DE2931979A1 - ARRANGEMENT FOR CENTRALLY DETECTING THE HEAT ENERGY REQUIRED BY MULTIPLE HEAT CONSUMERS - Google Patents
ARRANGEMENT FOR CENTRALLY DETECTING THE HEAT ENERGY REQUIRED BY MULTIPLE HEAT CONSUMERSInfo
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Description
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Anordnung zur zentralen Erfassung der von mehreren Wärmeverbrauchern bezogenen WärmeenergieArrangement for the central recording of several heat consumers related thermal energy
PA2O8° 030064/05A6 PA2O8 ° 030064 / 05A6
Anordnung zur zentralen Erfassung der von mehreren Wärmeverbrauchern bezogenen WärmeenergieArrangement for the central recording of several heat consumers related thermal energy
Es ist eine Anordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art bekannt (DE-OS 27 22 485), bei der die dezentralen Messeinrichtungen vom Zentralgerät zyklisch abgefragt werden und hierbei die gemessene Temperaturdifferenz über eine Sammelleitung an das Zentralgerät weiterleiten, falls ein Wassermengenkontakt des Durchflussmessers der Messeinrichtung seit der letzten Abfrage angesprochen hatte. Die Sammelleitung besteht aus einer Taktleitung, einer Adressleitung, einer Datenleitung und einer Spannungsversorgungsleitung. Die Adressierung erfolgt dadurch, dass jede Messeinrichtung ein Adress-Flipflop aufweist, sämtliche Flipflops zu einem Schieberegister geschaltet sind und das Zentralgerät ein Signal durch dieses Schieberegister schiebt> Ist infolge einer Störung oder Unterbrechung der Spannungsversorgung eines dieser Flipflops nicht mehr funktionstüchtig, so wird das Schieberegister unterbrochen undAn arrangement of the type specified in the preamble of claim 1 is known (DE-OS 27 22 485), in which the decentralized measuring devices are queried cyclically by the central device and the measured temperature difference is passed on to the central device via a collecting line if the flow meter comes into contact with water the measuring device had responded since the last query. The bus line consists of a clock line, an address line, a data line and a voltage supply line. Addressing is carried out in that each measuring device has an address flip-flop, all flip-flops are connected to a shift register, and the central unit a signal pushes through this shift register> Is due to a fault or interruption of the power supply of one of these flip-flops no longer functional, then the shift register is interrupted and
:0 dadurch auch die Messwertübertragung von an sich noch funktionstüchtigen Messeinrichtungen ausser Betrieb gesetzt.: 0 thereby also the transmission of measured values from actually still functional Measuring devices put out of operation.
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaf-•5 fen, bei der ein Ausfall der Spannungsversorgung bzw. andere Störungen in einer der Messeinrichtungen vom Zentralgerät angezeigt werden und keinen Ausfall der Messwertübertragung von den übrigen Messeinrichtungen zur Folge haben.The invention specified in claim 1 is based on the object of creating an arrangement of the type mentioned at the beginning in the event of a power failure or other malfunctions in one of the measuring devices of the central device are displayed and do not result in a failure of the measured value transmission from the other measuring devices.
)0 Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.) 0 Some exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings.
Es zeigen: Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Anordnung1 shows a basic circuit diagram of an arrangement
zur zentralen Erfassung der von mehreren Wärmeverbrauchern bezogenen Wärmefor central recording of the heat drawn from several heat consumers
energie undenergy and
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Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer Messeinrichtung. 2 shows a basic circuit diagram of a measuring device.
In der Fig. 1 bedeuten 1, 2 und 3 dezentrale Messeinrichtungen, die über eine gemeinsame Sammelleitung 4 mit einem Zentralgerät 5 verbunden sind. Jede der gleich aufgebauten Messeinrichtungen 1 bis 3 ist einem nicht gezeichneten Wärmeverbraucher zugeordnet und weist einen Durchflussmesser 6, einen Vorlauftemperaturfühler 7 und einen Rücklauftemperaturfühler 8 auf. Der Durchflussmesser 6 misst den Volumendurchfluss V, der Vorlauftemperaturfühler 7 die Vorlauftemperatur T und der Rücklauftemperaturfühler 8 die Rücklauftemperatur T eines Wärmeträgers, der in einer Vorlaufleitung zum betreffenden Wärmeverbraucher und in einer Rücklaufleitung zur Wärmequelle fliesst.In FIG. 1, 1, 2 and 3 denote decentralized measuring devices which are connected to a central device via a common collecting line 4 5 are connected. Each of the identically constructed measuring devices 1 to 3 is a heat consumer, not shown assigned and has a flow meter 6, a flow temperature sensor 7 and a return temperature sensor 8 on. The flow meter 6 measures the volume flow V, the flow temperature sensor 7 the flow temperature T and the return temperature sensor 8, the return temperature T of a heat transfer medium in a flow line flows to the relevant heat consumer and in a return line to the heat source.
