DE202013003006U1

DE202013003006U1 - Heating control unit

Info

Publication number: DE202013003006U1
Application number: DE202013003006U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2013-04-25
Anticipated expiration: 2023-03-29
Also published as: CN204090165U

Abstract

Heizungssteuerungsgerät (1) umfassend – einen Spannungsversorgungseingang (2) zum elektrischen Anschluss des Heizungssteuerungsgerätes (1) an eine Spannungsversorgung (3), – mehrere Heizelementausgänge (4) zum elektrischen Anschluss jeweils eines Heizelements (5), insbesondere jeweils eines Heizstrahlers, an das Heizungssteuerungsgerät (1), – einen Lüfterausgang (6) zum elektrischen Anschluss eines Lüfters (7) an das Heizungssteuerungsgerät (1), – eine Stromverteilungseinrichtung (8), die eingangsseitig elektrisch mit dem Spannungsversorgungseingang (2) und ausgangsseitig über jeweils einen Abzweig (10) elektrisch mit den Heizelementausgängen (4) und mit dem Lüfterausgang (6) verbunden ist, um diese mit elektrischem Strom aus der Spannungsversorgung (3) zu versorgen, wobei in jeden der Abzweige (10) jeweils ein Schaltelement (11) geschaltet ist, – eine Steuerschnittstelle (12) zum Empfang von Sollstellwerten für eine von den Heizelementen (5) abzugebende Heizleistung und zum Empfang von Steuerbefehlen für den Lüfter (7), – eine Steuereinheit (15), die derart eingerichtet ist, dass sie den Schaltzustand der Schaltelemente (11), die in die Abzweige (10) zu den Heizelementausgängen (4) geschaltet sind, in Abhängigkeit von den empfangenen Sollstellwerten steuert, und dass sie den Schaltzustand des Schaltelementes (11), das in den Abzweig (10) zu dem Lüfterausgang (6) geschaltet ist, in Abhängigkeit von den empfangenen Steuerbefehlen steuert.Heating control device (1) comprising - a power supply input (2) for electrically connecting the heater control unit (1) to a power supply (3), - a plurality Heizelementausgänge (4) for electrically connecting each of a heating element (5), in particular in each case a radiant heater to the heating control device (1), - a fan output (6) for electrically connecting a fan (7) to the heater control unit (1), - a power distribution device (8), the input side electrically to the power supply input (2) and the output side via a respective branch (10) is electrically connected to the Heizelementausgängen (4) and to the fan output (6) to supply them with electrical power from the power supply (3), wherein in each of the branches (10) each have a switching element (11) is connected, - a Control interface (12) for receiving setpoint values for a Heizleistu to be output by the heating elements (5) ng and for receiving control commands for the fan (7), - a control unit (15) which is set up in such a way that it switches the switching state of the switching elements (11) which are connected in the branches (10) to the heating element outputs (4) , controls in response to the received command set values, and controls the switching state of the switching element (11) connected in the branch (10) to the fan output (6) in response to the received control commands.

Description

Die Erfindung betrifft ein Heizungssteuerungsgerät gemäß Anspruch 1.The invention relates to a heating control device according to claim 1.

Industriell gefertigte Produkte werden oft mit Hilfe von Heizungen thermisch behandelt. Schon geringe Abweichungen im Wärmeprozess können dabei zu einer enormen Beeinträchtigung der Produktqualität führen. Um die Qualität und die Quantität eines wärmebehandelten Produktes zu erhöhen, ist es wichtig, die benötigte Energie zeitlich und räumlich sehr präzise fokussieren zu können. Dies erfolgt mit Hilfe spezieller Heizungssteuerungen, die eine höchst präzise Ansteuerung von Heizelementen gewährleisten. Als Heizelemente kommen dabei häufig ohmsche Verbraucher in Form von Heizstrahlern, insbesondere Infrarotstrahlern, zum Einsatz.Industrially manufactured products are often thermally treated by means of heaters. Even small deviations in the heat process can lead to a huge impairment of the product quality. In order to increase the quality and quantity of a heat-treated product, it is important to be able to focus the required energy very precisely in terms of time and space. This is done with the help of special heating controls, which ensure a highly precise control of heating elements. Ohmic consumers in the form of radiant heaters, in particular infrared radiators, are frequently used as heating elements.

