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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Schaltschranküberwachungseinrichtung mit
einem Basisgerät,
das eine Steuerungseinrichtung zum Überwachen, Steuern und/oder
Regeln von Schaltschrankfunktionen, wie Temperaturmessung und -regulierung,
Rauchmeldung oder Feuchtigkeitsüberwachung,
und eine Spannungsversorgungseinrichtung enthält, gemäß Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Eine
Schaltschranküberwachungseinrichtung
dieser Art ist in der
DE
196 09 689 A1 als bekannt ausgewiesen. Diese bekannte Schaltschranküberwachungseinrichtung
ist auf verschiedene Einsatzbedingungen des Schaltschrankes abgestimmt und
bildet mit der Sensorik für
verschiedene Messgrößen, wie
Temperatur, Schließzustand
der Tür,
Vibrationen, Rauchentwicklung und Feuchtigkeit sowie mit Aktuatoren, über die
auf die Sensorsignale geeignet reagiert werden kann, und ferner über vorgesehene
Steuerungs- und Regelungsmöglichkeiten
eine Ausgestaltung des Schaltschrankes für vielfältige Einsatzzwecke. Die Überwachungsfunktionen
lassen sich durch Programmieren leicht an jeweilige Einsatzbedingungen
anpassen. Auch eine Überwachung
mittels einer entfernten Warte über
ein Bussystem ist möglich.
Für diese
vielfältigen Überwachungsfunktionen
ist andererseits ein nicht unerheblicher Aufwand erforderlich.
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Bei
einer auf Basis der
DE
196 09 689 A1 weiterentwickelten Schaltschranküberwachungseinrichtung
gemäß der
DE 197 10 019 C2 sind
Verbesserungen hinsichtlich einer einfacheren Bedienung bei der
Anpassung und der eingerichteten Schaltschranküberwachungseinrichtung angegeben,
die sich insbesondere auf softwaretechnische Maßnahmen und die Benutzerführung beziehen.
Jedoch kann sich auch hierbei noch ein nicht geringer Aufwand ergeben.
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Bei
einer in Laurösch,
S.: „Schaltschrank-Überwachung:
Online-Wachdienst",
in: iee, 43. Jhrg., Nr. 3, 1998, Seiten 100–102 beschriebenen weiteren
Schaltschranküberwachungseinrichtung dieser
Art sind für
die Bedienung und insbesondere auch Fernüberwachung und -steuerung weitere
vorteilhafte Maßnahmen
angegeben und es ist auch gezeigt, wie eine derartige Schaltschranküberwachungseinrichtung
in einem Schaltschrank eingebaut werden kann. Hierzu ist zum einen
ein nahezu einen gesamten Schaltschrankinnenraum beanspruchendes
Gehäuse
für klassische
Industrie-Schaltschränke
vorgesehen, in das wiederum verschiedene Einbauten eingebracht werden
können,
wobei zur näheren
Ausbildung dieser Einbauten jedoch keine Ausführungen im Einzelnen gemacht
sind, ersichtlich jedoch erhebliche montagetechnische Einbaumaßnahmen
zu treffen sind, die sich lediglich für entsprechend komplexe Anwendungsfälle rechtfertigen.
Außerdem
ist auch eine Schaltschranküberwachungseinrichtung
mit einem 19''-Stahlblechgehäuse angegeben,
das für
andere Einsatzzwecke geeignet ist und mit einer Höhe von lediglich
1 HE sehr geringen Platzbedarf erfordert. Auch bei diesem Aufbau
werden hauptsächlich
durch Software-Maßnahmen
flexible Anpassungsmöglichkeiten
an verschiedene Einsatzbedingungen des Schaltschrankes geboten. Jedoch
ist auch eine solche Ausführung
einer Schaltschranküberwachungseinrichtung
nicht für
jeden Anwender gleichermaßen
gut geeignet und kann je nach Anwendungsfall über- oder unterdimensioniert sein.
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In
der
DE 39 24 384 C2 ,
der
DE 42 10 420 C2 ,
der
DE 36 02 582 C3 und
der
DE 296 00 609
U1 sind verschiedene speicherprogrammierbare Steuerungen
zum Steuern industrieller Prozesse angegeben, bei denen Baugruppen
mit einer Steuerungseinrichtung in Schaltschränken eingebaut sind; jedoch ist
keine Angabe zu einer Schaltschranküberwachungseinrichtung gemacht.