Ein Rechenglied 9 ermittelt z.B. nach der Formel Q= k'J V (T-T) dt die vom Verbraucher bezogene Wärmeenergie Q und erzeugt an seinem Ausgang jeweils nach dem Verbrauch einer vorgegebenen Energiefestmenge einen Energiefestmengenimpuls. Ein Sendeglied 10 formt jeden Energiefestmengenimpuls in ein die Adresse des Energieverbrauchers enthaltendes Codewort der Art A um und sendet dieses Codewort, falls die Sammelleitung 4 nicht bereits durch eine der anderen Messeinrichtungen 2 oder 3 belegt ist, in Form eines Impulstelegramms über die Sammelleitung 4 zu einem Auswerteglied 11 des Zentralgerätes 5. Ist die Sammelleitung 4 bereits belegt, so wird mit der Uebertragung des Codewortes zugewartet, bis sie wieder frei ist. Solche Uebertragungsverfahren haben den Vorteil, dass ein Aufruf zur Messwertübertragung durch das Zentralgerät 5 und somit ein Empfänger in den einzelnen Messeinrichtungen 1 bis 3 nicht erforderlich sind. Als Sammelleitung 4 kann eine Zweidrahtleitung verwendet werden, die zugleich zur Spannungsversorgung der Messeinrichtungen 1 bis 3 dient.A computing element 9 determines, for example, the thermal energy drawn from the consumer using the formula Q = k'J V (T-T) dt Q and generates a fixed energy pulse at its output after a given fixed amount of energy has been consumed. A transmission element 10 forms each energy fixed quantity pulse into one containing the address of the energy consumer Code word of type A and sends this code word if the bus 4 is not already through one of the others Measuring devices 2 or 3 is occupied, in the form of a pulse telegram via the bus 4 to an evaluation element 11 of the central device 5. If the bus line 4 is already occupied, the transmission of the code word is delayed, until she is free again. Such transmission methods have the advantage that a call for measured value transmission by the central device 5 and thus a receiver in the individual measuring devices 1 to 3 is not required are. A two-wire line can be used as the bus line 4, which is also used to supply voltage to the measuring devices 1 to 3 is used.
pa 2080 Q30064/0546pa 2080 Q30064 / 0546
Das Zentralgerät 5 weist mehrere Wärmemengenzählwerke 12 bis 14 auf, von denen jedes einer der Messeinrichtungen 1
bis 3 zugeordnet ist. Trifft ein Codewort der Art A im Zentralgerät 5 ein, so gibt das Auswerteglied 11 entsprechend
der Adresse des Codewortes einen Energiefestmengenimpuls an das betreffende Wärmemengenzählwerk 12, 13 oder 14 ab.
In diesen werden die Energiefestmengenimpulse aufsummiert,
und die von den verschiedenen Verbrauchern bezogene Wärmeenergie wird angezeigt.
10The central device 5 has several heat quantity counters 12 to 14, each of which is assigned to one of the measuring devices 1 to 3. If a code word of type A arrives in the central device 5, the evaluation element 11 emits a fixed amount of energy pulse to the relevant heat meter 12, 13 or 14 in accordance with the address of the code word. The fixed energy quantity pulses are added up in these, and the thermal energy drawn from the various consumers is displayed.
10
In jeder der Messeinrichtungen 1 bis 3 ist ein Zeitglied 15 angeordnet, das durch jeden vom Rechenglied 9 abgegebenen Energiefestmengenimpuls zurückgestellt wird und nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne T periodisch die UebertragungIn each of the measuring devices 1 to 3, a timing element 15 is arranged, which is output by each of the computing element 9 Energy fixed quantity pulse is reset and after a predetermined period of time T periodically the transmission
3.3.
