DE3116564C2

DE3116564C2 - Verfahren zur Laststeuerung

Info

Publication number: DE3116564C2
Application number: DE3116564A
Authority: DE
Inventors: Robert A. Burnsville Minn. Kensinger; Robert N. Minnetonka Minn. Norman
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1980-04-28
Filing date: 1981-04-25
Publication date: 1986-08-14
Also published as: GB2075285A; AU550229B2; DE3116564A1; JPS5734732A; NL8102060A; US4347576A; AU6987481A; CA1159513A; BE888595A; GB2075285B

Abstract

Eine Last-Steuervorrichtung schaltet von mehreren in programmierbaren Lastzyklen betriebenen Lasten (L1 bis L20) immer nur eine bestimmte Anzahl an das Netz an. Die Anzahl der jeweils abzuschaltenden Lasten wird durch einen Rechner (50) ermittelt. Dieser errechnet aus der auf das Betriebsintervall der einzelnen Lasten bezogenen prozentualen Abschaltzeit der einzelnen Lasten die prozentuale Gesamt-Abschaltzeit aller im Lastzyklus betriebenen Lasten aus. Durch eine in dem Rechner (50) ausgeführte Aufrundung der prozentualen Gesamt-Abschaltzeit erhält man die Anzahl der zu jedem Zeitpunkt abzuschaltenden Lasten. Lasten, die durch Fühler (F1 bis Fn) überwacht werden und für die eine Anforderungsbegrenzung vorgegeben ist, können unabhängig vom Lastzyklusprogramm geschaltet werden. Der Rechner berücksichtigt diesen Schaltvorgang.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Laststeuerung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 28 06 426 bekannt. Dort wird der Abwurf einer Last in Abhängigkeit davon vorbereitet, wie schnell die Leistungsaufnahme einer Last anwächst, wobei in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, mit der der Leistungsverbrauch anwächst, ein Abwurfpegelindex errechnet wird. Für jede Last sind Abwurfpegelnummern gespeichert, und der errechnete Abwurfpegelindex dient der Auswahl dieser Abwurf pcgclmiininiT.

Ausgehend von dem bekannten Verfahren ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine modifizierte Lastzyklussteuerung zur Reduzierung von Schwankungen im Leistungsyerbrauch anzugeben, die die Zuordnung von Prioritätspegeln nicht erfordert Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Verfahrensmerkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Durch das erfindungsgemäße Last-Steuerverfahren wird nicht nur zyklisch eine bestimmte Anzahl von Lasten von dem Netz abgetrennt, sondern es wird unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Lastzyklen verschiedener Lasten die momentane prozentuale Gesamt-Ausschaltzeit aller gesteuerten Lasten ermittelt und es wird durch Aufrunden dieser Gesamt-Ausschaltzeit die Gesamtzahl der von dem Netz abzutrennenden Lasten ermittelt

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden die Erfindung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 die Bedienungskonsole der erfindungsgemäßen Last-Steuervorrichtung;

F i g. 2 ein detailliertes Schaltungsdiagramm der zentralen Verarbeitungseinheit der erfindungsgemäßen Last-Steuervorrichtung;

Fig.3 ein detailliertes Schaltungsdiagramm für eine bei der erfindungsgemäßen Last-Steuervorrichtung verwendete Anzeige;

Fig.4 ein detailliertes Schaltungsdiagramm der Spannungsversorgung und des Analog/Digital-Umsetzerteiles für verschiedene Fühler bei der erfindungsgemäßen Last-Steuervorrichtung;
Fig.5 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung; und

F i g. 6 ein Diagramm zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung.

Gemäß F i g. 1 ist die Bedienungskonsole der erfindungsgemäßen Last-Steuervorrichtung dargestellt. Die Konsole 10 besitzt eine Abdeckplatte 11, auf der verschiedene Schalter, Befehlseingaben, Lampen und Anzeigemittel angeordnet sind, mittels deren das Last-Steuersystem programmiert werden kann, um in verschiedenen Betriebsweisen, die die Lastzyklussteuerung, die Tageszeitsteuerung und die Anforderungs-Begrenzungssteuerung umfassen, die Lasten zu steuern. Eine Eingabetastatur 12 und spezielle Eingabe-Tastenschalter 16 werden benutzt, um die Vorrichtung in Abhängigkeit von der Betriebsweise zu programmieren.