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Die
DE 39 24 384 C2 beschäftigt sich
dabei mit der Verbindung von Funktionsbaugruppen über einen
Bus an einer Rückebene,
wobei Rückebenen zweier
Gestelle über
ein Mehrleiterkabel miteinander verbunden werden können, um
eine gemeinsame Systemrückebene
zu bilden und eine sogenannte „Daisy-Chain" zu erhalten. An
dieser über
den Bus gebildeten Kette sind als Funktionsmodule zum einen ein
Prozessormodul und zum weiteren Eingabe/Ausgabe-Module mit lediglich
einer Eingabefunktion, lediglich einer Ausgabefunktion oder einer
kombinierten Ein-/Ausgabefunktion mittels jeweiliger Steckverbinder
angeschlossen. Die Eingabe/Ausgabe-Module werden andererseits mit
einer einem zu steuernden Prozess zugehörigen Maschine verbunden. Maßnahmen
hinsichtlich einer Schaltschranküberwachungseinrichtung
sind nicht genannt.
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Ähnlich ist
auch in der
DE 42 10
420 C2 bei einer speicherprogrammierbaren Steuerung für einen
externen Prozess die Verbindung zwischen Baugruppen, die in einem
in einem Schrank montierten Baugruppenträger angeordnet sind, und einem
daran über
einen Bus angeschlossenen Beobachtungssystem diskutiert, wobei die
Projektierungsdaten in einem dem Beobachtungssystem beigeordneten
Projektierungsdatenspeicher hinterlegt sind. Auch hierbei kann eine
betreffende Baugruppe aufgrund ihrer Adresse und der hinterlegten
Projektierungsdaten von dem Beobachtungssystem erkannt werden, wozu
aber die Projektierungsdaten stets z.B. bei einer Änderung
angepasst werden müssen,
wodurch für
den Betreiber ein wahlweiser Einsatz von Baugruppen nicht ohne Weiteres
möglich
ist. Von dem jeweiligen Schaltschrank führt eine Vielzahl von Leitungen
zu dem gesteuerten Prozess. Auch hierbei sind keine Angaben zu einer
Schaltschranküberwachungseinrichtung
gemacht.
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In
der
DE 36 02 582 C3 ist
eine speicherprogrammierbare Steuerung mit z.B. als Steckbaugruppen
ausgebildeten Peripheriebaugruppen gezeigt, die in platz-adressierbare
Steckplätze
einsetzbar sind, welche durch einen zugeordneten Prozessor adressierbar
sind. Hierbei können
freie Steckplätze und
auch der Typ einer adressierten Peripheriebaugruppe erkannt werden.
Diese Druckschrift befasst sich mit dem Problem, einen Störpegel auf
einem externen Bus zwischen dem Prozessor und den Peripheriebaugruppen
durch entsprechende Schaltungskomponenten herabzusetzen. Die Peripheriebaugruppen
werden über
Steckverbinder an den externen Bus angeschlossen, wobei zu der Art
der Peripheriebaugruppen keine näheren
Ausführungen
gemacht sind und keine Maßnahmen
hinsichtlich einer Schaltschranküberwachungseinrichtung
zu finden sind.
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Die
DE 296 00 609 U1 ,
die ebenfalls eine speicherprogrammierbare Steuerung für industrielle Prozesse
zeigt, befasst sich mit Software-Funktionsmodulen in Verbindung
mit einer Steuerung global verteilter Prozesskomponenten über das
Internet und Netzschnittstellen. Hierbei sind keine näheren Ausführungen
zu individuellen Steckplätzen
und Karten und auch nicht zu einer Schaltschranküberwachungseinrichtung gemacht.
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Eine
weitere Überwachungseinrichtung
für einen
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 Rundumüberwa chung mit der Möglichkeit einer
Systemanalyse verwirklicht werden. Die Mikrocomputer-Regelung kann
in eine zentrale Leittechnik oder Anzeige-Informationssysteme integriert
werden, wobei der Leitrechner in einer von dem Schaltschrank entfernten
Leitwarte untergebracht und mit dem Kühlgerät sowohl 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.
