustein
10, läßt sich diese durch eine entsprechende Steckkarte
aus einem
Vorrat von einander identischen Ersatzsteckkarten ersetzen, ohne daß dazu diese
Steckkarte an die entsprechende Anlage angepaßt werden müßte - abgesehen von der
Einstellung der Mikroschalter -, da die Funktionssteuerung vom Mikroprozessor erfolgt.
Auf diese Weise ist die Lagerhaltung außerordentlich verbilligt, da nicht für jede
einzelne unterschiedliche Steckkarte, wie es beim Stand der Technik der Fall ist,
ein oder mehrere Ersatzsteckkarten vorhanden sein müssen, was bei größeren Anlagen
zu ganz erheblichen Investitionsaufwendungen führen würde. Zudem wird durch die
Möglichkeit, die einzelnen Geräte der Anlage über eine gemeinsame Ringleitung miteinander
zu verbinden, der Verkabelungsaufwand und damit die Planungs-und Verdrahtungsaufwendungen
ganz erheblich vereinfacht und damit auch die Erstellung der Anlage gegenüber dem
Stand der Technik erheblich verbilligt. Insbesondere die Schaltschränke brauchen
nicht mehr an die einzelnen Anlagen angepaßt zu werden, vielmehr können in Serie
herstellbare Normschaltschränke verwendet werden, da die individuelle Steuerung
der Anlagenteile dezentral erfolgt.
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Die vorliegende Erfindung schafft also zum einen eine Steuerungs-und
Uberwachungseinrichtung mit einem Mikroprozessor mit kombinierter und integrierter
Bedienungs- und Anzeigenheit von hoher Vielseitigkeit, die zum einen durch ihre
äußere Form große Kosteneinsparungen ergibt, zum anderen durch den Steuerungsmodus
den Übergang vom zentralen, kabelaufwendigen zum dezentralen kabelsparenden Betrieb
ermöglicht.