DE19806771A1 - Regeleinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung einer Heizungs,- Kälte-, Klima- oder dergleichen Anlage zum Regeln wenigstens einer physikalischen Größe, ins­ besondere einer Temperatur und/oder eines Drucks, mit einem einstellbaren Regler, der einen Mikroprozessor, wenigstens einen Meßwerteingang für Meßwerte der gere­ gelten Größe, wenigstens einen Sollwerteingang für Sollwerte der zu regelnden Größe, Eingänge für Ein­ stellsignale zum Einstellen des Reglers, wenigstens ei­ nen Ausgang für an wenigstens ein Stellglied der Anlage abzugebende Stellsignale, eine mit dem Mikroprozessor verbundene Speicheranordnung für Programme und Daten, ein mit dem Mikroprozessor verbundenes Display sowie eine auswechselbare Bedienkarte, die Einstelldaten zur Einstellung des Reglers enthält, und einen mit dem Ein­ stelleingang verbundenen Kartenleser für die Bedienkar­ te aufweist.

Bei einer bekannten Regeleinrichtung dieser Art (EP 0 326 644 A1) sind auf der einen Seite der Bedien­ karten unterschiedliche Markierungen in einem Codefeld angeordnet, die durch einen optischen Kartenleser les­ bar sind. In Abhängigkeit von dem aus dem jeweiligen Codefeld abgelesenen codierten Zeichen verzweigt das im Mikroprozessor ablaufende Programm zu unterschiedlichen Programmteilen. Dadurch wird erreicht, daß entsprechend dem codierten Zeichen einer bestimmten Bedienkarte zu einem Programmteil verzweigt werden kann, der Daten an das Display sendet, die zum Inhalt eines Textfeldes mit Texten und Symbolen auf der betreffenden Bedienkarte gehören. Das Regelverhalten des Reglers, das heißt sei­ ne Übertragungsfunktion, zum Beispiel die eines P-, I-, PI-, PID-Reglers und dessen Übertragungsbeiwerte, ist unabhängig von der Anlage, in der die Regeleinrichtung eingesetzt wird, unveränderlich. Die Sollwerte der zu regelnden Größe werden von Hand eingerastet.

Eine derartige Regeleinrichtung ist auf die Verwendung bei einer bestimmten Anlagenart beschränkt und dient hauptsächlich der einfachen Bedienung. Die Codefelder zeigen an, welche Karte aktiv ist und welche Einstel­ lungen durch die Karte vorgenommen werden können. Diese werden auf dem Display angezeigt. Da die Bedienkarte auswechselbar ist, können durch eine weitere Karte wei­ tere Einstellgruppen oder Funktionseinheiten der Regel­ einrichtung durch Betätigung entsprechender Auswahl­ tasten eingestellt werden. Jede Bedienkarte macht eine weitere "Schicht" von Einstellungen zugänglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regel­ einrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die auf einfache Weise an das Übertragungsverhalten ver­ schiedener Anlagen, zum Beispiel einer Heizungsanlage, einer Kälteanlage, einer erweiterten derartigen Anlage oder einer anderen Anlage, angepaßt werden kann und leicht zu bedienen ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Regelverhalten des Reglers einstellbar ist, daß je­ de Bedienkarte einer anderen Anlage zugeordnet ist, in der die Regeleinrichtung verwendet werden soll, und ei­ ne aktive Halbleiteranordnung mit einem programmierba­ ren Festspeicher aufweist, in dem Einstelldaten gespei­ chert sind, die ein einer Bedienkarte zugeordneten An­ lage angepaßtes Regelverhalten des Reglers bestimmen, und daß in dem Festspeicher einer einer Anlage zugeord­ neten Bedienkarte Sollwerte der zu regelnden Größe ge­ speichert sind.