eines die Adresse des Verbrauchers enthaltenden Codewortes der Art B zum Zentralgerät 5 auslöst. Wenn innerhalb einer Zeitspanne T. , die entsprechend den möglichen Verzögerungen etwas länger als T zu wählen ist, im Zentralgerät 5 vona code word of type B containing the address of the consumer to the central device 5 triggers. If within a Time period T., which is to be selected somewhat longer than T in accordance with the possible delays, in the central device 5 from
einer Adresse weder das Codewort der Art A noch das Codewort der Art B eintrifft, gibt das Auswerteglied 11 ein Steuersignal an ein Alarmglied 16 ab, wodurch Alarm ausgelöst wird, was auf eine Störung in der betreffenden Messeinrichtung oder auf einen Betrugsversuch, beispielsweise durch Unterbrechung der Spannungsversorgung, hinweist. Vorteilhaft weist das Zentralgerät 5 ein Anzeigeglied auf, in dem die Adresse der funktionsuntüchtigen Messeinrichtung angezeigt wird.an address neither the code word of type A nor the code word of type B arrives, the evaluation element 11 emits a control signal to an alarm member 16, which triggers an alarm, which indicates a malfunction in the relevant measuring device or indicates an attempt at fraud, for example by interrupting the power supply. Advantageously points the central device 5 has a display element in which the address of the non-functional measuring device is displayed.
Zur Ueberwachung der zeitlichen Abstände der empfangenen Codeworte kann das Auswerteglied 11 für jede Adresse ein Zeitglied aufweisen, das durch jedes eintreffende Codewort der Art A oder B der betreffenden Adresse erneut gestartet wird und nach Ablauf der Zeitspanne T. Alarm auslöst. Vorteilhaft dient jedoch als Auswerteglied 11 ein Microcomputer, der für jede Adresse den Zeitpunkt des Eintreffens des letzten Codewortes in einen Speicher einschreibt und AlarmIn order to monitor the time intervals between the received code words, the evaluation element 11 can have one for each address Have timing element that is restarted by each incoming code word of type A or B of the address in question and after the time period T. has elapsed, an alarm is triggered. However, a microcomputer is advantageously used as the evaluation element 11, which writes the time of arrival of the last code word in a memory for each address and an alarm
pa 2080 030064/0546pa 2080 030064/0546
auslöst, sobald ein im Speicher festgehaltener Zeitpunkt die Zeitspanne T. überschritten hat.triggers as soon as a point in time recorded in the memory has exceeded the time period T.
Das Zeitglied 15 der Messeinrichtungen 1 bis 3 kann auch so betrieben werden, dass es unabhängig von den Energiefest mengenimpulsen periodisch die Uebertragung eines Codewortes der Art B zum Zentralgerät 5 auslöst. In diesem Fall hat das Auswerteglied 11 Alarm auszulösen, wenn innerhalb der Zeitspanne T, von einer der verschiedenen Adressen im Zentralgerät 5 kein Codewort der Art B eintrifft. Die zuvor erwähnte Möglichkeit, ein Codewort der Art B erst auszusenden, nachdem während der Zeitspanne T kein Energiefestmen-The timing element 15 of the measuring devices 1 to 3 can also be operated in such a way that it is independent of the energy level quantity pulses periodically triggers the transmission of a code word of type B to the central device 5. In this case it has the evaluation element 11 to trigger an alarm if within the time period T, from one of the different addresses in the central device 5 no code word of type B arrives. The previously mentioned option of sending a code word of type B first after there was no energy fixed during the period T
elel
genimpuls aufgetreten ist, hat jedoch den Vorteil, dass die Sammelleitung 4 weniger häufig belegt wird.Genimpuls has occurred, but has the advantage that the bus 4 is used less frequently.
Vorteilhaft ist dafür gesorgt, dass das Alarmglied 16 auch anspricht, wenn der Vorlauftemperaturfühler 7, der Rücklauf temperafurfühler 8 und/oder andere ZustandsfUhler irreguläre Zustände oder Aenderungen erfassen. Hierzu sind in den Messeinrichtungen 1 bis 3 ein Detektor 17 zur Ueberwachung der Aenderungsgeschwindigkeit der von den Temperaturfühlern 7, 8 ermittelten Messwerten T und T , ein Detektor 18 zur Ueberwachung der Differenz der Messwerte T und T sowie ein Druckwächter 19 vorgesehen, die über ein ODER-Gatter 20 das Sendeglied 10 ansteuern und die Uebertragung eines Codewortes der Art C zum Zentralgerät 5 auslösen. Trifft im Auswerteglied 11 ein Codewort der Art C ein, wird sogleich das Alarmglied 11 angesteuert.It is advantageously ensured that the alarm element 16 also responds when the flow temperature sensor 7, the return Temperature sensor 8 and / or other status sensors are irregular Record states or changes. For this purpose, a detector 17 for monitoring is in the measuring devices 1 to 3 the rate of change of the measured values T and T determined by the temperature sensors 7, 8, a detector 18 for Monitoring of the difference between the measured values T and T and a pressure monitor 19 are provided via an OR gate 20 control the transmission element 10 and the transmission of a Trigger code word of type C to central device 5. If a code word of type C arrives in evaluation element 11, it is immediately the alarm element 11 is activated.