Auch eine derartige Schaltschranküberwachungseinrichtung ist
relativ aufwändig.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltschranküberwachungseinrichtung
der eingangs angegebenen Art bereitzustellen, die an unterschiedliche
Anforderungen auf einfache Weise anpassbar ist, wobei der jeweilige
Aufwand den jeweiligen Anforderungen angemessen ist und vielfältige Anpassungsmöglichkeiten
gegeben sind.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hiernach
ist vorgesehen, dass das Basisgerät mehrere Steckplätze aufweist,
dass die Steuerungseinrichtung mehrere unterschiedliche Funktionskarten
aufweist, von denen ein als Überwachungskarten
ausgebildeter Teil der Überwachungs- und
Steuerungsfunktion und ein anderer als Umschaltkarten ausgebildeter
Teil einer Umschalt- oder Anschaltfunktion für die wahlweise Verbindung
an das Basisgerät
anzuschließender
externer Geräte zugeordnet
sind und die wahlweise beliebig in Funktionskartensteckplätze innerhalb
eines Funktionskarten-Steckplatzbereiches einsetzbar sind, wobei
mindestens eine Umschaltkarte der Gruppe Umschaltkarte zum Anschluss
mindestens einer Konsole mit den Bestandteilen Tastatur, Maus und
Bildschirm, Umschaltkarte zum Anschluss mindestens eines Personalcomputers
einschließlich
der Ausgänge Tastatur,
Maus und Bildschirm und Umschaltkarte zum Verbinden von Basisgeräten vorgesehen
sind und mittels der Umschaltkarten zwischen mindestens einer an
das Basisgerät
angeschlossenen Konsole, mindestens einem Personalcomputer und/oder
mindestens einem weiteren Basisgerät umschaltbar ist, und dass
in dem Basisgerät
eine Erkennungseinrichtung vorgesehen ist, mit der aufgrund von
an den jeweiligen Funktionskarten vorgesehenen Kennungen feststellbar
ist, ob ein Steckplatz belegt oder unbelegt ist und um was für eine Steckkarte
es sich handelt.
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Der
modulare Aufbau mit den in die Steckplätze wahlweise einsetzbaren
Funktionskarten bietet die Möglichkeit,
die Schaltschranküberwachungseinrichtung
mit einfachen Maßnahmen
auf jeweilige Anforderungen eines Betreibers auszulegen, wobei der
Aufwand bei geringen Anforderungen entsprechend niedrig gehalten
werden kann und dennoch durch Wahl der entsprechenden Funktionskarte
oder Funktionskarten unterschiedlichen Einsatzbedingungen, wie z.B.
Außeneinsatz,
Einsatz in geschlossenen Räumen,
in feuchtigkeitsbeladener Umgebung oder bei stark schwankenden Temperaturen
Rechnung getragen werden kann. Zudem sind mit den Umschaltkarten
auf einfache Weise vielfältige
Verkopplungsmöglichkeiten
mit externen Geräten,
wie PCs und Konsolen und Einbindung weiterer Basisgeräte ermöglicht.
Die eingesetzten Steckkarten werden dabei automatisch erkannt. Über die
mittels der Umschaltkarten verknüpften Übertragungswege
können
neben den die Überwachungs-
und Steuerungsfunktionen des Schaltschrankes betreffenden Signalen
auch externe Informationen übertragen
werden. Dabei ergeben sich verschiedene geeignete Ausbaumöglichkeiten
und eine vorteilhafte Einbindung der Schaltschranküberwachungseinrichtung.
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Eine
einfache Bedienung wird dadurch erzielt, dass die Umschaltung und/oder
Anschaltung der externen Geräte
mittels an dem Basisgerät
vorgesehener Tasten, von einem angeschlossenen Mastergerät aus und/oder über ein
angeschlossenes Netzwerk durchführbar
ist.
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Verschiedene Überwachungsfunktionen können mit
einfachen Maßnahmen
dadurch verwirklicht werden, dass mindestens eine Überwachungskarte
der Gruppe Überwa chungskarte
mit digitalen Eingängen über Optokoppler, Überwachungskarte mit
Relais-Ausgängen, Überwachungskarte
zum Anschluss analoger Temperatursensoren, Überwachungskarte zum Anschluss
eines Busses, Überwachungskarte
mit analogen Eingängen, Überwachungskarte
zur Spannungsüberwachung
und Überwachungskarte
mit Differenzeingängen
vorgesehen ist.
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Ist
der Aufbau derart, dass in dem Basisgerät ein Netzwerkkarten-Steckplatzbereich
mit mindestens einem Netzwerkkarten-Steckplatz vorgesehen ist und daß mindestens
zwei unterschiedliche Netzwerkkarten vorgesehen sind, so können mit
einfachen Maßnahmen
unterschiedliche Einbindungen in verschiedene Netzwerke verwirklicht
werden.