Beispielsweise weisen Blasformanlagen üblicherweise Heizstrahlerfelder zum Erwärmen von Preformen auf. Die Heizstrahler (Infrarotstrahler) werden von einer Heizungssteuerung versorgt, angesteuert und überwacht. Die Heizungssteuerung empfängt hierzu über einen Feldbus von einer übergeordneten Steuerung, z. B. einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), Sollstellwerte für jeden einzelnen angeschlossenen Heizstrahler. Die Heizungssteuerung stellt dann je nach Sollstellwert die abgegebene Leistung am jeweiligen Heizstrahler ein. Es ist dabei schon bekannt, die abgegebene Leistung durch eine Halbwellensteuerung mit im Nulldurchgang leistungslos schaltenden Halbleiterschaltern (z. B. Solid-State Relay) zu steuern.For example, blow molding plants usually have radiant heater fields for heating preforms. The radiant heaters (infrared radiators) are supplied, controlled and monitored by a heating control. The heating control receives this via a field bus from a higher-level control, z. B. a programmable logic controller (PLC), setpoint values for each individual radiant heater. The heating control then adjusts the output power at the respective radiant heater depending on the setpoint value. It is already known to control the output power by means of a half-wave control with semiconductor switches which switch without power in the zero crossing (eg solid-state relay).

Neben den Heizstrahlern werden in Anlagen wie z. B. Blasformanlagen häufig auch Lüfter zum Kühlen von Anlagenteilen im Bereich der Heizstrahlerfelder benötigt. Im Allgemeinen ist dabei jedem Heizstrahlerfeld ein jeweils eigener Lüfter zugeordnet. Der jeweilige Lüfter wird unabhängig von der Heizungssteuerung eigens von beispielsweise einem Hauptschaltschrank aus versorgt und abgesichert. Zum Ein-/Ausschalten des Lüfters wird ein Schaltelement (z. B. ein Schütz bzw. Relais) verwendet, das sich entweder ebenfalls im Hauptschaltschrank befindet oder in der Nähe des jeweiligen Lüfters direkt in der Anlage installiert ist. Für die Ansteuerung dieses Schützes/Relais ist ein zusätzlicher digitaler Ausgang seitens der übergeordneten Steuerung notwendig. Die Heizungssteuerung selbst übernimmt nur die Versorgung, Ansteuerung und Überwachung der Heizstrahler in den Heizstrahlerfeldern.In addition to the radiant heaters are in facilities such. As blow molding often fan for cooling equipment parts in the field of radiant panels needed. In general, each radiant heater field is assigned its own fan. The respective fan is independently supplied and secured by, for example, a main switchboard, regardless of the heating control. To switch the fan on / off, a switching element (eg a contactor or relay) is used, which is either also located in the main control cabinet or installed directly in the system near the respective fan. To control this contactor / relay, an additional digital output on the part of the higher-level control is necessary. The heating control itself only takes over the supply, control and monitoring of the radiant heaters in the radiant heater fields.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Heizungssteuerung anzugeben, mit der in einer Anlage, die mehrere Heizelemente und zumindest einen Lüfter aufweist, der Aufwand für die Versorgung und Ansteuerung der Heizelemente und des Lüfters reduziert werden kann.Proceeding from this, it is an object of the present invention to provide a heating control with which in a system which has a plurality of heating elements and at least one fan, the cost of the supply and control of the heating elements and the fan can be reduced.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch ein Heizungssteuerungsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.The solution to this problem is achieved by a heating control device having the features of claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßes Heizungssteuerungsgerät umfasst

– einen Spannungsversorgungseingang zum elektrischen Anschluss des Heizungssteuerungsgerätes an eine Spannungsversorgung,
– mehrere Heizelementausgänge zum elektrischen Anschluss jeweils eines Heizelements, insbesondere jeweils eines Heizstrahlers, an das Heizungssteuerungsgerät,
– einen Lüfterausgang zum elektrischen Anschluss eines Lüfters an das Heizungssteuerungsgerät,
– eine Stromverteilungseinrichtung, die eingangsseitig elektrisch mit dem Spannungsversorgungseingang und ausgangsseitig über jeweils einen Abzweig elektrisch mit den Heizelementausgängen und mit dem Lüfterausgang verbunden ist, um diese mit elektrischem Strom aus der Spannungsversorgung zu versorgen, wobei in jeden der Abzweige jeweils ein Schaltelement geschaltet ist,
– eine Steuerschnittstelle zum Empfang von Sollstellwerten für eine von den Heizelementen abzugebende Heizleistung und zum Empfang von Steuerbefehlen (z. B. Ein-/Aus-Befehle) für den Lüfter,
– eine Steuereinheit, die derart eingerichtet ist, dass sie den Schaltzustand der Schaltelemente, die in die Abzweige zu den Heizelementausgängen geschaltet sind, in Abhängigkeit von den empfangenen Sollstellwerten steuert, und dass sie den Schaltzustand des Schaltelementes, das in den Abzweig zu dem Lüfterausgang geschaltet ist, in Abhängigkeit von den empfangenen Steuerbefehlen steuert.