Der Detektor 17 besteht im dargestellten Beispiel aus Diffe renziergliedern 21, 22 zur Bildung der zeitlichen Ableitungen In the example shown, the detector 17 consists of differential members 21, 22 to form the time derivatives
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PA 2080PA 2080
und aus Schwellenschaltern 23, 24, die ansprechen, wenn die zeitliche Ableitung des Messwertes T bzw. T einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Aendert der Messwert T bzw. T infolge einer Störung oder eines Betrugsversuches z.B. durch Unterbrechung der Fühlerzuleitung oder Entfernung des Temperaturfühlers von der Messstelle schneller, als dies im regulären Betrieb aufgrund der Zeitkonstanten möglich ist, so wird Alarm gegeben.and threshold switches 23, 24 which respond when the time derivative of the measured value T or T is a predetermined one Exceeds threshold. If the measured value T or T changes as a result of a malfunction or attempted fraud e.g. by interrupting the sensor lead or removing the temperature sensor from the measuring point faster than this is possible in regular operation due to the time constants, an alarm is given.
Der Detektor 18 ist durch ein Differenzglied 25 und einen Schwellenschalter 26 gebildet. Er spricht an, wenn die Temperaturdifferenz ΔΤ = T - T einen vorgegebenen, auf die Messgenauigkeit der Temperaturfühler 7, 8 abgestimmten negativen Wert überschreitet, was auf eine Störung oder einen Betrugsversuch hinweist.The detector 18 is through a differential element 25 and a Threshold switch 26 is formed. It responds when the temperature difference ΔΤ = T - T is a given, on the Measurement accuracy of the temperature sensors 7, 8 exceeds the coordinated negative value, which indicates a malfunction or a Indicates attempted fraud.
Der vorteilhaft im Durchflussmesser 6 angeordnete Druckwächter 19 überwacht den statischen Druck im Wärmeleitungsnetz und löst Alarm aus, wenn der statische Druck einen vorgegebenen Mindestwert unterschreitet. Dadurch wird auch Alarm gegeben, wenn ein Konsument den Durchflussmesser 6 in betrügerischer Absicht aus dem Wärmeleitungsnetz entfernt.The pressure monitor, which is advantageously arranged in the flow meter 6 19 monitors the static pressure in the heat pipe network and triggers an alarm if the static pressure exceeds a specified level Falls below the minimum value. This also gives an alarm if a consumer fraudulently uses the flow meter 6 Intentionally removed from the heat pipe network.
Ist die Aussendung der Codeworte der Art B von der Abgabe von Energiefestmengenimpulsen unabhängig, so kann die Alarmweitergabe
vom ODER-Gatter 20 zum Alarmglied 16 auch dadurch erfolgen, dass das ODER-Gatter 20 die Aussendung des Codewortes
der Art B sperrt, so dass nach Ablauf der Zeitspanne T. das Alarmglied 16 anspricht.
30If the transmission of the code words of type B is independent of the delivery of fixed energy pulses, the alarm can also be passed on from the OR gate 20 to the alarm element 16 in that the OR gate 20 blocks the transmission of the code word of type B, so that after expiration the time period T. the alarm member 16 responds.
30th
Die Erzeugung der Energiefestmengenimpulse aus den Messwerten des Volumendurchflusses V, der Vorlauftemperatur T und der Rücklauftemperatur T_ kann auch anstatt in jeder einzelnen Messeinrichtung 1 bis 3 erst im Auswerteglied 11 des Zentralgerätes 5 erfolgen. Die Fig. 2 zeigt eine für diesen Fall bestimmte Messeinrichtung 27, deren Durchflussmesser jeweils nach dem Durchfluss einer vorgegebenen Durchfluss-The generation of the energy fixed quantity pulses from the measured values of the volume flow rate V, the flow temperature T and the return temperature T_ can also be used instead of in each individual Measuring device 1 to 3 only take place in evaluation element 11 of central device 5. Fig. 2 shows one for this Case specific measuring device 27, the flow meter of which in each case according to the flow rate of a predetermined flow rate
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menge des Wärmeträgers einen Durchflussfestmengenimpuls erzeugt. Ein Sendeglied 28 formt jeden Durchflussfestmengenimpuls in ein Codewort der Art A um und sendet dieses über die Sammelleitung 4 zum Zentralgerät 5 (Fig. 1). Das Zeitglied 15 wird durch jeden Durchflussfestmengenimpuls zurückgestellt und löst nach Ablauf der Zeitspanne T periodischquantity of the heat transfer medium generates a fixed flow rate pulse. A transmitter element 28 forms each fixed flow rate pulse into a code word of type A and sends this over the bus 4 to the central device 5 (Fig. 1). The timer 15 is reset by each fixed flow rate pulse and triggers periodically after the time period T has elapsed
die Uebertragung eines Codewortes der Art B aus. Die von den Temperaturfühlern 7, 8 ermittelten analogen Messwerte T und T werden in einem Analog-Digital-Wandler 29 in digitale Signale umgeformt und über das Sendeglied 28 in die Sammelleitung 4 eingekoppelt.the transmission of a code word of type B. The analog measured values T and determined by the temperature sensors 7, 8 T are converted into digital signals in an analog-to-digital converter 29 and transferred to the bus via the transmitter element 28 4 coupled.