Eine solche Bedienkarte, die auch "smart card" (intelligente Karte) genannt wird, kann auf einfache Weise so vorprogrammiert werden, daß sie das Regelver­ halten des Reglers selbsttätig an eine ihr zugeordnete Anlage, in der der Regler verwendet werden soll, opti­ mal anpaßt, ohne daß der Benutzer der Anlage derartige Einstellungen vornehmen muß. Für jede Anlage kann hier­ bei eine entsprechend anders programmierte Bedienkarte vorgesehen sein. Desgleichen können entsprechende Grundsollwerte, wie sie üblicherweise bei der betref­ fenden Anlage eingestellt werden, von vornherein in der dieser Anlage zugeordneten Bedienkarte gespeichert und durch diese dem Regler vorgegeben werden.

Der gleiche Regler kann mithin für die verschiedensten Anwendungsfälle ohne konstruktive Änderungen eingesetzt werden. Desgleichen kann das Regelverhalten des Reglers bei einer Erweiterung oder Änderung der Anlage, in der der Regler eingesetzt wird, durch Austauschen oder Um­ programmierung der Bedienkarte entsprechend angepaßt werden.

Auf diese Weise ergibt sich ein Universalregler, der für die verschiedensten Anwendungen geeignet ist, ohne ihn konstruktiv ändern zu müssen. Hierzu bedarf es le­ diglich eines Austauschs der Bedienkarte.

Vorzugsweise enthält der Regler eine Hardware-Einheit, durch die die Anzahl seiner Ein- und Ausgänge festge­ legt wird, und eine Hauptprogramm-Einheit, die für alle Arten von Hardware-Einheiten im wesentlichen gleich ist. Der Regler kann dann erst nach dem Einsetzen der der gewünschten Anwendung zugeordneten Bedienkarte und Einlesen des die Anwendung bestimmenden Programms in seine Software-Einheit in Betrieb gesetzt werden.

Vorzugsweise ist der programmierbare Festspeicher löschbar. Auf diese Weise ist es möglich, den Inhalt des Festspeichers auf andere Anwendungen umzuprogram­ mieren, wenn keine hinreichende Anzahl für alle denkba­ ren Anwendungsfälle vorprogrammierter Bedienkarten vor­ rätig ist. Insbesondere können aber auch Werte für das vorliegende Programm zur besseren Anpassung an die zu regelnde Anlage geändert werden.

Insbesondere kann die aktive Halbleiteranordnung einen Mikroprozessor aufweisen. Dieser kann dann selbst vor­ bestimmte Aufgaben ausführen, zum Beispiel aus vorgege­ benen Anfangs- und Endwerten einer mathematischen Funk­ tion des Verlaufs einer Führungsgröße (sich ändernden Sollwerten) die Zwischenwerte durch Interpolation er­ mitteln. Hiermit erreicht man eine "intelligente" Kar­ te, mit der sich der Regler adaptiv anpassen kann sowie Übertragungsbeiwerte, z. B. Integrationskonstanten und Proportionalbereiche, geändert werden können.

Ferner kann der Festspeicher durch den Hersteller der Anlage vorbestimmte Einstelldaten enthalten. Dies kön­ nen anlagespezifische Daten sein, die grundsätzlich eingestellt werden müssen und dann nicht vom Benutzer eingestellt zu werden brauchen.

Ferner kann die Bedienkarte mit dem Mikroprozessor des Reglers in Datenaustauschverbindung stehen. Dies ermög­ licht es, auch Daten aus der Anlage, zum Beispiel durch Überwachungsgeräte festgestellte Fehler oder durch Wär­ memeßgeräte ermittelte Wärmeverbrauchswerte, in die Be­ dienkarte zu übertragen. Im Falle von Fehlermeldungen braucht dann nur die Bedienkarte an den Anlagenherstel­ ler gesandt zu werden, so daß dieser entsprechende Er­ satzteile liefern kann, ohne den Fehler an Ort und Stelle ermitteln zu müssen. Ebenso kann ein in der Be­ dienkarte gespeicherter Wärmemengenverbrauch zu Abrech­ nungszwecken verwendet werden.