Eine visuelle Anzeige 13 enthält eine Anzahl von lichtemittierenden Dioden bzw. eine visuelle 7-Segment-Anzeige, um die in das Programm einzuschreibenden Daten oder bereits darin befindliche Daten anzuzeigen. Der Schaltkreis für die Ansteuerung der visuellen Anzeige 13 ist in F i g. 3 näher dargestellt.

Die Konsole enthält einen Zeitgebertakt und sie weist einen Takt-Einstellschalter 14 auf, um ein Jahr, Monat. Tag und Zeit umfassendes Datum einzustellen. Wenn ein entsprechender Wert in die Konsole 12 eingegeben worden ist, so wird der eingegebene Wert auf der Anzeige 13 dargestellt, wobei er sich von links nach rechts bewegt. Wenn eine bestimmte Operation, wie beispielsweise eine Datumseinstellung ausgewählt wird, so zeigt eine Anzeigelampe 15 der Bedienungsperson an, daß das Jahr einzugeben ist. Ist dies geschehen, so zeigt die Anzeigelampe 20 an, daß der Monat einzugeben ist. Die Eingabe setzt sich sodann von links nach rechts fort, iiuli'in bei Aul'loiuhu-n ιΐιτ Αη/οί^ιΊ;ιηΐ|κ·ιι 21 iiiul 22

3 4

jeweils der Tag des Monats und die Uhrzeit eingegeben über Treiber 71, 72 und 73 angesteuert werden, die an

werden können. In gleicher Weise werden andere Daten den Eingang 74 angeschlossen sind. Der Eingang 74 ist

über die Konsole eingegeben. mit einem entsprechend bezifferten Ausgang 74 der

Die Programmierung der Tageszeit erfolgt über den zentralen Verarbeitungseinheit in F i g. 2 verbunden.

Eingabeteil 23, wobei eine von 20 Lasten, die an die 5 Ober die Eingabekonsole 12 gemäß Fig. 1 wird in

Ausgänge 24 angeschlossen sind, ausgewählt wird und üblicher Weise ein Lastzyklus ausgewählt, um für meh-

die Ein- und Abschaltzeiten für diese spezielle Last für rere an den Ausgang 24 angeschlossene Lasten eine

irgendeinen Wochentag über die Tastatur 12 in das Pro- Ausschaltzeit während eines bestimmten Zeitintervalles

gramm eingegeben werden. Eine ähnliche Eingabe für vorzugeben. Die Taste 32 wird gedrückt, um die Anzei-

die Anforderungsbegrenzung kann über den Eingabe- io ge 33 an Spannung zu legen, wodurch eine ausgewählte

teil 25 vorgenommen werden, um zwei Sollwerte, eine Last zur Anzeige gelangt Unter der Annahme, daß die

Totzeit und den Skalenfaktor für irgendeine an den Aus- Last 1 über die Eingabekonsole 12 eingegeben wurde,

gang 24 angeschlossene last vorzugeben. leuchtet beim Drücken der Eingabetaste die Anzeige-

Der Lastzyklus für irgendeine der 20 Lasten, die an lampe 34 auf, um der Bedienungsperson anzuzeigen,

die Schalter bzw. Ausgänge 24 angeschlossen sind, wird is daß das Zeitintervall für diese spezielle Last, die auf der

über den Eingabeteil 30 programmiert, wobei die unter Anzeige 13 angezeigt ist, auszuwählen ist Nachdem das

31 dargestellten Befehle verwendet werden. Für ein be- Intervall eingegeben ist, wird entweder die lange oder stimmtes ausgewähltes Intervall wird die Ausschaltzeit die kurze Ausschaltzeit eingegeben. Wenn die spezielle ausgewählt. Die Programmierungsfolge ist ähnlich der Last außentemperaturabhängig gesteuert ist, so kann im Zusammenhang mit der Datumseinstellung beschrie- 20 ein Lastzyklus in Abhängigkeit von der Temperatur gebenen Programmierung, wobei über den Tastenschalter wählt werden, wobei berücksichtigt wird, ob es sich um