Die von den verschiedenen Verbrauchern bezogene Wärmeenergie Q wird im Auswerteglied 11 (Fig. 1) z.B. nach der Formel Q =kj V(T - T )dt berechnet und im zugehörigen Wärmemengenzählwerk 12, 13 oder 14 angezeigt. Vorteilhaft wird im Auswerteglied 11 auch geprüft, ob die von den Vorlauftemperaturfühlern 7 der verschiedenen Messeinrichtungen erfassten Messwerte der Vorlauftemperatur T ähnlich sind. Ueberschreitet die Abweichung der Vorlauftemperaturen T einen vorgegebenen Wert, was wiederum auf eine Störung oder auf einen Betrugsversuch schliessen lässt, so wird Alarm ausgelöst. Die anhand der Fig. 1 erläuterte Prüfung der Aenderungsgeschwindigkeit der von den Temperaturfühlern 7, 8 erfassten Messwerte und die Prüfung des Vorzeichens der Temperaturdifferenz ΔΤ = T - T kann ebenfalls im Auswerteglied 11 erfolgen. The thermal energy Q drawn from the various consumers is calculated in the evaluation element 11 (Fig. 1), e.g. according to the formula Q = kj V (T - T) dt calculated and in the associated heat quantity counter 12, 13 or 14 are displayed. Advantageously, it is also checked in the evaluation element 11 whether the flow temperature sensors 7 measured values of the flow temperature T recorded by the various measuring devices are similar. Exceeds the deviation of the flow temperatures T a predetermined Value, which in turn suggests a malfunction or attempted fraud, an alarm is triggered. The checking of the rate of change of the temperature sensors 7, 8, which is explained with reference to FIG. 1 Measured values and the check of the sign of the temperature difference ΔΤ = T - T can also take place in the evaluation element 11.
Die Temperaturfühler 7, 8 in den Messeinrichtungen 27 können entfallen, wenn statt dessen die Vorlauftemperatur mit einem sämtlichen Verbrauchern gemeinsamen Vorlauftemperaturfühler gemessen wird und die Ermittlung der vom Konsumenten zu bezahlenden Wärmeenergie Q aufgrund einer fiktiven Rücklauftemperatur T z.B. nach der Formel Q = k / V (T -T )dt erfolgt. Die Substitution der tatsächlichen Rücklauftemperatur Tr durch die fiktive Rücklauftemperatur T wirkt sich auf das Messergebnis so aus, dass Konsumenten, die ihreThe temperature sensors 7, 8 in the measuring devices 27 can be omitted if, instead, the flow temperature is measured with a flow temperature sensor common to all consumers and the determination of the thermal energy Q to be paid by the consumer is based on a fictitious return temperature T, e.g. according to the formula Q = k / V ( T -T) dt takes place. The substitution of the actual return temperature T r by the fictitious return temperature T affects the measurement result in such a way that consumers who want their
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Wärmeverbraucher mit geringer Temperaturdifferenz ΔΤ betreiben, einen vergleichsweise höheren Energiepreis zu bezahlen haben als Konsumenten, die durch eine hohe Temperaturdifferenz ΔΤ zu einer optimalen Ausnutzung der Kapazität des 5 Wärmeleitungsnetzes und einem guten Wirkungsgrad des Heizwerkes beitragen.Operate heat consumers with a low temperature difference ΔΤ, Have to pay a comparatively higher energy price than consumers who have to pay a high temperature difference ΔΤ to an optimal utilization of the capacity of the 5 heat conduction network and a good efficiency of the heating plant contribute.
Die in den Messeinrichtungen 1 bis 3 und 27 durchzuführenden digitalen Operationen lassen sich vorteilhaft mittels eines 10 Microcomputers verwirklichen.The digital operations to be carried out in the measuring devices 1 to 3 and 27 can advantageously be carried out by means of a Realize 10 microcomputers.
03006A/054603006A / 0546
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