Vorteilhafterweise kann in der Bedienkarte eine Benut­ zer-Ebene oder eine Sperrung eingespeichert sein. Häu­ fig gehört z. B. bei Fernwärme-Netzen der Regler dem Heizwerk. Das Werk kann dann Einstellmöglichkeiten für Unbefugte blockieren oder für den Benutzer begrenzen oder freigeben. Vorzugsweise kann die Karte auch als Service-Karte dienen, wobei sie als Datenerfassungskar­ te benutzt wird, die zur Fehlersuche dienen kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung ei­ nes Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Frontplatte einer erfindungsgemäßen Re­ geleinrichtung mit einer darin eingesetzten Bedienkarte,

Fig. 2 die Rückseite der Bedienkarte nach Fig. 1 und

Fig. 3 ein Blockschaltbild des Reglers der erfin­ dungsgemäßen Regeleinrichtung.

Nach Fig. 1 ist in einer Haltevorrichtung 9 an der Frontplatte eines Reglers 10 eine Bedienkarte 11 aus Kunststoff mit ihrer in erster Linie für den Benutzer der Anlage, zum Beispiel einer Heizungsanlage, einer Kälteanlage oder einer Klimaanlage oder dergleichen, in der der Regler 10 eingesetzt werden soll, vorgesehenen Seite nach vorn eingesetzt. Ferner ist in der Front­ platte ein Display 12 angebracht, dessen Anzeige durch Bedienungstasten 13 bis 18 beeinflußbar ist, die eben­ falls an der Frontplatte vorgesehen sind. So ist den Bedienungstasten 13 und 14 ein Curser 19 zugeordnet, der durch Betätigung der einen oder anderen Bedie­ nungstaste 13 oder 14 nach unten oder oben verschiebbar ist, so daß er einer gewünschten Verbindungslinie zuge­ ordnet wird, die zu einer beschrifteten Zeile auf der Bedienkarte 11 führt. Mittels der Bedienungstaste 18 kann ein weiterer Curser 20 auf eines von vier ver­ schiedenen Funktionssymbolen, wie "Uhr", "Tag", "Nacht" und "stand-by" zyklisch verschoben werden, während mit­ tels der Tasten 16 und 17 Temperaturwerte in Aufwärts­ richtung oder Abwärtsrichtung gewählt werden können. Die Bedienungstaste 15 ermöglicht die Umschaltung auf andere Anzeigesymbole.

Eine weitere Bedienungstaste 21 ermöglicht eine Ein­ stellung auf einen Heizkreis I und einen Warmwasser­ kreis II der Anlage. Welcher Kreis gewählt ist, wird durch Kontroll-Lampen (LED's) 22 und 23 angezeigt. Wenn die Bedienkarte 11 mit ihrer in Fig. 2 dargestell­ ten Rückseite nach vorn in die Haltevorrichtung 9 an der Frontplatte des Reglers 10 eingesetzt wird, können vom Installateur des Reglers 10 entsprechende Einstel­ lungen mittels der Bedienungstasten 13 bis 18 und 21 vorgenommen werden, wobei die linke Spalte der Zeilen 1 bis 7 des Beschriftungsfeldes dem Heizkreis und die rechte Spalte dem Warmwasserkreis zugeordnet ist. Für den Heizkreis können dann zum Beispiel gemäß Zeile 5 des Beschriftungsfeldes als Übertragungsfunktion des Reglers eine PI-Funktion gewählt und deren Übertra­ gungsbeiwerte entsprechend dem Übertragungsverhalten der Anlage eingestellt werden, um Regelabweichungen (- differenzen) möglichst rasch und ohne Über- oder Dauer­ schwingungen der Regelgröße (das ist die geregelte Grö­ ße) auszugleichen. Desgleichen können Temperaturgrenz­ werte für den Vorlauf und den Rücklauf, Einschalt- und Ausschalttemperaturen für den Warmwasserkreis bezie­ hungsweise Ausschalttemperaturen für den Heizkreis im Sommer, kurzzeitige Übertemperaturen gegen Legionellen- Bakterien im Warmwasserbehälter, eine "Wasserpriorität", d. h. Vorrang der Erwärmung von Brauchwasser vor einer Raumerwärmung, und weitere Daten vorgewählt werden.