An inventive heating control device comprises

A power supply input for the electrical connection of the heating control device to a power supply,
A plurality of heating element outputs for the electrical connection of in each case one heating element, in particular in each case one radiant heater, to the heating control device,
A fan outlet for electrically connecting a fan to the heater control unit,
- A power distribution device, the input side electrically connected to the power supply input and the output side via a respective branch electrically connected to the Heizelementausgängen and with the fan output to supply them with electrical current from the power supply, wherein in each of the branches each have a switching element is connected,
A control interface for receiving setpoint values for a heating output to be output by the heating elements and for receiving control commands (eg on / off commands) for the fan,
A control unit configured to control the switching state of the switching elements connected in the branches to the heater outputs in accordance with the received target setting values, and to switch the switching state of the switching element connected in the branch to the fan output is controlled in response to the received control commands.

Erfindungsgemäß sind somit sowohl alle für die Versorgung und Ansteuerung der Heizelemente notwendigen Komponenten als auch alle für die Versorgung und Ansteuerung des Lüfters notwendigen Komponenten in ein einziges Gerät integriert. Es kann somit in hohem Maße Verdrahtungsaufwand und Platz in der Anlage, und dabei vor allem auch im Hauptschaltschrank, sowie damit zusammenhängender Montageaufwand eingespart werden. Beispielsweise können lange Versorgungsleitungen vom Hauptschaltschrank zu dem Lüfter entfallen. Auch die Absicherung dieser Leitungen im Hauptschaltschrank kann entfallen, da sie ebenfalls in das Heizungssteuerungsgerät integriert werden kann. Durch das Heizungssteuerungsgerät kann auch die Überwachung dieser Absicherung erfolgen. Die Steuerbefehle für den Lüfter können genauso wie die Sollstellwerte für die Heizelemente über die Steuerschnittstelle, beispielsweise über einen Feldbus, von einer übergeordneten Steuerung empfangen werden. Hierdurch können auf Seite der übergeordneten Steuerung zusätzliche digitale Schnittstellen zum Ansteuern eines Schützes zum Ein-/Ausschalten des Lüfters entfallen. Durch die Integration der Schaltelemente für die Heizelemente in das Heizungssteuerungsgerät kann Verdrahtungsaufwand zwischen der Heizungssteuerung und den Schaltelementen eingespart werden.Thus, according to the invention, all components necessary for the supply and control of the heating elements as well as all components necessary for the supply and control of the fan are integrated into a single device. It can thus be saved to a high degree wiring and space in the system, and especially in the main cabinet, and related installation work. For example, long supply lines from the main cabinet to the fan can be omitted. The protection of these lines in the main cabinet can be omitted, since it can also be integrated into the heating control unit. The heating control unit can also monitor this protection. The control commands for the fan as well as the setpoint values for the heating elements can be received via the control interface, for example via a fieldbus, from a higher-level controller. This can be omitted on the side of the parent control additional digital interfaces for driving a contactor to turn on / off the fan. By integrating the switching elements for the heating elements in the heating control device wiring costs between the heating control and the switching elements can be saved.

Die in die Abzweige zu den Heizelementausgängen geschalteten Schaltelemente sind bevorzugt als Halbleiterschalter ausgebildet. Hierdurch kann eine präzise und verlustarme Steuerung der von den Heizelementen abgegeben Heizleistung beispielsweise durch eine Halbwellensteuerung im Nulldurchgang erfolgen. Als Halbleiterschalter können verschiedenste Technologien wie z. B. Thyristoren, Triacs etc. zum Einsatz kommen. Bevorzugt werden sogenannte „Solid-State-Relay” verwendet.The switching elements connected in the branches to the heating element outputs are preferably designed as semiconductor switches. In this way, a precise and low-loss control of the output of the heating elements heating power, for example, by a half-wave control in the zero crossing. As a semiconductor switch various technologies such. As thyristors, triacs, etc. are used. Preferably, so-called "solid state relay" are used.

Das in den Abzweig zu dem Lüfterausgang geschaltete Schaltelement ist bevorzugt ebenfalls als ein Halbleiterschalter (z. B. Solid-State-Relay) oder als ein elektromechanisches Schütz ausgebildet.The switching element connected in the branch to the fan output is preferably also designed as a semiconductor switch (eg solid-state relay) or as an electromechanical contactor.

Zum Schutz der Abzweige, der in die Abzweige geschalteten Schaltelemente sowie der Heizelemente und des Lüfters umfasst die Stromverteilungseinrichtung gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung Leitungsschutzelemente, insbesondere Sicherungen.To protect the branches, the switching elements connected in the branches and the heating elements and the fan, the power distribution device according to a particularly advantageous embodiment comprises line protection elements, in particular fuses.

Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Heizungssteuerungsgerät eine Messeinrichtung zur Messung der an dem Stromversorgungseingang anliegenden Spannung. Hierdurch kann der tatsächliche Wert der Versorgungsspannung, insbesondere bei Spannungsschwankungen, bei der Ansteuerung der Heizelemente berücksichtigt werden. Dies ist besonders einfach dadurch möglich, dass die Steuereinheit mit der Messeinrichtung verbunden und derart eingerichtet ist, dass sie mit dem gemessenen Wert der an dem Spannungsversorgungseingang anliegenden Spannung die über die Steuerschnittstelle empfangenen Sollstellwerte korrigiert, um Spannungsschwankungen auszugleichen. Durch die Integration der Messeinrichtung in das Heizungssteuerungsgerät kann zudem Verkabelungsaufwand eingespart werden.According to a further particularly advantageous embodiment, the heating control device comprises a measuring device for measuring the voltage applied to the power supply input. As a result, the actual value of the supply voltage, in particular in the case of voltage fluctuations, can be taken into account in the activation of the heating elements. This is possible in a particularly simple manner because the control unit is connected to the measuring device and is set up in such a way that it corrects the setpoint values received via the control interface with the measured value of the voltage present at the voltage supply input in order to compensate for voltage fluctuations. The integration of the measuring device in the heating control unit also cabling can be saved.

Bevorzugt weist das Heizungssteuerungsgerät ein Gehäuse auf, das die Stromverteilungseinrichtung, die Steuereinheit, die Schaltelemente und etwaige weitere Komponenten wie z. B. eine Messeinrichtung zur Messung der an dem Spannungsversorgungseingang anliegenden Spannung umschließt und in dem der Spannungsversorgungseingang, die Heizelementausgänge, der Lüfterausgang und die Steuerschnittstelle angeordnet sind.Preferably, the heating control device has a housing that the power distribution device, the control unit, the switching elements and any other components such. B. includes a measuring device for measuring the voltage applied to the voltage supply input voltage and in which the power supply input, the Heizelementausgänge, the fan output and the control interface are arranged.

Das Gehäuse ist von Vorteil in Schutzart IP 65 oder besser ausgebildet. Somit kann die Heizungssteuerung direkt vor Ort bei den Heizelementen installiert werden, wodurch der Verkabelungsaufwand weiter reduziert werden kann.The housing is advantageously designed in protection class IP 65 or better. Thus, the heating control can be installed directly on site at the heating elements, whereby the cabling can be further reduced.

Eine besonders einfache Übertragung der Stellsollwerte für die Heizelemente und der Steuerbefehle für den Lüfter von einer übergeordneten Steuerung zu der Heizungssteuerung ist dadurch möglich, dass die Steuerschnittstelle derart ausgebildet ist, dass sie an einen Feldbus, insbesondere an einen Profibus, anschließbar ist. Über den Feldbus können dann sowohl die Stellsollwerte als auch die Steuerbefehle von der übergeordneten Steuerung an das Heizungssteuerungsgerät übertragen werden.A particularly simple transmission of the desired position values for the heating elements and the control commands for the fan from a higher-level control to the heating control is possible in that the control interface is designed such that it can be connected to a fieldbus, in particular to a Profibus. Both the desired position values and the control commands can then be transmitted from the higher-level controller to the heating control unit via the fieldbus.

Von Vorteil ist die Steuereinheit derart eingerichtet, dass sie die Leitungsschutzelemente und die Schaltelemente überwacht und Fehler über die Steuerschnittstelle an eine übergeordnete Steuerung meldet. Dies kann in dem Fachmann geläufiger Weise beispielsweise durch eine Kombination von Spannungsmessungen zwischen Hin- und Rückleiter sowie Spannungsmessungen über die Leitungsschutzelemente und über die Schaltelemente erfolgen.Advantageously, the control unit is set up in such a way that it monitors the line protection elements and the switching elements and reports errors via the control interface to a higher-level control. This can be done in a manner known to the person skilled in the art, for example, by a combination of voltage measurements between the forward and return conductors and voltage measurements via the line protection elements and via the switching elements.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind der Spannungsversorgungseingang, die Heizelementausgänge, der Lüfterausgang und die Steuerschnittstelle jeweils als Steckverbindung ausgebildet. Hierdurch kann ein Anschluss an die Spannungsversorgung, an die Heizelemente, den Lüfter und an eine übergeordnete Steuerung besonders einfach auch unter beengten Platzverhältnissen wie z. B. in der Nähe der Heizelemente erfolgen.According to a further advantageous embodiment of the power supply input, the Heizelementausgänge, the fan output and the control interface are each designed as a plug connection. As a result, a connection to the power supply, to the heating elements, the fan and to a higher-level control particularly easy even in confined spaces such. B. in the vicinity of the heating elements.

Zur Platz- und Kosteneinsparung ist die Steuereinheit bevorzugt als ein Mikrocontroller ausgebildet, der die Steuerschnittstelle umfasst.For space and cost savings, the control unit is preferably designed as a microcontroller, which includes the control interface.