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Günstige Möglichkeiten
für die
Spannungsversorgung ergeben sich dadurch, daß mindestens ein Spannungsversorgungskartensteckplatz
und mindestens zwei verschiedene Spannungsversorgungseinschübe vorgesehen
sind und daß mittels der
Spannungsversorgungseinschübe
die in die Steckplätze
eingesetzten Steckkarten mit Energie versorgbar sind.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung wesentlicher Komponenten eines Basisgerätes in Blockdarstellung,
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2 ein
erstes Ausführungsbeispiel
für eine
Zusammenschaltung eines Basisgerätes
mit externen Geräten
in schematischer Darstellung und
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3 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
für eine
Verbindung eines Basisgerätes
mit weiteren externen Geräten.
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1 zeigt
schematisch ein Basisgerät 1 mit mehreren
Steckkarten 1.1 die wahlweise in Steckplätze 1.2 einsteckbar
sind, wobei für
Funktionskarten F1 bis FM ein Funktionskarten-Steckplatzbereich 2 mit
mehreren Funktionskarten-Steckplätzen 2.1 bis 2.N,
für eine
Speicherkarte FP ein Speicherkarten-Steck platz 3, für Netzwerkkarten
NW1 bis NWI ein Netzwerkkarten-Steckplatzbereich 4 und
für mindestens
einen Spannungsversorgungseinschub UV mindestens ein Spannungsversorgungskarten-Steckplatz 5 vorgesehen
sind. Es können
auch mehrere Speicherkarten SP und Speicherkarten-Steckplätze 3 sowie
mehrere Netzwerkkarten-Steckplätze
vorgesehen sein. Die Anzahl der Steckkarten 1.1 pro Steckplatzbereich
kann kleiner, gleich oder größer sein
als die Anzahl der Steckplätze 1.2 pro
Steckplatzbereich.
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Welche
Steckplätze 1.2 in
den jeweiligen Steckplatzbereichen belegt sind und was für Steckkarten
jeweils eingesetzt sind, wird mittels einer Erkennungseinrichtung
festgestellt, wozu einerseits die Steckkarten 1.1 mit Kennungen
versehen sind und andererseits beispielsweise auf der Speicherkarte SP
eine Erkennungsstufe vorgesehen ist.
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Die
Funktionskarten F1 bis FM umfassen einerseits solche, die für die Überwachungs-Steuerungsfunktion
und Regelungsfunktion zuständig
sind (kurz Überwachungskarten ÜF), und
andererseits solche, die für
eine Umschalt- bzw. Anschaltfunktion (Switcherfunktcon, kurz Umschaltkarten
SWF) zuständig
sind. Die Überwachungskarten ÜF und die Umschaltkarten
SWF sind beliebig in die Funktionskartensteckplätze 2.1 bis 2.N des
Funktionskarten-Steckplatzbereichs 2 einsetzbar.
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Die Überwachungs-
bzw. Steuerungsfunktionen und Umschalt- bzw. Anschaltfunktionen
lassen sich bei dem modular aufgebauten Basisgerät 1 beliebig zusammenstellen,
wobei eine einfache Anpassungsmöglichkeit
an einfache Anforderungen wie z.B. Temperaturmessung und -regulierung
oder Erfassung des Schließzustandes
der Schaltschranktür oder
an komplexe Anforderungen, wie Temperaturmessung und -regulierung
mit verschiedenen Klimatisierungseinheiten, Rauchmeldung und Löschfunktion,
Spannungsüberwachung
und Aufbau eines Notbetriebs, Betriebswertüberwachung, Feuchtigkeitsüberwachung,
Vibrationsüberwachung
und entsprechende Anzeigefunktionen realisieren lassen, um z.B.
eine vollständige Überwachung
an entfernten Aufstellorten des Schaltschrankes zu gewährleisten. Entsprechend
sind als Überwachungskarten
solche mit digitalen Eingängen,
mit Relais-Ausgängen,
mit Anschlußmöglichkeiten
eines analogen Temperaturwiderstandes, insbesondere NTC-Widerstandes
mit einem Busanschluß,
z.B. I2C-Bus, mit analogen Eingängen,
mit Spannungsüberwachungsfunktion und/oder
Differenzeingängen
vorgesehen.