Fig. 3 stellt ein Blockschaltbild des Reglers 10 dar, der mittels der Bedienkarte 11 nach den Fig. 1 und 2 einstellbar ist. Der Regler 10 enthält einen Kartenle­ ser 24, der an der Frontplatte hinter der in der Halte­ vorrichtung 9 eingesetzten Bedienkarte 11 angeordnet ist und Kontaktfedern aufweist, die einerseits über Kontakte 40 (Fig. 2) mit einer in der Bedienkarte 11 eingebetteten aktiven Halbleiteranordnung 25 (Fig. 2) und andererseits mit einem Mikroprozessor 26 im Regler 10 in Verbindung stehen. Die Verbindung zwischen der Bedienkarte 11 und dem Mikroprozessor 26 kann auch in­ duktiv sein.

Die Halbleiteranordnung 25 ist als integrierte Schal­ tung ausgebildet und enthält ihrerseits einen Mikropro­ zessor und/oder einen elektrisch löschbaren program­ mierbaren Festspeicher (EEPROM). In dem Festspeicher sind Einstelldaten gespeichert und in Abhängigkeit von der Betätigung der Bedienungstasten 13, 14, 15, 18 und 21, die ihrerseits ebenso wie die Bedienungstasten 16 und 17 mit dem Mikroprozessor 26 in Verbindung stehen, über den Kartenleser 24 aus dem Festspeicher in der Halbleiteranordnung 25 abrufbar und mittels der Bedie­ nungstasten 16 und 17 zumindest teilweise änderbar. Die aus der Bedienkarte abgerufenen Daten werden durch den Mikroprozessor 26 in eine Speicheranordnung 27 übertragen, die einen Direktzugriffspeicher 28 (RAM), einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festspei­ cher 29 (EEPROM) und einen programmierbaren Festspei­ cher 30 (PROM) enthalten kann. Durch die aus der Be­ dienkarte 11 in die Speicheranordnung 27 übertragenen Einstelldaten wird ein zunächst darin enthaltendes Grundprogramm zur Anpassung des Reglers an die jeweili­ ge Anlage, in der er eingesetzt werden soll, modifi­ ziert.

Ferner enthält der Regler 10 ein Eingangsmodul 31 mit einem durch den Mikroprozessor 26 gesteuerten Multiple­ xer MUX und einem A/D-Umsetzer sowie ein Ausgangsmodul 32. Das Eingangsmodul 31 ist mit Eingangsanschlüssen 33 bis 39 verbunden, an die die Istwerte zu regelnder Grö­ ßen erfassende Fühler angeschlossen werden können. So kann am Eingangsanschluß 33 ein Fernsteuerungs- Raumtemperaturfühler, am Eingangsanschluß 34 ein Raum­ temperaturfühler, am Eingangsanschluß 35 ein Rücklauf­ temperaturfühler des Kreises I, am Anschluß 36 ein Vor­ lauftemperaturfühler des Kreises II, am Anschluß 37 ein Rücklauftemperaturfühler des Kreises II, am Anschluß 38 ein Vorlauftemperaturfühler des Kreises I und am An­ schluß 39 ein Außentemperaturfühler angeschlossen sein. Der Multiplexer im Eingangsmodul 31 verbindet nachein­ ander die jeweiligen eingangsseitigen Fühler über den Analog/Digital-Umsetzer mit dem Mikroprozessor 26, der diese dann mit über den Kartenleser 24 eingegebenen zu­ gehörigen Sollwerten vergleicht und die ermittelte Re­ gelabweichung beziehungsweise Regeldifferenz entspre­ chend seiner Übertragungsfunktion modifiziert über das Ausgangsmodul 32 und einen darin enthaltenen Digi­ tal/Analog-Umsetzer Stellsignale Stellgliedern des Kreises I und/oder II, hier Stellmotoren 41, 42 und Um­ wälzpumpen 43, 44, der Anlage zuführt.

In Abhängigkeit von der Anlage, in der der Regler 10 eingesetzt wird, können an einem oder mehreren der Ein­ gangsanschlüsse 33 bis 39 andere Fühler, zum Beispiel Druckfühler, und an dem Ausgangsmodul 32 andere Stell­ glieder, zum Beispiel thermische Stellglieder oder elektrisch betätigbare Schalter, angeschlossen sein.