Von der Erfindung umfasst sind natürlich auch Ausgestaltungen des Heizungssteuerungsgerätes, die mehr als einen Lüfterausgang mit jeweils zugehörigem Abzweig und Schaltelement sowie entsprechendem Empfang von Steuerbefehlen über die Steuerschnittstelle umfassen. Die vorstehend in Bezug auf einen Lüfterausgang genannten weiteren Ausgestaltungen und deren Vorteile gelten dann entsprechend auch für mehrere Lüfterausgänge zur Versorgung, Ansteuerung und Überwachung entsprechend mehrerer Lüfter.Of course, embodiments of the heating control device which comprise more than one fan output, each with associated branch and switching element and corresponding receipt of control commands via the control interface, are also encompassed by the invention. The above-mentioned with respect to a fan output further embodiments and their advantages then apply accordingly for several fan outputs for supply, control and monitoring according to several fans.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in den Figuren näher erläutert; darin zeigen:The invention and further advantageous embodiments of the invention according to features of the subclaims are explained in more detail below with reference to exemplary embodiments in the figures; show in it:

1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Heizungssteuerungsgeräts und 1 a block diagram of a heating control device according to the invention and

2 ein Blockschaltbild der in 1 dargestellten Stromverteilungseinrichtung. 2 a block diagram of in 1 shown power distribution device.

Ein in 1 in prinzipieller und vereinfachter einphasiger Darstellung in Form eines Blockschaltbildes gezeigtes Heizungssteuerungsgerät 1 umfasst einen Spannungsversorgungseingang 2, mehrere Heizelementausgänge 4, einen Lüfterausgang 6, eine Stromverteilungseinrichtung 8, Abzweige 10, Schaltelemente 11, eine Steuerschnittstelle 12, eine Steuereinheit 15, und eine Messeinrichtung 16.An in 1 in principle and simplified single-phase representation in the form of a block diagram shown heating control device 1 includes a power supply input 2 , several heating element outputs 4 , a fan outlet 6 , a power distribution device 8th , Branches 10 , Switching elements 11 , a control interface 12 , a control unit 15 , and a measuring device 16 ,

Der Spannungsversorgungseingang 2 dient zum elektrischen Anschluss des Heizungssteuerungsgerätes 1 an eine Spannungsversorgung 3. Bei der Spannungsversorgung 3 handelt es sich beispielsweise um ein elektrische Netz mit einer Nennspannung von 400 V AC bei einer Netzfrequenz von 47 Hz–63 Hz.The power supply input 2 serves for electrical connection of the heating control unit 1 to a power supply 3 , At the power supply 3 It is, for example, an electrical network with a nominal voltage of 400 V AC at a mains frequency of 47 Hz-63 Hz.

Die Heizelementausgänge 4 dienen zum elektrischen Anschluss jeweils eines Heizelements 5, insbesondere jeweils eines Heizstrahlers, an das Heizungssteuerungsgerät 1. Beispielsweise sind zwischen fünf und fünfzehn Heizelementausgänge 4, insbesondere neun Heizelementausgänge 4, vorhanden. Jeder der Heizelementausgänge 4 ist beispielsweise für eine maximale Ausgangsleistung von 4 kW ausgelegt.The heating element outputs 4 serve for the electrical connection of a heating element 5 , in particular in each case a radiant heater, to the heating control device 1 , For example, there are between five and fifteen heater outputs 4 , in particular nine heating element outputs 4 , available. Each of the heating element outputs 4 is designed, for example, for a maximum output power of 4 kW.

Der Lüfterausgang 6 dient zum elektrischen Anschluss eines Lüfters 7 an das Heizungssteuerungsgerät 1. Der Lüfterausgang 6 stellt beispielsweise eine Ausgangsspannung von 230 V AC bei einer maximalen Ausgangsleistung von beispielsweise 500 W für den Lüfter 7 bereit.The fan output 6 serves for the electrical connection of a fan 7 to the heating control unit 1 , The fan output 6 For example, provides an output voltage of 230 V AC at a maximum output power of, for example, 500 W for the fan 7 ready.

Die Stromverteilungseinrichtung 8 ist eingangsseitig elektrisch mit dem Spannungsversorgungseingang 2 und ausgangsseitig über jeweils einen Abzweig 10 elektrisch mit den Heizelementausgängen 4 und mit dem Lüfterausgang 6 verbunden, um diese mit elektrischem Strom aus der Spannungsversorgung 3 zu versorgen. Dabei ist in jeden der Abzweige 10 jeweils ein elektrisches Schaltelement 11 geschaltet. Die Schaltelemente 11 sind dabei jeweils als ein Halbleiterschalter, vorzugsweise in Form eines sogenannten Solid-State-Relay, ausgebildet. Das in den Abzweig 10 zu dem Lüfter 7 geschaltete Schaltelement 11 kann alternativ auch als ein elektromechanisches Schütz ausgebildet sein.The power distribution device 8th On the input side, it is electrically connected to the power supply input 2 and on the output side each via a branch 10 electrically with the heating element outputs 4 and with the fan output 6 connected to this with electrical power from the power supply 3 to supply. It is in each of the branches 10 each an electrical switching element 11 connected. The switching elements 11 are each designed as a semiconductor switch, preferably in the form of a so-called solid-state relay. That in the branch 10 to the fan 7 switched switching element 11 may alternatively be designed as an electromechanical contactor.