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Darüberhinaus
bietet das Basisgerät
mittels der Umschaltkarten SWF die Möglichkeit verschiedene externe
Geräte
an das Basisgerät 1 anzuschließen und
auf verschiedene Weise miteinander zu verknüpfen. Derartige Verknüpfungsmöglichkeiten
sind in den 2 und 3 wiedergegeben. 2 zeigt den
Anschluß von
sechs Personalcomputern 6 und zwei Konsolen 7 an
einem Basisgerät 1,
wobei die Personalcomputer 6 und die Konsolen 7 über die Umschaltkarten
SWF beliebig miteinander verbunden werden können. Die Konsolen 7 weisen
einen Bildschirm 7.1, eine Tastatur 7.2 und eine
Maus 7.3 auf. Wie aus 3 ersichtlich,
können
auch mehrere Basisgeräte
beispielsweise in Reihe mit einander verknüpft werden, wobei jedes Basisgerät 1 mit
einer oder mehreren Konsolen 7 und einem oder mehreren Personalcomputern 6 verbunden
sein kann. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, von
einer an ein erstes Basisgerät 1 angeschlossenen
Konsole 7 aus eine Verknüpfung mit einem an einem dritten
Basisgerät
angeschlossenen Personalcomputer 6 herzustellen und ent-sprechend
Informationen zu übertragen.
Die Informationen können
sich dabei auf Signale beziehen, die mittels der Überwachungskarten ÜF erfaßt und beispielsweise
in dem Personalcomputer mittels entsprechender Programme aufbereitet worden
sind. Diese Daten können
dann an einer geeigneten Konsole entfernt von dem Schaltschrank, dem
das Basisgerät 1 zugeordnet
ist, angezeigt werden, und eine Bedienperson an der Konsole kann mittels
entsprechender Maßnahmen
und Steuerungsbefehle reagieren.
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Die
unterschiedliche Verknüpfung über die Umschaltkarten
SWF läßt es aber
auch zu, zwischen den Konsolen 7 und den Personalcomputern 6 andere
Informationen auszutauschen. Mit den Umschaltkarten SWF werden somit
die Funktionen des Basisgeräts
vielfältig
erweitert. Als Umschaltkarten SWF stehen z.B. Umschaltkarten zum
Anschluß von
Tastatur, Maus und Monitor, Umschaltkarten zum Anschluß der Personalcomputer-Ausgänge Tastatur, Maus
und Monitor und Umschaltkarten zur Verbindung mehrerer Basisgeräte 1 zur
Verfügung.
Die Umschalt- bzw. Anschaltfunktionen lassen sich von einem Mastergerät aus über eine
RS232-Schnittstelle, an der Gehäusefront
des Basisgerätes 1 befindliche Tasten
und/oder über
ein angeschlossenes Netzwerk bedienen und einstellen.
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Als
Netzwerkkarten NW1 bis NWI stehen beispielsweise eine Ethernet-Karte,
eine Token-Ring-Karte, eine Fast-Ethernet-Karte, eine Modem-Karte,
eine ISDN-Karte
und eine RS232-Karte zur Verfügung,
die beliebig in die vorhandenen Funktionskarten-Steckplätze 2.1 bis 2.N eingesetzt
werden können.
Die mit den externen Geräten
erweiterten Basisgeräte 1 können mittels
der Netzwerkkarten NW1 bis NWI an ein Netz in gewünschter
Weise angeschlossen werden.
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Zur
Spannungsversorgung stehen als Spannungsversorgungseinschübe UV zum
einen ein Basis-Versorgungsnetzteil für einen Spannungsbereich von
48 bis 240 Volt Wechselstrom/Gleichstrom als modularer Einschub
zur Verfügung,
der die Energie für
das Basisgerät 1 mit
allen darin angeordnete Steckkarten 1.1 liefert. Zum anderen
ist ein erweiterter Netzteileinschub vorgesehen, der neben der Versorgungsspannung
für das
Basisgerät 1 und
die Steckkarten 1.1 auch eine Gleichspannung von 24 Volt
liefert, die über
die Funktionskarten F1 bis FM Sensoren oder anderen Geräten zur
Verfügung
gestellt werden kann. Die 24-Volt-Gleichspannung
ist von außen
an dem Netzteileinschub zugänglich
und wird intern über
einen Bus den Funktionskarten-Steckplätzen 2.1 bis 2.N zur
Verfügung
gestellt. Die Potentiale der 24-Volt-Gleichspannungsquelle und der
Versorgungsspannung sind vollständig
voneinander getrennt. Zur Versorgung der anzuschließenden Sensoren
und weiteren Geräte
ist die maximale Stromabgabe der 24-Volt-Spannungsquelle auf 500
mA festgelegt.
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Mit
dem beschriebenen Aufbau bei der Schaltschranküberwachungseinrichtung ergeben sich
vielfältige
Anpassungsmöglichkeiten
an unterschiedliche Anforderungen, so daß den unterschiedlichen Bedürfnissen
der Schaltschrankbetreiber in großem Umfang Rechnung getragen
werden kann.