32 zunächst der Lastzyklusbetrieb angewählt wird. Die einen Heiz- oder einen Kühlvorgang handelt, was durch Anzeigelampe 33 leuchtet sodann auf, um der Bedie- die Einfügung der Temperatur 1 und der Temperatur 2 nungsperson mitzuteilen, daß über die Eingabetastatur in das Programm berücksichtigt werden kann. Beispiels-12 eine auszuwählende Last einzugeben ist Nachdem 25 weise wird für ein Heizrelais die Temperatur 1 alsTemdie Last ausgewählt ist, leuchtet die Anzeigelampe 34 peratur des Fühlers 54 in F i g. 4 ausgewählt, wobei das auf und zeigt der Bedienungsperson an, daß das Inter- Programm den Lastzyklus für die Einrichtung von keivall in Minuten auszuwählen ist Danach kann nach Auf- ner Ausschaltzeit auf eine kurze Ausschaltzeiit umschalleuchien der Anzeigelampe 35 und 40 die lange und die tet. Die Temperatur 2 ist die Temperatur des Fühlers 54, kurze Ausschaltzeit ausgewählt werden, wie dies bei 31 30 bei der das Lastzyklusprogramm von einer kurzen Ausim Zusammehang mit Heiz- und/oder Kühlrelais darge- schaltzeit auf eine lange Ausschaltzeit umschaltet. Es stellt ist liegt somit auf der Hand, daß diese spezielle Last einen

Bei bestimmten an die Ausgänge 24 angeschlossenen sich mit der Temperatur des Fühlers 54 ändernden Last-Lasten kann ein Temperaturfühler verwendet werden, zyklus aufweist

um ein Signal zu liefern, das die Auswahl des geeigneten 35 Es sei nun angenommen, daß das Benutzerprogramm Lastzyklusprogrammes für diese spezielle Last basie- für den Lastzyklus in der nachstehend aufgeführten rend auf dem Benutzerprogramm für diese Temperatur Weise aussieht und daß jede programmierte Last in der gestattet In Abhängigkeit davon, ob das Ausgangsrelais gleichen Weise betrieben wird, wie dies zuvor im Zueinen Heiz- oder Kühlvorgang steuert, werden die Tem- sammenhang mit der Last 1 erwähnt wurde,
peraturgrenzen entsprechend vorgegeben, wie dies bei 40
41 dargestellt ist. Die Temperatur 1 und die Temperatur
2 werden ausgewählt, um vorzugeben, ob die Last keine,
eine kurze oder eine lange Ausschaltperiode aufweisen
soll.

Gemäb F i g. 2 ist ein Teil des Schaltkreises der in der 45 Konsole gemäß Fig. 1 enthaltenen Last-Programmiervorrichtung dargestellt. Ein herkömmlicher Mikroprozessor 50 wird programmiert, um bestimmte programmierte Folgesteueroperationen auszuführen, die in den

Festwertspeichern 51 und 56 in ihrem Ablauf program- 50 ir.iert vorliegen.

Information von der Tastatur 12, die in Einzelheiten in F i g. 3 dargestellt ist und bei 52-4 und 522? an die zentrale Verarbeitungseinheit gemäß F i g. 1 angeschlossen ist,

kann in das Programm eingespeist werden für die Ta- 55

geszeitsteuerung, die Anforderungs-Begrenzungssteue- Mittels der zentralen Verarbeitungseinheit wird die rung und die Lastzyklussteuerung. Gemäß F i g. 4 ist ein prozentuale Ausschaltzeit aller Lasten, die sich im Lastherkömmlicher Temperaturfühler LM 234 über einen zyklus befinden, aufsummiert und die aufgerundete Ge-Multiplexer 55 an einen Analog/Digital-Wandler 60 an- samt-Ausschaltzeit ergibt die am dichtesten an diesem geschlossen, um ein binär/dezimal-codiertes Signal der 60 Wert liegende ganze Zahl von auszuschaltenden Lasten, zentralen Verarbeitungseinheit zuzuführen. Diese ganze Zahl dient als Anzahl der Lasten, die je-

Die Anzeigeeinrichtung 13 gemäß F i g. 3 besitzt weils ausgeschaltet sein müssen, wenn die zentrale Ver-

mehrere lichtemittierende Dioden, die über die Eingän- arbeittungseinheit die Lasten während des Lastzyklus

ge 61 und 62 gespeist werden, welche an den Ausgang weiterschaltet. In dem vorliegend aufgeführten Beispiel

der zentralen Verarbeitungseinheit gemäß F i g. 2 ange- 65 ergibt sich als nächstliegende ganze Zahl eine Anzahl

schlossen sind. von 5 Lasten, die zu jedem Zeitpunkt ausgeschaltet sein

Die verschiedenen Lasten 1 bis 20 werden an die bei müssen. Beim Beginn der Lastzyklusverarbeitung durch

24 eingezeichneten Ausgänge angeschlossen, wobei sie die zentrale Verarbeitungseinheit sind die Lasten 1,3,4,