Die Steuerschnittstelle 12 dient zum Empfang von Sollstellwerten für die von den Heizelementen 5 abzugebende Heizleistung und zum Empfang von Steuerbefehlen für den Lüfter 7 von einer übergeordneten Steuerung 13, beispielsweise einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS). Die Steuerschnittstelle 12 ist derart ausgebildet, dass sie an einen Feldbus 14, insbesondere an einen Profibus DP, anschließbar ist. Die Kommunikation mit der übergeordneten Steuerung 13 kann dann über den Feldbus 14 erfolgen.The control interface 12 serves to receive setpoints for the heating elements 5 heat output and to receive control commands for the fan 7 from a higher-level controller 13 For example, a programmable logic controller (PLC). The control interface 12 is designed to be connected to a fieldbus 14 , in particular to a Profibus DP, can be connected. Communication with the higher-level controller 13 can then over the fieldbus 14 respectively.

Prinzipiell können natürlich auch weitere Lüfterausgänge mit entsprechenden Abzweigen und Schaltelementen zur Versorgung weiterer Lüfter vorhanden sein.In principle, of course, further fan outputs with corresponding branches and switching elements to supply additional fans may be present.

Die Steuereinheit 15 ist derart eingerichtet, dass sie den Schaltzustand der elektrischen Schaltelemente 11, die in die Abzweige 10 zu den Heizelementausgängen 4 geschaltet sind, in Abhängigkeit von den empfangenen Sollstellwerten steuert. Zusätzlich ist die Steuereinheit 15 derart eingerichtet, dass sie den Schaltzustand des elektrischen Schaltelementes 11, das in den Abzweig 10 zu dem Lüfterausgang 6 geschaltet ist, in Abhängigkeit von den empfangenen Steuerbefehlen steuert.The control unit 15 is set up so that it the switching state of the electrical switching elements 11 in the branches 10 to the heating element outputs 4 are switched, depending on the received setpoint values controls. In addition, the control unit 15 set up such that it the switching state of the electrical switching element 11 that in the branch 10 to the fan exit 6 is switched in response to the received control commands.

Die Steuereinheit 15 ist bevorzugt als ein Mikrocontroller ausgebildet ist, der die Steuerschnittstelle 12 umfasst.The control unit 15 is preferably formed as a microcontroller, which is the control interface 12 includes.

Die Messeinrichtung 16 dient zur Messung der an dem Spannungsversorgungseingang 2 anliegenden Spannung und umfasst einen Spannungsmesser 17 und einen Analog/Digitalwandler 18 zur Digitalisierung des gemessenen Spannungswertes.The measuring device 16 used to measure the at the power supply input 2 applied voltage and includes a voltmeter 17 and an analog-to-digital converter 18 for digitizing the measured voltage value.

Die Steuereinheit 15 ist dabei mit der Messeinrichtung 16 verbunden und empfängt von dieser den gemessenen und digitalisierten Spannungswert. Die Steuereinheit 15 ist dabei derart eingerichtet, dass sie mit dem gemessenen Spannungswert die über die Steuerschnittstelle 12 empfangenen Sollstellwerte korrigiert, um Spannungsschwankungen auszugleichen.The control unit 15 is there with the measuring device 16 connected and receives from this the measured and digitized voltage value. The control unit 15 It is set up in such a way that it uses the measured voltage value via the control interface 12 corrected nominal control values corrected to compensate for voltage fluctuations.

Im Betrieb steuert die Steuereinheit 15 dann je nach empfangenem und ggf. korrigiertem Sollstellwert die abgegebene Leistung am jeweiligen Heizelement 5 über die Ansteuerleitungen 19 durch eine Halbwellensteuerung mit den im Nulldurchgang leistungslos schaltenden Schaltelementen (vorzugsweise Solid State Relay) 11 in den Abzweigen 10 zu den Heizelementen 5.In operation, the control unit controls 15 then, depending on the received and possibly corrected nominal control value, the power output at the respective heating element 5 via the control lines 19 by a half-wave control with the zero-crossing power switching elements (preferably solid state relay) 11 in the branches 10 to the heating elements 5 ,

Außerdem steuert die Steuereinheit 15 den Betrieb des Lüfters 7 in Abhängigkeit von den über den Feldbus 14 empfangenen Steuerbefehlen über das Schaltelement 11 in dem Abzweig 10 zu dem Lüfter 7.In addition, the control unit controls 15 the operation of the fan 7 depending on the over the field bus 14 received control commands via the switching element 11 in the branch 10 to the fan 7 ,