Der Mikroprozessor 26 steuert gleichzeitig in Abhängig­ keit von der Betätigung der Bedienungstasten 13 bis 18 und 21 über eine Treiberstufe 45 die Anzeige auf dem Display 12, hier einem LCD. Zu diesem Zweck ist der Regler auch mit einem Programmteil ausgerüstet, der für die Steuerung der Datenübertragung aus der Bedienkarte 11 und die Anzeige auf dem Display 12 erforderlich ist.

Außerdem enthält der Regler eine Anzahl von Grundfunk­ tionseinheiten, wie eine Uhr-Funktionseinheit und die Steuerung der A/D- beziehungsweise D/A-Umsetzung.

Die Bedienkarte enthält ferner ein codiertes Zeichen, durch das der Regler 10 Informationen über die zu re­ gelnde Anlage erhält. Außerdem können ein oder mehrere der nachstehend erwähnten Teile auf der Bedienkarte vorgesehen sein:
Programmteile, wie spezielle Regel- Unterprogramme oder Bedienungs-Ausleseprogrammeinheiten,
Tabellen, die nach einem vorbestimmten Zeitplan anzu­ steuernde Regelgrößen definieren.

Wenn die Regeleinrichtung mit Überwachungs- und/oder Wärmemeßgeräten versehen ist, können diese über weitere Eingangsanschlüsse des Mikroprozessors mit dem Mikro­ prozessor 26 und über weitere Ausgänge des Mikroprozes­ sors 26 mit entsprechenden Eingängen des Mikroprozes­ sors in der Bedienkarte verbunden sein, um in der Be­ dienkarte Fehlermeldungen und/oder Wärmeverbrauchswerte für Reparaturzwecke beziehungsweise Abrechnungszwecke zu speichern.

Claims (6)

1. Regeleinrichtung einer Heizungs,- Kälte-, Klima- oder dergleichen Anlage zum Regeln wenigstens einer physikalischen Größe, insbesondere einer Temperatur und/oder eines Drucks, mit einem einstellbaren Reg­ ler (10), der einen Mikroprozessor (26), wenigstens einen Meßwerteingang (33 bis 39) für Meßwerte der geregelten Größe, wenigstens einen Sollwerteingang für Sollwerte der zu regelnden Größe, Eingänge für Einstellsignale zum Einstellen des Reglers (10), wenigstens einen Ausgang für an wenigstens ein Stellglied (41 bis 44) der Anlage abzugebende Stellsignale, eine mit dem Mikroprozessor (26) ver­ bundene Speicheranordnung (27) für Programme und Daten, ein mit dem Mikroprozessor (26) verbundenes Display (12) sowie eine auswechselbare Bedienkarte (11), die Einstelldaten zur Einstellung des Reglers (10) enthält, und einen mit dem Einstelleingang verbundenen Kartenleser (24) für die Bedienkarte (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Re­ gelverhalten des Reglers (10) einstellbar ist, daß jede Bedienkarte (11) einer anderen Anlage zugeord­ net ist, in der die Regeleinrichtung verwendet wer­ den soll, und eine aktive Halbleiteranordnung (25) mit einem programmierbaren Festspeicher aufweist, in dem Einstelldaten gespeichert sind, die ein ei­ ner Bedienkarte (11) zugeordneten Anlage angepaßtes Regelverhalten des Reglers (10) bestimmen, und daß in dem Festspeicher einer einer Anlage zugeordneten Bedienkarte (11) Sollwerte der zu regelnden Größe gespeichert sind.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Regler (10) aufweist: eine Hard­ ware-Einheit, durch die die Anzahl seiner Ein- und Ausgänge festgelegt wird, und eine Hauptprogramm- Einheit, die für alle Arten von Hardware-Einheiten im wesentlichen gleich ist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der programmierbare Festspei­ cher löschbar ist.

4. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Halbleiter­ anordnung (25) einen Mikroprozessor aufweist.

5. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Festspeicher durch den Hersteller der Anlage vorbestimmte Einstellda­ ten enthält.

6. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedienkarte (11) mit dem Mikroprozessor (26) des Reglers (10) in Da­ tenaustauschverbindung steht.