Last	Intervall	Aus-Zeit	Prozent.
			Aus-Zeit
1	8	4	0,50
3	16	4	0,25
4	4	2	0,50
5	16	13	0,81
6	32	16	0,50
9	16	8	0,50
10	32	6	0,20
14	8	7	0,87
17	8	5	0,62
			4,75 — 5

to

15

5 und 6 ausgeschaltet und die verbleibenden Lasten sind eingeschaltet Nach einer vorbestimmten Zeitperiode von beispielsweise 2 Minuten wird die Last 4 eingeschaltet und die Last 9 ausgeschaltet, um die Anzahl der ausgeschalteten Lasten auf dem Wert 5 zu halten.

Die zentrale Verarbeitungseinheit überwacht fortwährend alle gesteuerte Lasten. Wenn eine bestimmte, im Lastzyklus betriebene Last durch die Anforderungs-Begrenzungssteuerung abgeschaltet wird, so wird diese Last als eine abgeschaltete Last bei der Summierung der prozentualen Gesamt-Abschal.tzeit der Lasten angesehen. Wenn somit beispielsweise durch die Anforderungs-Begrenzungssteuerung 'die Last 14 abgeschaltet wurde, so vermerkt die Lastzyklussteuerung das Abschalten dieser einen Last und läßt das Ausschalten der nächsten auszuschaltenden Last (Last 10) aus, wenn die Last 1 nach ihrer 4-minütigen Ausschaltzeit wieder eingeschaltet wird. Während Lasten, die auf Grund des Tageszeitprogramms bereits ausgeschaltet sind, bei der Berechnung der Gesamtanzahl der während des Lastzyklusprogrammes abzuschaltenden Lasten nicht berücksichtigt werden, werden auf Grund der Anforderungs-Begrenzungssteuerung abgeschaltete Lasten für den Fall, daß diese auch zyklisch betätigt werden, berücksichtigt, um den mittleren Leis:ungsverbrauch des Systems in etwa stabil zu halten. Es wird somit der Anforderungs-Begrenzungssteuerung eine Priorität bei der Steuerung der Lasten eingeräumt, die gleichzeitig in einem Lastzyklus gesteuert werden. Hierdurch können bestimmte Lasten solang wie erforderlich abgeschaltet bleiben, bis die Leistungsaufnahme unter den Sollwert der Anforderungs-Begrenzungssteuerung fällt.

Die Lastabwurffolge beginnt zuerst durch Abwurf der geringsten Anzahl von Lasten, wobei beim Ablauf der programmierten Ausschaltzeit die jeweilige Last erneut angeschaltet wird. Somit wird in dem aufgeführten Beispiel die Last 1 nach 4minütig;er Ausschaltzeit wieder eingeschaltet und die Verarbeitungseinheit betätigt die Last 9, wenn keine anderen Lasten auf Grund der Anforderungs-Begrenzungssteuerung abgeschaltet sind, um die Gesamtanzahl der Lasten auf dem Wert 5 zu halten. Diese Folge setzt sich fort bis alle programmierten Lasten der Reihe nach ausgeschaltet worden sind, woraufhin sich die Schaltfolge wiederholt. Das Programm der zentralen Verarbeitungseinheit sieht vor, daß abzuwerfenden Lasten in Übereinstimmung mit der längsten verstrichenen Zeit sei; dem vervollständigten Abwurfintervall der vorangegangenen Abwurfoperation ausgewählt werden.

Dies führt zu einer zyklischen Verschiebung des Lastzyklus bezüglich der Lasten mit gleicher Ausschaltzeit.

Wenn eine Änderung der Anzahl der abgeschalteten Lasten stattfindet, so wird die Erhöhung oder Verminderung der Anzahl der eingeschalteten Lasten verzögert vorgenommen, indem beispielsweise alle Zehntelsekunde eine Last zusätzlich an- oder abgeschaltet wird, bis die Gesamtanzahl der abgeschalteten Lasten der errechneten ganzen Zahl entspricht.