Wie in ebenfalls vereinfachter einphasiger Darstellung in 2 gezeigt, umfasst die Stromverteilungseinrichtung 8 eine Stromschiene 20, die zum einen über eine Leitung 21 mit dem Spannungsversorgungsanschluss 2 verbunden ist, und an die zum anderen die Abzweige 10 angeschlossen sind. Die Stromverteilungseinrichtung 8 umfasst dabei Leitungsschutzelemente 22 in Form von Sicherungen für den Kurzschluss- und Überlastschutz zum Schutz der Abzweige 10, der in die Abzweige 10 geschalteten Schaltelemente 11 sowie der Heizelemente 5 und dem Lüfter 7. Anstatt von Sicherungen können beispielsweise auch FI-Schutzschalter zum Einsatz kommen.As in likewise simplified single-phase representation in 2 shown includes the power distribution device 8th a power rail 20 , on the one hand via a line 21 with the power supply connection 2 connected to the other and the branches 10 are connected. The power distribution device 8th includes cable protection elements 22 in the form of fuses for short-circuit and overload protection to protect the branches 10 in the branches 10 switched switching elements 11 and the heating elements 5 and the fan 7 , Instead of fuses, for example, RCCBs can be used.

Die Steuereinheit 15 ist dabei derart eingerichtet, dass sie die Leitungsschutzelemente 22, die Schaltelemente 11 sowie die Heizelemente 5 und ggf. den Lüfter 7 überwacht und Fehler über die Steuerschnittstelle 12 und den Feldbus 14 an die übergeordnete Steuerung 13 meldet. Die Überwachung kann mittels einer dem Fachmann geläufiger und deshalb nicht näher dargestellter Kombination von Spannungs- und/oder Strommessungen an verschiedensten Punkten wie z. B. zwischen Hin- und Rückleiter, über die Leitungsschutzelemente 22, über die Schaltelemente 11, etc. erfolgen. Hiermit können nicht nur die einzelnen Komponenten, sondern auch die elektrischen Verbindungen zwischen den Komponenten überwacht werden.The control unit 15 is set up such that it the line protection elements 22 , the switching elements 11 as well as the heating elements 5 and possibly the fan 7 monitors and errors through the control interface 12 and the fieldbus 14 to the higher-level control 13 reports. The monitoring can by means of a specialist skilled and therefore not shown combination of voltage and / or current measurements at various points such. B. between forward and return conductors, on the line protection elements 22 , about the switching elements 11 , etc. take place. Not only the individual components but also the electrical connections between the components can be monitored.

Ein Gehäuse 30, insbesondere in Schutzart IP 65 oder besser, umschließt die Stromverteilungseinrichtung 8, die Schaltelemente 11, die Steuereinheit 15 und die Messeinrichtung 16. In dem Gehäuse 30 sind der Spannungsversorgungseingang 2, die Heizelementausgänge 4, der Lüfterausgang 6 und die Steuerschnittstelle 12 angeordnet.A housing 30 , in particular in protection class IP 65 or better, encloses the power distribution device 8th , the switching elements 11 , the control unit 15 and the measuring device 16 , In the case 30 are the power supply input 2 , the heating element outputs 4 , the fan output 6 and the control interface 12 arranged.

Der Spannungsversorgungseingang 2, die Heizelementausgänge 4, der Lüfterausgang 6 und die Steuerschnittstelle 12 sind dabei jeweils als Steckverbindung ausgebildet.The power supply input 2 , the heating element outputs 4 , the fan output 6 and the control interface 12 are each designed as a plug connection.

Wie bereits vorstehend erläutert, handelt es sich bei 1 und 2 um eine vereinfachte einphasige Darstellung, d. h. in der Praxis liegt neben dem dargestellten Hinleiter stets auch ein Rückleiter mit entsprechendem Eingang bzw. Ausgang an dem Heizungssteuerungsgerät 1 vor. In Bezug auf die Abzweige 10 ist der Rückleiter dabei an dem jeweiligen Schaltelement 11 vorbeigeführt.As already explained above, it is with 1 and 2 to a simplified single-phase display, ie in practice, in addition to the illustrated Hinleiter always a return conductor with a corresponding input and output to the heating control unit 1 in front. In terms of branches 10 the return conductor is at the respective switching element 11 past.

Zusammengefasst sind bei dem Heizungssteuerungsgerät 1 somit sowohl die für die Versorgung, Ansteuerung und Absicherung der Heizelemente 5 notwendigen Komponenten als auch die für die Versorgung, Ansteuerung und Absicherung des Lüfters 7 notwendigen Komponenten in ein einziges Gerät integriert. Die Stromverteilungseinrichtung 8 dient zentral sowohl für die Heizelemente 5 als auch für den Lüfter 7 zur Energieverteilung und Absicherung.Summarized are the heater control unit 1 thus both for the supply, control and protection of the heating elements 5 necessary components as well as those for the supply, control and protection of the fan 7 necessary components integrated into a single device. The power distribution device 8th serves centrally both for the heating elements 5 as well as for the fan 7 for power distribution and protection.

Von der übergeordneten Steuerung 13 kann über den Feldbus 14 und das Heizungssteuerungsgerät 1 sowohl die von den Heizelementen 5 abgegebene Heizleistung 7 gesteuert und/oder geregelt werden als auch der Betrieb des Lüfter gesteuert werden. Erkannte Fehler in dem Heizungssteuerungsgerät, auf Seite der Heizelemente 5 oder des Lüfters 7 werden der übergeordneten Steuerung 13 von dem Heizungssteuerungsgerät 1 ebenfalls über den Feldbus 14 gemeldet.From the parent controller 13 can over the fieldbus 14 and the heater control unit 1 both from the heating elements 5 delivered heat output 7 be controlled and / or regulated as well as the operation of the fan to be controlled. Detected errors in the heater control unit, on the side of the heating elements 5 or the fan 7 become the parent controller 13 from the heater control device 1 also via the fieldbus 14 reported.

Um Spannungsschwankungen im Netz 13 auszugleichen, wird die Netzspannung am Eingang des Heizungssteuerungsgerät 1 mit Hilfe der Messeinrichtung 16 erfasst und gemessen. Bei Abweichung der Netzspannung von einem Nennwert korrigiert die Steuereinheit 15 selbstständig die Stellgröße an den Heizelementausgängen 4.To voltage fluctuations in the network 13 balance the mains voltage at the entrance of the heating control unit 1 with the help of the measuring device 16 recorded and measured. If the mains voltage deviates from a nominal value, the control unit corrects 15 independently the manipulated variable at the heating element outputs 4 ,

Claims

Heating control device ( 1 ) - a power supply input ( 2 ) for the electrical connection of the heating control device ( 1 ) to a power supply ( 3 ), - several heating element outputs ( 4 ) for electrically connecting a respective heating element ( 5 ), in particular in each case a radiant heater, to the heating control device ( 1 ), - a fan outlet ( 6 ) for the electrical connection of a fan ( 7 ) to the heating control unit ( 1 ), - a power distribution device ( 8th ), the input side electrically connected to the power supply input ( 2 ) and on the output side via a respective branch ( 10 ) electrically with the Heizelementausgängen ( 4 ) and with the fan output ( 6 ) is connected to it with electric current from the power supply ( 3 ) in each of the branches ( 10 ) each a switching element ( 11 ), - a control interface ( 12 ) for receiving setpoint values for one of the heating elements ( 5 ) heat output and to receive control commands for the fan ( 7 ), - a control unit ( 15 ) arranged to control the switching state of the switching elements ( 11 ), which are in the branches ( 10 ) to the heating element outputs ( 4 ) are controlled in dependence on the received setpoint control values, and that they control the switching state of the switching element ( 11 ), which is in the branch ( 10 ) to the fan output ( 6 ) is controlled in response to the received control commands.

Heating control device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the branches ( 10 ) to the heating element outputs ( 4 ) switched switching elements ( 11 ) are formed as a semiconductor switch, preferably as a solid-state relay.

Heating control device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the branch ( 10 ) to the fan output ( 6 ) switched switching element ( 11 ) is designed as a semiconductor switch, preferably as a solid-state relay, or as an electromechanical contactor.

Heating control device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the power distribution device ( 8th ) Line protection elements ( 22 ), in particular fuses, to protect the branches ( 10 ), which enters the branches ( 10 ) switched switching elements ( 11 ) and the heating elements ( 5 ) and the fan ( 7 ).

Heating control device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it has a measuring device ( 16 ) for measuring the voltage at the power supply input ( 2 ) voltage applied.

Heating control device ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the control unit ( 15 ) with the measuring device ( 16 ) and configured to match the measured value at the power supply input ( 2 ) voltage applied via the control interface ( 12 ) corrected nominal control values to compensate for voltage fluctuations.

Heating control device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by a housing ( 30 ), in particular with degree of protection IP 65 or better, that the power distribution device ( 8th ), the control unit ( 15 ), the switching elements ( 11 ) and any other components such. B. a measuring device ( 16 ) for measuring the voltage at the power supply input ( 2 ) surrounding voltage and in which the power supply input ( 2 ), the heating element outputs ( 4 ), the fan output ( 6 ) and the control interface ( 12 ) are arranged.

Heating control device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control interface ( 12 ) is designed such that it is connected to a field bus ( 14 ), in particular to a Profibus, can be connected.

Heating control device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 15 ) is arranged such that it the line protection elements ( 22 ) and the switching elements ( 11 ) and errors via the control interface ( 12 ) to a higher-level controller ( 13 ) reports.

Heating control device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the power supply input ( 2 ), the heating element outputs ( 4 ), the fan output ( 6 ) and the control interface ( 12 ) are each formed as a plug connection.

Heating control device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 15 ) is designed as a microcontroller, which controls the control interface ( 12 ).