In F i g. 5 ist ein vereinfachtes Blockschaltschema der vorstehend beschriebenen Steuervorrichtung dargestellt. Eine Mikroprozessor-Zentraleinheit 50 führt — gesteuert durch einen Taktgenerator 54 — die erforderlichen Berechnungen mittels der in einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM-52 gespeicherten Werte aus. Zwei Festwertspeicher ROM-.'il und ROM-56 speichern entsprechende Benutzer- und Betriebsprogramme. Die Zentraleinheit 50 und die Speicher 51,52 und 56 sind jeweils über einen Datenbus 57 und einen Adreßbus 58 mit einer Ein/Ausgabe-Schnittstelle 53 verbunden. Ferner ist eine Digitaluhr 59 an die Schnittstelle 53 angeschlossen, um über eine Tastatur- und Anzeigeeinheit 10 der Zentraleinheit 50 bestimmte programmierte Zeiten vorgeben zu können. Die Ein/Ausgabe-Schnittstelle 53 wirkt über eine adressierbare Schalterbank 24 auf verschiedene Lasten Ll bis L 20 ein. Von diesen Lasten L 1 bis L 20 können selektiv eine bestimmte Anzahl jeweils ausgeschaltet werden. Verschiedene Fühler Fl, F2, ... sind über einen Multiplexer 55 an einen Analog/Digital-Umsetzer 60 angeschlossen. Die digital umgesetzten Daten werden über die Schnittstelle 53 dem Mikroprozessor zugeführt.

F i g. 6 zeigt in einem Diagramm den Lastzyklus und die jeweilige Ausschaltzeit für eine bestimmte Anzahl von Lasten, wobei das Zahlenbeispiel gemäß der vorstehenden Tabelle zugrundegelegt wurde. Man erkennt, daß anfänglich die Lasten 1, 3, 4, 5 und 6 ausgeschaltet sind, während die Lasten 9,10,14 und 17 eingeschaltet sind. Auf Grund der vorgegebenen Lastzyklen ergibt sich, daß beispielsweise nach 2 Minuten die Last 4 eingeschaltet wird und demzufolge die Last 9 ausgeschaltet werden muß, um die Anzahl der ausgeschalteten Lasten auf dem Wert 5 zu halten. In gleicher Weise muß beispielsweise nach 4 Minuten, wenn die Last 1 eingeschaltet wird, die Last 10 ausgeschaltet werden usw. Bei diesem Beispiel wurde angenommen, daß es sich bei den Lasten um Lasten handelt, die gleiche Leistung aufnehmen. Selbstverständlich ist der Mikroprozessor in der Lage, auch unterschiedlich große aufgenommene Leistungen bezüglich der einzelnen Lasten bei seinen Berechnungen zu berücksichtigen und dementsprechend die Anzahl der abzuschaltenden Lasten zu verändern.

Hierzu 28 Blatt Zeichnungen

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Laststeuerung zwecks Begrenzung der von mehreren Lasten in verschiedenen Lastzyklen aufgenommenen Energie durch zeitweiliges Abtrennen der Lasten mittels steuerbarer Schalteinrichtungen mit einer an eine Programmiereinrichtung und die Schalteinrichtungen angeschlossenen Rechnereinrichtung, wobei über die Programmiereinrichtung jeweils eine Betriebszeit und eine Ausschaltzeit pro Lastzyklus für bestimmte Lasten vorgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (50) aus den programmierten Werten die prozentuale Ausschaltzeit pro Last (L i—L20) und sodann die prozentuale Gesamt-Ausschaltzeit der im Lastzyklus betriebenen Lasten (L i—L20) errechnet urd durch Auf- oder Abrundung die Zahl der jeweils abzuschaltenden Lasten bestimmt

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmten Lasten zugeordnete Temperatur gemessen wird und über eine Folgesteuerung die An- bzw. Abschaltung der Lasten beim Erreichen einer Grenztemperatur bewirkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (50) eine durch eine Zeittaktvorrichtung (54) nach Beendigung eines speziellen Lastintervalles ermittelte Zeit mit den entsprechenden Zeiten aller Lasten vergleicht, um die Last einzuschalten, die am längsten ausgeschaltet war.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Lastzyklusänderung irgendeiner Last beim Auftritt einer Temperaturänderung die prozentuale Gesamt-Abschaltzeit und damit die Anzahl der zu jedem Zeitpunkt abzuschaltenden Lasten eine Änderung erfährt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Begrenzung der Leistungsanforderung bestimmter Lasten, um in Abhängigkeit der Gesamtleistungsanforderung aller Lasten bestimmte Lasten abzuschalten.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine verzögerte Abschaltung der Lasten bei einer Änderung der Zahl der abzuschaltenden Lasten.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Änderung der Anzahl der abgeschalteten Lasten die verzögerte Betätigung nur einer Last auf einmal gestattet wird.